(57)【要約】  真空掃除機器は、粉塵粒子及び／又は掃除対象の表面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニット（１）を含む。ユニット（１）は、２つの内部区画（２０，２２）を取り囲むハウジング壁（３１）を有するハウジング（３０）と、２つの区画（２０，２２）の界面に配置される可動表面（１１）とを含み、第１の区画（２０）を境界付けるハウジング壁（３１）の部分（３２）が少なくとも１つの開口（２１）を備え、可動表面（１１）を作動させる手段が第２の区画（２２）内に配置される。第２の区画（２２）を境界付けるハウジング壁（３１）の部分（３３）が、第２の区画（２２）への粉塵の移動を少なくとも妨げるために、第２の区画（２２）の場所で、第２の区画（２２）の内側とハウジング（３０）の外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために前記粉塵粒子及び／又は前記掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニットを含む、真空掃除機器であって、
前記ユニットは、２つの内部区画を取り囲むハウジング壁を有するハウジングと、前記２つの内部区画の界面に配置される可動表面と、該可動表面の往復運動を実現するよう構成される、前記可動表面を作動させる手段とを含み、
前記２つの内部区画の一方を境界付ける前記ハウジング壁の部分が少なくとも１つの開口を備え、前記作動手段は、前記２つの内部区画の他方に配置され、この第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分が、この第２の区画の場所で、この第２の区画の内側と前記ハウジングの外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成される、
真空掃除機器。
【請求項２】
前記ユニットは、前記ユニットの構造における一時的な適用が前記作動手段の作動中に起こることを可能にする手段を更に含む、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項３】
前記ユニットの前記第２の区画を境界付ける前記ハウジング壁の前記部分は、完全に閉塞される、請求項２に記載の真空掃除機器。
【請求項４】
前記ユニットの前記第２の区画を境界付ける前記ハウジング壁の前記部分は、少なくとも１つの開口を備え、前記開口を閉塞する位置と前記開口を開放状態に維持する位置との間で移動可能な手段が設けられる、請求項２に記載の真空掃除機器。
【請求項５】
前記ユニットは、前記ハウジングの内側での前記可動表面及び前記作動手段の全体の移動を許容する手段を含む、請求項２に記載の真空掃除機器。
【請求項６】
前記ユニットは、前記第２の区画を境界付ける前記ハウジング壁の前記部分に配置される可撓な膜を含む、請求項２に記載の真空掃除機器。
【請求項７】
前記可動表面及び前記作動手段の全体が、前記ユニット内に移動可能に配置され、前記ユニットは、前記可動表面及び前記作動手段の前記全体を所定の方向に案内する手段を含み、前記可動表面及び前記作動手段の前記全体は、弾性手段を通じて前記ハウジング壁に取り付けられる、請求項２に記載の真空掃除機器。
【請求項８】
前記ユニットは、前記ハウジングの内側で、前記第１の区画と前記第２の区画との間に少なくとも１つの開口を含む、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項９】
前記ユニットは、前記第２の区画の容積を変更させる手段と、前記第１の区画と前記第２の区画との間の圧力差を測定し、該圧力差を解消する前記第２の区画の容積を決定し、且つ決定されたように前記容積を設定するために、前記第２の区画の容積を変更させる手段を制御する手段とを含む、請求項２に記載の真空掃除機器。
【請求項１０】
前記第２の区画の容積を変更させる手段は、管形状部材と、該管形状部材の内側に移動可能に配置されるピストンとを含み、前記第２の区画を境界付ける前記ハウジング壁の前記部分は開口を備え、前記管形状部材は、前記開口の位置で、前記ハウジングに接続される、請求項９に記載の真空掃除機器。
【請求項１１】
前記ユニットは、前記第１の区画と前記第２の区画との間に延在する通路と、該通路を閉塞する位置と該通路を開放状態に維持する位置との間で移動可能な手段と、前記第１の区画と前記第２の区画との間の圧力差を測定し、該圧力差を解消する前記移動可能な手段の位置を決定し、且つ決定されたような前記位置を取るために前記移動可能な手段を制御する手段とを含む、請求項２に記載の真空掃除機器。
【請求項１２】
前記可動表面及び前記作動手段の全体が前記ユニット内に移動可能に配置され、前記ユニットは、前記可動表面及び前記作動手段の前記全体を所定の方向に移動させる手段を含み、前記可動表面及び前記作動手段の前記全体は、これらの移動させる手段に取り付けられ、前記ユニットは、前記第１の区画と前記第２の区画との間の圧力差を測定し、該圧力差を解消するよう前記可動表面及び前記作動手段の前記全体の位置を決定し、且つ決定されたような前記位置に前記可動表面及び前記作動手段の前記全体を置くよう前記可動表面及び前記作動手段の前記全体を移動させる前記手段を制御する手段を更に含む、請求項２に記載の真空掃除機器。
【請求項１３】
前記ユニット内で、前記作動手段は、前記可動表面の往復運動を実現するよう構成され、前記往復運動は、前記開口で様々の方向から前記開口を通じて前記第１の区画内に空気を引き込ませること及び前記開口を通じて前記第１の区画から指向性噴流の形態において空気を放出させることを交互に行わせ、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項１４】
粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために前記粉塵粒子及び／又は前記掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすための、真空掃除機器における使用のためのユニットであって、
２つの内部区画を取り囲むハウジング壁を有するハウジングと、前記２つの内部区画の界面に配置される可動表面と、該可動表面の往復運動を実現するよう構成される、前記可動表面を作動させる手段とを含み、
前記２つの内部区画の一方を境界付ける前記ハウジング壁の部分が、少なくとも１つの開口を備え、前記作動手段は、前記２つの内部区画の他方に配置され、この第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分が、この第２の区画の場所で、この第２の区画の内側と前記ハウジングの外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成される、
ユニット。
【請求項１５】
粉塵粒子に空気力学的に影響を及ぼすための、真空掃除機器における使用のためのユニットであって、
２つの内部区画を取り囲むハウジング壁を有するハウジングと、前記２つの内部区画の界面に配置される可動表面と、該可動表面の往復運動を実現するよう構成される、前記可動表面を作動させる手段とを含み、
前記２つの内部区画の一方を境界付ける前記ハウジング壁の部分が、少なくとも１つの開口を備え、前記作動手段は、前記２つの内部区画の他方に配置され、この第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分が、この第２の区画の場所で、この第２の区画の内側と前記ハウジングの外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成される、
ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉塵粒子を掃除されるべき表面から取り除き且つ浮揚させるために、粉塵粒子及び／又は掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすユニットを含み、ユニットは、２つの内部区画を取り囲むハウジング壁と、２つの区画の界面に配置される可動表面と、可動表面の往復運動を実現するよう構成される、可動表面を作動させる手段とを含む、真空掃除機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空掃除は、表面、具体的には、床から粉塵を取り除くための周知の方法である。一般的に、真空掃除の分野では、粉塵粒子を掃除されるべき表面から粉塵粒子を収集するためのキャニスタのような他の場所に移動させるために、吸引力が生成され且つ適用される。そのプロセスでは、既述の吸引力の影響の下で表面から粒子を除去するのを容易化するために、表面を刺激することが望ましくあり得る。その目的を達成するために、掃除されるべき表面に実際に接触するための工具を使用することが可能である。しかしながら、他の技法、即ち、一種の空気ポンプの使用を含む技法を使用することも知られており、その場合には、表面を振動させるために空気波が生成され、それは表面から粉塵粒子を解放するのに役立ち得る。
【０００３】
米国特許第７，３８３，６０７号は、真空掃除機の掃除ヘッドにおける使用に適した撹拌装置を開示しており、撹拌装置は、第１の流路と、第２の流路とを含む。これらの流路の各々は、共振空洞と、掃除ヘッド内の空間に空洞を接合する入口／出口ポートとを有する。隔膜を備えるラウドスピーカのような生成器が、それらのポートの間で交流圧力波を生成する。圧力波は、それらのポートの他方からの圧力波と逆位相関係において、それらのポートの一方から放出される。撹拌装置がその一部である真空掃除機がカーペットを掃除するために使用されるとき、ポートからの／ポートへの空気運動はカーペットの山を振動させ、カーペット繊維の間から粉塵を引き出す働きをする。
【０００４】
米国特許第７，３８３，６０７号から既知の撹拌装置はカーペットから粉塵を解放させるのに役立つが、この装置に関連する問題もあり、それは両方の共振空洞がポートを通じて掃除ヘッド内の空間と連絡するという事実に存する。結果的に、とりわけ、粉塵粒子がそれらの空洞の一方の内に存在する生成器の背面に達することが可能である。このようにして、生成器の背面に配置される生成器の可動表面を作動させる手段の機能が阻害され、究極的には、それは粉塵が生成器の完全な故障を引き起すように蓄積しさえし得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、米国特許第７，３８３，６０７号から知られる装置よりも確実であり、生成器の背面、即ち、生成器が配置される可動表面を作動させる手段が配置される側での粉塵の蓄積の問題が最早なく、ユニットの基本的な機能に対する如何なる否定的な影響もない、掃除されるべき表面から粉塵を自由にするためのユニットを含む、真空掃除機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために粉塵粒子及び／又は掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニットを含む真空掃除機器であって、ユニットは、２つの内部区画を取り囲むハウジング壁を有するハウジングと、２つの内部区画の界面に配置される可動表面と、可動表面の往復運動を実現するよう構成される可動表面を作動させる手段とを含み、２つの内部区画の一方を境界付けるハウジング壁の部分が少なくとも１つの開口を備え、作動手段は２つの内部区画の他方に配置され、この第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分が、この第２の区画の場所で、この第２の区画の内側とハウジングの外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成される真空掃除機器を用いて達成される。本発明によれば、作動手段を配置する区画を境界付けるハウジング壁の部分は、第２の区画と呼ぶ上記区画の場所で、ハウジングの内側と外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成されるよう配置される。ハウジングの外側から第２の区画の内側への空気の自由交換を防止することによって、粉塵が第２の区画の内側に容易に達し得ない或いは第２の区画の内側に全く達し得ないことが達成される。いずれにしても、粉塵の蓄積があるとしても、これは米国特許第７，３８３，６０７号から知られる機器におけるよりも遅く起こるので、真空掃除機器の信頼性は増大する。
【０００７】
本発明の重要な達成は外側の空間から第２の区画への自由アクセスをもたらすポートを備える構成がないという事実に存するのに対し、そのようなポートの存在は米国特許第７，３８３，６０７号から知られる機器において本質的である。事実は、既知の構成においては、生成器の確実な動作を保証するために、生成器の可動表面の両側を等しい静圧に晒すことが必要とされるということである。１つの区画が少なくともある程度までその周囲から閉塞されるのに対し、他の区画が少なくとも１つの開口を通じてそれらの周囲と依然として連絡するとき、等しい静圧を有するという原理は妨げられる。特に、米国特許第７，３８３，６０７号から知られる機器においてそうであるように、取り除かれた粒子を掃除ヘッドから真空掃除機器の内側の他の領域に輸送するために真空掃除機器内の吸引力が使用されるときには、第１の区画、即ち、開口を有する区画内にアンダープレッシャが生じる。この現象は生成器の機能及び有効性に対して否定的な影響を有する。依然として、本発明は、本発明に横たわる洞察に従って、多かれ少なかれ閉塞した第２の区画を有することを提案し、それらの区画の各々と外側の空間、即ち、それらの区画が一部であるハウジング内の空間が配置される外側の空間との間の開放連絡を通じる場合とは異なる圧力均等化の方法を有することが可能である。
【０００８】
本発明によって提案される圧力均等化を実現する一般的な可能性は、ユニットの構成における一時的な適合が作動手段の動作中に起こることを可能にする手段を有することを含む。本発明に横たわる洞察によれば、第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分が空気の通過を許容する程度を制御することによって、且つ／或いはそれらの区画の容積の比率を変更することによって、２つの区画の間の圧力差を補償し得る。完全性のために、この点に関して、可動表面自体の往復運動及び可動表面の往復運動を引き起こすために必要な作動手段の可能な運動は、ユニットの構成における一時的な適合と考えられるべきではなく、それらは既述の運動に比べてより大きいレベルでの適合である。
【０００９】
本発明の範囲内で、ユニットの第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分が少なくとも１つの開口を備えることは可能であり、開口を閉塞する位置と開口を開放状態に維持する位置との間で移動可能な手段が設けられる。そのような場合には、粉塵が第２の区画に達し得る状況は可能な限り回避される。逆止弁等を含み得る移動可能に配置される手段によって開口が開放状態に維持されるときでさえも、第２の区画に進入する危険性は殆どない。何故ならば、開口の開放状態は、第２の区画の内側で優勢な圧力を減少させることが望ましい場合に特に関連するからである。そのような状況では、空気が第２の区画から流出することを予期可能であり、その場合には、粉塵が反対方向に進行することは現実的に可能ではない。
【００１０】
有利な実施態様において、ユニットの第２の区画を境界付けるハウジング壁は完全に閉塞される。そのような場合には、粉塵が作動手段に達し得ないことが保証されるので、作動手段の機能は粉塵に伴う問題に基づき妨げられない。更に、そのような場合には、ユニットの第１の区画内にアンダープレッシャが生じることを防止するために、圧力が連続的に均等化されるような方法において、それらの区画の容積の比率の変更を許容するための手段が取られる。
【００１１】
