电动鼓风机和具有该电动鼓风机的电动吸尘器的制作方法

本发明涉及电动鼓风机和具有该电动鼓风机的电动吸尘器。

背景技术：

已知利用电动鼓风机产生负压以吸引灰尘的电动吸尘器。专利文献1公开了具有平面形状的栅格壁30的电动鼓风机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-55370号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

为了防止将比较大的固体物吸入电动鼓风机内而产生故障、或将使用者的手指等卷入，通常如专利文献1那样用栅格壁30将吸入口划分为小的开口。但是，该栅格等盖状的物体随着吸入口的开口面积变小而压力损失增大。

用于解决课题的技术手段

鉴于上述情况，本发明为具有吸入口的电动鼓风机，其特征在于，具有设置于所述吸入口的吸入侧的立体形状的立体栅格。

附图说明

图1是实施方式1的自主移动式电动吸尘器的立体图。

图2是实施方式1的自主移动式电动吸尘器的去掉上壳体和灰尘盒的状态的立体图。

图3是实施方式1的自主移动式电动吸尘器的底面图。

图4(a)是图1的a-a截面图，(b)是(a)的以虚线框围住的区域的放大图。

图5是实施方式1的电动鼓风机的立体图。

图6是图5的c-c截面图。

图7是实施方式1的自主移动式电动吸尘器的吸口部、灰尘传感器单元和灰尘盒的立体图。

图8是实施方式1的自主移动式电动吸尘器的吸口部、灰尘传感器单元和灰尘盒的分解图。

图9是实施方式1的自主移动式电动吸尘器的灰尘传感器单元的正面图。

图10是实施方式1的去掉灰尘盒的状态的自主移动式电动吸尘器的立体图。

图11是图7的b-b截面图。

图12是实施方式1的安装有灰尘盒的主体的后立体图。

图13是表示实施方式1的自主移动式电动吸尘器的控制装置和与控制装置连接的设备的结构图。

具体实施方式

参照添加的附图，对本发明的实施方式进行详细说明。对同样的构成要素标注同样的附图标记，不再重复同样的说明。本发明的各种构成要素并非必须由同一部件构成，例如，允许以多个部件构成一个构成要素，以同一部件构成多个构成要素，或者构成要素的一部分与其他的构成要素的一部分互相重复。

此外，自主移动式电动吸尘器1(参照图1)的行进方向中，将自主移动式电动吸尘器1通常行进的方向作为前方，将重力方向的相反的方向作为上方，将驱动轮116(参照图3)相对的方向作为左方和右方。即，如图1等所示那样定义前后、上下、左右。本实施方式中，在自主移动式电动吸尘器1的前方侧安装有侧刷15。

<实施方式1>

[自主移动式电动吸尘器1]

图1是本实施方式的自主移动式电动吸尘器的立体图。

自主移动式电动吸尘器1是在清扫区域(例如室内)一边自律地移动一边进行清扫的清扫机。自主移动式电动吸尘器1具有主体11，该主体11构成为包括作为上壁(和一部分侧壁)的上壳体111、作为下壁(和一部分侧壁)的下壳体112和设置于前部的缓冲器18。在上壳体111配置有开关片22、作为用户对自主移动式电动吸尘器1的控制部2施加指令的操作按钮的圆形操作按钮221和环形操作按钮222。

另外，在自主移动式电动吸尘器1的上后方侧，设置有灰尘盒4。本实施方式的自主移动式电动吸尘器1通过控制装置2的运算处理而自律地使驱动轮116驱动以进行清扫，但是也可以通过遥控器等接收用户的指令而驱动。

[下壳体112]

图2为去掉上壳体111与灰尘盒4的状态的立体图，图3为自主移动式电动吸尘器1的底视图，图4(a)是图1的以a-a线截断的截面图，图7是吸口部113、灰尘传感器单元12和灰尘盒4的立体图。

