JP2021503991A - 面清掃デバイス - Google Patents

Abstract

面清掃デバイスは、面清掃デバイスの中心部ＣＰの周りで少なくとも部分的にカーブするブラシＢを備え、ブラシＢの変形性が面清掃デバイスの外側周縁の変形性を決定する。ブラシＢは、回転軸Ａを有し、これは面清掃デバイスの中心部ＣＰの周りで少なくとも部分的にカーブしている。回転軸Ａは面に平行である。ブラシＢは、面清掃デバイスの中心部ＣＰの周りで全体的にドーナッツ形状ブラシＢである。面清掃デバイスは、ブラシＢを駆動するための電気モータＭを有する。中心部ＣＰは、ブラシＢによって面から掃かれたほこりを収集するための容器ＤＣを備える。中心部ＣＰは、ブラシＢを屈曲させるための縁部Ｅを有し、ブラシＢが弛緩する縁部Ｅの端部において、ほこりはブラシＢから解放される。中心部ＣＰは、ブラシＢをその定位置に保つための上側リムＲを有する。ブラシＢの回転軸Ａからのブラシファイバの長さは、面清掃デバイスの変形不能なコアの半径の、好ましくは少なくとも約０．４倍、より好ましくは少なくとも約０．６倍である。面清掃デバイスは、６ｌ／ｓ以下の、好ましくは３ｌ／ｓ以下の、より好ましくは１．５ｌ／ｓ以下の気流を生成するためのファンを更に備える。

Description

本発明は、例えば床などの面を清掃するための面清掃デバイスに関する。

ＷＯ２００７／１４４０６７は、少なくとも１つのブラシローラを有する床掃除デバイス、特には、カーペット掃除機を開示し、この少なくとも１つのブラシローラは、掃除プロセス中に、掃除されるべき床に平行な軸の周りを回転するとともに、少なくとも３つの回転スライダを有し、これらの各々は、掃除プロセス中に、掃除されるべき床に対して９０度の角度をなすそれら自体の軸の周りを回転する。床掃除デバイスは、掃除されるべき面にわたり全方向に容易に誘導され得る。床掃除デバイスは、例えば、三角形又は四角形といった多角形形状を有する。実施形態は、各角部に３つの回転スライダと、角部の間に３つのブラシローラとを有する三角形状を有する。駆動モータが先ずブラシローラを推進させ、推進されたブラシローラが、伝達機構、特には歯車を介して回転スライダを推進させる。

この知られたデバイスは、掃除ブラシを有し、これはハウジング内に位置し、比較的短いファイバ及び直線的な縁部を有する。

本発明の目的は、とりわけ、より柔軟性があり、複雑さの少ない面清掃デバイスを提供することである。本発明は独立請求項によって定められる。有利な実施形態は、従属請求項によって定められる。

本発明の態様は、面清掃デバイスを提供し、この面清掃デバイスは、面清掃デバイスの中心部の周りで少なくとも部分的にカーブ（又は屈曲）するブラシを備え、ブラシの変形性が面清掃デバイスの外側周縁の変形性を決定する。カーブしたブラシは、カーブしたブラシの断面の中心に回転軸を有し、これは面清掃デバイスの中心部の周りで少なくとも部分的にカーブしている。回転軸は面に平行である。

ブラシは、有利には、面清掃デバイスの中心部の周りで全体的にカーブしており、実質的に途切れのない器具周縁をもたらす（途切れは、例えば、ブラシが中心部に固定される場所、例えば、ブラシが駆動される場所に存在し、また、ブラシが複数のブラシ要素によって構成されるならば、ブラシ要素の間の任意の移行部に存在する）。面清掃デバイスが円形形状を有するならば、ブラシはドーナッツ形状であろう。