１つの可能性によれば、ユニットは、ハウジングの内側での可動表面及び作動手段の全体の移動を許容するための手段を含む。実際的な実施態様において、可動表面及び作動手段の全体は、ラウドスピーカのような機器の一部である。以下では、明瞭性のために、この全体を生成器と呼ぶ。生成器がハウジングの内側で移動可能であり、アンダープレッシャが第１の区画内に生じるときには、両方の区画内で再び同じ圧力を得ることを目的とする作用を取ることが可能である。この目的を達成するために、生成器は、第１の区画の内側の圧力が増大するよう、第１の区画の大きさを減少させるように移動され、そして、第２の区画の内側の圧力を減少するよう、第２の区画の大きさを増大させるように移動される。
【００１２】
他の可能性によれば、ユニットは、第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分内に配置される可撓な膜を含む。粉塵が第２の区画内に配置される作動手段に達するのを防止するために、膜が気密であるならば好適である。それにも拘わらず、特に、膜の質量が比較的低い且つ／或いは可動表面と膜との間の容積が比較的小さいときには、そのような膜は音響的に透過的であり得る。更に、膜の音響的な透過性を有するために、膜のコンプライアンスが可動表面のコンプライアンスよりも相当に高いならば好ましい。その場合には、ユニットのそれらの区画の間の残留静圧差が最小であることが保証される。また、その場合、第２の区画内の圧力の減少を招く可動表面と膜との間の容積の膨張は、膜の移動によって主として構築され、可動表面の付勢移動は最小に維持される。
【００１３】
更に他の可能性によれば、生成器はユニット内に移動可能に配置され、ユニットは生成器を所定の方向に案内するための手段を含み、生成器は弾性手段を通じてハウジング壁に取り付けられる。この構成において、生成器はハウジング内に一体化されるシリンダ内をピストンのように移動可能であり、その構成が十分に気密であることが可能であるので、ハウジングの両方の区画内の実際的に均等な合う力を保証するために生成器の動作を実際に使用し得る。弾性手段は生成器にコンプライアンスを付加する働きをする。第１の区画内の圧力が降下するとき、生成器は、第２の区画の容積が増大し且つ第２の区画内で優勢な圧力が同様に降下するよう移動される
【００１４】
適切な方法においてユニットの構成を適合させることによってそれらの区画の間の圧力差を補償するために移動可能／変位可能な構成を有する１つ又はそれよりも多くの構成部品を使用することは不要である。この事実はユニットの他の実施態様の提案によって例示されており、そこでは、少なくとも１つの開口がハウジングの内側で第１の区画と第２の区画との間に存在する。粉塵が第１の区画から第２の区画に移動するのを可能な限り避けるためには、開口の数を可能な限り少なく維持し、少なくとも１つの開口の大きさも可能な限り小さく維持することが好ましい。好ましくは、開口又は開口の総数は、十分な程度に圧力均等化を実現するのに必要であるよりも大きくない。いずれにしても、提案する実施態様では、ユニットのハウジングの外側からの第２の区画内への粉塵の直接的な流入は完全に防止される。実際には、第１の区画からの粉塵の流入は無視可能である。何故ならば、ユニットのハウジングの外側から第１の区画への粉塵の流入は、第１の区画が少なくとも１つの開口を通じて外側に開放しているに過ぎないという事実の観点において制限されている、即ち、真空掃除の脈絡において起こりそうな状況であるアンダープレッシャが第１の区画内に優勢であるときには、第２の区画から第１の区画への方向における空気の流れが主としてあるからである。
【００１５】
本発明の範囲内で、圧力が均等化されるのを保証するために、アクティブ制御（能動制御）を適用するも極めて可能である。具体的には、前述の様々の可能性におけるように、ユニットが第２の区画の容積を変更させる手段を含む場合、ユニットは、更に、第１の区画と第２の区画との間の圧力差を測定し、圧力差を解消する第２の区画の容積を決定し、且つ決定されたように容積を設定するために第２の区画の容積を変更させる手段を制御する手段を含み得る。第２の区画の容積を変更させる手段の更なる実施例は、管形状部材と管状部材の内側に移動可能に配置されるピストンとを含む手段であり、第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分は開口を備え、管形状部材は開口の位置でハウジングに接続される。第２の区画及び管形状部材は閉塞実体を形成するので、粉塵が第２の区画の内側に位置付けられる生成器の部分、即ち、作動手段を配置する部分に達することは可能でない。
【００１６】
アクティブ制御の脈絡における他の実施例によれば、ユニットは第１の区画と第２の区画との間に延在する通路と、通路を閉塞する位置と通路を開放状態に維持する位置との間で移動可能な手段と、第１の区画と第２の区画との間の圧力差を測定し、圧力差を解消する可動手段の位置を決定し、且つ決定されたような位置を取るよう可動手段を制御する手段とを含む。実際的な実施態様において、可動手段は、例えば、弁を含み得る。
【００１７】
アクティブ制御の脈絡における更に他の実施例によれば、生成器はユニット内に移動可能に配置され、ユニットは生成器を所定の方向において移動させる手段を含み、生成器はこれらの移動させる手段に取り付けられ、ユニットは、更に、第１の区画と第２の区画との間の圧力差を測定し、圧力差を解消する生成器の位置を決定し、且つ決定されたような位置に生成器を置くよう生成器を移動させる手段を制御する手段を含む。生成器の可動構成を用いるならば、第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分に開口を設けることを必要とせずに、ユニットの第１の区画及び第２の区画の両方において優勢な圧力を変更し得るので、第２の区画は常に粉塵のない状態のままである。
【００１８】
アクティブ制御に関して、生成器のインピーダンスを直接的に測定することによって第１の区画と第２の区画との間の圧力差を決定し得る。インピーダンスが線形形態(linear  regime)から逸脱するようであるや否や、生成器の機能に否定的な影響を及ぼすような生成器に亘る圧力勾配が得られる。故に、圧力勾配は間接的に見出され、然る後、第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分に少なくとも１つの開口を設けることによって、且つ／或いは第２の区画の容積を変更することによって、且つ／或いは第１の区画及び第２の区画の容積の比率が変更されるようにハウジングの内側の過度運用面の部分を変更することによって、適切な行動を取り得る。
【００１９】
ユニットの好適実施態様において、作動手段は、空気が開口で様々の方向から開口を通じて第１の区画内に引き込まれること及び空気が第１の区画から開口を通じて指向性噴流の形態において放出されることを交互に引き起こす、可動表面の往復運動を実現するよう構成される。そのような場合、ユニットの一部であり且つ空気波を生成するために使用される可動表面は、吸引段階と吹付け段階との間に非対称性があるような方法において作動される。流入後、空気は様々の方向からユニットのハウジング内に引き込まれ、流出後、空気の指向性の噴流が形成される。結果的に、本発明に従った真空掃除機器の一部であるユニットを所謂合成噴流(synthetic  jet)を生成する手段として考え得る。真空掃除機の動作中、粉塵粒子が掃除対象の表面から取り除かれて浮揚するために粉塵粒子及び／又は掃除対象の表面に空気力学的に影響を及ぼすために、往復動する合成空気流が使用される。更に、粉塵粒子を所望の位置に輸送するために、外に出る空気の指向性の噴流を使用することが可能であり、ファン等によって生成される従来的な吸引空気流を省略し得る。
【００２０】
ユニットの第１の区画を境界付けるハウジング壁の部分における開口の所与の幾何学的構成及び所与の振動周波数で、開口を通じる空気の速度が十分に高いときに空気の指向性の噴流が形成される。ここで適用可能な概ね知られている数は、以下のように定められる所謂ストローハル数である。
【数１】
2014514081.tif 000003
ここで、Ｓｒは、ストローハル数であり、ｆは、ユニットのハウジングの内側に配置される生成器の部分である表面の移動の周波数であり、ｄは、開口の特性寸法であり、ｖは、空気の引込み及び放出の周期の流出位相における開口内の空気の平均速度である。一般的に言えば、合成噴流が実現されることを保証する目的のためには、ストローハル数が特定の最大より下であるならば有利であり、この最大の値は懸案の開口の特性、具体的には、開口の形状に関連する。開口が軸対称的な開口、例えば、円形の開口であるならば、Ｓｒ≦１の基準が満足されるのが好ましく、Ｓｒ≦０．５の基準が満足されるのが更に好ましい。その場合には、開口の直径が特性寸法である。更に、開口が短辺よりも少なくとも１０倍より長い長辺を備える細長い長方形の形状を有するならば、Ｓｒ≦０．２５の基準が満足されるのが好ましく、Ｓｒ≦０．１の基準が満足されるのがより好ましい。その場合には、開口の短辺の長さが特性寸法である。一般的に、ストローハル数Ｓｒが１よりも高くないのが好ましい。
【００２１】
原理的に、第１の区画を境界付けるハウジング壁の部分における開口は、如何なる適切な形状をも有し得る。軸対称の形状及び細長い長方形の形状以下の他の可能性の実施例は、正方形の形状である。その場合には、開口の１辺の長さが特性寸法である。正方形の形状の開口を設計するときには、軸対称の形状の場合に適用可能な基準を使用することが実際的である。必ずしも細長い長方形の形状である必要はなく正方形の形状である必要もない長方形の形状を用いて開口を設計するときには、細長い長方形の形状の場合に適用可能な基準を使用することが実現可能な選択肢である。
【００２２】
完全性のために、噴流生成基準の分野において関連するのは、以下の２つの文献、即ち、R.  Holman,  Y.  Utturkar,  R.  Mittal,  B.  L.  Smith,  and  L.  Cattafesta;  Formation  Criterion  for  Synthetic  Jets;  AIAA  Journal,  vol.  43(10),  pp.2110-2116,  2005及びJ.  M.  Shuster,  and  D.  R.  Smith;  A  Study  of  the  Formation  and  Scaling  of  a  Synthetic  Jet;  AIAA  Paper  2004-0090,  2004である。
【００２３】
合成噴流の生成を用いるならば、米国特許第７，３８３，６０７から知られる最新技術とは逆に、掃除されるべき表面の振動や、最も効果的な振動を実現するような動作の周波数を調節することに焦点はない。代わりに、合成噴流を有するための作動／動作及び幾何学的構成の特性を実現することが重要であり、空気流には非対称性がある。流出段階において、指向性の噴流が形成され、それは、振動効果を実現するために主として使用される既知の空気よりも、掃除されるべきカーペット又は他の表面から粉塵粒子を取り除くためにより効果的である。その上、粉塵粒子を所望の場所に輸送するために指向性の噴流を使用し得る。
【００２４】
本発明の脈絡内で、多くの実用的な実施態様が実現可能であり、本発明に従った真空掃除機器の一部であるユニットの第２の区画の内側は少なくとも相当な程度まで粉塵から守られると同時に、第１の区画と第２の区画との間の圧力差を取り除く手段が取られる。取り除かれる粉塵粒子を洗浄されるべき表面から離れる方向に輸送するために真空掃除機器内に空気流が生成され、それに基づき、既述のような手段が存在しない場合にはユニットのハウジングの内側に配置される生成器の機能に否定的な影響を及ぼすアンダープレッシャが第１の区画内で起こる場合においてさえも、本発明によって提案される手段は十分に効果的である。
【００２５】
真空掃除機器において使用されることが意図されるユニットの数多くの実施態様の以下の詳細な記載を参照するならば、本発明の上述の及び他の特徴は明確に解明されるであろう。
【００２６】
次に、図面を参照して本発明をより詳細に記載する。図面中、同じ又は類似の部分を同一の参照符号によって示す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】真空掃除機器のノズル内に配置されるような、真空掃除機器内で使用されるのに適したユニットの基本的な実施態様を示す概略図である。
【図２】真空掃除機器のノズル内に配置されるような、本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第１の好適実施態様を示す概略図である。
【図３】真空掃除機器のノズル内に配置されるような、本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第２の好適実施態様を示す概略図である。
【図４】真空掃除機器のノズル内に配置されるような、本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第３の好適実施態様を示す概略図である。
【図５】真空掃除機器のノズル内に配置されるような、本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第４の好適実施態様を示す概略図である。
【図６】本発明に従った真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第５の好適実施態様を示す概略図である。
【図７】本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第６の好適実施態様を示す概略図である。
【図８】本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第７の好適実施態様を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、真空掃除機器において使用されるのに適したユニット１の基本的な実施態様を示しており、ユニット１の動作の本質を例示する働きをする。（図示されていない）真空掃除機器において、ユニット１は、掃除されるべき表面から粉塵を除去する作用が行われる、真空掃除機器のノズル２の位置で使用される。以下では、掃除されるべき表面はカーペットであることを想定するが、それはユニット１が他の種類の表面でも適用可能であるという事実を変更しない。以後、ユニット１の意図される使用に鑑み、ユニット１を真空掃除ユニット１とも呼ぶ。
【００２９】
完全性のために、真空掃除機器が普通は床表面である掃除されるべき表面から粉塵を取り除く働きをすることは周知の事実であることを付記する。粉塵を取り込むノズル２の他に、従来的な真空掃除機器は、ノズル２から粉塵収集地点への内部経路に沿ってノズルの位置で吸引力を誘発する手段と、空気から粉塵を分離させる手段とを含む。多くの場合、ノズル２は適切な配管を通じて粉塵収集地点に接続される。図１−５には、ノズル２から離れる方向に粉塵を輸送するためのチューブ３（管）のほんの一部を見ることができる。
【００３０】
図１は、真空掃除機器１が生成器１０や空間２０も含み、生成器１０は空気波を生成するために使用され、それによって、掃除されるべきカーペットから粒子を分離させ、空間２０は、真空掃除機器のノズル２がカーペットに面することが意図されるレベルに存在する開口２１を除き、その大部分が閉塞されるという事実を例示している。図示の実施例において、生成器１０は、ラウドスピーカ１０の形態でもたらされ、ラウドスピーカ１０は、正面側と呼ぶ側にある可撓な膜の形態の可動表面１１と、背面側と呼ぶ側にあるラウドスピーカ１０の部分１２内に配置される、動作中に往復運動を遂行することのような可動表面１１を作動させる手段とを有する。図１に示すようなユニット１の基本的な実施態様において、ラウドスピーカ１０の背面部分１２は、真空掃除機器のノズル２の内部４に開放する空間２２内に配置されている。以下、明瞭性の故に、ラウドスピーカ１０の背面部分１２が存在する空間２２を背面空間２２と呼び、ユニット１の他の空間２０、即ち、開口２１を除く大部分が閉塞される空間２０を正面空間２０と呼ぶ。真空掃除機器１が作動させられ、生成器の可動表面１１を作動させる手段がその機能を行うようにさせられるとき、生成器の可動表面１１は、空間２０，２２の界面にあるその位置に移動させられる。作動手段は、往復動する空気流が得られるように、生成器表面１１の前後運動を実現するよう構成される。しかしながら、前後運動だけでは正味空気流を生成しない。吹付け段階、即ち、空気が正面空間２０の開口２１から流出するようにされる段階の間、開口２１の地点で流れ分離がある。作動手段の作動及び正面空間２０の幾何学的構成は、分離流が十分に小さいストローハル数で実現されるような方法において互いに構成されることが可能であり、ストローハル数は、生成器表面１１の移動の周波数と、開口２１の特徴的な寸法と、空気の引入れ及び放出の周期の流出流段階における開口２１内の空気の平均速度との間の関係によって、以下のように決定され、
