(57)【要約】【課題】  超音波振動によって汚れや塵埃を分離・遊動させ効果的に吸引できる吸引ツールを提供すること。【解決手段】  吸引口を備えた吸引ツール本体と、上記吸引ツール本体に設置された超音波ホーンと、上記吸引ツール本体に設置され上記超音波ホーンを振動させる超音波振動子と、上記超音波ホーンの先端に設けられ上記吸引口に向かって空気を流通させるとともに被清掃面から分離した塵埃が浮遊できる溝と、を具備したものであり、超音波振動によって汚れや塵埃を分離・遊動させ、上記溝によって空気を流通させることで効果的に吸引できる。【選択図】  図３
2018057622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引口を備えた吸引ツール本体と、
上記吸引ツール本体に設置された超音波ホーンと、
上記吸引ツール本体に設置され上記超音波ホーンを振動させる超音波振動子と、
上記超音波ホーンの先端に設けられ上記吸引口に向かって空気を流通させるとともに被清掃面から分離した塵埃が浮遊できる溝と、
を具備したことを特徴とする吸引ツール。
【請求項２】
請求項１記載の吸引ツールにおいて、
上記溝の基端部は円弧状に形成されていることを特徴とする吸引ツール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の吸引ツールにおいて、
上記超音波ホーンの先端部は円弧状に形成されていることを特徴とする吸引ツール。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の吸引ツールにおいて、
上記溝は上記超音波ホーンの超音波振動が空気を媒体とした場合の半波長以下であって振動の腹となる深さに設定されていることを特徴とする吸引ツール。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載の吸引ツールにおいて、
上記超音波振動の周波数／振幅は被清掃面と上記超音波ホーンが所定時間接触していても、上記被清掃面が溶融し難い範囲で設定されていることを特徴とする吸引ツール。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかに記載の吸引ツールにおいて、
上記吸引口は所定幅延長されていて、上記超音波ホーンも上記所定幅と略同じ幅延長されていることを特徴とする吸引ツール。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れかに記載の吸引ツールにおいて、
上記超音波ホーンは対象物に弾性付勢された状態で当接されることを特徴とする吸引ツール。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れかに記載の吸引ツールにおいて、
上記吸引ツールは電気掃除機用のものであることを特徴とする吸引ツール。
【請求項９】
請求項８記載の吸引ツールにおいて、
上記超音波ホーンは上記吸引口の進行方向に沿って後方に配置されていることを特徴とする吸引ツール。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８の何れかに記載の吸引ツールにおいて、
上記吸引ツールは黒板消しクリーナ用のものであることを特徴とする吸引ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、掃除機、黒板消しクリーナ、等に組み込まれる吸引ツールに係り、特に、超音波振動によって、被清掃面から汚れや塵埃を分離・遊動させ効果的に吸引できるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の吸引ツールの構成を開示するものとして、例えば、特許文献１〜特許文献５がある。
まず、特許文献１に記載された発明による電気掃除機の床用ノズルの場合には、ノズル本体の後側に、超音波振動子と、この超音波振動子によって振動される固体ホーンと、が設置されている。この固体ホーンから発せられる超音波が空気中を伝播していき、被清掃面を振動させて上記被清掃面上の細塵を浮き上がらせ、吸込口から吸引する。
【０００３】
次に、特許文献２に記載された発明による電気掃除機の床用ノズルの場合には、ノズル本体の後側に、超音波振動子と、この超音波振動子によって振動される固体ホーンと、この固体ホーンによって振動されるブラシと、が設置されている。このブラシによって、絨毯や床を振動させ、塵埃を浮き上がらせ、吸込口から吸引する。
【０００４】
次に、特許文献３に記載された発明による電気掃除機の場合には、吸込み口の中に、超音波振動子と、この超音波振動子によって振動され被清掃面に接触される固体振動体と、が設置されている。この固体振動体によって上記被清掃面を直接振動させ、ごみを上記被清掃面から遊離させて、上記吸込み口から吸引する。
【０００５】
