JP5960823B2 - 表面を清掃するための清掃装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面を清掃するための清掃装置に関する。また、本発明はかかる清掃装置のノズル装置に関する。

今日、硬い床の清掃はまず真空掃除機をかけて、その後モップ掛けすることによって行われる。掃除機が粗いごみを除去し、モップにより汚れが取り除かれる。最先端の多様な装置では、特に専門の清掃セクターをターゲットとした、吸引とモッピングをまとめて行うことをアピールする装置が知られている。専門の清掃セクター用の装置は、通常、広範囲及び完全に平坦な床のために設計されている。これらの装置は、硬いブラシ及び吸引力により床から水及びごみを取り除く。家庭用の装置は、大抵の場合、硬いブラシ及びスクイージーノズルの組み合わせを用いる。専門の清掃セクター用の装置と同様、これらの製品はブラシを用いて床から汚れを除去し、スクイージーは負圧と協力して床からごみを持ち上げる。

上記スクイージー要素は、清掃装置の底部に取り付けられ、単純に清掃される表面上を滑ることによってごみ粒子及び液体を表面上で押す又は表面から拭き取る、フレキシブルなゴム製のリップによって通常実現される。通常、真空によって生成される負圧は、集められたごみ粒子及び液体を吸引するために用いられる。

真空掃除機システムのためのスクイージー装置は、例えばＥＰ０ ５７６ １７４Ａ１から知られている。上記ブラシ及びスクイージーの組み合わせを用いる掃除機は、例えばＵＳ７，６６５，１７２Ｂ１から知られている。この文献に記載のパワーフロアスイーパは、モータ駆動主要アジテーター及び車輪に連結された端部アジテーターのペアを備える足元アセンブリを有し、掃除機を手動で推進させることにより車輪及び端部アジテーターが回転する。しかし、この掃除機は真空源を有していないため、清掃される床面から水を吸い上げることができない。よって、床面を乾燥させる性能は低い。

従来技術の他の真空掃除機は、ＵＳ４，８６４，６８２Ａから知られる回転ブラシ及びスクイージーの組み合わせを用いるものである。この真空掃除機は、掃除機が用いられる床面のタイプに応じて自動的に調整される自動調整ワイパーストリップアセンブリを有する。このアセンブリは、十分な清掃結果を得るためには高吸引力を必要とする。この真空掃除機に用いられるブラシは、床、例えばカーペットを激しく動かすための硬いブラシ毛を有するアジテーターである。硬い毛は比較的良いスクラビング効果を示し、ブラシを特に汚れの除去のために使用することを可能にする。しかし、かかるアジテーターは床から液体を持ち上げることができないため、床を乾燥させる性能は低い。

従来技術の吸引及びモップ掛けをまとめて行う装置は、通常、汚れ除去を向上させるために水又は洗浄リンスを能動的に噴霧（スプレーイング）するブラシ要素を使用する。このような装置は通常、図１１に例示的に示すように、ブラシの一方の面に設けられた２つのスクイージーを有するダブルスクイージー要素を使用する。追加の真空源が上記ダブルスクイージー構成の間の経路（チャネル）に吸引力を生成し、清掃水を床から再び取り除く。

しかし、能動的に噴霧された清掃水を再び床から除去するためには、装置は必ず、ブラシが（装置の動きの方向で見て）ダブルスクイージー構成の前方に位置するよう、前方向に動かされなければならない。装置を反対の後方向に動かすと、後方向のストロークではブラシによって散乱された洗浄水はスクイージーによって取り除かれないため、床は濡れたままである。

装置の前方向及び後方向ストロークの両方で良い清掃結果を得るために、既知の清掃装置はブラシの両側にダブルスクイージーノズルを有する。かかる構成を図１２に例示的に示す。このようなブラシの両側のダブルスクイージー構成は良い清掃結果を示すが、これらの装置のノズルはかなり嵩高になる（サイズが大きくなる）。特に、狭い角部を清掃しなければならない家庭用の装置においては、このような嵩高のノズルは動作上の制限のため、不利且つ不便である。

さらに、図１１及び図１２に示すようなダブルスクイージー構成の使用は、いくつかの他のデメリットを有する。装置の移動中、スクイージーは常に床面と接触しているため、このようなダブルスクイージーは床に高いひっかき負荷を及ぼすおそれがある、特に、ブラシの各側にダブルスクイージー構成が用いられる場合、床に傷を残すリスクが高くなる。また、かかるダブルスクイージー構成は髪の毛又はピーナッツ等の粗いごみに対応していないというデメリットを含む。これは、粗いごみは通常スクイージー内に巻き込まれるかスクイージーによって押されるかするため、吸引口に入ることができないからである。これとは別に、ダブルスクイージーノズルは洗浄するのが難しく、自身を洗浄する能力を持たない。

これらのデメリットを克服するため、当該技術分野で既知の他の装置は、互いに平行に配置された２つの別々のブラシを有する（図１３に概略的に図示）。このタイプの清掃装置はＵＳ１，６９４，９３７から知られている。この文献は、互いに平行に且つ近傍に配置された２つの円筒状床ブラシによってごみを拾い上げることが可能な床スクラビングマシーンを開示する。これらのブラシは高速で回転し、一方は時計回りに、他方は反時計回りに回転する。このように構成することで、ともに十分に高速で動く隣接する円周は、相当な力でごみを鉛直上方に、ほぼフラットな噴射（ジェット）状で発射する。床を乾燥するため、ブラシに加えてワイパー又はスクイージーが用いられる。２つの別個のブラシ及び追加のスクイージーのため、このソリューションに係るノズルもかなり嵩高になり、動作の自由は消費者にとって不満足なものとなる。

本発明の課題は、現在の最先端の技術と比較して向上された清掃性能を示し、且つ高い動作の自由度を保証する小サイズのノズルを有する改良された清掃装置を提供することである。

この目的は、
１）ブラシ軸を軸として回転可能なブラシであって、前記ブラシは柔軟なブラシ要素を有し、前記ブラシの回転の間、清掃されるべき表面と前記ブラシ要素が接触している拾い上げ期間中に前記表面と接触して前記表面からごみ粒子及び液体を拾い上げる先端部を、前記ブラシ要素は有し、複数の前記ブラシ要素の線密度は、少なくとも前記先端部において１５０ｇ／１０ｋｍ未満である、前記ブラシと、
２）清掃装置の移動中に前記表面上でごみ粒子及び液体を押す又はワイプする単一のスクイージー要素であって、前記スクイージー要素は前記ブラシから間隔を空けて配置され、前記ブラシ軸に実質的に平行な長さ方向に実質的に沿って延在する前記スクイージー要素と、
を有するノズル装置であって、
前記スクイージー要素と前記ブラシとの間で前記ノズル装置内に吸引エリアが規定される、前記ノズル装置と、
前記ブラシを回転駆動する駆動手段であって、前記駆動手段は、特に、前記ブラシの回転の間、前記ブラシ要素が前記表面と接触していないごみ放出期間中、前記先端部において少なくとも３，０００ｍ／ｓ^２の遠心加速度を実現する、前記駆動手段と、
ごみ粒子及び液体を吸引する前記吸引エリア内に負圧を生成するための真空アグリゲートとを有する、
表面を清掃するための清掃装置によって達成される。

本発明の第２の側面によれば、上記目的は、上記清掃装置に用いられる対応するノズル装置によって達成される。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に規定される。ノズル装置は、清掃装置及び従属請求項に規定されるものと類似及び／又は同一の好ましい実施形態を有すると理解されたい。

本発明は、ブラシ要素の密度パラメータ及び回転中のブラシ要素の先端部において実現される遠心加速度の特別な組み合わせを選択することによって、上記ダブルスクイージー及びダブルブラシ清掃ソリューションの不都合を、単一のスクイージー要素を適用することによって克服することができるという概念に基づく。従来技術の清掃装置とは対照的に、提示の清掃装置のノズル装置は、単一のスクイージー要素及び好ましくは単一の主要ブラシのみを有する。１つのブラシ及び１つのスクイージー要素のみを有するため、ノズルは嵩高でなくなり、改善された操作性を有する。

したがって、清掃装置は狭い表面を効果的に清掃することも可能にする。選択のパラメータ、すなわち、上限値１５０ｇ／１０ｋｍの柔軟なブラシ要素の線密度、駆動手段によって実現される、下限値３，０００ｍ／ｓ^２のブラシ要素の先端部における遠心加速度により、素晴らしい清掃結果を実現することができ、清掃されるべき表面は、実質的に同時にごみ除去及び乾燥を受ける。

汚れ（染み）除去のためのみに用いられる従来技術に基づくブラシとは対照的に、本明細書で提示される、柔軟なブラシ要素を有する柔らかいブラシは、床から水を拾い上げる能力も有する。したがって、第２スクイージー要素は必要ない。上記ブラシ要素の線密度及び遠心加速度に関するパラメータを用いることにより、非常に良い汚れ除去特性も得られることがわかった。好ましくはブラシ要素として用いられる柔軟なマイクロファイバ毛により、ブラシの回転中、ブラシ要素／マイクロファイバ毛が床と接触しているときに、床からごみ粒子及び液体を拾い上げることができる。ブラシによって液体をも拾い上げる能力は、選択されたブラシ要素の線密度及びブラシの高速駆動によって生じる毛管力及び／又は他の吸着力によって主に引き起こされる。非常に細いマイクロファイバ毛であるため、ブラシは粗いごみにも対応する。

