(57)【要約】真空掃除機の清掃ヘッド（１２）での使用に適当な攪拌装置が、第１及び第２の流路（１０１，１１０，１０２，１２０）を備える。各流路が、共振キャビティ（１０１，１０２）と、該キャビティ（１０１，１０２）を清掃ヘッド（１２）内の空間（５５）に接続する入口／出口ポート（１１０，１２０）とを有する。振動板を有するラウドスピーカーなどの生成手段（２００）が、ポート（１１０，１２０）間で交互の圧力波を生成する。第２のポート（１２０）からの圧力波とは逆位相の圧力波が第１のポート（１１０）から放出され、したがって作動ノイズが低くなる。生成手段（振動板）の両側面が等しい静圧にさらされるため、生成手段がより確実に作動する。複数のこれらの配置を清掃ヘッドを横切らせて設けることができ、また、駆動体（２００）などの攪拌装置の一部分を真空掃除機の本体に取り付けることができる。
2006500136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互の圧力波を生成する生成手段と、入口／出口ポートを有する第１の流体流路と、入口／出口ポートを有する第２の流体流路とを備え、前記入口／出口ポートに隣接する領域が攪拌領域を形成する攪拌装置であって、
前記生成手段が、前記第１の流体流路に沿った第１の交互の圧力波と前記第２の流体流路に沿った第２の交互の圧力波とを生成するように構成され、前記第１及び第２の圧力波が互いに略逆位相である攪拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の攪拌装置において、
各流路がキャビティを備える攪拌装置。
【請求項３】
請求項２に記載の攪拌装置において、
前記キャビティが共振キャビティである攪拌装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の攪拌装置において、
各流路の前記キャビティが同一容積である攪拌装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記キャビティが前記生成手段に直接隣接する攪拌装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記流路のそれぞれが、キャビティとそこから直接延びるポートとからなる攪拌装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記キャビティが、前記生成手段から離間して配置されるとともにダクトによって前記生成手段に接続される攪拌装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段が振動板を備え、前記振動板の第１の側面が前記第１の流路に連通し、前記振動板の第２の側面が前記第２の流路に連通し、それによって前記第１及び第２の交互の圧力波を生成する攪拌装置。
【請求項９】
請求項８に記載の攪拌装置において、
前記生成手段が、前記振動板を駆動する駆動体をさらに備え、前記駆動体が前記流路のうちの１つに収容される攪拌装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の攪拌装置において、
前記生成手段が、前記振動板を駆動する２つの駆動体を備え、前記駆動体が前記振動板の両側面に取り付けられ、第１の前記駆動体が前記第１の流路に収容され、第２の前記駆動体が前記第２の流路に収容される攪拌装置。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段が、２つの振動板と、該振動板の間に配置されて前記振動板を駆動する駆動体とを備え、第１の前記振動板が前記第１の流路に連通し、第２の前記振動板が前記第２の流路に連通する攪拌装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段がコイルと磁石とを備え、前記コイルあるいは磁石のうちの一方が他方に関して移動可能であり、前記コイルが該コイルにエネルギーを与える交流信号を受信する攪拌装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の攪拌装置において、
前記コイルが本線の電源の周波数で信号を受信する攪拌装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の攪拌装置において、
前記コイルに供給するための交流信号を生成する信号源をさらに備える攪拌装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段がラウドスピーカーを備える攪拌装置。
【請求項１６】
請求項１〜１１のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段が空気流によって駆動される攪拌装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の攪拌装置において、
真空掃除機への空気流路に配置されるタービンと、前記生成手段に前記タービンの出力を接続する継手とをさらに備える攪拌装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段が０〜２００Ｈｚの範囲の周波数で圧力波を生成する攪拌装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の攪拌装置において、
前記生成手段の作動周波数が変化可能である攪拌装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の攪拌装置において、
前記生成手段の周波数が該装置のユーザーによって手動で調節可能である攪拌装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の攪拌装置において、
フロア表面のタイプを検出する検出手段をさらに備え、前記生成手段の作動周波数がフロア表面の検出タイプにより変化可能である攪拌装置。
【請求項２２】
