(57)【要約】高効率の真空掃除機１０が、ごみ移送通路１８、および床とほぼ平行に間隔を置いた関係で維持される複数のごみ吸い込み口４６を含む。ごみ吸い込み口の総面積は、ごみ移送通路の最小断面積以下である。ごみは、ごみ吸い込み口から流入する空気流で床から移動される。その空気流は真空源によって生成される。ごみ吸い込み口は、複数の回転ヘッド４０のうちの１つに設けることができ、床の上におけるごみ吸い込み口の高さは調整可能４２、５２とすることができる。回転ヘッドはモータ１４およびベルト・ドライブ２９によって駆動することができる。ベルト・ドライブ・システムはごみを運ぶ気流から隔離させることができる。
2005518853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床からごみを取り除くための真空掃除機であって、
真空源と、
ごみ容器と、
前記床に対して間隔を置いた関係で維持される複数のごみ吸い込み口であって、所定の合計面積を有する複数のごみ吸い込み口と、
所定の最小断面積を有し、前記ごみ吸い込み口を前記ごみ容器に連結するごみ移送通路であって、前記真空源によって生成された空気流内で床からのごみをその内部において運ぶごみ移送通路と
を有する真空掃除機において、
前記合計面積が前記最小断面積以下である真空掃除機。
【請求項２】
前記複数のごみ吸い込み口が少なくとも１つの回転ヘッド上に配設され、該回転ヘッドが、前記ごみ吸い込み口を前記床の上で概ね円形のパターンに動かすように動作可能である請求項１に記載の真空掃除機。
【請求項３】
前記真空掃除機が少なくとも２つの前記回転ヘッドを含み、該各回転ヘッドが少なくとも１つの前記ごみ吸い込み口を含む請求項２に記載の真空掃除機。
【請求項４】
前記真空掃除機が、概ね三角形に配置された３つの前記回転ヘッドを含み、該各回転ヘッドが３つの前記ごみ吸い込み口を含む請求項３に記載の真空掃除機。
【請求項５】
電動機をさらに有し、前記少なくとも２つの回転ヘッドのうちの１つまたは複数が、前記電動機によって駆動されるベルト・ドライブ・システムによって駆動される請求項３に記載の真空掃除機。
【請求項６】
前記床に対して間隔を置いた関係で維持される前記複数のごみ吸い込み口が、前記床にほぼ平行に維持される請求項１に記載の真空掃除機。
【請求項７】
前記床に対して間隔を置いた関係で維持される前記複数のごみ吸い込み口が、前記床に対して調整可能に間隔を置いた関係で維持される請求項１に記載の真空掃除機。
【請求項８】
前記回転ヘッドが、その中央に床接触表面を含み、該床接触表面が前記回転ヘッドに調整可能に結合され、それによって前記ごみ吸い込み口が前記床の上に前記結合の調整によって決定された高さで維持される請求項２に記載の真空掃除機。
【請求項９】
前記調整可能な結合がねじ込み式結合を含み、それによって前記床の上の前記ごみ吸い込み口の高さが、前記回転ヘッドに対して前記床接触表面を回転させることによって調整される請求項８に記載の真空掃除機。
【請求項１０】
所与の位置の間を回転するように前記床接触表面と前記回転ヘッドとの間の相対回転を制限するように動作可能な移動止めラッチ機構をさらに有する請求項９に記載の真空掃除機。
【請求項１１】
床に真空掃除機をかける方法において、
床の上に間隔を置いた関係で複数のごみ吸い込み口を維持するステップであって、前記ごみ吸い込み口が、それらの合計面積以上の断面積を有するごみ移送通路を介してごみ容器と空気流連通されているステップと、
前記ごみ吸い込み口から前記ごみ容器への空気流れを生成するステップであって、前記空気の流れが真空源によってもたらされるステップと、
前記空気流れで床からごみを収集するように、前記ごみ吸い込み口を前記床の上で、床に対してほぼ平行な向きに動かすステップと
を含む方法。
【請求項１２】