下壳体112为薄型的圆板形状的部件，其安装有收纳驱动机构的驱动机构收纳部114、侧刷安装部1121、行进电机1161、转动刷电机1133、电动鼓风机16、充电电池19、收纳充电电池19的电池收纳部115(参照图4(a))、控制装置2和吸口部113，所述驱动机构包括驱动轮116、行进电机1161、臂1141和减速机构1142。

下壳体112具有在侧面的下端侧(优选包含下端)、在侧面整周或者大致整周设置的缓冲器框架1127。缓冲器框架1127，用比形成侧面的其他部分的部件的更柔软的材料形成，例如，能够采用弹性体等的树脂材料。另外，缓冲器框架1127在侧面的其他部分，例如比缓冲器18更向外周侧伸出。由此，即使自主移动式电动吸尘器1与家具等冲突，也能够抑制家具等的破损。

(自主移动式电动吸尘器1的平衡)

设置于主体11内的部件中，比较重的部件为充电电池19和电动鼓风机16。充电电池19比电动鼓风机16重的情况较多。为了获得本实施方式的主体11的重量平衡，首先，在下壳体112的大致中央设置电动鼓风机16，并在前侧设置充电电池19。

在此，在下壳体112的中心靠后侧的部分，设置有收纳转动刷14的吸口部113、刮取刷13。由于电动鼓风机16位于中央侧(2个驱动轮116之间)、充电电池19位于前侧，优选在后侧设置重物以获得平衡。因此，本实施方式中，在刮取刷13的内周，通过粘贴等方式固定有重物(未图示)。由此，能够有效地利用刮取刷13内的所谓死区。

[驱动机构收纳部114]

在图3等表示的收纳于驱动机构收纳部114的驱动机构是将驱动轮116支承于主体11的机构。驱动机构包括行进电机1161、从左右内侧支承驱动轮116的臂1141和减速机构1142。臂1141是设置于2个驱动轮116之间的、一端与在前后方向上延伸的转动轴连接、另一端与驱动轮116连接的部件，且是通过绕转动轴的转动能够分别使驱动轮116转动的部件。

[电池收纳部115]

如图4(a)等所示，电池收纳部115是在内部收纳充电电池19的空间，位于比下壳体112的中心靠前侧的位置。电池收纳部115构成为具有用于更换充电电池19的向下的开口。此外，在电池收纳部115的左右形成有安装侧刷15的侧刷安装部1121。

[驱动轮116]

如图3等所示，各驱动轮116是分别通过减速机构1142接受行进电机1161的驱动力的部件。由此，通过驱动轮116自身的转动，能够使主体11前进、后退、旋转。驱动轮116配置于左右两侧。

[前侧盖117]

前侧盖117为大致长方形板状的部件，其从下壳体112的下面堵塞形成于下壳体112前端侧的电池收纳部115的开口。另外，前侧盖117具有在下壳体112的中心侧附近安装辅助轮17的圆形的辅助轮安装部1122。

[缓冲器18]

缓冲器18设置成根据从外部作用的推压力，在前后方向、优选还在左右方向上能够移动。缓冲器18被左右一对缓冲弹簧(省略图示)向前方施力。当来自障碍物的阻力经由缓冲器18作用于缓冲弹簧时，缓冲弹簧变形，将缓冲器18向前方施力而且允许缓冲器18的后退。缓冲器18离开障碍物而阻力消失时，利用缓冲弹簧施加的力，使缓冲器18回到原来的位置。另外，缓冲器18的后退(即与障碍物的接触)由缓冲器传感器(红外线传感器)检测，该检测结果被输入到控制装置2。根据障碍物等的接触位置等的不同，缓冲器18的位移量不同，因此能够检测障碍物相对于主体11的位置。

[刮取刷13]

刮取刷13是在表面的一部分或者大致整体具有植毛、并在与后述的转动刷14大致平行的方向上具有轴的刷子，在本实施方式中通过与地面接触进行从动转动或者转动。在转动时，通过设置限动件来限制转动范围。在绒毯上清扫时，刮取刷13的植毛的位置优选与绒毯的毛重叠。因此，刮取刷13能够以从绒毯表面刮取灰尘的方式进行灰尘的回收。

