JP5918770B2 - 振動気流を生成するための移動可能な表面を備えたユニットを有する電気掃除装置 - Google Patents

Description

本発明は、粒子が表面から除去され浮遊させるため掃除されるべき表面及び／又は塵粒子に空気力学的に影響を与えるためのユニットを有する電気掃除装置に関する。

電気掃除は、表面、特に床から塵を除去する良く知られた方法である。一般に、電気掃除の分野では、吸引力が、掃除されるべき表面から、粒子を収集するための容器のような他の位置へ塵及び粒子を移動させるために生成され付与される。この過程で、上述されたような吸引力の影響の下、表面から粒子の除去を容易にするために表面を揺り動かすことが望ましい。この目的のため、掃除されるべき表面に実際に接触させるための道具を使用することが可能である。しかしながら、他の技術、すなわち、一種の空気ポンプの使用を含む技術を使用することも知られていて、空気の波が表面を振動させるために生成され、これは表面から塵粒子を放出する際の補助となる。

米国特許ＵＳ７，３８３，６０７は、掃除機のクリーニングヘッドの使用に適し、第１及び第２の流路を含む撹拌装置を開示する。これらの流路の各々は、共振キャビティと、クリーニングヘッド内の空間に当該キャビティを取り付ける吸気ポート／排気ポートとを持つ。振動板を持つ拡声器のような生成器は、ポート間に交番圧力波を生成する。ポートの一方から圧力波が、ポートの他方からの圧力波と逆相の関係で放射され、よって、動作ノイズを低減する。撹拌装置を部品とする掃除機がカーペットを掃除するために使用されるとき、ポートに出入りする空気の動きは、カーペットのパイル（編み糸）を振動させて、カーペットファイバー間から塵を引き出すのに役に立つ。

米国特許ＵＳ７，３８３，６０７は、既知の撹拌装置において、空気を振動させる周波数が、好ましくは掃除されるべきカーペットの共振周波数になるように選ばれることを教示する。従って、動作周波数が可変的である場合、好ましい。

米国特許ＵＳ７，３８３，６０７から知られた撹拌装置は、カーペットから塵を放出する際の補助となるが、塵をカーペット内部から効果的に出して浮遊させることができないことに留意されたい。これは、振動が起こる周波数が共振周波数範囲内にある場合でも、上述のように振動を引き起こすだけではできない。更に、既知の撹拌装置が用いられるとき、塵をカーペットから移動させることを実際に強いるための付加的なシステム、すなわち、吸引力を生成するためのファン及びモーターを有する従来のシステムの必要性が常にある。

表面から放出ダクトへ物質を除去して運ぶための他の装置は、米国特許ＵＳ４，０１８，４８３から知られている。特に、既知の装置は、ジェット装置からの流体の陽圧且つ高速度のストリームの影響の下、物質を運ぶのに適している。流体ストリームは、ジェット装置に隣接して位置され、運ばれるべき物質の側と反対側のストリームの側に配置された囲われていないコアンダ表面を有する壁アタッチメント手段を用いて制御され、これによって、ストリームはコアンダ表面に付着し、ストリーム及び取り込まれた物質はコアンダ表面に沿って放出ダクトに向けられ、その後収集装置へ導かれる。

従来の装置、特に前述にて説明されたような米国特許ＵＳ７，３８３，６０７から知られている装置より非常に効率的である、掃除されるべき表面から塵をほどくためのユニットを有する電気掃除装置を提供することが本発明の目的であり、この装置は、電気掃除装置の従来の吸入システムを省略する可能性を提供する。

この目的は、塵粒子が表面から除去され浮遊するようになるため、掃除されるべき表面及び／又は塵粒子に空気力学的に影響を与えるためのユニットを有する電気掃除装置であって、ユニットは、少なくとも一つの開口部が設けられるハウジング壁により囲まれる内部空間を持つハウジングと、ハウジング壁に一体化される移動可能な表面と、交互に空気が、開口部で様々な方向から開口部を通じてハウジングに吸い込まれ、指向されたジェットの形式で開口部を通じてハウジングから放出される表面の振動の動きを実現するのに適している移動可能な表面を動作させるための作動手段とを有する電気掃除装置により達成される。

本発明が適用されるとき、ユニットの一部であり、空気の波を生成するために使われる移動可能な表面は、吸い込みフェーズと吹き出し（放出）フェーズとの間に非対称があるようなやり方で動作される。流入の際、空気は様々な方向からユニットのハウジングへ引き込まれ、放出の際、空気の誘導された噴射が形成される。実際に、本発明による電気掃除装置の一部であるユニットは、いわゆる合成ジェットを生成するための手段と考えられている。合成ジェットが電気掃除の分野で使用できるという洞察は、本発明の成果である。本発明によると、振動合成気流は、粒子が表面から除去されて浮遊されるように、清潔にされるべき表面及び／又は塵に空気力学的に影響を及ぼすために用いられる。更にまた、塵粒子を所望の位置へ運ぶため空気の出て行く向きに指向された噴射を使用することは可能であり、ここで、ファン等により生成される従来の吸い込み気流は省略される。

