(57)【要約】【目的】燃料電池を搭載する掃除機において燃料電池で生成された水を有効利用する。【構成】掃除機１０では、燃料電池１４で生成された水が放水管３６から放出され、ブラシ３４が駆動されて床の汚れが落とされる。また、燃料電池１４で生成された水は調湿ユニット２０で加熱され蒸気として排出される。これによって室内が加湿される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を搭載する掃除機において、
前記燃料電池で生成された水を貯留するタンクと、
前記タンクに貯留された水を外部に放出する放水手段と、
を有することを特徴とする掃除機。
【請求項２】
燃料電池を搭載する掃除機において、
前記燃料電池で生成された水を貯留するタンクと、
前記タンクに貯留された水を気化して水蒸気として外部に放出する蒸気発生手段と、
室内の湿度を検出する湿度検出手段と、
前記湿度検出手段によって検出された室内の湿度が所定値Ｗ１よりも低い時に、前記蒸気発生手段を作動させる加湿制御手段と、
を有することを特徴とする掃除機。
【請求項３】
燃料電池を搭載する掃除機において、
前記燃料電池で生成された水を貯留するタンクと、
室内の空気を除湿し、空気中の水分を前記タンクへ回収する除湿手段と、
室内の湿度を検出する湿度検出手段と、
前記湿度検出手段によって検出された湿度が所定値Ｗ２よりも高い時に、前記除湿手段を作動させる除湿制御手段と、
を有することを特徴とする掃除機。
【請求項４】
前記タンクに貯留された水量を検出する水量検出手段と、
前記水量検出手段によって前記タンク内の水量が所定量に達したことが検出されると、前記燃料電池の発電を停止させ、又は前記除湿手段を停止させる水量制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の掃除機。
【請求項５】
前記水量検出手段によって前記タンク内の水量が所定量に達したことが検出されると、前記水量制御手段によって作動され警告を出す警告手段を有することを特徴とする請求項４に記載の掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池を搭載する掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料電池の開発が進み、コードレス機器等の電源として実用化されつつあるが、燃料電池では発電に伴って水が副生成物して生成されるので、この水の処理が問題となる。
【０００３】
ところで、コードレス機器としてのコードレス掃除機や自走式掃除機では電源はバッテリとされていた（例えば、特許文献１、２参照）。本発明者は、コードレス掃除機やロボット掃除機の電源を燃料電池とし、燃料電池で生成される水を有効利用できないかと提案した。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１６３５００号公報
【特許文献２】
特開平７−２４１２６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、燃料電池を搭載する掃除機において燃料電池で生成される水を有効利用することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の掃除機は、燃料電池を搭載する掃除機において、前記燃料電池で生成された水を貯留するタンクと、前記タンクに貯留された水を外部に放出する放水手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の掃除機では、燃料電池で生成された水がタンクに貯留され、タンクから放水手段によって外部に放出される。これによって、床のゴミを吸い取るだけではなく床や壁等の汚れを落とすこともできる。このように、燃料電池で生成された水を利用することによって、床や壁等を清浄するための水を節約できる。
【０００８】
請求項２に記載の掃除機は、燃料電池を搭載する掃除機において、前記燃料電池で生成された水を貯留するタンクと、前記タンクに貯留された水を気化して水蒸気として外部に放出する蒸気発生手段と、室内の湿度を検出する湿度検出手段と、前記湿度検出手段によって検出された室内の湿度が所定値Ｗ１よりも低い時に、前記蒸気発生手段を作動させる加湿制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の掃除機では、湿度検出手段によって室内の湿度が検出され、室内の湿度が所定値Ｗ１よりも低く室内が乾燥している時に、加湿制御手段によって蒸気発生手段が作動される。これによって、燃料電池で生成されてタンクに貯留された水が気化されて水蒸気として外部に放出される。
