(57)【要約】【課題】  従来の電気掃除機は、電動送風機や回転ブラシを常時最大出力で駆動すれば高い集塵性能が見込めるが、必要以上のエネルギーを消費してしまうという課題がある。また、必要以上のエネルギーを与えることで、騒音が大きくなる、あるいは塵埃を跳ね飛ばすなどの課題がある。【解決手段】  吸口部と、該吸口部内に設けられた回転ブラシと、該回転ブラシを駆動させる回転ブラシモータと、床面の種類を検出する床面センサと、前記吸口部から塵埃を吸込むための吸引力を発生させる電動送風機と、前記回転ブラシモータ及び前記電動送風機を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類に応じて、前記回転ブラシの回転方向，回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御する。【選択図】図３
2010057647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸口部と、該吸口部内に設けられた回転ブラシと、該回転ブラシを駆動させる回転ブラシモータと、床面の種類を検出する床面センサと、前記吸口部から塵埃を吸込むための吸引力を発生させる電動送風機と、前記回転ブラシモータ及び前記電動送風機を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類に応じて、前記回転ブラシの回転方向，回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御することを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
掃除機本体と、該掃除機本体に内蔵された吸口部と、前記掃除機本体に内蔵され、前記吸口部から塵埃を吸込むための吸引力を発生させるための電動送風機と、前記掃除機本体に内蔵され、前記電動送風機及び前記回転ブラシモータなどに電力を供給するバッテリーと、前記掃除機本体に着脱自在に設けられた集塵ケースと、床面の種類を検出する床面センサと、前記回転ブラシモータ及び前記電動送風機を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類に応じて、前記回転ブラシの回転方向，回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御することを特徴とする電気掃除機。
【請求項３】
請求項２において、
前記制御手段は、前記掃除機本体が旋回動作を行うときには、前記回転ブラシの回転を停止させることを特徴とする電気掃除機。
【請求項４】
請求項２において、
前記電動送風機及び前記回転ブラシモータに電力を供給するバッテリーと、該バッテリーの容量を検知するバッテリー容量検出手段を設け、
前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類及び前記バッテリー容量検出手段で検出されたバッテリーの残容量とに応じて前記回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御することを特徴とする電気掃除機。
【請求項５】
請求項４の何れかにおいて、
前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類が絨毯である場合には、前記回転ブラシの回転方向を、前記吸口部の移動方向に対して逆方向となる向きに回転させ、前記床面センサで検出した床面の種類が絨毯以外である場合には、前記回転ブラシの回転方向を、前記吸口部の移動方向に対して順方向となる向きに回転させることを特徴とする電気掃除機。
【請求項６】
請求項５において、
前記制御手段は、前記バッテリー容量検出手段で検出されたバッテリーの残容量が小さい場合には、前記回転ブラシの回転方向を前記吸口部の移動方向に対して順方向となる向きに回転させることを特徴とする電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気掃除機は、本体筐体に内蔵された電動送風機と、電動送風機によって吸引された塵埃を回収する集塵ケースと、吸込口から塵埃を掻き上げる回転ブラシと、回転ブラシを駆動させる電動機と、吸込口と集塵ケースまでの吸気流路と、手元操作盤とから構成されている。また、自走する機能は、本体筐体に取り付けた走行車輪と、走行車輪を駆動する電動機とから構成される。また、電源としてバッテリーを搭載し、バッテリーから、前記電動送風機と、前記回転ブラシを駆動させる電動機と、前記走行車輪を駆動する電動機とへ、給電することもある。