关于刮取刷13，在采用设置限动件地进行转动的方式时，在地面上能够持续接触规定的区域以刮取灰尘。此时，刮取刷13中的与地面持续接触的区域优选为平坦的形状。即，优选从轴向看时，刮取刷13的形状为在圆筒形状中、将一部分置换为平坦的平面的形状(例如，从圆的一部分以弦切断后的形状，或者大致半月形状)。

[电动鼓风机16]

图4(b)是图4(a)的以虚线框包围的区域(从电动鼓风机16向后方的一部分)的放大图。图5是电动鼓风机16的立体图。图6是图5的c-c截面图。图10是去掉灰尘盒4的状态的自主移动式电动吸尘器1的立体图。

电动鼓风机16包括在前后方向上具有轴的风扇，并且具有如下功能：通过驱动风扇转动，灰尘盒4内的空气向外部排出而产生负压，从地面通过吸入口1131(吸口部113)、灰尘盒4内的空间、电动鼓风机16的吸入口164吸入空气。在电动鼓风机16的外周面设置有弹性部件163。通过像这样插入弹性部件163，电动鼓风机16的振动减弱而不易向主体11传递，能够降低主体11的振动、噪音。本实施方式中，将电动鼓风机16配置于下壳体112的中心附近。

电动鼓风机16的后部面165(吸入侧的面)与过滤器46相对。在后部面165配置有弹性部件163、凹部162和设置于凹部162的立体形状的立体栅格161。

立体栅格161包围电动鼓风机16的吸入口164。吸入口164是朝向与前后方向垂直的方向的开口。在此，电动鼓风机16产生从后方向前方去的空气流，因此称后方为吸入侧，前方为排出侧。

凹部162是设置于吸入口164周围、与后部面163相比向前方凹陷的区域。凹陷部分是如图4(b)所例示的光滑的形状，并且是随着接近吸入口164而曲率逐渐变大的形态。由此，能够对在吸入口164周围流动的空气进行整流，减小通风阻力。

立体栅格161具有：一端与后部面165的凹部162的区域内连接，并从该一端向后方(吸入侧)延伸的多个立起栅格部1611；与立起栅格部1611各自的另一端连接的大致圆形的大圆栅格部1612；一端与大圆栅格部1612连接，并从该一端向大圆栅格部1612的大约中心延伸的多个径向延伸栅格部1613；和与径向延伸栅格部1613各自的另一端连接的大致圆形的小圆栅格部1614。

朝向吸入口164的空气流的路径有：(1)沿凹部162流动并且通过多个立起栅格部1611之间的路径，以及(2)通过大圆栅格部1612、径向延伸栅格部1613和小圆栅格部1614之间的路径，和通过小圆栅格部1614的内侧的路径等。其中，上述(1)是对于大致沿着径向流动的空气流起作用的径向栅格部，上述(2)是对于大致沿着轴向流动的空气流起作用的轴向栅格部。即，径向栅格部是如本实施方式所例示的立起栅格部1161那样、包含沿轴向延伸的栅格部而形成的栅格部。另外，轴向栅格部是如大圆栅格部1612、径向延伸栅格部1613和小圆栅格部1614那样、包含沿径向或周向延伸的栅格部而形成的栅格部。其中，特别是轴向栅格部能够使用上述3种中的一部分种类的单个或者多个而形成。例如，可以仅使用与立起栅格部1161连接的多个径向延伸栅格部1613来形成轴向栅格部，但是优选如本实施方式所示的结构。

假设没有立体栅格161时，吸入口164具有对应于其开口面积的通风阻力。但是，如本实施方式所示设置用于抑制例如大型的固体物通过吸入口164进入电动鼓风机16内的立体栅格161时，相当于堵住开口面积的一部分，担心会增大通风阻力。本实施方式中，为了抑制通风阻抗的增加并且抑制异物的进入，采用立体形状的立体栅格161。立体栅格161能够从上述多个路径将空气吸入吸入口164。即，与栅格为平面形状时相比，能够降低通风阻力。