【００１０】
従って、この掃除機では、床のゴミを吸い取るだけではなく、室内の加湿もできる。このように、燃料電池で生成された水を利用することによって、室内を加湿するための水を節約できる。
【００１１】
請求項３に記載の掃除機は、燃料電池を搭載する掃除機において、前記燃料電池で生成された水を貯留するタンクと、室内の空気を除湿し、空気中の水分を前記タンクへ回収する除湿手段と、室内の湿度を検出する湿度検出手段と、前記湿度検出手段によって検出された湿度が所定値Ｗ２よりも高い時に、前記除湿手段を作動させる除湿制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の掃除機では、湿度検出手段によって室内の湿度が検出され、室内の湿度が所定値Ｗ２よりも高い時に、除湿制御手段によって除湿手段が作動される。これによって、室内の空気が除湿され、空気中の水分が除湿手段から出るが、掃除機には燃料電池で生成された水が貯留されるタンクが備えられているので、除湿手段から出る水はこのタンクに回収できる。従って、除湿手段から出る水を個別に処理する必要がない。
【００１３】
請求項４に記載の掃除機は、請求項１乃至３の何れかに記載の掃除機であって、前記タンクに貯留された水量を検出する水量検出手段と、前記水量検出手段によって前記タンク内の水量が所定量に達したことが検出されると、前記燃料電池の発電を停止させ、又は前記除湿手段を停止させる水量制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の掃除機では、タンクに貯留された水の量が所定量に達したこと、例えばタンク内の水が満タンになったことが水量検出手段によって検出されると、水量制御手段によって燃料電池の発電が停止され、又は除湿手段が停止される。これによって、燃料電池で生成され、又は除湿手段から出る水を満タンのタンクに送って水がタンクから溢れ出すことを防止できる。
【００１５】
請求項５に記載の掃除機は、請求項４に記載の掃除機であって、前記水量検出手段によって前記タンク内の水量が所定量に達したことが検出されると、前記水量制御手段によって作動され警告を出す警告手段を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の掃除機では、水量検出手段によってタンク内の水量が所定量に達したことが検出されると、警告手段が水量制御手段によって作動され警告が出される。これによって、ユーザーは、掃除機が停止することを知ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の第１の実施形態を説明する。
【００１８】
図１に示すように、自走式掃除機（以下、掃除機）１０には、電源としての燃料電池ユニット１２が備えられている。燃料電池ユニット１２には、メタノール（ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ）と酸素（Ｏ２）の化学反応によって発電を起し、副生成物として水（Ｈ２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ２）を生成するメタノール直接型燃料電池（以下、燃料電池）１４（図３参照）が備えられている。
【００１９】
また、掃除機１０には、床のゴミを吸引するバキューム装置１６（図２参照）、燃料電池１２で生成された水を利用して床の汚れを落とすウォーターブラシ１８、燃料電池１２で生成された水を利用して室内の湿度を調節する調湿ユニット２０が備えられている。
【００２０】
また、掃除機１０には、ビデオカメラ２１が設けられており、このビデオカメラ２１によって撮影される動画像が、携帯電話のモニタ、又は掃除機を操作するための専用のモニタ等に映し出される。そして、このモニタに映し出された画像を操作者が見て携帯電話の操作キー、又は専用の操作キーによって掃除機１０を操舵駆動できるようになっている。
【００２１】
また、図２に示すように、掃除機１０には、壁等の周囲の障壁を検知する複数の超音波センサ２２、掃除機１０全体の制御を司る制御手段２４、及び、操舵駆動輪２６が設けられている。制御手段２４は、超音波センサ２２からの検出信号を受けて、操舵駆動輪２６を操舵、駆動させる。これによって、掃除機１０は自立移動を行う。即ち、掃除機１０は、自走式、操作式の両用であり、どちらかを選択できる。
【００２２】