【０００３】
前記構成において、回転ブラシは床面の塵埃を掻き込み、集塵性能を上げる機能を持つ。この回転ブラシの動作に対して、木床上での騒音を低減させ、また吸込力が弱い場合の塵埃の跳ね飛ばしを防止するための技術が、例えば、特許文献１に記載されている。また、自走式ではなく人が操作する電気掃除機では、操作力は軽いことが望まれる。特に床面が絨毯の場合、清掃時の操作性が悪く操作感が重くなりがちである。そこで、絨毯面を清掃するときに、塵埃の量によって回転ブラシの回転方向を変更することで、この操作感を改善する技術が、例えば、特許文献２に記載されている。また、床面の段差とともに床面の材質を自動的に判別する技術が、例えば、特許文献３に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５４１４６号公報
【特許文献２】特開平１１−２８１７９号公報
【特許文献３】特開２００５−２１１３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気掃除機において、電動送風機や回転ブラシを常時最大出力で駆動すれば高い集塵性能が見込めるが、必要以上のエネルギーを消費してしまう、という課題がある。また、必要以上のエネルギーを与えることで、騒音が大きくなる、あるいは塵埃を跳ね飛ばすなどの課題がある。
【０００６】
また、電気掃除機の電源としてバッテリーを搭載した掃除機の場合、現在のバッテリーは放電後の再充電に一定の時間が必要であり、再充電中は掃除機に清掃作業を行わせることができない。そのため、バッテリーの１回の充電容量で、なるべく長い時間清掃したいという要望がある。
【０００７】
上記特許文献１や特許文献２で開示された技術では、床面材質に応じた制御によって、電気掃除機の集塵性能や操作感に対しては一定の効果が見込まれる。しかしながら、省エネルギーやバッテリーの消耗に対する配慮が欠けている。
【０００８】
本発明の目的は、床面材質に適した最適な集塵を行うことのできる電気掃除機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、吸口部と、該吸口部内に設けられた回転ブラシと、該回転ブラシを駆動させる回転ブラシモータと、床面の種類を検出する床面センサと、前記吸口部から塵埃を吸込むための吸引力を発生させる電動送風機と、前記回転ブラシモータ及び前記電動送風機を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類に応じて、前記回転ブラシの回転方向，回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御することにある。
【００１０】
また、本発明の特徴とするところは、掃除機本体と、該掃除機本体に内蔵された吸口部と、前記掃除機本体に内蔵され、前記吸口部から塵埃を吸込むための吸引力を発生させるための電動送風機と、前記掃除機本体に内蔵され、前記電動送風機及び前記回転ブラシモータなどに電力を供給するバッテリーと、前記掃除機本体に着脱自在に設けられた集塵ケースと、床面の種類を検出する床面センサと、前記回転ブラシモータ及び前記電動送風機を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類に応じて、前記回転ブラシの回転方向，回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御することにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、床面材質に適した最適な集塵を行うことのできる電気掃除機を提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態に係る吸引式の電気掃除機について、図１〜図１１を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態に係る自走式の電気掃除機の概略構造を示す図である。