次に、特許文献４に記載された発明による電気掃除機の場合には、超音波除去器が着脱可能に取り付けられている。この超音波除去器は、吸引用の孔が先端に設けられた筒状のケース内にランジュバン型振動子が設置されていて、このランジュバン型振動子にホーンが取り付けられている。このホーンの先端は上記ケースの先端から外部に突出されている。
上記超音波除去器を上記電気掃除機のノズルの先端に取り付け、例えば、ホーンの先端を絨毯や風呂場のタイルに接触させることで汚れを落とし、その際に発生した塵埃を上記吸引用の孔から吸引する。このようにして、上記電気掃除機は、絨毯のシミ抜きや風呂場のタイルの目地の汚れを落とす目的で使用される。
【０００６】
さらに、特許文献５に記載された発明による吸入口組立体およびそれを含む真空掃除機の場合には、吸入口の中に回転ドラムが設置されており、この回転ドラムの外周面に第1ブラシが突出・配置されていて、上記吸入口の前方に第２ブラシが設置されている。上記第１ブラシと上記第２ブラシは、超音波振動子によって振動され、これにより、被清掃面のゴミを分離および遊動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−４９１２９号公報
【特許文献２】特開昭５８−４９１３０号公報
【特許文献３】特開平４−３４７１２０号公報
【特許文献４】特開２００５−８０８２２号公報
【特許文献５】特開２００６−２９７０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の構成によると、次のような問題があった。
すなわち、特許文献１〜特許文献５に記載された発明では、超音波振動によって汚れや塵埃を分離・遊動させ効果的に吸引することができないという問題があった。以下、具体的に説明する。
まず、特許文献２に記載された発明、特許文献３に記載された一部の発明、特許文献５に記載された発明のように、ブラシ、突起を備えた固体振動体、ブラシ部材を振動させながら汚れや塵埃を分離・遊動させるものについては、紙屑や髪の毛がブラシ、突起を備えた固体振動体、ブラシ部材に巻き付いてしまい、その結果、汚れや塵埃の分離・遊動機能が損なわれてしまうという問題があった。
これに対して、特許文献１に記載された発明、特許文献３に記載された残りの発明、特許文献４に記載された発明の場合には、そのような懸念はないが、吸引の為の空気流、及び、超音波振動により被清掃面から分離した塵埃が浮遊される空間が十分ではないという問題があった。
すなわち、特許文献１に記載された発明の場合には、そもそも、固体ホーンが配置される部位と吸込口が区画されているため、吸引の為の効果的な空気流が生じ難く、また、特許文献３に記載された残りの発明の場合には、吸込み口の中に固体振動体が配置されていて、吸込み口の面積が狭められてしまうという事情があり、さらに、特許文献４に記載された発明の場合にも、吸込用の孔がホーンの外周側にのみ設けられているので、吸引の為の領域が限られてしまうという事情があるからである。
【０００９】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、超音波振動によって、被清掃面から汚れや塵埃を分離・遊動させ効果的に吸引できる吸引ツールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するべく本願発明の請求項１による吸引ツールは、吸引口を備えた吸引ツール本体と、上記吸引ツール本体に設置された超音波ホーンと、上記吸引ツール本体に設置され上記超音波ホーンを振動させる超音波振動子と、上記超音波ホーンの先端に設けられ上記吸引口に向かって空気を流通させるとともに被清掃面から分離した塵埃が浮遊できる溝と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２による吸引ツールは、請求項１記載の吸引ツールにおいて、上記溝の基端部は円弧状に形成されていることを特徴とするものである。
又、請求項３による吸引ツールは、請求項１又は請求項２記載の吸引ツールにおいて、上記超音波ホーンの先端部は円弧状に形成されていることを特徴とするものである。
又、請求項４による吸引ツールは、請求項１〜請求項３の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記溝は上記超音波ホーンの超音波振動が空気を媒体とした場合の半波長以下であって振動の腹となる深さに設定されていることを特徴とするものである。
又、請求項５による吸引ツールは、請求項１〜請求項４の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記超音波振動の周波数／振幅は被清掃面と上記超音波ホーンが所定時間接触していても、上記被清掃面が溶融し難い範囲で設定されていることを特徴とするものである。
又、請求項６による吸引ツールは、請求項１〜請求項５の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記吸引口は所定幅延長されていて、上記超音波ホーンも上記所定幅と略同じ幅延長されていることを特徴とするものである。