【数２】
2014514081.tif 000004
ここで、Ｓｒは、ストローハル数であり、ｆは、既述のような周波数であり、ｄは、既述のような特徴的な寸法であり、ｖは、既述のような速度である。開口２１が軸対称的な開口である場合には、１の値、より好ましくは、０．５の値が、最大のストローハル数Ｓｒの実用的な実施例であり、開口２１が細長い長方形の形状を有する場合には、０．２５の値、より好ましくは、０．１の値が、最大のストローハル数Ｓｒの実用的な実施例である。
【００３１】
開口２１内の空気の平均速度ｖに関して、実際には、速度は開口２１に亘って特定の分布を有し、周期の流出段階中に異なることが予期され得ることが付記される。従って、実際には、流出段階中の平均として、開口２１の全面積に亘って、開口２１の内側の様々の値の平均として発見される速度ｖとして、速度ｖを決定し得る。速度ｖは、生成器表面１１の振動運動の特性及び正面空間２０の幾何学的構成を含む、様々の要因によって決定される。この幾何学的構成の脈絡では、生成器表面１１の大きさ、開口２１の寸法、正面空間２０の容積のような、他の決定要因がある。アルゴリズムの使用又は測定の遂行を含む任意の適切な方法において、速度ｖを決定し得る。故に、合成噴流形成を実際に実現し、ストローハル数Ｓｒに関する基準が満足される真空掃除機器１を設計することが可能である。
【００３２】
生成器表面１１の振動運動は、交互に、空気を環境から正面空間２０内に引き込ませ、そして、再び環境中に放出させる。十分に小さいストローハル数Ｓｒを有することによって、吸引段階と吹込み段階との間に非対称性があることが達成される。流入の後、空気は全ての方向から正面空間２０内に引き込まれ、流出の後、空気の指向性の噴流が形成される。完全性のために、代替が可能であり、その場合には、多数の合成噴流を生み出し得るよう、例えば、正面空間２０内に単一の１つだけよりも多くの開口があり、或いは、他の実施例を述べれば、多数の可動表面１１が正面空間２０内に配置され、単一の開口２１に連結される。
【００３３】
真空掃除機器では、粉塵がカーペットから取り除かれ且つ浮揚するよう粉塵粒子及び／又はカーペットに空気力学的に影響を及ぼすために、往復噴流はノズル２で使用される。基本的には、この使用の２つの異なるモードがある。第１に、流入で粉塵を吸い込み、引き続き、噴流流出でバッグのような粉塵収集地点に向かって粉塵を放出するために、可動表面１１と生成器可動表面１１を作動させる手段とを含む生成器１０を使用し得る。第２に、吹付けによって粉塵を除去するために、代わりに粉塵をカーペットに向かって方向付け得る。１つの実施態様における２つのモードの組み合わせも可能である。
【００３４】
図１に示すような真空掃除ユニット１の基本的な実施態様に関連する問題は、背面空間２２が開放空間であり、粉塵が真空掃除ユニット１を配置するノズル２の内部４から背面空間２２に達することが可能であるという事実に存する。このようにして、特に、生成器可動表面１１を作動させる手段が磁石−コイル組立体を含むときには（生成器１０がラウドスピーカの形態で提供される場合にそうである）、粉塵は生成器１０の背面部分１２に蓄積し、究極的には、生成器１０の機能に影響を及ぼし、生成器１０の故障を引き起こしさえするという事態が起こり得る。本発明によれば、この問題は、背面空間２２内への粉塵の流入が少なくとも妨げられるよう、背面空間２２を少なくとも部分的に閉塞することによって解決される。更に、このようにして導入可能であり、生成器１０の機能に影響を及ぼし且つカーペットから粉塵を取り除く有効性を減少させ得る、生成器可動表面１１に亘る圧力差に伴う問題を回避するために、本発明は、例えば、本発明に従った真空掃除ユニット１の実施態様を示す図２−８を参照して以下に説明するような真空掃除ユニット１の構造を動作中に適合させることによって、正面空間２０と背面空間２２との間の圧力差を均等化するための方法を提案する。
【００３５】
適切な手段によって閉塞され或いは少なくとも閉塞可能である背面空間２２を用いるならば、本発明に従った真空掃除ユニット１の基本的な構造は、正面空間２０及び背面空間２２の両方を取り囲むハウジング壁３１を有するハウジング３０を含み、正面空間２０は、ハウジング壁３１の第１の部分３２によって境界付けられるハウジング３０の第１の内部区画であり、背面部分２２は、ハウジング壁３１の第２の部分３３によって境界付けられるハウジング３０の第２の内部区画であると言い得る。生成器の可動表面１１は、２つの空間２０，２２の界面（インターフェース）に配置される。
【００３６】
図２に示すような本発明に従った真空掃除ユニット１の第１の好適実施態様において、背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３は完全に閉塞されており、可撓で気密な膜３４がハウジング壁３３のこの部分３３内に配置されている。背面空間２２が完全に閉塞されるという事実に基づき、生成器１０の背面部分１２が粉塵から封止されることが保証される。それにも拘わらず、生成器１０の意図される動作周波数が膜３４の質量及び生成器１０と膜３４との間の空気のコンプライアンスによって形成される共振周波数よりも十分に下にあるとき、膜３４は依然として音響的に透過的である。その場合には、擬似剛性の音響結合が膜３４と生成器の可動表面１１との間に存在する。この目的のために、膜３４の質量は比較的低く、且つ／或いは、膜と生成器の可動表面１１（の背部）との間の容積は比較的低い。
【００３７】
完全性のために、既述のような共振周波数に関して、この共振は以下のように定められることが付記され、
【数３】
2014514081.tif 000005
ここで、ｆｒｅｓは、共振周波数であり、ρは、空気の質量密度であり、ｃは、空気中の音の速度であり、Ｓは、膜３４の面積であり、ｍは、膜３４の移動質量であり、Ｖは、生成器１０と膜３４との間の空気の容積、即ち、背面空間２２の容積である。
【００３８】
また、特に、移動可能な生成器表面１１のコンプライアンスと比較するとき、膜３４のコンプライアンスが高いならば有利である。その場合には、真空掃除ユニット１が配置されるノズル２の内部３と移動可能な生成器表面１１の背部との間に残留する静圧力差が最小であることが保証される。更に、その場合、アンダープレッシャがノズル２の内部４において優勢である場合に望ましい生成器移動表面１１の背面での圧力の減少を引き起こす背面空間２２の容積の膨張は、主として膜３４の移動によって構築され、生成器可動表面１１及び膜３４の付勢移動(bias  displacement)は最小に維持される。移動可能な生成器表面１１及び膜３４のコンプライアンスが等しいならば、既述のようなアンダープレッシャは可動表面１１及び膜３４の両方を等しく外に移動させ、可動表面１１の機能は妨げられる。
【００３９】
生成器１０の背面部分１２と膜３４との間の容積は可能な限り小さいことが好ましい。これは前述のような膜３４と生成器可動表面１１との間の剛的な音響結合をより容易にもたらす。また、これは（ノズル２の内部４において優勢なアンダープレッシャと一致するよう）この容積内のより低い圧力に対して膜３４が移動することを小さく維持し得ることを保証する。
【００４０】
特に、移動可能な生成器表面１１のコンプライアンスと比較して、膜３４のコンプライアンスが高くなければならないという制約に関して、この制約のより完全な形成を有するために、膜３４及び生成器可動表面１１の面積の効果も同様に考慮される。実際的な場合には、この制約は以下の通りであり、
【数４】
2014514081.tif 000006
ここで、Ｃｍ，Ｃｌは、膜３４及び生成器可動表面１１のそれぞれの機械的なコンプライアンス（即ち、力当たりの移動）であり、Ｓｍ，Ｓｌは、既述の各々の部品の面積である。
【００４１】
代替的に、生成器１０の動作周波数は、前述の他の制約を落とさずに、前記において定められるような膜３４の共振周波数よりも十分に上であり得る。その場合、生成器１０及び生成される噴流の同調は、密閉箱のような性質を有する。
【００４２】
図３は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第２の好適実施態様を示している。この実施態様において、背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３は、ノズル２の内部４に隣接する側に、少なくとも１つの開口３５を備え、逆止弁３６が開口３５内に配置される。背面空間２２とノズル２の内部４との間の圧力差が特定の最小、即ち、ハウジング壁３１の開口３５が閉塞される初期位置に逆止弁３６を維持するバネのバネ定数によって決定される最小を越えるならば、逆止弁３６は開き、空気が通ることを可能にする。移動可能な生成器表面１１に亘る圧力差が全ての状況の下で小さいままであるよう、開口３５を開放状態に維持する位置に逆止弁３６を置くために必要とされる圧力差は小さいことが好ましい。また、適切な動作のためには、生成器１０の動作周波数が（バネ荷重される）逆止弁３６の典型的な質量及びコンプライアンスによって決定される逆止弁３６の共振周波数よりも十分に上であるのが好ましい。
【００４３】
図３は、２つの開口３５及び２つの逆止弁３６の適用を例示している。そのような場合、逆止弁３６を単一ユニット内に統合し得る。開口３５及び関連する逆止弁３６の数に拘わらず、少なくとも１つのフィルタを使用することによって、少なくとも１つの逆止弁３６の開放位置における背面空間２２への粉塵移動を防止することが可能である。これに関して、アンダープレッシャがノズル２の内部４において、即ち、正面空間２０が開放する背面空間２２の直ぐ近傍において起こるときには、開放位置における逆止弁３６を用いた圧力均等化が起こり得、空気は背面空間２２に入るのではなく、むしろ背面空間２２から出ることが付記される。
【００４４】
生成器１０動作／同調は密閉箱のような性質を有し、生成器１０の背面囲壁は密閉箱として働く。その場合、生成器１０の共振動作周波数は、生成器１０の移動質量、移動可能な生成器表面１１のコンプライアンス、及び密閉箱内に存在する空気のコンプライアンスによって決定される。
【００４５】
図４は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第３の好適実施態様を示しており、それも生成器１０及び噴流の密閉箱状の動作に基づく。この実施態様において、生成器１０全体は真空掃除ユニット１のハウジング３０に一体化されるシリンダ３７内でピストンのように移動可能であり、ピストン−シリンダ配置はハウジング３０の内側の正面空間２０と背面空間２２との間の連絡を防止するために十分に気密である。生成器１０とハウジング壁３１との間に延在するバネ３８を用いて、コンプライアンスが生成器１０に付加される。アンダープレッシャが正面空間２０の内側で優勢であるとき、生成器１０は正面に向かって移動させられるので、（バネ３８を伸長させるのに必要な残留力は別として）生成器１０に亘る圧力平均化が起こるまで、背面空間２２の容積は増大する。バネ３８に関しては、生成器１０の向きが重力の観点から考慮されなければならないことが付記される。
【００４６】
図２に示す実施態様、即ち、第１の好適実施態様の密閉箱のようなバージョンに関して、類似の考察が図４に示す実施態様、即ち、第３の好適実施態様に当て嵌まる。故に、バネコンプライアンスが生成器可動表面１１のコンプライアンスと比べて高く、生成器１０の動作周波数が生成器１０（全体）及びバネ３８の共振周波数よりも十分に上であるのが好ましい。また、生成器１０の背面囲壁容積の十分な相対的な膨張は、静圧の十分な減少をもたらすよう生成器１０全体の移動によって適合させられなければならない。
【００４７】
第１の好適実施態様が考慮に入れられるとき、第３の好適実施態様の変形を見出し得る。そのような変形では、背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３内に配置される膜内に生成器１０を取り付け得る。
【００４８】
前述の真空掃除ユニット１の実施態様を考慮するならば、背面空間２２内の粉塵蓄積の防止及び正面空間２０と背面空間２２との間の圧力平均化の両方の要因が存在する、他の選択肢を見出し得る。例えば、生成器１０の背面部分１２がフィルタ及び膜３４を介して平行に真空掃除機のノズル２の内部４に接続されるよう、フィルタ及び可撓で気密な膜３４の両方が背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３内に配置される実施態様を有することが可能である。そのような実施態様において、静圧平均化は主としてフィルタによってもたらされるのに対し、音響透過性は主として膜３４によってもたらされる。このようにして、フィルタ内の高い音響損失が回避され、膜３４の大きな付勢（移動）も同様に回避されると同時に、両方の部品は生成器１０の背面部分１２への粉塵移動を依然として防止する。
【００４９】
同様に、２つの膜３４の組み合わせを選択可能であり、両方の膜は生成器１０の背面部分１２の粉塵保護をもたらす。この選択肢では、膜３４の一方が高いコンプライアンスを有し、共振周波数が生成器１０の動作周波数よりも十分に下にあるのが好ましい。この膜３４は擬似静圧に主として反応し、故に、圧力下の正電気を平均化するよう背面空間２２の容積を増大させるために主として働く。他方の膜３４は、より低いコンプライアンス、例えば、移動可能な生成器表面１１のコンプライアンスに匹敵するコンプライアンスと、生成器１０の動作周波数よりも十分に上の共振周波数とを有する。この膜３４は音響圧力に主として反応し、故に、真空掃除ユニット１が配置されるノズル２の内部４に生成器可動表面１１の背部の音響透過性をもたらすために主として働く。音響移動の上に重ね合わされる擬似静圧平均化のための大きな移動をもたらさなければならない単一の膜３４と関連付けられるあらゆる実際的な問題を克服するために、この代替的な構成を使用し得る。
【００５０】
図５は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第４の好適実施態様を示しており、真空掃除ユニット１のハウジング３０は、正面空間２０を境界付けるハウジング壁３１の部分３２にある開口２１を除き、完全に閉塞されている。正面空間２０と背面空間２２との間に圧力差が生じるときに、正面空間２０と背面空間２２との間に圧力平均化が起こるのを可能にする目的のために、ハウジング３０の内側で、正面空間２０と背面空間２２との間の位置に開口２３が設けられる。正面空間２０と背面空間２２との間に圧力差が生じるときには、平均化が直ぐに起こり、空間２０，２２の一方から他方への、即ち、圧力が最大の値を有する空間２０，２２から圧力が最小の値を有する空間２０，２２への空気の流れが得られる。
【００５１】
第４の好適実施態様には、移動可能／変位可能な構成部品がない。故に、圧力平均化を実現するために真空掃除ユニット１の構造を適合させる可能性はない。更に、完全に閉塞された背面空間２２を有する可能性はなく、空気を入れ或いは出すために少なくとも１つの開口２３が必要とされる。本発明によれば、開口２３を通じて進入し且つ背面空間２２の内側に蓄積する粉塵の問題が依然として起こる必要がないよう、この開口２３はハウジング３０の内側に存在する開口２３であるように選択される。第１に、適切な圧力平均化を実現し得る限り、開口２３の大きさを可能な限り小さく維持可能であり、圧力差は生成器１０の機能に否定的な影響を及ぼさない。第２に、唯一の可能な粉塵源は正面空間２０であり、正面空間２０を境界付けるハウジング壁３１の部分３２にある開口２１のみが真空掃除ユニット１のハウジング３０の正面空間２０と外側との間の連絡を許容するという事実が考慮に入れられるとき、この源は豊かなものではない。その上、実際の場合には、最低圧力が背面空間２２の内側で優勢であるという状況よりも、最低圧力が正面空間２０の内側で優勢であるという状況が起こることをより一層頻繁に予期し得るので、空間２０，２２の間の開口２３を通じる開口２０，２２の間の空気のあらゆる流れは、主として背面空間２２から正面空間２０にある。