図１において、１は掃除機本体、２は掃除機本体１に内蔵され、吸口部１２から塵埃を吸込むための吸引力を発生させるための電動送風機、３は掃除機本体１に内蔵され、電動送風機２及び回転ブラシモータ１４などに電力を供給するバッテリー、４は掃除機本体１に着脱自在に設けられた集塵ケース、５は制御回路基板、６は掃除機本体１の進行方向（図１の上方向）の左側に配置された左側走行車輪、７は掃除機本体１の進行方向（図１の上方向）の右側に配置された右側走行車輪、８は左側走行車輪６を回転駆動させる駆動モータ、９は右側走行車輪７を回転駆動させる駆動モータ、１０は掃除機本体１の前方に配置されたバンパ、１１はバッテリー３へ充電するための充電端子である。
【００１４】
また図２は、掃除機本体１を裏面から見た概略を示す図である。図２において、１２は床面に向かって開口し塵埃を吸込むための吸口部、１３は吸口部１２内に設けられた回転ブラシ、１４は回転ブラシ１３を駆動する回転ブラシモータ、１５は掃除機本体１の底面に設けられた床面距離センサである。
【００１５】
図３は、掃除機本体１を側面から見た概略を示す図である。図３において、１６は掃除機本体１内に設けられ吸口部１２と集塵ケース４とを繋ぐ吸気流路、１７は吸気流路１６内の圧力を検出する圧力センサ、１８はバンパと障害物との接触を検出する接触検出センサである。掃除機本体１の内部には図１から図３に示した各要素が搭載される。
【００１６】
図４は本発明の実施形態に係る自走式電気掃除機の制御回路の構成を示す図である。制御回路（制御手段）は制御回路基板５に搭載されている。図４において、２０は中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を備えた制御主回路、２１は左側走行モータ６の駆動回路、２２は左側走行モータ６の回転検出器、２３は右側走行モータ９の駆動回路、２４は右側走行モータ９の回転検出器、２５は回転ブラシモータ１４の駆動回路、２６は回転ブラシモータ１４の回転検出器である。２７は電動送風機２の駆動回路、２８は床面距離センサ１５の駆動回路、２９は圧力センサ１７の駆動回路、３０はバンパ接触検出センサ１８の駆動回路である。３１は電源回路、３２はバッテリー容量検出回路（バッテリー容量検出手段）、３３は制御主回路用給電回路、３４は左側走行モータ用給電回路、３５は右側走行モータ用給電回路、３６は回転ブラシモータ用給電回路、３７は電動送風機用給電回路、３８は床面距離センサ駆動回路２８から３０用のセンサ駆動用給電回路である。
【００１７】
さらにまた、４０は制御主回路を構成する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、４１はメモリ回路、４２は入出力回路、４３は入力部、４４は出力部、４５はアドレス・バス、４６はデータ・バス、４７はコントロール・バス、４８はタイマー回路である。
【００１８】
また図示しないが、電源回路３１からの給電を入切りするための電源スイッチと、掃除機へ清掃開始指令等を与えるための操作スイッチの入力と、表示ランプ等の出力とを制御する回路が、制御主回路２０へ接続されている。
【００１９】
掃除機本体１には、バンパ１０とバンパセンサ１８が取り付けられる。左側走行車輪６は車軸とギア（図示せず）を介して左側走行モータ８へ接続される。また、右側走行車輪７は車軸とギア（図示せず）を介して右側走行モータ９へ接続される。また、回転ブラシ１３は車軸とギアを介して回転ブラシモータ１４へ接続される。
【００２０】
また、掃除機本体１の下面には床面距離センサ１５が取り付けられる。また図示しないが、掃除機本体１の上面には、電源投入や手元操作スイッチ類や表示ランプ類が配置される。掃除機本体１は充電台（図示せず）にドッキングし、外部の充電台から充電端子１１を介してバッテリー３を充電する。
【００２１】
図４において、制御主回路２０には、左側走行モータ駆動回路２１と右側走行モータ駆動回路２３と回転ブラシモータ駆動回路２５と、電動送風機駆動回路２７と、床距離センサ駆動回路２８と、圧力センサ駆動回路２９と、バンパ接触検出センサ駆動回路３０と、制御主回路用給電回路３３が接続される。
