JPH05199960A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 床面の種類によらず走行速度を維持し、速く
動かしたい時は走行速度が速くなり、遅く動かしたい時
は走行速度が遅くなり、操作者の掃除フィーリングに合
わせられる電気掃除機を得る。 【構成】 ハンドル部により吸込みノズル部を操作する
操作者の操作力およびその変化を検出する感圧前後セン
サ５５、５６と、感圧前センサ５５または感圧後センサ
５６により検出する吸込みノズル部を操作する操作者の
操作力およびその変化に基づき、吸込みノズル部の走行
速度の増減量及び走行方向を推論により求めるＣＰＵ３
５ａとを設けた。吸込みノズル部を操作する操作者の操
作力および操作力の変化を感圧前センサ５５または感圧
後センサ５６により検出し、検出した吸込みノズル部を
操作する操作者の操作力およびその力の変化に基づき、
吸込みノズル部の走行速度の増減量及び走行方向を推論
により求める。そして、これにより走行速度を増減し、
走行方向を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気掃除機に係り、特
に吸込みノズル部を移動自在に支持する走行車輪と、こ
の走行車輪を駆動する駆動部とを備え、吸込みノズル部
を掃除機本体の進行方向に対して前後方向に移動する電
気掃除機に関する。

【０００２】

【従来の技術】家事労働において、掃除という作業は電
気掃除機の発展によって軽減されたものの、吸引力の向
上や掃除をする床面の多様化（例えば、じゅうたん、フ
ローリングの普及）等によって、操作者がじゅうたん等
の床面上を吸込みノズル部を移動させるには抵抗が大き
く、依然として疲労が伴う重労働である。

【０００３】なお、無人で床面を自走走行して塵、埃な
どを吸引する掃除ロボットが提案されているが、家具、
什器などが置かれた狭い部屋の多い日本の住宅では、掃
除ロボットは十分機能しない、コストが高いなどの理由
から、一般家庭用としてはまだ普及する段階には至って
いない。

【０００４】そこで、人が操作して掃除する電気掃除機
における走行抵抗の低減、操作性の改善を目的とした種
々の開発が行われており、その一例として特開平３−２
９号公報に開示された発明がある。

【０００５】この特開平３−２９号公報に開示された発
明に係わる電気掃除機の吸込みノズル部は、吸込口を有
する吸込みノズル部本体と、この吸込みノズル部本体に
前記吸込口に臨んで正逆回転自在に支持された回転ブラ
シと、前記吸込みノズル部本体に設けられた回転ブラシ
を正逆回転駆動する正逆回転可能な回転ブラシ用電動機
と、前記吸込みノズル部本体に正逆回転自在に支持され
た走行用駆動輪と、前記吸込みノズル部本体に設けられ
走行用駆動輪を正逆回転駆動する正逆回転可能な駆動輪
用電動機とを備えると共に、前記駆動輪用電動機が正転
するときに回転ブラシ用電動機が正転しかつ駆動用電動
機が逆転するときに回転ブラシ用電動機が逆転するよう
に両電動機を連動させる正逆反転用開閉器を備えたもの
である。そして、このように構成したことにより、前進
時でも後退時でも良好な走行性が得られ、また回転ブラ
シが反転することにより、じゅうたんなどから塵埃を効
果的に掻き出すことができ、ブラッシング効果が向上す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気掃除機は、
以上のように構成されており、走行用駆動輪の回転が定
速であるため、じゅうたんは走行抵抗が大きいため走行
速度が低下し、操作者の掃除フィーリングと合わず、操
作者が不快感を覚えるという問題点があった。更に、パ
ワーブラシが回転していないとき、吸込みノズル部は自
走走行できないという問題点があった。

