JP4913238B2 - 表面処理機器 - Google Patents

Description

本発明は、真空掃除機などの表面処理機器に関する。

真空掃除機および床研磨機などの表面処理機器はよく知られている。真空掃除機の主流は、「直立」型や、国によってはキャニスタまたはバレルクリーナと呼ばれている「筒」型のものである。ＤＣ０４（ＤＣ０４はダイソンリミテッドの商標）の名称でダイソンリミテッドが製造する直立型真空掃除機を図１に示す。該真空掃除機は、真空掃除機の主要構成部材を収容する本体１０２を備える。本体の下部１０６は、汚染空気を掃除機に引き込むためのモータおよびファンを収容し、本体は、また、ファンによって汚染空気流からゴミ、ホコリおよび他の屑を分離するための何らかの形式の分離装置１０４を収容する。本体１０２は、また、浄化された空気流の微粒子を捕捉するためのフィルタを収容する。本体１０２の下端には、クリーナヘッド１０８が点Ａを中心に回転可能となるように装着されている。クリーナヘッドが回転する中心となる軸は、水平に向けられている。本体の下部１０６の各々の側部には、支持車輪１０７が本体１０２と固定関係で装着されている。使用に際して、ユーザは、真空掃除機の本体１０２を傾け、次いで掃除機の本体に固定されたハンドル１１６を押したり引いたりする。真空掃除機は、支持車輪１０７で床の表面に沿って転動する。

汚染空気導入口１１２が、クリーナヘッド１０８の下側に配置されている。汚染空気は、モータ駆動ファンにより、汚染空気導入口１１２を介してホコリ分離装置１０４に引き込まれる。汚染空気は、第１の通風ダクトによってホコリ分離装置１０４に誘導される。空気中に含まれるゴミおよびホコリが分離装置１０４で空気流から分離されると、空気は、第２の通風ダクトにより、１つまたは複数のフィルタを介して清浄空気排出口に誘導され、大気中に放出される。

従来の直立真空掃除機は、それを使用する領域周りでの操作が困難になり得るという欠点を有する。押したり引いたりすることは楽にできるが、掃除機を新たな方向に向けるのはより困難である。静止状態から、または掃除機を前方または後方に移動させながら、側方向きの力をハンドルに加えることによって掃除機を新たな方向に向けることができる。これによって、クリーナヘッドは、新たな方向を向くように床表面を引きずられる。本体１０２とクリーナヘッド１０８との間の唯一の結合は、床表面と平行を維持する水平に向けられた軸Ａを中心に生じる。いくつかの直立真空掃除機では、支持車輪１０７は、本体ではなくクリーナヘッドに装着されている。しかし、先述したように、本体は、水平に向けられた軸を中心に回転可能にクリーナヘッドに装着される。

直立真空掃除機の操作性を高めるための試みがなされてきた。操作性が向上した直立真空掃除機のいくつかの例が、特許文献１および特許文献２に示されている。これらの文献のいずれにおいても、真空掃除機は、モータ筐体と一対の車輪とを含む基部を有し、基部と本体との間の接続部に自在継手が組み込まれていることにより、車輪の回転軸に垂直に向けられるとともに水平方向に対して傾斜した軸を中心とした、基部に対する本体の回転移動が可能となっている。

さほど一般的でない他のタイプの真空掃除機は、非常に細いスティック状の本体を有するために「スティック掃除機」と呼ばれるものである。その一例が特許文献３に示されている。掃除機の基部にクリーナヘッドのみが存在し、掃除機の他のすべての構成部材が本体に組み込まれていることが多い。スティック掃除機は、従来の直立掃除機より軽量で容易に操作できるが、ホコリ分離器が小さく、モータ動力が低く、フィルタがあったとしても小さいため、その操作性の向上には性能低下という欠点が伴う。

米国特許第５，３２３，５１０号明細書 米国特許第５，５８４，０９５号明細書 欧州特許第１，１３６，０２９号明細書

本発明は、操作性が向上した表面処理機器を提供することを目的とする。

本発明は、本体と、該本体に取り付けられ、該機器を表面に沿って転動させることを可能にするために前記本体に対して転動するように構成された支持体組立品と、を備え、前記支持体組立品は、該機器の少なくとも１つの構成部材を収容していることを特徴とする表面処理機器を提供する。

転動する支持体組立品を設けることによって機器の操作性が向上し、機器の構成部材を支持体組立品内に配置することによって支持体組立品内のスペースが有効に使用される。また、それによって機器の安定性も増す。

構成部材は、表面攪拌装置を駆動するモータとするか、あるいは流体の流れに作用する手段とすることができ、その場合は流体導入口および排出口を支持体組立品内に設けることができる。流体の流れに作用する手段は、モータ駆動のインペラ、フィルタもしくは何らかの形式の分離装置などの吸気を生成する手段とすることができる。

好ましくは、この構成部材は、その質量中心が支持体組立品の中心に位置合わせされるように支持体組立品内に収容され、それによって操作性がさらに向上する。モータを支持体内に配置することによって、機器全体の質量中心が床面近くに維持される。

好ましくは、回転可能な支持体組立品に支持を与える特徴部と空気を組立品内へおよび／または組立品外へ導く特徴部とを、中空の内部収集部を設けることによって組み合わせる。

「表面処理機器」という用語は、広い意味を持つように意図され、表面を移動して何らかの形式で表面を洗浄または処理するためのヘッドを有する広範囲な機械を含む。それは、とりわけ、真空掃除機（乾式、湿式および乾／湿式）のような表面から物質を引き込むように表面に吸引作用を加える機械、ならびに、研磨／ワックス処理機、圧力洗浄機、地面マーキング機および敷物等洗浄機のような表面に物質を作用させる機械を含む。また、芝刈り機および他の切断機も含む。