前記ごみ吸い込み口を前記床の上で動かす前に、前記床の上における前記ごみ吸い込み口の高さを調整するステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ごみ吸い込み口の少なくとも１つの近くにブラシを設けるステップであって、該ブラシが床の上のごみを攪拌するように動作可能であるステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ごみ吸い込み口を前記床の上で動かすステップが、少なくとも１つの回転ヘッドを回転させることによって前記ごみ吸い込み口を少なくとも１つのほぼ円形の経路で動かすステップを含み、該各回転ヘッドが少なくとも１つの前記ごみ吸い込み口を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
所定の最小断面積を有し、真空源によって生成された空気流でごみを取り除くように動作可能なごみ移送通路と、
前記ごみ移送通路と空気流連通関係にある真空室、および前記真空室から実質的にシールされた機械室を画定する内部分割型ハウジングと、
床とほぼ平行に間隔を置いた関係で維持される少なくとも１つのごみ吸い込み口を含む少なくとも１つの回転ヘッドであって、前記全てのごみ吸い込み口の合計面積が前記最小断面積以下であり、前記各回転ヘッドが、中空軸を介して前記真空室と空気流関係にあり、前記中空軸が前記回転ヘッドに連結され且つ前記機械室を貫通しており、それによって前記ごみ吸い込み口から流入する空気流によって床から取り除かれたごみが前記ごみ移送通路を通って外に移送される回転ヘッドと、
前記機械室内にあり、前記回転ヘッドをその軸線まわりに回転させるための駆動手段と
を有する真空掃除機。
【請求項１６】
前記駆動手段がベルト・ドライブを含み、該ベルト・ドライブによって駆動されるプーリが前記各管に取り付けられ、前記各回転ヘッドをその軸線まわりに回転させる請求項１５に記載の真空掃除機。
【請求項１７】
前記ベルト・ドライブがベルト・テンショナを含む請求項１６に記載の真空掃除機。
【請求項１８】
前記駆動手段を作動させるように動作可能なモータをさらに有する請求項１５に記載の真空掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義の概念では、真空掃除機の分野に関するものであり、より詳細には、空気流れの管理および利用において高効率を発揮する真空掃除装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
広範な種々の家庭用および産業用真空掃除機が当該分野において公知である。これらの機械は、一般に、電動機などの真空源、床から取り除かれたごみ（デブリ）を収集するための袋またはキャニスタなどのごみ容器、および少なくとも１つの吸い込み口であって、床から取り除かれたごみがそこを通って空気流内をごみ容器まで進む吸い込み口を含む。一般的な構造において、真空掃除機は、床の上に位置決めされる単一の大きな吸い込み口を含み、その吸い込み口には、カーペットまたは他の床敷物の表面をかきまぜるためのローラまたは「ビータ・ブラシ（ｂｅａｔｅｒ  ｂｒｕｓｈ）」が位置決めされている。このようなタイプの真空掃除機は、大きな面積のごみ吸い込み口によって非常に低い気流速度が生成されるので、床からのごみ除去効率が悪い。気流は、吸い込み口をごみ容器に連結する、より直径の小さい管または通路に入るまで加速されない。さらに、ビータ・ブラシの動作によって、カーペット上に不必要な摩耗および引掻き傷が引き起こされる。
【０００３】