面清掃デバイスは、ブラシを駆動するための電気モータを有する。中心部は、ブラシによって面から掃かれたほこりを収集するための容器を備える。中心部は、ブラシフィラメント／房を屈曲させるための縁部を有し、フィラメント／房が弛緩する縁部の端部において、ほこりはブラシから解放される。中心部は、ブラシをその定位置に保つための上側リムを有する。ブラシの回転軸からのブラシファイバの長さは、面清掃デバイスの変形不能なコアの半径の、好ましくは少なくとも約０．４倍、より好ましくは少なくとも約０．６倍であり、このことは、面清掃デバイスの柔軟で円形状の外側リムを作り出すように、長い房を有するカーブしたブラシコアをもたらし、このことは、面清掃デバイスが、物体に沿って、及び物体の間を、容易に移動することを可能とする。面清掃デバイスは、６ｌ／ｓ以下の、好ましくは３ｌ／ｓ以下の、より好ましくは１．５ｌ／ｓ以下の気流を生成するためのファンを更に備える。

１つのドーナッツ形状ブラシを特徴とする本発明の実施形態は、別のブラシも回転することを保証するために伝達機構又は歯車が必要とされないという利点を提供する。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかになり、これらを参照することで解明されよう。

本発明による面清掃デバイスの第１の実施形態の断面図を図示する図である。 第１の実施形態が、椅子の脚又はテーブルの脚の周りをどのようにして移動し得るかを示す図である。 モータが、第１の実施形態の回転式ドーナッツ形状ブラシをどのようにして駆動し得るかについての様々な可能性を示す図である。 本発明による手動で移動される面清掃デバイスの実施形態を図示する図である。 本発明によるロボット式面清掃デバイスの実施形態を示す図である。 本発明の実施形態が、円形状ブラシの外側周縁よりも小さな距離で間隔のあけられた椅子の脚及びテーブルの脚の間をどのようにして移動し得るかを示す図である。 ドーナッツ形状ブラシが、部屋の角部をどのようにして清掃し得るかを示す図である。 代替的なドーナッツ形状ブラシの一部を示す図である。

実施形態は、ロボット式面清掃装置又は手動式柔軟性清掃デバイスにおいて使用されるための、全ての方角を清掃する電気掃除機を提供する。外周にマイクロファイバの「指」を有する回転式ドーナッツ形状ブラシによって円形状面ユニットを作り出すことによって、モップで拭く場合と比べて、円滑な面清掃体験が達成される。ドーナッツ形状ブラシは連続的に回転し、ほこりを内部に取り入れる。このことは、円滑な全方向へのインタラクション、物体（例えば、椅子の脚）の周りでの迅速で全体的な清掃性能、及び面ユニットが使用された全方向について清掃結果をもたらす。これとは別に、面ユニットの全外周が柔らかく、家具を傷つけることがない。

図１は、本発明による面清掃デバイスの第１の実施形態の断面図を図示する。この面清掃デバイスの断面図は、面清掃デバイスの中心部ＣＰの周りでカーブした１つのブラシＢの２つの断面図を図示し、この１つのブラシＢは、中心部ＣＰの周りに１つの軸Ａを有する。中心部ＣＰの周りに円形状ブラシＢを有するこの第１の実施形態の基本的な設計は、図２〜図３及び図５〜図６の上面図からもよく理解され得る。