次に、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

知られているタイプの真空掃除機を示す図である。 知られているタイプの真空掃除機を示す図である。 本発明の実施形態による真空掃除機を示す図である。 使用時における図３ の真空掃除機を示す図である。 使用時における図３の真空掃除機を示す図である。 図３〜５の真空掃除機のクリーナヘッドと本体との間の接続を示す図である。 図３〜５の真空掃除機のクリーナヘッドと本体との間の接続を示す図である。 真空掃除機のローラ組立品を示す図である。 真空掃除機のローラ組立品を示す図である。 真空掃除機のローラ組立品を示す図である。 使用時におけるローラ組立品を示す図である。 使用時におけるローラ組立品を示す図である。 真空掃除機のローラ組立品の断面図を示す図である。 ローラ組立品内にフィルタを収容する方法を示す図である。 ローラ組立品内にフィルタを収容する方法を示す図である。 ローラ組立品内にフィルタを収容する方法を示す図である。 ローラ組立品内にモータおよびフィルタを収容する代替的な方法を示す図である。 ローラ組立品の代替的な形を示す図である。 ローラ組立品の代替的な形を示す図である。 ローラ組立品の代替的な形を示す図である。 ローラ組立品の代替的な形を示す図である。 ２つの回転部材を備えたローラ組立品を示す図である。 ２つの回転部材を備えたローラ組立品を示す図である。 ２つの回転部材を備えたローラ組立品を示す図である。 ２つの回転部材を備えた代替的なローラ組立品を示す図である。 より多数の回転部材を備えた代替的なローラ組立品を示す図である。 本体をクリーナヘッドに接続する代替的な方法を示す図である。 本体をクリーナヘッドに接続する代替的な方法を示す図である。 第１の（固定）位置で本体をクリーナヘッドに接続するための機構の一部の正面斜視図である。 第２の（非固定）位置における図２９ａの機構の側面図である。 線Ｉ−Ｉ’に沿う図２９ａの機構の一部の正面断面図である。

図３〜１３は、本体２１０と、ローラ組立品２２０と、クリーナヘッド２３０とを備えた真空掃除機２００の第１の実施形態を示す。

クリーナヘッド２３０は、従来の直立真空掃除機と同様に、床表面を処理する働きをする。本実施形態において、クリーナヘッドは、ブラシ棒２３２を支持するためのチャンバを有する筐体を備える（図６）。チャンバの下方の床に直面する側は、空気導入口２３３を有し、ブラシ棒２３２は、ブラシ棒２３２の剛毛が導入口２３３を通して突出してクリーナヘッド２３０が通過する床表面を攪拌できるようにチャンバに回転可能に取り付けられる。ブラシ棒２３２は、クリーナヘッド２３０に配置された専用モータ２４２によって回転可能に駆動される。駆動ベルトは、モータ２４２をブラシ棒２３２に接続する。これによって、吸引ファンとブラシ棒との間に駆動接続部を設ける必要性が回避される。しかし、流入または排出空気流や、あるいは吸引ファンを駆動するのにも使用されるモータへの連結によって駆動されるタービンなど、他の手段でブラシ棒を駆動することもできることが理解されるであろう。あるいは、モータとブラシ棒との連結は、歯車連結によるものとすることができる。代替的な実施形態において、機械が全面的に吸引に依存するか、または他の形式の表面攪拌に依存するように、ブラシ棒をそっくり取り除くことができる。他のタイプの表面処理機については、クリーナヘッド２３０は、研磨部品パッド、液体またはワックス分配ノズル等の適切な床表面処理手段を含むことができる。クリーナヘッド２３０の下面は、表面の移動を容易にするための小さなローラを含むことができる。

クリーナヘッド２３０は、広範囲な動作位置を介して本体を操作する場合に、例えば横方向に移動させるときや、本体２１０をその長手軸２１１を中心に旋回させるとき、クリーナヘッド２３０が床表面と接触を維持するようにして、真空掃除機の本体２１０に接続される。ヨーク２３５は、以下により詳細に説明する方式で、本体２１０をクリーナヘッド２３０に接続する。

本体２１０は、本体２１０の基部に位置するローラ組立品２２０に回転可能に接続される。ローラ組立品２２０は、装置を表面に沿って容易に押したり引いたりすることを可能にする。ローラ組立品２２０の形状と、本体２１０及びローラ組立品２２０の接続と、ローラ組立品２２０及びクリーナヘッド２３０の接続とによって、従来の真空掃除機よりも装置を容易に操作することが可能になる。図１３に示されるように、支持体組立品の左側において、本体２１０とローラ組立品２２０との間の機械的接続は、本体２１０の基部から下方に延びるアーム５４０によるものである。図１３により詳細に示されるように、アーム５４０は、ローラシェル５１０が回転可能に装着されたシャフト５１９を受けるためのスリーブ５４１を含む。機械の右側において、図１３に最も良く示されるように、本体２１０とローラ組立品２２０との間の接続はフローダクト５３１、５３５によるものである。

本体２１０は、本体２１０の上部から上方に延びるハンドル２１２を有する。ハンドルは、ユーザがハンドルを快適に把持し、装置を操作できるようにする把持部２１３を有する。把持部は、それを把持することを容易にするために特別に成形または処理（ゴム引き）されたハンドルの一部であるか、または図３〜６に示されるように、ハンドルの長手軸に対して所定の角度でハンドルに接続された追加的な部分でありうる。