【００２２】
左側走行モータ駆動回路２１には左側走行モータ８が接続され、左側走行モータ８には左側走行モータ回転検出器２２が接続される。そして、左側走行モータ回転検出器２２は制御主回路２０に接続される。また、左側走行モータ駆動回路２１には左側走行モータ用給電回路３４から電力が供給される。右側走行モータ駆動回路２３には右側走行モータ９が接続され、右側走行モータ９には右側走行モータ回転検出器２４が接続される。そして、右側走行モータ回転検出器２４は制御主回路２０に接続される。また、右側走行モータ駆動回路２３には右側走行モータ用給電回路３５から電力が供給される。
【００２３】
回転ブラシモータ駆動回路２５には回転ブラシ１３を回転駆動する回転ブラシモータ１４が接続され、回転ブラシモータ１４には回転ブラシモータ回転検出器２６が接続される。そして、回転ブラシモータ回転検出器２６は制御主回路２０に接続される。また、回転ブラシモータ駆動回路２５には回転ブラシモータ用給電回路３６から電力が供給される。電動送風機駆動回路２７には電動送風機２が接続される。電動送風機駆動回路２７には電動送風機用給電回路３７から電力が供給される。
【００２４】
床距離センサ駆動回路２８には床面距離センサ１５が接続される。また、圧力センサ駆動回路２９には圧力センサ１７が接続される。また、バンパセンサ駆動回路３０にはバンパセンサ１８が接続される。床距離センサ駆動回路２８と圧力センサ駆動回路２９とバンパセンサ駆動回路３０には、センサ駆動用給電回路３８から電力が供給される。
【００２５】
バッテリー３には電源回路３１が接続される。また電源回路３１には制御主回路用給電回路３３，左側走行モータ用給電回路３４，右側走行モータ用給電回路３５，回転ブラシモータ用給電回路３６，電動送風機用給電回路３７、およびセンサ駆動用給電回路３８、が接続される。また電源回路３１にはバッテリー容量検出回路３２が接続される。電源回路３１は、充電端子１１が充電台に接続されたことを検知して他の構成要素に所要の動作をさせる。またバッテリー容量検出回路３２は、電源回路３１を介してバッテリー３の電圧を監視する。
【００２６】
制御主回路２０の中央演算処理装置４０には、アドレス・バス４５と、データ・バス４６と、コントロール・バス４７と、タイマー回路４８が接続され、メモリ回路４１と入出力回路４２は、それぞれアドレス・バス４５とデータ・バス４６とコントロール・バス４７に接続される。制御主回路２０へ接続される各回路の電気信号は、入出力回路４２の入力部４３と出力部４４を介して、制御主回路２０へ伝達される。
【００２７】
図４に示す左側走行モータ回転検出器２２と右側走行モータ回転検出器２４と回転ブラシモータ回転検出器２６は例えばエンコーダであって、それぞれ左側走行モータ６と右側走行モータ７と回転ブラシモータ１４の回転速度に応じて、パルス信号を発生するように構成された電子部品である。
【００２８】
床面距離センサ１５は、例えば赤外線を利用した距離センサである。赤外線距離センサは、発光素子と受光素子とレンズ面から構成される電子部品である。発光素子からレンズ面を通して細いビーム状の赤外線を対象物に投射し、対象物から反射された赤外線を、レンズ面を通して受光素子で受光し、受光した反射光の強度から対象物までの距離を測定するセンサである。
【００２９】
圧力センサ１７は、圧力に応じて出力電圧が変化するように構成された電子部品である。バンパ接触検出センサ１８は、例えばバンパ１０の構造部材に取り付けたマイクロスイッチである。マイクロスイッチは、所定の力が加わるとスイッチが開閉して、開閉に応じた電気信号を発生する。
【００３０】
制御主回路２０は、左側走行モータ駆動回路２１と右側走行モータ駆動回路２３を介して左側走行モータ８と右側走行モータ９を駆動する。また左側走行モータ回転検出器２２と右側走行モータ回転検出器２４によって検出された左側走行モータ８と右側走行モータ９の回転に基づき、左側走行モータ８と右側走行モータ９の回転方向と回転速度を算出し、左側走行モータ８に接続される左側走行車輪６と右側走行モータ９に接続される右側走行車輪７の回転を制御する。掃除機本体１は、左側走行車輪６と右側走行車輪７の回転方向と回転速度に応じて、前進，後退，右回転，左回転などの移動動作を行う。
