JP5560067B2 - ブラシ及び回転ブラシ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシ及び該ブラシを備えた回転ブラシに関する。

一般に、電気掃除機は本体部と該本体部にホースを介して接続された吸込具とを備えている。そして、この吸込具を絨毯、フローリング、畳等の床面上で移動させながら該吸込具の底面に設けられた吸込口から空気を吸引することにより、本体部内に塵埃が吸い込まれるように構成されている。ところで、近年では、例えば絨毯等のように空気の吸引だけでは塵埃を吸い込みにくい床面に対する集塵能力を向上させるため、吸込具内に回転ブラシを設けたものが数多く見られるようになってきた（例えば、特許文献１）。

すなわち、特許文献１に記載の電気掃除機用吸込具の吸込本体ケースには、回転軸（回転体）にゴムブレードとパイル材（ブラシ）とを２つずつ該回転軸の周方向に沿って等間隔で交互に取着されてなる回転ブラシが回転自在に軸支されている。このパイル材は、基材と該基材上に立毛されたパイル糸の複合体であるパイル地（毛羽）とを備えており、さらにゴムブレードと同じような塵埃の掻き取り機能を該パイル材に付与すべく、基材上におけるパイル地の中であって該基材の幅方向の中間部位にＵ字状に折り曲げたフィルム（フィルム部材）が固着されている。

そして、このように構成されたパイル材は、回転軸の外周面に該回転軸の長手方向に沿って螺旋状に刻設された溝に基材をスライド挿入することによって回転軸に取着されるようになっている。

特開２００１−１２０４７２号公報

しかしながら、特許文献１では、回転軸にパイル材を取着する際に、回転軸の螺旋状の溝にパイル材の基材をスライド挿入すると、基材が螺旋状に捻られてしまうが、該基材に固着されたフィルムは該基材の捻れに追従せずに倒れしまう。そして、フィルムが倒れると、フィルムよりも該フィルムが倒れる方向側に位置するパイル地が該フィルムとともに倒れるので、パイル地が開いた状態になり、この結果、パイル材が本来の塵埃の掻き取り機能を発揮することができなくなってしまうという問題があった。

本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、基材が捻れた場合でもフィルム部材が倒れて各毛羽が開くことを抑制することが可能なブラシ及び回転ブラシを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、帯状の基材上に複数の毛羽と帯状のフィルム部材とが立設されたブラシにおいて、前記フィルム部材はその長手方向が前記基材の長手方向に沿って延びるように且つその短手方向が前記基材上からの立設方向となるように設けられ、前記基材からの前記フィルム部材の高さは、前記基材からの前記各毛羽の高さよりも低くなるように設定されており、前記フィルム部材と前記各毛羽とは、該各毛羽の立設方向における少なくとも中間部よりも先端側において溶着によって一体となるように接合されていることを要旨とする。

上記構成によれば、フィルム部材と各毛羽とがそれらの立設方向における少なくとも中間部よりも先端側において溶着によって一体となるように接合されているので、基材が捻れた場合でも該基材の捻れに追従してフィルム部材が各毛羽とともに捻れ易くなる。このため、基材が捻れた場合でもフィルム部材が倒れて各毛羽が開くことを抑制することが可能となる。また、前記基材からの前記フィルム部材の高さは、前記基材からの前記各毛羽の高さよりも低くなるように設定されているので、被摺接部に対して、各毛羽のみを摺接させたり、各毛羽及びフィルム部材の双方を摺接させたりすることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フィルム部材と前記各毛羽とは、該フィルム部材の長手方向の全体にわたって溶着によって接合されていることを要旨とする。
上記構成によれば、フィルム部材と各毛羽とをむらなく強固に接合することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記基材、前記各毛羽、及び前記フィルム部材は互いに同じ種類の合成樹脂材料で構成されていることを要旨とする。