又、請求項７による吸引ツールは、請求項１〜請求項６の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記超音波ホーンは対象物に弾性付勢された状態で当接されることを特徴とするものである。
又、請求項８による吸引ツールは、請求項１〜請求項７の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記吸引ツールは電気掃除機用のものであることを特徴とするものである。
又、請求項９による吸引ツールは、請求項８記載の吸引ツールにおいて、上記超音波ホーンは上記吸引口の進行方向に沿って後方に配置されていることを特徴とするものである。
又、請求項１０による吸引ツールは、請求項１〜請求項８の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記吸引ツールは黒板消しクリーナ用のものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上述べたように本願発明の請求項１による吸引ツールによると、吸引口を備えた吸引ツール本体と、上記吸引ツール本体に設置された超音波ホーンと、上記吸引ツール本体に設置され上記超音波ホーンを振動させる超音波振動子と、上記超音波ホーンの先端に設けられ上記吸引口に向かって空気を流通させるとともに被清掃面から分離した塵埃が浮遊できる溝と、を具備したので、超音波振動によって汚れや塵埃を分離・遊動させ、上記溝によって空気を流通させることで効果的に吸引できる。
又、請求項２による吸引ツールによると、請求項１記載の吸引ツールにおいて、上記溝の基端部は円弧状に形成されているので、超音波が先端側に集中しやすく、効果的に汚れや塵埃が分離・遊動させることができる。
又、請求項３による吸引ツールによると、請求項１又は請求項２記載の吸引ツールにおいて、上記超音波ホーンの先端部は円弧状に形成されているので、対象物を傷つけることを防止できる。
又、請求項４による吸引ツールによると、請求項１〜請求項３の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記溝は上記超音波ホーンの超音波振動が空気を媒体とした場合の半波長以下であって振動の腹となる深さに設定されているので、上記超音波ホーンの先端の上記溝が形成された部分においても、上記超音波ホーンの表面から発せられる超音波振動の減衰を抑制でき、効果的に対象物から汚れや塵埃が分離・遊動させることができる。
又、請求項５による吸引ツールによると、請求項１〜請求項４の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記超音波振動の周波数／振幅は被清掃面と上記超音波ホーンが所定時間接触していても、上記被清掃面が溶融し難い範囲で設定されているので、対象物を損傷してしまうことを防止できる。
又、請求項６による吸引ツールによると、請求項１〜請求項５の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記吸引口は所定幅延長されていて、上記超音波ホーンも上記所定幅と略同じ幅延長されているので、広い範囲にわたって汚れや塵埃が分離・遊動させることができる。
又、請求項７による吸引ツールによると、請求項１〜請求項６の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記超音波ホーンは対象物に弾性付勢された状態で当接されるので、上記超音波ホーンの先端を適切な圧力で対象物に接触させることができる。
又、請求項８による吸引ツールによると、請求項１〜請求項７の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記吸引ツールは電気掃除機用のものであるので、電気掃除機において、超音波振動によって汚れや塵埃を分離・遊動させ、上記効果を奏することができる。
又、請求項９による吸引ツールによると、請求項８記載の吸引ツールにおいて、上記超音波ホーンは上記吸引口の進行方向に沿って後方に配置されているので、分離・遊動された塵埃を効率良く吸引することができる。
又、請求項１０による吸引ツールによると、請求項１〜請求項８の何れかに記載の吸引ツールにおいて、上記吸引ツールは黒板消しクリーナ用のものであるので、黒板消しクリーナにおいて、上記効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、電気掃除機を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、吸引ツールを示す側断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波ホーンを示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波ホーンを示す正面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