表面を横切って移動するための底プレートを有するハウジングと、請求項１〜２１のいずれかに記載の攪拌装置とを備えた清掃ヘッド。
【請求項２３】
真空掃除機用の清掃ヘッドの形状である請求項２２に記載の清掃ヘッドにおいて、
前記ハウジングが、吸込源に接続するための吸込出口を有する吸込ハウジングであり、前記攪拌装置のポートが前記ハウジングに沿って離間する清掃ヘッド。
【請求項２４】
請求項２２または２３に記載の清掃ヘッドにおいて、
前記ポートが前記底プレートの方へ向けて下方側に方向付けられる清掃ヘッド。
【請求項２５】
請求項２２〜２４のいずれかに記載の清掃ヘッドにおいて、
前記ポートが前記清掃ヘッドの前記底プレートに関して傾斜する清掃ヘッド。
【請求項２６】
請求項２２〜２５のいずれかに記載の清掃ヘッドにおいて、
複数の前記攪拌装置を備える清掃ヘッド。
【請求項２７】
請求項２６に記載の清掃ヘッドにおいて、
前記攪拌装置が前記清掃ヘッドの縦軸線に沿って離間する清掃ヘッド。
【請求項２８】
ワンドに嵌め込むためのツールの形状である請求項２２〜２７のいずれかに記載の清掃ヘッド。
【請求項２９】
本体と清掃ヘッドとを備えた真空掃除機であって、
請求項１〜２１のいずれかに記載の前記攪拌装置の一部分が、前記真空掃除機の本体内あるいは本体上に収容され、ダクト系統が、前記本体内あるいは前記本体上の前記攪拌装置の一部分を前記清掃ヘッドにおける前記攪拌装置の一部分に接続する攪拌装置。
【請求項３０】
交互の圧力波を生成する生成手段と、入口／出口ポートを有する第１の流体流路と、入口／出口ポートを有する第２の流体流路とを備え、前記入口／出口ポートが前記流路を前記清掃ヘッド内の空間へ接続する、清掃ヘッドを有する真空掃除機での使用のための攪拌装置であって、
前記生成手段が、前記第１の流体流路に沿った第１の交互の圧力波と前記第２の流体流路に沿った第２の交互の圧力波とを生成するように構成され、前記第１及び第２の圧力波が互いに略逆位相である攪拌装置。
【請求項３１】
実質的に添付の図面を参照して説明されたような、攪拌装置、清掃ヘッド、あるいは真空掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、限定されることはないが、真空掃除機などの清掃機器での使用に特に適した攪拌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空掃除機は、一般に、モーター駆動ファンによって生成される吸込力とフロア表面に対する何らかの機械的攪拌との組合せによって、表面から汚れ、ホコリ、及び他の破片を除去するものである。前記機械的攪拌は、多くの場合、モータあるいは空気タービンによって駆動される回転ブラシバーの形態をとる。回転ブラシバーがカーペットパイルを「打つ」一方で、吸込力が汚れ及びホコリを表面から「吸い込む」。
【０００３】
ブラシバーによるカーペットの攪拌は、必然的にカーペットの若干の損傷を生じさせ、また、ブラシバーと該ブラシバーの駆動システムとを摩耗させる。
【０００４】
カーペットからの汚れの放出を促進するために、振動する空気流を利用したツールのための様々な提案がなされている。特許文献１は、清掃ヘッド内に支持されてシールされたラウドスピーカーを有する清掃ヘッドを開示しており、空気波を１０〜２００Ｈｚあるいは２００〜５００Ｈｚの周波数範囲で表面へ向けるようになっている。
【特許文献１】米国特許第５，４００，４６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この種のツールは、使用中にノイズを生じさせ得るという不具合を有している。また、吸込源に近いラウドスピーカーの使用は、該ラウドスピーカーのコーンが吸込源の方へ吸い込まれてしまう傾向があるために、ラウドスピーカーの作動に問題を生じさせる。
【０００６】
本発明は、表面あるいは攪拌を必要とする他の媒体を攪拌するための改良された方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明の第１の特色は、請求項１による攪拌装置を提供する。
【０００８】
この攪拌システムは、第２のポートからの圧力波とは逆位相の圧力波が第１のポートから放出されるという利点を有している。装置から通常の作動距離（いわゆる遠距離音場（far-field））では、圧力波が互いにキャンセルするため、ユーザーが装置からほとんどノイズを聞くことはない。ほとんどノイズは存在しないが、ポート間には、該ポートの下に配置された何かを攪拌することができる空気の正味流れが存在する。生成手段は、一種の空気ポンプとして機能し、流路内の空気の容量に作用する。
【０００９】
攪拌装置は、真空掃除機などの清掃機器と一緒に、あるいはその一部として使用することが特に好都合である。したがって、本発明のさらなる特色は、真空掃除機での使用のための清掃ヘッド、真空掃除機及び攪拌装置を提供する。攪拌装置のポートは、清掃機器の清掃ヘッドの一部分を構成することができる。攪拌装置は、真空掃除機の吸込ヘッドの一部分として使用することが特に好都合であり、これは、圧力波によって取り除かれるどんな材料でも吸込ヘッドを通した主たる吸込流れによって運び出されるためである。この構成が真空掃除機の一部分として使用される場合のさらなる利点は、生成手段（振動板）の２つの側面が等しい静圧にさらされるため、振動板が掃除機の吸込源の方へ向けて吸い込まれなくなるということである。しかし、この装置の用途は、清掃機器を越えて広がることは言うまでもない。
【００１０】
表面に対する機械的接触がないことは、該表面の摩耗を減少させるのに役立つことができる。機械的にカーペットを攪拌するというよりはむしろ、空気運動がカーペットパイルを振動させ、ホコリをカーペットパイルから引き出す。このホコリは、大量の空気流とともに抽出されることができる。好ましくは、生成手段の周波数が、カーペットパイルの共振周波数に等しいか、あるいは近くなっている。これは、カーペットパイルの基部から表面の方へ向けて上方へ、汚れを「飛び出させる（boil）」のに役立つことができる。好ましくは、生成手段の作動周波数が、手動で調節可能であるか、あるいは、カーペットのタイプあるいは清掃ヘッドの下の表面によって自動的に調節可能である。
