(57)【要約】【課題】外部機器から発信された信号の検出範囲を向上した自走式電気掃除機を提供する。【解決手段】本体と、本体に設けた集光部と、を備える自走式電気掃除機であって、集光部は、本体のうち、集光部が取り付けられた部分の延在面に垂直な方向に軸を有する筒状の側面と、側面の内側に設けた樹脂層と、受光素子と、を有し、樹脂層は、受光素子から遠い側の面として形成された反射面を有し、反射面は、受光素子に向かって凸であり、反射面の先端から受光素子のセンサ部までの距離を２ｆ、側面の軸方向をｙ軸方向、径方向をｘ軸方向、センサ部を原点としたとき、反射面は、式（１）をみたす。【数１】2019111160.tif 000011【選択図】図６
2019111160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
該本体に設けた集光部と、を備える自走式電気掃除機であって、
前記集光部は、
前記本体のうち、該集光部が取り付けられた部分の延在面に垂直な方向に軸を有する筒状の側面と、
該側面の内側に設けた樹脂層と、
受光素子と、を有し、
前記樹脂層は、前記受光素子から遠い側の面として形成された反射面を有し、
該反射面は、
前記受光素子に向かって略凸であり、
前記反射面の先端から前記受光素子のセンサ部までの距離を２ｆ、
前記側面の軸方向をｙ軸方向、径方向をｘ軸方向、
前記受光素子のセンサ部を原点としたとき、
式（１）の解曲面に実質的に一致することを特徴とする自走式電気掃除機。
【数１】
2019111160.tif 000009
【請求項２】
前記本体に取り付けられた前記集光部を前記側面に垂直な方向から観察した場合、前記反射面の先端が前記本体に略一致する又は前記本体に隠されて目視不能であることを特徴とする請求項１に記載の自走式電気掃除機。
【請求項３】
前記反射面は、
前記反射面の先端から前記受光素子のセンサ部までの距離を２ｆ、
前記側面の軸方向をｙ軸方向、径方向をｘ軸方向、
前記受光素子のセンサ部を原点、
樹脂層の屈折率をｎとしたとき、
反射面上面から下端までの上下方向の距離Ｌは、不等式（３）を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の自走式電気掃除機。
【数２】
2019111160.tif 000010
【請求項４】
前記樹脂層は、前記受光素子から近い側の面として形成された樹脂終端面を有し、
該樹脂終端面は、
急傾斜面と、
該急傾斜面より前記側面に近い位置に在って、該急傾斜面よりも傾きが緩やかな追随面と、を有することを特徴とする請求項１乃至３何れか一項に記載の自走式電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自走式電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部機器から発信された電磁波や赤外線の信号を受信する受信部９２を備える自走式電気掃除機が知られている（特許文献１）。赤外光等のリモコン受信装置としては、特許文献２などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４６３０２号公報
【０００４】
【特許文献２】特開２００８−５３９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自走式電気掃除機は自律走行するため、外部機器からの信号を広い角度範囲から受信可能に構成することが望まれる。この点、特許文献１は受信部９２の構造については何ら開示していない。また、特許文献２は、本体部１３ａに対向する方向（ｚ方向）の受信範囲や強度を広げようとはしているものの本体部１３ａの延在面（ｘｙ平面）についての受信範囲や強度の向上については開示していない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記事情に鑑みてなされた本発明は、本体と、該本体に設けた集光部と、を備える自走式電気掃除機であって、前記集光部は、前記本体のうち、該集光部が取り付けられた部分の延在面に垂直な方向に軸を有する筒状の側面と、該側面の内側に設けた樹脂層と、受光素子と、を有し、前記樹脂層は、前記受光素子から遠い側の面として形成された反射面を有し、該反射面は、前記受光素子に向かって略凸であり、前記反射面の先端から前記受光素子のセンサ部までの距離を２ｆ、前記側面の軸方向をｙ軸方向、径方向をｘ軸方向、前記センサ部を原点としたとき、式（１）の解曲面に実質的に一致する。