上記構成によれば、基材上に各毛羽及びフィルム部材を溶着する場合や、各毛羽とフィルム部材とを溶着する場合に都合がよい。
請求項４に記載の発明は、回転体と、該回転体に取着されるブラシとを備え、前記回転体を回転させながら前記ブラシを被接触部に接触させるようにして使用される回転ブラシにおいて、前記ブラシは、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のブラシによって構成されていることを要旨とする。

上記構成によれば、例えば、回転体にブラシを螺旋状に取着する際に基材が捻れた場合でも、該基材の捻れに追従してフィルム部材が捻れ易くなるので、該フィルム部材が基材上で倒れて各毛羽が開くことを抑制することが可能となる。

本発明によれば、基材が捻れた場合でもフィルム部材が倒れて各毛羽が開くことを抑制することが可能なブラシ及び回転ブラシを提供することができる。

実施形態の電気掃除機のヘッドを示す平断面図。 実施形態の電気掃除機のヘッドの使用状態を示す側断面図。 実施形態において、（ａ）は、電気掃除機の回転ブラシを示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）の側面拡大図。 実施形態のブラシの側面図。 実施形態において、毛羽部とフィルム部材とを溶着するときの状態を示す側面図。 変更例のブラシの側面図。 変更例のブラシの側面図。 変更例のブラシの側面図。 変更例のブラシの側面図。 変更例のブラシの側面図。 変更例のブラシの側面図。 変更例のブラシの側面図。

以下、本発明の回転ブラシを電気掃除機用の回転ブラシに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、回転ブラシが取着される電気掃除機のヘッドの構成について説明する。

図１及び図２に示すように、電気掃除機のヘッド１１は、平面視略Ｔ字状のケース１２を備えている。ケース１２の後端部には接続パイプ１３の一端側が該ケース１２に対して回動可能に接続されるとともに、該接続パイプ１３の他端側は電気掃除機の本体部（図示略）に接続されている。ケース１２の底壁における前寄りの位置には左右方向に長い矩形状の吸込口１４が該底壁を貫通するように形成されている。

ケース１２の内底面上には矩形枠状をなす仕切板１５が吸込口１４を囲むように立設されるとともに、該仕切板１５を構成する後壁の中央部には該後壁を貫通するように空気吸引口１６が形成されている。仕切板１５の左右両側壁にはそれぞれ回転支持体２０が設けられるとともに、該両回転支持体２０はケース１２の左右両内側面に設けられたブラシ軸受２１によってそれぞれ回転可能に支持されている。仕切板１５の内側には回転軸線が左右方向に延びる回転ブラシ２２が配置されるとともに、該回転ブラシ２２の両端部は両回転支持体２０によってそれぞれ支持されている。

そして、電気掃除機の使用時には、仕切板１５の内側の空気が空気吸引口１６及び接続パイプ１３を介して電気掃除機の本体部（図示略）内に吸引されるとともに、該吸引によって発生する空気流を受けて回転ブラシ２２が電気掃除機のヘッド１１の前進を妨げない方向（図２では反時計方向）に回転される。これにより、被接触部としての床面Ｆ上の塵、埃、毛髪等の塵埃が回転ブラシ２２によって掻き取られながら空気とともに吸込口１４から吸い込まれる。

次に、回転ブラシ２２の構成について詳述する。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、回転ブラシ２２は、断面視Ｘ字状をなす金属製または合成樹脂製の棒よりなる回転体３１と、該回転体３１に取着される４つのブラシ３２とを備えている。回転体３１は、４つの断面視Ｔ字状をなす突条３１ａの基端部同士を該各突条３１ａが回転体３１の周方向に沿って等間隔に配置されるように一体に連結された状態で、その全体にわたって周方向に約１８０度捻ることで形成されている。したがって、回転体３１の周面には、各突条３１ａ間に螺旋状をなす４本の凹溝３３が形成される。そして、各凹溝３３の開口部３３ａは、各突条３１ａの先端部に備えられた突片３１ｂにより狭められている。

