(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源を用いて給電され、水管を介して外部の水源に接続することが可能である手持ち式高圧洗浄機であり、
把持用のハンドルと、前記ハンドルと角度をなすように設けられる本体部と、洗浄液を外部に吐出する吐出部とを有するハウジングであって、二等分面と、前記二等分面に関して略対称的に設けられる第１のハーフハウジング及び第２のハーフハウジングとを有するハウジングと、
前記ハウジング内に設けられるモータと、前記モータによって駆動されるポンプと、伝達機構とを有する機能部材であって、前記ポンプは、前記モータにより駆動されて洗浄液を外部に搬送し、前記ポンプは、ポンプ本体と、前記ポンプ本体内に収容されるプランジャと、前記ポンプ本体に設けられる給水口及び排水口と、前記給水口に連通する給水キャビティと、前記排水口に連通する排水キャビティと、中央チャンバとを備え、前記プランジャの移動により、洗浄液は、前記給水口を通って中央チャンバ内に流入して、前記排水口から前記吐出部に流出し、前記伝達機構は、前記プランジャに接続され、前記モータは、前記伝達機構を介して前記プランジャの往復移動を駆動する機能部材と、
洗浄液が前記給水キャビティから前記中央チャンバに一方向に流入し、又は、前記中央チャンバから前記排水キャビティに一方向に流出することを制御する逆止弁ユニットとを備える手持ち式高圧洗浄機において、
前記プランジャの数は１つのみであり、前記ポンプは、前記ポンプ本体に着脱可能に取り付けられる上ポンプカバー及び下ポンプカバーをさらに備え、前記プランジャの長さ延在方向は、前記二等分面に平行であり、左右方向において、前記上ポンプカバー、前記下ポンプカバーはいずれも、前記二等分面を跨るように延びており、前記給水口は、前記排水口の下方に設けられ、左右方向において、前記排水口の軸心は、前記二等分面に位置するか、または前記二等分面から左又は右にずれる寸法が前記ポンプ本体の幅の３０％以下であり、前記中央チャンバは、前記上ポンプカバー内に形成される上キャビティと、前記下ポンプカバー内に形成される下キャビティとを有し、前記伝達機構は、前記プランジャの両端がそれぞれ前記上キャビティ及び前記下キャビティ内を往復移動するように駆動し、
前記逆止弁ユニットは、前記給水キャビティの上端に設けられる第１の給水弁と、前記排水キャビティの上端に設けられる第１の排水弁と、を備え、前記第１の排水弁は、弁体と、前記弁体内に位置する逆止弁と、前記逆止弁を付勢する付勢部材とを有し、洗浄液は、前記逆止弁を動作可能に押圧し、前記逆止弁を前記弁体内で移動させ、
前記排水口は、前記逆止弁に近接して設けられ、前記逆止弁と前記弁体との接触面と前記排水口の最上端との間の垂直距離は、２０ｍｍ以下であることを特徴とする手持ち式高圧洗浄機。
【請求項２】
前記上ポンプカバーが前記下ポンプカバーの上側に位置するように、前記ポンプは、前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項３】
前記伝達機構は、前記モータに接続される偏心機構を備え、前記プランジャの中央部は内へ凹んで取付部が形成され、前記偏心機構は、前記取付部に接続され、前記モータの駆動により、前記プランジャを前記ポンプ本体内で往復移動させることを特徴とする請求項２に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項４】
前記排水口の開口方向は、前記プランジャの往復移動方向に略垂直であり、前記排水口は、前記プランジャの前方に位置することを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項５】
前記吐出部は、前記洗浄液が外部に流出するための出口を有し、前後方向において、前記排水口は、前記プランジャと前記出口との間に位置し、前記排水口の開口方向は、前記出口の開口方向に一致することを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項６】
前記排水口及び前記給水口は、前記プランジャの同じ側に配列されることを特徴とする請求項３に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項７】
前記給水キャビティ及び前記排水キャビティはいずれも、前記プランジャの前方に設けられ、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティは、左右方向に隣接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項８】
前記給水キャビティ及び前記排水キャビティの延在方向は、前記プランジャの往復移動方向に平行であり、前記排水口及び前記給水口はいずれも、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティの前方に設けられ、前記排水口、前記給水口の開口方向は、前記排水キャビティ、前記給水キャビティの延在方向に垂直であることを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項９】
前記手持ち式高圧洗浄機は、前記モータに給電する電池パックをさらに備え、前記機能部材は、前記ハンドルの一端に位置し、前記電池パックは、前記ハンドルの他端に位置することを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項１０】
前記機能部材は、前記本体部内に設けられ、前記本体部は、概ね洗浄液の吐出方向に延び、前記手持ち式高圧洗浄機の重心Ｇが前記ハンドルの先端点と後端点との間に位置するように、前記ハンドルは、前記ハンドルの延在方向と前記本体部の延在方向とのなす角度が９０度より大きく、１６０度以下となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項１１】
前記手持ち式高圧洗浄機の吐出部には、吐出ヘッドとの着脱可能な接続を可能にするように配置されるアクセサリ取付部が設けられ、前記吐出ヘッドは、所定長さのスプレーバーと、スプレーバーの一端に接続されるノズルとを備え、前記ハンドルの先端点より前の部品をスプレーガンユニットとし、前記ハンドルの後端点より後及び下の部品を電源ユニットとし、前記スプレーガンユニットの重量は、前記電源ユニットの重量よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項１２】
前記第１の排水弁の逆止弁と前記弁体との接触面と前記排水口の最上端との間の垂直距離は、５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項１３】
前記第１の排水弁の逆止弁の移動方向は、前記プランジャに平行であり、前記逆止弁の移動方向において、前記排水口の最上端は、前記逆止弁と前記弁体との接触面の下方に位置するか、または前記逆止弁と前記弁体との接触面と略同一高さに位置することを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【請求項１４】
前記ポンプは、前記プランジャを収容するプランジャ孔をさらに備え、前記プランジャ孔は、上下方向に延び、前記プランジャ孔の長さの半分の位置を通り且つ前記プランジャの往復移動方向に垂直な面を、ポンプの前後方向の中央断面Ｒとし、上下方向において、前記排水口の最下端は、前記中央断面Ｒと面一であるか、または前記中央断面Ｒの上方に位置することを特徴とする請求項１に記載の手持ち式高圧洗浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手持ち式高圧洗浄機に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭生活や戸外活動では、洗浄のニーズがずっと広く存在している。
家庭の庭を中心とする家庭生活では、人々は常に、ベランダ、廊下、屋外のテーブル・椅子、グリル、自動車、自転車、ガレージ、ペット、ガーデンツール、窓、プール、屋外階段などを洗浄する必要がある。これらの物品は、その使用場面が屋外にあるため、泥汚れ、油汚れ、木の葉、埃などの汚れが不可避的に付着されており、雑巾で洗浄するのは非常に不便であり、水流ひいては高圧水流を用いてスプレー洗浄する必要がある。上記ニーズを満たすために、市場では、例えば、中国特許ＣＮ１８４０２４６Ａに開示されたように、通常、水タンク、モータ及びポンプが設けられる１つの本体と、水を吐出するためのトリガースイッチが設けられる１つのスプレーガンとを有する家庭用の高圧洗浄機が提供されている。これら高圧洗浄機は、体積が大きくて重いので、作業現場を切り替えるときには、搬送が面倒である。例えば、家庭の清掃日に、窓、車道、階段、自動車を個別に洗浄する場合、異なる場所を行ったり来たりして高圧洗浄機を繰り返し搬送する必要がある。また、高圧洗浄機を用いる前に水タンクに水を入れておく必要があり、操作は簡単とは言えない。
【０００３】
一方、登山、クロスカントリー、サイクリング、キャンプ、乗馬、ボート遊びなどの戸外活動では、環境がより自然に近く、活動が激しいため、活動に関わる道具や動物はより汚れやすく、タイムリーに洗浄する必要がある。例えば、自動車、オートバイや自転車が野原を走行した後、必然的に泥土に塗れ、艦船や筏などは航行後に、船体に付いている泥や水草を片づける必要もある。馬やユーザも汗をかいたり泥を付けたりするので、身体に不快感を避けるために、タイムリーにシャワーを浴びたり洗い流したりするほうがよい。前述の高圧洗浄機は、体積が大きくて重いので、上記のような戸外活動で持ち歩くのには適していない。また、前述の高圧洗浄機は、交流電源を用いて給電するため、戸外活動において適切な電源を見つけることは困難である。ユーザは常に、活動中の汚れを我慢し、活動が終わったら、固定地に戻って洗浄するか、又は活動中に水源を通りかかって雑巾で簡単に拭くしかないので、洗浄効率が低く、効果が悪く、洗浄プロセスが汚い。
【０００４】
上述したように、ユーザは、様々な場面、様々な場所で洗浄するニーズがあるが、現在市販の関連製品は携帯性が低く、非常に限られた場面や場所でしか使用できず、ユーザはいつでもどこでも洗浄することができない。様々な家庭洗浄活動で便利かつ省力的に移動させてベランダ、車道、自動車などを洗浄可能で、ユーザの家庭の洗浄ニーズを満たしつつ、クロスカントリー、サイクリングなどの活動で持ち歩き、戸外活動の洗浄ニーズを満たすことができる製品が提供できれば、ユーザの洗浄作業を大いに簡略化し、洗浄作業の範囲を拡大し、それによってユーザの生活の質を向上させることができる。
【０００５】
高圧洗浄機の携帯機能に影響を与える主な要因は、高圧洗浄機内のポンプの占める体積が大きく、かつポンプが重いことである。一般的なポンプの構造では、中国特許ＣＮ１２１２８９９Ｃに示されたように、ピストンと斜板によって駆動される。斜板とピストンは、広い作動室を必要とするので、このようなポンプは、構造が複雑で、重量及び体積が大きい。
【０００６】
高圧洗浄機の戸外使用機能に影響を与える主な要因は、高圧洗浄機が交流電源を使用することである。交流で給電される高圧洗浄機は、電源供給に制限され、その使用場面には対応する交流電源を配置する必要があるため、戸外場面に応用する利便性が低下し、また、交流で給電される高圧洗浄機は、電源コードの長さに制限され、電源コードの長さ範囲内で洗浄を行わなければならないため、高圧洗浄機の洗浄範囲及び移動性が制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のことに鑑みて、本発明の目的の１つは、携帯性を向上させるように、体積が小さくて軽量の手持ち式高圧洗浄機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の技術的手段を採用している。
