JP2015511850A - 掃除機ノズル - Google Patents

Abstract

本発明は、表面から破片を吸引するための吸引チャネルスロットを有する底板と、表面上でノズルを支持するため、軸まわりに回転するようにマウントされた車輪と、車輪軸と同軸上にある軸まわりに回転する吸引パイプコネクタとを有する掃除機のためのノズルに関する。上記車輪は、少なくとも２５ｍｍの半径ｈを持ち、車輪が車輪軸の直下にある表面と接触する点と吸引チャネルスロットの先端と後端との間の中点との間の表面における距離が８０ｍｍより大きくない。

Description

本発明は、掃除機のためのノズル、及び、前記ノズルを有する掃除機に関する。

良い掃除機ノズルは、高い掃除性能、即ち、効果的な破片（debris）収集性能を有する一方で、同時に、カーペットなどの掃除される表面において操作しやすく、且つ、動かしやすくなくてはならない。

多くの従来ノズルでは、表面における動きに対する抵抗の増加を犠牲にしてのみ高い掃除性能が得られ、ノズルを動かすためにはユーザによる更なる力の付与を必要としていた。さらに、かかるノズルは、ノズルが押し付けられる場合、及び／又は、引き上げられる場合に、表面において、特に、動きにくいという意味で、不愉快な動的挙動を持ち得る。これらの欠点は、長期に亘る使用に対して掃除機に困難性及び疲労をもたらし得る。

本発明は、上述した問題を克服し、又は、実質的に軽減しようとするノズル、並びに、最適な掃除性能を、最小の運動抵抗及びより望ましい動的挙動と結合させた掃除機のためのノズルを供給することを記述している。

本発明によれば、掃除機のためのノズルであって、表面から破片（debris）を吸引するための吸引チャネルスロットを有する底板と、前記表面上で前記ノズルを支持するため、軸まわりに回転するようにマウントされた車輪と、前記車輪軸と同軸上にある軸まわりに回転する吸引パイプコネクタとを有し、前記車輪が、少なくとも２５ｍｍの半径ｈを持ち、前記車輪が前記車輪軸の直下にある前記表面と接触する点と前記吸引チャネルスロットの先端と後端との間の中点との間の前記表面における距離Ｘが８０ｍｍより大きくない、ノズルが提供される。

ある実施形態では、上記ノズルは、前記底板と前記吸引チャネルスロットとが内部に形成される筐体を有し、前記車輪と前記吸引パイプコネクタとが、前記車輪軸まわりに回転するように前記筐体にマウントされてもよい。

他の実施形態では、前記底板と前記吸引チャネルスロットとが内部に形成される筐体を有し、前記車輪と前記吸引パイプコネクタとが、前記車輪軸まわりに互いに対して回転するようにマウントされ、前記筐体が、第１の軸と平行且つ離れた第２の軸まわりに前記車輪と前記吸引パイプコネクタとに対して回転するようにマウントされる。

好ましくは、リンクアームが、前記車輪軸と前記第２の軸との間に延在し、且つ、前記吸引パイプコネクタと前記筐体の各々に枢動可能に接続される。

好ましい実施形態では、前記車輪の半径ｈの、前記車輪が前記車輪軸の直下にある前記表面と接触する点と前記吸引チャネルスロットの先端と後端との間の中点との間の前記表面における前記距離Ｘと、前記吸引チャネルスロットの前記先端と前記後端との間の前記中点と前記吸引チャネルスロットの前記先端との間の前記表面における距離１／２Ｃとの合計に対する比が０．３よりも大きい。

本発明によれば、前記吸引パイプコネクタを介して前記ノズルに接続される吸引パイプと、本発明に従ったノズルとを含む掃除機も提供される。

添付の図面を参照して、ほんの一例として、本発明の実施形態が説明される。
図１は、従来の掃除機ノズルの垂直立断面図を示している。 図２は、トルクＴと車輪リフトにより生じた車輪の動きとを注釈している点を除き、図１と同じ垂直立断面図を示している。 図３は、本発明に従った掃除機ノズルの垂直立断面図を示している。 図４は、ノズルが、車輪軸の回転軸から離れている軸まわりに回転するようにマウントされる筐体を持つ、本発明の他の実施形態に従ったノズルの垂直立断面図を示している。 図５は、幾つかの従来ノズルの性能と比較した、０．３より大きい比を有するノズルの性能を示す表である。