先端部が床と接触する拾い上げ期間中、ブラシは回転し、ブラシ要素は床と先端部で接触して床からごみ粒子及び液体を拾い上げる。ブラシ要素がノズルハウジング内にあり、表面と接触しないごみ放出期間において、ブラシ要素の先端部の遠心加速度は、マイクロファイバ毛内のごみ及び液体粒子に現れる遠心力が、ごみ及び液体粒子がブラシ要素に抑えつけられる付着力を超えるほど強くなる。したがって、ブラシ要素が表面から離れており、ノズルハウジング内で回転しているごみ放出期間中、ごみ及び液体粒子は自動的に放出される。上記遠心力の他に、他の加速力が存在してもよく、特に柔軟なブラシ要素の変形による加速力でもよい。かかる変形は、例えば柔軟なブラシ要素が回転中に床に接する、又は液体若しくはごみ粒子に衝突するときに起こり得る。

ブラシ要素の先端部で起こる加速度は、ブラシ要素が回転していて床から離れているとき、ブラシからごみ粒子及び液滴を自動的に放出させる。全てのごみ粒子及び液滴が真空アグリゲート（アセンブリ）に直接吸引されるわけではないので、ブラシ要素が表面から離れる領域において、少量のごみ及び液体が表面に再び放り出される。しかし、この表面に再噴霧する効果は、負圧によって残留液体及びごみを吸引するよう、一種のワイパーのように動作して再噴霧された液体を集めるスクイージー要素によって克服される。したがって、スクイージーは残留液体及びごみが真空アグリゲートによって再び吸引されることなく放出されないことを保証する。よって、スクイージーはある意味ノズルハウジングの片側において、ごみ及び液体の吸引エリアを閉じる。ごみだけでなく液体も拾い上げることができるブラシ、及び清掃される表面上でごみ及び液体を押す又は表面から液体を拭き取る単一のスクイージー要素の選択された組み合わせにより、表面からごみ粒子及び液体をほぼ除去することができる。これは、清掃特性を向上させるとともに、ノズルのサイズ縮減をもたらす。

スクイージーの数を１つのスクイージー要素に減らすことにより、ハウジングのサイズを縮減してノズルの嵩を減らすだけでなく、スクイージーによって起こり得る床のひっかきを著しく低減することができる。さらに、単一のスクイージー要素は洗浄が遥かに容易である。

スクイージー要素がブラシから間隔を空けて配置され、好ましくはブラシ軸と平行な長さ方向に実質的に沿って延在する提示の構成により、ブラシ及び単一のスクイージーはともに吸引エリアを形成する。この吸引エリアは、スクイージー要素又はブラシのいずれかによって集められたごみ及び液体粒子を吸引するために用いられる負圧の領域である。負圧は、好ましくは何らかの方法で吸引エリアに接続された真空アグリゲートによって生成される。

ブラシは好ましくはノズルハウジングの片側に配置される一方、スクイージー要素はブラシと平行にハウジングの他方に側に配置され、装置の意図された移動方向で見て、ブラシ及びスクイージー要素は互いの背後に存在するようになる。スクイージー及びブラシは、装置の使用中清掃される表面に面するノズルハウジングの底面に配置され、この底面において、少なくとも部分的にノズルハウジングから突出する。装置を移動させると、スクイージー要素は清掃されるべき表面上を滑ってごみ粒子及び液体を床上で押す又は床から拭き取り、一方でブラシは回転中、ごみ及び液体粒子を同時に表面から拾い上げる。このようにすることで、装置の使用中に清掃されるべき表面に面する吸引口がブラシとスクイージー要素との間に形成される。この吸引口は、上記負圧が生成される吸引エリアに開いている。

この負圧をスクイージー及びブラシによって拾い上げられたごみ及び液体粒子に印加することにより、ごみ及び液体粒子は吸引されて床から除去される。よって、ブラシ及びスクイージー要素は常に清潔に保たれ、清掃されるべき表面にごみをまき散らす恐れがない。言い換えれば、これはブラシ及びスクイージーの一種の自己洗浄をもたらす。

ブラシ要素はプラスチック材料によって形成されてもよく、好適な例はポリエステル及びナイロンである。いずれの場合でも、複数のブラシ要素の線密度は、少なくとも先端部において１５０ｇ／１０ｋｍ未満である。これは、少なくとも先端部において、ブラシ要素が屈曲し、清掃されるべき表面からごみ粒子及び液滴を拾い上げることができるのに十分なほど柔軟であることを保証する。

また、ブラシ要素の消耗の程度は、この線密度範囲では許容範囲にあると考えられる。上記線密度、すなわち、ｇ／１０ｋｍで表される線密度は、Ｄｔｅｘ値としても表される。

出願人によって行われた実験より、上記範囲内のＤｔｅｘ値は技術的に可能な値であり、それによって良い清掃結果が得られることが証明された。しかし、Ｄｔｅｘ値の上限値がさらに低い（１２５、５０、２０、又は場合によっては５（ｇ／ｋｍ））ブラシ要素を用いることにより、清掃結果をさらに改善できることもわかった。

順番が後の方の値を使用することで、素晴らしい清掃結果、最適な水拾い上げ、最小の摩耗、並びに十分に低い清掃されるべき表面上の力消費及び熱生成が保証される。また、少なくとも、ブラシの回転の間、ブラシ要素が表面から離れているごみ放出期間中に先端部で支配的な加速度の最小値３，０００ｍ／ｓ^２は、本発明の環境において行われた実験の結果によってサポートされることに留意されたい。これらの実験は、本発明に係る装置の清掃性能がブラシの角速度の上昇（回転中のブラシ要素の先端部における加速度の上昇を意味する）とともに向上することを示した。

本発明の一実施形態によれば、駆動手段は先端部において少なくとも７，０００ｍ／ｓ^２の遠心加速度を実現し、より好ましくは１２，０００ｍ／ｓ^２の遠心加速度を実現するよう適合される。駆動手段がブラシ要素の遠心加速度を上記の範囲で実現するよう適合されるとき、ブラシ要素に付着している液滴は、ブラシ要素が清掃されるべき表面から離れている期間中に霧状で放出される。

上記ブラシ要素の線密度及びブラシ要素の先端部における加速度の組み合わせは、回転ブラシの最適な清掃パフォーマンスを生み出す組み合わせであり、ブラシが衝突したごみ粒子及びこぼれている液体のうち実質的に全てがブラシ要素によって拾われ、ノズルハウジング内のある位置において放出される。当然ながら、清掃では、ごみ除去及び乾燥処理が同時に実現される、粒子及び液体の効果的な拾い上げは有利である。ごみ及び／又は液体の表面への再導入を避けるという意味では、効果的な後続の放出処理は有利である。本発明に係るブラシ及び上記スクイージー要素の組み合わせ、並びに駆動手段によって実現される運転パラメータを用いることにより、粒子を液滴内に捕捉して粒子を実質的に大きくし、フィルタリングを容易にすることが可能である。

上記線密度に関するパラメータ及び上記ブラシ要素の先端部において実現される遠心加速度に関するパラメータの組み合わせは、従来技術の知識に基づいて求められたものではない。表面を清掃するために用いられる、ごみ及び液体を持ち上げることができる単一の回転ブラシを自律的且つ最適に機能させ、これによって従来以上の清掃特性を実現しつつ、必要なスクイージー要素の数を減らすことができる可能性に、従来技術は関連してさえいない。

少なくとも１つの回転デバイスが本発明に説明されるように提供及び動作されると、液体は、清掃されるべき表面から効果的に除去されることが保証され、ブラシのブラシ要素によって捕捉され且つ／又は液体とともに運ばれ得るごみ粒子に関しても同様である。ノズルハウジングの片側では回転ブラシのブラシングによって行われ、他方の側ではスクイージー要素が常に表面と接触して表面をワイプすることによって行われる清掃処理は、硬い表面への適用に特に適している。硬い表面の例は、硬い床、窓、壁、テーブルトップ、硬い材料からなる皿、側壁等である。

本発明の好ましい実施形態によれば、真空アグリゲートによって生成される負圧の範囲は３〜７０ｍｂａｒ、好ましくは４〜５０ｍｂａｒ、最も好ましくは５〜３０ｍｂａｒである。現在の最先端の真空掃除機は、許容可能な清掃結果を得るためには高い負圧を使用しなければならない。しかし、上記のブラシの特性によれば、上記圧力範囲内で非常に良い清掃結果を実現することができる。よって、より小さい真空アグリゲートを用いることもできる。これは、真空ポンプ選択の自由度を上げる。

本発明の他の好ましい実施形態によれば、ブラシ軸及び／又はスクイージー要素の長さ方向は、清掃装置の意図された移動方向と横断するように、好ましくは直交するように構成される。したがって、装置の移動中、スクイージーはごみ及び液体粒子に完全に長さ方向に沿って衝突することができる。ブラシ軸及びスクイージー要素を互いに平行に配置することにより、床からごみ及び液体粒子を拾い上げるための、ブラシ及びスクイージー要素の完璧な協力が確立される。負圧の吸引エリアはスクイージー要素とブラシとの間に規定され、やはりブラシ軸と実質的に平行に延在する。