所与の振動周波数及びユニットのハウジングの壁の開口部の所与のジオメトリーで、開口部を通る空気の速度が十分に高いとき、空気の指向された噴射が形成される。ここで適用できる一般に知られた数は、いわゆるストローハル数であり、これは以下の通りに定められる：
Ｓｒ＝（ｆ＊ｄ）／ｖ
ここで、Ｓｒはストローハル数であり、ｆはユニットの一部である表面の動きの周波数であり、ｄは開口部の代表（特性）寸法であり、ｖは空気を吸い込み及び放出するサイクルの放出フェーズでの開口部の空気の平均速度である。一般的に言って、合成ジェットが実現されることを確実にするために、ストローハル数が特定の最大の値未満である場合、有利であり、ここで、この最大の値は、関係する開口部の特徴、特に開口部の形状に関係がある。開口部が軸対称形の開口部、例えば、円形開口部である場合、Ｓｒ≦１の基準が満たされることが好ましく、Ｓｒ≦０．５の基準が満たされる場合、より好ましい。その場合、開口部の直径が代表寸法である。更にまた、開口部が短辺より少なくとも１０倍長い長辺を持つ細長い矩形の形状を持つ場合、Ｓｒ≦０．２５の基準が満たされることが好ましく、Ｓｒ≦０．１の基準が満たされる場合、より好ましい。その場合、開口部の短辺の長さが代表寸法である。一般に、ストローハル数Ｓｒが１より高くないことが好ましい。

原則として、開口部は、任意の適切な形状を持つことができる。軸対称形の形状及び細長い矩形の形状以外の他の可能な例は、正方形の形状である。その場合、開口部の辺の長さが、代表寸法である。正方形の形状を持つ開口部をデザインするとき、軸対称形の形状の場合に適用できる基準を利用することが実際的である。必ずしも細長い矩形の形状でも更には正方形の形状でもない矩形の形状を持つ開口部をデザインするとき、細長い矩形の形状の場合に適用できる基準を利用することが、可能なオプションである。

完全性のために、以下の２つの刊行物：R.Holman, Y.Utturkar, R.Mittal, B.L.Smith, and L.Cattafesta; Formation Criterion for Synthetic Jets; AIAA Journal, vol.43 (10), pp.2110-2116, 2005;と、J.M.Shuster, and D.R.Smith; A Study of the Formation and Scaling of a Synthetic Jet; AIAA Paper 2004-0090, 2004とがジェット形成基準の分野に関連することに留意されたい。

米国特許ＵＳ７，３８３，６０７から知られた従来技術とは対照的に、本発明では、掃除されるべき表面を振動させ、最も効果的である振動を実現するためのような動作の周波数を調整することに焦点を置いていない。代わりに、気流の非対称がある合成ジェットを持つための作動／動作及びジオメトリーの特性を実現することが重要である。放出フェーズにおいて、振動効果を実現するために主に使われる既知の気流より、掃除されるべきカーペット又は他の表面から塵粒子を除去するためにはるかに効果的である、指向されたジェットが形成される。その上、指向されたジェットが、塵粒子を所望の位置へ運ぶために使用できる。

実際的な実施例において、ユニットの一部であるハウジングは、チューブ形状の部分を有し、ここで、開口部がその端に存在する。チューブ形状の部分は、空気の出て行くジェットの方向を決定する際の補助となる。

一般に、ユニットは、動作の間、ハウジングから開口部の方へ放出される空気をガイドするための手段を有する。第１の可能性によると、これらの手段は、ユニットの他の部分の方向に空気をガイドするために特に適している。この場合には、カーペットを掃除するプロセスの間、塵が、吸い込みフェーズの間、カーペットのパイルから吸引され、放出フェーズの間、ユニットの指定された他の部分へ運ばれるだろう。この後者のフェーズの間、取り込みが起こり、これは更なる塵がカーペットから除去させられる。更に、斯様な場合において、ガイド手段が、特定の方向、すなわち出て行くジェットをカーペットから離れる方向へ向けさせる方向を持つ場合、有利であり、ここで、ジェットとカーペットとの間の角度が０°と４０°との範囲にある。角度は４０°より大きくさえあってもよい。ユニットの構成に関して言うと、電気掃除プロセスの影響下にある表面上にユニットをガイドするためユニットの外側に平面領域があって、ここで、ガイド手段は、上述されたように平面領域に関して０°と４０°との範囲にある角度にされる。平面領域は、掃除されるべきカーペット又は他の表面に向き合い、使用の間、関係する表面に関してユニットが適切に配置されることを確実にすることに適している。

前述にて説明されたように、第１の可能性の他に、ガイド手段の第２の可能性、すなわち、ガイド手段が開口部へ向かって、及びユニットの外側の方向へ空気をガイドできる可能性がある。斯様な場合において、合成ジェットが、カーペットを開いて、直接の吹き出し動作によりカーペットから塵を除去するために使用できる。更にまた、ガイド手段の向きは、掃除されるべき表面に関する角度が０°と４０°との範囲にあるようにされる。角度は４０°より大きくさえあってもよい。掃除されるべき表面が堅い床であるとき、これは特に適用できる。

