JP2008543394A - ハイブリッド真空掃除機ノズル - Google Patents

Abstract

ハウジング（２）、表面をブラッシングするように構成された回転自在なブラシ（９）、およびタービン（６）を備え、前記タービン（６）に当たる吸引空気流が、前記回転自在なブラシ（４）を回転させるための第１の回転トルクを発生させる真空掃除機ノズル（１）であって、前記タービン（６）の回転によって電力を発生させるための発電機（１４）、前記電力を貯蔵するためのアキュムレータユニット（１８）、および前記回転自在なブラシ（９）を回転させるための第２の回転トルクを発生させるように構成された電気モータ（１４）をさらに備え、前記電気モータ（１４）が、前記アキュムレータユニット（１８）と電気的に接続されている、真空掃除機ノズルが開示されている。発電機（１４）および電気モータが、単一の構成要素に一体化されるか、別個の構成要素であるかのいずれかであってよい。

Description

本発明は一般に、真空掃除機、および特に真空掃除機ノズルに関する。

家庭用および産業用の両方のための、いくつかの真空掃除機が、当技術分野で公知である。これらは通常、吸引効果を生じさせるモータユニット、モータの前方に位置されたフィルタユニット、および収集チャンバまたは袋の形態の吸引された材料を収集するための要素を、内部に収容している本体を有する。

通常、モータユニットは、本体内に設けられた開口部の内部と係合された一方の端部と、処理されるべき表面へ吸引動作を適合するために様々な付属品が交互にその上に嵌合されている口部を終点とする他方の端部とを有するチューブを用いて、本体の外部に接続されている。

これらの付属品には、吸引掃除機ノズルを含む。吸引掃除機ノズルは通常、チューブの口部のための係合開口部を備えて上側ゾーン内に設けられているハウジングを備える。ハウジングは処理されるべき表面をブラッシングし、かつ収集された材料を開口部のほうへおよびしたがってチューブのほうへ移送するように意図された、事前に定義された配置で分散された複数の剛毛を円周に有する、回転自在なドラムを収容している。複数の剛毛を備えるドラムはまた、回転自在なブラシという用語で称される。

回転自在なブラシの回転は様々な方式で行われることができる。

第１の解決法によると、ハウジングは、回転自在なブラシに回転運動を伝達するように、たとえばエンドレスに巻き付けられた駆動ベルトを用いて回転自在なブラシと接続された、ハウジングから突き出している回転自在なシャフトを有する、その内部に取り付けられた電気モータを有する。

電気モータへの電力供給は、電力ラインを用いて、またはバッテリを用いて行われてもよい。

第２の公知の解決法によると、回転自在なブラシの回転が、ハウジングの開口部の反対側に取り付けられたタービンを用いて行われる。

モータユニットによって生じる吸引動作が、タービンに向かって移送される空気流を発生させ、空気流がタービンの回転を生じさせる。タービンは、エンドレスに巻き付けられた駆動ベルトを用いて回転自在なブラシと接続され、かつ回転自在なブラシに回転運動を伝達する。

電気モータに電力供給するための公知の解決法は、ある欠点を有する。

第１の欠点は、電力ラインからの電力供給が、電気ケーブルを用いての、したがって真空掃除機の使用中使用者から見えない、電力ラインと電気モータの間の接続を必要とすることである。

別の欠点は、バッテリを用いての電力供給が、バッテリの周期的な再充電を必要とし、その間真空掃除機ノズルが使用されることができないことである。さらにバッテリは、高価であり、かつ面倒な、再充電装置を必要とする。

さらなる欠点は、吸引空気流によって動かされるタービンを用いての電力供給が、ドラムにかなり低い回転トルクを供給することである。このことは、所与の状況では、たとえば、長い毛足を有するラグまたはカーペットへの真空掃除機の使用中、回転自在なブラシの回転速度のかなりの低下を生じさせる。いくつかの場合では、速度が、剛毛と処理中の表面の毛足の間に生じる強い接着または起こり得る絡まりのため、その焼付き点へ減少され、結果として吸引効率のかなりの減少となる。

本発明の目的は、最新技術による真空掃除機ノズルを改良することである。特に、本発明の目的は、電力ラインとのケーブル接続を除去しながら、吸引効率を減少させずにあらゆるタイプの表面の処理を可能にする、およびほぼ中断なく動作することができる、真空掃除機ノズルを提供することである。

第１の態様によると、本発明は、ハウジング、回転自在なブラシ、およびタービンを備える真空除機ノズルを提供する。吸引空気流がタービンに当たると、吸引空気流が、回転自在なブラシを回転させるための、第１の回転トルクを発生させる。ノズルは、タービンの回転によって電力を発生させるための発電機、発生された電力を貯蔵するためのアキュムレータユニット、および回転自在なブラシを回転させるための第２の回転トルクを発生させるように構成された電気モータをさらに備える。電気モータが、アキュムレータユニットと電気的に接続されている。

発電機および電気モータは、単一の構成要素に一体化されてもよく、または別個の構成要素であってもよい。この後者の場合、これらは実質的に同一のデバイス（たとえば、モータとして、または発電機として動作するようにされた電気モータ）であってよい。

有利には、ノズルが、回転自在なブラシの回転を示す少なくとも１つのパラメータの値を検出するための検出器デバイスをさらに備える。一実施形態では、検出器デバイスが、エンコーダを備えてもよく、かつ少なくとも１つのパラメータが、前記タービンの単位時間当たりの回転数および／または角速度を含んでもよい。別の実施形態では、検出器デバイスが、抵抗トルク検出器を備えてもよく、かつ少なくとも１つのパラメータが、前記タービンへの抵抗トルクを含んでもよい。

