JP4589766B2 - 掃除機用床ノズルの回転ロータ。 - Google Patents

Description

本発明は、掃除機用床ノズルで使用される回転ロータに関するものである。

従来から、芯材の周囲にブラシやシート材等を捻った状態で取り付けた工具や器具であって、芯材を中心に回転させて使用する器具が種々開発されている。例えば、複数本の芯線５に挟まれ、結束部３で束ねられた複数本のブラシ毛７が円板状に成形されて成る平形ブラシ部４と、複数本の芯線５に複数本のブラシ毛６が挟まれ、上記芯線５が束ねられた状態で捻られることにより螺旋状に成形されて成る捻りブラシ部２とから成り、上記平型ブラシ部４が工具本体１０の先端部に位置し、上記捻りブラシ部２が上記平形ブラシ部４の結束部３を挟んで位置するばり等の除去工具に於て、上記結束部３周囲に研磨材１６を取り付けたばり等の除去工具がある（特許文献１ 課題を解決する手段の欄参照）。

このばり等の除去工具によれば、回転させながらワークのスプール孔に挿入すれば、上記除去工具の平形ブラシ部４が各交差穴やスプール孔のばり等を効率的に除去することができる。

また、合成樹脂に研磨砥粒を所定の量だけ混合してシート材２を成形し、このシート材２を偶数本の芯材３の間に介在させ、該芯材３を一体的に撚ることによりシート材２に挟着・固定してなる研磨具がある（特許文献２）。

この研磨具によれば、芯材だけで構成される棒状部分を適宜な回転駆動軸に接続して回転させることによりパイプ内面や物品の孔部内面を研磨・研削することができる、というう効果がある。

しかし、いずれの従来技術もブラシやシート材の芯材へ固定する方法としては、針金状の芯材で挟んでいるだけであるため、ブラシやシート材が芯材から抜けやすかった。特に捩りがゆるい場合にこの傾向は顕著であった。これは、逆にいうと、従来の技術は、捩り量は芯材の固定強度に左右され、その工具の本来の機能、例えば、ばり等の除去や研磨の機能に応じて最適な捩れ量を自由に設定することができなかった。

また、ブラシやシート材を芯材に固定するのに芯材を捻る必要があるため、芯材に必ず捩ることが可能な程度の軟質な素材を用いなければならない。そのため、芯材の強度が低く、工具を使用するときに芯材が曲がりやすく、耐久性も低いものであった。

一方、掃除具としての回転ロールとしては、掻き上げ体１６を掻き上げ部１６Ａ（ブラシ部）とタイヤ部１６Ｂとから構成し、掻き上げ部１６Ａの掻き上げ径（ブラシ径）をタイヤ部１６Ｂのタイヤ径より大きくしたものがある（特許文献３ 段落番号「０００７」参照）。

この掃除具によれば、フレーム１５の全部に掻き上げ体１６を回転軸１７を介して回動自在に支持し、フレーム１５の後部にロール体からなる接触回転体１８を回転軸１９を介して回動自在に支持し、掻き上げ体１６と接触回転体１８を平行に並べて配置することにより（特許文献３ 段落番号「０００７」）、接触回転体１８は、粘着ロール２１と接触して該粘着ロール２１を確実に連れ回り回転させることができ、掻き上げ体に接する粘着ロール２１の新規吸着面により確実に吸着可能とすることができるという作用がある（特許文献３ 段落番号００３０参照）
また、水平回転軸線を中心として回転可能なように支持された回転ブラシ（回転ロール）を有する清掃器具において、その回転ブラシを回転駆動する駆動装置と、その回転ブラシの回転により掃き上げられた塵芥を収容する塵芥収容部と、拭材を被清掃面に対し押圧し得るよう支持する拭材支持底部と、その拭材支持底部に前記拭材を支持した状態でその拭材を着脱可能に固定する拭材固定部を備え、前記拭材支持底部は前記回転ブラシの側方に設けられ、前記回転ブラシは、前記拭材支持底部に拭材を支持して清掃対象面上に当接させた状態で、少なくともその回転ブラシの下端部が清掃対象面に接するように支持されており、前記拭材支持底部に支持された拭材と前記回転ブラシとを分離する分離部を有することを特徴とするものがある（特許文献４ 段落番号「０００９」参照）。