把持用のハンドルと、前記ハンドルと角度をなすように設けられる本体部と、洗浄液を外部に吐出する吐出部とを有するハウジングと、前記ハウジング内に設けられるモータと、前記モータによって駆動されるポンプと、伝達機構とを有する機能部材とを備え、前記ポンプは、前記モータにより駆動されて洗浄液を外部に搬送し、前記ポンプは、ポンプ本体と、前記ポンプ本体内に収容されるプランジャと、前記ポンプ本体に設けられる給水口及び排水口と、中央チャンバとを備え、前記プランジャの移動により、洗浄液は、前記給水口を通って中央チャンバ内に流入して、前記排水口から前記吐出部に流出し、前記伝達機構は、前記プランジャに接続され、前記モータは、前記伝達機構を介して前記プランジャの往復移動を駆動する手持ち式高圧洗浄機において、前記プランジャの数は１つのみであり、前記ポンプは、前記ポンプ本体に着脱可能に取り付けられる上ポンプカバー及び下ポンプカバーをさらに備え、前記中央チャンバは、前記上ポンプカバー内に形成される上キャビティと、前記下ポンプカバー内に形成される下キャビティとを有し、前記伝達機構は、前記プランジャの両端がそれぞれ前記上キャビティ及び前記下キャビティ内を往復移動するように駆動することを特徴とする手持ち式高圧洗浄機。
【０００９】
一実施形態では、前記機能部材の前後方向の長さが２００ｍｍ以下となるように、且つ、前記上ポンプカバーが前記下ポンプカバーの上側に位置するように、前記ポンプは、前記ハウジング内に配置されている。
【００１０】
一実施形態では、前記ハウジングは、二等分面と、前記二等分面に関して略対称的に設けられる第１のハーフハウジング及び第２のハーフハウジングとを有し、前記プランジャの長さ延在方向は、前記二等分面に平行である。
【００１１】
一実施形態では、前記伝達機構は、前記モータに接続される偏心機構を備え、前記プランジャの中央部は内へ凹んで取付部が形成され、前記偏心機構は、前記取付部に接続され、前記モータの駆動により、前記プランジャを前記ポンプ本体内で往復移動させる。
【００１２】
一実施形態では、前記排水口の開口方向は、前記プランジャの往復移動方向に略垂直であり、前記排水口は、前記プランジャの前方に位置する。
【００１３】
一実施形態では、前記吐出部は、前記洗浄液が外部に流出するための出口を有し、前後方向において、前記排水口は、前記プランジャと前記出口との間に位置し、前記排水口の開口方向は、前記出口の開口方向に一致する。
【００１４】
一実施形態では、前記排水口及び前記給水口は、前記プランジャの同じ側に配列され、左右方向において、前記排水口の軸心は、前記二等分面に位置するか、または前記二等分面から左又は右にずれる寸法が前記ポンプ本体の幅の３０％以下である。
【００１５】
一実施形態では、前記ポンプは、前記給水口に連通する給水キャビティと、前記排水口に連通する排水キャビティと、洗浄液が前記給水キャビティから前記中央チャンバに一方向に流入し、又は、前記中央チャンバから前記排水キャビティに一方向に流出することを制御する逆止弁ユニットとをさらに備え、少なくとも前記給水キャビティ又は少なくとも前記排水キャビティは、前記プランジャの前方に位置する。
【００１６】
一実施形態では、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティはいずれも、前記プランジャの前方に設けられ、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティは、左右方向に隣接して配置される。
【００１７】
一実施形態では、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティの延在方向は、前記プランジャの往復移動方向に平行であり、前記排水口及び前記給水口はいずれも、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティの前方に設けられ、前記排水口、前記給水口の開口方向は、前記排水キャビティ、前記給水キャビティの延在方向に垂直である。
【００１８】
一実施形態では、前記手持ち式高圧洗浄機は、前記モータに給電する電池パックをさらに備え、前記機能部材は、前記ハンドルの一端に位置し、前記電池パックは、前記ハンドルの他端に位置する。
【００１９】
一実施形態では、前記機能部材は、前記本体部内に設けられ、前記本体部は、概ね洗浄液の吐出方向に延び、前記手持ち式高圧洗浄機の重心Ｇが前記ハンドルの先端点と後端点との間に位置するように、前記ハンドルは、前記ハンドルの延在方向と前記本体部の延在方向とのなす角度が９０度より大きく、１６０度以下となるように配置されている。
【００２０】
一実施形態では、前記手持ち式高圧洗浄機の吐出部には、吐出ヘッドとの着脱可能な接続を可能にするように配置されるアクセサリ取付部が設けられ、前記吐出ヘッドは、所定長さのスプレーバーと、スプレーバーの一端に接続されるノズルとを備え、前記ハンドルの先端点より前の部品をスプレーガンユニットとし、前記ハンドルの後端点より後及び下の部品を電源ユニットとし、前記スプレーガンユニットの重量は、前記電源ユニットの重量よりも大きい。
【００２１】
上述のことに鑑みて、本発明の目的の１つは、携帯性を向上させるように、体積が小さくて軽量の手持ち式高圧洗浄機を提供することにある。
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の技術的手段を採用している。
二等分面と、前記二等分面に関して略対称的に設けられる第１のハーフハウジング及び第２のハーフハウジングとを有するハウジングであって、把持用のハンドルと、前記ハンドルと角度をなすように設けられる本体部と、洗浄液を外部に吐出する吐出部とを有するハウジングと、前記ハウジング内に設けられるモータと、前記モータによって駆動されるポンプと、伝達機構とを有する機能部材と、を備える手持ち式高圧洗浄機において、前記ポンプは、ポンプ本体と、前記ポンプ本体内に設けられる単一のプランジャと、前記ポンプ本体に設けられる給水口及び排水口と、中央チャンバとを備え、前記プランジャの移動により、前記洗浄液は、前記給水口を通って中央チャンバに流入して、前記排水口から前記吐出部に流出し、前記伝達機構は、前記プランジャに接続され、前記プランジャがその長さ延在方向に往復移動するように動作可能に駆動し、
前記ハウジングは、前記ポンプの周囲に少なくとも部分的に覆われるポンプケースを備え、前記ポンプケースの左右方向の幅と前記ハンドルの左右方向の幅との比が３以下となるように、前記ポンプは、前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする手持ち式高圧洗浄機。
【００２３】
一実施形態では、前記ポンプは、前記プランジャの一端に設けられる上ポンプカバーと、前記プランジャの他端に設けられる下ポンプカバーとを有し、前記中央チャンバは、前記上ポンプカバー内に形成される上キャビティと、前記下ポンプカバー内に形成される下キャビティとを有し、前記伝達機構は、前記プランジャの両端がそれぞれ前記上キャビティ及び前記下キャビティ内を往復移動するように駆動し、左右方向において、前記上ポンプカバー、前記下ポンプカバーはいずれも、前記二等分面を跨るように延びている。
【００２４】
一実施形態では、前記プランジャの長さ延在方向が前記二等分面に平行となるように、前記ポンプは、前記ハウジング内に配置されている。
【００２５】
一実施形態では、前記ポンプは、前記給水口に連通する給水キャビティと、前記排水口に連通する排水キャビティと、洗浄液が前記給水キャビティから前記中央チャンバに一方向に流入し、又は前記中央チャンバから前記排水キャビティに一方向に流出することを制御する逆止弁ユニットとをさらに備え、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティは、前記プランジャの同じ側に隣接して配置されている。
【００２６】
一実施形態では、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティは、前記ポンプ本体を上下方向に貫通し、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティはいずれも、前記プランジャの前方に設けられている。
【００２７】
一実施形態では、前記吐出部は、前記洗浄液が外部に流出するための出口を有し、前後方向において、前記排水口は、前記プランジャと前記出口との間に位置し、前記排水口の開口方向は、前記出口の開口方向に一致する。
【００２８】
一実施形態では、前記排水口及び前記給水口は、前記プランジャの同じ側に並列され、左右方向において、前記排水口の軸心は、前記二等分面に位置するか、または前記二等分面から左又は右にずれる寸法が前記ポンプ本体の幅の３０％以下である。
【００２９】
上述のことに鑑みて、本発明の目的の１つは、携帯性を向上させるように、体積が小さくて軽量の手持ち式高圧洗浄機を提供することにある。
【００３０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の技術的手段を採用している。
把持用のハンドルと、前記ハンドルと角度をなすように設けられる本体部と、洗浄液を外部に吐出する吐出部とを有するハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、手持ち式高圧洗浄機の作動に駆動力を提供するモータと、
前記モータにより駆動されて洗浄液を外部に搬送するポンプであって、ポンプ本体と、前記ポンプ本体内に収容されるプランジャと、前記ポンプ本体に設けられる給水口及び排水口と、前記給水口に連通する給水キャビティと、前記排水口に連通する排水キャビティと、中央チャンバとを有し、前記プランジャの移動により、前記洗浄液は、前記給水口を通って中央チャンバに流入して、前記排水口から前記吐出部に流出するポンプと、
前記プランジャに接続される伝達機構であって、前記プランジャは、前記伝達機構を介して前記モータによって駆動される伝達機構と、
洗浄液が前記給水キャビティから前記中央チャンバに一方向に流入し、又は前記中央チャンバから前記排水キャビティに一方向に流出することを制御する逆止弁ユニットと、を備える手持ち式高圧洗浄機において、
前記逆止弁ユニットは、前記排水キャビティに設けられる第１の排水弁を備え、前記第１の排水弁は、弁体と、前記弁体内に位置する逆止弁と、前記逆止弁を付勢する付勢部材とを有し、洗浄液は、前記逆止弁を動作可能に押圧し、前記逆止弁を前記弁体内で移動させ、前記逆止弁と前記弁体との接触面と前記排水口の最上端との間の垂直距離は、２０ｍｍ以下であることを特徴とする手持ち式高圧洗浄機。
【００３１】
一実施形態では、前記第１の排水弁の逆止弁と前記弁体との接触面と前記排水口の最上端との間の垂直距離は、５ｍｍ以下である。
【００３２】
一実施形態では、前記第１の排水弁の逆止弁の移動方向は、前記プランジャに平行であり、前記逆止弁の移動方向において、前記排水口の最上端は、前記逆止弁と前記弁体との接触面の下方に位置するか、または前記逆止弁と前記弁体との接触面と略同一高さに位置する。
【００３３】
一実施形態では、前記ポンプは、前記プランジャを収容するプランジャ孔をさらに備え、前記プランジャ孔は、上下方向に延び、前記プランジャ孔の長さの半分の位置を通り且つ前記プランジャの往復移動方向に垂直な面を、ポンプの前後方向の中央断面Ｒとし、上下方向において、前記排水口の最下端は、前記中央断面Ｒと面一であるか、または前記中央断面Ｒの上方に位置する。
【００３４】
一実施形態では、前記ハウジングは、二等分面と、前記二等分面に関して略対称的に設けられる第１のハーフハウジング及び第２のハーフハウジングとを有し、前記プランジャの長さ延在方向は、前記二等分面に平行である。
【００３５】