【０００７】
【数１】
2019111160.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る電気掃除機の外観斜視図である。
【図２】実施例１に係る電気掃除機の上ケースから上面カバーを取り外した状態の斜視図である。
【図３】実施例１に係る電気掃除機の上ケースとダストケースを取り外した状態の斜視図である。
【図４】実施例１に係る電気掃除機の受光部の外観斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図５の集光部の拡大図である。
【図７】図２のＰ視図である。
【図８】実施例１に係る電気掃除機の受光装置の外観斜視図である。
【図９】図８の上面図である。
【図１０】実施例１に係る電気掃除機の底面図である。
【図１１】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】実施例２に係る電気掃除機の受光装置の外観斜視図である。
【図１３】図１２の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、電気掃除機１が進行する向きのうち、電気掃除機１が通常進行する方向を前方、重力方向と反対の方向を上方、駆動輪１１６（図１０参照）が対向する方向を左方および右方とする。すなわち、図１などに示すように前後、上下、左右を定義する。本実施例では、電気掃除機１の前方側にサイドブラシ１５が取り付けられている。
【００１０】
また、本実施例では、自律走行する電気掃除機１を例に挙げて説明するが、自走式の電気掃除機に限定されるものではなく、赤外線リモコン等からの電磁波信号を受信する機能を備えたものであれば、キャニスタ式、スティック式、ハンディ式などの各種の電気掃除機に適用することができる。
【実施例１】
【００１１】
［電気掃除機１の概略］
図１は本実施例に係る電気掃除機１の外観斜視図、図２は本実施例に係る電気掃除機の上ケース１１１から上面カバーを取り外した状態の斜視図、図３は本実施例に係る電気掃除機の上ケースとダストケースを取り外した状態の斜視図である。電気掃除機１は、掃除領域（例えば、室内）を自律的に移動しながら掃除する掃除機であり、外郭を構成する本体１１、上ケース１１１、制御装置２、ダストケース４、スイッチシート２２、バンパ１８、本体１１内に設けられる電動送風機１６、底面の左側および右側それぞれに設けたサイドブラシ１５、測距センサ２１０、上面に設けられた受光装置３を備える。
【００１２】
ダストケース４には、収納可能なハンドル４３が設けられている。ハンドル４３を収納したときに、ハンドル４３の表面と上面カバー１１１ａの表面とが面一になる。
【００１３】
制御装置２は、例えばマイコン（Microcomputer：図示省略）であり、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が各種処理を実行するようになっている。また、制御装置２は、スイッチシート２２および各センサ類から入力される信号に応じて演算処理を実行し、各駆動装置に指令信号を出力する。
【００１４】
上ケース１１１は制御装置２（図３参照）を覆うとともに、スイッチシート２２の回路基板２２ａや別の回路基板２２ｂと上下方向に重ならないようにして構成されている。
【００１５】
回路基板２２ａ，２２ｂは、それぞれ略矩形状である。回路基板２２ｂは、回路基板２２ａよりも小さく形成されるとともに、回路基板２２ａの左右側に隣接して配置されている。
【００１６】
本実施例の電気掃除機１は、制御装置２の演算処理によって自律的に駆動輪１１６（図１０参照）を駆動させて清掃するが、リモコンなどによってユーザの指令を受けて駆動してもよい。
【００１７】