次に、ブラシ３２の構成について詳述する。
図４に示すように、ブラシ３２は、帯状の基材４０と、該基材４０上に該基材４０の長手方向に延びるように立設された多数の毛羽４１ａによって構成された毛羽部４１と、該基材４０上における毛羽部４１内に立設された帯状の不織布からなるフィルム部材４２とを備えている。不織布は適度な柔軟性と腰を有するため本用途に好適である。そして、ブラシ３２を構成する基材４０、毛羽部４１（各毛羽４１ａ）、及びフィルム部材４２は、全て同じ合成樹脂材料であるポリアミドによって構成されている。

また、毛羽部４１を構成する各毛羽４１ａは基材４０上に超音波溶着によって接合されている。一方、フィルム部材４２は、その長手方向が基材４０の長手方向に沿って延びるように且つその短手方向が基材４０上からの立設方向となるように、基材４０上に立設されている。すなわち、フィルム部材４２は、その短手方向の一端側部分が基材４０上に各毛羽４１ａとともに超音波溶着によって接合されている。この場合、フィルム部材４２は、毛羽部４１を構成する各毛羽４１ａを基材４０の短手方向においてほぼ２等分するように該毛羽部４１内に配置されている。

基材４０からのフィルム部材４２の高さは、基材４０からの毛羽部４１（各毛羽４１ａ）の高さよりも若干低くなるように設定されている。本実施形態では、基材４０上において、フィルム部材４２の高さを、毛羽部４１の高さの９割程度となるように設定している。フィルム部材４２と毛羽部４１（各毛羽４１ａ）とは、該毛羽部４１の立設方向における中間部よりもやや先端側寄りの１箇所において超音波溶着によって一体に接合されている。この場合、ブラシ３２におけるフィルム部材４２と毛羽部４１とが超音波溶着された部分は溶着部４３とされるとともに、該溶着部４３は基材４０の長手方向に沿ってフィルム部材４２及び毛羽部４１の長手方向の全体にわたって連続的に延びている。

ここで、フィルム部材４２と毛羽部４１とを接合する場合には、図５に示すように、基材４０の短手方向において毛羽部４１の上からフィルム部材４２を超音波ホーン５０とアンビル５１とで挟圧しながら超音波を付与する。すると、超音波による振動によって発生する摩擦熱によってフィルム部材４２と毛羽部４１とが溶着される。このようにして、超音波ホーン５０とアンビル５１とによって毛羽部４１の上からフィルム部材４２を挟圧する位置を基材４０の長手方向に沿って少しずつずらしながら連続的にフィルム部材４２と毛羽部４１とを繰り返し超音波溶着することで、図４に示すブラシ３２が得られる。

この場合、フィルム部材４２は適度な腰を有するため、超音波ホーン５０とアンビル５１とで挟圧する際の加圧力が安定する。このため、フィルム部材４２と毛羽部４１とがむらなく強固に接合される。因みに、フィルム部材４２が存在しない状態で毛羽部４１のみを超音波ホーン５０とアンビル５１とで挟圧した場合には、該挟圧する際の加圧力が不安定になってしまうことから、部分的あるいは全体的に溶着不足などの溶着不良が発生するという問題がある。

また、図４に示すように、基材４０の短手方向における該基材４０上の毛羽部４１の両側には、該毛羽部４１を挟むように一対の凸条４０ａが該基材４０の長手方向に沿って延設されている。両凸条４０ａは、基材４０上に毛羽部４１及びフィルム部材４２を超音波溶着する際の位置決め手段として機能するようになっている。なお、図３（ｂ）に示すように、基材４０の幅は、該基材４０を回転体３１の凹溝３３内にスライド挿入可能でかつ該基材４０が凹溝３３の開口部３３ａから脱落しない程度の値に設定されている。

次に、回転体３１へのブラシ３２の取り付け方法について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、回転体３１にブラシ３２を取り付ける場合、毛羽部４１が凹溝３３の開口部３３ａから外側へ突出するように、回転体３１の端部から各凹溝３３内に基材４０をそれぞれスライド挿入する。すると、基材４０（ブラシ３２）は、適度な剛性と弾性とを有しているため、各凹溝３３に沿ってそれぞれ螺旋状に捻れた状態で回転体３１に容易に装着される。