一実施形態では、前記ポンプは、前記プランジャの一端に設けられる上ポンプカバーと、前記プランジャの他端に設けられる下ポンプカバーとを有し、前記中央チャンバは、前記上ポンプカバー内に形成される上キャビティと、前記下ポンプカバー内に形成される下キャビティとを有し、前記伝達機構は、前記プランジャの両端がそれぞれ前記上キャビティ及び前記下キャビティ内を往復移動するように駆動し、左右方向において、前記上ポンプカバー、前記下ポンプカバーはいずれも、前記二等分面を跨るように延びている。
【００３６】
一実施形態では、前記吐出部は、前記洗浄液が外部に流出するための出口を有し、前後方向において、前記排水口は、前記プランジャと前記出口との間に位置し、前記排水口の開口方向は、前記出口の開口方向に一致する。
【００３７】
一実施形態では、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティはいずれも、前記プランジャの前方に設けられ、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティは、左右方向に隣接して配置される。
【００３８】
一実施形態では、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティの延在方向は、前記プランジャの往復移動方向に平行であり、前記排水口及び前記給水口はいずれも、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティの前方に設けられ、前記排水口、前記給水口の開口方向は、前記排水キャビティ、前記給水キャビティの延在方向に垂直である。
【００３９】
一実施形態では、前記給水キャビティ及び前記排水キャビティは、前記ポンプ本体を上下方向に貫通し、前記逆止弁ユニットは、第２の排水弁をさらに備え、前記第１の排水弁は、前記排水キャビティの上端に設けられ、前記第２の排水弁は、前記排水キャビティの下端に設けられている。
【００４０】
上述した本発明の目的、技術的手段及び有利な効果は、本発明を実現可能な以下の具体的な実施例の詳細な説明に図面をあわせて明確になし得る。
【００４１】
図面及び明細書における同一の番号及び符号は、同一又は同等の部材を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る高圧洗浄機の模式図である。
【図２】図２は、図１に示す高圧洗浄機の具体的な構成図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施例に係る高圧洗浄機の模式図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係るポンプ、伝達機構及びモータの全体模式図である。
【図５】図５は、図４のポンプ、伝達機構及びモータの爆発分解模式図である。
【図６】図６は、断面線ＡＡに沿う図４のポンプの断面図であり、その中、プランジャが第１の状態にある。
【図７】図７は、断面線ＡＡに沿う図４のポンプの断面図であり、その中、プランジャが第２の状態にある。
【図８】図８は、断面線ＢＢに沿う図４のポンプの断面図である。
【図９】図９は、断面線ＣＣに沿う図４のポンプの断面図である。
【図１０】図１０は、高圧洗浄機の伝達機構の一実施例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、高圧洗浄機の伝達機構の別の実施例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、高圧洗浄機の伝達機構のさらに別の実施例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例においてポンプがクランクリンク機構を介してプランジャに接続される模式図であり、その中、プランジャが第１の状態にある。
【図１４】図１４は、本発明の実施例においてポンプがクランクリンク機構を介してプランジャに接続される模式図であり、その中、プランジャが第２の状態にある。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施例に係るポンプ構造の模式図である。
【図１６】図１６は、別の視点からみた図１５のポンプ構造の模式図である。
【図１７】図１７は、図１に示す高圧洗浄機の別の具体的な構成図である。
【図１８】図１８は、図１７の高圧洗浄機においてハウジングの一部が取り除かれかつ電池パックが接続されている構成図である。
【図１９】図１９は、図１７に示す高圧洗浄機の上下方向の断面図である。
【図２０】図２０は、図１７に示す高圧洗浄機の平面図である。
【図２１】図２１は、作業者が高圧洗浄機を片手で把持する斜視模式図である。
【図２２】図２２は、図１７に示す高圧洗浄機の機能部材の斜視模式図である。
【図２３】図２３は、断面線ＥＥに沿う図２２に示す高圧洗浄機の機能部材の断面図であり、プランジャが第１の状態にある。
【図２４】図２４は、断面線ＥＥに沿う図２２に示す高圧洗浄機の機能部材の断面図であり、プランジャが第２の状態にある。
【図２５】図２５は、図１７に示す高圧洗浄機のポンプの正面図である。
【図２６】図２６は、図２５に示す高圧洗浄機のポンプの部分的な爆発図である。
【図２７】図２７は、図２６と別の視点からみた斜視模式図である。
【図２８】図２８は、断面線ＦＦに沿う図２５に示す高圧洗浄機のポンプの断面図である。
【図２９】図２９は、図１７に示すポンプ本体及び一部の減速機構ハウジングの斜視模式図である。
【図３０】図３０は、図２９に示すポンプ本体及び一部の減速機構ハウジングを別の角度からみた模式図である。
【図３１】図３１は、図１７に示す高圧洗浄機のポンプのプランジャと偏心機構との接続構成図である。
【図３２】図３２は、図１７に示す高圧洗浄機の遊星歯車減速機構の模式図である。
【図３３】図３３は、図１７に示す高圧洗浄機に吐出ヘッド及び電池パックが接続されている模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の利点及び特徴を当業者により容易に理解してもらい、本発明の技術的範囲をより明確にするように、以下は、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。
【００４４】
図１は、本発明の一実施例に係る高圧洗浄機１の模式図である。図２及び図１７は、図１に示す高圧洗浄機１の具体的な構成図である。この高圧洗浄機１は手持ち式であり、手持ち式高圧洗浄機１は、略ピストル状のハウジング１０と、ハウジング１０内に設けられる機能部材２０と、ハウジング１０に設けられ、手持ち式高圧洗浄機１の動作・停止状態を制御するトリガ部材１０５と、水路を有する給水弁シールシステム（図示せず）と、液体注入継手１６とを備える。
【００４５】
本実施例では、理解の便宜上、図２、図１７の左側を前方とし（すなわち、水流の吐出方向を前方とし）、右側を後方とし、図中の上方を上方とし、図中の下方を下方とする。紙面の手前側を左側とし、紙面の奥側を右側とする。すなわち、図２０に示す左側及び右側。上記定義は、説明するためのものに過ぎず、本実施例への限定になるとは理解されるべきではない。
【００４６】
ハウジング１０は、把持用のハンドル１０６と、ハンドル１０６と角度をなすように設けられる本体部１０７と、洗浄液を外部に吐出する吐出部１０８とを有する。本実施形態では、ハウジング１０は、左右ハーバード構造を採用している。具体的には、図２０、２１に示すように、ハウジング１０は、二等分面Ｔと、二等分面Ｔに関して略対称的に設けられる第１のハーフハウジング１０１及び第２のハーフハウジング１０２とを有する。なお、本実施例では、二等分面Ｔは、第１のハーフハウジング１０１と第２のハーフハウジング１０２とを合わせた継目が延びて形成される平面と理解されることができる。吐出部１０８は、その自由端に出口１０８１が設けられている。すなわち、出口１０８１は、ハンドル１０６から離れた端部に設けられている。
【００４７】
機能部材２０は、ハウジング１０内に設けられるモータ２と、モータ２に接続される伝達機構３と、伝達機構３によって駆動されるポンプ４とを備える。本実施形態では、機能部材２０は、本体部１０７内に収容されている。
【００４８】
トリガ部材１０５は、ハンドル１０６との接続部を支点としてハンドル１０６に回動可能に設けられ、トリガ部材１０５の一部は、本体部１０７内に収容されている。具体的には、トリガ部材１０５はトリガである。手持ち式高圧洗浄機１は、ポンプ４にもモータ２にも接続されている制御ユニット（図示せず）をさらに備える。洗浄作業を行う必要がある場合、トリガ部材１０５を介して制御ユニットに洗浄信号を入力し、給水弁シールシステム内の水路を導通することができ、外部の水源は、ポンプ４及びモータ２の作用により給水弁シールシステム内の水路を通って、出口１０８１から吐出されて物体の表面を洗浄することができる。
【００４９】
本実施例では、手持ち式高圧洗浄機１の吐出部１０８には、吐出ヘッド１１に接続するように操作できるアクセサリ取付部（図示せず）が設けられている。吐出ヘッド１１は、所定長さのスプレーバー１１１と、スプレーバー１１１の一端に接続されるノズル１１２とを有する。ハンドル１０６は、吐出ヘッド１１と角度をなすように設けられている。
【００５０】
手持ちの携帯性の要求を満たすために、高圧洗浄機１自体は、水源を収容する水タンクを有せず、水管を介して外部の水源に接続され、外部の水源は、池や蛇口などであってもよい。外部の水源の水は、ポンプによって加圧された後に、吐出ヘッド１１から外部に吐出される。このような手持ち式高圧洗浄機は、体積が小さく、軽量で、取り扱いやすい。
【００５１】
具体的には、図２及び図１８に示すように、液体注入継手１６は、一端がハウジング１０に取り付けられるか、またはハウジング１０と一体的に形成され、他端が自由となり注水口１０４が設けられており、液体注入継手１６は、液体を手持ち式高圧洗浄機１の内部に案内するように、注水口１０４を介して液体が流れる外部の水管に接続される。注水口１０４は、ハンドル１０６に近接して設けられる。具体的には、前後方向において、注水口１０４は、前方へモータ２の最先端を超えておらず、かつ概ねモータ２の下方に位置する。こうして、ユーザは、機器を片手で把持しながら、注水口１０４に接続される水管を他方の手でいつでも移動させることが実現しやすい一方、水管の重量もハンドル１０６の近くに掛かることになり、手持ち式高圧洗浄機１に水管が接続されている場合、重心は依然としてハンドル１０６に近接するため、作業者の片手作業時に発生する腕の疲労現象が効果的に低減され、作業者の作業体験が向上する。
【００５２】
この手持ち式高圧洗浄機１は、交流又は直流で給電されることができる。交流で給電される手持ち式高圧洗浄機は、電源供給に制限され、その使用場面には対応する交流電源を配置しなければならないため、戸外場面に応用する利便性が低下し、また、交流で給電される手持ち式高圧洗浄機は、電源コードの長さに制限され、電源コードの長さ範囲内で洗浄を行わなければならないため、手持ち式高圧洗浄機の洗浄範囲及び移動性が制限される。よって、本実施形態では、好ましくは、手持ち式高圧洗浄機は、直流で給電される。具体的には、直流電源は、充電可能な電池パック９である。電池パック９は、モータ２に給電するように、ハウジング１０に着脱可能に取り付けられている。電池パック９の数は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。本発明に記載の実施形態では、電池パック９の数は、１つである。この電池パック９は、少なくとも異なる種類の直流工具に適合して接続され、直流ドライヤー、芝刈り機、草刈り機、チェーンソー、剪定ばさみ、電気ドリル、電気ハンマ、電動丸鋸などの電動工具に汎用することができる。例えば、本実施例では、ユーザは、高圧洗浄機１の本体のみを購入し、既存の他の工具（例えばドライヤー、芝刈り機など）における電池パックを高圧洗浄機１に取り付けることができるため、エネルギー共有を真に実現し、電池パックの汎用に役立つ。