ローラ組立品２２０の外装シェル５１０は、図８〜１０により詳細に示されている。便利には、外装シェル５１０は、その一方が図９に示されている２つの半体から構成され、穴５８６に位置する取付具によってそれらを互いに固定することができる。本実施形態において、ローラ２２０の全体的形状は、樽に似ている。長手軸の方向に沿って外面の形状を見ると、全体的に平坦な中央領域５８０と、シェル５１０の直径または幅が小さくなる各末端に位置する弧状領域５８５とが存在する。中央の平坦領域５８０は、一定の直径を有し、ローラ組立品の全長の約２５％に及んでいる。機械は自然と真っ直ぐに移動し、後方移動時に揺動する可能性が小さいため、平坦な中央領域は、ユーザが機械を直線移動させるのを補助することを確認した。本発明の有益性を確保しながら、中央領域の幅を要望に応じて増減することができる。ユーザが機械を異なる方向に向けたいときは、弧状の外側領域５８５は、本体が片側に転動することを可能にする。表面に対する把持力を向上させるために、ローラシェル５１０の外面に隆条５１１が設けられる。硬い床、つるつるした床または濡れた床のような滑りやすい表面に対する把持を補助するために、ローラシェル５１０の最外面に滑り止め構造または被膜を設けることも有益である。ローラ組立品の長さは、真空掃除機の本体２１０の幅に実質的に等しい。機械の幅全体に亘って連続的な支持面を提供することで、広範囲な動作位置を介して機械を操作するときに、ユーザに確実な支持感を与える。このローラ組立品の形状の代替態様については後に説明する。

図１１を参照すれば、ローラ表面の形状は、ローラ組立品の質量中心５９０が、機械を立て直す位置に常に留まるように選択される。これを証明するために、図１２は、ローラをその最外縁に転向させても、質量中心５９０が、表面に垂直に引かれた線５９２の右に位置し、ローラ組立品は安定位置に戻る傾向があることを示す。

ローラ表面の弧状領域５８５は、また、弧状の表面に沿って中央領域５８０から離れるに従って、ローラ組立品の質量中心５９０とローラシェルの表面上の点との間の距離が大きくなるように選択される。この形状の効果は、ローラが通常の直進位置からさらに転向されるに従って、ローラを転向するのにますます大きな力を必要とすることである。ローラシェル５１０の長手軸の各末端における直径は、本体が片側に転動できる範囲を定める。これは、本体、特にダクト５３１，５３５がローラ組立品に入る点と床表面との間に、この最も極端な位置において十分な間隔ができるように選択される。

本体２１０とクリーナヘッド２３０との間の機械的接続部を図６および７に示す。本実施形態において、本体２１０とクリーナヘッド２３０との間の接続部は、ローラ組立品２２０の回転軸２２１の各末端に装着されたヨーク２３５の形をとる。その接続部を図１３にさらに詳細に示す。ヨーク２３５は、本体２１０と無関係に回転できる。ヨーク２３５の前方中央部には、アーム２４３を備えた継手２３７が存在する。アーム２４３は、ヨーク２３５をクリーナヘッド２３０に接続する。アーム２４３の他端は、ピボット２４１を中心に旋回可能にクリーナヘッド２３０に装着される。継手２３７は、それぞれのチューブが互いに摺動できるタイプのものである。この継手接続部２３７の平面が、線２３８で示されている。継手の平面２３８は、アーム２４３の長手軸に対して非直角に形成される。（機械が前進位置にあるときの）床表面に対して実質的に垂直である角度、またはこの位置から図６に示される位置までさらに傾斜した角度が効果的である。アーム２４３もクリーナヘッド２３０からの空気流を運ぶため、継手２３７は、アーム２４３がヨーク２３５に対して移動する際に気密シールを維持する。

ヨーク２３５および継手２３７のピボット２４１のこの構成により、クリーナヘッド２３０が床表面との接触を維持している間、本体２１０をローラ組立品２２０とともにその回転軸２１１を中心に螺旋状に回転させることが可能になる。また、この構成により、本体がその回転軸２１１を中心として回転するのに伴ってクリーナヘッド２３０が新たな方向を向く。図３は、前後の直線移動に対する位置を示すのに対し、図４および５は、２つの異なる転向位置における真空掃除機を示す。図３において、本体２１０は、傾斜して動作位置になる。ローラ組立品２２０の回転軸２２１は、床およびクリーナヘッド２３０の回転軸２３１と平行である。したがって、掃除機は直線移動する。本体は、該本体の回転軸２１１が床表面と垂直になる完全直立位置と、該本体の回転軸２１１が床表面と実質的に平行になる完全傾斜位置との間をどこでも移動できる。

図４は、左方に転向する真空掃除機を示す。本体２１０は、その回転軸２１１を中心として反時計回りに回転される。これによって、ローラ組立品２２０の回転軸２２１が床に対して傾斜し、始動直進位置に比べて左方を向く位置に起き上がる。本体２１０とクリーナヘッド２３０との間の傾斜継手２３７により、クリーナヘッド２３０が左方を向く。ヨーク２３５と本体２１０との間、および、アーム２４３とクリーナヘッド２３０との間の旋回可能接続は、本体が回転されるに従ってヨーク２３５の高さが変化しても、クリーナヘッドが床との接触を維持することを可能にする。ローラの弧状領域５８５は、本体２１０に対して支持を提供しながら、本体をこの位置まで転動させることを可能にする。本体２１０を反時計回りに転動させる範囲によって、クリーナヘッド２３０が、その前方向き位置から左方へ移動する範囲が決まる。ローラ組立品の弧状領域５８５は、本体が片側に転動するのを可能にするばかりでなく、真空掃除機の転向サークルを小さくする。

図５は、右方に転向する真空掃除機を示す。これは、左方の転向について先述したものと反対である。本体２１０は、その長手軸２１１を中心に時計回りに回転される。これによって、ローラ組立品２２０の長手軸２２１が床に対して傾斜し、始動直進位置に比べて右方を向く位置に起き上がる。本体２１０とクリーナヘッド２３０との間の継手２３７により、クリーナヘッド２３０は、床との接触を維持しながら右方を向く。ローラの弧状領域５８５は、本体２１０に対して支持を提供しながら、本体をこの位置に転動させることを可能にする。本体２１０を時計回りに転動させる範囲によって、クリーナヘッド２３０が、その前方向き位置から右方へ移動する範囲が決まる。