【００５２】
所望であれば、空間２０，２２の間に１つよりも多くの空間２３があってもよい。また、真空掃除ユニット１の寿命中に圧力平均化を有用な程度まで有することが可能であるならば、少なくとも１つの開口２３が、フィルタのような、粉塵の移動を阻害する手段を備えることも可能である。他の可能性は、開口２３の位置での移動可能に配置されるカバー等の使用である。
【００５３】
生成器１０によって生成される噴流の動作周波数／共振周波数が開口２３のヘルムホルツ周波数よりも高いならば、第４の実施態様は最適な方法において機能する。実際の場合には、開口２３はハウジング３０の空間２０，２２の間の分離壁等に設けられるので、ヘルムホルツ周波数を有する通路が正にある。既述のような周波数の関係を用いるならば、開口２３内の空気の音響移動はゼロであるのに対し、噴流は影響を受けない。この関係が保証されないならば、生成器可動表面１１の移動は、既述のような開口２３内の空気の音響移動を引き起こし、それは噴流に対して望ましくない減少効果を有する。開口２３のヘルムホルツ周波数は、他の要因の中でもとりわけ、背面空間２２の音響コンプライアンス及び開口２３（又は、実際には、開口２３の位置にある正面空間２０と背面空間２２との間の通路）の音響質量によって決定される。ヘルムホルツ周波数を決定するための等式は以下の通りであり、
【数５】
2014514081.tif 000007
ここで、ＦＨは、ヘルムホルツ周波数であり、ｃは、音の速度であり、Ｓは、開口２３の場所での通路の断面積であり、Ｖは、背面空間２２の容積であり、Ｌは、開口２３の場所での通路の長さである。
【００５４】
図２−５のように、図６−８は、真空掃除機器のノズル２における使用のためのユニット１を示しており、ユニット１は、往復動する空気流を生成する働きをし、空気流は合成噴流の形態であるのが有利であり、ユニット１は、可動表面１１を含む生成器１０を含む。移動可能な生成器表面１１の一方の側、好ましくは、正面側は、囲壁を介して、噴流が生成されるカーペットに近接してノズル２の内側の出口に空圧的に接続され、移動可能な生成器表面１１の他の側、好ましくは、背面側は、圧力平均化手段に接続される。図６−８に示すようなユニット１の実施態様において、圧力平均化手段は、測定値の結果に基づき積極的に制御される。
【００５５】
図６は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第５の好適実施態様を示しており、その実施態様は、真空掃除ユニット１のハウジング３０内の正面空間２０と背面空間２２との間の圧力差の測定を行う手段２４を含む。引き続き、測定から得られる情報は、圧力を平均化するような方法において、生成器１０の背部にある容積、即ち、背面空間２２の容積に積極的に適合させるために使用される。第５の好適実施態様では、管形状部材２６内に移動可能に配置されるピストン２５を用いて背面空間２２の容積を変更可能であり、管形状部材２６は、背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３にある開口２７を通じて背面空間２２と連絡するように配置される。図６では、測定手段２４からピストン２５への制御信号が点線矢印を用いて示されている。
【００５６】
完全性のために、測定手段２４に亘る空気流は可能でないことが付記される。第５の実施態様では、粉塵が生成器１０の背面側に達し得ないのに対し、背面空間２２の容積を増大させ或いは減少させるよう適切な方法においてピストンを使用することによって生成器可動表面１１に亘る圧力差を回避することが可能であることが明らかである。
【００５７】
完全性のために、測定手段２４は、圧力差を測定するための単一の構成部品を含み得るが、２つの構成部品が設けられるのも可能であり、各々の構成部品は、生成器可動表面１１のある側の圧力を測定するために使用され、引き続き、２つの圧力値の間で比較が行われる。
【００５８】
図７は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第６の好適実施態様を示しており、その実施態様は、少なくとも、真空掃除ユニット１のハウジング３０内の正面空間２０と背面空間２２との間の圧力差の測定を行う手段２４の適用に関する限り、大部分において第５の実施態様に類似している。第６の好適実施態様には、圧力を平均化するためのピストン／管形状部材の組み合わせがないが、正面空間２０を境界付けるハウジング壁３１の部分３２に存在する開口４１と背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３に存在する開口４２との間に延在する通路４０と、通路４０内に配置される弁４３とがある。弁４３を用いて、測定の結果に依存して、通路４０を開放し或いは閉塞状態に維持し得る。図７では、測定手段２４から弁４３への制御信号が点線矢印を用いて示されている。弁４３の開放位置において可能な背面空間２２への粉塵の移動を回避するために、通路４０内に或いは通路４０付近に配置されるフィルタを使用し得る。
【００５９】
図８は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第７の好適実施態様を示しており、この実施態様では、先の２つの実施態様に関して記載したように、真空掃除ユニット１のハウジング３０内の正面空間２０と背面空間２２との間の圧力差の測定を行うために、手段２４が適用される。第７の実施態様において、圧力差の均等化を可能にする目的のために、生成器１０はハウジング３０の内側に配置される。具体的には、生成器１０は移動可能に配置されるフレーム２８の上に取り付けられ、生成器１０も前方方向及び後方方向に移動し得るよう、フレーム２８を前方方向及び後方方向に移動させ得る。アンダープレッシャが正面空間の内側で優勢であることを測定が示すときには、空間２０，２２の間の圧力差が取り除かれるまで、正面空間２０の容積が減少し且つ背面空間２２の容積が増大するように、可動フレーム２８は前方方向に移動するよう制御される。図８では、測定手段２４から可動フレーム２８への制御信号が点線矢印によって示されており、可動フレーム２８の前後運動は双頭矢印を用いて示されている。好ましくは、可動フレーム２８及び生成器１０の全体は、移動の圧力変化効果を最適化し得るよう並びに正面空間２０から背面空間２２への粉塵移動の危険性がないよう、２つの空間２０，２２の間の気密な分離を実現し得る。
【００６０】
所望であれば、圧力差を直接的に測定し得る。しかしながら、例えば、生成器１０がラウドスピーカの形態である場合には、生成器１０のインピーダンスを測定することによって、圧力差を間接的に測定することも可能である。動作周波数／共振周波数で、電磁結合の変化、その結果、ラウドスピーカ位置に応じる逆起電力（逆ｅｍｆ）の故に、ラウドスピーカのインピーダンスは有意に変化する。インピーダンスが線形形態(linear  regime)を離れるや否や、ラウドスピーカに亘る圧力勾配はラウドスピーカの機能が否定的に影響を受けるような圧力勾配であることを結論付け得る。次に、機能を再び向上させるために、ラウドスピーカの背後の容積、即ち、背面空間２２は、第５の好適実施態様における場合のように、圧力を均等化させるような方法において能動的に変化させられるか、或いは、第６の好適実施態様における場合のように、空気が正面空間２０と背面空間２２との間を流れることが可能にさせられるよう、弁４３が開放位置に置かれるか、或いは、第７の好適実施態様における場合のように、ラウドスピーカを移動させるために、移動可能に配置される手段２８が使用される。
【００６１】
インダクタンスからの圧力勾配を推定することも可能であり得る。何故ならば、この値はラウドスピーカ位置に応じて幾分変化することがあり、直流抵抗は同じままだからである。インピーダンス及びインダクタンスの両方を測定することは、ラウドスピーカの可動表面１１に亘る圧力差を見出すための更なる実現可能な選択肢である。
【００６２】
そのような機器におけるユニット１の適用を想定して、生成器１０の後方囲壁を真空掃除機器のノズル２の内部４に接続し、図６−８を参照して前述した様々の実施態様を第１の好適実施態様から知られるような膜３４でも作製し得る。そのような場合、膜３４は生成器可動表面１１と同相で移動するように同調されるのが好ましい。これはノズル２の内部４における音響相殺の利点をもたらし、変化する静圧に応じた離調はない。
【００６３】
本発明の範囲が前述において議論した実施例に限定されず、付属の請求項において定められるような本発明の範囲から逸脱することなく、それらの幾つかの修正及び変更が可能であることが当業者に明らかであろう。本発明を図面及び本記載中に詳細に例示し且つ記載したが、そのような例示及び記載は例証的又は例示的であるに過ぎないと考えられ、限定的ではない。本発明は開示の実施態様に限定されない。
【００６４】
開示の実施態様に対する変更は、図面、本記載、及び付属の請求項の研究から、本発明を実施する当業者によって理解され且つ行われ得る。請求項において、「含む」という用語は、他のステップ又は素子を排除せず、単数（不定冠詞）は、複数を排除しない。特定の手段が相互に異なる従属項において引用されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせを有利に使用し得ないことを示さない。請求項中の如何なる参照符号も本発明の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。
【００６５】
この本文中、本発明に従った真空掃除機器を使用することによって掃除されるべき表面から取り除き得る粒子を示すために「粉塵」という用語のみが使用されている。完全性のために、本発明は多くの種類の粒子を取り除くために適用可能であり、粒子は粉塵粒子よりもむしろ汚物粒子を普段は指す粒子を含み、それらの粒子の全てがこの本文中で「粉塵」という用語の使用によってカバーされていると想定されていることを付記する。
【００６６】
本発明に従った真空掃除機器の普段の使用は、普段の環境における使用であり、そこでは、空気が機器を取り囲んでいる。それにも拘わらず、本発明は真空掃除機器の直ぐ近傍に空気以外の他の気体が存在する場合においても適用可能である。従って、この本文及び付属の請求項中の「空気」は、本発明に従った真空掃除機器の一部である真空掃除ユニット１が作動させられるときに遂行される吸引／吹付け作用において使用され得るあらゆる可能な気体を表すように理解されなければならない。
【００６７】
実際の場合には、図示の実施例における場合のように、可動表面１１は可撓な膜灯を含んでもよく、ラウドスピーカのような機器の一部であってもよい。しかしながら、それは可動表面１１が可動表面１１を作動させるための手段を配置するあらゆる他の適切な種類の機器の一部であり得るという事実を変更しない。例えば、可動表面１１はピストンの端部表面又はピエゾ物質の表面であってもよい。
【００６８】
前記において説明したように、ハウジング３０と２つの区画２０，２２とを有するユニット１は、フロアケア（床保護）及び真空掃除機器の分野における使用に適している。ユニット１の他の実現可能な用途は、空気洗浄器（エアクリーナ）における適用である。
【００６９】
本発明に従ったユニット１は、１つ又はそれよりも多くの生成器１０、具体的には、２つの生成器１０、２つ又はそれよりも多くの対の生成器１０を含み得る。生成器１０の同調が密閉箱のような本質を有するユニット１の実施態様において、共振周波数（よって、生成されるべき噴流の意図される動作周波数）は、他の要因の中でもとりわけ、背面空間２２内の、生成器１０の背後の空気の圧縮可能性によって決定される。静圧が変化するとき、この共振周波数も変化し、それは望ましくない効果である。この問題を解決する可能性が２つの生成器１０を使用することによってもたらされ、２つの生成器は逆相関係において作動させられる。その場合には、生成器１０は生成器１０の正面側の間に直接的な連絡がないように配置され、各々の生成器１０は別個の噴流を生成し、生成器１０の背面側は、同じ空間、即ち、背面空間内に配置される。生成器１０の逆相動作に基づき、背面空間２２の内側に存在する空気は音響的に圧縮／膨張されないことが達成される。その有利な結果として、背面空間２２内の空気の圧縮可能性は共振周波数に関して役割を演ぜず、共振周波数は変化する静圧と共に変化しない。
【００７０】
本発明を以下の通り要約し得る。真空掃除機器は、粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために粉塵粒子及び／又は掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニット１を含む。ユニット１は、２つの内部区画２０，２２を取り囲むハウジング壁３１を有するハウジング３０と、２つの内部区画２０，２２の界面に配置される可動表面１１と、可動表面１１の往復運動を実現するよう構成される可動表面１１を作動させる手段とを含み、第１の区画２０を境界付けるハウジング壁３１の部分３２が少なくとも１つの開口２１を含み、作動手段は第２の区画２２内に配置される。第２の区画２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３が、第２の区画２２の場所で第２の区画２２の内側とハウジング３０の外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成される。このようにして、さもなければ生成器１０の誤作動又は故障を招き得る、第２の区画への粉塵の移動を妨げることが可能であり、或いは、そのような移動を完全に回避することさえも可能であるということが達成される。ある有利な可能性によれば、ユニット１は、ユニット１内の構造における一時的な適合が作動手段の作動中に起こることを可能にするための手段を含む。そのような手段の適用に基づき、粉塵移動の妨害の副作用として起こり得る生成器可動表面１１に亘る圧力差を解消することによって、生成器１０の機能に対する否定的な影響が回避される。圧力均等化を実現するための他の可能性は、ハウジング３０の内側に、第１の区画２０と第２の区画２２との間の開口２３を有することである。
【００７１】
本発明は、粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために粉塵粒子及び／又は掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニット１を備える真空掃除機器に関し、ユニット１は、２つの内部区画２０，２２を取り囲むハウジング壁３１を有するハウジング３０と、２つの区画の界面に配置される可動表面１１と、可動表面１１の往復運動を実現するよう構成される、可動表面１１を作動させる手段とを含み、２つの区画２０，２２の一方を境界付けるハウジング壁３１の部分３２が少なくとも１つの開口２１を備え、作動手段が２つの区画２０，２２の他方に配置され、この第２の区画２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３が、この第２の区画２２の場所で、第２の区画２２の内側とハウジング３０の外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成される。
【００７２】