【０００７】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、床面の種類にかかわらず走行速
度を維持し、速く動かしたい時は走行速度が速くなり、
遅く動かしたい時は走行速度が遅くなり、操作者の掃除
フィーリングに合わせられる電気掃除機を得ることを目
的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電気掃除
機は、電気送風機および電気送風機に連通する集塵室を
内蔵する掃除機本体と、掃除機本体に開設された接続口
に接続することにより集塵室に連通するホースと、ホー
スの先端側に設けられたハンドル部と、ハンドル部の先
端側に接続されるパイプと、パイプの先端に接続される
吸込みノズル部と、吸込みノズル部を移動自在に支持す
る走行車輪と、この走行車輪を駆動する駆動部と、ハン
ドル部によりパイプを介して吸込みノズル部を操作する
操作者の操作力および操作力の変化を検出する操作力検
出手段とを備えることを特徴とするものである。

【０００９】また、前記操作力検出手段により検出する
吸込みノズル部を操作する操作者の操作力および操作力
の変化に基づき、吸込みノズル部の走行速度の増減量を
推論により求める制御手段を設けたことを特徴とするも
のである。

【００１０】更に、前記操作力検出手段により検出する
吸込みノズル部を操作する操作者の操作力および吸込み
ノズル部の走行速度に基づき、吸込みノズル部の走行方
向を推論により求める制御手段を設けたことを特徴とす
るものである。

【００１１】

【作用】この発明における電気掃除機は、ハンドル部に
よりパイプを介して吸込みノズル部を操作する操作者の
操作力および操作力の変化を操作力検出手段により検出
し、操作力検出手段により検出する吸込みノズル部を操
作する操作者の操作力および操作力の変化に基づき、吸
込みノズル部の走行速度の増減量を推論により求める。
更に、前記操作力検出手段により検出する吸込みノズル
部を操作する操作者の操作力および吸込みノズル部の走
行速度に基づき、吸込みノズル部の走行方向を推論によ
り求める。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。

【００１３】図２は、本発明に係る電気掃除機を示す斜
視図である。

【００１４】電気掃除機は、図２に示すように、電動送
風機および電動送風機に連通する集塵室を内蔵すると共
に電源コード３を巻き取るコードリールを内蔵する掃除
機本体１を有しており、掃除機本体１は図示しない前輪
と後輪２とにより走行自在に支持されている。

【００１５】また、掃除機本体１には、集塵室に連通す
る接続口１ａが開設されており、接続口１ａには、ホー
ス４の一端に設けられている接続管５が嵌合するように
なっている。更に、ホース４の他端にはハンドル７を備
えた握り管６が設けられており、握り管６には手元コン
トロールパネル（操作部）８が設けられている。そし
て、手元コントロールパネル８には、電動送風機へ通電
すると共に制御回路へ電源を供給するための入／切スイ
ッチ、風量調節用つまみ等の掃除機を操作するために必
要なスイッチ類が設けられている。更に、握り管６には
着脱自在なパイプ９が所定量の遊びを有しながら接続さ
れており、パイプ９の先端には、吸込みノズル部１０が
接続されている。

【００１６】図３は、本発明に係るパイプ９を示す斜視
図であり、図４は、本発明に係る感圧前後センサ５５、
５６を示す断面図である。

【００１７】そして、パイプ９の手元側には、図３およ
び図４に示すように、突起９ａが突設されており、突起
９ａは握り管６に刻設された溝６ａに嵌入するようにな
っており、溝６ａ内かつ突起９ａが嵌入した位置の両側
には、操作力検出手段としての感圧前センサ５５および
感圧後センサ５６が配置されており、操作者が握り管６
を握って前または後に操作することにより感圧前センサ
５５または感圧後センサ５６のいずれか一方が加圧され
るようになっている。

【００１８】図５は、吸込みノズル部１０の上カバーを
外した状態を示す平面図である。

【００１９】そして、吸込みノズル部１０は、図５に詳
示するように、吸込口１３内において、吸込みノズル部
本体１１の長手方向に正逆回動自在かつ着脱可能に支持
された回転ブラシ１４を有しており、回転ブラシ１４の
軸の一端にはプーリ１５が設けられている。更に、回転
ブラシ１４の近傍には回転ブラシ駆動モータ１６が配設
されており、回転ブラシ駆動モータ１６の軸に固定され
たプーリ１７と前記プーリ１５とにはタイミングベルト
１８が巻回されており、回転ブラシ駆動モータ１６の駆
動力により回転ブラシ１４が回転するようになってい
る。