【００５３】
図２を参照すると、上述したように、この手持ち式高圧洗浄機１自体は、水タンクを有せず、注水口１０４に水管１４が接続され、水管１４を介して外部の水源に接続される。こうして、注水口１０４に水管１４が接続された後、家庭活動では、水管の後端を蛇口に接続するか、またはプール、池、バケツなどの外部の水源に入れれば、ユーザは、高圧洗浄機を手持ちして、水管の長さ範囲内で自由に移動させ、吐水洗浄を行うことができる。戸外活動では、ユーザは、いつでも水のあるところで止まり、水管の後端を外部の水源に入れれば、吐水洗浄を行うことができる。ポンプは、外部の水源の水を高圧洗浄機に吸い込んだ後に直接外部に吐出することができる。
【００５４】
持ち歩き可能で、様々な物品を洗浄可能であることを実現するためには、手持ち式高圧洗浄機１は、軽量化と高い洗浄能力とを同時に実現する必要があるが、この両者は互いに矛盾している。手持ち式高圧洗浄機の軽量化を実現するために、電池パック９及び機能部材２０の重量をできるだけ低減する必要があるが、電池パック９の軽量化は、手持ち式高圧洗浄機１の作動時間の短縮に繋がり、機能部材２０の軽量化は、手持ち式高圧洗浄機１の洗浄効率の低減に繋がり、さらに洗浄能力の低減にも繋がる。また、作動時間と洗浄効率も互いに制約し、同一の電池パック９については、作動時間が長いほど、洗浄能力が弱くなり、逆に、洗浄能力が強いほど、作動時間が短くなる。したがって、本実施例は、高圧洗浄機の重量、作動時間及び洗浄効率のバランスをとる必要がある。
【００５５】
手持ち式高圧洗浄機１の有効洗浄効率ｋは、作動水圧Ｐに作動水流量Ｑをかけたものに等しい。有効洗浄効率で高圧洗浄機の洗浄效果を評価することが一般的であり、有効洗浄効率が大きいほど、洗浄效果がよくなる。しかしながら、同一の有效洗浄効率の場合、作動水圧は、作動水流量に反比例になり、洗浄效果を向上させるために、当業者は通常、両者を同時に大きくしたがるが、両者を同時に大きくしようとすれば、モータの電力を大きくする必要があり、機器全体の重量が大きくなり、電池パック９の航続時間も低下するため、本実施例に求められる携帯性を有する手持ち式高圧洗浄機の理念に反する。
【００５６】
手持ち式高圧洗浄機１は、ベランダ、廊下、屋外のテーブルと椅子、自動車、自転車、ガレージ、ペット、ガーデンツール、窓、プール、屋外階段等を洗浄する場面を含む多くの作業場面に適用している。作業場面によって、手持ち式高圧洗浄機１が外部に出力する作動水圧及び作動水流量に対する要求も異なる。作動水圧とは、汚れを洗浄する能力を指し、一定の作動水流量の場合、作動水圧が大きいほど、単位面積当たりの目標物体に対する水流の衝撃力が大きくなり、目標物体の表面からの汚れの剥離速度も速くなる。洗浄される目標物体によって、要求される作動水圧も変化し、作動水流量とは、汚れを洗浄する効率を指し、一定の作動水圧の場合、作動水流量が大きいほど、目標物体の洗浄が完了するまでの時間が短くなる。なお、上記の一定の作動水流量及び一定の作動水圧は、対応する作動水圧又は作動水流量と協働して、目標物体を洗浄できる最低値と理解されることができる。
【００５７】
電池パックの航続時間とは、電池パックが手持ち式高圧洗浄機１の通常動作を維持できる時間を指す。電池パック９の航続時間は、電池パック自体の仕様に関わるだけでなく、手持ち式高圧洗浄機１の動作モードにも影響される。同じ容量の電池パックでは、手持ち式高圧洗浄機１の動作時の作動水圧が高くかつ作動水流量も大きい場合、または作動水圧と作動水流量とのいずれか一方が大きい場合には、作動水圧と作動水流量との両方が小さい手持ち式高圧洗浄機に比べて、電池パックの航続時間が短縮される。
【００５８】
本実施例に係る手持ち式高圧洗浄機では、外部に出力する作動水圧が、０．４Ｍｐａ〜５Ｍｐａであり、外部に出力する作動水流量が、１．５Ｌ／Ｍｉｎ〜６Ｌ／Ｍｉｎである。好ましくは、手持ち式高圧洗浄機の外部に出力する作動水圧が、１．８〜２．４９Ｍｐａであり、外部に出力する作動水流量が、３〜４．５Ｌ／Ｍｉｎである。もちろん、手持ち式高圧洗浄機の外部に出力する作動水圧が２Ｍｐａ、２．２Ｍｐａ、２．４Ｍｐａであってもよく、外部に出力する作動水流量が３Ｌ／Ｍｉｎ、３．５  Ｌ／Ｍｉｎ、４Ｌ／Ｍｉｎであってもよい。
【００５９】
さらに、本実施例に係る高圧洗浄機１に求められるのが携帯性を有する手持ち式高圧洗浄機であることを再度強調したい。洗浄性能（作動水圧及び作動水流量）の定義が完了した場合、作業者が注目するのは、機器が十分小さいか、十分軽便であるか、十分な航続時間があるかである。これは、発明者が検討して克服する必要がある重要な問題でもある。
【００６０】
本実施例では、手持ち式高圧洗浄機１の全体重量は、３キロ以下であり、選択可能な実施形態では、全体重量は、２．８キロ、２．５キロ、２キロ、又は１．８キロ、又は１．７キロ、又は１．５キロ未満である。一実施例では、機能部材２０の重量は、１０００グラム以下であり、電池パック９の重量は、８００グラム以下であり、別の選択可能な実施例では、機能部材の重量は、６００グラム以下であり、電池パック９の重量は、４００グラム以下である。一実施例では、機能部材２０及び電池パック９を除く他の部材の重量は、５００グラム以下であり、より好ましくは、他の部材の重量は、４００グラム未満又は３００グラム未満である。軽い重量とするにより、手持ち式高圧洗浄機１を長時間手持ちして洗浄作業を行うことができる。本実施例では、十分な作動エネルギーを提供しつつ、軽量化するように、電池パック９は、定格電圧が１８Ｖ〜４２Ｖで、１．５Ａｈ〜３Ａｈのリチウム電池パックを採用している。他の選択可能な実施例では、電池パックの定格電圧は、２８Ｖ〜６０Ｖであってもよい。具体的には、本実施例では、単一の電池パックは、定格電圧が２０Ｖで、２Ａｈの電池パックを採用している。手持ち式高圧洗浄機が水流を外部に連続して吐出する時間は、１０〜６０分間である。
【００６１】
モータ２、伝達機構３及びポンプ４については後に詳述するが、その具体的な構成は、軽量化と洗浄能力とを両立させている。
【００６２】
重量自体に加え、重心位置も、ユーザの実際の重量体験に影響を与える。本実施例では、機能部材の重心がハンドルの先端点の前方に位置し、電池パックの重心がハンドルの先端点の後方に位置するように、機能部材におけるポンプ４、伝達機構３及びモータ２は、前から後へ順次配置されてハンドル１０６の一端に位置する一方、電池パック９は、ハンドル１０６の他端に位置する。一選択可能な実施形態では、ハンドル１０６の両端にそれぞれ位置する機能部材及び電池パック９の少なくとも一方は、部分的にハンドル１０６内に延びている。一選択可能な実施形態では、機能部材２０におけるポンプ４、伝達機構３及びモータ２の全部又は一部は、ハンドル１０６と平行に設けられ、例えば、ポンプ４は、ハンドル１０６の一端に位置し、伝達機構３及びモータ２は、ハンドル１０６と平行に設けられている。
【００６３】
機能部材２０及び電池パック９はそれぞれ、手持ち式高圧洗浄機１が有する２つの主な重量体であり、機能部材２０及び電池パック９をそれぞれハンドル１０６の両端に配置することにより、手持ち式高圧洗浄機１の重心Ｇ（ここ及び以下で説明する手持ち式高圧洗浄機の重心はすべて、電池パックが配置されているが、吐出ヘッドが接続されていない状態における全体の重心を指す）は、ハンドル１０６近傍に位置するため、ユーザの把持時に、重量は基本的に、ユーザの手にかかり、比較的省力である。具体的には、図２１に示すように、手持ち式高圧洗浄機１の重心Ｇは、ハンドル１０６の後端点Ｂより後へ８センチ乃至ハンドル１０６の先端点Ａより前へ８センチ以内にある。選択可能な実施例では、手持ち式高圧洗浄機１の前後方向において、当該重心Ｇは、ハンドル１０６の後端点乃至ハンドル１０６の先端点Ａより前へ５センチ、３センチ、２センチ、１センチ以内にある。別の選択可能な実施例では、当該重心Ｇは、ハンドル１０６の後端点Ｂより後へ５センチ、３センチ、２センチ、１センチ乃至ハンドル１０６の先端点Ａ以内にある。別の選択可能な実施例では、当該重心Ｇは、ハンドル１０６の後端点Ｂとハンドル先端点Ａとの間にある。
【００６４】
本実施例では、注水口１０４は、手持ち式高圧洗浄機１の重心Ｇ近傍、具体的には、前後方向において重心Ｇから５センチ又は３センチ以内に位置するため、注水口１０４に接続される水管１４の重量も重心Ｇ近傍にかかる。注水口１０４はさらに、ハンドル１０６近傍、具体的には、ハンドル１０６の先端点より前へ３センチ、５センチ乃至後端点より後へ３センチ、５センチに位置するため、ユーザの移動時に水管１４と他の物体が互いに絡まり合う又は引っ掛かる確率を低減することができる。
【００６５】
本実施例では、図３３に示すように、ハンドル１０６は、本体部１０７の後方に位置し、吐出ヘッド１１は、本体部１０７の前方に位置する。手持ち式高圧洗浄機１には電池パック９及び吐出ヘッド１１が接続されている場合、説明の便宜上、ハンドル１０６の先端点Ａより前の部分をスプレーガンユニット１０３（すなわち、スプレーガンユニットは少なくとも、機能部材と、吐出部と、吐出ヘッドとを備える）とし、ハンドル１０６の後端点Ｂより後及び下の部分を電源ユニット９０（すなわち、電源ユニットは少なくとも、ハンドルに接続される電池パック取付部と、電池パックとを備える）とする。図２１に示すように、ユーザがハンドルを把持する把持支持点をＣとする。なお、把持支持点Ｃは、ユーザがハンドルを把持するとき、ユーザの人差し指がトリガに当接する位置と理解されることができる。この把持支持点Ｃは、機器の偏向点でもある。スプレーガンユニット１０３の重心Ｇ１からハンドル１０６の把持支持点Ｃまでの距離はＬ１である。電源ユニット９０の重心Ｇ２からハンドル１０６の把持支持点Ｃまでの距離はＬ２である。本実施形態では、スプレーガンユニット１０３の重量Ｍ１は、電源ユニット９０の重量Ｍ２よりも大きい。発明者は、「Ｍ１とＬ１の乗積がＭ２とＬ２の乗積よりも大きい場合には、作業者が機器を通常水平に把持するとき、すなわち、スプレーバー１１１を水平位置に位置させるとき、機器本体を持ち上げる持ち上げ力だけでなく、この偏向を克服する力Ｆを加える必要もある。偏向を克服する力Ｆは手首によって加えられ、回転慣性モーメント（すなわち、Ｍ１とＬ１の乗積）が大きいほど、偏向を克服するために手首によって加えられる力Ｆが大きくなり、手首で付勢すると、作業者の疲労を引き起こしやすく、作業者の手首が凝ることになり、長時間の作業に向いていない」ことを発見した。
【００６６】
ユーザが機器をより快適に把持することができ、ユーザの作業体験をできるだけ向上させるために、本実施例では、作業者の手首に加えられる力を低減するように、電源ユニット９０の重心Ｇ２とハンドル１０６の把持支持点Ｃとの間の距離Ｌ２を大きくし、すなわち、Ｌ２の長さをできるだけ増加させる。具体的には、本実施形態では、図１７及び図３３に示すように、ハンドル１０６は傾斜して配置され、ハンドル１０６は、ハンドル１０６の延在方向Ｘ１と本体部１０７の延在方向Ｘ２（本体部は、概ね洗浄液の吐出方向に延びる）とのなす角度が９０度より大きく、かつ１８０度より小さいように配置される。また、作業者の把持時に重量が基本的に作業者の手にかかることを確保するために、手持ち式高圧洗浄機１の重心Ｇをハンドル１０６の先端点Ａと後端点Ｂとの間に位置させ、手持ち式高圧洗浄機１の前後方向の長さをできるだけ低減する。本実施形態では、ハンドル１０６は、ハンドル１０６の延在方向Ｘ１と本体部１０７の延在方向Ｘ２（本体部１０７は、概ね洗浄液の吐出方向に延びる）とのなす角度が１００度より大きく、かつ１６０度より小さいように配置される。具体的には、ハンドルの延在方向と本体部の延在方向とのなす角度は、１３０度である。選択肢として、その角度は、１１０度、１２０度、１２５度、１３５度、１４０度、１４５度、１５０度であってもよい。