【００３１】
また、制御主回路２０は、回転ブラシモータ駆動回路２５を介して回転ブラシモータ１４を駆動する。回転検出器２６によって検出された回転ブラシモータ１４の回転に基づき、回転ブラシモータ１４の回転方向と回転速度を算出し、回転ブラシモータ１４に接続される回転ブラシ１３の回転を制御する。回転ブラシ１３の回転方向は、吸口部１２の移動を支援する方向に回転ブラシを回転させる順方向回転と、その逆である吸口部１２の移動を妨げる方向へ回転ブラシを回転する逆方向回転と、回転停止、のいずれかに制御される。前記順方向は、左側走行車輪６と右側走行車輪７に同じ回転を与えて掃除機本体１と吸口部１２を前進させた場合には、左側走行車輪６と右側走行車輪７が回る方向となる。
【００３２】
また、制御主回路２０は、電動送風機駆動回路２７を介して電動送風機２の稼動と停止および吸引力の強弱を制御する。
【００３３】
また、制御主回路２０は、床面距離センサ駆動回路２８を介して床面距離センサ１５を駆動させ、掃除機本体１の底面から床面までの距離を測定する。なお、床面距離センサ１５は図２では掃除機本体１の前寄りに４個設けてあるが、個数は４個に限る必要はない。
【００３４】
また、制御主回路２０は、圧力センサ駆動回路２９を介して圧力センサ１７を駆動させ、吸気流路１６を流れる空気の圧力を測定する。
【００３５】
また、制御主回路２０は、バンパ接触検出センサ駆動回路３０を介してバンパセンサ１８から出力される電気信号を受信し、バンパ１０と障害物の接触を検知する。
【００３６】
図５は、本発明の実施形態に係る掃除機の清掃動作を表す模式図である。図５（ａ）は絨毯上を清掃している場合の模式図、図５（ｂ）は木床を清掃している場合の模式図、図５（ｃ）は木床を別の動作条件で清掃している場合の模式図である。図５で、黒塗りで示した小物体は塵埃を表す。また、本体の移動方向と、右側走行車輪７の回転方向と、回転ブラシ１３の回転方向を矢印で示す。図示しないが、左側走行車輪６も右側走行車輪７と同じ方向へ回転し、掃除機本体１は前進しているものとする。本実施形態においては、図５の右側を前進方向としている。吸口部１２は、掃除機本体１の前進速度と同じ速度で前方へ移動する。
【００３７】
一般に、掃除機の吸口においては、吸口の移動方向に対して掻き上げる方向に回転ブラシを回転させた方が集塵性能は良いと言われている。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、紙面に向かって反時計回りの回転となる逆回転で回転ブラシ１３を回転させると、吸口部の移動方向に対して掻き上げる方向となり、絨毯目に入り込んだ塵埃を掻き出して吸引することができ、集塵性能が上がる。また、塵埃の掻き出し効果は回転ブラシの回転速度が大きい方が良いため、絨毯では、回転ブラシの回転速度を上げて逆回転するように制御すると、さらに集塵性能を向上させることができる。
【００３９】
一方、図５（ｂ）に示すように、床面が木床の場合に回転ブラシ１３を逆回転させると、木床は絨毯に比べて摩擦が小さいため、特に固形の塵埃の場合、回転ブラシ１３によって塵埃を掃除機の外部に跳ね飛ばし、塵埃を拡散させてしまう。木床の場合は、絨毯のように床目の内部に塵埃が入り込むことは少ないため、回転ブラシ１３による掻き上げ効果が小さくても塵埃を集塵できる。そこで、図５（ｃ）に示すように、回転ブラシ１３を紙面に向かって時計回りの回転となる順方向に回転させれば、跳ね飛ばしを抑えて塵埃を集塵できる。あるいは、跳ね飛ばしを抑制するために、回転ブラシ１３を停止させ、電動送風機２による吸引だけで集塵させてもよい。
【００４０】
また、絨毯では強い吸引力で集塵したほうが集塵性能は上がるが、木床では絨毯で必要とされる強さまで吸引力を上げなくても、床面上の塵埃を吸引回収可能である。そこで、床面材質に応じて、前述の回転ブラシ１３の回転方向と回転速度の動作条件に加えて、電動送風機２の動作条件を加えて制御してもよい。
【００４１】