この清掃器具によれば、回転ブラシの回転により被清掃面である床面等の比較的大きな塵芥を掃き上げて塵芥収容部に収容するとほぼ同時に、拭材支持底部に支持した拭材を床面等に押圧しつつ床面等を拭くことができる。これにより、床面等の上の比較的微細な塵芥を拭き取る効率を低下させ得る比較的大きな塵芥が掃き取られた部分を拭材により拭くこととなるので、各種床面や畳面等の清掃を効率的に且つ確実性高く行い得る、といった効果がある（段落番号「００１０」参照）。

この上記特許文献３及び特許文献４に記載の回転ロールは、回転の遅い手動式で使用されるものであるため、それぞれの図面（特許文献３（図１、図２）、特許文献４（図１〜図８）を参照すれば分かるように、芯材が細く設けられている。従って、これら従来の回転ロールは、回転バランスの精度があまり高くないことに加え、高速回転に耐えうる強度を有していないものであった。しかし、電動掃除機のように高速回転させて使用する回転ロールの場合は、高い回転バランスを有し、かつ強度の高いブラシを有し、かつ芯材もより高い強度を有するものが必要であった。
特開平９−１９１９３４号公報 特開平５−２４５７６５号公報 特開２００３−３２０３２２号公報 特開２００３−１１１７０２号公報

そこで、本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、硬質の芯材を用い使用によって曲がることがなく、耐久性に優れるものとするとともに、芯材からブラシが抜けにくい掃除機用床ノズルの回転ロータを提供することを目的とするものである。

さらに、ロータの回転中に常にブラシを清掃面に接地させることができ、かつ一回転で多くのブラシを清掃床面に接触させることができ、結果的に清掃床面に接するブラシの面積を多くさせることによって、ゴミの掃き出し効果及び吸い込み効果の高い掃除機用床ノズルの回転ロータを提供することを目的とするものである。

また、ブラシと床面との回転摩擦を低減して、ロータを回転させるために必要なトルクを低くすることができる掃除機用床ノズルの回転ロータを提供することを目的するものである。

また、回転時の重量重心をできるだけ軸中心になるようにするとともに、床面からロータに掛かる圧力を一定にすることによって、回転による芯ぶれを最小限に抑えることができる掃除機用床ノズルの回転ロータを提供することを目的とするものである。

以上のような課題を解決するために、本発明の掃除用床ノズルの回転ロータの採った手段は、略円柱状に形成された芯材の機能を有するロータの周囲に外周面側に開口した溝部を設け、この溝部をロータの外周に沿って３６０度を超えて捩った螺旋状に形成し、ブラシ用部材をこの溝部に装着することにより、ブラシ用部材もロータの外周に沿って３６０度を超えて捩った螺旋状に形成したものである。すなわち、一つの溝に装着したブラシ用部材をロータの全長間で一回転を超えて螺旋状に設けたものである。

この構成を採用することによって、ロータの全長間において、必ずロータの外周のいずれかにブラシ用部材を存在させることとなり、ロータがどの回転位置にあっても必ずブラシ部材を清掃床面に接触させることができるようになる。その結果、ブラシの清掃床面に対する接触面積を増加させることができ清掃効果の向上が図れる。また、ブラシがロータの外周に一回転より多く存在させることによって、掃除用床ノズルの回転ロータの重心バランスを向上させ、回転時の芯ぶれを抑えることができる。

溝部の捩り量は３６０度を超えて設けられていれば、その範囲は限定するものではないが、一般に掃除機用として使用されている回転ロータの長さや、装着されるブラシ用部材による清掃床面の清掃効果を考慮すると、好ましくは５４０度から１０８０度で設定し、さらに好ましくは７２０度から９００度に設定するとよい。また、溝部は、ロータに何本設けても構わないが、好ましくは、２本以上、８本以内、さらに好ましくは３本以上、６本以内に設けると下記に説明するゴミの吐き出し効果及び吸い込み効果のバランスがよくなる。

また、溝部の断面形状は、三角形、円形等その形状を限定するものではないが、外周面の開口を後述するブラシの基部より狭く設けるとよい。このように設ければブラシがロータの開口から外れることを防止することができる。

ブラシ用部材は、ロータの溝部に挿入される基部と、この基部に取り付けられているブラシ片やブレード片といった床面に直接接触して掃き出し効果を有する部材とで構成する。基部の断面形状は限定するものではないが、溝部の開口から抜けないように溝部の開口幅より大きな幅を有するように形成する。一方、基部に取り付けられる部材については限定するものではく、ブラシ片やブレード片、その他の掃き出し効果を有する形状のものであればよい。ブラシ片を用いる場合には、ブラシ片のブラシ毛を長手方向に隙間なく一定の密集度で連続して配列したものを使用することができる。このように設ければ、ブラシ毛の先端は、回転ロータの外周において、周方向、全長方向にわたって均一に分布する。回転ロータの捩り角度が大きくなる程、より均一になりブラシ毛の疎な部分と密なる部分との差が少なくなる。これに伴い、ブラシ毛と床面との接触抵抗が均一に分散するため、回転ロータへの負荷が小さくなる。また、均一に床面の塵埃を掻き上げることができるようになる。