当該分野で周知のもう１種類の床掃除機械は、洗浄液を付着させ、その後それを取り除くものである。内部に浮遊した床からの汚れおよびごみを含む洗浄液は真空作用によって床から取り除かれ、流体回収容器へ移送される。これらの床掃除機械の多くは、１または複数の回転ヘッド上に配置された真空吸い込み口を有する。しかし、そうした機械における真空吸い込み口は、空気流で床からごみを直接的に取り除くのではなく、床から流体を回収するように最適化されている。したがってこの真空吸い込み口は、床と平行以外の角度を向いており、またしばしば床の表面に直接的に接触しているが、これらはいずれも流体を使用せずに空気流で床からごみを取り除くためのそうした機械の能力を低下させる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、１つの観点において、床からごみを取り除くための真空掃除機に関するものである。この真空掃除機は、真空源、ゴミ容器、床に対して間隔を置いて配置された関係で維持される複数のごみ吸い込み口、およびごみ移送通路を含む。ごみ移送通路の最小断面積は、ごみ吸い込み口の合計断面積以上である。ごみ移送通路はごみ吸い込み口をごみ容器に連結し、真空源によって生成される空気流で床からごみを運ぶ。
【０００５】
本発明は、もう１つの観点において、床に真空掃除機をかける方法に関するものである。この方法は、床の上に複数のごみ吸い込み口を間隔を置いた関係で維持することを含む。ごみ吸い込み口はごみ移送通路を介してごみ容器と空気流連通している。ごみ移送通路は、前記ごみ吸い込み口の合計断面積以上の断面積を有している。この方法は、真空源によりもたらされるごみ吸い込み口からごみ容器への空気流れを生成すること、最大速度の空気流れで床からごみを収集するように、床の上にごみ吸い込み口を床に対してほぼ平行な向きで動かすことをさらに含む。
【実施例】
【０００６】
図１Ａおよび図１Ｂはそれぞれ、番号１０で全体的に示す本発明による真空掃除機の一実施例の上面図および側面図である。真空掃除機１０は、モータ１４と連結出口（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ  ｏｕｔｌｅｔ）１６とが取り付けられたハウジング１２を含む。ごみ移送通路すなわち管１８は連結出口１６に連結され、それによって当業界では周知のように、空気流により床から取り除かれたごみがごみ容器１７へ移送される。空気流は真空源１９の作用によって生成される。真空源１９は、シャーシ１２に連結して取り付けられるポータブル・ユニットでよく、あるいは遠く離れて配置されてごみ移送通路１８を介して真空をシャーシ１２にもたらしてもよい。ごみ移送通路１８はさらに、操作者が真空掃除機１０を制御するためのハンドルとして機能してもよく、あるいはそのようなハンドルと組み合わされることができる。
【０００７】
モータ１４は、例えば駆動軸１５を介するなどして、回転ヘッド２０を１回または複数回回転させるように動作可能である。モータ１４は、家庭用交流電流で動く電動機を含むことができる。あるいはモータ１４には、電池（具体的には充電式電池）によって電力が供給されてもよい。もう１つの実施例では、モータ１４は、真空源によってもたらされる真空の作用で回転ヘッド２０を駆動してもよい。本明細書でより詳細に論じるように、回転ヘッド２０は、効果的な態様で床からごみを取り除くごみ吸い込み口を含む。
【０００８】
ハウジング１２は、機械室２０および真空室２２に水平に分けられている。図２の断面図に示されているように、中空軸２４は、機械室２０を貫通し、回転ヘッド２０を真空室２２に連結する。中空軸２４は、ハウジング１２内に恒久的に取り付けられ、シール軸受２６に連結され、そこで機械室２０と真空室２２を隔てる仕切りを貫通している。やはりまた中空軸２４には、回転ヘッド４０の取り外しを可能にするスナップ・リング３０も連結されている。各中空軸２４には駆動プーリ２８が取り付けられている。駆動プーリ２８は、機械室２０内へと延びる駆動軸１５（図１Ｂ参照）を介するなどして、電動機１４で駆動され得るベルト・ドライブ２９（図１Ａ参照）によって駆動されることができる。あるいは駆動プーリ２８は、チェーン・ドライブによって駆動されるスプロケットを備えることもできる。どちらの実施例においても、ベルトまたはチェーンにおける張力を事前に定めた範囲内に保持するように、ベルト・テンショナまたはチェーン・テンショナ３１を用いることができる。噛合い歯車、ウォーム歯車駆動装置および広範な種々の同様の回転駆動手段が機械分野において周知であり、本発明の範囲内で、それらをさらに用いて回転ヘッド４０に回転運動を与えることができる。