バンパ１８は、外部から作用する押圧力に応じて自然位置から移動可能となるように構成されている。バンパ１８の移動（障害物との接触）は、バンパセンサ（赤外線センサ）によって検知され、その検知結果が制御装置２に入力される。障害物等の接触位置に応じてバンパ１８の変位量や方向が異なるため、本体１１に対する障害物等の位置を検知することも可能である。
【００１８】
図３に示すように、下ケース１１２上の前側に制御装置２が配置され、前後方向の略中央で回路基板２２ｂの下方に電動送風機１６が配置されている。また、下ケース１１２は、電動送風機１６の左右両側に、駆動輪１１６、１１６（図１０参照）が配されている。
【００１９】
測距センサ２１０（障害物検知手段）は、水平方向の障害物までの距離を検出する赤外線センサである。本実施例では、正面２箇所と側面２箇所の計４か所設けられている。測距センサ２１０は、赤外線を発光させる発光部と、赤外線が障害物で反射して戻ってくる反射光を受光する受光部とを有している。この受光部によって検出される反射光に基づいて、障害物までの距離が算出される。
【００２０】
［受光装置３］
図４は、本実施例に係る電気掃除機１に搭載される受光装置３及びこの周辺の構造の斜視図、図７は図２のＰ視拡大図、図８は電気掃除機１の受光装置３の外観斜視図、図９は図８の上面図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図、図６は図５の集光部の拡大図である。
受光装置３は、受光素子３３を囲む集光部３０、センサーカバー３１、受光素子３３を備える回路基板３２、集光部３０および回路基板３２を保持するセンサーベース３４を有する。
【００２１】
受光装置３は電気掃除機１の上部であって、例えば前方部に取り付けられている（図１参照）。本実施例では、バンパ１８から集光部３０の一部が上方に突出するように配置されている。受光装置３は、バンパ１８のうち受光装置３が取り付けられている部分近傍の延在面に平行な方向に進行する信号を主に受信する。
【００２２】
集光部３０は、上面３０１、樹脂層３０２、側面３０３を有する。
上面３０１は、透光性を有さない（少なくとも側面３０３よりは透光性が低い）部分であり、バンパ１８の延在面に対向している。
樹脂層３０２は、側面３０３内面から連続して形成されており、上面３０１側に位置する反射面３０２１、受光素子３３側に位置する樹脂終端面としての追随面３０２９と急傾斜面３０２８と透過面３０２７とを有する。
【００２３】
側面３０３は、一部、好ましくは全部が透光性を有する筒状の部分である。集光部３０のうち、上面３０１及び反射面３０２１の間、並びに、樹脂終端面及び受光素子３３の間は空気層である。側面３０３の軸方向は、バンパ１８（本体１１）のうち集光部３０が設けられた部分の延在面に略垂直に延在している。本実施例では、側面３０３の軸方向は上下方向であり、集光部３０が設けられた部分の延在面は水平面である。
【００２４】
樹脂層３０２としては、透明な非晶性樹脂、例えばポリスチレン（ＰＳ）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）を採用できる。
【００２５】
受光素子３３は、上面３０１に対向してバンパ１８側に設けられており、反射面３０２１の焦点に略位置している。これにより、反射面３０２１で反射した信号が集光される。充電台や赤外線リモコン等の信号を発する他の機器からの、例えば赤外線信号が受光素子３３に集められる。受光素子３３が検知した信号は制御装置２で内容を読み取られ、制御装置２が信号に対応する処理を実行する。受光素子３３は、下端３０２２の例えば真下に位置することができる。
【００２６】
（反射面下端３０２２から受光素子３３のセンサ部までの距離）
反射面３０２１の下端３０２２から受光素子３３のセンサ部までの上下方向の距離を２ｆとし、側面３０２に平行な方向（側面３０２の軸方向）をｙ軸方向、ｙ軸に垂直な方向をｘ軸方向（径方向）としたとき、反射面３０２１は、次の式（１）を満たす（ｘ，ｙ）の解曲面に実質的に一致すると好ましい。但し、原点を受光素子３３のセンサ部にとるものとする。
【００２７】
【数２】
2019111160.tif 000004