好ましくは、ノズルが、第１の動作モードと第２の動作モードの間で切り替えるための切替デバイス（たとえば、構成要素がその上に装着された基板）をさらに備える。第１の動作モードでは、発電機が電力を発生し、その電力はアキュムレータユニット内に貯蔵される。第２の動作モードでは、電気モータが、貯蔵された電力によって供給されて、動作する。

切替デバイスが、回転自在なブラシの回転を示すパラメータの第１の閾値および第２の閾値を保存するように構成されてもよい。

切替デバイスが、少なくとも１つのパラメータの複数の検出された値を、第１の閾値および第２の閾値と比較するように、および前記比較の結果に応じて、第１の動作モードと第２の動作モードの間で切り替えるように構成されてもよい。

発電機およびモータが別々の構成要素であるとき、有利には、これらは、タービンの両側でタービンのシャフトと接続されることができる。

ある便利な実施形態では、発電機および電気モータのうちの少なくとも一方が、タービンのシャフトと平行なその軸を有して構成され、歯車を用いてシャフトと接続されている。前記発電機と電気モータのうちの少なくとも一方とシャフトとの間の歯車比は、１：３から３：１の間で構成されている。

一実施形態では、アキュムレータユニットが、少なくとも１つのコンデンサを備える。

ある好ましい実施形態では、アキュムレータユニットが、少なくとも１つのウルトラコンデンサを備える。

本発明の実施形態によるノズルはまた、さらなる回転自在なブラシを備える。回転自在なブラシおよびさらなる回転自在なブラシが、同じ回転方向または反対の回転方向を有してもよい。

別の態様によると、本発明は、ハウジング、回転自在なブラシ、およびタービンを備える真空掃除機ノズルに関する。前記タービンに当たる吸引空気流が、回転自在なブラシを回転させるための第１の回転トルクを発生させる。ノズルは、発電機モードで動作するとき、前記タービンの回転によって電力を発生させるように、およびモータモードで動作するとき、回転自在なブラシを回転させるための第２の回転トルクを発生させるように、構成されたモータ発電機ユニット、およびモータ発電機ユニットのモータモードでモータ発電機ユニットによって発生された電力を貯蔵するためのアキュムレータユニットをさらに備える。モータ発電機ユニットが、アキュムレータユニット（１８）と電気的に接続されている。

第３の態様によると、本発明は、第１のまたは第２の態様と相俟って上記で説明されたような真空掃除機ノズルを備える真空掃除機を提供する。

本発明のさらなる特徴および利点が、添付の図面を参照して読まれる限定しない例として提供された以下の説明から、より明らかになるであろう。

図１において、符号１は、そこから延びている従来型の吸引チューブの終端部に嵌合されることができる真空掃除機ノズルを示している。

真空掃除機ノズル１は、ブラッシングされるべき表面に向かって方向付けられた第１の開口部３、および第２の開口部４を有するハウジング２を備える。第２の開口部４は、真空掃除機（図１では図示せず）の吸引チューブの端部の係合を可能にするように外側に向かって延びている関着されたエンドピース５を備え、真空掃除機は、家庭用タイプおよび産業用タイプの両方であってよい。

タービン６が、ハウジング２の内部に装着され、かつシャフト７の周りで回転するように構成されており、シャフト７は、真空掃除機が動作しているとき、タービン６を回転させるようにタービン６の翼に当たるように意図されている矢印「Ａ」によって図２で示されている吸引空気流の移動方向に対して、ほぼ横方向に配置されている。

シャフト７が、ハウジング２の側面１０２に向かって延び、かつその上に駆動プーリ８がそれと回転的に一体化するようにキー接合（もしくは接続）されている端部を有する。

ハウジング２の内部に、好ましくは円筒形のドラム１０を備える、回転自在なブラシ９が装着されている。円筒形のドラム１０は好ましくは、ほぼ半径方向に外向きに延びる複数の剛毛１１を支持しており、かつタービン６の回転シャフト７に対してほぼ平行なドラム軸（図面では図示せず）の周りに回転するように構成されている。

ハウジング２の上述の側面１０２に向かって方向付けられた円筒形のドラム１０の一方の端部が、伝達プーリ１２を支持している。駆動ベルト１３が、伝達プーリ１２と駆動プーリ８の間に巻き付けられ、張力をかけられており、前記ベルト１３が、タービン６の運動を回転自在なブラシ９に伝達する。

モータ発電機ユニット１４が、第１のシャフト７と、より正確には駆動プーリ８とタービン６の間に接続されている。モータ発電機ユニット１４は、以下でさらに詳細に説明されるように、それが発電機として動作する第１のモード（すなわち発電機モード）、およびそれが回転自在なブラシ９の回転を助けるためのモータとして動作する第２のモード（すなわちモータモード）で動作するように構成されている。

出願人は、日本国の松戸市松飛台を拠点にしているマブチモーター株式会社によって製造されたモータ発電機ユニットマブチＲＳ５５０−ＰＣ７，２Ｖを使用して、いくつかの肯定試験を行った。このモータ発電機ユニットは、６．０Ｖから１４．４Ｖの間の動作範囲、最大効率で１６１３０回転／分の速度、および最大効率で４７．８ｍＮｍのトルクを有する。