図４のＶ部の拡大図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図２のＶＩ部の拡大図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波ホーンの先端が絨毯と接触した状態を示す正面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図８（ａ）は超音波ホーンの溝内で超音波が集中される様子を示す拡大図、図８（ｂ）は超音波ホーンの先端から外側に向かって超音波が拡散される様子を示す拡大図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態を示す図で、対象物が容易に溶けないような超音波ホーンの周波数と振幅の組み合わせの例を示す表である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波ホーンの超音波振動によるビニール袋の溶融の有無に関する実験結果を示す図で、図１０（ａ）は周波数が２８ｋＨｚの場合における振幅と溶融開始時間の関係を示す図、図１０（ｂ）は周波数が４０ｋＨｚの場合における振幅と溶融開始時間の関係を示す図、図１０（ｃ）は周波数が６０ｋＨｚの場合における振幅と溶融開始時間の関係を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波ホーンの超音波振動の振幅を６μｍ０−Ｐに設定した場合のビニール袋の溶融の有無に関する実験結果を示す図で、周波数と溶融開始時間の関係を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波ホーンの表面からの距離と超音波振動の音圧との関係を示した図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、気温と音速、周波数、波長、及び、半波長の関係を示す表である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波ホーンの超音波振動により該超音波ホーンの振動面から離れた場所にある紙片を動かす実験の結果を示す図で、図１４（ａ）は周波数が２８ｋＨｚで振幅が３０μｍ０−Ｐのときの振動面からの距離と紙片が動いた距離との関係を示す図、図１４（ｂ）は周波数が６０ｋＨｚで振幅が６μｍ０−Ｐのときの振動面からの距離と紙片が動いた距離との関係を示す図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波ホーンの超音波振動により該超音波ホーンの振動面から離れた場所にある紙片を動かす実験の結果を示す図で、周波数を２８ｋＨｚで振動面からの距離を１０ｍｍとした場合の振幅と紙片が動いた距離との関係を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１６（ａ）は振動面距離が３ｍｍのときの周波数と減衰率の関係を示す図、図１６（ｂ）は振動面距離が５ｍｍのときの周波数と減衰率の関係を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態を示す図で、ハンディタイプの電気掃除機の外観を示す斜視図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態を示す図で、黒板消しクリーナを示す正断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１乃至図１６を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。この第１の実施の形態は、本願発明による吸引ツールを移動式の電気掃除機１に適用したものである。
上記電気掃除機１は、図１に示すように、電気掃除機本体３と、吸引ホース５と、この吸引ホース５の先端に着脱可能に取り付けられた吸引ツール７と、から構成される。
【００１４】
上記電気掃除機本体３には、図１に示すように、まず、外筐８がある。この外筐８の後端側（図１中右側）の幅方向両側には、後輪９、９（図１中片側のみ示す。）が回転可能に設けられている。また、上記外筐８の前端側（図１中左側）には、自在キャスタ１１が設置されており、これにより上記電気掃除機１の向きを円滑に変更できるようになっている。また、上記電気掃除機本体３内には、図示しないモータ、吸引ファン、フィルタ、等が内装されている。
【００１５】
また、上記外筐８内には、超音波発振器１７が設置されている。この超音波発振器１７は、所定の周波数及び振幅で電圧パルスを発生させるもので、この電圧パルスにより、後述する超音波振動子を振動させて超音波を発生させる。
なお、上記吸引ホース５は上記外筐８に着脱可能に連結されており、また、上記吸引ホース５の先端部には把持部１９が取り付けられている。
【００１６】