【００２０】また、吸込みノズル部本体１１の四隅に
は、走行車輪２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが回転ブ
ラシ１４と平行に正逆回転自在に支持されており、走行
車輪２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは吸込みノズル部
本体１１の底板より僅かに露出している。更に、走行車
輪２０ｃ，２０ｄは、吸込みノズル部本体１１に軸受け
２２を介して回転可能に支持された共通の走行駆動軸２
１に固定されており、走行駆動軸２１は歯車２５、２４
を介して走行車輪駆動モータ２３の出力歯車に連結され
ている。

【００２１】図６は、速度センサ５２を示す図である。

【００２２】そして、走行車輪駆動モータ２３の軸に
は、多数のスリットにより区切られた多数の遮光板を有
するスリット円盤５２ａが設けられており、スリット円
盤５２ａの近傍には、スリット円盤５２ａのスリットを
検知するフォトインタラプタ５２ｂが配置されており、
スリット円盤５２ａとフォトインタラプタ５２ｂとで走
行車輪駆動モータ２３の回転距離すなわち吸込みノズル
部１０の走行距離を検出する速度センサ５２が構成され
ている。

【００２３】図１は、走行車輪駆動モータ２３の制御装
置を示すブロック図である。

【００２４】走行車輪駆動モータ２３の制御装置は、図
１に示すように、コントローラ３５を有しており、コン
トローラ３５は、ＣＰＵ３５ａ、データやプログラムを
格納するメモリ３５ｂ、データ入力のインターフェース
としての入力回路３５ｃ、およびデータ出力のインター
フェースとしての出力回路３５ｄとからなっている。そ
して、入力回路３５ｃには、Ａ／Ｄ変換器４３を介して
掃除機を操作する者が握り管６を握って前または後に操
作する操作力およびその変化を検出する感圧前センサ５
５および感圧後センサ５６が接続されており、かつ前記
走行距離センサ５２が接続されている。

【００２５】また、出力回路３５ｄには、フォトカプラ
からなる右ドライブ回路３６と左ドライブ回路３７とが
接続されており、右ドライブ回路３６と左ドライブ回路
３７とには方向切り換え回路３３が接続されている。そ
して、方向切り換え回路３３は、スイッチング素子であ
るトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３およびＴｒ４に
より構成されており、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２がオ
ンするか、またはトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４がオンす
るかにより走行車輪駆動モータ２３の回転方向を反転さ
せる回路である。なお、３４で示すものは走行車輪駆動
モータ２３の電源である。

【００２６】図７は、本発明の動作を示す図である。

【００２７】前記ＣＰＵ３５ａは、図７に示すように、
感圧前センサ５５、または感圧後センサ５６にかかる力
（操作者の操作力）、およびその力の変化に基づき、走
行車輪駆動モータ２３の出力の増減量をファジー推論に
より求め、求めた走行車輪駆動モータ２３の出力の増減
量によりモータ２３の出力を増減するようになってい
る。

【００２８】図８は、本発明の動作を示す図である。

【００２９】前記ＣＰＵ３５ａは、図８に示すように、
感圧前センサ５５、または感圧後センサ５６にかかる
力、および走行距離センサ５２による吸い込みノズル部
１０の走行速度に基づき、吸い込みノズル部１０の走行
方向（前方か後方か）をファジー推論により求め、求め
た走行方向により走行車輪駆動モータ２３の回転方向制
御（正回転か逆回転か）を行うようになっている。