【００６７】
携帯性を向上させるために、本実施例では、手持ち式高圧洗浄機１の全体長さは、５００ミリ未満であり、好ましくは、全体長さは、４００ミリ又は３５０ミリである。吐出ヘッドの長さによって、手持ち式高圧洗浄機１の全体長さは変化し、例えば、長槍状の吐出ヘッドを用いる場合、高圧洗浄機の全体長さは、１０００ミリに達することが可能である。好ましくは、手持ち式高圧洗浄機１に何らの吐出ヘッドも付設されていない場合、手持ち式高圧洗浄機１の本体の長さは、３００又は２５０ミリ未満である。手持ち式高圧洗浄機１の全体高さは、２５０又は２００ミリ未満であり、全体幅（電池パックを除く）は、１５０又は１００ミリ未満である。
【００６８】
図３は、携帯性を有する手持ち式高圧洗浄機の形態とは異なる別の高圧洗浄機を示し、高圧洗浄機は、分離して配置される本体１２及びスプレーガン１３を備える。スプレーガン１３は、手持ちで操作される。スプレーガン１３には、吐出ヘッド１１が設けられている。スプレーガン１３と本体１２は、水管１４を介して接続されている。本体１２内には、モータ２、伝達機構３及びポンプ４が設けられている。好ましい実施例では、本体１２内には、所定量の水を収容可能な水タンク１５がさらに設けられている。これにより、高圧洗浄機１は、水源から離れたところで作動することができる。水タンク１５内の水はポンプ４によって加圧された後、水管１４からスプレーガン１３に搬送され、ユーザは、スプレーガン１３を操作して洗浄対象物に向けて洗浄を行う。
【００６９】
上記異なる形態の高圧洗浄機１はすべて、ポンプ４と、モータ２と、モータ２とポンプ４を接続する伝達機構３とを備える。
【００７０】
図４及び図５を参照する。モータ２は、一般的なＡＣモータ又はＤＣモータである。モータ２は、その軸周りに回転するモータ軸２１を有する。モータ軸２１は、回転動力を外部に出力する。シール性を確保するために、伝達機構３は通常、外部に覆われる伝達ケース３０を有する。伝達ケース３０は、２つの開口部を有し、一方の開口部は、伝達機構３をモータ２に接続するためのものであり、他方の開口部は、伝達機構３をポンプ４に接続するためのものである。ポンプ４は、伝達機構３を介してモータ２により駆動され、ポンプ４に流入した水の水圧を高め、吐水の洗浄効果を向上させる。
【００７１】
本実施例では、高圧洗浄機に求められるのは、携帯性を有する手持ち式高圧洗浄機１である。容易に理解できるように、この手持ち式高圧洗浄機は、作業者が様々な場面、様々な場所でも携帯可能に使用できることを満たす必要がある。しかしながら、複数のプランジャのせいで、ポンプの体積及び重量は比較的大きい。そして、マルチプランジャポンプを駆動するためには、大きな電力が必要とされ、必然的に多くのエネルギーを消費することになる。本実施例に係る高圧洗浄機は、充電電池パックを電源としているため、連続作動時間を延ばすためには、エネルギーの消費をできるだけ低減する必要がある。
【００７２】
そのため、本実施例では、図４、図５、図１９、図２３及び図２４に示すように、ポンプ４の内部には、単一のプランジャ５が設けられており、すなわち、ポンプ４は、シングルプランジャポンプである。このように、マルチプランジャポンプの重量及び体積の問題が解決された。しかも、シングルプランジャポンプ４に必要とされる駆動エネルギーは、３プランジャの約１／３、２プランジャの約１／２であるため、電池パック９の作動時間が効果的に延ばされる。
【００７３】
一方、従来のプランジャポンプの駆動構造では、プランジャの一端を駆動し、他端に高圧チャンバを接続することにより、プランジャは、高圧チャンバ内を往復移動し、水を加圧する。２つのプランジャを有するポンプを使用する場合、通常、２つのプランジャは、１８０度の位相差をもって往復移動し、３つのプランジャの場合、プランジャは、１２０度の位相差をもって往復移動するため、洗浄液はほぼ脈動なしに連続的に排出される。しかしながら、シングルプランジャポンプの場合、プランジャが押圧するキャビティは１つしかないので、ポンプは、１つの往復移動周期において、半周期で吸水し、他の半周期で排水し、つまり、シングルプランジャポンプの各周期のうち、半周期でポンピングしない。連続的な吐水を実現するために、他の半周期で吸い込まれる水が１周期にわたって排出されるようにモータの回転数を所定の範囲に上げる必要があるが、ポンプの吐水圧力の脈動が大きくなってしまう。上記問題を解決するために、本実施例は、連続的にポンピング可能なシングルプランジャポンプをさらに提供している。
【００７４】
以下は、本実施例のポンプ４の具体的な構造を詳述する。理解の便宜上、図４、図２２、図２５、図３０に示すように、ポンプ４の水流吐出方向の寸法をポンプ４の高さｈとし、水流吐出方向に垂直で、かつモータの回転軸に垂直な方向におけるポンプ４の寸法をポンプ４の幅ｗとし、プランジャ５の方向に延びるポンプ４の寸法をポンプ４の長さｌとする。上記定義は、説明するためのものに過ぎず、本実施例への限定になるとは理解されるべきではない。
【００７５】
図４〜７、図２２〜３０に示すように、ポンプ４は、ポンプ本体４６と、ポンプ本体４６に設けられる給水口４３１、排水口４４１と、伝達機構３に接続される接続口４９と、ポンプ本体４６内に収容される単一のプランジャ５とを備える。プランジャ５は、水を加圧するためのものであり、プランジャ５は、長手方向に延びる柱体である。好ましくは、プランジャ５は、金属材料で製造され、プランジャ５の２つの先端は中空であり、密度のより小さい軽質体５８で充填されることにより、プランジャ５の質量が軽減され、プランジャ５の往復移動時に機器全体の振動問題が低減されるとともに、プランジャを押す電力が低減され、エネルギー消費が低減される。本実施例では、軽質体は、プラスチックであるが、他の実施例では、樹脂又はアルミニウムなどの軽金属を用いてもよい。
【００７６】
プランジャ５の長さ延在方向はそれぞれ、給水口４３１の開口方向及び排水口４４１の開口方向に垂直である。プランジャ５はその長手方向に往復移動するように駆動される。給水口４３１は、外部の水源に接続するか、または水管、水鉄砲に接続するためのものである。水は、この給水口４３１からポンプ４の内部に入る。好ましくは、給水口４３１の数は、１つである。水がポンプ４の内部で加圧された後、排水口４４１から排出される。排水口４４１は通常、高圧洗浄機１の吐出ヘッド１１と連通し、これにより、吐出ヘッド１１は、加圧された水を吐出することができる。給水と排水との相互干渉を避けるために、給水口４３１と排水口４４１は通常、離間して設けられる。好ましくは、排水口４４１の数は１つである。
【００７７】
組み立てを容易にするために、図５、図２５〜２９に示すように、ポンプ４は、ポンプ本体４６に着脱可能に取り付けられる上ポンプカバー４６２及び下ポンプカバー４６３をさらに備える。上ポンプカバー４６２及び下ポンプカバー４６３は、ポンプ本体４６の両側に対称的に取り付けられている。上ポンプカバーと下ポンプカバーは、ボルトなどの一般的な固定手段によってポンプ本体４６に固定的に接続されている。もちろん、他の実施形態では、ポンプ４は、一体的に形成されてもよいし、又は、当業者が容易に想到し得る複数の部品を組み合わせて形成されてもよい。
【００７８】
図６、図１９、図２３〜２４に示すように、ポンプ４の内部に中央チャンバ４１をさらに有する。中央チャンバ４１の内部は、中空である。プランジャ５は好ましくは、中央チャンバ４１内に収容されている。中央チャンバ４１は、プランジャ５の長手方向に延びる。プランジャ５の長手方向に沿う中央チャンバ４１の寸法は、プランジャ５が当該方向に往復移動するときに中央チャンバ４１内に常にキャビティ４２を有するように、プランジャ５の長さよりも大きい。図６、図２３に示すように、プランジャ５が中央チャンバ４１の下端まで移動するときに、キャビティ４２は、中央チャンバ４１の上端に位置する。図７、図２４に示すように、プランジャ５が中央チャンバ４１の上端まで移動するときに、キャビティ４２は、中央チャンバ４１の下端に位置する。すなわち、中央チャンバ４１は、上ポンプカバー４６２内に形成される上キャビティ４２１と、下ポンプカバー４６３内に形成される下キャビティ４２２とを有する。伝達機構３は、プランジャ５の両端がそれぞれ上キャビティ４２１及び下キャビティ４２２内を往復移動するように駆動する。上、下ポンプカバー４６２、４６３がポンプ本体４６に取り付けられるときに、完全な中央チャンバ４１を形成する。
【００７９】
図８、図９及び図２８に示すように、ポンプ４は、中央チャンバ４１と仕切られた給水キャビティ４３、排水キャビティ４４及びプランジャ孔４０をさらに有し、少なくとも一部のプランジャ５は、プランジャ孔４０内に収容されている。給水キャビティ４３、排水キャビティ４４及び中央チャンバ４１の大半は、ポンプ本体４６内に位置する。給水キャビティ４３及び排水キャビティ４４は互いに平行に設けられ、ポンプ本体４６を上下方向に貫通する。外部の水源は、給水口４３１から給水キャビティ４３に入り、キャビティ４２を介して加圧されて高圧水流を形成し、やがて排水キャビティ４４から外部に排出される。
【００８０】
本実施例では、給水キャビティ４３、排水キャビティ４４及び中央チャンバ４１は互いに連通し、貫通した連通路を形成する。給水キャビティ４３は、対称的に設けられる第１の給水キャビティ４３２及び第２の給水キャビティ４３３を有する。給水口４３１から入った水は、第１の給水キャビティ４３２又は第２の給水キャビティ４３３に選択的に入ることができる。中央チャンバ４１は、第１の給水キャビティ４３２及び第２の給水キャビティ４３３にそれぞれ接続されている。本実施例では、第１の給水キャビティ４３２は、中央チャンバ４１の一端に接続され、第２の給水キャビティ４３３は、中央チャンバ４１の一端と反対の他端に接続されている。図９に示すように、上、下ポンプカバー４６２、４６３内には、中央チャンバ４１をそれぞれ２つの給水キャビティに連通させる連通路４５が設けられている。本実施例では、中央チャンバ４１の一端には、第１の給水キャビティ４３２に連通するための連通路４５が設けられ、中央チャンバ４１の他端には、第２の給水キャビティ４３３に連通するための連通路４５が設けられている。連通路４５の延在方向は、プランジャ５の往復移動方向（すなわち、図６に示す矢印ＯＯ’方向）に垂直である。
【００８１】
排水キャビティ４４は同様に、対称的に設けられる第１の排水キャビティ４４２及び第２の排水キャビティ４４３を有する。第１の排水キャビティ４４２及び第２の排水キャビティ４４３は同様に、それぞれ中央チャンバ４１に接続され、かつ排水口４４１に接続されている。第１の排水キャビティ４４２及び第２の排水キャビティ４４３はそれぞれ、中央チャンバ４１の対向する各一端に接続されている。さらに、第１の排水キャビティ４４２、第２の排水キャビティ４４３は同様に、連通路４５を介して中央チャンバ４１に連通している。すなわち、中央チャンバ４１の一端に位置する連通路４５は、第１の給水キャビティ４３２及び第１の排水キャビティ４４２と中央チャンバ４１を連通し、中央チャンバ４１の他端に位置する連通路４５は、第２の給水キャビティ４３３及び第２の排水キャビティ４４３と中央チャンバ４１を連通している。
【００８２】
給水キャビティ４３及び排水キャビティ４４、プランジャ孔４０は、ポンプ本体４６の体積をほぼ支配するので、ポンプ４をよりコンパクトで小型にするために、給水キャビティ４３、排水キャビティ４４及びプランジャ孔４０の配列形態及び開口寸法を特別に設計する必要がある。本実施例では、給水キャビティ４３及び排水キャビティ４４はいずれも、プランジャ５の同じ側に設けられている。具体的には、給水キャビティ４３及び排水キャビティ４４はいずれも、プランジャ５の前方に設けられ、給水キャビティ４３及び排水キャビティ４４は、左右方向（すなわち、ポンプ４の幅方向）に隣接して配置される。プランジャ孔４０は、上下方向に延び、プランジャ孔４０の延在方向は、給水キャビティ４３、排水キャビティ４４の延在方向に一致する。