ここで、フィルム部材４２と毛羽部４１とが溶着されていない場合には、フィルム部材４２が基材４０の捻れに追従せずに倒れてしまうため、フィルム部材４２が毛羽部４１を構成する各毛羽４１ａの約半分を該フィルム部材４２の倒れる方向へ倒すこととなる。この結果、毛羽部４１（各毛羽４１ａ）が開いてしまい、ブラシ３２としての機能（塵埃の掃き取り機能や掻き取り機能など）が低下するおそれがあるという問題がある。

この問題を解決するために、フィルム部材４２を伸縮性のある材料で構成して基材４０の捻れに対する追従性を高めることが考えられるが、このようにすると、基材４０からのフィルム部材４２の高さが安定せず、フィルム部材４２自体が基材４０の捻れに追従することなく捻れたり丸まったりするという新たな問題が発生してしまう。加えて、ブラシ３２に強い腰を持たせたい場合には、伸縮性を有するフィルム部材４２では能力が不足するおそれもある。

この点、本実施形態では、フィルム部材４２と毛羽部４１（各毛羽４１ａ）とが溶着されているため、基材４０の捻れに追従して毛羽部４１とともに柔軟に変形する。このため、フィルム部材４２は、その伸縮性や柔軟性に拘わらず、捻れた基材４０上において倒れ難くなるので、毛羽部４１を倒すことがほとんどなくなる。この結果、毛羽部４１（各毛羽４１ａ）が開くことが効果的に抑制されるので、ブラシ３２としての塵埃の掻き取り機能が維持される。

次に、回転ブラシ２２の作用について説明する。
さて、電気掃除機を使用するときには、図２に示すように、まず、ヘッド１１を床面Ｆ上に載せる。この状態で電気掃除機を稼動させると、吸込口１４から吸い込まれる空気が空気吸引口１６及び接続パイプ１３を介して電気掃除機の本体部（図示略）内に吸引される。そして、この吸引によって発生する空気流をブラシ３２が受けることで回転ブラシ２２が図２において反時計方向に回転されるとともに、該回転ブラシ２２の毛羽部４１及びフィルム部材４２が床面Ｆに摺接される。このとき、ブラシ３２の特にフィルム部材４２は、回転ブラシ２２を羽根車に見立てた場合の羽根として機能する。

すると、床面Ｆ上の塵埃が、毛羽部４１によって掃き取られるとともに、フィルム部材４２によって掻き取られて空気とともに電気掃除機の本体部（図示略）内に吸引される。特に、床面Ｆが畳や絨毯である場合には、フィルム部材４２によって畳内や絨毯内の塵埃がたたき出されながら掻き取られるため、清掃効果が高くなる。さらにこの場合、フィルム部材４２により、毛羽部４１に毛髪やペットの毛などが絡まることが効果的に抑制される。

以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）ブラシ３２のフィルム部材４２と毛羽部４１（各毛羽４１ａ）とがそれらの立設方向における１箇所で一体となるように溶着されているので、回転体３１にブラシ３２を取着する際に基材４０が捻れても、該基材４０の捻れに追従してフィルム部材４２が毛羽部４１とともに柔軟に変形する。このため、基材４０が捻れた場合でもフィルム部材４２が基材４０上で倒れることを抑制することができるので、該フィルム部材４２が倒れて毛羽部４１（各毛羽４１ａ）が開くことを抑制することができる。この結果、ブラシ３２（回転ブラシ２２）としての機能（塵埃の掃き取り機能や掻き取り機能など）を維持することができる。