上記吸引ツール７には、図２に示すように、吸引パイプ２１がある。この吸引パイプ２１の基端側（図２中上側）は、上記吸引ホース５の先端側に着脱可能に挿入・連結される。また、上記吸引パイプ２１の先端側には吸引ノズル２３が、矢印ａで示す方向に回動可能に設置されている。この吸引ノズル２３には、底面側（図２中下側）に開口された凹部２５が形成されており、この凹部２５の上側には上記凹部２５内と上記吸引パイプ２１内を連通させる吸引口２７が設けられている。
【００１７】
また、上記吸引パイプ２１の後方（図２中右側）には、超音波振動ユニット収容部材２９が設置されており、この超音波振動ユニット収容部材２９内には、超音波振動ユニット３１が弾性部材としてのコイルスプリング３３を介して上記吸引パイプ２１の軸方向（図２中上下方向）に移動可能に設置されている。
【００１８】
上記超音波振動ユニット３１には、図２に示すように、まず、ブラケット３５がある。このブラケット３５は上記コイルスプリング３３を介して上記超音波振動ユニット収容部材２９の内側上端（図２中上端）に連結されている。また、上記ブラケット３５には超音波振動子３７が設置されている。この超音波振動子３７には、基端側振動部材３９と先端側振動部材４１があり、これら基端側振動部材３９と先端側振動部材４１の間に、第１ピエゾ素子４３と第２ピエゾ素子４５が介挿されている。上記先端側振動部材４１の先端側（図２中下側）には超音波ホーン４７が固着されている。また、上記先端側振動部材４１は固定板４９を介して上記ブラケット３５に固着されている。
【００１９】
上記第１ピエゾ素子４３と上記第２ピエゾ素子４５は、電圧入力ケーブル５０を介して、既に説明した超音波発振器１７に接続されている。上記超音波発振器１７によって発生された電圧パルスによって、上記第１ピエゾ素子４３と第２ピエゾ素子４５の厚み（図２中上下方向の大きさ）が変動し、これにより、超音波振動が発生する。これにより、上記超音波ホーン４７が超音波振動される。
なお、上記電圧入力ケーブル５０は、上記吸引ホース５の外側に沿うように設置されている。
【００２０】
上記超音波ホーン４７は、図３、図４に示すように、幅広で、先端側４７ａ（図４中左下側）の厚みが基端側４７ｂの厚みに対して薄くなっている。上記幅広であるが、既に説明した吸引ノズル２３の内側の幅と略同じ幅に設定されている。また、上記先端側４７ａと基端側４７ｂの長さは略同じに設定されていて、その境界部にはテーパ部４７ｃが設けられている。また、図３乃至図５に示すように、上記超音波ホーン４７の先端（図３中左下側端）には、複数個（この第１の実施の形態の場合は８個）の溝５１が形成されている。上記溝５１を設けることにより、図６に示すように、上記超音波ホーン４７の反吸引口２７側（図６中右側）から吸引口２７側（図６中左側）への空気の流通を促すようになっている。
【００２１】
また、図７に示すように、上記超音波ホーン４７の先端側は、対象物である絨毯５３に接触するものであり、それによって、絨緞５３に対して近距離で超音波振動の音圧を伝える。上記超音波振動の音圧により、上記絨毯５３が振動されて、その表面の汚れや、内部に入り込んでいる塵埃が分離・遊動されるようになっている。上記絨毯５３から分離・遊動された汚れや塵埃は溝５１内で浮遊し吸引口２７から吸引・除去される。
【００２２】
また、図２に示すように、上記超音波ホーン４７は、吸引口２７に対して、吸引ツール７の進行方向（図２中右から左に向かう方向）の後側に配置されている。これにより、上記絨毯５３から分離・遊動された汚れや塵埃が上記吸引口２７に効果的に吸い込まれることになる。
【００２３】
また、上記溝５１を正面から視ると、図８（ａ）に示すような形状になっていて、その基端側が円弧状に形成されている。これによって、超音波振動が上記超音波ホーン４７の先端に集中することになる。また、上記超音波ホーン４７の先端を側面から視ると、図８（ｂ）に示すように、円弧状に突出された形状になっている。これにより、上記超音波ホーン４７の先端から超音波が拡散される。
【００２４】
次に、上記超音波ホーン４７の超音波振動の周波数と振幅の設定について説明する。上記超音波ホーン４７の超音波振動の周波数と振幅は、対象物が容易に溶けないように設定される。
図９の表に示すように、周波数が２８ｋＨｚの場合には振幅が１１μｍ０−Ｐ以下に設定され、周波数が４０ｋＨｚの場合には振幅が４μｍ０−Ｐ以下に設定され、周波数が６０ｋＨｚの場合には振幅が３μｍ０−Ｐ以下に設定されている。
なお、対象物が容易に溶けないとは「溶けるまでに５秒以上を必要とする」状態を意味する。
因みに、通常の掃除機で通常の掃除をする場合は、同じ場所に５秒以上静止して作業を行うことはない。
【００２５】
上記設定値は、次のような実験から導き出された。
まず、周波数が２８ｋＨｚで、振幅を３．８μｍ０−Ｐ、４．４μｍ０−Ｐ、６μｍ０−Ｐ、６．２μｍ０−Ｐ、８．２μｍ０−Ｐ、１０．２μｍ０−Ｐのそれぞれに設定した場合、ビニール袋が溶けはじめるまでの時間を測定した。これにより、図１０（ａ）に示すような結果が得られた。