さらに、本発明においては、溝部の全長のうち一部を、３６０度以上の捩れを有する部位における捩り度に対して低い捩り度を有する低捩れ部を設けることができる。掃除機用床ノズルの回転ロータは、床面に対する接触面積が多いほどゴミの掃き出し効果は高いものとなる。しかし、回転ロータによって掃き出して集まったゴミを掃除機の吸気によって吸い上げる場合には、ロータに対するブラシ用部材の面積が少ないほど、効率がよいことが本発明者によって知見されている。そこで、本発明は、ゴミの吸い上げ場所として、溝部の捩り度の低い場所をロータ全長の一部に形成することによってブラシ用部材の面積の少ない場所を設けて、高い掃き出し効果を維持しつつゴミの吸い込み効果の減少を最小限に抑えることができるようにしたものである。

この場合の低い捩り度を有する部分の捩り角度の範囲は限定するものではなく、３６０度以下でも構わないし、まったく捩らずロータに対して平行に設けても構わない。また、捩り方向を逆に設けても構わない。

さらに、低捩れ部は、ロータの中央に設けることが好ましい。掃除機の吸気口は通常ロータの真中に設けられるので、吸気口に対応する部位に低捩れ部を設けるのが最もゴミの吸い上げ効果が高いからである。

本発明は、溝部及びこの溝部に装着されたブラシ用部材をロータの外周に沿って３６０度を超えて捩った螺旋状に形成してあるので、ロータがどの回転位置であっても、一つの溝部に形成された一本のブラシ用部材を必ず清掃床面に接触させることができて高いゴミの掃き出し効果を有するものとすることができる。

また、ブラシ用部材を清掃床面に多く接触させてブラシの床への接触面積を増加させることができるため、さらにゴミの掃き出し効果を高くすることができる。

さらに、一本のブラシ用部材を全周囲に設けてあること、及びその周囲に存在するブラシ量も多いことから、ロータの回転時の重心を安定させることができ、高速での回転における芯ぶれを最小限に抑えることができる。

さらに、ブラシ用部材のロータの長手方向に対する傾斜角度が大きくなるので、ロータの回転時の清掃床面に対するブラシの角度も垂直方向に近くさせることができる。そのため、清掃床面とブラシとの摩擦抵抗を減少させることができ、小さなトルクでロータを回転させることができる。

また、本発明は、前記溝部及び前記ブラシ用部材は、１本のロータの外周に３６０度を超えて捩られてなる螺旋状に形成された部位の中間に３６０度を超えない低い捩り度を有する低捩れ部を設けてあるので、捩り度の高い部位において、効率的な掃き出し効果を発揮しつつ、低捩れ部において掃除機の吸気によるゴミの吸い上げ効果も高く維持することができる。

さらに、本発明は、低捩れ部を、１本のロータの外周に３６０度を超えて捩られてなる螺旋状に形成された部位の中間に設けてあるので、掃除機の吸気口の最も近い部位に低捩れ部が位置することになり、より高いゴミの吸い上げ効率を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例とともに、図に沿って説明する。

図１は本発明の実施例１に係る掃除用床ノズルの回転ロータの斜視図である。１は、掃除機用床ノズルの回転ロータを、２はロータを、３はブラシ用部材を、４は溝部を示している。図２は、実施例１に係るブラシ用部材の斜視図である。図３は実施例１に係るブラシ用部材の変形例を示す斜視図である。

本発明の掃除機用床ノズルの回転ロータ１は、ロータ２と、ブラシ用部材３とを備えている。ロータ２としては、金属で作製し、その外周面に均等に６本の溝部４を外周面に開口を有するように設ける。それぞれの溝部４は、外周面に７２０度の捩り角度を有する螺旋状に形成する。勿論、実施例１においては、捩れ量を７２０度に設定しているが、３６０度を超える角度であれば、その角度を限定するものではない。溝部４は、全長において一定のいちょう型の断面が形成され、外周開口を内部に対して狭くなるように設けてある。