好ましくは、モータ発電機ユニットは、永久磁石モータなどのＤＣモータを備える。別法として、モータ発電機ユニットは、ブラシモータなどのＡＣモータを備えてもよい。

好ましくは、モータ発電機ユニット１４は、それに付随するエンコーダ１５を備え、エンコーダは、毎分回転数または角速度などの、シャフト７の回転速度を示すパラメータの値を検出するように構成されている。エンコーダ１５はまた、検出された値を電子基板１６のプロセッサへ送信するように構成されている。電子基板１６は、図１および２で見ることができるように、たとえばケーブル１７を用いて、エンコーダ１５と接続されている。電子基板１６は、好ましくは、下側および上側閾値毎分回転数または下側および上側閾値角速度などの、第１のシャフト７の回転速度を示すパラメータに対する事前に定義された閾値（下側閾値および上側閾値）を保存するためのメモリを備える。

電子基板１６が、モータ発電機ユニット１４の動作を駆動する。図３ａおよび３ｂは、電子基板１８の考えられる動作の基本的なフローチャートである。

図３ａを参照すると、モータ発電機ユニット１４が最初に発電機モードで動作することが仮定される。エンコーダ１５によって検出された値ＤＶが、下側閾値ＴＶ’よりも下にあるとき、すなわち、ブラッシングされる表面によって生じる大きな抵抗による、回転自在なブラシ９の回転の顕著な減速の場合、電子基板１６が、モータ発電機をそのモータモードに切り替えるための命令信号をモータ発電機ユニット１４へ送信する。そのようにすると、モータ発電機ユニット１４が、本明細書でさらに詳細に説明されるように、回転自在なブラシ９に追加の回転トルクを供給するためのモータとして動作し始める。

図３ｂを参照すると、モータ発電機ユニット１４がモータモードで動作することがここで仮定される。エンコーダ１５によって検出された値ＤＶが、上側閾値ＴＶ’’よりも高いとき、すなわち、床による低い抵抗による、回転自在なブラシ９の回転の顕著な加速の場合、電子基板１６が、モータ発電機ユニットをその発電機モードに切り替えるための命令信号をモータ発電機ユニット１４へ送信する。そのようにすると、モータ発電機ユニット１４が、アキュムレータユニット１８に電力を供給するための発電機として動作し始める。モータ発電機ユニット１４は、回転自在なブラシ９が、ブラッシングされる表面によって生じる大きな抵抗を体験するまで、発電機として動作し続けることになる。

真空掃除機ノズル１の代替となる実施形態によると、エンコーダ１５の代わりに、抵抗トルク検出器が、たとえばシャフト７上に、それの抵抗トルクの値を検出するため、およびそれらを電子基板１６へ送信するために装着されてもよい。この実施形態では、電子基板１６のメモリが、モータ発電機ユニット１４の動作を切り替えさせるための抵抗トルクの閾値を保存している。

アキュムレータユニット１８は、たとえば、少なくとも１つのコンデンサ１９を備えてもよく（たとえば、１および２に示されている実施形態は、並列に接続された３つのコンデンサ１９を備える）、このコンデンサが、さらなるケーブル２０を用いて電子基板１６と、およびモータ発電機ユニット１４と接続されている。

より好ましくは、少なくとも１つのコンデンサ１９は、少なくとも１つのウルトラコンデンサを備える。ウルトラコンデンサは、約数十秒で、極めて迅速に再充電されることができるというそれらの特徴で有名である。したがって、それらに貯蔵されたすべての電荷が使い果たされたときでさえも、床による抵抗なしで、真空掃除機のスイッチをオンに保持して、回転自在なブラシを回転させたまま、ノズル１を、掃除されるべき表面から数十秒間上昇させることで十分であり、それによって通常の回転速度および回転数を回復することができる。電子基板が、この新しい状態を検出し、モータ発電機ユニット１４を切り替え、それを再び回転自在なブラシ９によって駆動される発電機に変換し、ウルトラコンデンサ１９を極めて迅速に再充電し、それによって、それらが再び使用のための準備がされる。

たとえば、出願人は、整理番号ＢＣＡＰ０３５０を有するＲｏｓｓｅｎｓ（スイス）に位置するＭａｘｗｅｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社ＳＡによって作成されたウルトラコンデンサを使用することによっていくつかの肯定試験を行った。有利な構成では、前記ウルトラコンデンサの３つが、並列に使用された。

ある好ましい実施形態では、電子基板１６が、外部電源によって電力供給されない。好ましくは、電子基板が、アキュムレータユニット（おそらく１つまたは複数のウルトラコンデンサを備える）によって電力供給される。好ましい実施形態によると、タービンが回転し始めるとき、タービンが、電子基板を（ほぼ自動的に）オンに切り替え、タービンが、回転を停止するとき、電子基板がオフに切り替えられ、ほぼ自動的に動作を停止する。このことは、ノズルが取り付けられている家電製品の安全性が大いに改善されるため、有利である。主電源から抜かれた後に回転自在なブラシを回転させる危険性はない。したがって、本発明のある好ましい実施形態では、タービンが、回転自在なブラシの動作のためのスイッチとして動作する。他の最新技術ノズルとは違って、ブラシの回転をオン／オフに切り替えるための専用の従来型のスイッチはない。

第１の実施形態による真空掃除機ノズル１の動作原理は以下の通りである。ノズル１が、真空掃除機から延びる従来型の吸引チューブの終端部に装着されている。

真空掃除機が、表面を掃除するためにオンに切り替えられたとき、吸引された空気流が発生し、真空掃除機ノズル１を通って、第１の開口部３から第２の開口部４へ通過し、タービン６に当たり、それを回転させる。