进而，如图4(b)所例示的，构成立体栅格161的各栅格部的沿前后方向的截面的形状为如下的翼形状。首先，关于轴向(前后方向)，相比于中央，在吸入侧存在最厚的部分。随着从最厚的部分向吸入侧的端部去而逐渐变薄。另外，随着从最厚的部分向排出侧去也逐渐变细。比较吸入侧的端部与排出侧的端部，吸入侧的端部较厚。

通过成为上述翼形状，能够对空气流进行整流而减小通风阻力。

另外，立体栅格161为立体形状，因此与立起栅格部1611的轴向尺寸相对应地、成为容易向后侧突出的结构，但是因为在前侧设置有凹陷的凹部162，所以能够降低、或者消除该突出尺寸。由此，进而能够缩短自主移动式电动吸尘器1的前后尺寸。凹部162优选设置于比立体栅格161更广的范围中。如此，来自比立体栅格161靠上游的区域的空气流能够变得平滑，因此容易抑制乱流的产生。关于凹部162的深度，从使前后尺寸变短的观点来看，优选为立体栅格161的高度的50％以上、75％以上、100％以上。上限值优选为110％以下、100％以下。

此外，此处所称的“栅格”并不限定于例如线状的物体在两个方向上等间隔地交叉的形状，只要是将吸入口164的开口面积划分得较小，而且能够通过空气流的形态即可。例如，除了如本实施方式所示的方式之外，可以为线状的物体在一个方向上隔开间隔地排列的方式，也可以为在三个方向上隔开间隔地排列的方式。更具体地说，本实施方式中所例示的形态之外，还可以为网状的物体。另外，此处所称的“连接”并不限定于后部面165和立体栅格161为独立个体的情况，也可以如本实施方式那样一体形成。

[吸口部113]

图8为吸口部113、灰尘传感器单元12和灰尘盒4的分解立体图。图9为灰尘传感器单元12的正面图。

吸口部113是形成与灰尘盒4连通的吸入口1131、并且收纳刮取刷13、转动刷14的部件。在吸口部113，可以安装转动刷电机1133，比吸入口1131靠上游侧(转动刷14侧)的部位是收纳转动刷14的空间，比吸入口1131的截面积大。

本实施方式中，利用电动鼓风机16的负压吸入的空气依次通过吸入口1131、灰尘传感器单元12、灰尘盒4的管路42和主积存室41、集尘过滤器46、电动鼓风机16和排气口1126。该空气中多包含灰尘，在由集尘过滤器46遮挡的灰尘盒4内贮尘。以下，以与吸入口1131和灰尘传感器单元12的框121大致垂直的方向(框121的正面看的方向)为主方向。此外，排气口1126设置于下壳体112，位于2个驱动轮116之间，在本实施方式中设置有6个排气口1126。

本实施方式的吸口部113可以是，虽然没有从吸入口1131在主方向上延伸的部分，但具有例如像后述的灰尘盒4的管路42那样、在主方向上延伸并与吸口部113一体的吸口部管路。此时，吸口部管路、灰尘传感器单元12和管路42包围从吸入口1131到灰尘盒4内的路程。这里，如后所述，为了提高灰尘盒4的容积，该路程中，优选管路42的长度(例如主方向的长度)比吸口部管路的长度(例如主方向的长度)或者框121的长度(例如主方向的长度)更长。

[灰尘传感器单元12]

灰尘传感器单元12配置于吸口部113与灰尘盒4之间。

灰尘传感器单元12具有框121、设置于框121并且彼此相对的发光部122和感光部123、安装于框121的灰尘盒4侧的紧贴部件124和基板127。灰尘传感器单元12由与吸口部113和灰尘盒4不同的部件(分体的部件)形成，使框121与吸口部113接触，通过以该状态安装，能够同时安装发光部122、感光部123、连接器126和紧贴部件124。因此，本实施方式的灰尘传感器12装配性优越。