本体２１０は、機械のファンおよびモータによって引き込まれる汚染空気流からゴミ、ホコリおよび／または他の屑を除去する働きをする分離装置２４０、２４５を収容する。分離装置は多くの形をとることができる。例えば欧州特許第０，０４２，７２３号明細書により詳細に記載されているタイプの、ゴミおよびホコリを空気流からスピンさせるサイクロン分離装置が好ましい。

サイクロン分離装置は、互いに直列に配置された２つのサイクロン分離ステージを含むことができる。第１のステージ２４０の円筒壁チャンバで、第２のステージ２４５は、先細りの実質的に円錐形のチャンバ、または互いに平行に配列されたこれら先細りのチャンバの集合体である。図３において、空気流は、ダクト２３６によって第１のサイクロンチャンバ２４０の上部へと接線方向に誘導される。より大きい屑および粒子は、第１のサイクロンチャンバで除去、回収される。次いで、空気流は、シュラウドを通って、より小さい円錐形サイクロンチャンバの集合体に達する。より細かいホコリは、これらのチャンバによって分離され、分離されたホコリは共通の回収領域に回収される。分離器の第２の集合体は直立型で、上部に流体導入口および排出口を、下部にゴミ排出口を備え、またはその逆に、下部に流体導入口および排出口を、上部にゴミ排出口を備えることができる。しかし、ゴミ分離装置の性質は、本発明の本質ではなく、従来の袋型フィルタ、多孔箱型フィルタ、静電分離器、または他の形の分離装置のような他の手段を使用して、空気流からのゴミの分離を同等に行うことが可能である。真空掃除機でない装置の実施形態では、本体は、機械によって実施される作業に適した装置を収容することができる。例えば、床研磨機では、本体は、液体ワックスを貯蔵するためのタンクを収容することができる。

併用されることによって空気を装置に引き込むための吸気を発生させるファンと該ファンを駆動するためのモータとは、ローラ組立品２２０の内部に装着されたチャンバに収容される。

いくつかの空気流ダクトは、機械の各部に空気流を運ぶ。第１に、空気流ダクトは、クリーナヘッド２３０を真空掃除機の本体に接続する。この空気流ダクトは、ヨーク２３５の左側アーム（図３）内に配置される。他のダクト２３６は、汚染空気流をヨーク２３５から本体の分離装置２４０に運ぶ。ヨーク２３５からの空気流、または機械の分離ホースからの空気流を分離装置２４０に運ぶかどうかを選択するために切換機構が設けられる。このタイプの好適な機構は、本出願の出願人による国際公開第００／２１４２５号パンフレットに、より詳細に記載されている。

他の空気流ダクト５３１は、分離装置２４５の排出口をローラ組立品２２０内のファンおよびモータに接続し、さらなる空気流ダクト５３５は、ファンおよびモータの排出口を本体２１０のモータ後置フィルタに接続する。

分離装置２４０、２４５の空気流路下流に１つまたは複数のフィルタが設けられる。これらのフィルタは、分離装置２４０、２４５によって空気流からまだ除去されていないあらゆるホコリの微粒子を除去する。モータおよびファン５２０の前にモータ前置フィルタと呼ばれる第１のフィルタを設け、モータおよびファン５２０の後にモータ後置フィルタと呼ばれる第２のフィルタ５５０を設けるのが好ましい。吸引ファンを駆動するためのモータがカーボンブラシを有する場合には、モータ後置フィルタ５５０は、ブラシによって放出されるあらゆるカーボン粒子を捕捉する働きもする。

フィルタ組立品は、一般には、フィルタ筐体に配置された少なくとも１つのフィルタを備える。一般に、フィルタ組立品によって捕獲されるホコリの量を最大にするために、２つまたは３つのフィルタがフィルタ組立品に直列に配置される。１つの知られているタイプのフィルタは、空気流内に直に配置され、大きなホコリ保持能力を有する泡沫フィルタを備える。次いで、泡沫フィルタから流出するあらゆるホコリを保持するために、１ミクロン未満の粒子のような微小ホコリ粒子を捕捉することが可能である静電またはＨＥＰＡグレードフィルタが、泡沫フィルタの下流に設けられる。このような知られている配置においてフィルタ組立品から出ることのできるホコリは非常にわずかか、またはゼロである。好適なフィルタの例が、本出願人による国際公開第９９／３０６０２号パンフレットおよび国際公開第０１／４５５４５号パンフレットに示されている。

本実施形態において、１つまたは複数のフィルタがいずれも本体２１０に装着される。

図１３は、ローラ組立品２２０の詳細断面図である。既に図８〜１０に示した外装シェル５１０は、本体２１０に対して回転できるように装着される。ローラシェル５１０内の主要構成部材は、モータバケット５１５と、ファンおよびモータユニット５２０とされる。左側には、支持アーム５４０が、ローラシェルの端面に沿って本体２１０から下方に延びている。シャフト５１９は、ローラシェル５１０の端面の中心部の穴を通る。シャフト５１９は、アーム５４０のスリーブ部品５４１によって支持される。ローラシェル５１０は、ベアリング５１８によってシャフト５１９に回転可能に支持される。シャフト５１９は、ローラシェル５１０の長手軸（および回転軸）に沿って延びて、モータバケット５１５の端面のポケット５２５内に位置する。機械の右側において、ローラシェル５１０は、導入口５３１および排出口５３５のダクトを収容するために、その側面にはるかに大きい開口部を有する。導入および排出ダクト５３１、５３５は、いくつかの目的を果たす。それらは、ローラシェル５１０およびモータバケット５１５の両方に対して支持を提供し、モータバケット５１５に空気を送入またはモータバケット５１５から空気を送出する。ローラシェル５１０は、ベアリング５１６によってモータバケット５１５に回転可能に支持される。モータバケット５１５は、本体２１０に固定関係で装着され、ダクトを支持する。すなわち、機械が表面に沿って移動すると、モータバケット５１５は、本体および支持ダクトとともに移動し、ローラシェル５１０はモータバケット５１５の周りを回転することができる。モータバケット５１５は、部品５２６によってダクト５３１、５３５に固定されている。ダクト５３１および５３５は、モータバケット５１５の内部に連通する。ダクト５３１は、空気流を本体２１０の分離装置２４０、２４５からモータバケット５１５の内部へ直接送り込む。ファンおよびモータユニットをモータバケット５１５内に装着すると、モータバケット５１５およびローラシェル５１０は、層５１０と層５１５との間に空隙を有する、ファンおよびモータユニット５２０に対する二層筐体を形成するため、ノイズが低減される。