タービン６とともに、モータ発電機ユニット１４、および駆動プーリ８と伝達プーリ１２との周りに巻き付けられた駆動ベルト１３を介して回転自在なブラシ９もまた回転され、前記回転自在なブラシが、掃除されるべき表面から不純物を収集し、真空掃除機内へ吸引されるように、それらを第１の開口部３のほうへ押しやる。

これらの状態では、モータ発電機ユニット１４が、電力を発生させ、その電力がアキュムレータユニット１８によって貯蔵され、アキュムレータユニット１８が次に充電される。

掃除されるべき表面が高い抵抗を与える場合、たとえば、表面が特に粗い、またはかなり長い毛足を有する場合、回転自在なブラシ９の回転速度が、毎分回転数（または角速度）が電子基板１６のメモリ内に保存されている事前に定義された下側閾値よりも小さくなるまで、かなり低下される。電子基板１６が、回転自在なブラシ９の効果的な動作を再構築および維持するために、モータ発電機ユニット１４の動作を切り替え、ユニットをモータに変換し、このことが回転自在なブラシ９に追加の回転トルクを付加し、この回転トルクが、タービン６による回転トルクに追加される。

この状態では、アキュムレータユニット１８が、前に貯蔵された電力を、必要に応じて前記電力が使い果たされるまで、モータ発電機ユニット１４に供給する。

図４から９は、本発明の吸引掃除機ノズルのさらなる実施形態を示している。このような図は、タービンに対するモータ発電機ユニットおよびブラシの配置を示すように特に意図されているため、これらの図でのアキュムレータユニット１８および切替基板１６の配置は、例示に過ぎない。エンコーダ１５は、図４から９では示されていない。

特に、図４は、本発明の吸引掃除機ノズルの第２の実施形態を示している。吸引掃除機ノズルは、符号５０によって示されている。これは、モータ発電機ユニット１４、回転自在なブラシ９およびタービン６を備える。モータ発電機ユニット１４が、歯車７２を用いてシャフト７と接続されている。歯車比は、１：１であってもよく、または１：１と異なってもよい。おそらく、歯車７２は、歯車比が２：１であるように選択される。図１、２と同様に、駆動ベルト１３、伝達プーリ１２および駆動プーリ（図４では図示せず）が、タービン６の運動を回転自在なブラシ９へ伝達する。

第１の実施形態による真空掃除機ノズル５０の動作は、図１および２の真空掃除機ノズル１とほぼ同じであり、したがって、その動作の完全な説明は、繰り返されない。

図５は、本発明の吸引掃除機ノズルの第３の実施形態を示している。吸引掃除機ノズルは、符号１００によって示されている。これは、モータユニット１４１、発電機ユニット１４２、回転自在なブラシ９およびタービン６を備える。モータユニット１４１および発電機ユニット１４２が、タービン６の両側でタービン６のシャフト７にキー接合もしくは接続されている。モータユニット１４１および発電機１４２が、タービン６の同じ側に配置されてもよいため、これは例示に過ぎない。モータユニット１４１は、好ましくはシャフト７に直接接続されるが、発電機ユニット１４２は、歯車７２を用いてシャフト７と接続される。好ましくは、歯車比は、１：１とは異なる。好ましくは、歯車７２は、歯車比が１：３から３：１の間で構成されるように選択される。図１、２と同様に、駆動ベルト１３、伝達プーリ１２および駆動プーリ（図５では図示せず）が、タービン６の運動を回転自在なブラシ９に伝達する。

真空掃除機デバイス１００の動作原理は以下の通りである。

第１の動作モードでは、真空掃除機ノズル１００を通過する吸引された空気流が、タービン６の回転を生じさせる。タービン６とともに、発電機ユニット１４１および回転自在なブラシ９もまた、回転させられる。この状態では、発電機ユニット１４１が、電力を発生させる。このようにして発生された電力が、アキュムレータユニット１８によって貯蔵され、アキュムレータユニット１８がしたがって充電される。このような第１の動作モードでは、モータユニット１４２が、電子基板から受信された命令に従って、待ち受けを維持する、またはアイドリングになる。

第２の動作モード（たとえば、長い毛足を有するラグまたはカーペット上での真空掃除機の使用中）では、回転自在なブラシ９の回転速度が、毎分回転数が事前に定義された下側閾値よりも低くなるまで減少された場合、電子基板１６が、追加の回転トルクを回転自在なブラシ９に付加するために、モータユニット１４２を活動化させるように命令する。この第２の動作モードでは、アキュムレータユニット１８が、モータユニット１４２に、前にその中に貯蔵された電力を供給する。

好ましくは、発電機ユニット１４１およびモータユニット１４２が、本発明の第１および第２の実施形態に採用された上述のモータ発電機ユニット１４とほぼ同様な第１のモータ発電機ユニット１４１、および第２のモータ発電機ユニット１４２を使用することによって実施される。この場合、第１の動作モードでは、電子基板が、命令信号を第１のモータ発電機ユニット１４１へ、それをその発電機モードに切り替えるために送信する。このような第１の動作モードでは、第２のモータ発電機ユニット１４２が、電子基板から受信された命令に従って、待ち受けを維持する、またはアイドリングになる。さらに、第２の動作モードでは、電子基板が、命令信号を第２のモータ発電機ユニット１４２へ、それをそのモータモードに切り替えるために送信する。このような第２の動作モードで、第１のモータ発電機ユニット１４１が、電子基板から受信された命令に従って、待ち受けを維持する、またはアイドリングになる。