【００２８】
このため、図９に例示するように、集光部３０に向けて、側面３０３に垂直な信号が入光した場合、信号は、反射面３０２１のうち、信号の進行方向に平行な仮想の面に交わる部分（直線）で反射する。本実施例の反射面３０２１は、上述の数２を満たし実質的に全反射して、この直線状の領域で反射した光は効果的に受光素子３３の在る方向に向かって進むことができる。
【００２９】
（反射面３０２１）
反射面３０２１は、側面３０３から離れるにつれて受光素子３３側（下方）に向かう曲面であり、受光部３０の上面視略中央に下端３０２２を有する。
反射面３０２１は、例えば側面３０２を垂直に通過して入射した光の向きと反射面３０２１とが成す角θが、樹脂層３０２の屈折率をｎとしたとき、次の不等式（２）を満たす反射面３０２１として成形されている。これにより、入射した信号が反射面３０２１で全反射する。
【００３０】
【数３】
2019111160.tif 000005
【００３１】
不等式（２）を満たすには、上面３０１から下端３０２２までの上下方向の距離Ｌを、不等式（３）を満たすように選択すればよい。
【００３２】
【数４】
2019111160.tif 000006
【００３３】
これにより、受光素子３３から離れる方向への透過を抑制して、受光素子３３に向かう方向に強く反射させることができる。不等式（２）を満たす反射面３０２１としては、少なくとも水平方向に垂直な何れかの断面（図６のような断面視）で得られていればよいが、本実施例のように略全ての断面で得られることが好ましい。
なお、本実施例では、樹脂層３０２にはメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を使用しており、屈折率は、１．４８である。一般的にポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）の屈折率はともに１．５９である。
【００３４】
（下端（先端）３０２２）
下端３０２２は、好ましくはレンズ及び光検知部（センサ部）を有する受光素子３３のうち、光検知部の略真上にあることが好ましい。下端３０２２は、受光素子３３に向かって凸な方向に設けられている。側面３０２を垂直に通過して入射した光を効果的に反射、好ましくは上述のように全反射するべく、下端３０２２は、バンパ１８からの突出部分の高さと略一致又はそれより下方に在ることが好ましい。すなわち、下端３０２２は、バンパ１８に取付けた状態で目視可能な範囲の端に在るか目視不能な領域に在ることが好ましい。換言すれば、上面３０１から下端３０２２までの距離Ｌが、集光部３０をバンパ１８に取付けた状態で目視できる側面３０１の上下寸法以上であることが好ましい。
【００３５】
（樹脂終端面）
追随面３０２９は、樹脂終端面のうち外周側（側面３０３側）に形成されており、各部分の直上の反射面３０２１に平行な面として形成されている。つまり、追随面３０２９は反射面３０２１と追随面３０２９間の上下方向の距離をtとしたときに、次の式（４）を満たす（ｘ，ｙ）の解曲面に実質的に一致すると好ましい。
【００３６】
【数５】
2019111160.tif 000007
【００３７】
これにより、追随面３０２９が形成されている範囲における樹脂層３０２の厚み（上下寸法）を略一定にできるため、樹脂層３０２の成形時にいわゆるヒケ（凹凸）が発生することを抑制できる。
【００３８】
急傾斜面３０２８は、樹脂終端面のうち追随面３０２９の内周端に接続しており、追随面３０２９よりも急峻に下方に延びる面である。こうすることで、反射面３０２１で反射した光が大きい入射角で進入して屈折し、受光素子３３から離れる方向に進むことを抑制できる。
【００３９】
追随面３０２９と急傾斜面３０２８との接続箇所３０２６は、反射面３０２１の最上部の座標（下記の（５））と原点（受光部３０のセンサ部）とを結んだ直線が、追随面３０２９に交差しないように設定することができる。すなわち、追随面３０２９と急傾斜面３０２８との接続箇所３０２６は、この直線よりも外周側に位置することができる。
【００４０】
【数６】
2019111160.tif 000008
【００４１】