また、バキューム装置１６は、床ノズル２８、ゴミ袋３０、及びファンモータ３２で構成されており、掃除機１０が自立移動している時に、ファンモータ３２が駆動されて床に落ちいているゴミ、埃が床ノズル２８から吸引されてゴミ袋３０に回収される。
【００２３】
ウォーターブラシ１８は、図示しない駆動手段によって回転されて床を擦って清浄するブラシ３４と、燃料電池ユニット１２からブラシ３４の中央部まで延出し、燃料電池１４で生成された水を床に放出する放水管３６とで構成されている。
【００２４】
また、掃除機１０には、湿度センサ３８が設けられており、制御手段２４は、湿度センサ３８によって検出された室内の湿度に応じて、調湿ユニット２０を制御し、室内を適当な湿度に調整する。
【００２５】
図３では、燃料電池ユニット１２と調湿ユニット２０の簡略な構成を示している。燃料電池ユニット１２には、燃料電池１４、燃料電池１４で消費されるメタノールを貯留する燃料タンク４０、及び燃料電池１４で生成された水を回収する水タンク４２が設けられている。燃料タンク４０には、タンク内のメタノールの残量を確認するための窓４０Ａが設けられている。
【００２６】
燃料電池１４は、電池セル４４によって燃料室１４Ａと空気室１４Ｂに室が分けられている。燃料室１４Ａは、燃料供給管４６によって燃料タンク４０に接続され、水供給管４８によって水タンク４２に接続されている。また、空気室１４Ｂは、送水管５０によって水タンク４２に接続されている。また、酸素供給管５２が空気室１４Ｂから延出し、二酸化炭素排出管５４が燃料室１４Ａから掃除機１０の外部へ延出している。
【００２７】
電池セル４４は、燃料室１４Ａの壁面を構成する燃料極４４Ａ、空気室１４Ｂの壁面を構成する空気極４４Ｂ、及び燃料極４４Ａと空気極４４Ｂに挟まれるプロトン導電膜４４Ｃとで構成されている。
【００２８】
燃料タンク４０から燃料室１４Ａへメタノールが供給され、水タンク４２から燃料室１４Ａへ水が供給され、燃料極４４Ａに電圧が印加されると、メタノールが化学反応式（１）に示すように、二酸化炭素、水素イオン、及び電子に分解される。
【００２９】
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋６Ｈ＋＋ｅ−  …（１）
二酸化炭素は、二酸化炭素排出管５４から外部へ放出され、水素イオンは、プロトン導電膜４４Ｃを透過して空気極４４Ｂへ移動する。そして、電子は、抵抗を通過して空気極４４Ｂへ向かう。即ち、電気エネルギーとして燃料電池１４の＋極５６から取り出されて抵抗で仕事を行い、−極５８へ戻る。この抵抗には、掃除機１０では、操舵駆動輪２６の操舵駆動、バキューム装置１６の駆動、又は調湿ユニット２０の駆動等が相当する。
【００３０】
空気極４４Ｂへ移動した水素イオンＨ＋は、酸素供給管５２から空気室１４Ｂへ供給された酸素、及び抵抗を通過してきた電子と結合して水となる。この水は、送水管５０を通って水タンク４２に回収される。
【００３１】
水タンク４２からは放水管３６が延出している。また、掃除機１０は、床のゴミ、埃を吸い取る吸取りモードと、床の汚れを落とす汚れ落としモードを選択できる。汚れ落としモードが選択されると、制御手段２４によって放水管３６のポンプ６０が作動されて水タンク４２内の水が床面に放出され、ブラシ３４（図２参照）が駆動されて床の汚れが落とされる。
【００３２】
また、調湿ユニット２０には、蒸気発生装置６２と、除湿装置６４が設けられている。蒸気発生装置６２、及び除湿装置６４は、送水管６６、６８によって水タンク４２に接続されている。送水管６６にはポンプ７２が設けられている。また、蒸気発生装置６２から外部へ蒸気排出管７０が延出している。
【００３３】
ここで、図４のフローチャートを参照して調湿ユニット２０の動作方法について説明する。
【００３４】
掃除機１０の電源がオンになると、本フローが開始され、ステップ２０１に進む。ステップ２０１では、湿度センサ３８によって室内の湿度が測定され、ステップ２０２に進む。ステップ２０２では、室内の湿度が３０％（所定値Ｗ１）未満であるか否かが判定され、肯定されるとステップ２０３に進む。ステップ２０３では、制御手段２４によって送水管６６のポンプ７２が駆動され、水タンク４２内の水が送水管６６を通って蒸気発生手段へ送られる。そして、水は蒸気発生手段によって加熱されて気化される。これによって、蒸気排出管６８から蒸気が発生し、室内が加湿される。
【００３５】