本発明の代替となる実施形態によると、図５の発電機ユニット１４１の代わりに、モータユニットが配置されてもよい。同様に、図５のモータユニット１４２の代わりに、発電機ユニットが配置されてもよい。また、第１の動作モードでは、真空掃除機ノズル１００を通過する吸引された空気流が、タービン６の回転を生じさせる。タービン６とともに、発電機ユニットおよび回転自在なブラシ９もまた、回転させられる。この状態では、発電機ユニットが電力を発生させる。そのように発生された電力がアキュムレータユニット１８によって貯蔵され、アキュムレータユニット１８がしたがって充電される。第２の動作モードでは、電子基板が、追加の回転トルクを回転自在なブラシ９に付加するためにモータユニットを活動化させるように命令する。この第２の動作モードでは、アキュムレータユニット１８が、モータユニットに電力を供給する。また、好ましくは、モータユニット１４１および発電機ユニット１４２が、真空掃除機ノズルの第２の動作モードで、そのモータモードで動作する第１のモータ発電機ユニット１４１、および真空掃除機ノズルの第１の動作モードでその発電機モードで動作する第２のモータ発電機ユニット１４２を使用して実施される。

図６は、図４に示されている第１の実施形態１００とほぼ同様である本発明の吸引掃除機ノズルの第４の実施形態を示している。ノズルは、符号２００によって示されている。図４のノズル１００と図６のノズル２００の間の主な違いは、図６では、発電機ユニット１４１およびモータユニット１４２の両方が、それぞれ歯車７１、７２を用いてタービン６のシャフト７にキー接合（もしくは接続）されていることである。したがって、シャフト７と発電機ユニット１４１の間の第１の歯車比、およびシャフト７とモータユニット１４２の間の第２の歯車比の両方が、好ましくは１：１とは異なる。好ましくは、歯車７１、７２が、第１のおよび第２の歯車比が、歯車比が１：３と３：１の間で構成されるように選択される。第１のおよび第２の歯車比は、等しいか、そうでないかのいずれかであってよい。再び、図６では、発電機ユニット１４１およびモータユニット１４２がタービン６の両側に配置されているが、他の実施形態（図面では図示せず）によると、ユニット１４１および１４２が異なるように配置されてもよく、たとえば、これらは、タービン６の同じ側に配置されてもよい。再び、好ましくは、発電機ユニット１４１およびモータユニット１４２が、真空掃除機ノズルの第１の動作モードでその発電機モードで動作する第１のモータ発電機ユニット１４１、および真空掃除機ノズルの第２の動作モードでそのモータモードで動作する第２のモータ発電機ユニット１４２を使用することによって実施される。

第４の実施形態による真空掃除機ノズル２００の動作は、第３の実施形態の真空掃除機ノズル１００とほぼ同じであり、したがってその動作の完全な説明は繰り返されない。

本発明の代替となる実施形態によると、図６の発電機ユニット１４１の代わりに、モータユニットが配置されてもよい。同様に、図６のモータユニット１４２の代わりに、発電機ユニットが配置されてもよい。このような代替となる実施形態の動作は、図５と相俟って説明された代替となる実施形態の動作と同じである。

図７は、符号３００によって示されている本発明の吸引掃除機ノズルの第５の実施形態を示している。ノズル３００は、発電機ユニット１４１、モータユニット１４２、回転自在なブラシ９およびタービン６を備える。ノズル１００および２００とは異なり、発電機ユニット１４１のみが歯車７１を用いてタービン６のシャフト７と接続されている。好ましくは歯車７１は、歯車比が１：３と３：１の間で構成されるように選択される。また、発電機ユニット１４１は、回転シャフト７’を有する。回転シャフト７’は、好ましくはタービン６のシャフト７と平行である。発電機ユニット１４１の回転シャフト７’は、ハウジング２の側面に向かって延びている端部を有する。駆動プーリ８は、好ましくは、それと回転自在に一体化されるように、そのような端部でキー接合されている。図１および２と同様に、駆動ベルト１３、伝達プーリ１２および駆動プーリ８が、を回転自在なブラシ９にタービン６の（および次に発電機ユニット１４１の）運動を伝達する。さらに、モータユニット１４２が、モータユニット１４２の運動を回転自在なブラシ９に伝達する駆動ベルト１３’、伝達プーリ１２’および駆動プーリ８’を用いて回転自在なブラシ９と接続されている。真空掃除機ノズル３００の動作は、以下のようである。

第１の動作モードでは、真空掃除機ノズル３００を通過する吸引された空気流が、タービン６を回転させる。タービン６とともに、発電機ユニット１４１および回転自在なブラシ９もまた回転させられる。この状態では、発電機ユニット１４１が電力を発生し、その電力がアキュムレータユニット１８によって貯蔵され、アキュムレータユニット１８がしたがって充電される。

第２の動作モード（たとえば、長い毛足を有するラグまたはカーペット上での真空掃除機の使用中）、毎分回転数が事前に定義された下側閾値よりも小さくなるまで回転自在なブラシ９の回転速度が低下される場合、電子基板１６が、回転自在なブラシ９に追加の回転トルクを付加するためにモータユニット１４２を活動化するように命令する。この第２の動作モードでは、アキュムレータユニット１８が次に、前に貯蔵された電力を、必要に応じて前記電力が使い果たされるまで、モータユニット１４２へ送信する。