掃除機（図示省略）のためのノズル１の垂直立断面図が、図１及び図２に示されている。ノズル１は、軸Ａまわりに筐体２に対して回転するように、筐体２の後端に取り付けられた屈曲部又は吸引パイプコネクタ３を持つ本体又は筐体２を有する。ノズル１の一部を形成していない吸引パイプ４は、吸引パイプコネクタ３から上方へ、取り付け可能であり、延在している。吸引パイプ４は、ノズル１を通じて吸引される表面「Ｓ」から吸い取られたごみ及び破片（debris）の通り道のための導管を供給する。また、吸引パイプ４は、ユーザが、使用中、ノズルを前方向（「Ｆ」）に押したり、後ろ方向（「Ｒ」）に引いたりすることを可能とするハンドルとしても機能する。

第１の実施形態では、車輪５が、筐体２にマウントされている。また、車輪５は、表面「Ｓ」においてノズル１を支持及びガイドするため、吸引パイプコネクタ３と同じ軸「Ａ」まわりに回転するように、吸引パイプコネクタ３にもマウントされている。

筐体２の下側は、吸引される表面「Ｓ」と接触する底板６を備えている。細長い吸引チャネルスロット７が、底板６の中に形成され、前「Ｆ」及び後ろ「Ｒ」方向の動きに対して実質的に直角な筐体２の幅方向に延在している。細長い吸引チャネルスロット７は、底板６においてスロット７の端部を規定する、平行な先端７ａ及び後端７ｂを持つ。また、スロット７は、異なる形状を持っていてもよいことが分かるであろう。

スレッド又は破片収集ストリップ８が、吸引される表面Ｓから髪の毛又は糸を解放するのを助けるために、先端７ａの前に、及び／又は、後端７ｂの後ろに備えられていてもよい。

高いごみ収集レベルを達成するために、吸引チャネルスロット７が表面Ｓと接触している状態を維持することが必要、即ち、先端７ａ及び後端７ｂが、表面Ｓと接触したままであることが必要である。従って、吸引スロット７の位置、車輪軸Ａ、吸引パイプ４及び吸引パイプコネクタ３を介して筐体２に力が付与される方向の全てが、挙動及びノズル１に作用する力を決定するため、重要な因子である。

カーペットなどの表面Ｓからごみを収集する際の主な現象は、パイルを開くことである。前方向「Ｆ」にノズル１を動かす際にパイルを開くことを可能とするために、鉛直方向の力が、吸引スロット７の先端７ａに付与される必要がある。しかしながら、ノズル１自体の重さの結果として生じる力とは別に、上記方向に生じる力のみが、カーペットＳにおいてノズル１を押すために吸引パイプ４を介してユーザによって付与される水平方向の摩擦力である。この摩擦力を、パイルを開くための先端７ａにおける鉛直方向の力に変換するために、距離ｈ（図２参照）が重要となる。距離ｈは、車輪５の回転軸Ａから表面Ｓまでの距離であり、車輪５の半径と等しい。直線Ｐに沿って延在する方向において、吸引パイプ４を介してノズルに力を付与するユーザにより、表面に沿って掃除機が前方向Ｆに押されるため、距離ｈが増加するにつれ、パイルに対して吸引端の鉛直下方向の力Ｖが高くなる。

しかしながら、ノズル１の後ろ方向「Ｒ」へのストロークでは、距離ｑ（図２参照）が重要となる。距離ｑは、吸引スロット７の先端７ａから延在し、カーペットＳに対する吸引パイプ４の押し込みの結果としてユーザにより生成されるノズル１に付与される力に沿った直線Ｐと直角に交差する線分の長さを表す。

ユーザがノズル１を後ろ方向に引いた場合、距離ｑがゼロに近づく傾向にあり、即ち、（図２の矢印Ｔにより示されるように）モーメント／トルクが生成され、これは、吸引スロット７の先端７ａまわりにカーペットＳ上でノズルを回転させ、トルクＴがゼロになるまで、ノズル１を傾斜させ、（図２において、点線５ａにより示されるように）車輪５を地面から離れさせ、これは、先端７ａ及び車輪軸Ａの両方が、付与される力Ｐと同じ直線上にある場合に生じる。吸引スロット７の後端７ｂが、カーペットＳともはや接触しなくなり、空気が、カーペットを通じてよりもむしろバイパス経路を通じて漏れ、吸引性能の現象につながるので、高いごみ収集レベルを達成するためには、上記の傾斜動作は望ましくない。また、上記の傾斜動作は、ノズル１の不愉快な揺れ、不規則な運動を発生させる。

理想的には、上述の望ましくない傾斜動作を最小にするために、距離ｑは、できるだけ小さく維持されるべきである。同時に、距離ｈは、ノズルが前方向（Ｆ）に押される場合に、パイルに対して吸引スロット７を維持する鉛直方向の力Ｖを維持するように選択される必要がある。