（２）基材４０からのフィルム部材４２の高さは、基材４０からの毛羽部４１（各毛羽４１ａ）の高さよりも若干低くなるように設定されている。このため、床面Ｆがフローリングである場合には該フローリングに対して毛羽部４１のみが摺接するように回転ブラシ２２の位置を調整することで、フローリングに対する回転ブラシ２２の摺動抵抗が抑えられるので、該フローリング上の塵埃を円滑に掃き取ることができる。一方、床面Ｆが絨毯である場合には該絨毯に対して毛羽部４１及びフィルム部材４２の双方が摺接するように回転ブラシ２２の位置を調整することで、絨毯内の塵埃をフィルム部材４２によってたたき出しながら掻き取ることができる。したがって、床面Ｆの種類に応じて回転ブラシ２２の位置を調整することで、床面Ｆ上の塵埃を電気掃除機によって効果的に清掃することができる。

（３）ブラシ３２においてフィルム部材４２と毛羽部４１とは、該毛羽部４１の立設方向における中間部よりもやや先端側寄りの位置において溶着されているため、毛羽部４１を構成する各毛羽４１ａが基材４０の短手方向に広がることを効果的に抑制することができる。このため、回転ブラシ２２において、回転体３１の周方向における各ブラシ３２間の間隔が狭くても該各ブラシ３２同士が干渉することを抑制することができる。

（４）基材４０、毛羽部４１、及びフィルム部材４２は、全て同じポリアミド製であるため、基材４０上に毛羽部４１及びフィルム部材４２を強固かつ容易に超音波溶着（熱溶着）することができるとともに、毛羽部４１とフィルム部材４２とを強固かつ容易に超音波溶着することができる。このため、毛羽部４１及びフィルム部材４２が床面Ｆに対して摺動する際に、基材４０からの毛羽部４１（各毛羽４１ａ）及びフィルム部材４２の脱落を抑制することができるとともに、柔軟性の高いフィルム部材４２を用いても、該フィルム部材４２の形状を安定させることができる。

（変更例）
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・図６に示すように、ブラシ３２において、基材４０からのフィルム部材４２の高さは、基材４０からの毛羽部４１の高さと同じであってもよい。

・図７に示すように、ブラシ３２において、基材４０からのフィルム部材４２の高さは、基材４０からの毛羽部４１の高さよりも高くてもよい。
・図８に示すように、ブラシ３２において、基材４０からのフィルム部材４２の高さを基材４０からの毛羽部４１の高さの半分程度に設定するとともに、フィルム部材４２と毛羽部４１とを、該毛羽部４１の立設方向における中間部よりも若干基端側の位置で溶着するようにしてもよい。

・図９に示すように、ブラシ３２において、基材４０の短手方向における片側から毛羽部４１に接触するように、フィルム部材４２を基材４０上に設けるようにしてもよい。
・図１０に示すように、ブラシ３２において、基材４０の短手方向における両側から毛羽部４１に接触するように、２つのフィルム部材４２を基材４０上に設けるようにしてもよい。

・図１１に示すように、ブラシ３２において、毛羽部４１及びフィルム部材４２をそれらの立設方向における中間部で基材４０の短手方向の一方側へ屈曲（毛羽部４１及びフィルム部材４２の立設方向に対して２５度〜４５度程度の角度で屈曲させることが好ましい）させてもよい。そして、毛羽部４１及びフィルム部材４２の屈曲部分に溶着部４３が位置しているとともに、毛羽部４１の先端とフィルム部材４２の先端とが面一になっている。この場合、フィルム部材４２の先端は、毛羽部４１の先端から突出させるようにしてもよいし、毛羽部４１の先端よりも基端側に位置するようにしてもよい。このようにすれば、回転ブラシ２２において、回転体３１の周方向における各凹溝３３間の間隔が狭く、且つブラシ３２を取着する凹溝３３の隣の凹溝３３に毛羽部のボリュームの大きいブラシが取着された場合に、該ブラシと反対側にブラシ３２の毛羽部４１及びフィルム部材４２を屈曲させることで、ブラシ３２の毛羽部４１に隣のボリュームの大きいブラシの毛羽部が絡まることを抑制することができる。さらに、ブラシ３２は、毛羽部４１及びフィルム部材４２の屈曲方向が回転ブラシ２２の回転を妨げない方向（回転ブラシ２２の回転方向と反対の方向）となるように設定することで、摺動抵抗を低減させることができる。このようにブラシ３２を所望の方向に適宜屈曲させることは、本用途に限らず、摺動抵抗を低減したいという要求に対して有効である。