突起部が、ユニットの外側、ユニットの内部へのアクセスを可能にするための開口部に設けられるので、カーペットを開くプロセスが機械的やり方で実施される。カーペットを開くことが塵除去の効果に寄与することが理解されるだろう。

ユニットは、少なくとも一つの開口部が設けられるハウジング壁により囲まれる内部空間を２つ有することは可能であり、ここで、一部のハウジング壁はハウジングの内部に設けられて、２つの内部空間の間の分離を構成し、移動可能な表面はその特定の一部のハウジング壁に設けられる。その場合、例えば、米国特許ＵＳ７，３８３，６０７から知られているように、音量を減らすために逆位相である少なくとも２つの放出路がある。

他の可能な実施例において、ユニットは、少なくとも一つの開口部が設けられるハウジング壁により囲まれる内部空間を持つ追加ハウジングを有し、ここで、ハウジングの内部空間は開口部を通じて互いに連通する。この実施例において、追加ハウジングは、移動可能な表面を持つハウジングから気流により攪拌される塵を受けるために用いられる。好適には、両方のハウジングの内部空間は、ユニットの内部へのアクセスを可能にするためのユニットの開口部と連通し、これらの開口部を通じて、空気は、ハウジングの内部空間の間だけでなく、ハウジングの各々の内部空間と掃除されるべき表面との間で自由に流れることができる。

ユニットが上述のように２つのハウジングを持つとき、ハウジングの各々が２つの開口部を持つようになり、ここで、ハウジングの内部空間はこれらの開口部を通じて、すなわち２つの位置で互いと連通する。その場合、他のハウジングの移動可能な表面により生成される合成ジェットの影響の下、吸い込みにより追加ハウジングのネットの流れを誘導するためのハウジングの内部スペース間の更なる関係が使われる。追加ハウジングが塵を受けるために用いられるとき、前述されたように、誘導された流れは塵を運ぶ際の補助となる。更に、移送フローを生成するための別々の手段の適用のための必要性がないので、ユニットの電力要求は非常に低い。

追加ハウジングの一部の壁は、塵が振動気流の影響の下、ハウジング内で前後に移動できるという状況を回避するために、ハウジングの内部に凹んでいてもよい。塵が後方へ移動するとき、塵は凹部により保持される。

追加ハウジングは、ユニットの外側の空間に開いている開口部を持つ。移送の流れは、特に表面がカーペットである場合に電力損失に結果としてなる掃除されるべき表面の上を流れず、ユニットの外側の空間から直接流れるので、これは、多くの電力を必要としない移送の流れを実現する他のやり方である。

ユニットは、移動可能な表面を持つ複数のハウジングを有する。斯様な場合には、例えば、異なる合成ジェットが掃除されるべき表面上に同時に吹き出し、ユニットの他の部分へ排出する状況が得られる。更に、斯様な場合には、例えば、掃除されるべき表面の特性に依存して、移動可能な表面を持つハウジングの組合せの様々な動作モード間の切換えの態様を組み込むことが可能である。

汚染から開口部及びハウジングの内部を保護するためのフィルタを使用することが可能である。これがなされるとき、気流特性が維持される一方、空間に入って、内部で移動可能な表面に損傷を与えるあまりに多くの塵の危険度が最小化される。

本発明のコンテキストの範囲内で、ユニットのハウジングからの指向されたジェットが電気掃除の分野で有利である様々な目的のために用いられる多くの実際的な実施例が可能である。

本発明の上記観点及び他の観点は、態様が明らかで、電気掃除装置に使用されることを意図されるユニットの多くの実施例の以下の詳細な説明を参照して、明らかに説明されるだろう。

本発明は、ここで、同じ又は同様の部分が同じ参照符号により示される図面を参照して、より詳細に説明されるだろう。

図１は、電気掃除装置に用いられることを意図されるユニットの基本的なレイアウトを模式的に示す。 図２は、ユニットの動作の２つの異なるステージにおいて生成される空気の流入の流れ及び放出の流れを例示する。 図３は、ユニットの第１の実際的な実施例の断面図を模式的に示す。 図４は、図３に示されるユニットの動作の２つの異なるステージの間で生成される空気の流れを例示する。 図５は、ユニットの第２の実際的な実施例の断面図を模式的に示す。 図６は、ユニットの第３の実際的な実施例の断面図を模式的に示す。 図７は、ユニットの第４の実際的な実施例の断面図を模式的に示す。 図８は、ユニットの第５の実際的な実施例の断面図を模式的に示す。 図９は、ユニットの第６の実際的な実施例の断面図を模式的に示す。 図１０は、ユニットの第７の実際的な実施例の断面図を模式的に示す。

図１は、電気掃除装置に用いられることを意図されるユニット１の基本的なアウトラインを模式的に示し、ユニット１の動作の本質を例示するのに役に立つ。（図示されていない）電気掃除装置において、ユニット１が装置のノズルの位置で用いられ、ここで、掃除されるべき表面から塵を除去する動作が起こる。以下に、掃除されるべき表面はカーペットであると仮定されるが、ユニットが同様に他のタイプの表面でも適用できるという事実を変えるわけではない。ユニット１の意図された使用からみて、ユニット１は、これ以降、電気掃除ユニット１とも呼ばれる。