ファンおよびモータユニット５２０は、モータバケット５１５およびローラシェル５１０の長手軸に対して所定の角度でモータバケット５１５内に装着される。これは２つの目的を果たす。第１に、モータ５２０の重量をローラシェルの中心の周りに均一に分配し、すなわちファンおよびモータユニットの重心をローラ組立品全体の重心に合わせ、第２に、導入ダクト５３１からファンおよびモータユニット５２０への空気流路を改善する。ファンおよびモータユニット５２０は、長手軸の各末端における留め具によって、モータバケット５１５内に支持される。左側において、外方向に延びるリブ５２１の間の空洞にモータの部品５２２を受ける。右側において、外方向に向かって先細になる通気筒５３２が、導入ダクト５３１をファンおよびモータユニット５２０の導入口に接続する。通気筒５３２の下流末端はフランジ５２３を有し、該フランジが、ファンおよびモータユニット５２０に嵌合して、ファンおよびモータユニット５２０を支持する。さらに、ファンおよびモータユニット５２０を囲み、フランジ５２３とモータバケット５１５の内面との間に嵌合するウェブ５２４によってさらなる支持が提供される。通気筒５３２は、また、モータバケットからの流入および流出空気流を互いに分離させる。

空気は、導入ダクト５３１および通気筒５３２によって、ローラ組立品内のファンおよびモータユニット５２０に運ばれる。空気流は、ファンおよびモータユニット５２０を通過すると、モータバケット５１５によって収集されて排出ダクト５３５の方へ誘導される。排出ダクト５３５は、空気流を本体２１０に運ぶ。

排出ダクト５３５は、本体２１０の下部に接続される。本体の部品５５２は、モータ後置フィルタ５５０に対するフィルタ筐体である。ダクト５３５からの空気は、フィルタ筐体の下面に運ばれ、自らフィルタ５５０を通過し、次いでフィルタ筐体５５２の通気孔を通して大気中に排出される。通気孔は、フィルタ筐体５５２の周りに配分されている。

機械が直立位置にあるときに支持を提供するために、機械にスタンド組立品２６０、２６２が設けられる。スタンド組立品は、本体２１０を完全直立位置にすると自動的に配備され、本体２１０を完全直立位置から傾斜させると引っ込められるように配置される。

上述した構成に対する広範囲な代替構成が存在し、そのうちのいくつかを次に説明する。

上述した実施形態では、空気流は、ローラシェルの片側から、ローラシェル５１０に送入、かつローラシェル５１０から送出され、ローラシェル５１０の内部の空間は、モータバケット５１５とファンおよびモータユニット５２０とを収容するのに利用される。ローラシェル５１０の内部の空間を他の用途に利用することができ、図１４から１６は、これら代替用途のいくつかを示す。図１４〜１６の各々において、フィルタはローラシェル６００内に収容される。図１４において、円筒状フィルタ組立品６０５が、その長手軸をローラシェルの長手軸の位置に合わせて、ローラシェル６００内に収容される。空気流導入ダクト６０１は、真空掃除機の本体２１０の分離装置２４０、２４５の排出口からの空気をローラシェル６００の内部に運ぶ。空気流排出ダクト６０２は、ローラシェル６００の内部からの空気流を運ぶ。ローラシェルは、ベアリング６０３によってダクト６０１、６０２を中心に回転可能に取り付けられる。フィルタ６０５は、ダクト６０１、６０２によって支持される。使用に際して、空気は、導入ダクト６０１から流れ、フィルタ６０５の外側をまわって放射状に内方向に流れ、フィルタ媒体を通って、フィルタ６０５の中心コアに達する。次いで、空気は、コアに沿って流れ、排出ダクト６０２を介してローラシェル６００から出る。

図１５において、フィルタ６１０は、ローラシェル６００を横切って横方向に装着される。ローラシェル６１０の内面には、フィルタ６１０を所定の位置に固定するための好適な留め具を設けることができる。図１５における空気流ははるかに単純である。空気は、導入ダクト６１１から、ローラシェル６００の内部を通り、フィルタ媒体６１０を通った後に、排出ダクト６１２を介してローラシェルを出る。フィルタ材料は、泡沫や、平坦なフィルタ紙、あるいは、空気流に触れさせるフィルタ媒体の表面積を大きくするためにひだ状になったフィルタ紙を含むことができる。

図１６は、フィルタ６２５が、その長手軸をローラシェル６００の長手軸の位置に合わせて装着されているという点において図１４と類似している。顕著な差は、空気が、ローラシェル６００の孔を介して直接大気中に排出されうることである。ダクト６２２は、ローラシェルに対する機械的支持を提供し、空気流を運ばない。

フィルタにアクセスするために、ローラシェル６００にハッチを設けることができる。しかし、今や多くのフィルタは、機械の正規の耐用期間中に交換する必要のない長寿命フィルタであるため、アクセスしにくい形態で、ローラシェルにフィルタを嵌合させることが受け入れられる。

これらの実施形態の各々において、図１３でモータバケット５１５を設けたのと同様にして、ローラシェル６００内に内側シェルを設けることが可能である。内側シェルは、導入および排出ダクトに対して密封されるため、ローラシェルの密封要件を緩和する。