なお、図１０（ａ）は横軸に振幅μｍ０−Ｐをとり縦軸に溶融開始時間（ｓｅｃ）をとり、両者の関係を示した図である。「０−Ｐ」は片振幅を意味している。
上記結果によると、振幅が１０．２μｍ０−Ｐのときは１０秒程度で溶けはじめ、８．２μｍ０−Ｐのときは２０秒程度で溶けはじめ、６．２μｍ０−Ｐのときは６０秒程度で溶けはじめ、３．８μｍ０−Ｐ、４．４μｍ０−Ｐ、６μｍ０−Ｐのときは１２０秒程度で溶けはじめた。
この結果に基づいて、溶けはじめるまでの時間が５秒以上かかる振幅を予測するとともに安全率を考慮して、周波数が２８ｋＨｚの場合は、振幅を１１μｍ０−Ｐ以下に設定した。
【００２６】
また、周波数が４０ｋＨｚで、振幅を２．３μｍ０−Ｐ、４．０μｍ０−Ｐ、６．２μｍ０−Ｐ、８．３μｍ０−Ｐのそれぞれに設定した場合は、図１０（ｂ）に示すような結果が得られた。
なお、図１０（ｂ）も横軸に振幅μｍ０−Ｐをとり縦軸に溶融開始時間（ｓｅｃ）をとり、両者の関係を示した図である。
上記結果によると、振幅が８．３μｍ０−Ｐのときは０秒で溶け始め、６．２μｍ０−Ｐのときは２秒程度で溶けはじめ、４．０μｍ０−Ｐのときは６秒程度で溶け始め、２．３μｍ０−Ｐのときは２０秒程度で溶け始めた。そこで、周波数が４０ｋＨｚの場合は、振幅を４μｍ０−Ｐ以下に設定した。
【００２７】
また、周波数が６０ｋＨｚで、振幅を２．２μｍ０−Ｐ、４．１μｍ０−Ｐ、６．１μｍ０−Ｐのそれぞれに設定した場合は、図１０（ｃ）に示すような結果が得られた。
なお、図１０（ｃ）も横軸に振幅μｍ０−Ｐをとり縦軸に溶融開始時間（ｓｅｃ）をとり、両者の関係を示した図である。
上記結果によると、振幅が６．１μｍ０−Ｐのときは０秒程度で溶け始め、４．１μｍ０−Pのときは１秒程度で溶け始め、２．２μｍ０−Ｐのときは２０秒程度で溶け始めた。そこで、周波数が４０ｋＨｚの場合は、振幅を３μｍ０−Ｐ以下に設定した。
【００２８】
上記試験の結果の妥当性を確認するために、振幅を６μｍ０−Ｐに設定し、周波数を２８ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚとした場合について、溶融の有無を確認する実験を行った。その結果を図１１に示す。それによると、周波数が６０ｋＨｚのときは０秒で溶け始め、周波数が４０ｋＨｚのときは１秒で溶け始め、周波数が２８ｋＨｚのときは６０秒で溶け始めた。このことから、図９の表に示した設定値の妥当性を確認することができる。
【００２９】
次に、上記超音波ホーン４７の溝５１の深さ（ｄ）（図５に示す。）の設定について説明する。上記溝５１の深さ（ｄ）は、上記超音波ホーン４７の先端において、上記溝５１内の表面から発せられた超音波振動の音圧ができるだけ大きくなるように設定されている。図１２に示すように、超音波振動は、上記超音波ホーン４７の表面から離れるほど減衰しながら周期的に変化していく。
なお、図１２は横軸に距離をとり縦軸に音圧をとり両者の関係を示した図である。図１２中円で囲んだ部分は、音圧が大きくなる、超音波振動の腹の部分となっている。
この図１２によると、上記超音波ホーン４７の表面上での音圧が最も大きく、次に、上記超音波ホーン４７の表面から半波長（λ／２）だけ離れた位置で音圧が大きくなっていて、以下、半波長（λ／２）毎に音圧のピークをむかえる。そこで、上記溝５１の深さ（ｄ）を半波長（λ／２）以下であって振動の腹となるように設定すれば、上記溝５１がある部分においても、上記超音波ホーン４７の先端において上記超音波振動の音圧を大きくすることができる。
【００３０】
上記半波長（λ／２）は、次のようにして求められる。
まず、音速（ｍ／ｓ）は、次の式（Ｉ）によって求められる。
Ｃ＝ｆ×λ―――（Ｉ）
ただし、
Ｃ：音速（ｍ／ｓ）
ｆ：周波数（ｋＨｚ）
λ：波長（ｍｍ）
【００３１】
上記式（Ｉ）を変形すると、波長が求められる。
λ＝Ｃ／ｆ―――（ＩＩ）
ただし、
λ：波長（ｍｍ）
Ｃ：音速（ｍ／ｓ）
ｆ：周波数（ｋＨｚ）
【００３２】
上記式（ＩＩ）のλを１／２にしたものが半波長である。
λ／２＝Ｃ／（２×ｆ）―――（ＩＩＩ）
ただし、
λ：波長（ｍｍ）
Ｃ：音速（ｍ／ｓ）
ｆ：周波数（ｋＨｚ）
【００３３】
また、上記音速Ｃ（ｍ／ｓ）は気温によって異なる。
気温による音速Ｃと、この音速Ｃから算出される周波数ｆと、波長λ、半波長λ／２の関係を、図１３の表に示す。
すなわち、周波数が２８．０ｋＨｚの場合は上記溝５１の深さ（ｄ）を６ｍｍ以下に設定し、周波数が４０．０ｋＨｚの場合は上記溝５１の深さ（ｄ）を４ｍｍ以下に設定し、周波数が６０．０ｋＨｚの場合は上記溝５１の深さ（ｄ）を３ｍｍ以下に設定するのがよい。
また、上記溝５１の深さ（ｄ）は、超音波振動によって上記絨毯５３から分離された汚れや塵埃を上記吸引口２７から吸引させるために上記溝５１内で浮遊させることができる程度に設定される必要がある。前記したような溝５１の深さ（ｄ）の設定値は、何れも、上記絨毯５３から分離された汚れや塵埃を上記溝５１内で浮遊させるには十分なものである。
【００３４】