完全性のために、電気掃除装置は、通常は床表面である掃除されるべき表面から塵を除去するために役に立つという良く知られた事実があることに留意されたい。塵を取り入れるためのノズルの他に、従来の電気掃除装置は、ノズルの位置で、ノズルから塵を収集するためのポイントへの内部経路に沿って、吸引力を誘導するための手段と、塵を空気から分離するための手段とを有する。多くの場合に、ノズルは、適切な管を通じて塵収集ポイントに接続されている。

図１は、電気掃除ユニット１がハウジング壁１２により囲まれる内部空間１１を持つハウジング１０を有するという事実を例示する。ハウジング１０は、正確な詳細状況に依存して、様々な形状及びサイズを持つことができる。何れの場合でも、同様に様々な形状及びサイズを持つことができる少なくとも一つの開口部１３がハウジング壁１２に設けられる。また、ハウジング壁１２に一体化される移動可能な表面３０がある。実際的な場合において、移動可能な表面３０は、可撓性の膜等を有し、模式的に図２に示されるような拡声器等の装置の一部、又は移動可能な表面３０に作動するための手段が配置される他の適当な任意のタイプの装置の一部でもあり得る。例えば、移動可能な表面３０は、ピストンの端面又は圧電性材料の表面である。

電気掃除ユニット１が動作され、移動可能な表面３０を動作させるための作動手段がその機能を実施されるようになされるとき、移動可能な表面３０はハウジング壁１２のその位置で動かされる。作動手段は、振動気流が得られるように、表面３０の前後の動きを実現するのに適している。図１において、表面３０の前後の動きは、２つの矢印によって示されている。

前後の動き単独では、ネットの流れを生成しない。吹き出しフェーズ、すなわち空気が開口部１３から流れ出るようにされるフェーズの間、開口部１３の位置に流れ分離がある。本発明によると、作動手段の動作及びハウジング１０のジオメトリーは、分離した流れが十分に小さなストローハル数で実現されるようなやり方で、互いに適していて、当該ストローハル数は、表面３０の動きの周波数と、開口部１３の代表寸法と、空気を吸い込み及び放出するサイクルの放出フェーズにおける開口部１３の空気の平均速度との間の関係により、以下の式で決定される。
Ｓｒ＝（ｆ＊ｄ）／ｖ
ここで、Ｓｒはストローハル数であり、ｆは上述された周波数であり、ｄは上述された代表寸法であり、ｖは上述された速度である。開口部１３が軸対称形の開口部である場合、０．６３の値が最大のストローハル数Ｓｒの実際的な例であり、開口部１３が細長い矩形の形状を持つ場合、０．０７５の値が最大のストローハル数Ｓｒの実際的な例である。

開口部１３の空気の平均的速度ｖに関して、実際には、当該速度は、開口部１３上に特定の分布を持ち、サイクルの放出フェーズの間、変化することが予測できることに留意されたい。従って、実際には、速度ｖは、放出フェーズの間の平均として、開口部１３の全体の領域上に、開口部１３内部の様々な値の平均として見られる速度ｖとして決定されてもよい。速度ｖは、ハウジング１０のジオメトリー及び表面３０の振動の動きの特徴を含む様々な要因により決定される。このジオメトリーのコンテキストにおいて、表面３０のサイズ、開口部１３の寸法及びハウジング１０の内部空間１１のボリュームのような他の決定要因がある。速度ｖは、アルゴリズムを使用すること又は測定を実施することを含む、任意の適当なやり方で決定できる。よって、本発明を実施して、ストローハル数Ｓｒに関する基準が満たされる電気掃除ユニット１をデザインすることは可能である。

表面３０の振動の動きは、空気が交互に、周囲からハウジング１０の内部空間１１に吸い込まれ、周囲へ再び放出させられるようにする。十分に小さなストローハル数Ｓｒを持つことにより、吸い込みフェーズと吹き出し（放出）フェーズとの間で非対称があることが達成される。この事実は、気流の方向は矢印によって示されている図２に例示されている。図２の左側で、流入の際、空気がハウジングの内部空間１１へ全ての方向から吸い込まれることが分かり、図２の右側で、放出の際、空気の指向された噴射が形成されることが分かる。

本発明によると、振動しているジェットフローが、電気掃除装置のノズルで塵及び／又はカーペットに空気力学的に影響を及ぼすために用いられるので、塵はカーペットから除去されて浮遊するようになる。ジェットフローが電気掃除装置の望ましい効果を実現するためにどのように適用できるかを示す異なる実施例が、図３乃至図１０に基づいて、後で説明されるだろう。