ここで再び、好ましくは、発電機ユニット１４１およびモータユニット１４２が、真空掃除機ノズルの第１の動作モードでのその発電機モードで動作している第１のモータ発電機ユニット１４１、および真空掃除機ノズルの第２の動作モードでのそのモータモードで動作している第２のモータ発電機ユニット１４２を使用することによって実施される。

本発明の代替となる実施形態によると、図７の発電機ユニット１４１の代わりに、モータユニットが配置されてもよい。同様に、図７のモータユニット１４２の代わりに、発電機ユニットが配置されてもよい。ここで再び、第１の動作モードでは、真空掃除機ノズル３００を通過する吸引された空気流が、タービン６を回転させる。タービン６とともに、発電機ユニットおよび回転自在なブラシ９もまた回転させられる。この状態では、発電機ユニットが電力を発生させる。そのようにして発生された電力が、アキュムレータユニット１８によって貯蔵され、アキュムレータユニット１８がしたがって充電される。第２の動作モードでは、電子基板が、回転自在なブラシ９に追加の回転トルクを付加するために、モータユニットを活動化させるように命令する。この第２の動作モードでは、アキュムレータユニット１８が、モータユニットに電力を供給する。

本発明による吸引掃除機ノズルの他の実施形態はまた、２つ以上の回転自在なブラシ９を備えてもよい。

たとえば、図８は、符号４００によって示されている本発明の吸引掃除機ノズルの第６の実施形態を示している。吸引掃除機ノズル４００は、単一のモータ発電機ユニット１４、第１の回転自在なブラシ９１、第２の回転自在なブラシ９２およびタービン６を備える。モータ発電機ユニット１４は、歯車７１を用いてタービン６のシャフト７とキー接合（もしくは接続）されている。好ましくは、歯車７１は、歯車比が１：３から３：１の間で構成されるように選択される。好ましくは、モータ発電機ユニット１４は回転シャフト７’を有し、回転シャフト７’は好ましくはタービン６のシャフト７に対して平行である。回転シャフト７’は、ハウジング２の側面に向かって延びる端部を有し、かつ端部の上に駆動プーリ８が、それと回転自在に一体であるように好ましくはキー接合されている。図１および２と同様に、駆動ベルト１３、伝達プーリ１２および駆動プーリ８が、タービン６（および次にユニット１４の）の運動を第１の回転自在なブラシ９１へ伝達する。さらに、駆動プーリ１２’、駆動ベルト１３’および伝達プーリ８’が、第１のおよび第２の回転自在なブラシ９１および９２が、反対の回転方向を有するようにして、第１の回転自在なブラシ９１の運動を第２の回転自在なブラシ９２へ伝達する。別法として、第１のおよび第２の回転自在なブラシ９１、９２が、同じ回転方向を有してもよい。

第１の動作モードでは、真空掃除機ノズル４００を通過する吸引された空気流が、タービン６を回転させる。タービン６とともに、モータ発電機ユニット１４、第１の回転自在なブラシ９１および第２の回転自在なブラシ９２もまた、回転させられる。この状態では、モータ発電機ユニット１４が、電力を発生させ、その電力がアキュムレータユニット１８によって貯蔵され、アキュムレータユニット１８が次に充電される。

第２の動作モード（たとえば、長い毛足を有するラグまたはカーペット上での真空掃除機の使用中）では、第１のまたは第２の回転自在なブラシ９１、９２のいずれかの回転速度が、毎分回転数が事前に定義された最小値よりも小さくなるまで減少される場合、電子基板がモータ発電機ユニット１４の動作を切り替え、第１の回転自在なブラシ９１に、および次に第２の回転自在なブラシ９２に追加の回転トルクを付加するためにそれをモータへ変換する。この状態では、アキュムレータユニット１８が、前に貯蔵された電力を、必要に応じて前記電力が使い果たされるまで、モータ発電機ユニット１４へ送信する。

単一のモータ発電機ユニットが、図示されていない他の実施形態では、図５、６および７の構成と同様な、モータユニットおよび別個の発電機ユニットに代えられることができる。この場合、好ましくは、モータユニットおよび発電機ユニットが、真空掃除機ノズルの第１の動作モードでその発電機モードで動作する第１のモータ発電機ユニット、および真空掃除機ノズルの第２の動作モードでそのモータモードで動作する第２のモータ発電機ユニットを使用することによって実施される。

図９は、符号５００によって示されている本発明の吸引掃除機ノズルの第７の実施形態を示している。吸引掃除機ノズル５００は、発電機ユニット１４１、モータユニット１４２、第１の回転自在なブラシ９１、第２の回転自在なブラシ９２およびタービン６を備える。発電機ユニット１４１およびモータユニット１４２の両方が、それぞれの歯車７１、７２を用いて、タービン６のシャフト７と接続されている。好ましくは、シャフト７と発電機ユニット１４１の間の歯車比およびシャフト７とモータユニット１４２の間の歯車比が、１：１とは異なる。好ましくは、歯車７１および７２が、第１のおよび第２の歯車比が、１：３および３：１の間で構成されるように選択される。歯車比は等しい、または等しくないのいずれであってよい。

さらに、発電機ユニット１４１が、ハウジング２の側面に向かって延び、駆動プーリ８が、それと回転的に一体化するようにその上にキー接合（もしくは接続）されている端部を備える、回転シャフト７’を有する。駆動ベルト１３、伝達プーリ１２および駆動プーリ８が、タービン６の（および次に発電機ユニット１４１の）運動を第１の回転自在なブラシ９１へ伝達する。さらに、伝達プーリ１２’、駆動ベルト１３’および駆動プーリ（図示せず）が、第１のおよび第２の回転自在なブラシ９１および９２が反対の回転方向を有するようにして、モータユニット１４２の運動を第２の回転自在なブラシ９２へ伝達する。別法として、第１のおよび第２の回転自在なブラシ９１、９２が、同じ回転方向を有してもよい。