実施形態は、シェニール糸のマイクロファイバブラシＢを提供し、これは、デバイスの中心部ＣＰにおけるほこり容器ＤＣの周りでカーブした柔軟性の軸Ａ、例えば、引っ張りばねに取り付けられる。シェニール糸のマイクロファイバは、例えば、Ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒ Ｗｈｏｌｅｓａｌｅ社（Ｒｉｖｅｒｓｉｄｅ、ＣＡ）によって彼らのＣｈｅｎｉｌｌｅ Ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒ Ｈｉｇｈ Ｄｕｓｔｅｒ Ｃｏｖｅｒに使用されている材料、又は、ＡＴＥＳＣＯ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｈｙｇｉｅｎｅ ｌｔｄ社によって彼らのＣｈｅｎｉｌｌｅ Ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒ Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｐｉｐｅ Ｄｕｓｔｅｒ（ＭＦ１１５３５３）に使用されている材料のようなものである。図１の断面図において図示されるように、ブラシＢのシェニール糸の指部が面の上で引きずられ、ほこりを捕らえ、ほこり容器ＤＣ内にほこりを解放する。中心部ＣＰにおけるほこり容器ＤＣは剛性である。ほこりをほこり容器ＤＣ内に誘導する底部斜面は、デバイスの柔軟な動作を維持するために、（例えば、剛毛を追加することによって）僅かに柔軟性とされてよい。中心部ＣＰは、ドーナッツ形状ブラシＢを屈曲させるための縁部Ｅを有し、ドーナッツ形状ブラシＢが弛緩する縁部Ｅの端部において、ほこりはドーナッツ形状ブラシＢから解放される。中心部ＣＰは、ドーナッツ形状ブラシＢをその定位置に保つための上側リムＲを有する。ブラシＢは、器具自体の内部で展開される必要はない。例えば、器具の高さが６０ｍｍであり得る一方、ブラシＢが８０ｍｍの直径を有する。ブラシＢは依然として中心部ＣＰ内に嵌りこみ得るが、これは、ブラシＢは中心部ＣＰ内に入ったときに変形し得、中心部ＣＰから離れたときに拡大し得るからである。

ブラシＢのコアは、好ましくは、柔軟性の材料で作られる。実施形態において、ブラシＢのコアは、引張コイルばねで作られ、というのは、引張コイルばねは大きな屈曲柔軟性を有するにもかかわらず、捩れ方向については剛性を有するからである。実施形態において、使用されるばねは、以下のような寸法、すなわち、ばね直径６ｍｍ、ワイヤ直径０．８ｍｍを有する。これとは異なるばねも、それらが屈曲方向について十分に柔軟であり、必要とされるトルクに耐え得る限りにおいて使用され得る。屈曲剛度は１５Ｎｍ／ｒａｄ以下であればよく、１．５Ｎｍ／ｒａｄ以下の屈曲剛度がより良好であり、０．１５Ｎｍ／ｒａｄ以下の更に小さな屈曲剛度が好ましい。コアのトルク抵抗に関しては、ブラシは、ブラシによって与えられるトルクに耐えることができなければならない。柔軟性コアは、トルクの下で丸まる傾向を有する。発明者は、約１．５Ｎｍの最大トルクＴｍａｘにおいて、コアが安定したまま（すなわち、高すぎるトルクの結果として丸まることがない）であるはずであると確認した。

清掃指要素は生地の裏地に縫い付けられ得、生地の裏地は軸Ａとして使用されるばねの周りに巻き付けられ得る。コアは、駆動軸において本体に直接的に接続される。駆動軸は、両側において接続され得る（円を閉じる）。実施形態において、ブラシＢは、そのハウジングによって、すなわち、中心部ＣＰの上側リムＲによって所定位置に保持される。ブラシを持ち上げたときにも所定位置に保つための別の選択肢は、（ブラシコアのローカルな回転ベクトルに垂直な）軸受けプレートによるものであり、軸受けプレートには、コア上の軸受け要素と協調する軸受け穴が設けられる。システムの知覚される性能が最も良好になるのは、ブラシ要素が非常に柔軟で、ある程度のボリュームを有するときであるように思われる。適切な材料はマイクロファイバであり、これは、指状要素内に縫い付けられる。羽箒状の材料を使用することも可能である。多くのマイクロファイバ材料はポリエステルから作られる。

回転するシェニール糸のファイバは、図２において図示されるように、椅子の脚／テーブルの脚Ｌの周りを、片方の側からユニットを単に動き回らせることによって、容易に清掃し得る。

ブラシ軸Ａは、通常の電気掃除機において見られるように、電気モータＭによって駆動される。力は、図３Ａ〜図３Ｃのように、チェーン又はベルト駆動装置又は歯車によって軸Ａに伝達され得る。代替的に、図３Ｄのように、電気モータＭは、柔軟性の軸Ａと一列に配置され得、ブラシＢの毛によって覆われ得る。