電気掃除ユニット１に関する限り、前述にて説明されたような基本的な実行の多くのバリエーションが可能である。以下に、多くの可能性がある例の中で２つ、３つだけ言及される。ハウジング１０は、多くの開口部１３を持つので、複数のジェットが作られる。移動可能な表面３０の背面は、その共振周波数を上げるために、密閉筐体に設けられてもよい。また、表面３０の背面は、多くのジェットを作るために、またハウジング１０内の一つ以上の開口部１３に結合できる。表面３０の前面と背面とにより生成されるジェットが逆位相であるので、放射される音を最小化するという利点が得られる。同じ目的のために、逆位相で駆動される複数の移動可能な表面３０により生成される複数のジェットが使用できる。これとは逆に、移動可能な表面３０の多くの部分は、単一のハウジング１０に含まれ、単一の開口部１３に結合されてもよい。

図３乃至図１０は、電気掃除ユニット１の実際的な実施例を例示するのに役に立つ。基本的に、実施例では、電気掃除装置のノズルの位置で振動しているジェットフローを使用する２つの異なるモードがある。第一に、移動可能な表面３０の全部及び表面３０に作用するための手段（これ以降、合成ジェット生成器３１と呼ばれる）は、流入で塵を吸い上げて、その後ジェット放出でバッグのような塵収集ポイントの方へ塵を放出するために使用できる。第二に、ジェットは、代わりに、吹き出すことにより塵を除去するために、カーペットの方へ向けられる。一つの実施例で、２つのモードの組合せも可能である。

振動気流が塵収集ポイントの方へ向けられる電気掃除ユニット１の基本的な実施例が、図３に示されている。塵収集ポイントは図に示されていないが、このポイントの方向を示す矢印が図の左側に見られる。ユニット１がカーペット４０間を好ましくは移動する方向が、図の右側に見られる矢印によって示される。

示された例において、電気掃除ユニット１は、２つのハウジング１０、２０、すなわち、合成ジェット生成器３１と関連する以前に説明されたようなハウジング１０と、最初に説明されたハウジング１０から指向されたジェットフローを受けるために用いられるハウジング２０とを有する。明快さのため、第１のハウジング１０はジェット生成器ハウジング１０と呼ばれ、第２のハウジング２０は吸い込みチャネルハウジング２０と呼ばれる。ジェット生成器ハウジング１０は、内部空間１１、ハウジング壁１２、及び前述にて説明されたようにハウジング壁１２内の開口部１３を持つ。示された例において、開口部１３は、これ以降フローチャネル１４と呼ばれるハウジング１０のチューブ形部分１４の端部に設けられる。吸い込みチャネルハウジング２０は、内部空間２１、ハウジング壁２２、及びジェット生成器ハウジング１０の開口部１３と連通するハウジング壁２２内の開口部２３を持つ。よって、指向されたジェットフローがジェット生成器ハウジング１０から放出されるとき、流れは、上述されたように開口部１３、２３を通じて吸い込みチャネルハウジング２０の内部空間２１に到達する。

空気がカーペット４０から電気掃除ユニット１の内部へと流れることができるために、２つのハウジング１０、２０の内部空間１１、２１が開口部１３、２３を通じて互いに連通する当該開口部１３、２３のすぐ近くにある位置で、吸い込みチャネルハウジング２０の内部空間２１へのアクセスを供給する開口部４１が、ユニット１に設けられる。ユニット１の内部とユニット１の外部との間のインターフェースである開口部４１は、ユニット開口部４１と以下では呼ばれる。カーペット４０に向き合い、ユニット１がカーペット４０より上に正に配置可能であるために用いられるユニット１の外側表面の部分４２は平らである一方、ユニット開口部４１の位置で、カーペット４０の方向に平面領域４２に関して幾らか突出しているリップ４３が供給される。ユニット１の動作及び動きの間、リップ４３はカーペットのパイルを開くのに役に立ち、これによって、カーペットからの塵の漏出を容易にする。

端部にジェット生成器ハウジング１０の開口部１３を持つフローチャネル１４は、正にリップ４３の上に延在する。動作中に、ジェット生成器ハウジング１０のハウジング壁１２に組み込まれる移動可能な表面３０の振動の動きは、フローチャネル１４の振動流れを確立する。空気がそのチャネル１４に吸い込まれるとき、空気は図４の上側にユニット１の代表の矢印によって示されているように、全ての方向から入る。再び空気が放出されるとき、図４の下側にユニット１の代表の矢印によって示されているように、流れ分離により、空気を、指向されたジェットとしてフローチャネル１４から流れ出させる。加えて、ジェットが、図４の下側にユニット１の代表の他の矢印により示されているように、周囲からの空気を巻き込む。

移動可能な表面３０がジェット生成器ハウジング１０のハウジング壁１２内の位置での前後の動きを実施するようになされるとき、塵は、吸い込みフェーズの間、開かれたカーペットのパイルからジェット生成器ハウジング１０のフローチャネル１４へ吸い込まれ、ジェット放出フェーズの間、塵収集ポイントへ向かって、フローチャネル１４から吸い込みチャネルハウジング２０の内部空間２１へ放出される。更にまた、ジェット放出フェーズの間、吸い込みにより更なる塵がカーペット４０から除去させられる。概して、塵を除去するためのネットの流れが使われない。ユニット開口部４１から塵収集ポイントへの塵移送のため小さな流れだけが必要とされ、この小さな流れは塵収集ポイントでファン（図示せず）のような適当手段により誘発される。これは、カーペット４０及び電気掃除装置のシステム（管、フィルタ等）を通る流れが最小限であり、掃除されるべき表面からの塵の除去及び装置内部の塵の移送を含む、起こる必要がある全てのプロセスのために１つの吸い込み気流が使われる従来の電気掃除装置と比較して、大幅に低損失となることを意味する。