ステップ２０２において否定され、即ち室内の湿度が３０％以上あり室内は乾燥していないと判定されると、ステップ２０４へ進む。ステップ２０４では、室内の湿度が５０％（所定値Ｗ２）以上か否かが判定され、否定されるとステップ２０１へ戻る。肯定されると、ステップ２０５に進み、除湿装置６４が駆動される。これによって、室内の空気が除湿され、空気中の水分は、除湿装置６４から出て送水管６８を通って水タンク４２へ回収される。
【００３６】
そして、ステップ２０６に進み、液量検出センサ７４によって水タンク４２内の液量が検出され、制御手段２４によって、水タンク４２が満タンであるか否かが判定される。否定されるとステップ２０１へ戻り、本フローが繰り返される。肯定されるとステップ２０７に進み、アラーム７６によって警告音が鳴らされ、水タンク４２が満タンであることが警告される。そして、ステップ２１３に進み、掃除機１０の電源がオフになり、燃料電池１４の発電、除湿装置の駆動が停止される。これによって、水が水タンク４２から溢れ出すことがない。また、警告音が鳴らされるので、ユーザーは掃除機１０の電源がオフになることを知ることができる。
【００３７】
ステップ２０４において否定されると、ステップ２０６に進み、そして、ステップ２０１へ戻る。このように、燃料電池１４で生成された水と除湿装置６４から出る水を同じ水タンク４２に回収するようにしたので、掃除機１０内を省スペース化できる。
【００３８】
ステップ２０３の後、ステップ２０８に進む。ステップ２０８では、湿度センサ３８によって湿度が検出され、ステップ２０９に進む。ステップ２０９では、室内の湿度が５０％以上か否かが判定され、否定されるとステップ２１０に進む。
【００３９】
ステップ２１０では、液量検出センサ７４によって水タンク内の水量が検出され、制御手段２４によって水タンク４２内の水量がゼロか否かが判定される。否定されるとステップ２０９に戻り、ステップ２１０で肯定されるまで蒸気発生装置６２が駆動されて加湿が続けられる。ステップ２０９で肯定されるとステップ２１１へ進み、蒸気発生装置６２が停止され、室内の加湿が停止される。
【００４０】
そして、ステップ２１２へ進み、燃料タンク４０内の燃料の残量が燃料残量検出センサ７８によって検出され、燃料タンク４０内の燃料の残量がゼロか否かが判定される。否定されると、ステップ２０１へ戻り、ステップ２０１〜２１２の工程が繰り返し行われる。肯定されるとステップ２１３へ進み、掃除機１０の電源がオフになり、本フローが終了する。
【００４１】
以上、本実施形態の掃除機１０では、燃料電池１４で生成される水を利用することによって、床のゴミ、埃を吸取るだけではなく、床の洗浄、室内の加湿もすることができる。また、床面の洗浄、室内の加湿をするための水を節約できる。
【００４２】
なお、本実施形態の掃除機１０では、メタノール直接型燃料電池を例に取って説明したが、これに限らず他の燃料電池も適用可能である。また、水を床に放出し、ブラシで床を擦って床の汚れを落とす例を取って説明したが、これに限らず、水を噴射して水圧で汚れを落とす等、他の清浄方法も適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、燃料電池を搭載する掃除機において、燃料電池で生成される水を有効利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の掃除機を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の掃除機を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態の掃除機の燃料電池ユニットと調湿ユニットの概略を示す図である。
【図４】本発明の実施形態の掃除機の調湿ユニットの動作方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０    自走式掃除機（掃除機）
１４    燃料電池
２４    制御手段（加湿制御手段、除湿制御手段、水量制御手段）
３６    放水管（放水手段）
３８    湿度センサ（湿度検出手段）
４２    水タンク（タンク）
６２    蒸気発生装置（蒸気発生手段）
６４    除湿装置（除湿手段）
７４    液量検出センサ（液量検出手段）
７６    アラーム（警告手段）
【図１】
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【図２】
2004350801.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004350801.tif 000006