更に、本発明は、粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために粉塵粒子及び／又は掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすための、真空掃除機器における使用のためのユニット１に関し、２つの内部区画２０，２２を取り囲むハウジング３１を有するハウジング３０と、２つの区画２０，２２の界面に配置される可動表面１１と、可動表面１１の往復運動を実現するよう構成される、可動表面１１を作動させる手段とを含み、２つの区画２０，２２の一方を境界付けるハウジング壁３１の部分３２が少なくとも１つの開口２１を備え、作動手段は２つの区画２０，２２の他方に配置され、第２の区画２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３が、この第２の区画２２の場所で、第２の区画２２の内側とハウジング３０の外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成される。
【００７３】
また、本発明は、粉塵粒子に空気力学的に影響を及ぼすための、空気洗浄機器における使用のためのユニット１に関し、２つの内部区画２０，２２を取り囲むハウジング壁３１を有するハウジング３０と、２つの区画２０，２２の界面に配置される可動表面１１と、可動表面１１の往復運動を実現するよう構成される、可動表面１１を作動させる手段とを含み、２つの区画２０，２２の一方を境界付けるハウジング壁３１の部分３２が少なくとも１つの開口２１を備え、作動手段は２つの区画２０，２２の他方に配置され、この第２の区画２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３が、この第２の区画２２の場所で、第２の区画２２の内側とハウジング３０の外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成される。
【図１】
2014514081.tif 000008
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年10月16日(2013.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉塵粒子を掃除されるべき表面から取り除き且つ浮揚させるために、粉塵粒子及び／又は掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすユニットを含み、ユニットは、２つの内部区画を取り囲むハウジング壁と、２つの区画の界面に配置される可動表面と、可動表面の往復運動を実現するよう構成される、可動表面を作動させる手段とを含む、真空掃除機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空掃除は、表面、具体的には、床から粉塵を取り除くための周知の方法である。一般的に、真空掃除の分野では、粉塵粒子を掃除されるべき表面から粉塵粒子を収集するためのキャニスタのような他の場所に移動させるために、吸引力が生成され且つ適用される。そのプロセスでは、既述の吸引力の影響の下で表面から粒子を除去するのを容易化するために、表面を刺激することが望ましくあり得る。その目的を達成するために、掃除されるべき表面に実際に接触するための工具を使用することが可能である。しかしながら、他の技法、即ち、一種の空気ポンプの使用を含む技法を使用することも知られており、その場合には、表面を振動させるために空気波が生成され、それは表面から粉塵粒子を解放するのに役立ち得る。
【０００３】
米国特許第７，３８３，６０７号は、真空掃除機の掃除ヘッドにおける使用に適した撹拌装置を開示しており、撹拌装置は、第１の流路と、第２の流路とを含む。これらの流路の各々は、共振空洞と、掃除ヘッド内の空間に空洞を接合する入口／出口ポートとを有する。隔膜を備えるラウドスピーカのような生成器が、それらのポートの間で交流圧力波を生成する。圧力波は、それらのポートの他方からの圧力波と逆位相関係において、それらのポートの一方から放出される。撹拌装置がその一部である真空掃除機がカーペットを掃除するために使用されるとき、ポートからの／ポートへの空気運動はカーペットの山を振動させ、カーペット繊維の間から粉塵を引き出す働きをする。
【０００４】
米国特許第７，３８３，６０７号から既知の撹拌装置はカーペットから粉塵を解放させるのに役立つが、この装置に関連する問題もあり、それは両方の共振空洞がポートを通じて掃除ヘッド内の空間と連絡するという事実に存する。結果的に、とりわけ、粉塵粒子がそれらの空洞の一方の内に存在する生成器の背面に達することが可能である。このようにして、生成器の背面に配置される生成器の可動表面を作動させる手段の機能が阻害され、究極的には、それは粉塵が生成器の完全な故障を引き起すように蓄積しさえし得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、米国特許第７，３８３，６０７号から知られる装置よりも確実であり、生成器の背面、即ち、生成器が配置される可動表面を作動させる手段が配置される側での粉塵の蓄積の問題が最早なく、ユニットの基本的な機能に対する如何なる否定的な影響もない、掃除されるべき表面から粉塵を自由にするためのユニットを含む、真空掃除機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために前記粉塵粒子及び／又は前記掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニットを含む真空掃除機器に向けられている。ユニットは、第１の内部空間と第２の内部空間とを取り囲むハウジング壁を有するハウジングを含み、可動表面が２つの内部空間の界面に配置され、第１の内部空間を境界付けるハウジング壁の第１の部分が少なくとも１つの開口を備え、第１の内部空間は開口を介してユニットの外側と連絡する。ユニットは、可動表面を往復運動させる作動手段も含み、作動手段は第２の内部空間内に配置される。ユニットは、第２の内部空間を境界付けるハウジング壁の第２の部分が空気の通過を許容し得る程度を制御することによって、且つ／或いは、可動表面を往復動させること以外によって第１の内部空間と第２の内部空間との間の比率を変更させることによって、第１の内部空間内の圧力を第２の内部空間内の圧力と均等化させる圧力均等化手段を更に含む。
【０００７】
本発明の第２の特徴は、粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために前記粉塵粒子及び／又は前記掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニットを含む真空掃除機器に向けられている。ユニットは、第１の内部空間と第２の内部空間とを取り囲むハウジング壁を有するハウジングを含み、可動表面が２つの内部空間の界面に配置され、第１の内部空間を境界付けるハウジング壁の第１の部分が少なくとも１つの開口を備え、第１の内部空間は開口を介してユニットの外側と連絡する。ユニットは、可動表面を往復運動させる作動手段も含み、作動手段は第２の内部空間内に配置される。ユニットは、第１の内部空間内の圧力を第２の内部空間内の圧力と均等化させる圧力均等化手段を更に含み、圧力均等化手段は、第２の内部空間が第１の内部空間を介してユニットの外側と連絡するように、第１の内部空間と第２の内部空間との間のハウジング壁の部分に少なくとも１つの開口を含む。
【０００８】
本発明によれば、作動手段を配置する第２の空間又は区画を境界付けるハウジング壁の部分は、第２の区画と呼ぶ上記区画の場所で、ハウジングの内側と外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成されるよう配置される。ハウジングの外側から第２の区画の内側への空気の自由交換を防止することによって、粉塵が第２の区画の内側に容易に達し得ない或いは第２の区画の内側に全く達し得ないことが達成される。いずれにしても、粉塵の蓄積があるとしても、これは米国特許第７，３８３，６０７号から知られる機器におけるよりも遅く起こるので、真空掃除機器の信頼性は増大する。
【０００９】
本発明の重要な達成は外側の空間から第２の区画への自由アクセスをもたらすポートを備える構成がないという事実に存するのに対し、そのようなポートの存在は米国特許第７，３８３，６０７号から知られる機器において本質的である。事実は、既知の構成においては、生成器の確実な動作を保証するために、生成器の可動表面の両側を等しい静圧に晒すことが必要とされるということである。１つの区画が少なくともある程度までその周囲から閉塞されるのに対し、他の区画が少なくとも１つの開口を通じてそれらの周囲と依然として連絡するとき、等しい静圧を有するという原理は妨げられる。特に、米国特許第７，３８３，６０７号から知られる機器においてそうであるように、取り除かれた粒子を掃除ヘッドから真空掃除機器の内側の他の領域に輸送するために真空掃除機器内の吸引力が使用されるときには、第１の区画、即ち、開口を有する区画内にアンダープレッシャが生じる。この現象は生成器の機能及び有効性に対して否定的な影響を有する。依然として、本発明は、本発明に横たわる洞察に従って、多かれ少なかれ閉塞した第２の区画を有することを提案し、それらの区画の各々と外側の空間、即ち、それらの区画が一部であるハウジング内の空間が配置される外側の空間との間の開放連絡を通じる場合とは異なる圧力均等化の方法を有することが可能である。
【００１０】
本発明の第１の特徴において、圧力均等化は、ユニットの構成における一時的な適合が作動手段の動作中に起こることを可能にする手段によって達成される。本発明に横たわる洞察によれば、第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分が空気の通過を許容する程度を制御することによって、且つ／或いはそれらの区画の容積の比率を変更することによって、２つの区画の間の圧力差を補償し得る。完全性のために、この点に関して、可動表面自体の往復運動及び可動表面の往復運動を引き起こすために必要な作動手段の可能な運動は、ユニットの構成における一時的な適合と考えられるべきではなく、それらは既述の運動に比べてより大きいレベルでの適合である。
【００１１】
本発明の範囲内で、ユニットの第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分が少なくとも１つの開口を備えることは可能であり、開口を閉塞する位置と開口を開放状態に維持する位置との間で移動可能な手段が設けられる。そのような場合には、粉塵が第２の区画に達し得る状況は可能な限り回避される。逆止弁等を含み得る移動可能に配置される手段によって開口が開放状態に維持されるときでさえも、第２の区画に進入する危険性は殆どない。何故ならば、開口の開放状態は、第２の区画の内側で優勢な圧力を減少させることが望ましい場合に特に関連するからである。そのような状況では、空気が第２の区画から流出することを予期可能であり、その場合には、粉塵が反対方向に進行することは現実的に可能ではない。
【００１２】
有利な実施態様において、ユニットの第２の区画を境界付けるハウジング壁は完全に閉塞される。そのような場合には、粉塵が作動手段に達し得ないことが保証されるので、作動手段の機能は粉塵に伴う問題に基づき妨げられない。更に、そのような場合には、ユニットの第１の区画内にアンダープレッシャが生じることを防止するために、圧力が連続的に均等化されるような方法において、それらの区画の容積の比率の変更を許容するための手段が取られる。
【００１３】
１つの可能性によれば、ユニットは、ハウジングの内側での可動表面及び作動手段の全体の移動を許容するための手段を含む。実際的な実施態様において、可動表面及び作動手段の全体は、ラウドスピーカのような機器の一部である。以下では、明瞭性のために、この全体を生成器と呼ぶ。生成器がハウジングの内側で移動可能であり、アンダープレッシャが第１の区画内に生じるときには、両方の区画内で再び同じ圧力を得ることを目的とする作用を取ることが可能である。この目的を達成するために、生成器は、第１の区画の内側の圧力が増大するよう、第１の区画の大きさを減少させるように移動され、そして、第２の区画の内側の圧力を減少するよう、第２の区画の大きさを増大させるように移動される。
【００１４】
他の可能性によれば、ユニットは、第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分内に配置される可撓な膜を含む。粉塵が第２の区画内に配置される作動手段に達するのを防止するために、膜が気密であるならば好適である。それにも拘わらず、特に、膜の質量が比較的低い且つ／或いは可動表面と膜との間の容積が比較的小さいときには、そのような膜は音響的に透過的であり得る。更に、膜の音響的な透過性を有するために、膜のコンプライアンスが可動表面のコンプライアンスよりも相当に高いならば好ましい。その場合には、ユニットのそれらの区画の間の残留静圧差が最小であることが保証される。また、その場合、第２の区画内の圧力の減少を招く可動表面と膜との間の容積の膨張は、膜の移動によって主として構築され、可動表面の付勢移動は最小に維持される。
【００１５】
更に他の可能性によれば、生成器はユニット内に移動可能に配置され、ユニットは生成器を所定の方向に案内するための手段を含み、生成器は弾性手段を通じてハウジング壁に取り付けられる。この構成において、生成器はハウジング内に一体化されるシリンダ内をピストンのように移動可能であり、その構成が十分に気密であることが可能であるので、ハウジングの両方の区画内の実際的に均等な合う力を保証するために生成器の動作を実際に使用し得る。弾性手段は生成器にコンプライアンスを付加する働きをする。第１の区画内の圧力が降下するとき、生成器は、第２の区画の容積が増大し且つ第２の区画内で優勢な圧力が同様に降下するよう移動される
【００１６】
本発明の第２の特徴によって例示されるように、適切な方法においてユニットの構成を適合させることによってそれらの区画の間の圧力差を補償するために移動可能／変位可能な構成を有する１つ又はそれよりも多くの構成部品を使用することは不要である。本発明の第２の特徴に従ったユニットの実施態様では、少なくとも１つの開口がハウジングの内側で第１の区画と第２の区画との間に存在する。粉塵が第１の区画から第２の区画に移動するのを可能な限り避けるためには、開口の数を可能な限り少なく維持し、少なくとも１つの開口の大きさも可能な限り小さく維持することが好ましい。好ましくは、開口又は開口の総数は、十分な程度に圧力均等化を実現するのに必要であるよりも大きくない。いずれにしても、提案する実施態様では、ユニットのハウジングの外側からの第２の区画内への粉塵の直接的な流入は完全に防止される。実際には、第１の区画からの粉塵の流入は無視可能である。何故ならば、ユニットのハウジングの外側から第１の区画への粉塵の流入は、第１の区画が少なくとも１つの開口を通じて外側に開放しているに過ぎないという事実の観点において制限されている、即ち、真空掃除の脈絡において起こりそうな状況であるアンダープレッシャが第１の区画内に優勢であるときには、第２の区画から第１の区画への方向における空気の流れが主としてあるからである。
【００１７】
本発明の範囲内で、圧力が均等化されるのを保証するために、アクティブ制御（能動制御）を適用するも極めて可能である。具体的には、前述の様々の可能性におけるように、ユニットが第２の区画の容積を変更させる手段を含む場合、ユニットは、更に、第１の区画と第２の区画との間の圧力差を測定し、圧力差を解消する第２の区画の容積を決定し、且つ決定されたように容積を設定するために第２の区画の容積を変更させる手段を制御する手段を含み得る。第２の区画の容積を変更させる手段の更なる実施例は、管形状部材と管状部材の内側に移動可能に配置されるピストンとを含む手段であり、第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分は開口を備え、管形状部材は開口の位置でハウジングに接続される。第２の区画及び管形状部材は閉塞実体を形成するので、粉塵が第２の区画の内側に位置付けられる生成器の部分、即ち、作動手段を配置する部分に達することは可能でない。
【００１８】