図６に、床材質に応じた回転ブラシ１３の回転方向と回転速度および電動送風機出力の組み合わせを示す。床材質が毛織物やカーペットなどの絨毯系の場合は、回転ブラシ１３の回転方向を逆回転、回転ブラシ１３の回転速度を高速、電動送風機２の出力を強（電動送風機２の回転数を高くする）にして吸引力を上げる、という組み合わせとする。また、床材質が木材やタイルなどの木床系の場合は、回転ブラシ１３の回転方向を順回転、回転ブラシ１３の回転速度を低速、電動送風機２の出力を弱（電動送風機２の回転数を低くする）にして吸引力を下げる、という組み合わせとする。このような組み合わせとすることで、床面材質に応じた適切な集塵を行うことができる。また、木床系では電動送風機２や回転ブラシモータ１４を駆動させる電力の省電力化が図れるので、絨毯敷きの部屋と木床の部屋が存在する家庭内において、家の中を清掃する全体時間で見れば、平均して省エネルギー効果が見込める。
【００４２】
このような組み合わせを、あらかじめ制御主回路２０のメモリ回路４１に記憶させておく。そして、操作スイッチにより絨毯系または木床系を選択されるか、または後述する手段により床面材質を自動判定されると、中央演算処理装置４０はメモリ回路４１から選択された床材質に応じた組み合わせを読み出し、回転ブラシモータ駆動回路２５と電動送風機駆動回路２７へ制御出力する。それにより、回転ブラシモータ１４は所定の回転方向と回転速度で回転ブラシ１３を動作させ、また電動送風機２に所定の動作を行わせる。
【００４３】
ここで、前述した絨毯系と木床系の床面材質の自動判定手段（床面センサ）について説明する。絨毯系の床面では、吸口部が床面に密着しやすいため、吸引圧力は木床系の場合より高くなる。そこで、圧力センサ１７で吸気流路１６の吸引圧力を測定し、あらかじめ定めた圧力閾値と比較して、絨毯系か木床系かを判別する。圧力閾値は制御主回路２０のメモリ回路４１に記憶し、中央演算処理装置４０により比較判別の演算処理を行う。但し、吸引圧力は、集塵ケース４の集塵状況によっても変化する。集塵ケース４が満杯に近い状態の場合には、絨毯系と木床系の区別がつきにくいことがある。
【００４４】
そこで、圧力センサを使用せずに床面材質を判別する手段を説明する。図７に、当該手段の構成図（他実施形態の回路図）を示す。図７の５０は左側走行モータ電流検出素子、５１は右側走行モータ電流検出素子、５２は回転ブラシモータ電流検出素子、である。他の構成要素は図４と同じである。左側走行モータ電流検出素子５０は左側走行モータ駆動回路２１に接続され、右側走行モータ電流検出素子５１は右側走行モータ駆動回路２３に接続され、回転ブラシモータ電流検出素子５２は回転ブラシモータ駆動回路２５に接続される。また、モータ電流検出素子５０，５１，５２は、制御主回路２０に接続される。
【００４５】
モータ電流検出素子５０，５１，５２は、モータ電流に比例した電圧を出力する電子部品であって、左側走行モータ８と右側走行モータ９と回転ブラシモータ１４の駆動電流を検出する。
【００４６】
床面が絨毯系の場合、木床系の床面に比べて回転ブラシ１３にかかる摩擦抵抗が大きいため、回転ブラシモータ１４の負荷が大きくなり、モータへ流れる電流値も大きくなる。そこで、回転ブラシ１３を床面に接した状態で、一定の回転速度となるようにフィードバック制御をかけて順方向または逆方向へ回転させて回転ブラシモータ電流を検出し、あらかじめ制御主回路２０のメモリ回路４１に記憶させた回転ブラシモータ電流の閾値と比較することで、床面が絨毯系か木床系かを判別できる。
【００４７】
また、絨毯系では走行車輪が織目に沈み込むため走行時の負荷抵抗が大きく、走行モータの負荷電流値も大きくなる。そこで、床面上を、一定の速度となるようにフィードバック制御をかけて移動しているときの走行モータ電流値を検出し、回転ブラシモータ電流での判定と同様にして、絨毯系か木床系かを判別してもよい。なお、床面上の移動は、その場で旋回する動作にしてもよい。また、回転ブラシモータと走行モータの電流判定を組み合わせてもよい。
【００４８】
上述のモータ負荷電流を用いた判定の場合、回転ブラシ１３や走行モータを所定条件で一定時間動作させて、モータ電流値を取得する必要がある。そこで、次に、床面距離センサ１５を用いて、回転ブラシ１３や走行モータを停止させた状態でも、その場で床面材質を自動判別する手段について説明する。
【００４９】