【００３０】次に、本実施例の作用を図４のフローチャ
ートに沿って説明する。

【００３１】電気掃除機のコード３をコンセントに接続
し、手元コントロールパネル８に設けられている入／切
スイッチを「入」とすると、コントローラ３５に電力が
供給される。例えば、走行車輪駆動モータ２３の回転方
向が正回転で、吸い込みノズル部１０の走行方向が前進
するものとする場合、前進開始時、操作者は握り管６を
握って前方に力をかける。この際、パイプ９の突起９ａ
は感圧後センサ５６に当接し、感圧後センサ５６は加圧
され、ＣＰＵ３５ａは、感圧後センサ５６に加わる力と
その力の変化を検出する（ステップ１）。

【００３２】そして、検出した感圧後センサ５６に加わ
る力とその力の変化に基づき、走行車輪駆動モータ２３
の出力の増減量をファジー推論により求め（ステップ
２）、求めた走行車輪駆動モータ２３の出力の増減量に
よりモータ２３の出力を増減する（ステップ３）。な
お、じゅうたんを掃除する場合、走行抵抗が大きいた
め、操作力すなわち感圧前後センサ５５、５６にかかる
力が大きくなり、走行車輪駆動モータ２３の出力が大き
くなり、走行速度を維持し、速く動かしたい時は走行速
度が速くなり、遅く動かしたい時は走行速度が遅くな
り、操作者の掃除フィーリングにあった掃除を行う。

【００３３】それから、吸い込みノズル部１０の走行が
進むにつれて感圧後センサ５６に加わる力は徐々に小さ
くなり、走行距離の中間を過ぎると徐々に感圧前センサ
５５に加わる力が大きくなる。更に、反転位置に近付く
と、吸い込みノズル部１０の走行速度は小さくなり、Ｃ
ＰＵ３５ａは、走行距離センサ５２により吸い込みノズ
ル部１０の走行速度を求め（ステップ４）、感圧後セン
サ５６にかかる力、および走行距離センサ５２による吸
い込みノズル部１０の走行速度に基づき、吸い込みノズ
ル部１０の走行方向（前進か後退か）をファジー推論に
より求める（ステップ５）。更に、ＣＰＵ３５ａは、求
めた吸い込みノズル部１０の走行方向（例えば前進方
向）により走行車輪駆動モータ２３の回転方向制御（例
えば逆回転制御）を行う（ステップ６）。

【００３４】なお、後退時も同様の動作によりモータ出
力の制御およびモータ回転方向の制御を行う。

【００３５】ここで、ファジー推論について説明する。

【００３６】図１０（ａ）は走行車輪駆動モータ２３の
出力の増減量を求めるルールを示しており、例えば前進
時、進行方向のセンサすなわち感圧後センサ５６にかか
る力が大きく（「ＰＬ」）、その力の変化が増加（「Ｐ
Ｌ」）の場合「Ｕ３」すなわち走行車輪駆動モータ２３
の出力を大きく増加し、感圧後センサ５６にかかる力お
よびその力の変化がともに零（「ＺＲ」）の場合、走行
車輪駆動モータ２３の出力の増減量は零（「ＺＲ」）と
なり、前進中に逆方向のセンサすなわち感圧後センサ５
６に力がかかり、その力が零以上（ＺＲ、ＰＳ、ＰＬ）
の場合、走行車輪駆動モータ２３の出力を低下（「Ｄ
Ｗ」）する。なお、空白部分は現在の状態を維持する。

【００３７】図１０（ｂ）はセンサにかかる力のメンバ
シップ関数を示しており、図１０（ｃ）はセンサにかか
る力の変化のメンバシップ関数を示しており、図１０
（ｄ）は走行車輪駆動モータ２３の出力の増減量のメン
バシップ関数を示している。

【００３８】ＣＰＵ３５ａは、センサにかかる力および
その変化を入力として図のような前件部メンバシップ関
数（ＭＦ）とし、ＭＩＮ−ＭＡＸ重心法により走行車輪
駆動モータ２３の出力の増減量を推論する。