アクティブ制御の脈絡における他の実施例によれば、ユニットは第１の区画と第２の区画との間に延在する通路と、通路を閉塞する位置と通路を開放状態に維持する位置との間で移動可能な手段と、第１の区画と第２の区画との間の圧力差を測定し、圧力差を解消する可動手段の位置を決定し、且つ決定されたような位置を取るよう可動手段を制御する手段とを含む。実際的な実施態様において、可動手段は、例えば、弁を含み得る。
【００１９】
アクティブ制御の脈絡における更に他の実施例によれば、生成器はユニット内に移動可能に配置され、ユニットは生成器を所定の方向において移動させる手段を含み、生成器はこれらの移動させる手段に取り付けられ、ユニットは、更に、第１の区画と第２の区画との間の圧力差を測定し、圧力差を解消する生成器の位置を決定し、且つ決定されたような位置に生成器を置くよう生成器を移動させる手段を制御する手段を含む。生成器の可動構成を用いるならば、第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分に開口を設けることを必要とせずに、ユニットの第１の区画及び第２の区画の両方において優勢な圧力を変更し得るので、第２の区画は常に粉塵のない状態のままである。
【００２０】
アクティブ制御に関して、生成器のインピーダンスを直接的に測定することによって第１の区画と第２の区画との間の圧力差を決定し得る。インピーダンスが線形形態(linear  regime)から逸脱するようであるや否や、生成器の機能に否定的な影響を及ぼすような生成器に亘る圧力勾配が得られる。故に、圧力勾配は間接的に見出され、然る後、第２の区画を境界付けるハウジング壁の部分に少なくとも１つの開口を設けることによって、且つ／或いは第２の区画の容積を変更することによって、且つ／或いは第１の区画及び第２の区画の容積の比率が変更されるようにハウジングの内側の過度運用面の部分を変更することによって、適切な行動を取り得る。
【００２１】
ユニットの好適実施態様において、作動手段は、空気が開口で様々の方向から開口を通じて第１の区画内に引き込まれること及び空気が第１の区画から開口を通じて指向性噴流の形態において放出されることを交互に引き起こす、可動表面の往復運動を実現するよう構成される。そのような場合、ユニットの一部であり且つ空気波を生成するために使用される可動表面は、吸引段階と吹付け段階との間に非対称性があるような方法において作動される。流入後、空気は様々の方向からユニットのハウジング内に引き込まれ、流出後、空気の指向性の噴流が形成される。結果的に、本発明に従った真空掃除機器の一部であるユニットを所謂合成噴流(synthetic  jet)を生成する手段として考え得る。真空掃除機の動作中、粉塵粒子が掃除対象の表面から取り除かれて浮揚するために粉塵粒子及び／又は掃除対象の表面に空気力学的に影響を及ぼすために、往復動する合成空気流が使用される。更に、粉塵粒子を所望の位置に輸送するために、外に出る空気の指向性の噴流を使用することが可能であり、ファン等によって生成される従来的な吸引空気流を省略し得る。
【００２２】
ユニットの第１の区画を境界付けるハウジング壁の部分における開口の所与の幾何学的構成及び所与の振動周波数で、開口を通じる空気の速度が十分に高いときに空気の指向性の噴流が形成される。ここで適用可能な概ね知られている数は、以下のように定められる所謂ストローハル数である。
【数１】
2014514081.tif 000016
ここで、Ｓｒは、ストローハル数であり、ｆは、ユニットのハウジングの内側に配置される生成器の部分である表面の移動の周波数であり、ｄは、開口の特性寸法であり、ｖは、空気の引込み及び放出の周期の流出位相における開口内の空気の平均速度である。一般的に言えば、合成噴流が実現されることを保証する目的のためには、ストローハル数が特定の最大より下であるならば有利であり、この最大の値は懸案の開口の特性、具体的には、開口の形状に関連する。開口が軸対称的な開口、例えば、円形の開口であるならば、Ｓｒ≦１の基準が満足されるのが好ましく、Ｓｒ≦０．５の基準が満足されるのが更に好ましい。その場合には、開口の直径が特性寸法である。更に、開口が短辺よりも少なくとも１０倍より長い長辺を備える細長い長方形の形状を有するならば、Ｓｒ≦０．２５の基準が満足されるのが好ましく、Ｓｒ≦０．１の基準が満足されるのがより好ましい。その場合には、開口の短辺の長さが特性寸法である。一般的に、ストローハル数Ｓｒが１よりも高くないのが好ましい。
【００２３】
原理的に、第１の区画を境界付けるハウジング壁の部分における開口は、如何なる適切な形状をも有し得る。軸対称の形状及び細長い長方形の形状以下の他の可能性の実施例は、正方形の形状である。その場合には、開口の１辺の長さが特性寸法である。正方形の形状の開口を設計するときには、軸対称の形状の場合に適用可能な基準を使用することが実際的である。必ずしも細長い長方形の形状である必要はなく正方形の形状である必要もない長方形の形状を用いて開口を設計するときには、細長い長方形の形状の場合に適用可能な基準を使用することが実現可能な選択肢である。
【００２４】
完全性のために、噴流生成基準の分野において関連するのは、以下の２つの文献、即ち、R.  Holman,  Y.  Utturkar,  R.  Mittal,  B.  L.  Smith,  and  L.  Cattafesta;  Formation  Criterion  for  Synthetic  Jets;  AIAA  Journal,  vol.  43(10),  pp.2110-2116,  2005及びJ.  M.  Shuster,  and  D.  R.  Smith;  A  Study  of  the  Formation  and  Scaling  of  a  Synthetic  Jet;  AIAA  Paper  2004-0090,  2004である。
【００２５】
合成噴流の生成を用いるならば、米国特許第７，３８３，６０７から知られる最新技術とは逆に、掃除されるべき表面の振動や、最も効果的な振動を実現するような動作の周波数を調節することに焦点はない。代わりに、合成噴流を有するための作動／動作及び幾何学的構成の特性を実現することが重要であり、空気流には非対称性がある。流出段階において、指向性の噴流が形成され、それは、振動効果を実現するために主として使用される既知の空気よりも、掃除されるべきカーペット又は他の表面から粉塵粒子を取り除くためにより効果的である。その上、粉塵粒子を所望の場所に輸送するために指向性の噴流を使用し得る。
【００２６】
本発明の脈絡内で、多くの実用的な実施態様が実現可能であり、本発明に従った真空掃除機器の一部であるユニットの第２の区画の内側は少なくとも相当な程度まで粉塵から守られると同時に、第１の区画と第２の区画との間の圧力差を取り除く手段が取られる。取り除かれる粉塵粒子を洗浄されるべき表面から離れる方向に輸送するために真空掃除機器内に空気流が生成され、それに基づき、既述のような手段が存在しない場合にはユニットのハウジングの内側に配置される生成器の機能に否定的な影響を及ぼすアンダープレッシャが第１の区画内で起こる場合においてさえも、本発明によって提案される手段は十分に効果的である。
【００２７】
真空掃除機器において使用されることが意図されるユニットの数多くの実施態様の以下の詳細な記載を参照するならば、本発明の上述の及び他の特徴は明確に解明されるであろう。
【００２８】
次に、図面を参照して本発明をより詳細に記載する。図面中、同じ又は類似の部分を同一の参照符号によって示す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】真空掃除機器のノズル内に配置されるような、真空掃除機器内で使用されるのに適したユニットの基本的な実施態様を示す概略図である。
【図２】真空掃除機器のノズル内に配置されるような、本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第１の好適実施態様を示す概略図である。
【図３】真空掃除機器のノズル内に配置されるような、本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第２の好適実施態様を示す概略図である。
【図４】真空掃除機器のノズル内に配置されるような、本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第３の好適実施態様を示す概略図である。
【図５】真空掃除機器のノズル内に配置されるような、本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第４の好適実施態様を示す概略図である。
【図６】本発明に従った真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第５の好適実施態様を示す概略図である。
【図７】本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第６の好適実施態様を示す概略図である。
【図８】本発明の真空掃除機器において使用されるのに適したユニットの第７の好適実施態様を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、真空掃除機器において使用されるのに適したユニット１の基本的な実施態様を示しており、ユニット１の動作の本質を例示する働きをする。（図示されていない）真空掃除機器において、ユニット１は、掃除されるべき表面から粉塵を除去する作用が行われる、真空掃除機器のノズル２の位置で使用される。以下では、掃除されるべき表面はカーペットであることを想定するが、それはユニット１が他の種類の表面でも適用可能であるという事実を変更しない。以後、ユニット１の意図される使用に鑑み、ユニット１を真空掃除ユニット１とも呼ぶ。
【００３１】
完全性のために、真空掃除機器が普通は床表面である掃除されるべき表面から粉塵を取り除く働きをすることは周知の事実であることを付記する。粉塵を取り込むノズル２の他に、従来的な真空掃除機器は、ノズル２から粉塵収集地点への内部経路に沿ってノズルの位置で吸引力を誘発する手段と、空気から粉塵を分離させる手段とを含む。多くの場合、ノズル２は適切な配管を通じて粉塵収集地点に接続される。図１−５には、ノズル２から離れる方向に粉塵を輸送するためのチューブ３（管）のほんの一部を見ることができる。
【００３２】
図１は、真空掃除機器１が生成器１０や空間２０も含み、生成器１０は空気波を生成するために使用され、それによって、掃除されるべきカーペットから粒子を分離させ、空間２０は、真空掃除機器のノズル２がカーペットに面することが意図されるレベルに存在する開口２１を除き、その大部分が閉塞されるという事実を例示している。図示の実施例において、生成器１０は、ラウドスピーカ１０の形態でもたらされ、ラウドスピーカ１０は、正面側と呼ぶ側にある可撓な膜の形態の可動表面１１と、背面側と呼ぶ側にあるラウドスピーカ１０の部分１２内に配置される、動作中に往復運動を遂行することのような可動表面１１を作動させる手段とを有する。図１に示すようなユニット１の基本的な実施態様において、ラウドスピーカ１０の背面部分１２は、真空掃除機器のノズル２の内部４に開放する空間２２内に配置されている。以下、明瞭性の故に、ラウドスピーカ１０の背面部分１２が存在する空間２２を背面空間２２と呼び、ユニット１の他の空間２０、即ち、開口２１を除く大部分が閉塞される空間２０を正面空間２０と呼ぶ。真空掃除機器１が作動させられ、生成器の可動表面１１を作動させる手段がその機能を行うようにさせられるとき、生成器の可動表面１１は、空間２０，２２の界面にあるその位置に移動させられる。作動手段は、往復動する空気流が得られるように、生成器表面１１の前後運動を実現するよう構成される。しかしながら、前後運動だけでは正味空気流を生成しない。吹付け段階、即ち、空気が正面空間２０の開口２１から流出するようにされる段階の間、開口２１の地点で流れ分離がある。作動手段の作動及び正面空間２０の幾何学的構成は、分離流が十分に小さいストローハル数で実現されるような方法において互いに構成されることが可能であり、ストローハル数は、生成器表面１１の移動の周波数と、開口２１の特徴的な寸法と、空気の引入れ及び放出の周期の流出流段階における開口２１内の空気の平均速度との間の関係によって、以下のように決定され、
【数２】
2014514081.tif 000017
ここで、Ｓｒは、ストローハル数であり、ｆは、既述のような周波数であり、ｄは、既述のような特徴的な寸法であり、ｖは、既述のような速度である。開口２１が軸対称的な開口である場合には、１の値、より好ましくは、０．５の値が、最大のストローハル数Ｓｒの実用的な実施例であり、開口２１が細長い長方形の形状を有する場合には、０．２５の値、より好ましくは、０．１の値が、最大のストローハル数Ｓｒの実用的な実施例である。
【００３３】
開口２１内の空気の平均速度ｖに関して、実際には、速度は開口２１に亘って特定の分布を有し、周期の流出段階中に異なることが予期され得ることが付記される。従って、実際には、流出段階中の平均として、開口２１の全面積に亘って、開口２１の内側の様々の値の平均として発見される速度ｖとして、速度ｖを決定し得る。速度ｖは、生成器表面１１の振動運動の特性及び正面空間２０の幾何学的構成を含む、様々の要因によって決定される。この幾何学的構成の脈絡では、生成器表面１１の大きさ、開口２１の寸法、正面空間２０の容積のような、他の決定要因がある。アルゴリズムの使用又は測定の遂行を含む任意の適切な方法において、速度ｖを決定し得る。故に、合成噴流形成を実際に実現し、ストローハル数Ｓｒに関する基準が満足される真空掃除機器１を設計することが可能である。
【００３４】
生成器表面１１の振動運動は、交互に、空気を環境から正面空間２０内に引き込ませ、そして、再び環境中に放出させる。十分に小さいストローハル数Ｓｒを有することによって、吸引段階と吹込み段階との間に非対称性があることが達成される。流入の後、空気は全ての方向から正面空間２０内に引き込まれ、流出の後、空気の指向性の噴流が形成される。完全性のために、代替が可能であり、その場合には、多数の合成噴流を生み出し得るよう、例えば、正面空間２０内に単一の１つだけよりも多くの開口があり、或いは、他の実施例を述べれば、多数の可動表面１１が正面空間２０内に配置され、単一の開口２１に連結される。
【００３５】
真空掃除機器では、粉塵がカーペットから取り除かれ且つ浮揚するよう粉塵粒子及び／又はカーペットに空気力学的に影響を及ぼすために、往復噴流はノズル２で使用される。基本的には、この使用の２つの異なるモードがある。第１に、流入で粉塵を吸い込み、引き続き、噴流流出でバッグのような粉塵収集地点に向かって粉塵を放出するために、可動表面１１と生成器可動表面１１を作動させる手段とを含む生成器１０を使用し得る。第２に、吹付けによって粉塵を除去するために、代わりに粉塵をカーペットに向かって方向付け得る。１つの実施態様における２つのモードの組み合わせも可能である。
【００３６】
図１に示すような真空掃除ユニット１の基本的な実施態様に関連する問題は、背面空間２２が開放空間であり、粉塵が真空掃除ユニット１を配置するノズル２の内部４から背面空間２２に達することが可能であるという事実に存する。このようにして、特に、生成器可動表面１１を作動させる手段が磁石−コイル組立体を含むときには（生成器１０がラウドスピーカの形態で提供される場合にそうである）、粉塵は生成器１０の背面部分１２に蓄積し、究極的には、生成器１０の機能に影響を及ぼし、生成器１０の故障を引き起こしさえするという事態が起こり得る。本発明によれば、この問題は、背面空間２２内への粉塵の流入が少なくとも妨げられるよう、背面空間２２を少なくとも部分的に閉塞することによって解決される。更に、このようにして導入可能であり、生成器１０の機能に影響を及ぼし且つカーペットから粉塵を取り除く有効性を減少させ得る、生成器可動表面１１に亘る圧力差に伴う問題を回避するために、本発明は、例えば、本発明に従った真空掃除ユニット１の実施態様を示す図２−８を参照して以下に説明するような真空掃除ユニット１の構造を動作中に適合させることによって、正面空間２０と背面空間２２との間の圧力差を均等化するための方法を提案する。
【００３７】