[灰尘盒4]

图11是图7的b-b截面图，图12是安装灰尘盒4后的主体11的后方立体图。

灰尘盒4是积存从地面通过吸入口1131(吸口部113)吸入的灰尘的容器。灰尘盒4具有：在吸入口1131侧形成的管路42；主要积存回收的灰尘的主积存室41；能够从过滤器46侧(上方侧)取出积存的灰尘的盖45；能够转动而开闭主积存室77下方侧(管路42侧)的开口的逆流抑制阀44；和能够折叠的手柄43。从主体11的斜上方向斜下方安装灰尘盒4。

逆流抑制阀44具有：能够堵塞作为管路42的另一端的开口的主面；和在使主面转动的方向上施力的施力部。

施力部是向主面堵住开口的方向对逆流抑制阀44施力的部件，能够使用各种公知的部件，例如能够使用弹簧。因此，在外力不作用的状态下，逆流抑制阀44堵住管路42的另一端。

将灰尘盒4向主体11安装，随之灰尘盒4向下方移动，由此逆流抑制阀44与自主移动式电动吸尘器1的一部分接触并在其上滑动，主面在开放开口的方向受力。由此，逆流抑制阀44抵抗施力部施加的力，开放管路42的另一端。

在灰尘盒4安装于主体11的状态下，逆流抑制阀44收纳于转动刷14的上侧。从主体11取出灰尘盒4时，由施力部施加的力使逆流抑制阀44转动，堵住管路42侧另一端的开口。由此，即使在管路42内积存了灰尘，也能够抑制从灰尘盒4洒落灰尘。

[传感器类]

图13是表示自主移动式电动吸尘器的控制装置2和与控制装置2连接的设备的概略结构图。缓冲器传感器(障碍物检测机构)是检测缓冲器18后退(即与障碍物的接触)的传感器。

图2等例示的测距传感器210(障碍物检测机构)是检测直至障碍物的距离的红外线传感器。本实施方式中，在正面3个部位和侧面2个部位共计5个部位设置有测距传感器。

测距传感器210具有发出红外线的发光部(未图示)和接收红外线在障碍物反射而返回的反射光的感光部(未图示)。基于由该感光部检测出的反射光，计算直至障碍物的距离。此外，缓冲器18中至少在测距传感器的附近的部分由使红外线透过的树脂或者玻璃形成。

在图3等例示的地面用测距传感器211(地面检测机构)是检测直到地面的距离的红外线传感器，设置于下壳体112的下表面的前后左右4个部位。更具体地说，位于辅助轮17的前侧、转动刷14和刮取刷13的后侧、各驱动轮116的前侧和左右方向外侧。

通过利用地面用测距传感器检测台阶等大的高度差，能够防止自主移动式电动吸尘器1(从台阶等)的掉落。例如，利用地面用测距传感器检测到在前方有30mm左右的高度差时，控制装置2控制行进电机(前进后退电动机)使主体11后退，并转换行进方向。

此外，辅助轮17的前侧(下壳体112的前端侧)的地面用测距传感器211检测出距地面的距离较远、并且转动刷14后侧(下壳体112的后端侧)的地面用测距传感器211检测出距地面的距离较近时，控制装置2也可以使主体11依旧持续前进。这是因为采用上述检测的组合时，认为自主移动式电动吸尘器1多在上台阶。同样地，辅助轮17前侧的地面用测距传感器211检测出距地面的距离较近，并且转动刷14后侧的地面用测距传感器211检测出距地面的距离较远时，控制装置2也可以使主体11依旧持续地前进。此处所谓的“近”例如是指自主移动式电动吸尘器c在平坦的地面上行进时地面用测距传感器211检测出的距离以下，所谓的“远”例如是指超过自主移动式电动吸尘器c在平坦的地面上移动时地面用测距传感器211检测出的距离。此外，也可以设定1个或者2个适当的阈值，是与其进行比较而得的结果。