第１の動作モードでは、真空掃除機ノズル５００を通過する吸引された空気流が、タービン６を回転させる．タービン６とともに、発電機ユニット１４１、第１の回転自在なブラシ９１および第２の回転自在なブラシ９２もまた、回転させられる。この状態では、発電機ユニット１４１が電力を発生させ、その電力がアキュムレータユニット１８によって貯蔵され、アキュムレータユニット１８が次に充電される。このような第１の動作モードでは、モータユニット１４２が、電子基板から受信された命令に従って、待ち受けを維持する、またはアイドリングになる。

第２の動作モード（たとえば、長い毛足を有するラグまたはカーペット上での真空掃除機の使用中）では、第１のまたは第２の回転自在なブラシ９１、９２のいずれかの回転速度が、毎分回転数が事前に定義された最小値よりも小さくなるまで低下された場合、電子基板が、追加の回転トルクを第２の回転自在なブラシ９２に付加するために、モータユニット１４２を活動化させるように命令する。この第２の動作モードでは、アキュムレータユニット１８が、次に、前に貯蔵された電力を、必要に応じて前記電力が使い果たされるまで、モータユニット１４２へ送信する。

ここで再び、好ましくは、発電機ユニット１４１およびモータユニット１４２が、真空掃除機ノズルの第１の動作モードでその発電機モードで動作する第１のモータ発電機ユニット１４１、および真空掃除機ノズルの第２の動作モードでのそのモータモードで動作する第２のモータ発電機ユニット１４２を使用することによって実施される。

本発明によるノズルは、従来技術のノズルに対するいくつかの利点の結果としてもたらし、それらのいくつかが上記で述べられている。

有利には、ウルトラコンデンサが使用されるとき、ノズルは、特に長い動作寿命を有する。また、上記で述べたように、ウルトラコンデンサは、極めて迅速に再充電することが可能である。

本発明によるノズルは、廃棄される再充電可能なバッテリ（現在はＮｉ−ＭｈまたはＮｉＣｄ）がないため、より低い環境への影響を結果としてもたらす。

再充電可能なバッテリを再充電するための従来型のデバイスは必要ない。

ノズルから分離された電力ラインとの接続が設ける必要がなく、動作コストが低い。実際、本発明によるノズルは、真空掃除機のメインモータに電力供給するために必要な電力のみを供給されるべきである。有利には、タービンが、上記で説明されたようなブラシのためのスイッチとして動作することができる。

回転自在なブラシを回転させるためのタービンのみを備える公知のノズルでは、ブラッシング効率は真空掃除機のメインモータの出力にのみ依存する。したがって、低出力のモータを備える真空掃除機は、低いブラッシング効果を得る。本発明によるノズルでは、ブラッシング効率が、メインモータの出力だけでなく、アキュムレータユニットによって電力供給されるノズルモータの特性にも依存する。したがって、本発明によるノズルは、低出力の真空掃除機と接続されたときにも、有用な結果を生じさせる。

ここで再び、ノズル外部の電気接続が存在しないことにより、真空掃除機が使用される国によって決まる種々の電力要求が、克服される。

本発明によるノズルは、有利には、従来型の家庭用真空掃除機および／または産業用の真空掃除機に関連して使用可能である。有利には、中央集中型真空掃除機で使用されることができる。このような真空掃除機では、特に大きな建物内に設置されるとき、吸引力が低く、このことは、タービン給電される回転自在なブラシの使用を許さない。

本発明によるノズルのさらなる考えられる使用例は、ウォーターフィルタリング真空掃除機、スチーム噴射および吸引装置、またはいわゆるウェット＆ドライ装置に関連する。一般に、これらの種類の真空掃除機は、安全性の理由で、従来の２３０Ｖまたは１３０Ｖで電力供給されるノズルを使用することを許されない。

したがって、本発明の目的のために、本説明および特許請求の範囲で使用されるような「真空掃除機」という用語は、家庭用真空掃除機、産業用真空掃除機、鉛直真空掃除機、中央集中型真空掃除機、ウォーターフィルタリング真空掃除機、スチーム噴射および吸引装置、バックパック真空掃除機、ベルト真空掃除機、電気ほうき、ウェット＆ドライ装置、壁に取り付けられた装置などからなる群のデバイスを含む。同様に、「真空掃除機ノズル」という用語は、上記の任意の真空掃除機のいずれかに関連して使用するためのノズルとして意図されるべきである。

本発明の第１の実施形態による、底部部分のない、真空掃除機ノズルの透視図である。 構成要素をよりよく見ることを可能にするように、ハウジングの完全にない、真空掃除機ノズルの図１の角度とは異なる角度での透視図である。 図１〜２の真空掃除機ノズル内に備えられる電子基板の動作を示す概略ブロック図である。 図１〜２の真空掃除機ノズル内に備えられる電子基板の動作を示す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施形態による真空掃除機ノズルの平面概略図である。 本発明の第３の実施形態による真空掃除機ノズルの平面概略図である。 本発明の第４の実施形態による真空掃除機ノズルの平面概略図である。 本発明の第５の実施形態による真空掃除機ノズルの平面概略図である。 本発明の第６の実施形態による真空掃除機ノズルの平面概略図である。 本発明の第７の実施形態による真空掃除機ノズルの平面概略図である。