適切な手段によって閉塞され或いは少なくとも閉塞可能である背面空間２２を用いるならば、本発明に従った真空掃除ユニット１の基本的な構造は、正面空間２０及び背面空間２２の両方を取り囲むハウジング壁３１を有するハウジング３０を含み、正面空間２０は、ハウジング壁３１の第１の部分３２によって境界付けられるハウジング３０の第１の内部区画であり、背面部分２２は、ハウジング壁３１の第２の部分３３によって境界付けられるハウジング３０の第２の内部区画であると言い得る。生成器の可動表面１１は、２つの空間２０，２２の界面（インターフェース）に配置される。
【００３８】
図２に示すような本発明に従った真空掃除ユニット１の第１の好適実施態様において、背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３は完全に閉塞されており、可撓で気密な膜３４がハウジング壁３３のこの部分３３内に配置されている。背面空間２２が完全に閉塞されるという事実に基づき、生成器１０の背面部分１２が粉塵から封止されることが保証される。それにも拘わらず、生成器１０の意図される動作周波数が膜３４の質量及び生成器１０と膜３４との間の空気のコンプライアンスによって形成される共振周波数よりも十分に下にあるとき、膜３４は依然として音響的に透過的である。その場合には、擬似剛性の音響結合が膜３４と生成器の可動表面１１との間に存在する。この目的のために、膜３４の質量は比較的低く、且つ／或いは、膜と生成器の可動表面１１（の背部）との間の容積は比較的低い。
【００３９】
完全性のために、既述のような共振周波数に関して、この共振は以下のように定められることが付記され、
【数３】
2014514081.tif 000018
ここで、ｆｒｅｓは、共振周波数であり、ρは、空気の質量密度であり、ｃは、空気中の音の速度であり、Ｓは、膜３４の面積であり、ｍは、膜３４の移動質量であり、Ｖは、生成器１０と膜３４との間の空気の容積、即ち、背面空間２２の容積である。
【００４０】
また、特に、移動可能な生成器表面１１のコンプライアンスと比較するとき、膜３４のコンプライアンスが高いならば有利である。その場合には、真空掃除ユニット１が配置されるノズル２の内部３と移動可能な生成器表面１１の背部との間に残留する静圧力差が最小であることが保証される。更に、その場合、アンダープレッシャがノズル２の内部４において優勢である場合に望ましい生成器移動表面１１の背面での圧力の減少を引き起こす背面空間２２の容積の膨張は、主として膜３４の移動によって構築され、生成器可動表面１１及び膜３４の付勢移動(bias  displacement)は最小に維持される。移動可能な生成器表面１１及び膜３４のコンプライアンスが等しいならば、既述のようなアンダープレッシャは可動表面１１及び膜３４の両方を等しく外に移動させ、可動表面１１の機能は妨げられる。
【００４１】
生成器１０の背面部分１２と膜３４との間の容積は可能な限り小さいことが好ましい。これは前述のような膜３４と生成器可動表面１１との間の剛的な音響結合をより容易にもたらす。また、これは（ノズル２の内部４において優勢なアンダープレッシャと一致するよう）この容積内のより低い圧力に対して膜３４が移動することを小さく維持し得ることを保証する。
【００４２】
特に、移動可能な生成器表面１１のコンプライアンスと比較して、膜３４のコンプライアンスが高くなければならないという制約に関して、この制約のより完全な形成を有するために、膜３４及び生成器可動表面１１の面積の効果も同様に考慮される。実際的な場合には、この制約は以下の通りであり、
【数４】
2014514081.tif 000019
ここで、Ｃｍ，Ｃｌは、膜３４及び生成器可動表面１１のそれぞれの機械的なコンプライアンス（即ち、力当たりの移動）であり、Ｓｍ，Ｓｌは、既述の各々の部品の面積である。
【００４３】
代替的に、生成器１０の動作周波数は、前述の他の制約を落とさずに、前記において定められるような膜３４の共振周波数よりも十分に上であり得る。その場合、生成器１０及び生成される噴流の同調は、密閉箱のような性質を有する。
【００４４】
図３は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第２の好適実施態様を示している。この実施態様において、背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３は、ノズル２の内部４に隣接する側に、少なくとも１つの開口３５を備え、逆止弁３６が開口３５内に配置される。背面空間２２とノズル２の内部４との間の圧力差が特定の最小、即ち、ハウジング壁３１の開口３５が閉塞される初期位置に逆止弁３６を維持するバネのバネ定数によって決定される最小を越えるならば、逆止弁３６は開き、空気が通ることを可能にする。移動可能な生成器表面１１に亘る圧力差が全ての状況の下で小さいままであるよう、開口３５を開放状態に維持する位置に逆止弁３６を置くために必要とされる圧力差は小さいことが好ましい。また、適切な動作のためには、生成器１０の動作周波数が（バネ荷重される）逆止弁３６の典型的な質量及びコンプライアンスによって決定される逆止弁３６の共振周波数よりも十分に上であるのが好ましい。
【００４５】
図３は、２つの開口３５及び２つの逆止弁３６の適用を例示している。そのような場合、逆止弁３６を単一ユニット内に統合し得る。開口３５及び関連する逆止弁３６の数に拘わらず、少なくとも１つのフィルタを使用することによって、少なくとも１つの逆止弁３６の開放位置における背面空間２２への粉塵移動を防止することが可能である。これに関して、アンダープレッシャがノズル２の内部４において、即ち、正面空間２０が開放する背面空間２２の直ぐ近傍において起こるときには、開放位置における逆止弁３６を用いた圧力均等化が起こり得、空気は背面空間２２に入るのではなく、むしろ背面空間２２から出ることが付記される。
【００４６】
生成器１０動作／同調は密閉箱のような性質を有し、生成器１０の背面囲壁は密閉箱として働く。その場合、生成器１０の共振動作周波数は、生成器１０の移動質量、移動可能な生成器表面１１のコンプライアンス、及び密閉箱内に存在する空気のコンプライアンスによって決定される。
【００４７】
図４は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第３の好適実施態様を示しており、それも生成器１０及び噴流の密閉箱状の動作に基づく。この実施態様において、生成器１０全体は真空掃除ユニット１のハウジング３０に一体化されるシリンダ３７内でピストンのように移動可能であり、ピストン−シリンダ配置はハウジング３０の内側の正面空間２０と背面空間２２との間の連絡を防止するために十分に気密である。生成器１０とハウジング壁３１との間に延在するバネ３８を用いて、コンプライアンスが生成器１０に付加される。アンダープレッシャが正面空間２０の内側で優勢であるとき、生成器１０は正面に向かって移動させられるので、（バネ３８を伸長させるのに必要な残留力は別として）生成器１０に亘る圧力平均化が起こるまで、背面空間２２の容積は増大する。バネ３８に関しては、生成器１０の向きが重力の観点から考慮されなければならないことが付記される。
【００４８】
図２に示す実施態様、即ち、第１の好適実施態様の密閉箱のようなバージョンに関して、類似の考察が図４に示す実施態様、即ち、第３の好適実施態様に当て嵌まる。故に、バネコンプライアンスが生成器可動表面１１のコンプライアンスと比べて高く、生成器１０の動作周波数が生成器１０（全体）及びバネ３８の共振周波数よりも十分に上であるのが好ましい。また、生成器１０の背面囲壁容積の十分な相対的な膨張は、静圧の十分な減少をもたらすよう生成器１０全体の移動によって適合させられなければならない。
【００４９】
第１の好適実施態様が考慮に入れられるとき、第３の好適実施態様の変形を見出し得る。そのような変形では、背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３内に配置される膜内に生成器１０を取り付け得る。
【００５０】
前述の真空掃除ユニット１の実施態様を考慮するならば、背面空間２２内の粉塵蓄積の防止及び正面空間２０と背面空間２２との間の圧力平均化の両方の要因が存在する、他の選択肢を見出し得る。例えば、生成器１０の背面部分１２がフィルタ及び膜３４を介して平行に真空掃除機のノズル２の内部４に接続されるよう、フィルタ及び可撓で気密な膜３４の両方が背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３内に配置される実施態様を有することが可能である。そのような実施態様において、静圧平均化は主としてフィルタによってもたらされるのに対し、音響透過性は主として膜３４によってもたらされる。このようにして、フィルタ内の高い音響損失が回避され、膜３４の大きな付勢（移動）も同様に回避されると同時に、両方の部品は生成器１０の背面部分１２への粉塵移動を依然として防止する。
【００５１】
同様に、２つの膜３４の組み合わせを選択可能であり、両方の膜は生成器１０の背面部分１２の粉塵保護をもたらす。この選択肢では、膜３４の一方が高いコンプライアンスを有し、共振周波数が生成器１０の動作周波数よりも十分に下にあるのが好ましい。この膜３４は擬似静圧に主として反応し、故に、圧力下の正電気を平均化するよう背面空間２２の容積を増大させるために主として働く。他方の膜３４は、より低いコンプライアンス、例えば、移動可能な生成器表面１１のコンプライアンスに匹敵するコンプライアンスと、生成器１０の動作周波数よりも十分に上の共振周波数とを有する。この膜３４は音響圧力に主として反応し、故に、真空掃除ユニット１が配置されるノズル２の内部４に生成器可動表面１１の背部の音響透過性をもたらすために主として働く。音響移動の上に重ね合わされる擬似静圧平均化のための大きな移動をもたらさなければならない単一の膜３４と関連付けられるあらゆる実際的な問題を克服するために、この代替的な構成を使用し得る。
【００５２】
図５は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第４の好適実施態様を示しており、真空掃除ユニット１のハウジング３０は、正面空間２０を境界付けるハウジング壁３１の部分３２にある開口２１を除き、完全に閉塞されている。正面空間２０と背面空間２２との間に圧力差が生じるときに、正面空間２０と背面空間２２との間に圧力平均化が起こるのを可能にする目的のために、ハウジング３０の内側で、正面空間２０と背面空間２２との間の位置に開口２３が設けられる。正面空間２０と背面空間２２との間に圧力差が生じるときには、平均化が直ぐに起こり、空間２０，２２の一方から他方への、即ち、圧力が最大の値を有する空間２０，２２から圧力が最小の値を有する空間２０，２２への空気の流れが得られる。
【００５３】
第４の好適実施態様には、移動可能／変位可能な構成部品がない。故に、圧力平均化を実現するために真空掃除ユニット１の構造を適合させる可能性はない。更に、完全に閉塞された背面空間２２を有する可能性はなく、空気を入れ或いは出すために少なくとも１つの開口２３が必要とされる。本発明によれば、開口２３を通じて進入し且つ背面空間２２の内側に蓄積する粉塵の問題が依然として起こる必要がないよう、この開口２３はハウジング３０の内側に存在する開口２３であるように選択される。第１に、適切な圧力平均化を実現し得る限り、開口２３の大きさを可能な限り小さく維持可能であり、圧力差は生成器１０の機能に否定的な影響を及ぼさない。第２に、唯一の可能な粉塵源は正面空間２０であり、正面空間２０を境界付けるハウジング壁３１の部分３２にある開口２１のみが真空掃除ユニット１のハウジング３０の正面空間２０と外側との間の連絡を許容するという事実が考慮に入れられるとき、この源は豊かなものではない。その上、実際の場合には、最低圧力が背面空間２２の内側で優勢であるという状況よりも、最低圧力が正面空間２０の内側で優勢であるという状況が起こることをより一層頻繁に予期し得るので、空間２０，２２の間の開口２３を通じる開口２０，２２の間の空気のあらゆる流れは、主として背面空間２２から正面空間２０にある。
【００５４】
所望であれば、空間２０，２２の間に１つよりも多くの空間２３があってもよい。また、真空掃除ユニット１の寿命中に圧力平均化を有用な程度まで有することが可能であるならば、少なくとも１つの開口２３が、フィルタのような、粉塵の移動を阻害する手段を備えることも可能である。他の可能性は、開口２３の位置での移動可能に配置されるカバー等の使用である。
【００５５】
生成器１０によって生成される噴流の動作周波数／共振周波数が開口２３のヘルムホルツ周波数よりも高いならば、第４の実施態様は最適な方法において機能する。実際の場合には、開口２３はハウジング３０の空間２０，２２の間の分離壁等に設けられるので、ヘルムホルツ周波数を有する通路が正にある。既述のような周波数の関係を用いるならば、開口２３内の空気の音響移動はゼロであるのに対し、噴流は影響を受けない。この関係が保証されないならば、生成器可動表面１１の移動は、既述のような開口２３内の空気の音響移動を引き起こし、それは噴流に対して望ましくない減少効果を有する。開口２３のヘルムホルツ周波数は、他の要因の中でもとりわけ、背面空間２２の音響コンプライアンス及び開口２３（又は、実際には、開口２３の位置にある正面空間２０と背面空間２２との間の通路）の音響質量によって決定される。ヘルムホルツ周波数を決定するための等式は以下の通りであり、
【数５】
2014514081.tif 000020
ここで、ＦＨは、ヘルムホルツ周波数であり、ｃは、音の速度であり、Ｓは、開口２３の場所での通路の断面積であり、Ｖは、背面空間２２の容積であり、Ｌは、開口２３の場所での通路の長さである。
【００５６】
図２−５のように、図６−８は、真空掃除機器のノズル２における使用のためのユニット１を示しており、ユニット１は、往復動する空気流を生成する働きをし、空気流は合成噴流の形態であるのが有利であり、ユニット１は、可動表面１１を含む生成器１０を含む。移動可能な生成器表面１１の一方の側、好ましくは、正面側は、囲壁を介して、噴流が生成されるカーペットに近接してノズル２の内側の出口に空圧的に接続され、移動可能な生成器表面１１の他の側、好ましくは、背面側は、圧力平均化手段に接続される。図６−８に示すようなユニット１の実施態様において、圧力平均化手段は、測定値の結果に基づき積極的に制御される。
【００５７】
図６は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第５の好適実施態様を示しており、その実施態様は、真空掃除ユニット１のハウジング３０内の正面空間２０と背面空間２２との間の圧力差の測定を行う手段２４を含む。引き続き、測定から得られる情報は、圧力を平均化するような方法において、生成器１０の背部にある容積、即ち、背面空間２２の容積に積極的に適合させるために使用される。第５の好適実施態様では、管形状部材２６内に移動可能に配置されるピストン２５を用いて背面空間２２の容積を変更可能であり、管形状部材２６は、背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３にある開口２７を通じて背面空間２２と連絡するように配置される。図６では、測定手段２４からピストン２５への制御信号が点線矢印を用いて示されている。
【００５８】
完全性のために、測定手段２４に亘る空気流は可能でないことが付記される。第５の実施態様では、粉塵が生成器１０の背面側に達し得ないのに対し、背面空間２２の容積を増大させ或いは減少させるよう適切な方法においてピストンを使用することによって生成器可動表面１１に亘る圧力差を回避することが可能であることが明らかである。
【００５９】
完全性のために、測定手段２４は、圧力差を測定するための単一の構成部品を含み得るが、２つの構成部品が設けられるのも可能であり、各々の構成部品は、生成器可動表面１１のある側の圧力を測定するために使用され、引き続き、２つの圧力値の間で比較が行われる。
【００６０】