【００１１】
その最も単純な形状では、各流路が、そこから直接延びるポートを有するキャビティとされている。生成手段は、キャビティに直接作用することができる。より精巧な構成では、流路が、主たる（共振）キャビティを生成手段に接続するさらなるダクト系統を備えていることができる。この構成は、攪拌が必要なところに隣接して生成手段を収容することが好ましくないか、あるいは不可能である用途に役立つことができる。例えば、真空掃除機では、掃除機ヘッドのサイズ及び重さを増大させることは好ましくない。したがって、生成手段を真空掃除機の本体に配置することができ、ダクト系統が生成手段を掃除機の共振キャビティに接続する。
【００１２】
各キャビティは、１つあるいは複数のポートを有していることができる。ポートの形状は、用途に適応させることができる。攪拌装置が清掃ヘッドの一部分を形成するとき、長方形状の横断面が良く機能することが分かっている。
【００１３】
好ましくは、生成手段が振動板を備えている。「振動板」という用語は、広く解釈されることを意図したものであり、広い範囲の可動部材を包含している。振動板は、可撓部材、あるいは室の壁に対して撓み可能に取り付けられた剛性部材のいずれかとすることができる。１つの振動板が使用される場合、振動板の２つの側面が第１及び第２の交互の圧力波を生成するように、振動板の第１の側面が第１の流路と連通し、振動板の第２の側面が第２の流路と連通する。振動板を駆動するための駆動体は、これら流路（あるいはキャビティ）のうちの一方の内部に収容されることができるか、あるいは、振動板の両側面に設けられた２つの駆動体が存在することができる。
【００１４】
２つの振動板が使用される場合、これらは、それらの間に駆動体が取り付けられるようにして互いに離間していることができる。好ましくは、一方の流路（あるいはキャビティ）が圧縮され、他方が希薄化されるように、振動板が同時に駆動される。
【００１５】
好ましくは、第１及び第２のキャビティが略同一の容積を有している。システムがより対称性を有するようになればなるほど、２つの圧力波がますます合致するようになり、したがって２つの圧力波が互いにキャンセルするようになる。好ましくは、装置のクオリティファクター（Ｑ）を最大化するように、キャビティは生成手段が作動する周波数に同調されている。ポートを通した空気移動を最大化するため、これらのポートは、生成手段の作動周波数よりも大きい（例えば２倍）周波数に同調されていることが好ましいことが分かっている。
【００１６】
生成手段は、ラウドスピーカーの形状であることができる。コイルあるいは磁石が振動板に取り付けられて移動可能とされる一方で、磁石あるいはコイルの他方が静止していることができる。ラウドスピーカータイプの駆動体は、ピストンタイプの駆動体と比べ、振動板への直接接続がないため、安価であって作動中のノイズが小さいという利点を有している。生成手段の他の形状は、１つあるいは複数の振動板に作用するカムあるいはピストンを含んでおり、該カムあるいはピストンは、モータあるいは機器を通る空気流によって駆動される。ラウドスピーカーのコイルは、本線の周波数での信号、あるいは信号源から引き出された信号によって、直接駆動されることができる。
【００１７】
フロア表面に使用される清掃ヘッドの一部分である攪拌装置にとって、０〜２００Ｈｚの範囲の周波数の圧力波を生成する生成手段により、最良の結果が得られることが分かっている。
【００１８】
好ましくは、ポートは、それらが表面の方へ向けて下方側に方向付けられるとともに互いに傾斜するように配置されている。
【００１９】
清掃ヘッドは、複数の攪拌装置を組み入れることができる。
【００２０】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
清掃ヘッドを詳細に説明する前に、図１Ａ及び１Ｂは、該清掃ヘッドを使用することができる直立タイプの真空掃除機の一例を示している。汚れた空気は、フロア上の清掃が要求される場合には掃除機ヘッド１２を介して、また、フロアより上のあるいは手動での清掃が要求される場合にはホース及びワンドアセンブリ１１を介して、掃除機内に引き込まれることができる。汚れた空気は、経路Ａに沿って掃除機内に引き込まれる。汚れた空気は、分離装置１５に入る前に経路Ｃに沿って運ばれ、該分離装置１５は、汚れた空気から汚れ及びホコリを分離する（経路Ｄ）とともに該分離された物質を収集するように機能する。分離装置は、ここに示されたようなサイクロン分離器とすることができるし、あるいは、フィルタバッグのような他のいくつかの形態の分離器とすることができる。きれいにされた空気は、掃除機の基部においてファン及びモータハウジング２０に入る前（Ｇ）に、経路Ｅ，Ｆに沿って分離器を出る。ファン及びモータハウジング２０は、ファンと該ファンを駆動するモータとを支持している。使用中、モータ２５は、掃除機を通る経路Ａ〜Ｈに沿って空気を引き込むようにファンを回転させる。空気は、適当な出口を介して掃除機から排出される（経路Ｈ）。
【００２２】
この真空掃除機に使用される清掃ヘッド１２が、図２に断面で示されている。清掃ヘッド１２のケーシング５０は、吸込ハウジングを構成している。吸込ハウジングにおけるフロアに対向する下方の側面５３は、フロア表面に沿って乗り上げることができる底プレートである。また、清掃ヘッドが硬質のフロア表面を横切って転がることを許容するため、小さなローラが底プレートの基部に設けられていてもよい。吸込開口部５４が、底プレート５３に形成されている。使用中、フロアカバー（例えばカーペット）は、吸込開口部５４を通して突出する。前述のように、吸込出口１３０は、吸込ハウジング５０を、真空掃除機の本体に設けられた分離装置とファン及びモータとに接続する。これらの特徴のすべては、従来の清掃ヘッドにおいてよく知られている。
【００２３】