本発明は、清掃ロボット及び柔軟性清掃器具の両方に適用され得る。図４Ａにおいて図示されるように、柔軟性清掃器具では、面モジュールの上部にはＸＹ平面において回転自在な（よく知られたカルダン継手のような）自在継手及びスティックＳが設けられる。図２において図示されるように、例えば軸受けを具備した回転ヒンジを有することによって、ユニットは椅子の脚Ｌの周りを容易に回ることができる。図４Ｂにおいて図示されるように、清掃ロボットにおいては、ドライブトレイン及びホイールＷが、ほこり容器ＤＣの底部においてユニットの中心部ＣＰに配置される。

図５は、本発明の実施形態が、ドーナッツ形状ブラシＢの外側周縁よりも小さな距離で間隔のあけられた椅子の脚及びテーブルの脚Ｌの間をどのようにして移動し得るかを示す。軸Ａの柔軟性によって（例えば、コイルばねは柔軟性である）、デバイスは依然として、中心部ＣＰの周りの軸Ａの直径よりも小さな距離で間隔のあけられた脚Ｌの間を清掃することができるが、デバイスが、中心部ＣＰの直径よりも小さな距離で間隔のあけられた脚Ｌの間を移動できないことは明らかである。

図６は、ドーナッツ形状ブラシＢが、壁Ｗを有する部屋の角部をどのようにして清掃し得るかを示す。この目的のために、ドーナッツ形状ブラシＢは、ブラシが角部に押し込まれたときに角部に届くために十分な程度に長い毛を有する必要がある。特には、
Ｒｂｒｕｓｈ≧０．４１４＊Ｒｎｏｚｚｌｅ
であり、ここで、
Ｒｂｒｕｓｈは、ブラシの毛の長さであり、
Ｒｎｏｚｚｌｅは、デバイスの堅い、変形不能な中心の半径である。

もしもブラシ軸Ａが柔軟性であるなら、Ｒｎｏｚｚｌｅは中心部ＣＰの半径であり、もしもブラシ軸Ａが変形するのが難しいものであるなら、Ｒｎｏｚｚｌｅはブラシ軸Ａの半径である。

実際に面を清掃するためには、ブラシファイバが水平面で角部内まで届くことを可能とするように、ファイバは更に長くなければならず、
Ｒｂｒｕｓｈ≧０．５８６＊Ｒｎｏｚｚｌｅ
である。

図７は、代替的なドーナッツ形状ブラシの一部を示し、ブラシコアは、複数の（例えば、少なくとも２０、好ましくは少なくとも３０）堅い中心要素から作られ、これはシャックルとして相互作用し、各シャックルはそれ自体のブラシ要素を有する。シャックルが多く存在するほど、ブラシはより柔軟になるであろう。

実施形態は、９Ｖ＊２．１Ａ＝１９Ｗの入力電力だけで面を清掃し得る。円形状ブラシは、直線的なものよりも大きな電力を使用するが、通常は約１４０Ｗを消費するスティック状真空清掃装置と比べると、１９Ｗは依然として非常に小さな電力量である。この有利な実施形態において、吸引力は必要とされない。実施形態において、回転速度はとても低く、２００ｒｐｍで（分当たりの回転数）で十分であると思われる。歩きながら清掃しているときに、面上を引きずられるマイクロファイバの速度は、面上を面清掃デバイスが移動される速度よりも僅かに大きくなければならない。

本発明による面清掃デバイスの清掃タスクは、有利には、回転式のカーブしたブラシＢを有するだけで実行される。このことは、最小限のエネルギー量だけを必要とし、小さなバッテリで十分な解決策、又は、バッテリを再充電する必要なしに比較的広い面積を清掃することが容易に可能となる解決策をもたらす。しかしながら、面をブラッシングするだけでは、細かなほこりが含まれる場合には、処理中に、小さなほこり雲を生み出してしまうという問題に対処するために、小さなファン及び任意選択的なフィルタが追加される。これは、内側に向かう僅かな風を生み、ほこり雲の発生を防止する。このことは、器具の知覚される性能を著しく向上させる。いくつかの値を挙げると、バッテリで電力供給される通常のスティック状真空清掃装置は約１５ｌ／ｓの気流を生む。ロボット式真空清掃装置は約６ｌ／ｓの気流を生み、これは、よい出発点となる。気流が弱いほど発生する音が小さく、フィルタも小さくできるので、３ｌ／ｓ以下の気流がより好ましい。最も好ましい気流は１．５ｌ／ｓ以下であり、というのは、このような気流を伴うことで、ＨＥＰＡのようなフィルタでさえも小さく構成され得る一方で、デバイスは、小さなエネルギー量しか消費しない比較的小さなファンに電力供給されるからである。また、ファンが存在するとき、例えばロボット式真空清掃装置においてなされるのと同じように、ほこりは中心部ＣＰ内に好ましく収集される。