【０００９】
本発明によれば、機械室２０内にある回転式駆動機構および構成要素はごみ除去路から隔離されており、したがって塵、ごみおよび床から取り除かれた他の物体に曝されない。ごみ除去路は、回転ヘッド４０上に含まれる複数のごみ吸い込み口４６から始まっている。ごみ吸い込み口４６は、中空回転軸２４を介して真空室２２と空気流連通している。真空室２２は、ごみ容器に通じるごみ移送通路１８が取り付けられている連結出口１６と空気流連通している。
【００１０】
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃには、回転ヘッド４０の構造および動作が示されている。回転ヘッド４０は、複数のアーム４４が連結された中央ハブ４２を含む。各アーム４４は、ごみ吸い込み口４６を含み、床と平行な位置にあり回転ヘッド４０上にほぼ放射状に整列している。ごみ吸い込み口４６に隣接して、その両側には、撹拌ブラシ差込体５０を受け入れることができるブラシ受けチャンバ４８がある。使用者は、ブラシ差込体５０を容易に挿入および／または取り外して、真空掃除機１０を広範な種々の床のタイプに適合させることができる。
【００１１】
本発明の一実施例において、高さ調整キャップ５２が、各回転ヘッド４０のハブ４２にねじ込み式に連結されている。ハブ４２に対して高さ調整キャップ５２を回すことによって、床の上におけるごみ吸い込み口４６の高さを調整することができる。ハブ４２上において高さ調整キャップ５２のポジショニングを、例えば高、中、低など複数の事前定義された位置に制限するように動作可能な移動止めラッチ機構を含むことができる。高さ調整キャップ５２を用いるかどうかにかかわらず、回転ヘッド４０は、ごみ吸い込み口４６を床の表面の上に間隔を置いて、且つ床に対してほぼ水平位置に維持する。この位置において、ごみ吸い込み口４６のまわりに生成される気流の向きは、カーペット内の深いところからごみを取り除くためなど、ごみ吸い込み口４６の直下において、ごみを除去する効率が最大になるような向きになっている。床に対して間隔を置いて配置することによってさらに、ごみ吸い込み口４６が床へ接触することが防止される。そのような接触は、ごみ吸い込み口４６をふさぎ、カーペットからごみを取り除くそれらの能力を本質的になくしてしまう。
【００１２】
本発明によれば、すべてのごみ吸い込み口４６の合計断面積が、真空掃除機１０を通る空気流れの最も制限的な領域（これはほとんどの場合ごみ移送通路１８である）の最小断面積以下である。この制約によって、可能最高気流速度がごみ吸い込み口４６のところに生成され、床からのゴミの最も効率的な収集が行われるようになる。ごみ吸い込み口４６の合計断面積がごみ移送通路１８の最小断面積より大きい場合、ごみ吸い込み口４６における気流速度は低下し、従来技術の真空掃除機の場合のように、最小断面積の制限が生じるごみ容器までのごみ移送通路に沿った特定の位置において空気流れが加速される。
【００１３】
例として、これに限定されるものではないが、真空掃除機１０が直径３．１８ｃｍ（１．２５インチ）または断面積８．０ｃｍ２（１．２４ｉｎ２）を有するごみ移送管１８を備えると仮定する。それぞれが３つのごみ吸い込み口４６を含む３つの回転ヘッド４０の装備では、ごみ吸い込み口４６あたりの最大の許容可能面積が０．９０ｃｍ２（０．１４ｉｎ２）となる。したがって横０．３１８ｃｍ（０．１２５インチ）のごみ吸い込み口４６は、縦約２．７９４ｃｍ（１．１０インチ）となる。
【００１４】