（透過面３０２７）
透過面３０２７は、側面３０３に略垂直な面として形成されている。これにより反射面３０２１を経た光が小さい入射角で入射することができるので、屈折量を抑制できるから、受光素子３３に光が効果的に進むことができる。
【００４２】
図１０は、本実施例に係る電気掃除機の底面図である。下ケース１１２は、駆動輪１１６，１１６、走行モータ１１６１，１１６１（図３参照）、アーム１１４１，１１４１、および減速機構１１４２，１１４２を含んで構成される駆動機構を収容する駆動機構収容部１１４，１１４が設けられている。また、下ケース１１２は、サイドブラシ取付部１１２１，１１２１、走行モータ１１６１，１１６１（図３参照）、回転ブラシモータ１１３３（図３参照）、電動送風機１６（図３参照）、充電池１９（図１１参照）、充電池１９を収納する電池収容部１１５（図１１参照）、制御装置２（図３参照）、および吸口部１１３が取り付けられている薄型の円板状の部材である。
【００４３】
駆動輪１１６，１１６は、左右両側に離間して配置されている。それぞれの駆動輪１１６は、減速機構１１４２を介して走行モータ１１６１（図３参照）の駆動力を受ける部材である。これにより駆動輪１１６自体が回転することで本体（電気掃除機１）を前進、後退、旋回させることができる。
【００４４】
下ケース１１２の中心よりも後側には、回転ブラシ１４を収容した吸口部１１３、掻取りブラシ１３などが設けられている。
【００４５】
回転ブラシ１４は、駆動輪１１６の回転中心を通る軸（左右方向）に略平行に配置されている。また、回転ブラシ１４は、水平方向（本実施例では左右方向）に回転軸を有する円筒形であり、吸口部１１３に回転可能に支持されている。また、回転ブラシ１４は、回転ブラシモータ１１３３（図３参照）により駆動力を受けて回転駆動する。
【００４６】
サイドブラシ１５は、部屋の隅など、本体１１（図１参照）よりも外側にあり、回転ブラシ１４を届かせることが容易ではない場所の塵埃を吸口部１１３（吸引口１１３１）に導くブラシである。また、サイドブラシ１５の回転軸は上下方向であり、サイドブラシ１５の一部は平面視で本体１１（図１参照）から露出している。また、サイドブラシ１５は、平面視において１２０°間隔で放射状に延びる３束のブラシを有し、下ケース１１２の前側かつ左右両側にそれぞれ配置されている。また、サイドブラシ１５は、その根元がサイドブラシホルダ１５１に固定されている。
【００４７】
サイドブラシ１５は、サイドブラシホルダ１５１側（根元側）が、エラストマー等の可撓性を有する根元弾性部１５３を有し、先端側が例えば刷毛である刷毛部１５４を有する。本実施例では、サイドブラシ１５の回転軸（ハブ）を形成するサイドブラシホルダ１５１および根元弾性部１５３は一体形成されている。また、サイドブラシ１５の根元を根元弾性部１５３のような弾性体とすることで、刷毛部１５４が根元から先端に亘る構成に比して、刷毛部１５４の曲がり癖がつきにくくなるため、サイドブラシ１５の耐久性を向上できる。また、サイドブラシ１５の植毛は、先端に向かうにつれて床面に近づくように傾斜しており、その先端付近は床面に接している。
【００４８】
サイドブラシホルダ１５１は、下ケース１１２の底面付近に設置され、サイドブラシモータ１５２（図３参照）に連結されている。また、サイドブラシモータ１５２が駆動することで、サイドブラシ１５が内側に向けて（図１０に付した矢印の方向に）回転し、吸引口１１３１（図１１参照）に塵埃を掻き集めるようになっている。
【００４９】
前方蓋１１７は、下ケース１１２の前端側に形成された電池収容部１１５（図１１参照）の開口を下ケース１１２の下面から塞ぐ略長方形板状の部材である。また、前方蓋１１７は、下ケース１１２の中心側付近に補助輪１２を取り付ける円形の補助輪取付部１１２２を備える。
【００５０】
補助輪１２は、下ケース１１２を床面から離間させつつ電気掃除機１を円滑に移動させるための補助的な車輪であり、下ケース１１２に設けられている。また、補助輪１２は、向きが水平方向に３６０°回転自在に構成されている。
【００５１】