本発明の他の好ましい実施形態において、前記スクイージー要素は、前記スクイージー要素を閉ポジションと開ポジションとの間で切り替える切り替え手段を有し、前記閉ポジションにおいて、前記清掃装置の移動方向で見て前記スクイージー要素が前記ブラシの背後に位置するように前記清掃装置が前記表面上を前方向に動くとき、前記スクイージー要素はごみ粒子及び液体を前記表面上で押す又はワイプし、前記開ポジションにおいて、前記清掃装置の移動方向で見て前記スクイージー要素が前記ブラシの前方に位置するように前記表面上を後方向に動くとき、前記表面からのごみ粒子及び液体が前記スクイージーと前記表面との間の開口部を通って前記吸引エリアに入ることができる。

清掃装置の移動方向に応じてスクイージー要素を開ポジションから閉ポジションに切り替える能力は、ノズルの前方向及び後方向ストロークの両方において良い清掃結果を実現可能にする。開構成は、スクイージーがブラシより前に床上のごみ及び液体に接近するときにごみを受け入れ可能にするものである。そして、閉ポジションにおいては、スクイージーは床との間の隙間を閉じる、言い換えれば、ブラシがスクイージーより前に床上のごみ又は液体に接近するとき、スクイージーが床上をワイプする又は滑る。

この切り替えモードを保証するために、スクイージー要素は、好ましくは清掃装置の移動方向に応じて、長さ方向を軸として曲がるフレキシブルなゴム製リップによって実現される。このゴム製リップは、好ましくはゴム製リップの下端付近に配置された少なくとも１つのスタッドを有し、ゴム製リップは下端において表面に触れるよう設計される。清掃装置が表面上を後方向に移動し、ゴム製リップが、清掃装置の移動方向で見てブラシの前方に配置されるとき、上記少なくとも１つのスタッドは、表面からゴム製リップを少なくとも部分的に持ち上げる。スクイージー要素がブラシより前に床上のごみに接近する、ノズルの後方向ストローク中のゴム製リップの持ち上げにより、後方向ストロークにおいても、スクイージー要素と清掃されるべき表面との間に形成される開口部を通して粗いごみがノズル内に入ることができる。反対の前方向に清掃装置を表面上で動かすとき、上記スタッドは床とは接触せず、ゴム製リップは自由に床上を滑って床からごみ及び水粒子を拾い上げることができる。

他の実施形態によれば、ノズル装置はブラシを少なくとも部分的に包囲するハウジングを有し、スクイージー要素はハウジングに取り付けられる。この構成において、ブラシは少なくとも部分的にノズルハウジングによって包囲されており、装置の使用中、清掃されるべき表面に面するノズルハウジングの底面から少なくとも部分的に突出する。よって、ブラシの回転中、ブラシ要素はハウジングの外部において表面と接触する。スクイージー要素は、ノズルが表面上を移動するときに清掃されるべき表面と接触するために、好ましくは同様にハウジングの底面に取り付けられる。装置の使用中、上記負圧がかけられる吸引エリアはブラシ、ハウジング、スクイージー要素及び清掃されるべき表面の間の空間に規定され、吸引口はスクイージー要素とブラシとの間に配置される。

他の好ましい実施形態によれば、前記清掃装置は、前記ブラシ軸を、前記表面から、前記ブラシ要素が完全に伸長した状態にある前記ブラシの半径より小さい距離に位置決めし、動作中に前記表面と接するブラシの部分の押し込みを実現する位置決め手段をさらに有し、前記押し込みは、前記ブラシ直径の２〜１２％である。

よって、ブラシが表面と接触するとブラシ要素は曲がる。したがって、ブラシの回転中、ブラシ要素が表面と接触すると、ブラシ要素の外観は伸長状態から屈曲状態に変わり、ブラシ要素がブラシの回転中に表面から離れると、ブラシ要素の外観は屈曲状態から伸長状態に変化する。

ブラシの押し込みの実践的な範囲は、ブラシ要素の完全伸長状態におけるブラシの直径の２〜１２％である。実際の状況において、上記ブラシの直径は適切な測定を実行することによって求めることができ、例えば、ブラシの回転速度で動作するハイスピードカメラ又はストロボスコープを用いることによって求めることができる。

また、ブラシ要素の変形、又はより正確には変形が起こり得る速度は、ブラシ要素の線密度によっても影響を受ける。また、ブラシ要素の線密度はブラシを回転させるために必要な力にも影響する。ブラシ要素の線密度が比較的低いと柔軟性は比較的高く、ブラシ要素を清掃されるべき表面と接触する際に曲げるために必要な力は比較的低い。これは、ブラシ要素と表面との間に発生する摩擦力が低く、よって表面の加熱及びこれに付随する表面の損傷を防ぐことができることを意味する。ブラシ要素の比較的低い線密度の他の利点は、摩耗への抵抗が比較的高い、尖った物体等による損傷の可能性が比較的低い、及び表面にかなりの凸凹が存在する場合であっても、接触が保たれるように表面をなぞることが可能なことである。

ブラシ要素がごみ粒子又は液体と接触するとき、又は、ブラシが表面に対して押し込まれる場合、ブラシ要素は屈曲する。ごみ粒子及び液体が付着しているブラシ要素が表面から離れると、ブラシ要素は伸長し、特にブラシ要素の先端部が比較的高い加速度で移動する。結果として、ブラシ要素の先端部における遠心加速度が上昇する。したがって、上記実施形態に関連して述べられたように、遠心力は付着力より高いので、ブラシ要素に付着する液滴及びごみ粒子はブラシ要素から放たれる。遠心力の値は、上記変形及び線密度を含む様々な要因によって決定されるが、ブラシが駆動される速度によっても決定される。

回転ブラシの清掃機能に追加の役割を担い得る１つの要因は、ブラシ要素の充填密度である。充填密度が十分高い場合、ブラシ要素間で毛細管現象が起こり、清掃されるべき表面から液体が除去される速度を向上し得る。本発明の一実施形態によれば、ブラシ要素の充填密度は少なくとも３０ブラシ要素タフト／ｃｍ^２であり、１タフトあたりのブラシ要素の数は少なくとも５００である。

ブラシ要素をタフトにすると追加の毛管路が形成され、清掃されるべき床からごみ粒子及び液滴を拾い上げるためのブラシの毛管力が上昇する。

他の好ましい実施形態によれば、ブラシ要素の総数の大半の線密度が、少なくとも先端部において、２０ｇ／１０ｋｍより低い。このような低いＤｔｅｘ値の重要な利点は、ブラシ要素の消耗が最小になることである。この場合、当該技術分野で知られる多くの場合とは反対に、ブラシ要素は非常に柔らかく柔軟であると分類され得る。

ブラシ要素の先端部において上記遠心加速度を実現するために、駆動手段は、本発明の一実施形態によれば装置の動作中、角速度３，０００〜１５，０００回／分、より好ましくは５，０００〜８，０００回／分を実現する。出願人の実験により、角速度６，０００回／分以上でブラシが駆動されるとき、最適な清掃結果が得られることがわかった。

しかし、ブラシ要素の先端部における望ましい遠心加速度は角速度（ブラシの回転数）のみには依存せず、ブラシの半径（直径）にも依存する。したがって、本発明の他の実施形態によれば、ブラシが完全に伸長した状態にあるとき、ブラシの直径が１０〜１００ｍｍ、より好ましくは２０〜８０ｍｍ、最も好ましくは３５〜５０ｍｍであり、ブラシ要素の長さが１〜２０ｍｍ、好ましくは８〜１２ｍｍであることが好ましい。

上記したように、提示の清掃装置は非常に良い清掃結果を実現する能力を有する。清掃結果は、清掃されるべき表面を能動的に濡らすことでさらに改善できる。これは、汚れ（染み）除去において特に好ましい。ごみ粒子のブラシ要素への付着を強める過程で用いられる液体は、多様な方法で供給できる。まず、回転ブラシ及び柔軟なブラシ要素は清掃される表面に存在する液体によって濡らすことができる。このような液体の例は水、又は水及び石鹸の混合液である。あるいは、ブラシに清掃液を能動的に供給することによって、例えば、ブラシに液体をしみ出すことによって、又はブラシの中空コア要素内に液体を注入することによって、液体を柔軟なブラシ要素に供給してもよい。

よって、一実施形態によれば、前記清掃装置は、液体を、前記ブラシ軸が延在する前記ブラシの幅１ｃｍあたり６ｍｌ／分未満の速度で前記ブラシに供給する手段を有することが好ましい。液体はこれ以上に高い速度で供給される必要なく、上記速度は液体がごみ粒子の輸送手段としての機能を果たすのに十分であると考えられる。したがって、清掃される表面から汚れを除去する能力を著しく向上できる。少量の液体のみを用いる利点は、繊細な表面、例えば、水等の液体に敏感であると表示される表面であっても処理可能な点である。また、ブラシに供給される液体を保持する貯蔵室の所与のサイズでは、自律時間がより長い、すなわち、貯蔵室が空になって再充填を要するまでにより長い時間がかかる。