また、ここで、周波数が２８ｋＨｚ、振幅を３０μｍ０−Ｐ、超音波ホーン４７をφ８ｍｍの円筒形として、上記超音波ホーン４７から発せられる超音波振動によって紙片を移動させる実験を行ったところ、図１４（ａ）に示すような結果が得られた。
なお、図１４（ａ）は、横軸に振動面からの距離（ｍｍ）をとり、縦軸に紙片が動いた距離（ｍｍ）をとり、両者の関係を示した図である。
上記結果によると、上記超音波ホーン４７の表面から距離が離れるほど紙片が動いた距離は小さくなっていく。また、前述した周波数が２８．０ｋＨｚの場合に設定される上記溝５１の深さ（ｄ）と同じ６ｍｍの位置では、上記紙片が動いた距離が７ｍｍ程度と大きなものになっている。
【００３５】
また、周波数が６０ｋＨｚ、振幅を６μｍ０−Ｐ、超音波ホーン４７をφ７．５ｍｍの円筒形として、上記超音波ホーン４７から発せられる超音波振動によって紙片を移動させる実験を行ったところ、図１４（ｂ）に示すような結果が得られた。
なお、図１４（ｂ）は、横軸に振動面からの距離（ｍｍ）をとり、縦軸に紙片が動いた距離（ｍｍ）をとり、両者の関係を示した図である。
上記結果によると、上記超音波ホーン４７の表面から離れるほど、紙片が動いた距離は小さくなっていく。また、前述した周波数が６０．０ｋＨｚの場合に設定される上記溝５１の深さ（ｄ）と同じ３ｍｍの位置では、上記紙片が動いた距離が７ｍｍ程度と大きなものになっている。
なお、この図１４（ｂ）のグラフでは、３ｍｍの位置に、紙片が動いた距離の山の頂点（振動の腹）が現われている。
【００３６】
また、周波数を２８ｋＨｚとし、超音波振動の振幅を変化させて、上記超音波ホーン４７の表面からの距離が１０ｍｍの位置での、紙片が動いた距離を測定したところ、図１５に示すような結果が得られた。
なお、図１５は、横軸に振動振幅（μｍ０−Ｐ）をとり、縦軸に紙片が動いた距離（ｍｍ）を取り、両者の関係を示した図である。
上記結果によると、超音波振動の振幅が大きいほど、紙片が受ける影響が大きくなっている。
【００３７】
次に、周波数を変化させ、上記超音波ホーン４７の表面からの距離が３ｍｍの位置での、振幅の減衰率を測定すると、図１６（ａ）に示すような結果が得られた。
なお、図１６（ａ）は、横軸に周波数（ｋＨｚ）をとり、縦軸に振幅の減衰率（％）をとり、両者の関係を示した図である。
また、周波数を変化させ、上記超音波ホーン４７の表面からの距離が５ｍｍの位置での、振幅の減衰率を測定すると、図１６（ｂ）に示すような結果が得られた。
なお、図１６（ｂ）は、横軸に周波数（ｋＨｚ）をとり、縦軸に振幅の減衰率（％）をとり、両者の関係を示した図である。
上記結果によると、周波数が低いほど減衰率が低くなっており、周波数を低く設定すればよいことがわかる。
【００３８】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、吸引ツール７を吸引ホース５の先端に取り付け、図示しないモータを動作させると共に、超音波発振器１７を動作させる。これにより、吸引口２７からの吸引が開始されるとともに、超音波ホーン４７の超音波振動が開始される。
次に、対象物である絨毯５３に、超音波ホーン４７の先端を接触させる。これにより、上記絨毯５３が振動され、汚れや塵埃が分離・遊動され、溝５１内を浮遊しながら進行方向側に飛ばされる。
上記汚れや塵埃は、上記吸引口２７から吸引される。
【００３９】
また、超音波振動ユニット３１はコイルスプリング３３を介して上記吸引パイプ２１の軸方向（図２中上下方向）に移動可能に設置されているので、上記コイルスプリング３３の弾性力により、上記超音波ホーン４７の先端が、適切な圧力で上記絨毯５３に接触される。
【００４０】
以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、超音波振動によって汚れや塵埃を分離・遊動させ効果的に吸引することができる。これは、吸引口２７の近傍に超音波ホーン４７が設置されていて、この超音波ホーン４７によって対象物である絨毯５３から汚れや塵埃が分離・遊動されるからであり、また、上記超音波ホーン４７には溝５１が形成されているので、上記超音波ホーン４７の反吸引口２７側（図６中右側）から上記吸引口２７側（図７中左側）へ空気の流れが促進され、且つ、上記溝５１内で上記汚れや塵埃が効果的に浮遊されるからである。
また、上記超音波ホーン４７は幅広な形状であるため、広い範囲にわたって、上記絨毯５３から汚れや塵埃が分離・遊動させることができる。
また、上記超音波ホーン４７が吸引口２７の後方に配置されているので、超音波振動により分離・遊動された塵埃を効率良く吸引することができる。
因みに、上記超音波ホーン４７が上記吸引口２７の前方に設置されていたと仮定すると、吸引により塵埃が上記超音波ホーン４７の後方へ遊動されてしまう。このとき、上記吸引により塵埃が誘導された部分は、上記超音波ホーン４７が通過したあとなので、この部分については、上記超音波ホーン４７の超音波振動の効果が得られなくなってしまうことになる。
【００４１】