動作中、真空源がごみ移送通路１８に適用されて、この通路を通ってごみ容器の方に向かう気流を作り出す。真空（吸引力）は、真空室２２、中空軸２４および回転ヘッド４０の放射状アーム４４へと移る。それに応答して、吸い込み口の面積がそのシステムにおける空気流れの最小断面積以下であるので、可能最高速度で、床からごみを運ぶ空気の流れがごみ吸い込み口４６から入る。空気流は放射状アーム４４を通り、中空軸２４を通って真空室２２内に入り、そこから連結出口１６およびごみ移送通路１８を通ってごみ容器へと進む。その間ドライブ・プーリ２８は、電動機１４から動力を受けて、駆動機構室２０内の従来型のベルト・ドライブ・システムによって毎分約５０〜１００回転などの回転速度で回される。これによって中空軸２４がシール軸受２６内で回転させられ、それによって各回転ヘッド４０がその軸線まわりに回転される。床に直接接触するハブ４２または設けられているならば高さ調整キャップ５２と、床の上に少しの間隔を置いて配置される放射状アーム４４とを備えた回転ヘッド４０が、床の上でスピンする。したがって放射状アーム４４上に配置されたごみ吸い込み口４６が、図４に描かれているように、床の上を円を描くようにして動く。床からのごみの除去効率のさらなる助けとなるブラシ５０があるならば、それによって床に対する攪拌がもたらされる。そして使用者は、清浄する床の領域の上でただ単に真空掃除機１０を動かすだけである。
【００１５】
本明細書で使用する「真空（ｖａｃｕｕｍ）」という用語は、ごみを取り除くことが可能な空気流を生成するような、大気圧よりも十分に低い圧力を表す。「真空」の条件として、物質が全くないことは必要とされない。例として、これに限定されるものではないが、本発明によって生成される真空は、約５０．８〜３８１ｃｍ（２０〜１５０インチ）水柱（ｗａｔｅｒｌｉｆｔ）であり、その結果約０．８５〜５．６６ｍ３／ｍｉｎ（３０〜２００ｆｔ３／ｍｉｎ）の気流が生じ得る。
【００１６】
本明細書で使用される「床」という用語は、その上を歩くことができるほぼ平らな表面を表しており、広範に解釈され得るものである。例えば、これに限定されるものではないが、「床」という用語は、木、タイル、スレート、セラミック、コンクリートおよびセメントの表面、ならびにそれらのどれかを複製またはシミュレートするように設計された人工的な表面を含む。床は、カーペット、ラグ、ＦＯＲＭＩＣＡ（商標登録）などの積層用保護カバー覆いまたは同様の覆いで覆われていてよい。床は屋内または屋外にあってよく、ステージの歩行面、体育館、テニス・コート、パティオまたは歩道など、および部屋の歩行面を含むことができる。
【００１７】
本明細書では、本発明を、その具体的な特徴、観点および実施例に関して述べてきたが、広範にわたる本発明の範囲内で、多数の変形形態、修正形態および他の実施例が可能であり、したがって、すべての変形形態、修正形態および実施例が本発明の範囲内にあるものとみなされることが明らかであろう。したがって本実施例は、すべての観点において、例示的であり制限的でないものとして解釈され、添付の特許請求の範囲の意義および均等物の範囲内で行われるすべての変更はそれに包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の上面図である。
【図１Ｂ】本発明の側面図である。
【図２】図１Ｂに示されている切断線に沿った本発明の側断面図である。
【図３Ａ】本発明の回転ヘッドのうちの１つの上面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの回転ヘッドの、図示されている切断線に沿った部分の側断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの回転ヘッドの、図示されている切断線に沿った部分の側断面図である。
【図４】本発明の真空掃除機で掃除される領域を示す概略図である。
【図１Ａ】
2005518853.tif 000003
【図１Ｂ】
2005518853.tif 000004
【図２】
2005518853.tif 000005
【図３Ａ】
2005518853.tif 000006
【図３Ｂ】
2005518853.tif 000007
【図３Ｃ】
2005518853.tif 000008
【図４】
2005518853.tif 000009
【国際調査報告】
2005518853.tif 000010