ブラシ用部材３は、基部５とこの基部５に合成樹脂で作製された繊維をブラシ状に取り付けたブラシ片６とで構成してある。基部５は、溝部４の断面とほぼ同様のいちょう型の断面に設けて、溝部４に嵌め込むことができ、かつ開口からは外れないようにしてある。なお、基部５の形状は、本実施例の形状に限定されるものではなく、ロータの溝部の開口幅より大きい幅を有した形状のものであればいかなる形状であっても構わない。例えば、断面を溝部内部の幅と同様の幅、あるいは溝部内部より大きい幅を有する長方形に形成したものであってもよい。そして、このブラシ用部材３の基部５を溝部４に端面から挿入して、ロータ２の外周面に７２０度の捩れ角度を有する螺旋状となるようにブラシ用部材３を装着する。最後に、図示していないが回転ロータ１の両端には回転自在に掃除機の吸込口本体に取り付けるため、回転軸と一体となったブラケット及び軸受けを取り付ける。

ブラシ用部材３の変形例が図３に示してある。このブラシ用部材１３は、基部１５に軟質の合成樹脂で平板状に形成されたブレード片１６を取り付けたものである。このブラシ用部材１３も上記と同様に溝部４に装着することによって、ロータ２の外周面に７２０度の捩れ角度を有する螺旋状に形成することができる（図示しない）。

以上の実施例１における掃除機用床ノズルの回転ロータによれば、基部５、１５を溝部４の開口からは取り外すことができないので、基部５、１５に取り付けてあるブラシ片６やブレード片１６もロータ２から抜け落ちることはない。したがって、溝部４及びブラシ用部材３、１３の捩り角度が３６０度を超える範囲であれば、ブラシ片６やブレード片１６の抜け落ちを考慮することなく自由に設定することができる。

また、ロータ２はブラシ片６やブレード片１６を挟み捩ることによって固定するものではないので、その素材に硬質の金属を用いて作製することができる。したがって、芯として必要十分の強度を確保できて使用による曲がりを防止でき、かつ耐久性の向上を図ることができる。
さらに、複数あるロータの溝部４によって異なるブラシ用部材を装着することができる。複数種類のブラシ用部材を用いることによって、回転させるときに異なる掃き出し効果を有するブラシ用部材を接触させることができ、同一の掃除機用床ノズルの回転ロータであっても床面に異なる掃き出し効果を発揮させることができる。

さらに、実施例１の掃除用床ノズルの回転ロータを用いれば、一つの溝に装着された一本のブラシ用部材３は７２０度捩ってあるので、ブラシ片６を最大で３個所も床面に接触させることができる。実施例１の掃除用床ノズルの回転ロータは、全周に６本のブラシ片６を装着させてあるので、ブラシ片６を最大で１３個所も床面に接触させることができる。したがって、ブラシの床面への接触場所を多くすることができるとともに、床面へ接触している総面積が多くなり、効果的な掃き出し効果を与えるものとなる。また、多くのブラシ片６を床面に接触させることにより床面からロータに与える圧力をロータ全長に分散できるため、ロータに均一な圧力をかけることができ、回転時の芯ぶれを最小限に抑えることができる。

さらに、床面に接触しているブラシ用部材３は、３６０度以下の捩り角度を有する場合と比較して、ロータ２の長手方向に対して傾斜角度が大きくなる。すなわち、捩り角度の大きなものであれば、ブラシ片６の先端部の床面に対する接触状態を辺接触から点接触に近づかせることができ、床面とブラシ片６の個々の接触面積を減少させることができ、またブラシ用部材３の配置を周方向、全長方向ともに、均一に散らばらせることができる。そのため、回転ロータの回転に対する床面からの負荷を減少させることができるのである。その結果、回転数を上昇させることができるにもかかわらず、消費電流の削減を図ることができるのである。本発明者は、本効果を実証するための実験を行ったので、以下に示す。

本実験は、本実施例１に係る掃除機用床ノズルに加え、５４０度、９００度、１０８０度の捩れ量を有する実施例１ａ、実施例１ｂ、実施例１ｃと、従来の製品である捩れ量１８０度、３６０度の掃除用床ノズルである参考例１、２を用い、各掃除機用床ノズルを掃除機の吸込口に取付け、ガラス板及びカットパイル６ｍｍの絨毯の上を摺動させた場合について、それぞれのロータ回転数及び掃除機の電流値を測定した。