【００８３】
図２５及び３０に示すように、プランジャ孔４０の長さの半分の位置を通り、プランジャ５の往復移動方向に垂直な面をポンプ４の前後方向の中央断面Ｒとする。プランジャ孔４０は前記中央断面Ｒにおいてプランジャ孔投影４０１を有し、給水キャビティ４３は前記中央断面Ｒにおいて給水キャビティ投影４３０を有し、排水キャビティ４４は前記中央断面Ｒにおいて排水キャビティ投影４４０を有する。本実施形態では、プランジャ孔投影４０１、給水キャビティ投影４３０、排水キャビティ投影４４０はすべて、規則的な幾何学図形である。具体的には、３つの投影はすべて、円形である。３つの投影の中心（すなわち、円心）がエンドツーエンドして二等辺三角形が形成される。プランジャ孔投影の中心Ｕは、頂点であり、頂角は、３５度〜６０度である。好ましくは、頂角は、４０度である。このように設計することにより、左右方向におけるプランジャ孔４０、給水キャビティ４３、排水キャビティ４４の配列がよりコンパクトになり、左右方向におけるポンプ４の幅の最大化が抑制される。他の実施形態では、３つの投影は、正方形又は長方形又は不規則な図形であってもよい。より具体的には、配列方向における給水キャビティ４３と排水キャビティ４４の横幅は、１８ｍｍ〜６０ｍｍである。好ましくは、横幅は、２８ｍｍである。
【００８４】
給水口４３１、排水口４４１の配列について、本実施例は主に、２つの実施可能な形態を提供している。詳細は以下のとおりである。
【００８５】
一実施形態では、図４〜８に示すように、給水口４３１の開口方向は、排水口４４１の開口方向に垂直である。排水口４４１の開口方向は、吐出部１０８の出口１０８１の開口方向に一致する。給水口４３１は、プランジャ５の左側又は右側に位置し、排水口４４１は、プランジャ５の前側に位置する。上下方向において、給水口４３１は、ポンプ本体４６の中央部に設けられ、排水口４４１も、ポンプ本体４６の中央部に設けられている。
【００８６】
別の実施形態では、図２２〜３０に示すように、給水口４３１及び排水口４４１の配置に起因するポンプ４の横幅の増大を避けるために、給水口４３１及び排水口４４１はいずれも、前記ポンプ４の出口１０８１側に設けられている。給水口４３１は、排水口４４１の下方に設けられている。具体的には、給水口４３１、排水口４４１は、プランジャ５の延在方向に積層配列されている。給水口４３１、排水口４４１は、ポンプ４の幅の中央領域に積層配列されている。このように配置する場合、ポンプ４の幅を余計に増大させることがない。そして、給水口４３１は、排水口４４１の真下に位置するため、中継カーブを増設することなく、液体注入管４３５と給水口４３１との接続を実現でき、構造がコンパクトで、機器全体の体積が小さくなる。本実施例では、前後方向において、給水口４３１、排水口４４１はいずれも、給水キャビティ４３および排水キャビティ４４と出口１０８１との間に位置する。さらに、給水口４３１の開口方向、排水口４４１の開口方向及び出口１０８１の開口方向は同じである。手持ち式高圧洗浄機１が動作状態にあるとき、プランジャ５の移動により、外部の水源は、注水口１０４から前記ポンプ４に流入し、ポンプ４によって加圧された後に、前記排水口４４１から前記吐出部１０８に排出される。本実施形態では、排水口４４１の開口方向は、吐出部１０８の出口１０８１の開口方向に一致する。このように設計する場合、外部の水源は、前記排水口４４１から直接前方へ流れ、方向を変えるためのカーブを増設する必要がないため、吐出部１０８から吐出される水流の圧力損失を低減することができる。
【００８７】
さらに、左右方向において、排水口４４１の軸心Ｉは、手持ち式高圧洗浄機１のハウジング１０の二等分面Ｔに位置するか、または前記二等分面Ｔから左又は右にずれる寸法がポンプ本体４６の幅の３０％以下である。排水口４４１の軸心Ｉが二等分面Ｔに位置する場合、図２８及び２９に示すように、前後方向において、給水口４３１の少なくとも一部は、給水キャビティ４３に連通し、排水口４４１の少なくとも一部は、排水キャビティ４４に連通している。このように設けることにより、ポンプ本体４６全体の構造はコンパクトになり、ポンプ４の幅は最小になる。排水口４４１の軸心Ｉは、二等分面Ｔから左又は右に所定の距離だけずれてもよい。
【００８８】
なお、「排水口の軸心」は、排水口４４１が規則的な形状である場合、排水口４４１の幾何学的中心であり、排水口４４１が不規則な形状である場合、排水口４４１の物理的中心であると理解されるべきである。
【００８９】
本実施例では、給水口４３１及び排水口４４１、給水キャビティ４３及び排水キャビティ４４、プランジャ５は、前から後へ順次配置されることにより、高圧チャンバ内の水がプランジャ５に押圧されて形成される高圧水流は、前側の給水キャビティ４３に直接流入し、さらに前側の排水口４４１に流入し、水流が順方向に移動することで、排水の圧力損失が抑制される。
【００９０】
図８及び２８に示すように、本実施例では、ポンプ４は、通路内の水の流通・遮断を制御する逆止弁ユニット６をさらに備える。逆止弁ユニット６は、対称的に設けられる第１群の逆止弁ユニット６１及び第２群の逆止弁ユニット６２を有する。以下は、第１群の逆止弁ユニット６１を例として説明する。本実施例では、第１群の逆止弁ユニット６１は、第１の給水キャビティ４３２と中央チャンバ４１との間に設けられる第１の給水弁６１１と、中央チャンバ４１と第１の排水キャビティ４４２との間に設けられる第１の排水弁６１２とを備える。第１の給水弁６１１は、第１の給水キャビティ４３２と中央チャンバ４１との間の水流の流通・遮断を制御し、第１の排水弁６１２は、第１の排水キャビティ４４２と中央チャンバ４１との間の水流の流通・遮断を制御する。第１の給水弁６１１が開かれると、第１の給水キャビティ４３２の水は、中央チャンバ４１に流入することができる。そして、第１の給水弁６１１の一方向導通により、第１の給水弁６１１は、水流を第１の給水キャビティ４３２から中央チャンバ４１の方向へのみ移動させる。第１の給水弁６１１が閉じられると、第１の給水キャビティ４３２の水は、中央チャンバ４１に流入することができず、この場合、第１の給水キャビティ４３２は、中央チャンバ４１と仕切られる。類似的に、第１の排水弁６１２が開かれると、中央チャンバ４１内の水は、第１の排水キャビティ４４２に流入することができ、第１の排水弁６１２は、一方向導通の役割を果たす。第１の排水弁６１２が閉じられると、中央チャンバ４１内の水は、第１の排水キャビティ４４２に流入することができず、水は、中央チャンバ４１内に溜まる。
【００９１】
本実施例では、中央チャンバ４１内のプランジャ５は、第１群の逆止弁ユニット６１の開閉を制御する。特に、プランジャ５は、第１の給水弁６１１が開かれると同時に、第１の排水弁６１２が閉じられるように制御できる。プランジャ５はさらに、第１の給水弁６１１が閉じられると同時に、第１の排水弁６１２が開かれるように制御できる。すなわち、プランジャ５は、第１の給水弁６１１及び第１の排水弁６１２がそれぞれ開状態又は閉状態にあり、且つ両者の状態が異なるように制御することができる。図６及び２３に示すように、プランジャ５が中央チャンバ４１の最下端まで移動する状態を第１の状態とし、この状態では、プランジャ５は、最下端から上端に移動し始める。このとき、第１の給水弁６１１が開かれ、第１の排水弁６１２が閉じられる。このため、水は、第１の給水キャビティ４３２から中央チャンバ４１に流入するが、中央チャンバ４１から流出しない。水が中央チャンバ４１内に溜まっている。その後、プランジャ５は、中央チャンバ４１の最下端から上端に移動し続き、（図７及び２４に示すように）中央チャンバ４１の最上端まで移動し、このときのプランジャ５を第２の状態とする。この第２の状態では、プランジャ５は、最上端から下端に移動し始める。このとき、第１の給水弁６１１が閉じられ、第１の排水弁６１２が開かれる。水は、給水キャビティ４３から中央チャンバ４１に流入することができず、元々中央チャンバ４１にあった水は、プランジャ５に押圧されて高圧となり、第１の排水キャビティ４４２に流れて排水口４４１から吐出ヘッド１１に流れて吐出される。
【００９２】
類似的に、プランジャ５は、第２群の逆止弁ユニット６２の開閉を制御することもできる。第２群の逆止弁ユニット６２は、第２の給水弁６２１と、第２の排水弁６２２とを有する。第２の給水弁６２１は、第２の給水キャビティ４３３と中央チャンバ４１との間に設けられ、第２の排水弁６２２は、中央チャンバ４１と第２の排水キャビティ４４３との間に設けられる。プランジャ５が第１の状態にあるとき、第２の給水弁６２１が閉じられ、第２の排水弁６２２が開かれるため、中央チャンバ４１にある水は、第２の排水キャビティ４４３から流出する。プランジャ５が第２の状態にあるとき、第２の給水弁６２１が開かれ、第２の排水弁６２２が閉じられるため、水は、第２の給水キャビティ４３３から中央チャンバ４１に流入する。よって、第２群の逆止弁ユニット６２と第１群の逆止弁ユニット６１は互いに補完し合って、ポンプのポンピング効率を高めることができる。プランジャ５の第１の状態から第２の状態への移動中に、給水口４３１から入る水は、第１の給水キャビティ４３２を介して中央チャンバ４１に入り、プランジャ５の押圧により第２の排水キャビティ４４３から排水口４４１に排出される。プランジャ５の第２の状態から第１の状態への移動中に、給水口４３１から入る水は、第２の給水キャビティ４３３を介して中央チャンバ４１に入り、プランジャ５の押圧により第１の排水キャビティ４４２から排水口４４１に排出され、吐出ヘッド１１を介して吐出される。
【００９３】
さらに、図８及び２８に示すように、第１の給水弁６１１は、弁体６１０と、弁体６１０内に位置する逆止弁６１３と、逆止弁６１３を付勢する付勢部材６１４とを備える。プランジャ５が第２の状態にあるとき、付勢部材６１４は、逆止弁６１３が第１の給水キャビティ４３２を閉じるように付勢力を発生する。プランジャ５が第２の状態から第１の状態に移動するにつれて、逆止弁６１３近くのキャビティの体積が徐々に大きくなり、これにより付勢部材６１４に抗する圧力が大きくなり、やがて逆止弁６１３が開かれ、すなわち、第１の給水弁６１１が閉状態から開状態に変わる。第１の排水弁６１２は同様に、弁体６１７と、弁体６１７内に位置する逆止弁６１５と、逆止弁６１５を付勢する付勢部材６１６とを備える。第１の排水弁６１２の逆止弁６１５の方向及び付勢部材６１６の付勢方向は、第１の給水弁６１１の逆止弁６１３の方向及び付勢部材６１６の付勢方向とは正反対である。そのため、プランジャ５が第２の状態から第１の状態に移動するにつれて、付勢部材６１６に抗する圧力が小さくなり、やがて付勢力により逆止弁６１５が第１の排水キャビティ４４２を閉じ、すなわち、第１の排水弁６１２が開状態から閉状態に変わる。
【００９４】
第１群の逆止弁ユニット６１と第２群の逆止弁ユニット６２は、対称的に設けられているため、プランジャ５の第２の状態から第１の状態への移動中に、第２群の逆止弁ユニット６２の第２の給水弁６２１は、開状態から閉状態に変わるが、第２の排水弁６２２は、閉状態から開状態に変わる。
【００９５】
以上のように、ポンプ４のタイプ及び構造を決定した後、シングルプランジャポンプ４とハウジング１０との位置関係についても、発明者は、鋭意研究を重ねた。本実施例に係るポンプとハウジングとの組立関係によれば、手持ち式高圧洗浄機１の小型化及び携帯化を確保する一方、高圧洗浄機１の自吸時間が長く、排水の圧力損失が大きいという問題も解決した。この問題の解決は、手持ち式高圧洗浄機１が工業上で大規模に普及できるかどうかを決定する重要な一歩である。以下は、ポンプ４の組立位置と自吸との関係を詳述する。
【００９６】