意図的に選択され、能動的に供給される液体を用いる代わりに、こぼれた液体、すなわち、清掃される表面から除去されるべき液体を用いることも可能である。例は、こぼれたコーヒー、牛乳、お茶等である。これは、上記のように、ブラシ要素が清掃される表面から液体を除去でき、上記のように液体を遠心力によってブラシ要素から除去できるという点から可能である。上記のブラシとスクイージーとの間の領域において表面に再噴霧する影響は、スクイージー要素が一種のワイパーとして動作することによって再噴霧された液体及びごみを集め、負圧によって残留液体及びごみを吸引することによって克服できる。したがって、スクイージーは残留液体及びごみが真空アグリゲートによって吸引されることなく再び吸引エリアを離れないことを保証する。したがって、スクイージーはある意味ノズルハウジングの片側においてごみ及び液体に対して吸引エリアを閉じる。よって、選択されたブラシ及びスクイージーの組み合わせは非常に良い清掃及び乾燥効果をもたらす。

他の好ましい実施形態によれば、前記清掃装置は、前記装置の動作中、前記ブラシが前記表面に接触する領域において、前記ブラシの前記スクイージー要素の反対側に気流を生成する手段を有する。上記気流は、ブラシの回転中に生じた気流に対抗する働きを主に有する。ブラシは高速で駆動されるため、ノズルハウジングの外側で乱気流が起こり得り、ブラシの回転中、ブラシ要素が最初に床に接触する領域から床に存在するごみ粒子及び液滴が飛ばされ得る。

このような不利な効果を避けるため、ブラシによって引き起こされた気流が相殺されるよう、ブラシが清掃される表面に接触する領域において気流を生成するための手段が用いられ得る。生成される対抗気流は、好ましくはごみ粒子及び液滴をブラシの前方でノズルに直接進入させる、又は上記のようにブラシに衝突させてブラシによって拾い上げさせる吸引効果を生じさせるために、内側方向に方向づけられる。このような気流発生を実施する１つの方法は、ノズルハウジングとブラシとの間、ブラシの前方で、ブラシが回転中にブラシ要素がノズルハウジングを離れる位置に小さな開口部を設けことである。このようにすることで、第２の吸引口をノズルの前方に作成することができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記清掃装置は、回転中の前記ブラシが前記表面に接触する位置より、回転方向で見て前の位置で前記ブラシに接触するディフレクタを有する。このようにすることで、ブラシ要素はディフレクタによって一体的に押され、装置が運転されているときブラシ要素間の空間に常に存在する空気が空間から押し出される。ディフレクタと清掃されるべき表面との間の領域において、ブラシ要素は再び真っ直ぐに伸長され、互いに離れることによってブラシ要素間の領域を拡大する。このブラシ間の急激な空間の拡大は、ブラシ要素が最初に清掃されるべき表面と接触する領域において追加の負圧を生成する。追加の負圧は、空気、よってごみ及び液体粒子をブラシ内に吸引する吸引効果を生み出す。清掃される表面によってブラシが一体的に押される位置の付近で空気がブラシ内に吸引されるため、ブラシの回転及び清掃される表面との接触によって引き起こされる上記不必要な乱気流は、実質的に相殺される。

また、ディフレクタは水滴又は清掃液が、すでに清掃された表面に再び落ちるのを防ぐ。最適な場合において、上記機能を保証するためにディフレクタはブラシと十分に接触するよう配置される。一実施形態において、ディフレクタは、例えばハウジングの内側に突出し、ブラシの回転中にブラシ要素と接触するノズルハウジングの単純な部品であってもよい。ディフレクタ自身はノズルハウジングの剛性な部品によって実現されてもよいし、ノズルハウジングに取り付けられる、ブラシ要素と接触すると少なくとも部分的に屈曲するフレキシブルな要素によって実現されてもよい。

他の好ましい実施形態によれば、前記ブラシは、前記ブラシの外周にタフトをらせん状のパターンで有するらせん状ブラシである。このようなタフトのらせん状の構成は、要求される吸引力を著しく低下させる。一般的に、この環境において、タフトは間隔を空けて列状に配置することが好ましい。

本発明の上記及び他の側面は、以下で説明される実施形態を参照して説明され、明らかになるであろう。

図１は、第１動作ポジションにおける、本発明に係る清掃装置のノズル装置の第１実施形態の概略断面図を示す。 図２は、第２動作ポジションにおける、図１に示すノズル装置の第１実施形態の概略断面図を示す。 図３は、第１動作ポジションにおける、本発明に係る清掃装置のノズル装置の第２実施形態の概略断面図を示す。 図４は、第２動作ポジションにおける、図３に示すノズル装置の第２実施形態の概略断面図を示す。 図５ａは、第１動作ポジションにおける、本発明に係る清掃装置のスクイージー要素の概略上面図を示す。 図５ｂは、第１動作ポジションにおける、本発明に係る清掃装置のスクイージー要素の概略断面図を示す。 図６ａは、第２動作ポジションにおける、図５ａ及び図５ｂに示すスクイージー要素の概略上面図を示す。 図６ｂは、第２動作ポジションにおける、図５ａ及び図５ｂに示すスクイージー要素の概略断面図を示す。 図７は、本発明に係る清掃装置全体の概略断面図を示す。 図８は、清掃装置のブラシの一実施形態の概略断面図を示す。 図９は、ブラシの角速度とブラシの自己洗浄能力との間の関係を説明するためのグラフを示す。 図１０は、ブラシの遠心加速度とブラシの自己洗浄能力との間の関係を説明するためのグラフを示す。 図１１は、現在の最先端技術に係るノズル装置の第１実施例の概略断面図を示す。 図１２は、現在の最先端技術に係るノズル装置の第２実施例の概略断面図を示す。 図１３は、現在の最先端技術に係るノズル装置の第３実施例の概略断面図を示す。

図１及び図２は、本発明に係る清掃装置１００のノズル装置１０の第１実施形態の概略的な断面図を示す。図１において、ノズル装置１０は第１動作ポジションにあり、図２ではノズル装置１０は第２動作ポジションにある。ノズル装置１０は、ブラシ軸１４を軸として回転可能なブラシ１２を有する。ブラシ１２は、好ましくは細いマイクロファイバ毛によって実現される柔軟なブラシ要素１６を備える。柔軟なブラシ要素１６は、ブラシ１２の回転中に清掃される表面２０と接し、ブラシ要素１６が表面２０と接する拾い上げ期間中に表面２０からごみ粒子２２及び液体２４を拾い上げる先端部１８を有する。

複数のブラシ要素１６、好ましくは大半のブラシ要素１６の線密度は、少なくとも先端部１８において１５０ｇ／１０ｋｍより低くなるよう選択される。また、ノズル装置１０は、ブラシ１２を所定の回転方向２６に駆動する駆動手段（例えばモータ（図示なし））を有する。駆動手段は、ブラシ要素１６の先端部１８において（特に、ブラシ１２が回転し、ブラシ要素１６が表面２０と接触していないごみ放出期間中）、３，０００ｍ／ｓ^２を実現するよう適合される。

ブラシ１２は、少なくとも部分的にノズルハウジング２８によって包囲される。ノズルハウジング２８内におけるブラシ１２の配置は、好ましくはブラシ１２が少なくとも部分的にノズルハウジング２８の底面３０（装置１００の使用中、清掃されるべき表面２０に面する面）から突出するよう選択される。

また、ノズルハウジング２８の底面３０にはスクイージー要素３２が取り付けられる。このスクイージー要素３２は、装置１００の使用中に清掃されるべき表面２０と接触するように配置されている。スクイージー３２は、清掃装置１００が移動された際にごみ粒子２２及び液体２４を表面２０上で押す又はワイプするためのワイプ要素の一種として用いられる。スクイージー３２は、好ましくはブラシ１２から間隔をおいて離され、ブラシ軸１４と実質的に平行に延在する。ノズルハウジング２８、スクイージー３２、及びブラシ１２はともに、ノズルハウジング２８内に位置する吸引エリア３４を規定する。本発明の意味での吸引エリア３４は、ブラシ１２、スクイージー３２、及びノズルハウジング２８間のエリアのみを示さず、ブラシ要素１６がノズルハウジング内にあるブラシ１２が回転中の期間のブラシ要素１６間の空間、及びスクイージー３２とブラシ１２との間に規定されるエリアをも示す。後者のエリアは、下記において吸引エリア３４に開く吸引口３６としても示される。

図面では概略的にのみ示される真空アグリゲート（アセンブリ）３８によって、ブラシ１２及びスクイージー３２に接触して集められたごみ粒子２２及び液体２４を吸引するための吸引エリア内に負圧が生成される。本発明によれば、かかる負圧は好ましくは３〜７０ｍｂａｒであり、より好ましくは４〜５０ｍｂａｒであり、最も好ましくは５〜３０ｍｂａｒである。この負圧は、約７０ｍｂａｒの負圧をかける一般的な掃除機と比較すると、かなり低い。しかし、ブラシ１２の上記特性のため、上記圧力範囲でも非常に良い清掃結果が実現され得る。したがって、より小さな真空アグリゲート３８を使用することもできる。これは、真空ポンプの選択の自由度を高くする。

本発明の要点は、ブラシ要素１６の線密度に関する上記パラメータを適用し、ブラシ要素１６の先端部における遠心加速度を上記範囲内で実現することにより、１つのブラシ１２及び１つのスクイージー要素３２のみを有するノズル１０を備えながら非常に良い清掃結果及び汚れ除去特性を達成することができる。