図１１は、図１のＡ−Ａ線断面図である。本体１１内に設けられる部材中、比較的重量のあるものは、充電池１９および電動送風機１６である。充電池１９の方が電動送風機１６よりも重いことが多い。電気掃除機１の重量バランスを取るべく、まず、電動送風機１６が下ケース１１２の略中央に設けられており、充電池１９が電動送風機１６よりも前側に設けられている。
【００５２】
電動送風機１６が中央側（２つの駆動輪１１６の間）、充電池１９が前側にあることから、後側に重量物を設置してバランスを取ることが好ましい。このため、本実施例では、掻取りブラシ１３の内周には、重り１３ａが貼付等により固定されている。これにより、掻取りブラシ１３内のデッドスペースを有効に活用できる。本実施例では、回転ブラシ１４よりも掻取りブラシ１３がより中央から遠い側にあるため、こちらに重り１３ａを設ける方が好ましい。また、重り１３ａは、左右のバランスの観点から、本体１１の左右方向の中央側に設けることが好ましい。また、重り１３ａによって、電気掃除機１の重心を、前後方向について略中心（駆動輪１１６の軸に略一致）とすることが好ましい。
【００５３】
電池収容部１１５は、内部に充電池１９を収容する空間を有し、下ケース１１２の中心よりも前側に位置している。また、電池収容部１１５は、充電池１９を交換するために下向きの開口１１５ａを有している。なお、電池収容部１１５の左右には、サイドブラシ１５を取り付けるサイドブラシ取付部１１２１（図１０参照）が形成されている。
【００５４】
以上より、本実施例によれば、信号の検知範囲を広げられるとともに、信号の全反射等に起因した特性としてノイズに強い自走式電気掃除機を提供可能となる。
【実施例２】
【００５５】
本実施例の構成は、次の点を除き実施例１と同様にできる。図１２は本実施例の受光部３０の斜視図、図１３は図１２の上面図である。本実施例の反射面３０２１や側面３０３は、複数の平面で円錐や円に近似させた構成となっている。
本実施例のように反射面３０２１を多角錘形状で構成すると、信号は平面全体に向けて広がりやすくなる。このため、図１３のハッチングで例示するように、信号は平面で反射するため、より多くの信号を反射させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１        自走式電気掃除機
１１      本体
１１１    上ケース
１１２    下ケース
１１２２  補助輪取付部
１１２６  排気口
１１２７  バンパーフレーム
１１３    吸口部
１１３１  吸引口
１１３３  回転ブラシモータ
１３      掻取りブラシ
１４      回転ブラシ
１５      サイドブラシ
１６      電動送風機
１７      補助輪
１８      バンパ
１９      充電池
２        制御装置
２１      制御基板
２１０    センサ類（測距センサ）
２１１    センサ類（床面用測距センサ）
２２      スイッチシート
３        受光部
３０      集光部
３０１    上面
３０２    側面
３０２１  反射面
３０２２  下端（先端）
３０２９  追随面
３０２８  急傾斜面
３０２７  透過面
３０２６  接続箇所
３１      センサーカバー
３２      回路基板
３３      受光素子
３４      センサーベース
４        ダストケース
４３      ハンドル
【図１】
2019111160.tif 000012
【図２】
2019111160.tif 000013
【図３】
2019111160.tif 000014
【図４】
2019111160.tif 000015
【図５】
2019111160.tif 000016
【図６】
2019111160.tif 000017
【図７】
2019111160.tif 000018
【図８】
2019111160.tif 000019
【図９】
2019111160.tif 000020
【図１０】
2019111160.tif 000021
【図１１】
2019111160.tif 000022
【図１２】
2019111160.tif 000023
【図１３】
2019111160.tif 000024