図１４および１５において、ローラ組立品の導入ダクトと同じ側に排出ダクトを装着することができる。図１３に既に示したように、これら２つのダクトを並列関係に装着することもできるし、図２３に示すように、一方のダクトが他方のダクトを取り囲むようにすることもできる。

図１７は、ローラ組立品の内側にファンおよびモータユニットを装着するための代替的な配置を示す。図１３に示す配置と同様に、内側にモータバケット７１５を装着したローラシェル７００が存在し、ローラシェル７００は、モータバケット７１５の周りを回転することができる。空気流導入ダクトは、空気をファンおよびモータユニット５２０に運ぶ。しかし、本実施形態において、フィルタ７１０は、ファンおよびモータの下流、モータバケット７１５の内側に配置される。空気は、排出口７０５を介して、ローラ組立品から直接排出される。排出口７０５は、ローラ７００のハブ上の支持アーム７０２の隣に配置される。これは、ローラ７００が回転しているときに空気導入口７０５が静止状態を維持することを意味する。さらなる代替形態として、フィルタ７１０を完全に省略することも可能である。モータが、切換リラクタンスモータのようなブラシレスモータの場合には、モータからのカーボンの放出がないため、モータ後置フィルタを必要とすることはほとんどない。したがって、空気がローラ組立品から直接排出されるときは、（空気流を運ばない）第２の支持アーム７０２を設けるという選択肢もあるし、または単に第２の支持アーム７０２を省略し、ローラ組立品に対する支持のすべてを第１の支持アームによって提供することもできる。

代替的に、または付加的に、ローラ組立品は、表面攪拌器を駆動するためのモータおよび／または機器が表面に沿って自己推進するように車輪を駆動するためのモータのような他の能動的構成部材を収容することができる。他の代替的な実施形態において、先述したサイクロン分離装置のような分離装置をローラ組立品の内部に収容することができる。

ローラの形状
図３〜１３に示される実施形態は、平坦な中央領域および先細の末端領域を有する樽状ローラを有する。図１８〜２１は、代替的なローラ形状の範囲を示す。このリストは、網羅的であることを意図するものではなく、例示されていない他の形状も本発明の範囲内に含まれるものとする。ローラ、または転動部材の集合体は、図１８に示されるような実質的に球形を有することもできるし、図１９に示されるような切り落とし面８１１、８１２を備えた球形を有することもできる。真球体は、質量中心と表面との距離が一定に保たれるため、本体が直進位置から転向されるときにローラを転向するのに必要な力が一定に保たれるという利点を有する。また、ローラ組立品の幾何学的中心と外面との距離が一定に保たれるため、本体が長手軸２１１を中心に回転されるときにヨーク２３５とクリーナヘッド２３０との間の継手２３７の高さが一定に保たれる。これによって、本体とクリーナヘッド２３０との接続要件が簡素化される。

球体の端面を切り落とすことには、ローラの幅を小さくし、使用される可能性のない表面部分を取り除くという有益性がある。また、機械が表面の最外部に転動することが可能であれば、ローラに出入りするダクトが床に接触する可能性が高い。図２０は、中央の平坦領域８１３を備えた球体を示し、図２１は、各末端に半球体８１５、８１６を有し、径が一定の中央リング８１４を示す。

上記実施形態は、単一の転動部材を有するローラ組立品を提供する。より多数の部品を設けることができる。図２２〜２４は、ローラ組立品が一対のシェル状部品７３１、７３２を備える実施形態を示す。各部品は独立して回転可能である。部品７３１は、一体化した支持アームおよびダクト７３５、７３６を中心に回転可能であり、部品７３２は、一体化したダクトおよび支持アーム７４０を中心に回転可能である。モータバケット７４２は、回転可能部品７３１、７３２内に嵌合し、ファンおよびモータユニット７４３を支持する。２つのシェル状部品７３１、７３２を設ける利点は、部品７３１、７３２の回転軸に沿う方向における部品７３１と部品７３２の間の空間を、空気をクリーナヘッド２３０からローラ組立品の内部に運ぶダクト７４５、クリーナヘッドとローラ組立品との間の機械的接続部、またはこれらの両方の特徴部を収容するのに利用できることである。図２３および２４において、一体化した機械的接続部および空気ダクト７４５は、部品７３１と７３２の間の空間においてモータバケット７４２の前面に接続され、モータバケット７４２の内部を通り、次いで部品７３２の回転軸に一致した方向に延びる。排出ダクト７４０は、部品７３２に対する機械的支持を提供するとともに、空気流を真空掃除機の本体に運ぶ。ダクト７４５と本体との必要な連結接合を達成できる２つの方法がある。第１に、ダクト７４５をモータバケット７４２に旋回可能に装着できる。第２に、ダクト７４５をモータバケット７４２に固定して装着し、モータバケット７４２を支持アーム７３５、７３６および７４０に回転可能に装着できる。

２つの回転可能部品７３１と７３２の間の空間を、モータバケット７４２内部のモータとクリーナヘッド２３０上のブラシ棒との間の駆動接続部を収容するのに使用できる。その駆動接続は、ベルトおよび／または歯車で達成されうる。

図２５に示されるように、各転動部材の回転軸の位置を合わせる必要はない。ここで、転動部材８２３、８２４の回転軸８２１、８２２は、それぞれ垂直から内方向に傾斜している。

３つ以上の回転部品を設けることも可能である。実際、装置が表面に沿って移動される際にそれぞれ軸を中心に自由に回転するはるかに多数の隣接部品が存在しうる。回転部品の集合体を、軸の中央領域からの距離にしたがって各部品の直径が小さくなるように、すべて直線軸を中心に装着することができる。あるいは、図２６に示されるように、回転部品８２５は、すべて同一または同様の大きさを有することができ、ローラ組立品の下面から必要な形状を有する軸８２６を中心として装着される。回転部品８２５は、軸を中心に回転可能に装着される小さい中実部品、または長手軸が非線形である筐体を中心に回転可能に装着される大きい中空環状部品でありうる。