図５乃至図８は、前の段落で説明され図３で示されるような電気掃除ユニット１の実施例の代替例を示す。代替の実施例の詳細は、以下に説明される。

図５は、ジェット生成器ハウジング１０の内部空間１１と吸い込みチャネルハウジング２０の内部空間２１との間に付加的なフローチャネル１５を持つ実施例を示す。このように、この実施例において、言及される内部空間１１、２１両方は、更なる開口部１６、２４を持ち、２つの位置で互いと連通する。合成ジェット生成器３１の動作の間、付加的なフローチャネル１５の放出口でジェットが形成され、吸い込みにより吸い込みチャネルハウジング２０の内部空間２１内にネットの流れを誘発する。この実施例では、塵収集ポイントへ向かうネット移送フローを確立するためのファンなどの必要性がなく、これによって、全体の電力要求が更に低減される。

図６は、吸い込みチャネルハウジング２０の壁２２に凹部２５を持つ可能性を例示する。この凹部２５は塵トラップとして役に立ち、ジェットパルス間で戻ってしまうような吸い込みチャネルハウジング２０の内部空間２１へ注入される塵を防止する。代わりに、凹部２５は、ハンドスティックタイプの電気掃除装置の局所的塵貯蔵部としても役に立ち、同様に移送フローを生成するための追加のファンの必要がない。

図７は、リップ４３より上にジェットフローを生成するための合成ジェット生成器３１が、図に示されるようにリップ４３及びその周囲から比較的離れた距離に置かれている実施例を示す。例えば、合成ジェット生成器３１は、塵収集ポイントに置かれる。その場合、合成ジェット生成器３１の移動可能な表面３０が更なる管によりリップ４３より上のフローチャネル１４に空気作用により接続されるとき、電気掃除ユニット１は、要求される機能を依然持つことができる。

図８は、チャネル２６の端部の開口部２７を通って、吸い込みチャネルハウジング２０の塵を移送するためのネットの流れが、分離チャネル２６を介して外部から直接引き込まれる実施例を示す。移送フロー（流れ）がカーペット４０を通って流れないので、損失は更に最小化されるだろう。

上述の実施例において、合成ジェット生成器３１により生成されるジェットが、吸い込みによりカーペット４０から塵を除去するため、また、電気掃除ユニット１内部の塵を移送するためにも用いられ得る。吹き出しにより塵を除去するためにカーペット４０へ向かってジェットが指向されることも可能である。上述されるようにジェットが指向されるのに適しているユニット１の基本的な実施例が、図９に示される。この実施例によるユニット１が動作されるとき、ジェットはカーペットのパイルを開く機能を持ち、機械的態様で同じ機能を実施するためのリップ４３を減らすか又は省略さえ可能である。

使用の間、ジェットがカーペット４０に向かって指向される電気掃除ユニット１の実施例において、図７に基づいて説明されたように、リップ４３より上にジェットフローを生成するための合成ジェット生成器３１が、リップ４３及びその周囲から比較的離れた距離に置かれることが可能である。また、この実施例において、図５に基づいて説明されたように、ジェット生成器ハウジング１０の内部空間１１と吸い込みチャネルハウジング２０の内部空間２１との間に付加的なフローチャネル１５があってもよい。付加的なフローチャネル１５のこのアプリケーションは、図１０に例示される。

カーペット４０から離れるように指向されるジェットに対する適切な角度は、カーペット４０に対して略２５°であり、カーペット４０へ向かって指向されるジェットに対する適切な角度は、同様にカーペット４０に対して略２５°である。一般に、上述された角度が０°から４０°の範囲にある場合、好ましい。電気掃除ユニット１に関して言えば、上述された角度は、カーペット４０に対向し、ユニット１がカーペット４０の正に上に配置できるために用いられるユニット１の外部表面の平面部分４２に関して決定される。明快さのために、図３において、カーペット４０から離れるように指向されるジェットの角度、すなわち図３に示されるユニット１の外部表面の平面部分４２に関するフローチャネル１４の向きの角度は、αにより示される。更にまた、図９において、カーペット４０に向かって指向されるジェットの角度、すなわち図２に示されるユニット１の外部表面の平面部分４２に関するフローチャネル１４の向きの角度は、βにより示される。最後に、角度α、βに関して、本発明のコンテキストにおいて行われた実験は、ジェットが２５°の角度αでカーペットから離れるように指向されるとき、非常に良好な塵除去結果が得られることを示したことに留意されたい。