表１にその実験データを示す。また、「捩り角度とロータ回転数の関係」及び「捩り角度と掃除機の電流値の関係」について表したグラフを図６、図７に示す。図６は、ガラス板を摺動させた場合、図７は、カットパイル上を摺動させた場合のグラフである。この表及びグラフによれば、溝部の捩り角度を大きくするほどロータ回転数は増加すること（グラフ１、３参照）、及び溝部の捩り角度を大きくするほどモータの消費電流値が低くなること（グラフ２、４参照）、が実証される。

図４に実施例２に係る掃除用床ノズルの回転ロータ１１の斜視図を示してある。実施例２に係る掃除用床ノズルの回転ロータ１１は、溝部及びこの溝部に装着されたブラシ用部材２３の捩り量が他の部位（１７の部位）と比較して低い低捩れ部（２７の部位）を設けてある。１７の部位（高捩れ部）は実施例１と同様の捩り量、すなわち、ロータ全長に捩れがあると仮定した場合に、７２０度となるように設けてある。これに対し、２７の部位は、全長に換算したときに、３６０度となるような捩り量で形成してある。本実施例２においては、低捩れ部２７は、ロータ全長の中央に設けているが、中央に限定するものではない。

このように低捩れ部（２７）を設ければ、高捩れ部（１７）によって効率的に床面のゴミの掃き出し効果を得るとともに、低捩れ部（２７）によって掃除機の吸気による効率的な吸引効果を得ることができるようになる。

図５には実施例３における掃除用床ノズルの回転ロータ２１が示されている。実施例３に係る掃除用床ノズルの回転ロータ２１は、溝部及びこの溝部に装着されたブラシ用部材３３の捩り量が、他の部位（３７の部位）と比較して低い低捩れ部（４７の部位）をロータの全長の中央に設けるとともに、両側の高捩れ部（３７）の捩れ方向を互いに逆となるように設けたものである。３７の部位は実施例１と同様の捩り量に形成してある。これに対し、４７の部位は、全長に換算したときに、３６０度となるような捩り量で形成してある。

実施例３記載の掃除用床ノズルの回転ロータ２１によれば、実施例２と同様に低捩れ部を設けてあるので、高捩れ部（３７）によって効率的に床面のゴミの掃き出し効果を得るとともに、低捩れ部（４７）によって効率的な掃除機の吸気による吸引効果を得ることができるようになる。さらに、図５の正面が上方向となるような回転で用いれば、両側の高捩れ部（３７）によってゴミを中央に寄せて掃き出すことができ、低捩れ部（４７）にゴミを収集させることができる。

なお、本発明による掃除用床ノズルの回転ロータの製造方法については各実施例において特に言及していないが、従来の製造方法である捻り押し出し成形に限らず、本発明の構成を作製することができれば、種々の製造方法を採りうることができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態を採用することができることはいうまでもない。例えば、溝部の断面形状や基部の断面形状は、実施例に限定されるものではなく、開口から外れない形状であれば種々の形状を採ることができるし、ブラシ用部材についてもブラシ片やブレード片に限定されるものではない。

実施例１に係る掃除用床ノズルの回転ロータの斜視図である。 実施例１に係るブラシ用部材の斜視図である。 実施例１に係るブラシ用部材の変形例を示す斜視図である。 実施例２に係る掃除用床ノズルの回転ロータの斜視図である。 実施例３に係る掃除用床ノズルの回転ロータの斜視図である。 掃除機用床ノズルの回転ロータの「捩り角度とロータ回転数の関係」及び「捩り角度と掃除機の電流値の関係」について表したグラフ（硝子板上） 掃除機用床ノズルの回転ロータの「捩り角度とロータ回転数の関係」及び「捩り角度と掃除機の電流値の関係」について表したグラフ（カットパイル上）

符号の説明

１ 掃除機用床ノズルの回転ロータ
２ ロータ
３ ブラシ用部材
４ 溝部
５ 基部
６ ブラシ片
１１ 掃除用床ノズルの回転ロータ
１３ ブラシ用部材
１５ 基部
１６ ブレード片
２１ 掃除用床ノズルの回転ロータ
２３ ブラシ用部材
３３ ブラシ用部材

Claims (2)

1. 外周面に開口した溝部を有するロータと、該溝部に装着されているブラシ用部材とを備え、前記溝部及び前記ブラシ用部材は、１本のロータの外周に３６０度を超えて捩られてなる螺旋状に形成された部位の中間に３６０度を超えない低い捩り度を有する低捩れ部を設けてあることを特徴とする掃除機用床ノズルの回転ロータ。
2. 低捩れ部の両側の３６０度を超えて捩られてなる螺旋状に形成された部位は、捩れ方向が互いに逆となるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の掃除機用床ノズルの回転ロータ。

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