また、超音波振動ユニット３１はコイルスプリング３３を介して上記吸引パイプ２１の軸方向（図２中上下方向）に移動可能に設置されているので、上記コイルスプリング３３の弾性力により、上記超音波ホーン４７の先端を適切な圧力で上記絨毯５３に接触させることができる。
【００４２】
また、上記溝５１を正面から視ると、図８（ａ）に示すように、上記溝５１の基端側が円弧状になっているので、上記超音波ホーン４７の先端に超音波振動を集中させ、上記絨毯５３から汚れや塵埃を効果的に分離・遊動させることができる。
また、上記超音波ホーン４７の先端を側面側から視ると、図８（ｂ）に示すように、円弧状に突出された形状になっていて、超音波振動が拡散されるので、広範囲で絨毯５３から汚れや塵埃が分離・遊動させることができる。
また、上記溝５１の深さ（ｄ）は、上記超音波ホーン４７の超音波振動の空気を媒体とした場合の半波長（λ／２）以下であって振動の腹となるように設定されているので、上記超音波ホーン４７の先端の上記溝５１が形成された部分においても、大きな振幅で超音波振動を発生させることができ、効果的に上記絨毯５３から汚れや塵埃が分離・遊動させることができる。
【００４３】
次に、図１７を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態の場合には、ハンディタイプの電気掃除機１に本願発明を適用した例を示すものである。
なお、前記第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
このようなハンディタイプの電気掃除機１であっても同様の効果を奏することができる。
【００４４】
次に、図１８を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。
この第３の実施の形態では、吸引ツール６１を黒板消しクリーナ６３に適用したものである。
上記黒板消しクリーナ６３には中空の外筐６５がある。この外筐６５の図１８中上側には吸引口６７が開口されている。また、上記外筐６５内には、真空吸引部６９が設置されており、この真空吸引部６９は、図示しないモータと、吸引ファンと、フィルタと、等から構成されている。この真空吸引部６９により、上記外筐６５外部から上記吸引口６７を介して吸引が行われる。
【００４５】
上記吸引ツール６１は、図１８中上側が開口された網状のケース７１と、このケース７１の内周側に設置されたフィルタ７３と、上記ケース７１の底面に設置された超音波振動子３７とから構成される。この超音波振動子３７の超音波ホーン４７の先端は、対象物である黒板消し７５の表面に接触される。また、図示しない超音波発振器が内装されていて、この超音波発振器と上記超音波振動子３７は図示しない電圧入力ケーブルによって接続されている。
なお、超音波振動子３７の構成は、前記第１の実施の形態の場合と同じであり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００４６】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、真空吸引部６９を動作させて吸引を開始するとともに、超音波振動子３７の動作を開始させる。
次に、対象物である黒板消し７５を、上記吸引口６７上で図１８中左右方向に移動させる。このとき、超音波ホーン４７の超音波振動により、上記黒板消し７５に付着したチョークの粉が分離・遊動され、外筐６５内へ吸引される。
【００４７】
以上、この第３の実施の形態においても、前記第１、第２の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
尚、本発明は前記第１乃至第３の実施の形態に限定されるものではない。
超音波ホーンの溝の形状、数、溝の深さ、等については、様々な場合が考えられる。
前記第１の実施の形態では、電圧入力ケーブルを吸引ホースの外側に沿うように設置していたが、上記吸引ホースの内部に通してもよい。
又、前記第１乃至第３の実施の形態では、移動式の電気掃除機、ハンディタイプの電気掃除機、黒板消しクリーナ、を例に挙げて説明したが、染み抜き、その他様々な場所で使用される吸引ツールに適用可能である。
その他、図示した構成はあくまで一例でありそれに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、吸引ツールに係り、特に、超音波振動によって汚れや塵埃を分離・遊動させ効果的に吸引できるように工夫したものに関し、例えば、電気掃除機や黒板消しクリーナに好適である。
【符号の説明】
【００５０】
７  吸引ツール
２１  吸引パイプ（吸引ツール本体の一部）
２７  吸引口
２９  超音波振動ユニット収容部材（吸引ツール本体の一部）
３３  コイルスプリング（弾性部材）
３７  超音波振動子
４７  超音波ホーン
５１  溝
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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