清掃ヘッド１２の上面に取り付けられているのは、攪拌システムである。その最も単純な形状では、これは、２つのコンパートメントあるいはキャビティ１０１，１０２に分割されたハウジング１００を備えている。各キャビティ１０１，１０２のために、管状ポート１１０，１２０が、キャビティ１０１，１０２の内側から吸込ハウジング５５内に延びている。２つのキャビティ１０１，１０２は、分割壁２０１によって分離されている。図３により適切に示されているように、駆動体２００の振動板２０６は、分割壁２０１の開口部に取り付けられており、該壁２０１に対してシールされている。この実施例において、駆動体２００は、ラウドスピーカーの形状で概略的に示されている。振動板２０６の両側面は、キャビティ１０１，１０２のそれぞれ１つに連通している、つまり、振動板２０６の第１の側面がキャビティ１０１に連通し、振動板２０６の第２の側面がキャビティ１０２に連通している。振動板２０６の外側縁部は、可撓シール２０４によって分割壁２０１に接続されており、該可撓シールは、使用中、振動板２０６が移動するのを許容するが、キャビティ１０１，１０２間の気密シールを維持する。このシール２０４は、振動板２０６の全周囲のまわりに延びている。振動板２０６は、磁石２１０及びコイル２１５組合せによって駆動され、該組み合わせは、次に交流源によって駆動される。これは、以下でより詳細に説明される。交流周波数は、０〜２００Ｈｚの範囲とすることができる。駆動体２００は、ポート１１０，１２０間で空気を往復して移動させて、該空気を清掃ヘッドの吸込入口５４内に突出するカーペットパイルあるいは他のフロアカバーを横切って移動させるように機能する。
【００２４】
各キャビティ１０１，１０２は、選択された周波数で振動板２０６によって駆動される容積Ｖを有している。駆動体２００は、キャビティ内の空気を圧縮し、この圧縮された空気が、ポート１１０を通して排出される。駆動体が方向を変化させると、空気運動も方向を変化させる。振動板２０６の移動とポート１１０，１２０を通した空気の移動との間の位相関係は、作動周波数によって変化する。低周波数では、振動板２０６の移動が一般にポートからの空気の移動と同位相であり、例えば、図２において振動板２０６が左の方へ移動するのにつれて、空気がキャビティ１０１及びポート１１０からカーペットの方へ向けて吸込ハウジング５５内へ送り出される。同時に、空気が吸込ハウジング５５からポート１２０に沿ってキャビティ１０２内に引き込まれる。振動板２０６が右の方へ移動すると、空気が反対方向に移動する、つまり、空気がキャビティ１０２及びポート１２０からカーペットの方へ向けて吸込ハウジング５５内へ送り出されるのと同時に、空気が吸込ハウジング５５からポート１１０に沿ってキャビティ１０１内に引き込まれる。高周波数では、振動板２０６の移動とポートを通した空気の移動との間の位相関係が異なり、一般に、振動板２０６の移動とポートを通した空気の移動との間に位相遅れが存在する。しかしながら、全作動周波数で、ポート１１０からの波がポート１２０からの波とは逆位相である。
【００２５】
攪拌システム及びカーペット間の接触がなく、カーペット摩耗を減少させるのに非常に有益であることが理解されるであろう。ポート１１０，１２０への空気運動、ポート１１０，１２０からの空気運動は、カーペットのパイルを振動させ、カーペット繊維の間からホコリを引き出すように機能する。それから、取り除かれたどんなホコリでも、底プレートの縁部５１，５２の下の、あるいは、吸込ハウジング５０の両端部のブリード入口を通る、吸込ハウジング内の空間５５へ流れる大量の空気流で採集することができる。
【００２６】
図４は、複数のキャビティのうちの１つを示している。キャビティ１０１の容積Ｖと、ポート１１０の断面積Ａと、ポート１１０の長さＬとが、このキャビティ／ポートが同調される周波数を決定する。このための方程式は、ヘルムホルツ方程式に基づいている。
【数１】
2006500136.tif 000003
ここで、
ｃは音の速さ、
ａはポート半径、
Ｌはポート長さ、
Ｖはキャビティ容積、
である。
【００２７】
この用途のため、ポート１１０，１２０が同調されないポイントでシステムを使用する必要がある。これらのポートを所望の作動周波数の２倍とされる周波数に同調させることは、該ポートを通した多量の空気移動を許容する。理想的には、駆動体ボックスの共振が、システムのＱ（クオリティファクター）を最大化する所望の作動周波数にとどまっているべきである。非常に小さい（あるいはゼロに近い）周波数でポートの空気がピストン移動するどんなポートシステムにも位相変化が存在する。ポートの共振では、ポート及び駆動体が１８０度位相を異ならせており、キャビティの空気の圧縮及び希薄化の両方を行い、同時に空気及び振動板の偏りを最小化する。この周波数（所望の作動周波数）の半分では、空気が駆動体の移動よりも数度の位相で遅れるのみとなる中継ぎ（compromise）が存在する。駆動体キャビティの共振のこの設計は、周波数によって増大する押しのけ容積（つまり押しのけられる空気の容積）に比例する空気中のエネルギーを最大にするべきである。使用される実際の空気容積は、低いコイル温度を維持するのに十分であるが機械的に作動しなくならないように十分な負荷を加えるようにして、スピーカーが移動できるようにする中継ぎ（compromise）である。
【００２８】
攪拌システムのこの構成は、いくつかの利点を有している。第１に、各々が振動板２０６のそれぞれの側面に連通する２つのポート１１０，１２０を設けることにより、振動板２０６が等しい静圧低下にさらされる。これは、振動板２０６が吸込源の方へ向けて移動する傾向を最小化するか、あるいはなくす。
【００２９】
２つのポートの使用に起因する第２の利点は、ノイズキャンセルである。ポートが所定の周波数で空気を移動させると、システムを帯域通過低音反射ラウドスピーカーキャビティとして機能させる環境内へ圧力波が生成される。２つのポートを互いに近接させて配置することにより、それらが位相を異ならせて作動し、圧力波をキャンセルし、したがって、システムのノイズレベルを真空掃除機のノイズレベルよりも小さくなるべきとされるポイントまで減少させる。「近接」という用語は、ポート中心間の距離が、生成される周波数の波長と比べて小さいことを意味していることに留意されたい。音量レベルの減少量は、システムの対称性、つまり、キャビティの容積、ポートサイズ、ポート間の距離、ポートの入口／出口の近くの何らかの障害物の欠如、及び結果として生じる波の周波数に依存している。また、キャビティの壁１００を通した何らかの音の伝達は、システムの可能な最低音量レベルを決定する。