図８は、走行モータと回転ブラシモータ１４と電動送風機２を停止した状態で掃除機本体１を床面に静止し、床面距離センサ１５のひとつで、１０秒間床面距離を測定した結果である。図８の（ａ）は床面が絨毯の場合の測定図、（ｂ）は木床の場合の測定図である。木床の場合、表面の凹凸が少ないため、距離センサの発光素子から投射された光は床面から安定した状態で反射される。したがって一定時間測定した距離値のばらつきは小さい。一方、絨毯は毛状のため、発光素子から投射される細いビームの直径に対しては凹凸が多い表面となり、乱反射して、掃除機本体が静止した状態でも測定距離値がばらつく。
【００５０】
そこで、回転ブラシ１３と走行モータと電動送風機２を停止させた状態で、数秒間、床面距離センサ１５のひとつで床面距離を測定し、制御主回路２０で測定値のばらつきを求める。このばらつきを、制御主回路２０において，例えば，特許文献３で開示されている空間周波数分析により処理することで、絨毯系と木床系を自動判別できる。
【００５１】
また、次のような手段を追加することで、この自動判別の精度を上げることができる。木床の場合は、床面のどこを走査しても、ほぼ測定の安定性は保たれる。一方絨毯の場合は、測定箇所による測定値のばらつきも大きい。そこで、図２に示すように複数の床距離センサを設けて距離を測定し、複数の測定値に対する空間周波数分析の平均とばらつきによって自動判別すればよい。あるいは、距離センサはひとつにして、掃除機本体の中心を旋回中心として本体をその場で任意の角度だけ旋回させ、その動作中の距離変化を見るようにしてもよい。この手段を用いることで、清掃開始前に床面の材質を自動判別することができる。
【００５２】
上記の図５と図６では、掃除機本体１は前方へ直進するとして説明した。次に、前方へ直進する以外の場合における回転ブラシ１３の回転方向について述べる。図９は、掃除機本体１の移動を模式的に示した図である。図９の（ａ）は直進開始、（ｂ）は直進後の状態を示す。図９の（ｃ）と（ｄ）はカーブを描く場合の開始前後の状態、図９の（ｅ）と（ｆ）はその場で回転する場合の開始前後の状態を示す。図のＶＬとＶＲは左右の走行車輪の床面に対する接線速度である。ＶＬとＶＲに付記した矢印は、車輪の移動方向を示す。また、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、掃除機本体１の中心位置を示す。位置の座標軸は、図の左から右をｘ軸、下から上をｙ軸とする。図の（ａ）と（ｂ）は、ＶＬ＝ＶＲ，Ｐ０(ｘ)＝Ｐ１(ｘ)，Ｐｏ(ｙ)≠Ｐ１(ｙ)である。また（ｃ）と（ｄ）は、ＶＬ≠ＶＲ，Ｐ０(ｘ)≠Ｐ２(ｘ)，Ｐｏ(ｙ)≠Ｐ２(ｙ)である。また（ｅ）と（ｆ）は、ＶＬとＶＲの大きさは同じで向きが反転、Ｐ０(ｘ)＝Ｐ３(ｘ)，Ｐｏ(ｙ)＝Ｐ３(ｙ)という条件である。なお、図９では、（ａ）（ｂ）は前方向へ直進、（ｃ）（ｄ）は前方向へカーブ、（ｅ）（ｆ）は右回りの旋回として描いてあるが、図のＶＬとＶＲの矢印の向きを反転させれば、（ａ）（ｂ）は後方向へ直進、（ｃ）（ｄ）は後方向へカーブ、（ｅ）（ｆ）は左回りの旋回動作となる。
【００５３】
掃除機本体１の移動動作は、大きくは、図９に示した３つの場合に分類できる。図１０に、それぞれの場合における回転ブラシ動作と電動送風機出力の組み合わせを示す。
【００５４】
絨毯系の床では、掃除機本体１が直進またはカーブするときは、回転ブラシ１３を吸口の移動方向に対して逆回転とする。また掃除機本体１がその場で旋回するときは、回転ブラシ１３が絨毯目に引っかかり旋回動作を妨げる恐れがあるため、回転ブラシ１３を停止させる。回転ブラシ１３の回転速度は、停止以外は高速にする。また、電動送風機２は強とする。
【００５５】
木床系の床では、掃除機本体１が直進またはカーブするときは、回転ブラシ１３を吸口の移動方向に対して順回転とする。また掃除機本体１がその場で旋回するときは、回転ブラシ１３をどちらに回転させても、吸口の半分側に対しては順方向回転、他の半分側に対しては逆方向回転となってしまうため、順方向に固定する。または塵埃の跳ね飛ばしを防ぐため、絨毯と同様に回転ブラシ１３を停止させてもよい。回転ブラシ１３の回転速度は、停止以外は低速にする。また、電動送風機２は弱とする。
【００５６】