本実施例に係る手持ち式高圧洗浄機１は、水管１４を介して外部の水源に接続され、手持ち式高圧洗浄機１が作動を開始すると、シングルプランジャポンプ４の内部キャビティ自体には空気を有する一方、接続される水管１４の内部キャビティにも所定量の空気を有するため、モータ２によってプランジャ５の往復移動を駆動することにより、外部の水源は水管１４内の空気を押してそれとともにポンプ４の中央チャンバ４１に入り、以下は、ポンプ４の上ポンプカバー４６２の給水及び排水を例として説明する。
【００９７】
プランジャ５が図６及び図２３に示す第１の状態にあるとき、上キャビティ４２１に入った水源には多くの気体が混入されており、プランジャ５の第１の状態（図６及び図２３）から第２の状態（図７及び図２４）への移動中に、プランジャ５は、上ポンプカバー４６２内の上キャビティ４２１を押圧するが、上キャビティ４２１には多くの気体が混入されているため、プランジャ５が水源を押圧する押圧力は、第１の排水弁６１２の付勢部材６１６が逆止弁６１５を付勢する付勢力以下になり、気体は、逆止弁６１５の周囲に集まることになるため、開弁が不連続になってしまい、すなわち、排水が不連続になってしまうため、排水の圧力損失が大きく、洗浄作業のニーズを満たすことができない。
【００９８】
プランジャ５の第２の状態から第１の状態への移動中に、少なくとも２つの状況が考えられる。１つ目は、第１の排水弁６１２の逆止弁６１５が完全には閉じられていなく（すなわち、排水時に気体が逆止弁６１５の周囲に集まるため、逆止弁６１５が傾斜になってしまう）、このとき、プランジャ５が中央チャンバ４１の最上端から下端に移動し続け、中央チャンバ４１の最下端まで移動しても、上キャビティの気体漏れにより、吸水を完了させることができない。２つ目は、第１の排水弁６１２の逆止弁６１５が完全に閉じられ、上キャビティ４２１内には多くの気体があるため、上キャビティ４２１の真空引き中に、気体が膨張するため、上キャビティ４２１内に形成される負圧が不十分になってしまい、第１の給水弁６１１の逆止弁６１３が上下に揺れ動く現象が発生し、給水が不連続になってしまう。これにより、プランジャ５は、第１の給水弁６１１及び第１の排水弁６１２がそれぞれ開状態又は閉状態にあり、且つ両者の状態が異なるように同時に制御できず、手持ち式高圧洗浄機は、通常な洗浄作業を行うことができない。
【００９９】
このため、本実施例では、発明者は、気体が水中に浮き上がるという現象を利用し、シングルプランジャポンプ４とハウジング１０との配置及びシングルプランジャポンプ４自体の構造を設計することにより、上記課題を解決した。具体的には、水と気体が混合すると、気体が浮き上がる。このため、本実施例では、シングルプランジャポンプ４は、ハウジング１０内で縦方向に沿って配置され、排水口４４１は、第１の排水弁６１２の逆止弁６１３に近接して設けられる。このように設定することにより、外部の水源は、給水口４３１から給水キャビティに流入し、大部分の気体は浮き上がって給水キャビティ４３の上方に流れる。すなわち、プランジャ５を第１の状態（上キャビティ４２１の真空引き状態）にさせ、水は気体とともに上キャビティ４２１内に入り、大部分の気体は、上キャビティ４２１の最上方に位置しており、このとき、プランジャ５が第２の状態（上キャビティ４２１を押圧する）に移動し、第１の排水弁６１２が開状態になり、大部分の気体が押圧されて第１の排水弁６１２から外部に出る。さらに、排水口４４１は、第１の排水弁６１２の逆止弁６１５に隣接して設けられるため、気体の流れる経路が短く、すぐ排水口４４１から外部に排出される。
【０１００】
本実施例では、第１の排水弁６１２の逆止弁６１５と弁体６１７との接触面と排水口４４１の最上端との間の垂直距離Ｌ３は、２０ｍｍ以下である。選択肢として、当該垂直距離は、１８ｍｍ、１６ｍｍ、１４ｍｍ、１２ｍｍ、１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍであってもよい。排気をより速くかつ完全にするために、好ましくは、当該垂直距離Ｌ３は、５ｍｍ以下である。理解できるように、ここでの垂直距離が２０ｍｍ以下であることは絶対値距離である。すなわち、排水口４４１の最上端は、第１の排水弁６１２の逆止弁６１５と弁体６１７との接触面６１５の上方又は下方に位置する。具体的には、図２８に示すように、排水口４４１の最上端は前記接触面の下方に位置するように設計することができる。排水口４４１の最上端と前記接触面との間の距離は、３ｍｍである。もちろん、他の実施形態では、排水口４４１の最上端は、前記接触面と略同一高さに位置するように設計してもよい。
【０１０１】
より具体的には、図２５及び２８に示すように、上下方向において、排水口４４１の最下端は、ポンプ本体４６の中央断面Ｒと面一であるか、又は中央断面Ｒの上方に位置するように設計される。この場合、上寄りに設計される排水口４４１の位置は、中央チャンバ４１内の気体の排出をより容易にする。
【０１０２】
また、プランジャ５が第２の状態にあるとき（図７及び図２４を参照）、上ポンプカバー４６２内に吸い込まれた水がより容易に外部に流出するために、本実施例では、第１の排水弁６１２は、縦方向に沿って配置されている。具体的には、洗浄液は、逆止弁６１５を動作可能に押圧し、逆止弁６１５を弁体内で移動させ、逆止弁６１５の移動方向は、プランジャ５に平行である。このように設計することにより、上ポンプカバー４６２内に吸い込まれた洗浄液が押圧されて外部に流出するとき、洗浄液に混入された気体が容易に排出される。理解できるように、本実施形態では、第２の排水弁６２２の逆止弁の移動方向もプランジャ５に平行である。すなわち、第２の排水弁６２２も、縦方向に沿って配置されている。
【０１０３】
さらに、外部の水源をより容易に給水キャビティ内に流入させるために、本実施例では、第１の給水弁６１１は、縦方向に沿って配置されている。具体的には、洗浄液は、逆止弁６１３を動作可能に押圧し、逆止弁を弁体６１０内で移動させ、逆止弁６１３の移動方向は、プランジャ５に平行である。理解できるように、本実施形態では、第２の給水弁６２１の逆止弁の移動方向もプランジャ５に平行である。すなわち、第２の給水弁６２１も、縦方向に沿って配置されている。
【０１０４】
プランジャ５のストローク、直径及び往復移動の往復回数は、ポンプの流量を支配する。ポンプ４のパラメータ同士の関係を詳細に説明するために、本実施例では、プランジャの直径をＤ（単位：ｍｍ）とし、プランジャのストロークをＳ（単位：ｍｍ）とし、プランジャ移動の往復頻度をｎ（単位：ｒｐｍ）とし、ポンプの流量をＢ（単位：Ｌ／ｍｉｎ）とする。この場合、Ｂ＝Ｄ×Ｓ×ｎ×ｋであり、ｋは、係数（定数）を表す。したがって、プランジャの往復移動の頻度が一定の場合（駆動モータの回転数が一定の場合）、所定の排出流量Ｂ（Ｌ／ｍｉｎ）を達成するためには、直径Ｄを大きくし、ストロークＳを小さくするか、又は直径Ｄを小さくし、ストロークＳを大きくする必要がある。
【０１０５】
しかしながら、プランジャの直径が大きいほど、ポンプ４の幅が広くなり、プランジャのストロークが大きいほど、ポンプ４の長さが長くなり、所定の流量Ｂを満たす場合、プランジャの直径Ｄ及びストロークＳをどのように設定するかは、ポンプ４の体積を左右し、手持ち式高圧洗浄機１の携帯性に直接影響を与える。また、直径が大きくなると、プランジャ５の押し出し面積が大きくなり、必要とされる推力も大きくなり、推力を大きくするために、電動モータは、より大きな電力（より大きな体積のモータ）が必要とされ、反力を受けるポンプ本体を補強する必要がある。これにより、手持ち式高圧洗浄機１の幅が広くなり、コストも高くなってしまう。一方、ストロークＳが大きくなると、プランジャ５の移動量が大きくなり、ポンプ４が長手方向に長くなってしまい、そして、ポンプの往復移動の頻度が一定の場合、ストロークＳが大きくなると、プランジャの移動速度も速くなり、より高い耐摩耗性を有する材料を使用する必要があるため、コスト増加につながる。
【０１０６】
本実施例では、手持ち式高圧洗浄機の吐出圧力を一定の範囲内に変化させるために、モータの回転数を調整可能に設定し、すなわち、ポンプの往復移動の頻度ｎは、一定の範囲内で変化する。具体的には、往復移動の頻度ｎが大きくなると、押出量が小さくなるため、プランジャの直径を小さくする必要があり、プランジャの長さを長くしないと、プランジャの寸法が小さくなり、ポンプの流量Ｂが小さくなる。一方、往復移動の頻度ｎが小さくなると、押出量が大きくなるため、プランジャ５の寸法が不利に大きくなってしまい、頻度が小さくなると、ポンプの流量も小さくなり、低すぎる頻度は、振動の原因となるため、小さすぎる往復移動頻度は適切ではない。また、パラメータが一定のポンプでは、その排出流量は、往復移動頻度ｎの増加に伴って増加するのではなく、一定の移動頻度よりも低い場合に移動頻度の増加に伴って増加する一方、一定の移動頻度よりも高い場合には、排出流量は、著しく増加しないどころか、往復移動頻度ｎの増加に伴って減少することになる。ポンプは、１つの往復移動周期内において一定の吸水時間を必要とし、すなわち、ポンプは、一定の自吸時間が必要なので、往復移動の周期において自吸時間を確保しないと、ポンプは、吸水時にキャビティの容積を効果的に利用できず、周期が短くなると、吸水時間が足りなくなり、ポンプのキャビティが水で満たさていないうちに排水し始めるため、流量が低くなる。
【０１０７】
このため、ポンプの寸法、コストや排出流量Ｂ（Ｌ／ｍｉｎ）などを考慮してプランジャの直径Ｄ（ｍｍ）、ストロークＳ（ｍｍ）及び往復移動の頻度ｎ（ｒｐｍ）を適切に設定する必要がある。発明者は実験によって、体積及びコストを最小化しながら、ポンプの排出流量及び圧力が家庭用洗浄ニーズを満たすことを可能にするポンプの寸法パラメータを得た。ポンプの流量とポンプの体積との比をポンプの流量体積比とし、このパラメータは、ポンプのポンピング能力とポンプの体積との関係を反映しており、ポンプの流量が大きいほど、洗浄能力が強くなるため、当業者なら、ポンプの流量が大きいことを望むとともに、ポンプの体積が小さいほど、高圧洗浄機の携帯性がより高くなるため、当業者なら、ポンプの体積が小さいことを望んでいるので、流量体積比というパラメータが大きいほど、有利になる。発明者は実験によって、「プランジャ５のストロークの範囲は、３〜１６ｍｍであり、プランジャの直径の範囲は、６〜１６ｍｍである。ポンプの機械的強度や組み立てを考慮すると、プランジャの長さの選択可能な範囲は、４５〜１００ｍｍであるため、ポンプの体積の範囲は、６３０００ｍｍ＾３−８５０００ｍｍ＾３であり、流量体積比の範囲は、１．４〜１．９である。」ということを得た。本実施例では、プランジャ５の長さは、５８ｍｍであり、プランジャ５のストロークは、５．４ｍｍであり、プランジャ５の直径は、１２ｍｍであり、なし得る最大の流量体積比は、１．９である。他の選択可能な実施例では、プランジャ５の長さは、５４ｍｍ、６０ｍｍ、６２ｍｍ、６８ｍｍ、９０ｍｍで、プランジャのストロークは、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍで、プランジャの直径は、８ｍｍ、１０ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍであってもよい。
【０１０８】
上述したように、手持ち式高圧洗浄機１をより小型で携帯可能にするために、ハウジング内における機能部材２０の配列を特に考慮しなければならない。手持ち式高圧洗浄機１の体積が小型になるかどうかは主に、長さ、幅、高さによって支配される。
【０１０９】
手持ち式高圧洗浄機１の幅は主に、機能部材２０の配置及び配列によって支配される。