【００３９】図１１（ａ）は吸い込みノズル部１０の走
行方向を求めるルールを示しており、例えば吸い込みノ
ズル部１０が前または後へ動いている間は方向を変えず
（「ＵＣ」）、吸い込みノズル部１０が停止しかけてい
る時に、感圧前センサ５５に大きな力がかかったら、走
行方向を後へ、感圧後センサ５６に大きな力がかかった
ら、走行方向を前へ変更する。図１１（ｂ）はセンサに
かかる力のメンバシップ関数を示しており、図１１
（ｃ）は吸い込みノズル部１０の走行速度のメンバシッ
プ関数を示しており、図１１（ｄ）は方向切り換えのメ
ンバシップ関数を示している。

【００４０】ＣＰＵ３５ａは、走行距離センサ５２によ
り吸い込みノズル１０の現在の走行速度を検知し、感圧
前センサ５５または感圧後センサ５６にかかる力を入力
として、ＭＩＮ−ＭＡＸ重心法により吸い込みノズル部
１０の走行方向を推論する。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハンドル部によりパイプを介して吸込みノズル部を操作
する操作者の操作力および操作力の変化を操作力検出手
段により検出し、操作力検出手段により検出する吸込み
ノズル部を操作する操作者の操作力および操作力の変化
に基づき、吸込みノズル部の走行速度の増減量を推論に
より求めるように構成したので、床面の種類によらず走
行速度を維持し、かつ操作者の掃除フィーリングに合わ
すことができる。

【００４２】更に、操作力検出手段により検出する吸込
みノズル部を操作する操作者の操作力および吸込みノズ
ル部の走行速度に基づき、吸込みノズル部の走行方向を
推論により求めるように構成したので、特別な装置を必
要とせず、吸込みノズル部の走行方向を決定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る走行車輪駆動モータの制御装置を
示すブロック図である。

【図２】本発明に係る電気掃除機を示す斜視図である。

【図３】本発明に係る電気掃除機のパイプを示す斜視図
である。

【図４】本発明に係る感圧前センサおよび感圧後センサ
を示す断面図である。

【図５】本発明に係る電気掃除機の吸い込みノズル部を
示す平面図である。

【図６】本発明に係る走行距離センサを示す図である。

【図７】本発明の動作を説明するための図である。

【図８】本発明の動作を説明するための図である。

【図９】本発明の作用を示すフローチャートである。

【図１０】本発明のファジー推論を説明するための図で
ある。

【図１１】本発明のファジー推論を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１ 掃除機本体 １ａ 接続口 ４ ホース ９ パイプ １０ 吸込みノズル部 ２０ｃ，２０ｄ 走行車輪 ２１ 走行駆動軸 ２３ 走行車輪駆動モータ ３５ コントローラ ３５ａ ＣＰＵ ５２ 速度センサ ５５ 感圧前センサ ５６ 感圧後センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長田 正史 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機株式会社生活システム研究所内 (72)発明者 久木野 政次 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機株式会社生活システム研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気送風機および電気送風機に連通する
   集塵室を内蔵する掃除機本体と、掃除機本体に開設され
   た接続口に接続することにより集塵室に連通するホース
   と、ホースの先端側に設けられたハンドル部と、ハンド
   ル部の先端側に接続されるパイプと、パイプの先端に接
   続される吸込みノズル部と、吸込みノズル部を移動自在
   に支持する走行車輪と、この走行車輪を駆動する駆動部
   とを備え、吸込みノズル部を掃除機本体の進行方向に対
   して前後方向に移動する電気掃除機において、 ハンドル部によりパイプを介して吸込みノズル部を操作
   する操作者の操作力および操作力の変化を検出する操作
   力検出手段を設けたことを特徴とする電気掃除機。
2. 【請求項２】 前記操作力検出手段により検出する吸込
   みノズル部を操作する操作者の操作力および操作力の変
   化に基づき、吸込みノズル部の走行速度の増減量を推論
   により求める制御手段を設けたことを特徴とする請求項
   １記載の電気掃除機。
3. 【請求項３】 前記操作力検出手段により検出する吸込
   みノズル部を操作する操作者の操作力および吸込みノズ
   ル部の走行速度に基づき、吸込みノズル部の走行方向を
   推論により求める制御手段を設けたことを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の電気掃除機。