良い清掃結果を得るために少なくとも２つのスクイージーを備える（ブラシの各側に１つずつ）ことを要する、又は時計回り及び反時計回りに回転する２つのブラシを備えることを要する従来のノズル装置とは対照的に、提示のソリューションは非常にスペース効率の良いノズルサイズをもたらす。提示のソリューションによって達成される非常に良い清掃特性は主にブラシ１２に依存するもので、これは上記動作パラメータによってもたらされ、従来のソリューションで用いられる硬いブラシとは異なり、清掃される表面２０からごみ粒子２２を拾い上げることが可能なだけでなく、清掃される表面２０から液体２４を拾い上げることも可能である。

ブラシ１２は水２４も拾い上げることができるため、図１１及び図１２に例示的に示されるダブルスクイージーソリューションは必要ない。これは主に、水が生成される負圧によって床から拾い上げられるだけでなく、ブラシ１２によって能動的に床から持ち上げられることに基づく。図１に示すように、ノズルが表面上を後方向ストロークによって動かされた場合であっても、スクイージー３２及び吸引口３６が通過した後も表面２０上に残る水２４及びごみ粒子２２、すなわち、吸引口３６において吸引エリア３４に印加される負圧によって表面２０から直接吸引されなかった水及びごみは、ブラシ１２と衝突して持ち上げられる。この意味での後方向ストロークは意図された移動方向４０へのノズル装置１０の移動を示し、表面２０上に存在するごみ及び液体粒子２２、２４がブラシ１２に衝突する前にスクイージー３２と衝突する方向を示す。この状況は、図１に例示的に示される。

ブラシ１２に能動的に水が噴霧される場合（実線では表面２０の染み又は汚れ除去を改善するためにたびたび実施される）、このような後方向ストロークは、ブラシ１２が噴霧された水を再び拾い上げることができなかった場合、表面上に清掃液を残すことになる。この場合、床２０からの水の除去を保証するためには追加のスクイージーを使用しなければならない。しかし、これはブラシ１２の提示の特性によるものであり、ブラシ１２の駆動速度及びスクイージー３２との組み合わせは必ずしも本発明に基づかなくともよい。

前方向ストローク（図２）と同様に、後方向ストロークでも良い清掃結果を保証するためには、スクイージー要素３２は、好ましくはノズル１０の表面２０に対する移動方向４０に応じて、スクイージー３２を開ポジションと閉ポジションとの間で切り替えるための切り替え手段４２を有する。ノズルが、スクイージー要素３２が（清掃装置１００の移動方向４０で見て）ブラシの背後に位置する前方向ストローク（図２）で動く場合、スクイージーは閉ポジションに配置される。この閉ポジションにおいて、スクイージー３２は、表面２０上をいくらか滑ることによって、ごみ粒子２２及び液体２４を表面２０上で押しだし又は表面２０からワイプする。このような前方向ストロークにおいて、スクイージー３２は、持ち上げられなかった又はブラシ１２から表面２０に噴霧された残留水を表面２０から集める一種のワイパーとして動作する。スクイージー３２によって集められた残留水は吸引エリア３４内の負圧によって吸引される。

一方、ノズル１０が、スクイージー３２が（移動方向４０で見て）ブラシ１２の前に位置し、表面上のごみ粒子２２及び液体がブラシに衝突する前にスクイージー３２に衝突する、後方向ストローク（図１）で動かされる場合、スクイージー３２は開ポジションに配置される。この後方向ストロークにおいて、切り替え要素４２はスクイージー３２を開ポジションに切り替え、表面２０からのごみ粒子及び液体がスクイージー４３と清掃されるべき表面２０との間の開口部を通って吸引エリア３４に入ることができるようにする。このように、ごみ粒子２２及び液体２４は吸引口３６において吸引エリア３４に入ることができ、また、表面２０からごみ粒子２２及び液体２４を拾い上げるブラシ１２に衝突する。

スクイージー３２が開ポジションに切り替えられないとすると、非常に小さいごみ粒子２２しか吸引口３６に到達できなくなり、ごみ及び液体のほとんどが、吸引エリア３４に入ることなくスクイージー３２によって巻き込まれ、表面２０上で押される。これは、当然ながら弱い清掃及び乾燥効果をもたらす。

このスクイージー要素３２の方向依存切り替えを保証するため、スクイージー３２は、好ましくは清掃装置１００の移動方向に応じて自身の長さ方向を軸にして曲がることができるフレキシブルなゴム製リップ４６を有する。図５及び図６は、スクイージー３２の拡大概略図を示す。図５は、スクイージー３２の閉ポジションを示し、図６は、スクイージー３２の開ポジションを示す。

スクイージー３２が表面２０に触れるゴム製リップ４６の下端付近に配置されたスタッド５０は、清掃装置が表面２０上を、ゴム製リップが（移動方向４０で見て）ブラシ１２の前方に配置される後方向４０（図１）に動かされる場合、ゴム製リップ４６を表面２０から少なくとも部分的に持ち上げるよう適合されている。この場合、ゴム製リップ４６を減速し、スタッド５０をめくる一種のストッパーとして作用する、表面２０とスタッド５０との間に起こる自然な摩擦に主によって、ゴム製リップ４６が持ち上げられる。スクイージー３２は、これによってスタッド５０上で滑るようになり、ゴム製リップはスタッドによって持ち上げられ、ゴム製リップ４６と表面２０との間の空間の間に開口部４４が生じる（図６ａ及び図６ｂ参照）。

ノズル装置１０の第２実施形態を示す図３及び図４は、第１実施形態（図１及び図２）と比較して、スクイージー３２及びブラシ１２の位置が本発明の範囲を逸脱することなく交換できることを示している。この場合、スクイージー３２はブラシ軸１４に関して、ノズルハウジング２８の反対側に配置される。この場合、ノズル１０が、スクイージー３２が（移動方向４０で見て）ブラシ１２の前方に位置する前方向ストローク（図３）で動かされる場合、スクイージー要素３２は当然開ポジションになくてはならない。そうでなければ、液体２４及びごみ粒子２２はやはり吸引エリア３４及び吸引口３６に入ることができない。

一方、スクイージー３２は、本実施形態に係るノズルが、ブラシ１２が（移動方向４０で見て）スクイージー３２の前方に位置し、最初にごみ及び液体粒子２２、２４に衝突する後方向ストローク（図４）で動く場合、スクイージー３２は閉ポジションになくてはならない。この場合、スクイージー３２はやはり表面２０上を滑るワイパーとして動作し、表面２０上に残るごみ及び液体粒子２２、２４を集める。

図１及び図２に示す第１実施形態を図３及び図４に示す第２実施形態と比較して、残りの構成、すなわち、ブラシの特性及びノズルハウジング２８の特性は同じままであることに留意されたい。ノズルハウジング２８のスクイージー３２が配置されている側からブラシ要素１６が入るように、ブラシ１２の回転方向２６が決定されなければならないため、ブラシ１２の回転方向２６さえも同じままでなければならない。そうでなければ、これはブラシ１２及びスクイージー要素３２の上記相互作用を実現できない。

しかし、ブラシ１２の特性は同じままである。ブラシ１２は、好ましくは２０〜８０ｍｍの直径を有し、駆動手段は、ブラシ１２を少なくとも角速度６，０００回／分で回転可能であってもよい。ブラシ１２の幅、すなわち、ブラシ１２の、ブラシ１２の回転軸１４が延在する方向の寸法は、例えば２５ｃｍ程度であってもよい。

ブラシ１２のコア要素５２の外表面上には、タフト５４が設けられている。各タフト５４は、ブラシ要素１６と呼ばれる数百本の繊維要素を有する。例えば、ブラシ要素１６は直径約１０ｍｍオーダーで、１５０ｇ／１０ｋｍ未満のＤｔｅｘ値を有するポリエステルによって形成される。ブラシ要素１６の充填密度は、ブラシ１２のコア要素５２の外表面において少なくとも３０タフト／ｃｍ^２であり得る。

ブラシ要素１６は比較的ランダムに配置されてもよく、すなわち、一定の相互距離で配置されなくてもよい。また、ブラシ要素１６の外表面５６は平坦でなくともよく、この場合、ブラシ要素１６が液滴２４及びごみ粒子２２を捕捉する能力が向上する。特に、ブラシ要素１６は、滑らかで略円形な外周ではなく、でこぼこで切り目及び溝を有する略星形の外周を有してもよい。ブラシ要素１６は、ブラシ１２のブラシ要素１６の総数の大半の（少なくとも先端部１８における）線密度が１５０ｇ／１０ｋｍ未満という要求事項を満たす限り、同一でなくともよい。

回転ブラシ１２により、特にブラシ１２のブラシ要素１６により、ごみ粒子及び液体２４が表面２０から拾い上げられ、清掃装置１００の回収部に運ばれる。ブラシ１２の回転により、第１位置で表面と第１の接触が起こる瞬間がある。接触の範囲は、ブラシ要素１６が、ブラシ要素１６の先端部１８が表面２０と接触するように曲げられるまで、増加する。先端部１８は上記のように表面２０上を滑り、その過程でごみ粒子２２及び液体２４に衝突し、この衝突により、多量の液体２４及び／又はごみ粒子２２が清掃される表面２０から動かされて、ブラシ１６の吸着力によって持ち去られ得る。この過程において、ブラシ要素１６は、粒子２２、２４を捕捉及び引きずる鞭のようにいくらか作用してもよく、これはバンドブレーキの機能に類似する機能に基づき、粒子２２、２４を強制的に閉じ込めて離さない。また、拾われる液体２４は、空気中に表面２０から離れていく液体の糸を引きずり得る。ブラシ要素１８の先端部１９において発生する加速度は、ブラシ要素が回転中に床２０から離れると、ごみ粒子２２及び液滴２４をブラシ１２から自動的に離脱させる。全てのごみ粒子２２及び液滴２４が真空アグリゲート３８によって直接吸引可能ではないため、ブラシ要素１６が表面２０から離れる領域において、少量のごみ及び液体が表面２０上に放り出される。しかし、この表面２０への再噴霧の効果は、一種のワイパーのように動作することによって再噴霧された液体及びごみを回収するスクイージー要素３２によって克服することができ、残留液体２４及びごみ２２はその後負圧によって吸引される。よって、液体２４及びごみ２２は吸引されることなく吸引エリア３４を再び離れることはない。