【００３０】
この実施例では、キャビティ１０１，１０２のそれぞれが、同一の形状及び容積を有しているように示されている。各キャビティの形状を変化させる、例えば、キャビティ１０１がキャビティ１０２よりも低い高さを有するようにできるが、これらのキャビティの容積が等しくなるべきであることと、システムのＱファクターが可能な限りバランスを保っていることが重要である。
【００３１】
ポート１１０，１２０は、互いの方へ向けて曲がっているように示されている。ポート１１０，１２０を垂直に方向付けることができるが、（図５に示すような）垂直から角度θの方向は、ポートからの空気流がその速度に対して横及び垂直の両方の成分を有するという利点を有している。９０度の角度θでも機能するが、よりよく機能しない。
【００３２】
図６及び７は、駆動体２００を駆動することができる２つの方法を示している。図６は、駆動体２００が変圧器３０２を介して本線の電気電源に接続された単純な構成を示している。変圧器３０２は、本線の電圧（２４０Ｖ、あるいは地域によって対応する値）から、駆動体２００を駆動するのに適当な例えば１２〜５０Ｖの低い電圧まで、電圧をステップさせるように機能する。この構成では、駆動体２００は、本線の電源の周波数（つまり５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）で駆動される。この構成は、ほとんどコンポーネントを必要としないという利点があるが、駆動体２００が本線の電源の周波数で作動することができるのみであるという制限がある。
【００３３】
図７は、駆動体２００が増幅器３１０によって駆動される他の構成を示している。増幅器３１０は、従来のように、真空掃除機の本線の電源から引き出される電力電源（＋Ｖｓ，−Ｖｓ）によって電力を供給される。発振器３２０あるいは他の周波数源が、増幅器３１０の入力に接続されている。駆動体２００に供給される信号は、したがって、源３２０によって生成される信号の増幅されたバージョンである。この構成はより多くのコンポーネントを必要とするが、増幅器ゲインを制御することにより、駆動体２００によって生成される信号の強度の制御をユーザーに提供する。駆動体２００の強度を変化させるため、手動制御部を清掃ヘッドあるいは真空掃除機の本体に設けることができる。
【００３４】
駆動体２００の最適作動周波数は、カーペットのタイプによって変化することが分かっている。カーペットパイル及びカーペット織りを形成する繊維の密度及び長さなどのファクターは、繊維が移動するであろう周波数を決定する。理想的には、駆動体２００は、カーペットの共振周波数で作動する。これは、駆動体が変化可能であることを要求される。図７に示される回路は、信号源３２０の周波数を変化させることによって、作動周波数が変化できるようにしている。源３２０の周波数を変化させるため、さらなる手動制御部を清掃ヘッドあるいは真空掃除機の本体に設けることができる。制御部は、周波数がマークされている、あるいは、より有用には、範囲内のそれぞれの周波数に対応するカーペットのタイプを示すラベルを有するようにすることができる。例えば、約５０Ｈｚの周波数は「プラッシュカーペット（plush carpets）」に対応することができ、約１１５Ｈｚの周波数は「ウィルトンカーペット（Wilton carpets）」に対応することができる。
【００３５】
さらなる改良が図８に示されている。ここでは、図７の構成が、駆動体２００の作動周波数がカーペットタイプ検出器によって自動的に決定されるように適応されている。便宜上、増幅器３１０に作用する信号は、マイクロプロセッサー３４０によって生成される。マイクロプロセッサー３４０は、該マイクロプロセッサー３４０に関連するメモリ内に収容されたデータを用いて信号を生成することができる。マイクロプロセッサー３４０はまた、超音波送信器とそれに関連する受信器とを有している。マイクロプロセッサー３４０の制御のもとで、送信器３４２は、カーペットの方へ向けて所定の周波数の信号を発する。送信器３４４はカーペットから信号を受信し、そして、送信された信号に関して受信された信号の振幅、位相、あるいは時間遅れや、これらの量の組合せが、カーペットのタイプを決定するために用いられることができる。受信された信号の分析は、マイクロプロセッサー３４０によって実行され、そして、収容された信号のいずれを増幅器３１０に作用させるべきかを決定するために使用される。カーペットタイプを決定するため、所定の周波数あるいは周波数帯域の電磁放射の使用などの他のタイプの技術を用いることができるのは言うまでもない。
【００３６】
完全さのために、図１７は、この攪拌装置を組み入れたフロアツール４０を有するシリンダタイプの真空掃除機（いくつかの国ではキャニスターあるいはバレル掃除機と呼ばれる）を示している。
【００３７】
これまで、駆動体２００は、キャビティ１０１，１０２のうちの一方に配置された駆動体（磁石、コイルなど）を有する振動板として示されていた。空気が駆動体の構造の内部及び／または周囲を通過することによって振動板２０６に容易に到達することができるため、キャビティのうちの一方における駆動体の存在は、システムの対称性の性質に著しく影響を及ぼすべきでない。図３を再び参照すると、駆動体のサスペンション２１２は多孔性であり、また、シャシー２０８内に空間が存在している。しかしながら、キャビティ１０２の自由空間の容積がキャビティ１０１の自由空間の容積に合致するように、つまり、キャビティ１０２の総容積が、駆動体２００によって占められた容積を足したキャビティ１０１の容積に等しくなるように、キャビティ１０２のサイズをキャビティ１０１と比較して増大させることが好ましい。
【００３８】