本実施例では、ポンプ４の長さｌは、ポンプ４の幅ｗよりも大きい、具体的には、ポンプ４の長さｌは、約８０ｍｍであり、ポンプ４の幅ｗは、約５０ｍｍである。ハウジング１０は、少なくとも部分的にポンプ４の周囲に覆われるポンプケース１７を有する。手持ち式高圧洗浄機１の幅の最大化を抑制するために、ポンプケース１７の左右方向の幅ｗ１とハンドル１０６の左右方向の幅ｗ２との比が３以下となるように、ポンプ４は、ハウジング１０内に配置されている。具体的には、本実施形態では、ポンプケース１０の左右方向の幅ｗ１とハンドル１０６の左右方向の幅ｗ２との比は、約１．３〜１．８である。体積の小さいシングルプランジャポンプ４を用いることに加え、本実施例では、シングルプランジャポンプ４は、ハウジング１０内で縦方向に沿って配置されている。具体的には、プランジャ５の長さ延在方向が二等分面Ｔに平行となるように、ポンプ４は、ハウジング１０内に配列され、この場合、左右方向において、上ポンプカバー４６２及び下ポンプカバー４６３はいずれも、ハウジング１０の二等分面Ｔを跨って延びている。さらに、モータ２は高速小型モータとして配置されている。具体的には、モータ２のアイドリング回転数は、１００００ｒｐｍ以上であり、モータ２のモータ軸は、前後方向に延び、ポンプ４は、モータ２の前方に設けられている。伝達機構３は、高速モータ２に動力伝達可能に接続される減速機構を備える。ポンプ４及びポンプ４とセットになる回転−往復変換構造の入力回転数範囲が一定の場合、出力回転数が当該入力回転数範囲内である低速モータを直接用いる場合に比べて、減速機構と高速モータとの合理的な組み合わせにより、モータと伝達機構の全体的な重量及び体積を顕著に低減することができる。減速機構のアイドリング出力回転数は、３０００ｒｐｍ又は２５００ｒｐｍ又は２２００ｒｐｍ又は２０００ｒｐｍ以下である。減速機構の減速比は、１２：１〜３：１（例えば約１０：１、８：１、７：１、６：１、５：１、４：１など）である。低速モータを直接用いることと比べて、本実施例では、モータ２の左右方向の幅は、効果的に低減され、モータ２の体積及び重量は、半分以下に低減でき、手持ち式高圧洗浄機１の携帯性が向上される。本実施例では、図２９に示すように、伝達ケース３０の半分は、ポンプ本体４６と一体成形される。
【０１１０】
手持ち式高圧洗浄機１の長さも主に、機能部材２０の配置及び配列によって支配される。
【０１１１】
本実施例では、ポンプ４の長さｌは、ポンプの高さｈよりも大きい。機能部材２０の前後方向の長さが２００ｍｍ以下となるように、ポンプ４は、ハウジング１０内で縦方向に沿って配置されている（すなわち、上下方向において、上ポンプカバー４６２が下ポンプカバー４６３の上側に位置するように、ポンプ４は、ハウジング内に配置されている。）。
【０１１２】
さらに、本実施例では、図５〜７及び図２３、図３１に示すように、伝達機構３は、モータに接続される偏心機構７を備える。プランジャ５の長手方向に垂直な側部に、プランジャ５は、偏心機構７を取り付けるための取付部５０を有する。本実施例では、取付部５０は、内へ凹む凹部である。そして、取付部５０は、プランジャ５の中央に位置する。偏心機構７は、取付軸受７１を介して取付部５０内に固定されている。固定取付の形態としては、取付軸受７１に限定されず、フラットフィット、スプライン嵌合などの一般的な形態を含んでもよいし、当業者なら想到し得るように、偏心機構７は、プランジャ５と一体成形されてもよい。偏心機構７は、偏心軸７２と、偏心軸７２に接続される回転軸３３とを備える。本実施例では、偏心軸７２は、回転軸３３に固定的に接続され、接続形態は、一体成形であってもよい。回転軸３３の中心は、偏心軸７２の中心と偏心して設けられる。回転軸３３には、回転軸３３を支持する支持軸受３４が設けられている。図６からすれば、回転軸３３の中心と偏心軸７２の中心との間の偏心距離は、ｄである。伝達機構３は、回転軸３３が回転軸３３の中心周りに回転するように駆動する一方、偏心軸７２は、取付部５０及び取付軸受７１を介してプランジャ５が偏心軸７２の中心周りに回転するように駆動する。回転軸３３と偏心軸７２との間に偏心距離ｄを有するため、プランジャ５は、回転軸３３に対して偏心回転する。偏心機構７は、少なくとも一部がポンプ本体４６内に位置する。すなわち、前後方向において、偏心機構７はポンプ４と部分的に重なる。このように設計することにより、手持ち式高圧洗浄機１の前後方向の長さがさらに短くなり、機器全体の体積がより小さくなる。本実施例では、シングルプランジャポンプ４をハウジング１０内で縦方向に沿って配置し、偏心機構７の偏心軸７２をプランジャ５の中央に取り付けることにより、機能部材２０の前後方向の長さを最短化する。具体的には、機器全体の前後方向の長さが最短になるように、機能部材２０の前後方向の長さは、１５０ｍｍ以下である。
【０１１３】
図６に示すように、一実施形態では、減速機構は、歯車伝動装置である。減速機構は、モータ軸２１に接続されるピニオン３１と、ピニオン３１と噛み合う大歯車３２とを備える。大歯車３２は、回転軸３３に固定的に接続されている。本実施例では、回転軸３３は、モータ軸２１と平行に配置されている。大歯車３２とピニオン３１との噛合伝達により、モータ軸２１は、回転軸３３がその中心周りに回転するように駆動する。偏心軸７２は、回転軸３３に固定的に接続されているため、偏心軸７２も、回転軸３３の中心周りに回転し、よって、偏心軸７２は、プランジャ５が回転軸３３の中心周りに回転するように駆動する。したがって、モータ２は、プランジャ５が偏心移動するように駆動できる。この実施例では、モータ２は、１段の歯車の伝達によってプランジャ５の移動を駆動する。
【０１１４】
図１０に示す別の実施例では、減速機構は、モータ軸２１に接続される第１のかさ歯車３５１と、回転軸３３に接続される第２のかさ歯車３５２とを備える。第１のかさ歯車３５１と第２のかさ歯車３５２とは互いに噛み合って伝達する。モータ軸２１と回転軸３３とは、縦方向に沿って配置されている。プランジャ５は同様に、取付部５０を介して回転軸３３に対して偏心して設けられる偏心軸７２に固定的に接続されている。第１のかさ歯車３５１と第２のかさ歯車３５２との協働により、モータ２は、プランジャ５が偏心移動するように駆動する。この実施例では、モータ２は、１段のかさ歯車の伝達によってプランジャ５の移動を駆動する。
【０１１５】
図１１に示す別の実施例では、モータ２は、多段の歯車の伝達によってプランジャ５の移動を駆動する。この実施例では、減速機構は、中間軸３６と、中間軸３６に動力伝達可能に接続される回転軸３３とを備える。中間軸３６は、モータ軸２１と平行に設けられている。中間軸３６とモータ軸２１とは、１段目の歯車３６１を介して動力伝達可能に接続されている。回転軸３３は、モータ軸２１に直接接続されていない。回転軸３３と中間軸３６とは、２段目の歯車３６２を介して動力伝達可能に接続されている。一方、回転軸３３は、上記のいくつかの実施例と同様に、プランジャ５に偏心的に接続されている。回転軸３３は、中間軸３６と平行に設けられている。このような構成を採用する利点は、１段目の歯車と２段目の歯車との伝達比を変更することにより、プランジャ５の回転出力を調整できることである。
【０１１６】
図１２及び３２に示す別の実施例では、減速機構は、遊星歯車減速機構３０２である。具体的には、遊星歯車減速機構は、太陽歯車３２０と、遊星歯車３２２、３２４と、内歯車３２１とを備え、太陽歯車３２０は、モータ軸に固定的に設けられ、遊星歯車３２２、３２４は、同じ大きさの２つの歯車を有し、遊星歯車３２２、３２４はそれぞれ、太陽歯車３２０及び内歯車３２１に噛み合って、偏心機構７に固定的に接続されている。モータ軸が回転すると、遊星歯車３２２が内歯車３２１周りに周回移動するように駆動する。よって、偏心機構７を回転移動させる。本実施例では、遊星歯車を用いて減速し、その太陽歯車はモータ軸に固定的に設けられているため、減速比が一定の場合、減速機構の体積を最小化して手持ち式高圧洗浄機１をより小型で携帯可能にすることができる。
【０１１７】
上記実施例では、プランジャ５はすべて、偏心機構７に接続され、偏心機構７の偏心回転移動により、プランジャ５がその長手方向に直線往復移動するように駆動する。本発明では、プランジャ５が偏心機構７に接続されることに限定されず、プランジャ５を他の機構に接続してその長手方向の直線往復移動を実現することもできる。図１３及び図１４に示す実施例では、プランジャ５は、クランクリンク機構８に接続されている。クランクリンク機構８は、互いに接続されているリンク８１及びクランク８２を備える。リンク８１の一端は、クランク８２に接続され、リンク８１の他端は、プランジャ５に接続されている。クランク８２の一端は、リンク８１に接続され、クランク８２の他端は、伝達機構３に接続されている。リンク８１とクランク８２との接続部は回動支点８３を構成することで、リンク８１とクランク８２とが回動支点８３周りに相対回転可能になる。図１３及び図１４に示すように、当該クランクリンク機構８は、伝達機構３の回転運動をプランジャ５の長手方向の往復運動に変換することができる。図１３は、クランクリンク機構８の作用により、プランジャ５が第１の状態にあることを示し、図１４は、プランジャ５が第２の状態にあることを示している。
【０１１８】
図１６に示す側面模式図では、伝達機構３は、モータ軸２１に動力伝達可能に接続される伝達軸３８を備える。伝達軸３８は、歯車の噛み合いによりモータ軸２１に動力伝達可能に接続されている。伝達軸３８は、モータ軸２１と平行に設けられている。伝達軸３８には、支持軸受３４が設けられている。伝達軸３８は、その軸方向に駆動輪５１に接続されている。モータ２の回転により、伝達軸３８の回転を駆動し、伝達軸３８は、駆動輪５１及び従動輪５２の回転を駆動する。駆動輪５１及び従動輪５２の回転中に、水は、第１のチャンバ５３から第２のチャンバ５４に移動することができる。このような機構を採用することにより、伝達機構３は、ポンプ４と一体的に設けられ、機器全体の体積寸法をさらに低減することができる。  
【０１１９】
図１５〜図１６に示す実施例では、ポンプ４は、伝達機構３に接続される駆動輪５１と、駆動輪５１と噛み合う従動輪５２とを備える。ポンプ４は、駆動輪５１の両側にそれぞれ設けられる第１のチャンバ５３及び第２のチャンバ５４をさらに備える。第１のチャンバ５３と第２のチャンバ５４は、駆動輪５１及び従動輪５２により仕切られている。第１のチャンバ５３には、給水口４３１が接続され、第２のチャンバ５４には、排水口４４１が接続されている。駆動輪５１又は従動輪５２の歯車間の隙間は、水を収容する搬送キャビティ５５を形成する。図１５に示すように、駆動輪５１の回転方向は、時計回り方向であり、従動輪５２の回転方向は、反時計回り方向である。駆動輪５１の回転に伴って、搬送キャビティ５５は、第１のチャンバ５３と連通し、第１のチャンバ５３内の水は、搬送キャビティ５５に入り、第２のチャンバ５４に移動する。駆動輪５１の回転中に、ポンプ４のハウジング内壁４８は、搬送キャビティ５５をシールするため、搬送キャビティ５５内の水は外部に漏れることがない。駆動輪５１が、搬送キャビティ５５と第２のチャンバ５４との連通位置に回転すると、搬送キャビティ５５内の水は、第２のチャンバ５４内に入って、やがて排水口４４１から外部に排出される。搬送効率を向上させるために、第１のチャンバ５３内の水はさらに、従動輪５２の搬送キャビティ５５内に入る。従動輪５２を介して第２のチャンバ５４内に搬送することができる。このようなタイプのポンプを採用する利点は、全体的な構造をよりコンパクトにすることである。
【０１２０】
上記実施例は、本発明のいくつかの実施形態を示したに過ぎない。その説明が詳細であるが、上記実施例は、本発明の権利範囲への限定になると理解されるべきではない。当業界の一般的な技術者は、「本発明の趣旨を逸脱しない限り、上記実施形態への適宜変形及び改良はすべて本発明の範囲に属する。」と認識すべきである。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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