各実施形態において、ローラ組立品または回転部品の集合体の形状は、本体が容易に転動することを可能にするために、回転軸の各末端に向かって直径が小さくなる支持面を定める。上述の実施形態と同様に、装置が直線駆動されるときの装置の安定性が増すことがわかっているので、回転部品または部品の集合体の中央領域が実質的に平坦であることが好ましい。

本体とクリーナヘッドの接続
再び図６および７を参照すると、本体２１０とクリーナヘッド２３０との間の接続は、アーム２４３の長手軸に対して傾斜した平面に形成された継手２３７を有するヨーク２３５を介してなされる。継手が配置される平面２３８の角度を、ここに示される角度から変えることができる。継手の平面２３８がアーム２４３の長手軸に垂直になるように継手２３７を形成することは許容できるが、ヨークを回転させてもアーム２４３（およびクリーナヘッド２３０）が転向しないため、本発明の十分な利点を提供しない。平面２３８が、アーム２４３の長手軸に対して傾斜し、（機械を前進位置にして）床表面に対して実質的に垂直になるように継手２３７を形成すると、良好な結果が提供される。平面２３８を図６に示される位置まで傾斜させ、またはさらに傾斜させると、本体が長手軸を中心に回転するときにクリーナヘッド２３０が移動する範囲が大きくなる。

アーム２４３とクリーナヘッド２３０との間の接続が、軸を有する真のピボットとして図６および７に示されている。この位置ではある程度の旋回運動が必要であるが、この運動をより緩やかな形態の継手接続によって達成できることを確認した。

図２７は、本体２１０とクリーナヘッド２３０との間の代替的な接続形態を示す。先述したように、各末端がローラ組立品の回転軸２２１を中心に本体に接続されるヨーク２３５が存在する。また、クリーナヘッド２３０に旋回可能に接続された短形アーム２４３が存在する。その違いは、ヨーク２３５の前面にある。アーム２４３の長手軸に対してある角度で傾斜する回転継手の代わりに、アーム２４３の長手軸に垂直な角度で形成された回転継手が存在し、継手８５２でアーム２４３を接続するヨーク２３５の部分はエルボ形状８５１を有する。エルボ形状と直角の継手とを組み合わせることは、傾斜角の継手を設けることと同等であることが確認された。この代替的な方式は、クリーナヘッド２３０とローラ組立品２２０との間により大きな空間を必要とするため、実装するのがより面倒であるといえる。

本体とクリーナヘッドとの間のさらなる代替的な接続部の一部を図２９ａ、２９ｂおよび２９ｃに示す。先述したように、該接続部は、各末端部９０２、９０３がローラ組立品の回転軸を中心として本体に接続可能とされたヨーク９０１を備える。ヨークの中央部は、クリーナヘッド（不図示）に対して直接または図７および２７に示されるような中間アームを介して接続可能である継手９０４を備える。該接続部は、末端部９０２、９０３でヨーク９０１に旋回可能に取り付けられ、それに沿って延びる固定アーム９０５をさらに備える。固定アーム９０５は中央延出部９０６を有し、該中央延出部は、アームに対して固定されていてもよいし、アームに旋回可能に取り付けられてもよい。継手を「固定」し、例えば機器が起立位置にあるときに継手が回転するのを防止するために、中央延出部９０６を継手９０４における相補的ノッチ機構９０７によって受けることができる。固定位置にあるリンク機構を図２９ａに示す。したがって、クリーナヘッドそのものが、起立位置にある機器に追加的な安定性を提供する。継手を自動的に固定するように、機器が起立位置にあるときに固定アーム９０５の中央延出部９０６を継手の方へ付勢するために弾性手段（不図示）を設けることができる。

機器を使用したいときに、ユーザは、機器の本体を傾斜させる。接続部は、本体が後方に傾斜されると、固定アーム９０５がヨーク９０１に対して回転し、固定アームの中央延出部９０６がノッチ９０７から引き上げられるまで上昇することによって、継手９０４がロック解除されて回転するように構成される。ロック解除位置のリンク機構を図２９ａおよび２９ｃに示す。固定アーム９０５の上昇を助けるために弾性手段を設けることができる。固定アーム９０５の運動は、機器の傾斜および直立時のスタンド組立品２６０、２６２の運動に影響されうる。

継手９０４におけるそれぞれのノッチ９０９ａ、ｂ、ｃによって受けられる下方に延びるタイン９０８ａ、ｂ、ｃを、固定アーム９０５の中央延出部９０６に設けることができる。タイン９０８は、ユーザが所定の限度を超えて固定継手に回転力を加えようとすると、タインの少なくとも１つが変形するように可撓性を有して構成される。次いで、加えられた力によって、タイン９０８がノッチ９０９から飛び出すことにより、継手９０４を解放して回転させる。この特徴は、機器が起立位置にある間に継手に過度な力が加わった場合に、接続部が損傷を受けるのを防止する。機器が起立位置に戻ると、固定アーム９０５の中央延出部９０６が、弾性手段の力によって継手内の固定位置に戻される。

本体とクリーナヘッドとの間の支持体は、硬質でなくてもよい。図２８は、ローラ組立品８３０をクリーナヘッド８３３に接続する一対の可撓支持チューブ８３１、８３２を示す。可撓チューブを使用する場合には、本体が横方向に転動するか、またはその長手軸を中心に捻転する際に、クリーナヘッドが床表面と接触自在とされる。このように可撓チューブを使用することで、本体とクリーナヘッドとの間により複雑な構成の機械的継手を設ける必要性が回避される。

勿論、接続機構の組合せを採用することもできる。

上述した実施形態の各々では、機械の部品間、例えば本体２１０とローラ組立品２２０との間や、ヨークを介するクリーナヘッド２３０と本体２１０との間に機械的支持を提供するために、可能な限り空気流ダクトを使用した。これにより、ダクトを適切に密封することが必要になる。フローダクトと機械的支持体との特徴を組み合わせた各実施形態において、その代わりに個別的な支持体およびフローダクトを使用することができる。フローダクトは、機械的支持体に沿って配置された可撓性を有するかあるいは硬質のチューブでありうる。