他の構成では、駆動体自体が対称形である。図９に示されるように、これは互いに対向して取り付けられた２つの駆動体２００，２００’の構造を有しており、振動板２０６が両駆動体に共通である。駆動体のコイル２１５への接続は互いに関して逆とされており、共通の信号によってエネルギーを与えられたときに、駆動体が振動板２０６を同一方向に駆動するように機能する。説明のため、駆動体２００は振動板２０６を左の方へ移動させるのと同時に、駆動体２００’も振動板２０６を左の方へ移動させる。振動板２０６は、単一の振動板とすることができるし、あるいは、互いに対面させて取り付けられた２つの振動板とすることができる。
【００３９】
さらなる代替構成では、図１０に示されるように、各キャビティが、その内部に取り付けられた１つの完全な駆動体ユニット２００を有しており、それ自身の振動板が隣接するキャビティの壁に形成されている。２つの駆動体２００のコイルへの接続は逆とされており、２つの駆動体の両方がそれらのそれぞれの振動板を同一方向に移動させる。
【００４０】
１つあるいは複数の駆動体は、共振キャビティ１０１，１０２内に配置される必要はないし、清掃ヘッド上に直接配置される必要もない。図１１〜１３に示された実施例では、１つの駆動体（あるいは複数の駆動体）２００が、共振キャビティ５０３，５０４から離間して配置された小さなキャビティ５０１，５０２内に取り付けられており、一対の接続パイプ５０５，５０６が、キャビティ５０１，５０２を共振キャビティ５０３，５０４に接続している。小さな駆動体キャビティを使用し、かつ接続チューブで利用可能な圧力を最大化することにより、第２のキャビティは、ポート／キャビティ共振のために使用されることができる。駆動体を遠くに取り付けることは、寸法などについての制限が少なくなるため、掃除機ヘッドのサイズを減少させるという利点を有しており、駆動体の幅広い選択ができるようになる。
【００４１】
駆動体２００を遠くに配置することは、接続パイプ５０５，５０６を下る圧力波を伝達するのに起因したロスがあるために、性能のわずかなロスというペナルティを有することがあり得る。概して、これらのロスは、接続パイプ５０５，５０６がより狭くかつより長くなるほど増大する傾向がある。これらの損失は、接続パイプ５０５，５０６がポート５１０，５２０の断面積の２倍とされる断面積を有する場合、また、パイプ５０５，５０６を適度に短くした場合に、最小化することができると考えられる。システムは、内部キャビティが外部キャビティの共振を吸収しないように（したがって利用可能なエネルギーを減少させないように）同調される必要がある。この場合、駆動体キャビティの共振はポートキャビティの共振の２倍とされるべきであり、したがって、上部部分は下部部分よりも「硬く」、接続パイプ５０５，５０６の端部において利用可能なエネルギーを最大化するためにシステムのＱファクターを高く維持する。
【００４２】
図１２は、駆動体のこの遠くの配置を直立タイプの真空掃除機で実現することができる１つの方法を示しており、駆動体２００が真空掃除機の本体５３０における直立部分の基部に収容されている。図１３は、駆動体２００をシリンダタイプの真空掃除機に収容することができる１つの方法を示しており、駆動体２００及び駆動体キャビティが真空掃除機のワンド５５０に取り付けられている。
【００４３】
清掃ヘッドに１対のキャビティを設けることができるものの、清掃ヘッドの全幅を横切って優れたレベルの攪拌を加えるため、そのような装置の配列を用いることが好ましい。図１４は、複数組のキャビティを有する構成を示している。キャビティ４１０，４２０，４３０，４４０，４５０の各対は、前後に位置決めされ、かつ、清掃ヘッドの幅を横切るように互いに隣接して位置合わせされている。明瞭さのため、軸線４０１は清掃ヘッドの縦軸線を示し、軸線４０２が前後を示している。
【００４４】
他の代替構成では、キャビティの各対を、清掃ヘッドの縦軸線４０１に位置合わせすることができる。図１５は、複数のキャビティがこのように取り付けられた清掃ヘッドの縦軸線に沿った横断面を示している。ポートのどちらの側でもかなりの空気移動があるため、ポート間のギャップが性能を低下させないようにするべきである。
【００４５】
さらなる代替構成では、各キャビティが、キャビティの内部を吸込ハウジングに接続する複数のポートを有することができる。駆動体は、キャビティの容積と、ポートの断面積と、したがって移動することになる空気の量とに適切に合致しているべきである。
【００４６】
図２及び３に示される駆動体では、コイル２１５が振動板とともに可動とされている一方、磁石２１０が静止している。駆動体の代替形状では、図１６に示されるように、駆動体が固定コイル２２５と可動磁石２２０とを有している。ポート１１０，１２０を通した空気移動は、駆動体を冷却するために使用されることができる。磁石２２０は、磁石巻型２２１のまわりに嵌め込まれるリング磁石の形状をとっている。駆動体の後部でのカップ２０３のキャビティ２２８は、熱伝導流体あるいはゲルを収容しており、ヒートシンクがポールプレートの後部に取り付けられている。これは、ポートに入った空気がヒートシンクのフィン２３０を自然に通過するため、駆動体が激しく駆動されたときに、優れた冷却を可能にするべきである。この構成は、サスペンションを通したブリードによって駆動体の運動がコイルを冷却する移動コイル装置よりも好ましいことがある。これはまた、ホコリの進入を防止するために、シールされたコイルとともに駆動体が使用されることを許容する。
【００４７】
上述の実施例のそれぞれでは、駆動体が、交流源によって駆動されるラウドスピーカータイプのアセンブリとされていた。しかしながら、例えばモーター駆動ピストンなどにより、振動板を他の方法で移動させることができる。振動板が移動される周波数は、ラウドスピーカーの実施例と同一範囲にすることができ、振動板の周波数の制御は、モータ速度の制御によって制御されることができる。
【００４８】