最後に、回転ブラシ１３と電動送風機２とバッテリー３の関係について説明する。バッテリー３で駆動する型の掃除機では、清掃中のバッテリー容量が問題となる。特に自走式掃除機の場合には充電台まで自走して戻るため、自走できる分の容量を残しておく必要がある。
【００５７】
図１１にバッテリー容量に応じた、回転ブラシ１３の動作と電動送風機出力の組み合わせを示す。床面の種類が絨毯系の床では、バッテリー３が満充電に近く残容量が十分ある場合は、回転ブラシ１３は逆方向・高速回転、送風機は強として集塵性能を上げる。バッテリー３の残容量が少なくなってきた場合は、１回の集塵性能は低下するが、回転ブラシ１３の回転方向を走行を手助けする方向である順方向に回転させ、累積移動距離を長くとれるようにして清掃面積の拡大を図る。さらにバッテリー容量が減少した場合は、回転ブラシ１３を低速回転にし、また電動送風機出力を弱にしてバッテリーの残容量を確保する。そして、充電台へ自走できる最低のバッテリー容量である僅少状態になった場合は、回転ブラシ１３と電動送風機２を停止させる。
【００５８】
床面の種類が絨毯以外である木床上では回転ブラシ順方向・低速回転，送風機弱でも、一定の集塵性能が得られるので、バッテリー容量が僅少になるまでは当該条件で動作させ、バッテリー容量の維持を図る。バッテリー容量が僅少状態になった場合は、回転ブラシ１３と電動送風機２を停止させる。
【００５９】
上述の僅少や減少といったバッテリー容量の閾値は、あらかじめ定めて制御主回路２０のメモリ回路４１へ記憶させておく。そして、清掃中に随時バッテリー容量検出回路３２でバッテリー容量を検出し、その結果を制御主回路２０へ送り、メモリ回路４１に記憶させたバッテリー容量閾値との比較処理を行う。
【００６０】
本実施の形態では自走式掃除機の例で説明したが、これに限られるものではない。例えば、掃除機本体内に電動送風機及び集塵室を内蔵し、この掃除機本体にホース，延長管，吸口部を接続した床移動タイプの掃除機にも適用できる。この場合、床面センサで検出した床面の種類に応じて、吸口部に配置した回転ブラシの回転方向，回転ブラシの回転速度、及び掃除機本体に内蔵した電動送風機の回転数を制御するようにする。
【００６１】
以上述べたように、清掃する床面が絨毯系か木床系かに応じて、またバッテリーの残容量に対して、回転ブラシの回転方向と回転速度と電動送風機出力の組み合わせを適切に切り替えて制御することで、省エネルギーで効率良く清掃を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係る自走式の電気掃除機の概略構造を示す図である。
【図２】掃除機本体１を裏面から見た概略を示す図である。
【図３】掃除機本体１を側面から見た概略を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る自走式電気掃除機の制御回路の構成を示す図である。
【図５】清掃動作を説明する図である。
【図６】回転ブラシと電動送風機の出力組み合わせを説明する図である。
【図７】他の実施形態の制御回路の構成を示す図である。
【図８】床距離センサ測定例を示す図である。
【図９】掃除機本体の移動動作を説明する図である。
【図１０】掃除機本体の移動動作に対する出力組み合わせを説明する図である。
【図１１】バッテリー容量に対する出力組み合わせを説明する図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  掃除機本体
２  電動送風機
３  バッテリー
４  集塵ケース
５  制御回路基板
１１  充電端子
１２  吸口部
１３  回転ブラシ
１４  回転ブラシモータ
１５  床面距離センサ
１６  吸気流路
１７  圧力センサ
２０  制御主回路
２７  電動送風機駆動回路
２８  床面距離センサ駆動回路
３１  電源回路
３２  バッテリー容量検出回路
３６  回転ブラシモータ用給電回路
３７  電動送風機用給電回路
３８  センサ駆動用給電回路
４０  中央演算処理装置
４１  メモリ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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