本発明者は、ノズルが前方向（Ｆ）に押される場合に吸引損失を回避する要件と、ノズルが後ろ方向（Ｒ）に押される場合に（距離ｑを小さく維持するとともに、上記トルクＴを最小に維持することによって）ノズル１の揺れ及び不規則な運動を最小化又は軽減するための要件とを調和させるために、車輪の直径と吸引チャネルの中心に対する車輪の距離との特定の組み合わせが重要であることを見つけ出した。これらのパラメータを慎重に選択することによって、効果的なごみ収集と、ノズルが前方向（Ｆ）に押される場合、及び、ノズルが後ろ方向（Ｒ）に引かれる場合にノズルを容易に動かすためにユーザによって必要とされる力との間の良好なバランスが達成されることが発見された。

理想的には、本発明者は、ノズルが後ろ方向（Ｒ）に引かれる場合に、実現し得る最高のパフォーマンスを供給するために、寸法ｑが、２４ｍｍよりも小さくなければならないことを発見した。

距離ｑは、表面Ｓの上の車輪軸Ａの距離（即ち、車輪５の半径に等しい上述の寸法ｈ）と、軸Ａの直下にある表面Ｓと車輪５との接触点Ｙと、吸引チャネルスロット７の先端７ａ及び後端７ｂの中間にある中心線Ｍ（図３参照）との間の表面Ｓにおける距離である寸法Ｘ（図３参照）、即ち、吸引チャネルスロット７の先端７ａ及び後端７ｂに平行であり、且つ、先端７ａ及び後端７ｂの両方から等距離にある仮想的な中心線とに関係している。吸引チャネルスロットが幅Ｃを有する場合、上記中心線は、先端７ａ及び後端７ｂから１／２Ｃの位置にある。本発明者は、車輪５の直径を増加させることによって、及び、距離Ｘを減少させるために車輪軸Ａを吸引スロット７のより近くに配置することによって、ｑがより小さくなり、これにより、トルクＴを減少させ、方向（Ｒ）において表面上でノズルを引きやすくできることを発見した。

ここで、吸引チャネルスロット７は、理想的には、矩形状であり、ノズルの前及び後ろへの運動方向Ｆ，Ｒに対して直角、且つ、車輪軸に平行な方向における幅方向において延在することに留意すべきである。しかしながら、吸引チャネルスロットは、幾つかの態様における形状であってもよいし、角度に延在していてもよく、この場合、上記寸法Ｘは、ノズル１の幅方向におけるスロットの各端部間の中間の中心点から離れている。

ｑ＜２４を達成するために、車輪半径ｈと寸法Ｘとの間の関係は、次式を満たさなければならない。

本発明の実施形態によれば、当該式は、吸引スロットの幅を２０ｍｍと仮定して得られる。好ましくは、スロット幅は、１８ｍｍ〜２１ｍｍの範囲にある。

本発明者は、距離Ｘを８０ｍｍよりも小さくするとともに、車輪半径を２５ｍｍよりも小さくすることによって、ノズルが、前方向（Ｆ）に押される場合、又は、後ろ方向（Ｒ）に引かれる場合に、実現し得る最高の吸引効率及び動的レスポンスが得られることを発見した。しかしながら、０．３よりも小さい比が、幾つかのスロット幅のためのパラメータの範囲内に含まれるが、ごみ収集効率とノズルの運動との間のバランスを改善するために更に役立つため、０．３より大きい比を供給するパラメータが、優先されることが分かる。

更なる説明のために、比が０．３よりも小さい場合、ノズルの先端に作用する鉛直方向の力が小さくなるため、前方向（Ｆ）にノズルを押すのに必要な力は小さくなる。結果的に、ごみ収集効率は減少するであろう。しかしながら、０．３よりも小さい比は、大きな値のｑにつながり、ノズルが後ろ方向（Ｒ）に引かれる場合、ノズルを傾斜させるのに必要なトルクは増加する。０．３よりも大きい比を供給するために特定のパラメータが選択される場合、ユーザがノズルを前方向に押すことによって付与される所与の力のためのノズルの先端における鉛直方向の力Ｖは、上記特定の比よりも小さくなるように選択されたパラメータのいずれの場合よりも高くなる。また、０．３よりも大きい比の場合、ｑは、上記特定の比の外側で選択された設定のいずれの場合よりも、同じ摩擦力のためにノズルに生じるより小さなトルクにつながりにくいであろう。