図１８に示される構成では、前述のように、ハウジング１００が、ポート１１０，１２０を有する２つのキャビティ１０１，１０２を有している。２つの振動板２６１，２６２は、ハウジング１００内に配置され、サスペンション及びシール複合体２５５，２５６によってハウジング１００の壁に接続されている。カム２５０が振動板２６１，２６２間に取り付けられ、該カム２５０はスピンドル２５２に関して偏心して取り付けられている。スピンドルは、直接的あるいは間接的（ギアを入れた）継手を介してモータによって駆動される。２つの振動板２６１，２６２は、常にカム２５０に対して接触するように位置しており、したがって、それらのそれぞれのキャビティ１０１，１０２内の振動板２６１，２６２の位置が、カム２５０の位置によって常に制御される。カム２５０が回転するのにしたがい、振動板２６１，２６２がレスト位置に対して移動する。カム２５０のサイクルの半分の間、振動板２６１が左の方へ移動してキャビティ１０１の容積を減少させる一方、振動板２６２が左の方へ移動してキャビティ１０２の容積を増大させる。カム２５０のサイクルの残りの半分の間、振動板２６１が右の方へ移動してキャビティ１０１の容積を増大させる一方、振動板２６２が右の方へ移動してキャビティ１０２の容積を減少させる。振動板２６１，２６２の移動は、ラウドスピーカーの実施例と同様に、圧力波を生成する。
【００４９】
本線の電源から引き出される電気電源を介して駆動体に電力を供給することは有利であるが、真空掃除機を通る空気流によって電力を供給されるタービンにより、駆動体に電力を供給することも可能である。タービンは、機械を通る主たる空気流路に配置されることができる（いわゆる「汚れた空気」タービン）か、あるいは、機械への別個の（きれいな空気の）空気流路に配置されることができる。図１８において、カム２５０を駆動するスピンドル２５２は、ギアを入れた接続を介してタービンに接続されることができる。これが使用される真空掃除機を通過する通常の空気流量を知ることにより、カム２５０の回転割合がフロア表面の攪拌に関して要求される範囲内にあるように、適切なギア装置をタービンとカム２５０との間に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】攪拌装置を使用することができる従来の直立タイプの真空掃除機を示す図である。
【図１Ｂ】攪拌装置を使用することができる従来の直立タイプの真空掃除機を示す図である。
【図２】攪拌装置を組み入れた清掃ヘッドを示す図である。
【図３】攪拌装置をより詳細に示す図である。
【図４】攪拌装置に使用されるキャビティのうちの１つを示す図である。
【図５】攪拌装置へのポートの位置決めを示す図である。
【図６】生成手段を駆動する第１の方法を示す図である。
【図７】生成手段を駆動する第２の方法を示す図である。
【図８】生成手段の作動周波数を自動的に調節する方法を示す図である。
【図９】攪拌装置のための対称な駆動体の構成を示す図である。
【図１０】攪拌装置のために他の駆動体の構成を示す図である。
【図１１】攪拌装置の一部分が清掃ヘッドから離間して配置された構成を示す図である。
【図１２】攪拌装置の一部分が清掃ヘッドから離間して配置された構成を示す図である。
【図１３】攪拌装置の一部分が清掃ヘッドから離間して配置された構成を示す図である。
【図１４】清掃ヘッドに複数の攪拌装置を取り付ける方法を示す図である。
【図１５】複数の攪拌装置を配置する他の方法を示す図である。
【図１６】生成手段の代替形状を有する攪拌装置を示す図である。
【図１７】シリンダタイプの真空掃除機に使用される清掃ヘッドを示す図である。
【図１８】攪拌装置の他の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１２  清掃ヘッド
５０  ケーシング
５３  底プレート
５４  吸込開口部
５５  吸込ハウジング
１００  ハウジング
１０１，１０２  キャビティ
１１０，１２０  ポート
２００  駆動体
２０６  振動板
２１０  磁石
２１５  コイル
2006500136.tif 000004
【図２】
2006500136.tif 000005
【図４】
2006500136.tif 000006
【図３】
2006500136.tif 000007
【図５】
2006500136.tif 000008
【図６】
2006500136.tif 000009
【図７】
2006500136.tif 000010
【図８】
2006500136.tif 000011
【図９】
2006500136.tif 000012
【図１０】
2006500136.tif 000013
【図１１】
2006500136.tif 000014
【図１４】
2006500136.tif 000015
【図１５】
2006500136.tif 000016
【図１２】
2006500136.tif 000017
【図１３】
2006500136.tif 000018
【図１６】
2006500136.tif 000019
【図１７】
2006500136.tif 000020
【図１８】
2006500136.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月14日(2004.10.14)
【手続補正１】
【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】
交互の圧力波を生成する生成手段と、入口／出口ポートを有する第１の流体流路と、入口／出口ポートを有する第２の流体流路とを備え、前記入口／出口ポートに隣接する領域が攪拌領域を形成する清掃機器用攪拌装置であって、
前記生成手段が、前記第１の流体流路に沿った第１の交互の圧力波と前記第２の流体流路に沿った第２の交互の圧力波とを生成するように構成され、前記第１及び第２の圧力波が互いに略逆位相である攪拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の攪拌装置において、
各流路がキャビティを備える攪拌装置。
【請求項３】
請求項２に記載の攪拌装置において、
前記キャビティが共振キャビティである攪拌装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の攪拌装置において、