選択された技術的パラメータのため、ブラシ要素１６は表面２０に対して軽いスクラビング効果を有し、これは液体２４及びごみ２２の表面２０への付着に対抗することを助ける。

ブラシ１２の回転中、表面２０上でのブラシ要素１６の移動は、接触が最終的に失われるまで続く。接触がなくなると、ブラシ１２の回転によってもたらされる、ブラシ要素１６に作用する遠心力の影響により、ブラシ要素１６は本来の伸びきった状態をとる。伸びきった状態に戻るように力が働く際にブラシ要素１６は曲がっているため、ブラシ要素１６の先端部１８には追加の伸長加速度が存在し、ブラシ要素１６は鞭のしなりに似た動きにより曲がった状態から伸長した状態に移行する。ブラシ要素１６がほぼ伸長状態に戻った時点における先端部１８の加速度は、少なくとも３，０００ｍ／ｓｅｃ^２という要求事項を満たす。

上記動作中にブラシ要素１６の先端部１８に作用する力の影響下において、これらの力は付着力よりかなり高いため、多量のごみ粒子２２及び液体２４がブラシ要素１６から放出される。よって、液体２４及びごみ粒子２２は表面２０から離れる方向に飛ばされる。液体２４及びごみ粒子２２の大半はその後真空アグリゲートによって吸引される。上記のように、スクイージー要素３２及び吸引エリア３４内で生成される負圧により、ブラシ１２から表面２０に再噴霧される液体２４及びごみ２２の残留部分も回収されて吸引されることが保証される。

加速の影響下において、液体２４は小さな液滴状で発射され得る。これは、ごみ／空気回転分離機として作用する真空ファンアグリゲート３８、特に真空アグリゲート３８の遠心ファンによって実行されるような分離プロセスにとって好適である。遠心ファンによって作用する力のような吸引力は、ブラシ１６による上記液体及びごみの拾い上げプロセスには関与しないことに留意されたい。しかし、これらの吸引力は、スクイージーによって回収されたごみ及び液体を拾い上げるのに必要である。

上記の各ブラシ要素１６の機能の他に、ごみ２２及び液体２４を拾い上げるプロセスに寄与する他の効果、すなわちブラシ要素１６間の毛細管現象が起こり得る。この点において、ブラシ要素１６を有するブラシ１２は、多量のペンキ内に浸され、ペンキが毛管力によってブラシ１２に吸着するブラシ１２に類似する。

上記より、本発明に係るブラシ１２は以下の特性を有する。
−ブラシ１２の回転の非接触期間、柔軟なブラシ要素１６を有する柔らかいタフト５４は遠心力によって伸長される。
−柔らかいタフト５４は表面２０に触れると曲がり、遠心力を受けると真っ直ぐに延在するため、ブラシ１２と清掃される表面２０とが完全にフィットし得る。
−ブラシ１２は十分に高い遠心力により自身を常に洗浄し、一定の洗浄結果が保証される。
−タフト５４の非常に低い曲げ剛性のため、表面２０とブラシ１２との間の熱生成は極めて小さい。
−表面２０にしわ又は凹みが存在したとしても、液体が多くの従来装置においてそうであるように気流によって拾い上げられるのではなくタフト５４によって拾い上げられるという事実に基づき、表面２０からの液体の非常に均等な拾い上げ、及び非常に均等な全面的な清掃結果を実現することができる。
−ごみ２２はタフト５４によって表面２０から穏やかではあるが効果的な方法で除去され、ブラシ要素１６の低い剛性により、エネルギーの最も効率的な使用を実現できる。

比較的に低い線密度値のため、ブラシ要素１６は非常に低い曲げ剛性を有する可能性があり、タフト５４に束ねられたとき、元の形状を維持できない可能性がある。従来のブラシにおいて、ブラシ要素は開放されるとはね返る。しかし、上記のような非常に低い曲げ剛性を有するブラシ要素１６は、弾性力が各ブラシ要素間に存在する内部摩擦力を超えることができないほど小さいため、はね返らない。よって、タフト５４は変形後つぶれたままであり、ブラシ１２が回転しているときだけ伸長している。

清掃される表面と接触するための硬いブラシを有する従来装置と比べて、本発明に係るブラシ１２は、ブラシ要素１６が液体２４及びごみ２２を拾い上げ、清掃される表面２０から持ち去り、次回に表面２０と再び接触する前にブラシ要素１６から投げ出されるという作動原理により、非常に優れた清掃結果を実現することができる。

ブラシ１２が清掃される表面２０によって押し込められるという事実に基づき、ブラシ１２は、ノズルハウジング２８の内部から外部に空気を送り出す歯車ポンプの一種として動作する。これは、ごみ粒子２２が吹き飛ばされ、液滴２４がブラシ１２の範囲外の位置に形成され、清掃プロセス中の予期されない瞬間に落ちる可能性があるため、不都合である。

上記ポンプ効果を相殺（補償）するため、ブラシ１２が表面２０と接触する領域に、ブラシ１２によって生成される気流を相殺する気流を生成する手段を備えることが提案される。

この手段は多様な方法で実現できる。第１実施例は図１及び図２に示される第１実施形態に示され、小さな開口部５８が、ノズルハウジング２８とブラシ１２との間で、ブラシ１２の回転中にブラシ要素１６がノズルハウジング２８を離れる位置に配置される。この開口部５８は、ブラシ要素１６が表面２０に最初に接触する領域において負圧をかける（上記吸引エリア３４内の負圧により）吸引エリア３４への追加の吸引口６０を実現する。この負圧は、ブラシ１２の回転中にブラシ１２の前方に生成される望ましくない乱気流に対抗する気流を生成する。

ブラシ１２の前方の望ましくない乱気流に対抗する第２の選択肢は、ブラシ１２上で列をなすようにブラシ要素１６のタフト５４をブラシ１２に配置して、必要な吸引力を大幅に下げることである。

また、図３及び図４に示す第２実施形態において例示的に示されるように、回転方向２６で見てブラシ１２が表面２０に接触する直前の位置でブラシ１２を曲げるディフレクタ６２を用いてもよい。ディフレクタ６２は、ブラシ要素１６を反らすことによってブラシ要素１６をまとめて押す機能を有する。このようにすることで、ブラシ要素１６間に存在する空間内の空気は、空間から押し出される。ディフレクタ１６を離れた後、ブラシ要素１６は再び互いに離れるように移動し、ブラシ要素間の空間が広がってブラシ１２内に空気が吸引され、ごみ２２及び液体粒子２４を吸引する負圧が生成される。上記と同様に、回転するブラシ１２によって生成されるエアブローが相殺される。上記ディフレクタの例は、ともに本出願の出願人によって出願されたＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５４３３３及びＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５４３３４に記載される。

相殺されなければならない気流は、以下の等式を用いて計算できる。

Φｃ＝π＊ｆ＊Ｗ＊Ｆ＊（Ｄ＊Ｉ−Ｉ^２）

Φｃ＝相殺されなければならない気流（ｍ^３／ｓ）
ｆ＝ブラシング頻度（Ｈｚ）
Ｗ＝ブラシ１２の幅（ｍ）
Ｆ＝ブラシング補償係数（−）
Ｄ＝ブラシ１２の直径（ｍ）
Ｉ＝表面２０によるブラシ１２の押し上げ（ｍ）

ある実践的な実施例において、ｆ＝１３３Ｈｚ，Ｗ＝０．２５ｍ，Ｄ＝０．０４４ｍ，Ｉ＝０．００３ｍである。ブラシング補償係数に関して、この係数は上記特徴を有するブラシによる実験に基づいて０．４と求められたことに留意されたい。これらの値を用いて、以下の補償フロー（気流）が求められた。

Φｃ＝π＊１３３＊０．２５＊０．４＊（０．０４４＊０．００３−０．００３２）＝０．００５０１５ｍ^３／ｓ

したがって、この実施例においては、約５リットル／秒の補償気流を有することが好ましい。このような気流を実践において上記例示的実施例の１つで実現して、ブラシ１２の不都合なポンプ効果を除いてもよい。

図７は、本発明に係る清掃装置１００の全体図を示す。この概略的な構成によれば、清掃装置１００は、ブラシ１２がブラシ軸１４に回転可能に設置されるノズルハウジング２８を有する。例えば電気モータ（図示なし）等の通常のモータによって実現され得る駆動手段が、回転するブラシ１２を駆動するために、好ましくはブラシ軸１４に接続される、又は場合によってはブラシ軸１４上に設けられる。モータは、清掃装置１００内の他の任意の適切な位置に設けることができることに留意されたい。