図７は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第６の好適実施態様を示しており、その実施態様は、少なくとも、真空掃除ユニット１のハウジング３０内の正面空間２０と背面空間２２との間の圧力差の測定を行う手段２４の適用に関する限り、大部分において第５の実施態様に類似している。第６の好適実施態様には、圧力を平均化するためのピストン／管形状部材の組み合わせがないが、正面空間２０を境界付けるハウジング壁３１の部分３２に存在する開口４１と背面空間２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３に存在する開口４２との間に延在する通路４０と、通路４０内に配置される弁４３とがある。弁４３を用いて、測定の結果に依存して、通路４０を開放し或いは閉塞状態に維持し得る。図７では、測定手段２４から弁４３への制御信号が点線矢印を用いて示されている。弁４３の開放位置において可能な背面空間２２への粉塵の移動を回避するために、通路４０内に或いは通路４０付近に配置されるフィルタを使用し得る。
【００６１】
図８は、本発明に従った真空掃除ユニット１の第７の好適実施態様を示しており、この実施態様では、先の２つの実施態様に関して記載したように、真空掃除ユニット１のハウジング３０内の正面空間２０と背面空間２２との間の圧力差の測定を行うために、手段２４が適用される。第７の実施態様において、圧力差の均等化を可能にする目的のために、生成器１０はハウジング３０の内側に配置される。具体的には、生成器１０は移動可能に配置されるフレーム２８の上に取り付けられ、生成器１０も前方方向及び後方方向に移動し得るよう、フレーム２８を前方方向及び後方方向に移動させ得る。アンダープレッシャが正面空間の内側で優勢であることを測定が示すときには、空間２０，２２の間の圧力差が取り除かれるまで、正面空間２０の容積が減少し且つ背面空間２２の容積が増大するように、可動フレーム２８は前方方向に移動するよう制御される。図８では、測定手段２４から可動フレーム２８への制御信号が点線矢印によって示されており、可動フレーム２８の前後運動は双頭矢印を用いて示されている。好ましくは、可動フレーム２８及び生成器１０の全体は、移動の圧力変化効果を最適化し得るよう並びに正面空間２０から背面空間２２への粉塵移動の危険性がないよう、２つの空間２０，２２の間の気密な分離を実現し得る。
【００６２】
所望であれば、圧力差を直接的に測定し得る。しかしながら、例えば、生成器１０がラウドスピーカの形態である場合には、生成器１０のインピーダンスを測定することによって、圧力差を間接的に測定することも可能である。動作周波数／共振周波数で、電磁結合の変化、その結果、ラウドスピーカ位置に応じる逆起電力（逆ｅｍｆ）の故に、ラウドスピーカのインピーダンスは有意に変化する。インピーダンスが線形形態(linear  regime)を離れるや否や、ラウドスピーカに亘る圧力勾配はラウドスピーカの機能が否定的に影響を受けるような圧力勾配であることを結論付け得る。次に、機能を再び向上させるために、ラウドスピーカの背後の容積、即ち、背面空間２２は、第５の好適実施態様における場合のように、圧力を均等化させるような方法において能動的に変化させられるか、或いは、第６の好適実施態様における場合のように、空気が正面空間２０と背面空間２２との間を流れることが可能にさせられるよう、弁４３が開放位置に置かれるか、或いは、第７の好適実施態様における場合のように、ラウドスピーカを移動させるために、移動可能に配置される手段２８が使用される。
【００６３】
インダクタンスからの圧力勾配を推定することも可能であり得る。何故ならば、この値はラウドスピーカ位置に応じて幾分変化することがあり、直流抵抗は同じままだからである。インピーダンス及びインダクタンスの両方を測定することは、ラウドスピーカの可動表面１１に亘る圧力差を見出すための更なる実現可能な選択肢である。
【００６４】
そのような機器におけるユニット１の適用を想定して、生成器１０の後方囲壁を真空掃除機器のノズル２の内部４に接続し、図６−８を参照して前述した様々の実施態様を第１の好適実施態様から知られるような膜３４でも作製し得る。そのような場合、膜３４は生成器可動表面１１と同相で移動するように同調されるのが好ましい。これはノズル２の内部４における音響相殺の利点をもたらし、変化する静圧に応じた離調はない。
【００６５】
本発明の範囲が前述において議論した実施例に限定されず、付属の請求項において定められるような本発明の範囲から逸脱することなく、それらの幾つかの修正及び変更が可能であることが当業者に明らかであろう。本発明を図面及び本記載中に詳細に例示し且つ記載したが、そのような例示及び記載は例証的又は例示的であるに過ぎないと考えられ、限定的ではない。本発明は開示の実施態様に限定されない。
【００６６】
開示の実施態様に対する変更は、図面、本記載、及び付属の請求項の研究から、本発明を実施する当業者によって理解され且つ行われ得る。請求項において、「含む」という用語は、他のステップ又は素子を排除せず、単数（不定冠詞）は、複数を排除しない。特定の手段が相互に異なる従属項において引用されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせを有利に使用し得ないことを示さない。請求項中の如何なる参照符号も本発明の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。
【００６７】
この本文中、本発明に従った真空掃除機器を使用することによって掃除されるべき表面から取り除き得る粒子を示すために「粉塵」という用語のみが使用されている。完全性のために、本発明は多くの種類の粒子を取り除くために適用可能であり、粒子は粉塵粒子よりもむしろ汚物粒子を普段は指す粒子を含み、それらの粒子の全てがこの本文中で「粉塵」という用語の使用によってカバーされていると想定されていることを付記する。
【００６８】
本発明に従った真空掃除機器の普段の使用は、普段の環境における使用であり、そこでは、空気が機器を取り囲んでいる。それにも拘わらず、本発明は真空掃除機器の直ぐ近傍に空気以外の他の気体が存在する場合においても適用可能である。従って、この本文及び付属の請求項中の「空気」は、本発明に従った真空掃除機器の一部である真空掃除ユニット１が作動させられるときに遂行される吸引／吹付け作用において使用され得るあらゆる可能な気体を表すように理解されなければならない。
【００６９】
実際の場合には、図示の実施例における場合のように、可動表面１１は可撓な膜灯を含んでもよく、ラウドスピーカのような機器の一部であってもよい。しかしながら、それは可動表面１１が可動表面１１を作動させるための手段を配置するあらゆる他の適切な種類の機器の一部であり得るという事実を変更しない。例えば、可動表面１１はピストンの端部表面又はピエゾ物質の表面であってもよい。
【００７０】
前記において説明したように、ハウジング３０と２つの区画２０，２２とを有するユニット１は、フロアケア（床保護）及び真空掃除機器の分野における使用に適している。ユニット１の他の実現可能な用途は、空気洗浄器（エアクリーナ）における適用である。
【００７１】
本発明に従ったユニット１は、１つ又はそれよりも多くの生成器１０、具体的には、２つの生成器１０、２つ又はそれよりも多くの対の生成器１０を含み得る。生成器１０の同調が密閉箱のような本質を有するユニット１の実施態様において、共振周波数（よって、生成されるべき噴流の意図される動作周波数）は、他の要因の中でもとりわけ、背面空間２２内の、生成器１０の背後の空気の圧縮可能性によって決定される。静圧が変化するとき、この共振周波数も変化し、それは望ましくない効果である。この問題を解決する可能性が２つの生成器１０を使用することによってもたらされ、２つの生成器は逆相関係において作動させられる。その場合には、生成器１０は生成器１０の正面側の間に直接的な連絡がないように配置され、各々の生成器１０は別個の噴流を生成し、生成器１０の背面側は、同じ空間、即ち、背面空間内に配置される。生成器１０の逆相動作に基づき、背面空間２２の内側に存在する空気は音響的に圧縮／膨張されないことが達成される。その有利な結果として、背面空間２２内の空気の圧縮可能性は共振周波数に関して役割を演ぜず、共振周波数は変化する静圧と共に変化しない。
【００７２】
本発明を以下の通り要約し得る。真空掃除機器は、粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために粉塵粒子及び／又は掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニット１を含む。ユニット１は、２つの内部区画２０，２２を取り囲むハウジング壁３１を有するハウジング３０と、２つの内部区画２０，２２の界面に配置される可動表面１１と、可動表面１１の往復運動を実現するよう構成される可動表面１１を作動させる手段とを含み、第１の区画２０を境界付けるハウジング壁３１の部分３２が少なくとも１つの開口２１を含み、作動手段は第２の区画２２内に配置される。第２の区画２２を境界付けるハウジング壁３１の部分３３が、第２の区画２２の場所で第２の区画２２の内側とハウジング３０の外側との間の空気の交換を少なくとも妨げるよう構成される。このようにして、さもなければ生成器１０の誤作動又は故障を招き得る、第２の区画への粉塵の移動を妨げることが可能であり、或いは、そのような移動を完全に回避することさえも可能であるということが達成される。ある有利な可能性によれば、ユニット１は、ユニット１内の構造における一時的な適合が作動手段の作動中に起こることを可能にするための手段を含む。そのような手段の適用に基づき、粉塵移動の妨害の副作用として起こり得る生成器可動表面１１に亘る圧力差を解消することによって、生成器１０の機能に対する否定的な影響が回避される。圧力均等化を実現するための他の可能性は、ハウジング３０の内側に、第１の区画２０と第２の区画２２との間の開口２３を有することである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために前記粉塵粒子及び／又は前記掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニットを含む、真空掃除機器であって、
前記ユニットは、
第１の内部空間と第２の内部空間とを取り囲むハウジング壁を有するハウジングを含み、可動表面が前記２つの内部空間の界面に配置され、前記第１の内部空間を境界付ける前記ハウジング壁の第１の部分が少なくとも１つの開口を備え、前記第１の内部空間は前記開口を介して前記ユニットの外側と連絡し、
前記可動表面を往復運動させる作動手段を含み、該作動手段は前記第２の内部空間内に配置され、
前記ユニットは、前記第２の内部空間を境界付ける前記ハウジング壁の第２の部分が空気の通過を許容し得る程度を制御することによって、且つ／或いは、前記可動表面を往復動させること以外によって前記第１の内部空間と前記第２の内部空間との間の比率を変更させることによって、前記第１の内部空間内の圧力を前記第２の内部空間内の圧力と均等化させる圧力均等化手段を更に含むことを特徴とする、
真空掃除機器。
【請求項２】
前記ユニットの前記第２の内部空間を境界付ける前記ハウジング壁の前記第２の部分は、完全に閉塞される、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項３】
前記ユニットの前記第２の内部空間を境界付ける前記ハウジング壁の前記第２の部分は、少なくとも１つの開口を備え、前記開口を閉塞する位置と前記開口を開放状態に維持する位置との間で移動可能な手段が設けられる、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項４】
前記ユニットは、前記ハウジングの内側での前記可動表面及び前記作動手段の全体の移動を許容する手段を含む、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項５】
前記ユニットは、前記第２の内部空間を境界付ける前記ハウジング壁の前記第２の部分に配置される可撓な膜を含む、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項６】
前記可動表面及び前記作動手段の全体が、前記ユニット内に移動可能に配置され、前記ユニットは、前記可動表面及び前記作動手段の前記全体を所定の方向に案内する手段を含み、前記可動表面及び前記作動手段の前記全体は、弾性手段を通じて前記ハウジング壁に取り付けられる、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項７】
前記ユニットは、前記第２の内部空間の容積を変更させる手段と、前記第１の内部空間と前記第２の内部空間との間の圧力差を測定し、該圧力差を解消する前記第２の内部空間の容積を決定し、且つ決定されたように前記容積を設定するために、前記第２の内部空間の容積を変更させる手段を制御する手段とを含む、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項８】
前記第２の内部空間の容積を変更させる手段は、管形状部材と、該管形状部材の内側に移動可能に配置されるピストンとを含み、前記第２の内部空間を境界付ける前記ハウジング壁の前記第２の部分は開口を備え、前記管形状部材は、前記開口の位置で、前記ハウジングに接続される、請求項７に記載の真空掃除機器。
【請求項９】
前記ユニットは、前記第１の内部空間と前記第２の内部空間との間に延在する通路と、該通路を閉塞する位置と該通路を開放状態に維持する位置との間で移動可能な手段と、前記第１の内部空間と前記第２の内部空間との間の圧力差を測定し、該圧力差を解消する前記移動可能な手段の位置を決定し、且つ決定されたような前記位置を取るために前記移動可能な手段を制御する手段とを含む、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項１０】
前記可動表面及び前記作動手段の全体が前記ユニット内に移動可能に配置され、前記ユニットは、前記可動表面及び前記作動手段の前記全体を所定の方向に移動させる手段を含み、前記可動表面及び前記作動手段の前記全体は、これらの移動させる手段に取り付けられ、前記ユニットは、前記第１の内部空間と前記第２の内部空間との間の圧力差を測定し、該圧力差を解消するよう前記可動表面及び前記作動手段の前記全体の位置を決定し、且つ決定されたような前記位置に前記可動表面及び前記作動手段の前記全体を置くよう前記可動表面及び前記作動手段の前記全体を移動させる前記手段を制御する手段を更に含む、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項１１】
前記ユニット内で、前記作動手段は、前記可動表面の往復運動を実現するよう構成され、前記往復運動は、前記開口で様々の方向から前記開口を通じて前記第１の内部空間内に空気を引き込ませること及び前記開口を通じて前記第１の内部空間から指向性噴流の形態において空気を放出させることを交互に行わせ、請求項１に記載の真空掃除機器。
【請求項１２】
粉塵粒子が掃除されるべき表面から取り除かれて浮揚するために前記粉塵粒子及び／又は前記掃除されるべき表面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニットを含む、真空掃除機器であって、
前記ユニットは、
第１の内部空間と第２の内部空間とを取り囲むハウジング壁を有するハウジングを含み、可動表面が前記２つの内部空間の界面に配置され、前記第１の内部空間を境界付ける前記ハウジング壁の第１の部分が少なくとも１つの開口を備え、前記第１の内部空間は前記開口を介して前記ユニットの外側と連絡し、
前記可動表面を往復運動させる作動手段を含み、該作動手段は前記第２の内部空間内に配置され、
前記ユニットは、前記第１の内部空間内の圧力を前記第２の内部空間内の圧力と均等化させる圧力均等化手段を更に含み、該圧力均等化手段は、前記第２の内部空間が前記第１の内部空間を介して前記ユニットの外側と連絡するように、前記第１の内部空間と前記第２の内部空間との間の前記ハウジング壁の部分に少なくとも１つの開口を含むことを特徴とする、
真空掃除機器。
【国際調査報告】
2014514081.tif 000021
2014514081.tif 000022