本発明の範囲は、前述された例に限定されず、本発明の幾らかの修正及び変更が、添付の請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱することなく可能であることが、当業者に明らかであろう。本発明は、図面及び詳細な説明で例示されて詳述されてきたが、斯様な例示及び説明は、単なる図示又は例示とみなされ、限定的ではない。本発明は、開示された実施例に限定されない。

図面、詳細な説明及び添付の請求の範囲の検討から、開示された実施例のバリエーションは、クレームの本発明を実施する際に、当業者により理解され、遂行できる。請求項において、用語「を有する」は、他のステップ又は要素を排除しないし、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。特定の方策が相互に異なる従属請求項において再引用されているという単なる事実は、これらの方策の組合せが効果的に使用できないことを示さない。請求項内の何れの参照符号も、本発明の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。

この明細書において、用語「塵」は、単に、本発明による電気掃除ユニット１を用いて掃除されるべき表面４０から除去される粒子を示すために使われる。完全性のために、本発明は、塵粒子というよりむしろほこり粒子と通常呼ばれ、この明細書の用語「塵」の使用により全てカバーされるとみなされる粒子の全てを含む多くのタイプの粒子を除去するために適用できることに留意されたい。

本発明による電気掃除装置の通常の使用は、空気が装置を囲んでいる通常の環境の使用である。それにもかかわらず、本発明は、また、空気以外の他のガスが電気掃除装置の直ぐ近くに存在する場合にも適用できる。従って、この明細書及び添付の請求の範囲の「空気」は、本発明による電気掃除装置の一部であるユニット１が動作されるとき、実施される吸い込み／吹き出し動作で使用できる可能性がある任意のガスを表すと理解されるべきであることに留意されたい。

本発明は、以下の通りに要約できる。概して、本発明は、塵を除去するための電気掃除装置のノズルで、振動する高速度の気流を局所的に誘導するためのやり方を提供する。基本的に、この気流は、従来の電気掃除装置の例のように、塵収集ポイントの位置で、ファンにより生成されず、よって、塵を移送するために必要である流れから「離隔され」、結果的に低損失となり、従って増大された効率となる。振動気流は、実質的にゼロのネットの流れを持ち、吹き出しフェーズで、ジェット（空気パルス）が生成されるように、吸い込みフェーズと吹き出しフェーズとの間で非対称を持つことにより特徴付けられる。振動気流を生成するために必要である生成器３１は、空気が内部空間１１へ／から流れることができるための少なくとも一つの開口部１３及び内部空間１１を持つハウジング１０の壁１２に一体化される移動可能な表面３０を有する。移動可能な表面３０の動きの周波数ｆが開口部１３の代表寸法ｄにより乗算され、開口部１３の空気の速度ｖにより割られるときに見出される、いわゆるストローハル数Ｓｒが予め定められた最大値より高くないとき、ジェットが実現できる。

本発明は、塵粒子が表面４０から除去され浮遊するようになるため、掃除されるべき表面４０及び／又は塵粒子に空気力学的に影響を与えるためのユニット１を備える電気掃除装置に関し、ここで、ユニット１は、少なくとも一つの開口部１３が設けられるハウジング壁１２により囲まれる内部空間１１を持つハウジング１０と、ハウジング壁１２に一体化される移動可能な表面３０と、交互に空気が、開口部１３で様々な方向から開口部１３を通じてハウジング１０に吸い込み、指向されたジェットの形式で開口部１３を通じてハウジング１０から放出させる表面３０の振動の動きを実現するのに適している移動可能な表面３０を動作させるための手段とを有する。

更にまた、本発明は、塵粒子が表面４０から除去され浮遊するようになるため、掃除されるべき表面４０及び／又は塵粒子に空気力学的に影響を与えるための電気掃除装置の使用のためのユニット１に関し、ここで、ユニット１は、少なくとも一つの開口部１３が設けられるハウジング壁１２により囲まれる内部空間１１を持つハウジング１０と、ハウジング壁１２に一体化される移動可能な表面３０と、交互に空気が、開口部１３で様々な方向から開口部１３を通じてハウジング１０に吸い込み、指向されたジェットの形式で開口部１３を通じてハウジング１０から放出させる表面３０の振動の動きを実現するのに適している移動可能な表面３０を動作させるための手段とを有する。

また、本発明は、塵粒子が表面４０から除去され浮遊するようになるため、掃除されるべき表面４０及び／又は塵粒子に空気力学的に影響を与えるため、少なくとも一つの開口部１３が設けられるハウジング壁１２により囲まれる内部空間１１を持つハウジング１０と、ハウジング壁１２に一体化される移動可能な表面３０と、交互に空気が、開口部１３で様々な方向から開口部１３を通じてハウジング１０に吸い込まれ、指向されたジェットの形式で開口部１３を通じてハウジング１０から放出される表面３０の振動の動きを実現するのに適している移動可能な表面３０を動作させるための手段とを有するユニット１の電気掃除装置の使用に関する。

Claims (14)