上述の実施形態は本発明を説明するものであって、限定するものでないこと、及び、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、多くの代替的実施形態を設計できるであろうことが、留意されるべきである。例えば、ドーナッツ形状ブラシＢは、完全なドーナツ状でなく、単に中心部ＣＰの周りで部分的にカーブしただけのブラシであってよい。ブラシＢは、中心部ＣＰの周りで（部分的な）円形状の形を有する必要はなく、中心部ＣＰの周りで（部分的な）楕円形状の形を有してよく、同様に中心部ＣＰは、少なくとも部分的に楕円状の形態にある周縁を有してよい。故に、「周りで（部分的に）」という表現は、（部分的な）円形形状を意味すると解釈されるべきではない。他の代替的な実施形態は、例えば２ヘッド式又は３ヘッド式の回転シェーバーにおけるシェーバーヘッドのように配置された複数のドーナッツ形状ブラシを有してよい。回転軸Ａは、清掃されるべき面に対して１００％平行である必要はなく、その面に対して僅かな角度を有してもよい。特許請求の範囲において、括弧の間に置かれた任意の参照記号は、請求項を限定するものと解釈されるべきではない。「備える」という語は、請求項に列記されているもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の要素は、そのような要素が複数存在することを排除するものではない。本発明は、いくつかの異なる要素を備えるハードウェアによって実現されてよい。いくつかの手段を列挙するデバイスの請求項において、これらの手段のうちのいくつかは、１つの同一のハードウェアのアイテムによって具現化されてよい。特定の手段が、互いを参照していない相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。

Claims (7)

1. 面を清掃するための面清掃デバイスであって、前記面清掃デバイスは、
   ブラシであって、前記ブラシの断面の中心に回転軸を有し、前記回転軸は前記面に実質的に平行である、ブラシを備える面清掃デバイスにおいて、
   前記ブラシは、前記面清掃デバイスの中心部の周りで少なくとも部分的にカーブし、前記回転軸は、前記面清掃デバイスの前記中心部の周りで少なくとも部分的にカーブし、前記ブラシの変形性が前記面清掃デバイスの外側周縁の変形性を決定することを特徴とする、面清掃デバイス。
2. 前記ブラシは、前記面清掃デバイスの前記中心部の周りで全体的にカーブしている、請求項１に記載の面清掃デバイス。
3. 前記中心部は、前記ブラシによって前記面から掃かれたほこりを収集するための容器を備える、請求項１又は２に記載の面清掃デバイス。
4. 前記中心部は、前記ブラシのフィラメント又は房を屈曲させるための縁部を有し、前記ブラシの前記フィラメント又は房が弛緩する前記縁部の端部において、ほこりは前記ブラシから解放される、請求項１から３のいずれか一項に記載の面清掃デバイス。
5. 前記中心部は、前記ブラシをその定位置に保つための上側リムを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の面清掃デバイス。
6. 前記ブラシの前記回転軸からのブラシファイバの長さは、前記面清掃デバイスの変形不能なコアの半径の、少なくとも約０．４倍、好ましくは少なくとも約０．６倍である、請求項１から５のいずれか一項に記載の面清掃デバイス。
7. ６ｌ／ｓ以下の、好ましくは３ｌ／ｓ以下の、より好ましくは１．５ｌ／ｓ以下の気流を生成するためのファンを更に備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の面清掃デバイス。

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