ノズルハウジング２８内には、ブラシ１２の回転軸１４を清掃される表面２０から所定の距離に維持するための車輪（図示なし）等の手段が設けられる。この距離は、ブラシ１２が押されるように選択される。好ましくは、押し込みの範囲は、完全に伸長した状態のブラシ要素１６に対してブラシ１２の直径の２〜１２％である。よって、直径が約５０ｍｍの場合、押し込みの範囲は１〜６ｍｍでもよい。

上記のように、スクイージー要素３２はブラシ１２から間隔を空けて配置され、ノズルハウジング２８の底面３０に取り付けられる。スクイージー要素３２はブラシ軸１４とほぼ平行に延び、ノズルハウジング２８内、スクイージー要素３２とブラシ１２との間に吸引エリア３４を規定する。吸引エリア３４は、清掃される表面２０に面するノズルハウジング２９の底面３０に位置する吸引口３６を有する。

ノズルハウジング２８、ブラシ１２、及びスクイージー要素３２の他に、清掃装置１００は好ましくは以下の部品を備える。
−ユーザによる清掃装置１００の簡単な操作を可能にするハンドル６４。
−水等の清掃液６８を保管する貯蔵室６６。
−清掃される表面２０から拾い上げられた液体２４及びごみ粒子２２を受け取るごみ回収容器７０。
−ごみ回収容器７０を、ノズル１０の底面３０上に吸引口３６を構成する吸引エリア３４に接続する、例えば中空のチューブ７２の形態をとる流路（本発明で適用される意味では、中空チューブ７２を含む流路は真空アグリゲート３８によって上記負圧が印加される吸引エリア３４としても表され得る）。
−ごみ回収室７０のチューブ７２の反対側に配置された、遠心ファン３８’を含む真空ファンアグリゲート３８。

説明の完全性のため、本発明の範囲内において、他の及び／又は追加の構成詳細が可能であることに留意されたい。例えば、ごみ２２、２４が最終的にごみ回収室７０に到達する前にまず反射されるよう、上方に放射されるごみ２２、２４を反射する要素を設けてもよい。また、真空ファンアグリゲート３８は、チューブ７２の反対側とは異なる側面に設けられてもよい。

図８に示す一実施形態において、ブラシ１２はコア要素５２を有する。このコア要素５２は、コア要素５２の壁７６を貫通する多数のチャンネル７４を備える中空チューブの形態を取ってもよい。貯蔵所６６からブラシ１２の中空コア要素５２の内部に洗浄液を運ぶために、例えばコア要素５２の内部に導くフレキシブルなチューブ７８を設けてもよい。

この実施形態によれば、洗浄液は中空コア要素５２に供給され、ブラシ１２の回転中、液体６８はチャンネル７４を通って中空コア要素５２を脱出し、ブラシ要素１６を濡らす。このようにして、清掃される表面２０上に液体６８がしたたり落ちる又は落ちる。よって、清掃される表面２０は洗浄液６８によって濡らされる。これは、特にごみ粒子２２のブラシ要素１６への付着を向上させ、よって清掃される表面２０から汚れを除去する能力を向上する。

本発明によれば、液体６８が中空コア要素５２に供給される速度はかなり低くてもよく、例えば、最大速度はブラシ１２の幅１ｃｍあたり６ｍｌ／分でもよい。

ただし、ブラシ１２内の中空チャンネル７４を用いて清掃される表面２０に能動的に水６８を供給する特徴は、必須の特徴ではない。代替的に、ブラシ１２に外部から噴霧することによって洗浄液を供給してもよいし、単純に使用前にブラシ１２を洗浄液に浸してもよい。意図的に選択された液体を使用する代わりに、すでにこぼれている液体、すなわち、清掃される表面２０から除去される必要がある液体を用いることも可能である。

上記のように、床からの洗浄液６８の拾い上げは、液体が真空アグリゲート３８により生成される負圧によって吸引される吸引エリア３４に液体を運ぶ、一種のワイパーとして動作することで液体を運ぶスクイージー要素３２によって実行されてもよいし、ブラシ１２によって床から直接拾い上げられてもよい。水を拾い上げられない硬いブラシを有する従来の装置に対して、本発明に係るブラシ１２は水を拾い上げることができる。したがって、実現される清掃結果は非常に優れたものになる。

ブラシ１２、ブラシ要素１６、及び駆動手段に関する技術的なパラメータは、本発明の環境において実行された実験に基づく。

下記において、実施された実験のうちの１つ及びその結果が記載される。試験されたブラシは、比較的太い繊維及び比較的細い繊維を含む、異なる種類の繊維材料をブラシ要素１６用に備える。また、充填密度及びＤｔｅｘ値が変更された。種々のブラシの具体的な値を下表に示す。

実験は同様な条件下でブラシを回転し、清掃結果、摩耗、及びブラシ１２による処理を受ける表面２０への力を評価することを含む。これは、表面２０上における熱生成の指標を提供する。実験結果を下表に示す。評価５は最高の結果を示し、小さい数字は悪い結果を示す。

実験は、有効な清掃結果を得るためには、水拾い上げ、摩耗挙動、及び消費される力に関してはそれほど良くないが、他の要素の中で、線密度の範囲が１００〜１５０ｇ／１０ｋｍのブラシ要素１６を有してもよいことを証明している。線密度の適切な限界値は１５０ｇ／１０ｋｍであると結論付けられた。ただし、遥かに低い線密度を有する場合、清掃結果及び全ての他の結果は明らかに非常に良い。したがって、１２５ｇ／１０ｋｍ、５０ｇ／１０ｋｍ、２０ｇ／１０ｋｍ、又は場合によっては５ｇ／１０ｋｍ等、より低い限界値を適用することが好ましい。順番が後の方の値では、清掃結果が素晴らしく、水拾い上げが最適で、摩耗が最小で、そして表面２０上での力消費及び熱生成が十分に低いことが保証される。

ブラシ１２の各回転のいくらかの時間、具体的にはブラシ要素１６が表面２０と接触しないごみ放出期間中のいくらかの時間ブラシ要素１６の先端部１８を支配する加速度の最小値３，０００ｍ／ｓｅｃ^２は、本発明の環境において実行された実験結果によってサポートされる。

下記において、実施された実験のうちの１つ及びその結果が記載される。実験には以下の条件が適用された。
・ 直径４６ｍｍ、幅約１２ｃｍで、線密度約０．８ｇ／１０ｋｍのポリエステル製ブラシ要素１６が約８００ブラシ要素１６のタフト５４として、約５０タフト５４／ｃｍ^２で配置されるブラシ１２が、モータシャフト上に取り付けられた。
・ ブラシ１２及びモータのアセンブリの重量が求められた。
・ モータの電源が、運転期間１秒後又は運転期間４秒後にモータを止めるタイマーに接続された。
・ ブラシ１２が水によって完全に飽和されるよう、ブラシ１２が水に浸された。使用されるブラシ１２は、見かけで総重量約７０ｇの水を吸収可能であった。
・ ブラシ１２は、角速度１，９５０回／分で回転し、１秒又は４秒後に停止された。
・ ブラシ１２及びモータのアセンブリの重量が求められ、ステップ２）で求められた乾燥重量との違いが算出された。
・ ステップ４）〜６）が、下表に示す角速度の他の値を用いて繰り返された。下表はさらに、１秒後及び４秒後の停止時におけるブラシ１２内の残留水の重量、及び下式によって算出される対応する遠心加速度の値を含む。

ａ＝（２＊π＊ｆ）２＊Ｒ

ａ＝遠心加速度（ｍ／ｓ^２）
ｆ＝ブラシング頻度（Ｈｚ）
Ｒ＝ブラシ１２の半径（ｍ）

図９は２つの異なる停止における角速度と水の重量との間の関係のグラフを示し、図１０は２つの異なる停止における角速度と水の重量との間の関係のグラフを示す。各グラフにおいて、水の重量を鉛直軸に示す。図９のグラフから、角速度が約４，０００ｒｐｍより低いとき、ブラシ１２による水の放出は著しく減少する。また、６，０００〜７，０００ｒｐｍより高い角速度において、水の放出は比較的安定している。

ブラシ１２による水放出の遷移は角速度３，５００ｒｐｍにおいて見られ、これは遠心加速度３，０９０ｍ／ｓ^２に対応する。これを示すため、図９及び図１０のグラフは、それぞれ３，５００ｒｐｍ及び３，０９０ｍ／ｓ^２を示す垂直線を含む。

上記において説明された実験の結果に基づき、線密度が１５０ｇ／１０ｋｍ未満という要求事項を満たすブラシ要素１６の自己洗浄能力に関しては、非接触期間中のブラシ要素１６の先端１８における加速度の現実的な最小値は３，０００ｍ／ｓ^２であると結論付けられ得る。自己洗浄機能の適切な遂行は良い清掃結果を得るために重要であり、上記において既に説明された。

説明の完全性のため、本発明に係る清掃装置１００において、遠心加速度は３，０００ｍ／ｓ^２未満でもよいことに留意されたい。なぜなら、ブラシ要素１６が伸長しているときに先端１８で発生する加速度は、通常の遠心加速度より高いと予測することができるからである。実験は、加速度に関して最小値３，０００ｍ／ｓ^２が有効であることを示し、これは本実験の場合通常の遠心加速度であり、ごみ拾い上げ期間が過ぎ、本発明に係る実際の清掃装置１００に伸長のための空間がある場合のブラシ要素１６の特定の挙動によって引き起こされる高い加速度であってもよく、この場合、回転の他の期間（例えば、ごみ拾い上げ期間）中の通常の遠心加速度がより低くなる可能性を残す。