従って、本発明のある実施形態では、表面から破片を吸引するための吸引チャネルスロットを有する底板と、前記表面上で前記ノズルを支持するため、軸まわりに回転するようにマウントされた車輪と、前記車輪軸と同軸上にある軸まわりに回転する吸引パイプコネクタとを有する掃除機のためのノズルが提供される。車輪の半径ｈの、車輪が車輪軸の直下にある表面と接触する点Ｙと、吸引チャネルスロットの先端と後端との間の中点との間の表面における距離に対する比が０．３よりも大きい。吸引スロットの幅が、好適に、１８ｍｍ〜２１ｍｍの範囲にある場合、パラメータは、０．３よりも大きい比を供給するように選択される。

図４に示される実施形態は、車輪５が、吸引パイプコネクタ３に枢動可能にマウントされ、筐体２が、車輪軸Ａから離れた第２の軸Ｂまわりに回転するように、吸引パイプコネクタ３に枢動可能にマウントされている点を除いて、図３に示される実施形態と同じである。リンクアーム１０が、軸Ａと軸Ｂとの間に延在しており、筐体２を吸引パイプコネクタ３に接続している。この実施形態では、筐体２が、軸Ａまわりの吸引パイプコネクタ３及び車輪５の運動とは独立して、軸Ｂまわりに枢動でき、筐体２は、前方向及び後ろ方向のストロークの間、異なる角度をとることができることが分かるであろう。

図５は、上記により得られた複数の比を、距離Ｘ、車輪半径ｈ、及び、スロット幅Ｃにおいて異なる値を持つ異なる掃除機ノズルとともに供給する表である。この表は、計算された比が０．３よりも大きい場合に、ごみ収集効率及び運動抵抗がいかに最適化されるかを実証している。ノズル１は、本発明に従ったノズルを示しており、ノズル２，３，４は、従来技術のノズルを示している。この表は、ダブルヒンジ構造を有するノズル１から得られた値を示しているが、図４を参照して説明されたように、単一の回転軸のみを持つ図３を参照して説明されたノズルによっても類似の利点が得られる。

「有する」なる用語は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外しないことが分かるであろう。特定の特徴が相互に異なる従属項において言及されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが好適に用いられないということを示すものではない。請求項中の任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。

本出願において、請求項は、特徴の特定の組み合わせについて説明されているが、本発明の開示の範囲は、任意の請求項において請求される同一発明に関係しているかどうかに関わらず、また、親出願と同じ技術的問題の幾つか又は全てを軽減するかどうかに関わらず、ここで明示的に、又は、暗に、又は、任意の一般化により開示される、任意の新規の特徴又は任意の新規の特徴の組み合わせを含むことを理解すべきである。本出願人は、これによって、本出願の係属中又は本出願から派生した他の出願の係属中に、上記特徴及び／又は特徴の組み合わせに対し、新しい請求項が形成されてもよいことを通知する。

Claims (6)

1. 掃除機のためのノズルであって、表面から破片を吸引するための吸引チャネルスロットを有する底板と、前記表面上で前記ノズルを支持するため、軸まわりに回転するようにマウントされた車輪と、前記車輪軸と同軸上にある軸まわりに回転する吸引パイプコネクタとを有し、前記車輪が、少なくとも２５ｍｍの半径ｈを持ち、前記車輪が前記車輪軸の直下にある前記表面と接触する点と前記吸引チャネルスロットの先端と後端との間の中点との間の前記表面における距離Ｘが８０ｍｍより大きくない、ノズル。
2. 前記底板と前記吸引チャネルスロットとが内部に形成される筐体を有し、前記車輪と前記吸引パイプコネクタとが、前記車輪軸まわりに回転するように前記筐体にマウントされる、請求項１記載のノズル。
3. 前記底板と前記吸引チャネルスロットとが内部に形成される筐体を有し、前記車輪と前記吸引パイプコネクタとが、前記車輪軸まわりに互いに対して回転するようにマウントされ、前記筐体が、第１の軸と平行且つ離れた第２の軸まわりに前記車輪と前記吸引パイプコネクタとに対して回転するようにマウントされる、請求項１記載のノズル。
4. 前記車輪軸と前記第２の軸との間に延在し、且つ、前記吸引パイプコネクタと前記筐体の各々に枢動可能に接続されるリンクアームを有する、請求項３記載のノズル。
5. 前記車輪の半径ｈの、前記車輪が前記車輪軸の直下にある前記表面と接触する点と前記吸引チャネルスロットの先端と後端との間の中点との間の前記表面における前記距離Ｘと、前記吸引チャネルスロットの前記先端と前記後端との間の前記中点と前記吸引チャネルスロットの前記先端との間の前記表面における距離１／２Ｃとの合計に対する比が０．３よりも大きい、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のノズル。
6. 吸引パイプと、前記吸引パイプに接続された請求項１又は２に記載のノズルとを含む、掃除機。

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