各流路の前記キャビティが同一容積である攪拌装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記キャビティが前記生成手段に直接隣接する攪拌装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記流路のそれぞれが、キャビティとそこから直接延びるポートとからなる攪拌装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記キャビティが、前記生成手段から離間して配置されるとともにダクトによって前記生成手段に接続される攪拌装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段が振動板を備え、前記振動板の第１の側面が前記第１の流路に連通し、前記振動板の第２の側面が前記第２の流路に連通し、それによって前記第１及び第２の交互の圧力波を生成する攪拌装置。
【請求項９】
請求項８に記載の攪拌装置において、
前記生成手段が、前記振動板を駆動する駆動体をさらに備え、前記駆動体が前記流路のうちの１つに収容される攪拌装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の攪拌装置において、
前記生成手段が、前記振動板を駆動する２つの駆動体を備え、前記駆動体が前記振動板の両側面に取り付けられ、第１の前記駆動体が前記第１の流路に収容され、第２の前記駆動体が前記第２の流路に収容される攪拌装置。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段が、２つの振動板と、該振動板の間に配置されて前記振動板を駆動する駆動体とを備え、第１の前記振動板が前記第１の流路に連通し、第２の前記振動板が前記第２の流路に連通する攪拌装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段がコイルと磁石とを備え、前記コイルあるいは磁石のうちの一方が他方に関して移動可能であり、前記コイルが該コイルにエネルギーを与える交流信号を受信する攪拌装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の攪拌装置において、
前記コイルが本線の電源の周波数で信号を受信する攪拌装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の攪拌装置において、
前記コイルに供給するための交流信号を生成する信号源をさらに備える攪拌装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段がラウドスピーカーを備える攪拌装置。
【請求項１６】
請求項１〜１１のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段が空気流によって駆動される攪拌装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の攪拌装置において、
真空掃除機への空気流路に配置されるタービンと、前記生成手段に前記タービンの出力を接続する継手とをさらに備える攪拌装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の攪拌装置において、
前記生成手段が０〜２００Ｈｚの範囲の周波数で圧力波を生成する攪拌装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の攪拌装置において、
前記生成手段の作動周波数が変化可能である攪拌装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の攪拌装置において、
前記生成手段の周波数が該装置のユーザーによって手動で調節可能である攪拌装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の攪拌装置において、
フロア表面のタイプを検出する検出手段をさらに備え、前記生成手段の作動周波数がフロア表面の検出タイプにより変化可能である攪拌装置。
【請求項２２】
表面を横切って移動するための底プレートを有するハウジングと、請求項１〜２１のいずれかに記載の攪拌装置とを備えた清掃ヘッド。
【請求項２３】
真空掃除機用の清掃ヘッドの形状である請求項２２に記載の清掃ヘッドにおいて、
前記ハウジングが、吸込源に接続するための吸込出口を有する吸込ハウジングであり、前記攪拌装置のポートが前記ハウジングに沿って離間する清掃ヘッド。
【請求項２４】
請求項２２または２３に記載の清掃ヘッドにおいて、
前記ポートが前記底プレートの方へ向けて下方側に方向付けられる清掃ヘッド。
【請求項２５】
請求項２２〜２４のいずれかに記載の清掃ヘッドにおいて、
前記ポートが前記清掃ヘッドの前記底プレートに関して傾斜する清掃ヘッド。
【請求項２６】
請求項２２〜２５のいずれかに記載の清掃ヘッドにおいて、
複数の前記攪拌装置を備える清掃ヘッド。
【請求項２７】
請求項２６に記載の清掃ヘッドにおいて、
前記攪拌装置が前記清掃ヘッドの縦軸線に沿って離間する清掃ヘッド。
【請求項２８】
ワンドに嵌め込むためのツールの形状である請求項２２〜２７のいずれかに記載の清掃ヘッド。
【請求項２９】
本体と清掃ヘッドとを備えた真空掃除機であって、
請求項１〜２１のいずれかに記載の前記攪拌装置の一部分が、前記真空掃除機の本体内あるいは本体上に収容され、ダクト系統が、前記本体内あるいは前記本体上の前記攪拌装置の一部分を前記清掃ヘッドにおける前記攪拌装置の一部分に接続する攪拌装置。
【請求項３０】
前記入口／出口ポートが前記流路を前記清掃ヘッド内の空間へ接続する、清掃ヘッドを有する真空掃除機での使用のための請求項１〜２１のいずれかに記載の攪拌装置。
【請求項３１】
実質的に添付の図面を参照して説明されたような、攪拌装置、清掃ヘッド、あるいは真空掃除機。
【国際調査報告】
2006500136.tif 000022
2006500136.tif 000023