本発明によれば、単一のブラシが好ましいが、本発明の範囲を逸脱することなく追加のブラシを用いてもよいことは明白である。

当業者は、本発明の範囲が下記に記載の例に限定されず、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を逸脱することなく、複数の変形例及び改良例をとり得ることを容易に理解するであろう。本発明は図面及び明細書において詳細に説明されたが、かかる説明はあくまで例示的であり、制限的ではないと理解されたい。本発明は開示の実施形態に限定されない。

明確性のため、ブラシ要素１６の完全に伸長された状態とは、ブラシ要素１６がブラシ１２の回転軸に対して径方向に完全に伸びており、先端部が曲がっているブラシ要素１６が無い状態であることに留意されたい。この状態は、ブラシ要素１６の先端１８で加速度３，０００ｍ／ｓｅｃ^２が実現できる、通常の運転速度で回転しているときに実現できる。ブラシ１２の一部のブラシ要素１６のみが完全に伸長した状態にあり、他の部分はブラシ要素１６が阻害物に衝突するために曲がっている場合がある。通常、ブラシ１２の直径Ｄは、全てのブラシ要素１６が完全に伸長された状態にあるときに求められる。

ブラシ１６の先端部１８は半径方向で見たブラシ要素１６の外側部、すなわち、回転軸１４から最も離れた部分である。特に、先端部１８はごみ粒子２２及び液体を拾い上げ、清掃される表面２０を滑るよう形成された部分である。ブラシ１２が表面２０に対して押し込められる場合、先端部の長さは押し込みの長さとほぼ同じである。

本発明は以下のように総括できる。ブラシ要素の線密度に関する上記パラメータを適用し、ブラシ要素の先端部における遠心加速度を上記範囲内に実現することによって、ノズルに１つのブラシ及び１つのスクイージー要素だけを設けながら非常に良い清掃結果及び汚れ除去特性を達成することができる。

良い清掃結果を得るために少なくとも２つのスクイージー（ブラシの各側に１つずつ）を必要とする、又は一方は時計まわりに、他方は反時計まわりに回転する２つのブラシを必要とする従来技術のノズル装置とは対照的に、提示のソリューションは非常にスペース効率の良いノズルサイズをもたらす。上記動作パラメータに基づく、主にブラシによる提示のソリューションによって達成され得る非常に良い清掃特性は、従来技術のソリューションの硬いブラシとは対照的に、表面からごみ粒子を拾い上げることができるだけでなく、清掃される表面から液体を拾い上げることもできる。

ブラシの水を拾い上げることができる能力のため、ダブルスクイージーソリューションはもはや必要ない。単一のスクイージー要素及び１つのブラシのみを有するため、ノズルは嵩高でなくなる。スクイージーの数の減少により（１つのみ）、ひっかきが飛躍的に低減される。提案のノズル装置は、少なくともブラシ側において粗いごみに対して開いている。ブラシ及びスクイージーはともにチャネルを形成する。ブラシの噴霧により、吸引エリア、及びよってスクイージーが常に洗浄される。まとめると、１つのみのスクイージー及び好ましくは１つのみのブラシを有する、非常に小さいが効果的なノズルによって、非常に良い清掃結果を得ることができる。

本発明は図面及び明細書において詳細に説明されてきたが、かかる説明は説明のみを目的とし、非制限的であると解されるべきである。本発明は開示の実施形態に限定されない。当業者は、本発明を実施するにあたり、図面、明細書、及び特許請求の範囲を参照することにより、開示の実施形態の他の変形例を理解及び実行できるであろう。

特許請求の範囲において、「含む（又は、有する若しくは備える）」という用語は他の要素又はステップを除外せず、要素は複数を除外しない。請求項において、単一の要素又は他のユニットが複数のアイテムの機能を満たしてもよい。複数の手段が互いに異なる独立請求項内に記されているからといって、これらの手段の組み合わせを好適に用いることができないとは限らない。

請求項における参照符号は特許請求の範囲を限定すると解されるべきではない。

Claims (15)

1. ブラシ軸を軸として回転可能な単一の回転ブラシであって、前記回転ブラシは柔軟なブラシ要素を有し、前記回転ブラシの回転の間、清掃されるべき表面と前記ブラシ要素が接触している拾い上げ期間中に前記表面と接して前記表面からごみ粒子及び液体を拾い上げる先端部を、前記ブラシ要素は有し、複数の前記ブラシ要素の線密度は、少なくとも前記先端部において１５０ｇ／１０ｋｍ未満である、前記回転ブラシと、
   清掃装置の移動中に前記表面上でごみ粒子及び液体を押す又はワイプする単一のスクイージー要素であって、前記スクイージー要素は前記回転ブラシから間隔を空けて配置され、前記ブラシ軸に実質的に平行な長さ方向に実質的に沿って延在し、
   前記スクイージー要素と前記回転ブラシとの間でノズル装置内に吸引エリアが規定される、前記スクイージー要素と、
   前記回転ブラシを回転駆動する駆動手段であって、前記駆動手段は、前記回転ブラシの回転の間、前記ブラシ要素が前記表面と接触していないごみ放出期間中、前記先端部において少なくとも３，０００ｍ／ｓ^２の遠心加速度を実現する、前記駆動手段とを有する、硬い床清掃装置のためのノズル装置。
2. 前記ブラシ軸及び／又は前記スクイージー要素の前記長さ方向は、前記清掃装置の意図された移動方向を横断し、好ましくは前記移動方向に対して直交する、請求項１に記載のノズル装置。
3. 前記スクイージー要素は、前記スクイージー要素を閉ポジションと開ポジションとの間で切り替える切り替え手段を有し、前記閉ポジションにおいて、前記清掃装置の移動方向で見て前記スクイージー要素が前記回転ブラシの背後に位置するように前記清掃装置が前記表面上を前方向に動くとき、前記スクイージー要素はごみ粒子及び液体を前記表面上で押す又はワイプし、前記開ポジションにおいて、前記清掃装置の移動方向で見て前記スクイージー要素が前記回転ブラシの前方に位置するように前記表面上を後方向に動くとき、前記表面からのごみ粒子及び液体が前記スクイージーと前記表面との間の開口部を通って前記吸引エリアに入ることができる、請求項１に記載のノズル装置。
4. 前記ノズル装置は、少なくとも部分的に前記回転ブラシを包囲するノズルハウジングを有し、前記スクイージー要素は、前記ハウジングに取り付けられる、請求項１に記載のノズル装置。
5. 前記ブラシ軸を、前記表面から、前記ブラシ要素が完全に伸長した状態にある前記回転ブラシの半径より小さい距離に位置決めし、動作中に前記表面と接する前記回転ブラシの部分の押し込みを実現する位置決め手段をさらに有し、前記押し込みは、前記回転ブラシの直径の２〜１２％である、請求項１に記載のノズル装置。
6. 前記ブラシ要素の充填密度は、少なくとも３０ブラシ要素タフト／ｃｍ^２であり、１タフトあたりの前記ブラシ要素の数は、少なくとも５００である、請求項１に記載のノズル装置。
7. 前記ブラシ要素の総数の過半数の線密度は、少なくとも前記先端部において２０ｇ／１０ｋｍ未満である、請求項１に記載のノズル装置。
8. 前記駆動手段は、前記装置の動作中、前記回転ブラシを角速度３，０００〜１５，０００回／分、より好ましくは５，０００〜８，０００回／分で駆動する、請求項１に記載のノズル装置。
9. 前記ブラシ要素が完全に伸長した状態にあるとき、前記回転ブラシの直径は１０〜１００ｍｍ、より好ましくは２０〜８０ｍｍ、最も好ましくは３５〜５０ｍｍであり、前記ブラシ要素の長さは１〜２０ｍｍ、好ましくは８〜１２ｍｍである、請求項１に記載のノズル装置。
10. 液体を、前記ブラシ軸が延在する前記回転ブラシの幅１ｃｍあたり６ｍｌ／分未満の速度で前記回転ブラシに供給する手段を有する、請求項１に記載のノズル装置。
11. 前記装置の動作中、前記回転ブラシが前記表面に接触する領域において、前記回転ブラシの前記スクイージー要素の反対側に気流を生成する手段を有する、請求項１に記載のノズル装置。
12. 回転中の前記回転ブラシが前記表面に接触する位置より、回転方向で見て前の位置で前記回転ブラシに接触するディフレクタを有する、請求項１に記載のノズル装置。
13. 前記回転ブラシは、前記回転ブラシの外周にタフトをらせん状のパターンで有するらせん状ブラシである、請求項１に記載のノズル装置。
14. 請求項１に記載のノズル装置と、
    ごみ粒子及び液体を吸引する前記吸引エリア内に負圧を生成するための真空アグリゲートとを有する、
    表面を清掃するための硬い床清掃装置。
15. 前記真空アグリゲートによって生成される前記負圧は、３〜７０ｍｂａｒ、好ましくは４〜５０ｍｂａｒ、最も好ましくは５〜３０ｍｂａｒである、請求項１４に記載の硬い床清掃装置。