・図１２に示すように、図１１のブラシ３２において、基材４０の短手方向における毛羽部４１を屈曲させた側の反対側から該毛羽部４１に接触するように、フィルム部材４２を基材４０上に設けるようにしてもよい。このようにすれば、上記図１１のブラシ３２の効果をより一層高めることができる。

・ブラシ３２において、毛羽部４１を基材４０の短手方向における両側のうち少なくとも一方から接触するようにフィルム部材４２を基材４０上に設けるとともに、上記実施形態と同様に毛羽部４１内にもフィルム部材４２を設けるようにしてもよい。

・ブラシ３２において、フィルム部材４２と毛羽部４１とを、該毛羽部４１の立設方向における２箇所以上（例えば、３箇所、４箇所、５箇所など）で一体となるように溶着するようにしてもよい。

・回転ブラシ２２及びブラシ３２は、エアコンや換気扇のフィルタの清掃用ブラシとして用いてもよいし、隙間を埋めるための建材として用いてもよいし、画像形成装置において感光ドラムを帯電させるための帯電ブラシや帯電された感光ドラムの除電を行うための除電ブラシとして用いてもよい。

・回転ブラシ２２において、回転体３１に取着するブラシ３２の数や位置は任意に変更してもよい。例えば、回転体３１に２つのブラシ３２を該回転体３１挟んだ両側に取着してもよい。

・回転ブラシ２２において、回転体３１に取着される４つのブラシ３２のうちの１つ〜３つをゴムブレードに変更してもよい。
・基材４０、毛羽部４１、及びフィルム部材４２の材料としては、ポリアミド以外に、ポリプロピレン、ポリエステル、アクリル樹脂及びウレタン樹脂等を用いてもよい。あるいは、基材４０、毛羽部４１、及びフィルム部材４２は互いに異なる材料によって構成してもよい。この場合、基材４０上に毛羽部４１を溶着すること、あるいは毛羽部４１とフィルム部材４２とを溶着することが困難であれば、これらの材料に応じた接合方法（例えば、接着剤や両面粘着テープを用いる方法、あるいは縫製による方法など）を選択する必要がある。

・ブラシ３２において、基材４０上にフィルム部材４２を、該基材４０の長手方向に沿って断続的に延設するようにしてもよい。
・ブラシ３２において、フィルム部材４２は、プラスチックフィルム、紙、織物、編物等によって構成してもよい。

・回転ブラシ２２は、モータなどの駆動手段によって回転駆動されるようにしてもよい。

２２…回転ブラシ、３１…回転体、３２…ブラシ、４０…基材、４１ａ…毛羽、４２…フィルム部材、Ｆ…被接触部としての床面。

Claims (4)

1. 帯状の基材上に複数の毛羽と帯状のフィルム部材とが立設されたブラシにおいて、
   前記フィルム部材はその長手方向が前記基材の長手方向に沿って延びるように且つその短手方向が前記基材上からの立設方向となるように設けられ、前記基材からの前記フィルム部材の高さは、前記基材からの前記各毛羽の高さよりも低くなるように設定されており、
   前記フィルム部材と前記各毛羽とは、該各毛羽の立設方向における少なくとも中間部よりも先端側において溶着によって一体となるように接合されていることを特徴とするブラシ。
2. 前記フィルム部材と前記各毛羽とは、該フィルム部材の長手方向の全体にわたって溶着によって接合されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシ。
3. 前記基材、前記各毛羽、及び前記フィルム部材は互いに同じ種類の合成樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラシ。
4. 回転体と、該回転体に取着されるブラシとを備え、前記回転体を回転させながら前記ブラシを被接触部に接触させるようにして使用される回転ブラシにおいて、
   前記ブラシは、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のブラシによって構成されていることを特徴とする回転ブラシ。

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