利用图13所示的行进电机脉冲输出，检测行进电机1161的转动速度、转动角度。此外，基于利用行进电机脉冲输出检测出的转动速度、转动角度、减速机构的齿轮比、驱动轮116的直径，控制装置2计算主体11的移动速度、移动距离。

行进电机电流测量器是测量流过行进电机1161的电枢绕组的电流的测量器。同样地，电动鼓风机用电流测量器测量电动鼓风机16的电流值，转动刷电机用电流测量器测量转动刷电机1133的电流值。2个侧刷电机用电流测量器测量侧刷电机152的电流值。各电流测量器向控制装置2输出测量出的电流值。利用电流值的测量结果，例如能够检测转动刷缠绕异物而转动停止的异常，通过操作按钮通知用户。

另外，根据转动刷电机1133的电流值和行进电机1161的电流值，检测主体11行进的地面的状态，例如识别为处于绒毯上时，进行增加电动鼓风机16的输入、增大吸力的控制，在处于地板上时，进行将电动鼓风机16的输入设定得较小、抑制充电电池19的电力消耗的控制。

利用灰尘传感器单元12检测出灰尘时，在一定时间中增加电动鼓风机16的输入。不进行根据检测出的灰尘量决定电动鼓风机16的输入增加时间(例如延长)的处理。由此，能够抑制电动鼓风机16的电力消耗。另外，即使检测到灰尘，也不进行主体11的反转或者往复动作的处理。由此，能够避免移动速度降低。

[驱动装置]

如图13所示的行进电机驱动装置(左)(右)，是驱动左右侧的行进电机1161的逆变器，或者是利用pwm控制的脉冲波形产生装置，根据来自控制装置2的指令而动作。电动鼓风机驱动装置、转动刷用电机驱动装置、侧刷用电机驱动装置(左)(右)也是同样的。上述各驱动装置设置于主体11内的控制装置2(参照图2)。

[控制装置2]

控制装置2例如是微型计算机(microcomputer：省略图示)，读取存储于rom(readonlymemory，只读存储器)的程序并在ram(randomaccessmemory，随机访问存储器)展开，cpu(centralprocessingunit，中央处理器)进行各种处理。控制装置2根据从开关片22(参照图1)和所述各传感器类部件输入的信号进行运算处理，向所述各驱动装置输出指令信号。

以上，对本发明的自主移动式电动吸尘器公开了实施方式并进行了详细说明。此外，本发明的内容不限于实施方式，不超出主旨的范围内能够进行适当的改变、变更等。另外，本实施方式中，举出自主移动式吸尘器为例进行了说明，但是应用于卧式、立式和手持吸尘器也有同样的效果。

附图标记说明

1自主移动式电动吸尘器

11主体

111上壳体

112下壳体

1121侧刷安装部

1122辅助轮安装部

1126排气口

1127缓冲器框架

1128安装爪卡止部

113吸口部

1131吸入口

1133转动刷电机

114驱动机构收纳部

1141臂(悬臂)

1142减速机构

115电池收纳部

116驱动轮

1161行进电机

117前侧盖

118气密部件

12灰尘传感器单元

121框

122发光部

1221发光元件

123感光部

1232感光元件

124密封部件

125配线

126连接器

127基板

13刮取刷

14转动刷

15侧刷

151侧刷保持件

152侧刷电机

16电动鼓风机

161立体栅格

1611立起栅格

1162大圆栅格部

1613径向延伸栅格部

1614小圆栅格部

162凹部

163弹性部件

164吸入口

165后部面(吸入侧的面)

17辅助轮

18缓冲器

19充电电池

2控制装置

21控制基板

210传感器类部件(测距传感器)

211传感器类部件(地面用测距传感器)

4灰尘盒

41主积存室

42管路

421直立部

43手柄

44逆流抑制阀

45盖

46过滤器。