ローラ組立品の内部にモータを収容することに利点はあるが、代替的な実施形態において、ファンおよびモータを本体に収容することができる。これにより、クリーナヘッドから本体までしかダクトが必要でなくなるため、機械のダクト設置要件が簡素化される。本体とローラ組立品との間や、本体とクリーナヘッドとの間には支持アームが必要である。

例示の実施形態は、ダクトが空気流を運ぶ真空掃除機を示しているが、水および洗剤のような他の流体を運ぶ真空掃除機にも本発明を適用できることが理解されるであろう。

２００ 真空掃除機
２１０ 本体
２１１ 長手軸
２１２ ハンドル
２１３ 把持部
２２０ ローラ組立品
２２１ 回転軸
２３０ クリーナヘッド
２３２ ブラシ棒
２３３ 空気導入口
２４２ 専用モータ
２３５ ヨーク
２３７ 継手
２３８ 平面
２４１ ピボット
２４３ アーム
２６０、２６２ スタンド組立品
５１０ ローラシェル
５１１ 隆条
５１５ モータバケット
５１６、５１８ ベアリング
５１９ シャフト
５２０ モータおよびファン
５２１ リブ
５２３ フランジ
５２５ ポケット
５３１ 導入口
５３５ 排出口
５４０ アーム
５４１ スリーブ
５３１、５３５ フローダクト
５３２ 通気筒
５５０ 第２のフィルタ（モータ後置フィルタ）
５５２ フィルタ筐体
５８０ 平坦中央領域
５８５ 弧状領域
５８６ 穴
６００ ローラシェル
６０１ 空気流導入ダクト
６０２ 空気流排出ダクト
６０３ ベアリング
６０５ 円筒状フィルタ組立品
６１０ フィルタ
６１１ 導入ダクト
６１２ 排出ダクト
６２２ ダクト
６２５ フィルタ
７００ ローラシェル
７０２ 支持アーム
７０５ 排出口
７１０ フィルタ
７１５ モータバケット
７３１、７３２ シェル状部品
７３５、７３６ 一体化した支持アームおよびダクト
７４０ 一体化したダクトおよび支持アーム
７４１ 空気ダクト
７４２ モータバケット
７４３ ファンおよびモータユニット
７４５ ダクト
８１１、８１２ 切り落とし面
８１３ 平坦領域
８１４ 中央リング
８１５、８１６ 半球体
８２１、８２２ 回転軸
８２３、８２４ 回転部材
８２５ 回転部品
８２６ 軸
８３１、８３２ 可撓支持チューブ
８５１ エルボ形状
９０１ ヨーク
９０２、９０３ 末端部
９０４ 継手
９０５ 固定アーム
９０６ 中央部
９０７ 相補的ノッチ機構
９０８ａ、９０８ｂ、９０８ｃ タイン
９０９ａ、９０９ｂ、９０９ｃ ノッチ

Claims (18)

1. 表面処理機器であって、
   ユーザ操作可能なハンドルを有する本体と、
   該本体に取り付けられているとともに、前記ハンドルによって前記機器を表面に沿って移動させることを可能にするために前記本体に対して転動するように構成されている支持体組立品と、
   前記表面を処理するための表面処理ヘッドと、
   を備え、
   前記支持体組立品は、転動支持体表面を形成する１つ以上の回転可能部材を備え、前記転動支持体表面は、前記支持体組立品の転動の軸方向の両端部に向かって直径を減じており、
   前記支持体組立品は、モータ、フィルタ、及び流体の流れから取り込まれた物質を分離するための装置から選択された少なくとも１つの構成部材を収容していることを特徴とする機器。
2. 前記構成部材は、前記転動支持体表面が前記構成部材の周りを回転するように前記支持体組立品内に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の機器。
3. 前記支持体組立品は、流体の流れを受け入れるための流体導入口と、流体を排出するための流体排出口と、を備え、前記構成部材は、前記導入口を通じて受け入れた前記流体の流れに作用することを特徴とする請求項１または２に記載の機器。
4. 前記流体導入口は、前記本体と前記支持体組立品との間に支持を与えるように構成された導入ダクトを備えていることを特徴とする請求項３に記載の機器。
5. 前記流体排出口は、前記本体と前記支持体組立品との間に支持を与えるように構成された排出ダクトを備えていることを特徴とする請求項３または４に記載の機器。
6. 前記流体導入口および流体排出口は、前記支持体組立品の同じ側に配置されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の機器。
7. 前記流体導入口または排出口の一方は、前記流体導入口または排出口の他方を取り囲んでいることを特徴とする請求項６に記載の機器。
8. 前記流体排出口は、前記転動支持体表面に複数の孔を備えていることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の機器。
9. 前記本体は、前記流体の流れから取り込まれた物質を分離するための分離装置を備えていることを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の機器。
10. 前記流体導入口は、前記分離装置から流体の流れを受け入れることを特徴とする請求項９に記載の機器。
11. 前記構成部材は、インペラと該インペラを駆動するモータとを備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の機器。
12. 前記構成部材は、前記機器のさらなる構成部材を駆動するためのモータを備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の機器。
13. 前記さらなる構成部材は、表面処理ヘッドの一部を形成することを特徴とする請求項１２に記載の機器。
14. 前記さらなる構成部材は、表面攪拌手段を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の機器。
15. 前記支持体組立品は、互いに離間している２つの回転可能部材を備えていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の機器。
16. 前記構成部材は、前記離間している２つの回転可能部材間に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の機器。
17. 流体導入口または排出口が、前記離間している部材間に配置されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の機器。
18. 真空掃除機の形態をとる請求項１〜１７のいずれか一項に記載の表面処理機器。

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