1. 塵粒子が表面から除去され浮遊するようになるため、掃除されるべき表面及び／又は塵粒子に空気力学的に影響を与えるためのユニットを有する電気掃除装置であって、前記ユニットは、少なくとも一つの開口部が設けられるハウジング壁により囲まれる内部空間を持つハウジングと、前記ハウジング壁に一体化される移動可能な表面と、交互に空気が、前記開口部で様々な方向から前記開口部を通じて前記ハウジングに吸い込まれ、指向されたジェットの形式で前記開口部を通じて前記ハウジングから放出される前記表面の振動の動きを実現する移動可能な前記表面を動作させるための作動手段とを有する電気掃除装置。
2. 前記ユニットにおいて、前記作動手段が、
   （ｆ＊ｄ）／ｖ≦１
   を満たすことを確実にするための特性を持つ前記表面の動きを実現し、ここで、ｆは前記表面の動きの周波数であり、ｄは前記開口部の代表寸法であり、ｖは空気を吸い込み及び放出するサイクルの放出フェーズでの前記開口部の空気の平均速度である、請求項１に記載の電気掃除装置。
3. 前記ユニットにおいて、前記開口部は軸対称形の開口部であり、前記ユニットの作動手段が、
   （ｆ＊ｄ）／ｖ≦１、
   好ましくは（ｆ＊ｄ）／ｖ≦０．５
   を満たすことを確実にするための特性を持つ前記表面の動きを実現し、ここで、ｆは前記表面の動きの周波数であり、ｄは前記開口部の直径であり、ｖは空気を吸い込み及び放出するサイクルの放出フェーズでの前記開口部の空気の平均速度である、請求項１又は２に記載の電気掃除装置。
4. 前記ユニットにおいて、前記開口部は細長い矩形形状であり、前記作動手段が、
   （ｆ＊ｄ）／ｖ≦０．２５、
   好ましくは（ｆ＊ｄ）／ｖ≦０．１
   を満たすことを確実にするための特性を持つ前記表面の動きを実現し、ここで、ｆは前記表面の動きの周波数であり、ｄは前記開口部の短辺の長さであり、ｖは空気を吸い込み及び放出するサイクルの放出フェーズでの前記開口部の空気の平均速度である、請求項１又は２に記載の電気掃除装置。
5. 前記ユニットにおいて、前記ハウジングがチューブ形の部分を有し、前記開口部がその端部にある、請求項１乃至４の何れか一項に記載の電気掃除装置。
6. 前記ユニットが、動作の間、前記ハウジングから前記開口部へ放出される空気を前記ユニットの他の部分の方向にガイドするためのガイド手段と、電気掃除プロセスを受けるべき表面の上に前記ユニットをガイドするための外側の平面領域とを有し、前記ガイド手段は、前記平面領域に関して、０°から４０°の範囲にある角度αに配向されている、請求項１乃至５の何れか一項に記載の電気掃除装置。
7. 前記ユニットが、動作の間、前記ハウジングから前記開口部へ放出される空気を前記ユニットの外側にガイドするためのガイド手段と、電気掃除プロセスを受けるべき表面の上に前記ユニットをガイドするための外側の平面領域とを有し、前記ガイド手段は、前記平面領域に関して、０°から４０°の範囲にある角度βに配向されている、請求項１乃至５の何れか一項に記載の電気掃除装置。
8. 前記ユニットの内部へのアクセスを可能にする開口部で、前記ユニットが、前記ユニットの外側に設けられる突起部を有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の電気掃除装置。
9. 前記ユニットにおいて、前記ハウジングは少なくとも一つの開口部が設けられるハウジング壁により囲まれる内部空間を２つ有し、前記ハウジング壁の一部は前記ハウジングの内部に設けられて、２つの内部空間の間の分離を構成し、前記移動可能な表面は前記ハウジング壁の一部に設けられる、請求項１乃至８の何れか一項に記載の電気掃除装置。
10. 前記ユニットは少なくとも一つの開口部が設けられるハウジング壁により囲まれる内部空間を持つ付加的なハウジングを有し、前記ハウジングの前記内部空間は前記開口部を通じて互いに連通する、請求項１乃至８の何れか一項に記載の電気掃除装置。
11. 前記ハウジングの各々が２つの開口部を持ち、前記ハウジングの前記内部空間は、これらの開口部を通じて互いに連通する、請求項１０に記載の電気掃除装置。
12. 前記付加的なハウジングの壁の一部が前記ハウジングの内部で凹んでいる、請求項１０又は１１に記載の電気掃除装置。
13. 前記付加的なハウジングが前記ユニット外の空間に対して開いている開口部を持つ、請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の電気掃除装置。
14. 塵粒子が表面から除去され浮遊するようになるため、掃除されるべき表面及び／又は塵粒子に空気力学的に影響を与えるため、少なくとも一つの開口部が設けられるハウジング壁により囲まれる内部空間を持つハウジングと、前記ハウジング壁に一体化される移動可能な表面と、交互に空気が、前記開口部で様々な方向から前記開口部を通じて前記ハウジングに吸い込まれ、指向されたジェットの形式で前記開口部を通じて前記ハウジングから放出される前記表面の振動の動きを実現する移動可能な前記表面を動作させるための作動手段とを有する、電気掃除装置の使用のためのユニット。

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