Claims (21)

1. ハウジング（２）、表面をブラッシングするように構成された回転自在なブラシ（９、９１）、およびタービン（６）を備え、前記タービン（６）に当たる吸引空気流が、前記回転自在なブラシ（９、９１）を回転させるための第１の回転トルクを発生させる、真空掃除機ノズル（１、１００、２００、３００、４００、５００）であって、前記タービン（６）の回転によって電力を発生させるための発電機（１４、１４１、１４２）、前記電力を貯蔵するためのアキュムレータユニット（１８）、および前記回転自在なブラシ（９、９１）を回転させるための第２の回転トルクを発生させるように構成された電気モータ（１４、１４２、１４１）をさらに備え、前記電気モータ（１４、１４２、１４１）が、前記アキュムレータユニット（１８）と電気的に接続されていることを特徴とする真空掃除機ノズル。
2. 前記発電機（１４、１４１、１４２）および前記電気モータ（１４、１４２、１４１）が、単一の構成要素（１４）に一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
3. 前記発電機（１４１、１４２）および前記電気モータ（１４２、１４１）が、別個の構成要素であることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
4. 前記発電機（１４１、１４２）および前記電気モータ（１４２、１４１）が、実質的に同一のデバイスであることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
5. 前記回転自在なブラシ（９、９１）の回転を示す少なくとも１つのパラメータの値（ＤＶ）を検出するための検出器デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれに記載のノズル。
6. 前記検出器デバイスが、エンコーダ（１５）を備え、かつ前記少なくとも１つのパラメータが、前記タービン（６）のいくつかの単位時間当たり回転数および／または角速度を含むことを特徴とする請求項５に記載のノズル。
7. 前記検出器デバイスが、抵抗トルク検出器を備え、かつ前記少なくとも１つのパラメータが、前記タービン（６）への抵抗トルクを含むことを特徴とする請求項５に記載のノズル。
8. 第１の動作モードと第２の動作モードの間で切り替えるための切替デバイス（１６）をさらに備え、第１の動作モードでは、前記発電機（１４、１４１、１４２）が前記アキュムレータユニット（１８）内に貯蔵される電力を発生させることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載のノズル。
9. 第２の動作モードでは、前記電気モータ（１４２）が、前記電力を供給されて、動作することを特徴とする請求項８に記載のノズル。
10. 前記切替デバイス（１６）が、前記回転自在なブラシ（９、９１）の回転を示す前記パラメータの第１の閾値（ＴＶ）および第２の閾値（ＴＶ’’）を保存するように構成されていることを特徴とする請求項８または９に記載のノズル。
11. 前記切替デバイス（１６）が、前記少なくとも１つのパラメータの前記複数の検出された値（ＤＶ）を、前記第１の閾値（ＴＶ’）および前記第２の閾値（ＴＶ’’）と比較するように、および前記比較の結果に応じて、前記第１の動作モードおよび前記第２の動作モードの間で切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のノズル。
12. 前記発電機（１４１、１４２）および前記モータ（１４２、１４１）が、前記タービン（６）の両側で前記タービン（６）のシャフト（７）と接続されている別個の構成要素であることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のノズル。
13. 前記発電機（１４１、１４２）および前記電気モータ（１４２、１４１）のうちの少なくとも一方が、前記タービン（６）のシャフト（７）に対して平行な軸（７’）を備えて構成され、かつ歯車（７１、７２）を用いて前記シャフト（７）と接続されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のノズル。
14. 前記発電機（１４１、１４２）と前記電気モータ（１４２、１４１）のうちの前記少なくとも一方と前記シャフト（７）との間の歯車比が、１：３から３：１の間で構成されることを特徴とする請求項１３に記載のノズル。
15. 前記アキュムレータユニット（１８）が、少なくとも１つのコンデンサ（１９）を備えることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のノズル。
16. 前記アキュムレータユニット（１８）が、少なくとも１つのウルトラコンデンサ（１９）を備えることを特徴とする請求項１５に記載のノズル。
17. さらなる回転自在なブラシ（９２）も備えることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載のノズル。
18. 前記回転自在なブラシ（９１）および前記さらなる回転自在なブラシ（９２）が、同じ回転方向を有することを特徴とする請求項１７に記載のノズル。
19. 前記回転自在なブラシ（９１）および前記さらなる回転自在なブラシ（９２）が、反対の回転方向を有することを特徴とする請求項１７に記載のノズル。
20. ハウジング（２）、表面をブラッシングするように構成された回転自在なブラシ（９）、およびタービン（６）を備え、前記タービン（６）に当たる吸引空気流が、前記回転自在なブラシ（９）を回転させるための第１の回転トルクを発生させる、真空掃除機ノズル（１）であって、発電機モードで動作するとき、前記タービン（６）の回転によって電力を発生させるように、およびモータモードで動作するとき、前記回転自在なブラシ（９）を回転させるための第２の回転トルクを発生させるように構成されているモータ発電機ユニット（１４）、およびそのモータモードでモータ発電機ユニット（１４）によって発生された前記電力を貯蔵するためのアキュムレータユニット（１８）をさらに備え、前記モータ発電機ユニット（１４）が、前記アキュムレータユニット（１８）と電気的に接続されていることを特徴とする真空掃除機ノズル。
21. 請求項１から２０のいずれか一項に記載の真空掃除機ノズル（１、１００、２００、３００、４００、５００）を備えることを特徴とする真空掃除機。

Images