JP7411808B2 - 表面処理装置ためのノズルおよびそれを有する表面処理装置 - Google Patents

表面処理装置ためのノズルおよびそれを有する表面処理装置 Download PDF

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Description

関連出願の参照
本出願は、NOZZLE FOR A SURFACE TREATMENT APPARATUS AND A SURFACE TREATMENT APPARATUS HAVING THE SAMEと題する、2019年12月17日に出願された米国仮特許出願第62/949,122号の利益を主張するものであり、参照により本明細書に完全に組み込まれる。
本開示は、一般に掃除機に関し、より具体的には、比較的大きな破片(例えば、穀物)を収集しながら吸引力を維持し、改善されたハンドリングおよびホイール誘起ノイズの低減を通して、ユーザ体験を向上させるための、キャスタレーションおよび/またはキャンバーホイールを含む掃除機ノズルに関する。
以下は、下記に記載されているものが、従来の技術の一部または当業者の一般的な知識の一部であることを認めるものではない。
掃除機を使用して、さまざまな表面を掃除することができる。一部の掃除機は、埃および破片が、複数の異なる入口(または入口経路)を介して汚れた空気入口内に引き込まれるように、キャスタライズされた構成を有するノズルを含む。こうしたキャスタライズされたノズルは、他のノズル構成と比較して、空気速度の増加およびより高い吸引を可能にする。キャスタレーション間の狭い開口部/入口/チャネルは、一般に、吸引入口のより多くの領域を制限/限定し、動作中に高い空気速度をもたらす。キャスタライズされたノズルを有する既存の掃除機は、破片の収集に一般的に効果的であるが、いくつかのより大きな破片(例えば、CHEERIOS(商標)は、ノズルによって提供される比較的狭い開口部/入口/チャネルを通過しないか、またはより悪いことに、同じものを詰まらせる可能性がある。一方で、キャスタライズされたノズルの開口部/入口/チャネルを広げると、空気速度が低下する傾向があり、伸長により、吸引力を減少させ、キャスタレーションを有する利点を無効にする。したがって、キャスタライズされたノズルを有する掃除機は、大きな破片を除去しようとしないクリーニング用途に限定されうる。
実施形態は、同様の参照番号が類似の部分を示す添付図面において、例によって示される。
図1は、本開示の実施形態と一致する、掃除機ノズルの一つの実施形態の等角図である。
図2は、本開示の実施形態と一致する、図1の掃除機ノズルの正面図である。
図3は、本開示の実施形態と一致する、図1の掃除機ノズルの側面図である。
図4は、本開示の実施形態と一致する、図1の掃除機ノズルの底面図である。
図5は、本開示の実施形態と一致する、図1の掃除機ノズルの底面斜視図である。
図6Aは、本開示の実施形態と一致する、掃除機ノズルの底部フレームの一つの実施形態の等角図を示す。
図6Bは、本開示の実施形態と一致する、図6Aの底部フレームの先端部の等角図を示す。
図7Aは、本開示の実施形態と一致する、図6Aの掃除機ノズルの底部フレームの正面図を示す。
図7Bは、本開示の実施形態と一致する、図7Aの底部フレームの先端部の正面図を示す。
図8Aは、本開示の実施形態と一致する、図6Aの掃除機ノズルの底部フレームの側面図を示す。
図8Bは、本開示の実施形態と一致する、図8Aの底部フレームの先端部の側面図を示す。
図9Aは、本開示の実施形態と一致する、図6Aの掃除機ノズルの底部フレームの底面図を示す。
図9Bは、本開示の実施形態と一致する、図9Aの底部フレームの先端部の底面図を示す。
図10は、本開示の実施形態と一致する、図9Aの底部フレームの先端部の等角図を示す。
図11A~11Bは、本開示の実施形態と一致する、図7Bの線219に沿う図6Aの底部フレームの先端部の一実施形態の断面図を示す。 同上。
図12は、本開示の実施形態と一致する、キャスタレーションの一実施形態の正面斜視図を示す。
図13は、本開示の実施形態と一致する、キャスタレーションの一実施形態の側面図を示す。
図14は、本開示の実施形態と一致する、キャスタレーションの一実施形態の底面斜視図を示す。
図15は、本開示の実施形態と一致する、キャスタレーションの一実施形態の正面図を示す。
図16Aは、様々な船体角度のキャスタレーションを有する大きな破片のピックアップを示すグラフである。
図16Bは、キャスタレーションを有する吸引ノズルにおける船体角度と破片の加速度との間の関係を示すグラフである。
図17Aおよび図17Bは、本開示の実施形態と一致する、ノズルが大きな破片に遭遇するキャスタレーションを有するノズルを示す概略正面図である。 同上。
図18は、本開示の実施形態と一致する、キャスタレーション間の空間の一実施形態の正面図を示す。
図19Aは、本開示の実施形態と一致する、キャスタレーションおよびキャンバーホイールを有する掃除機ノズルの先端部の正面図である。
図19Bは、キャスタレーション内のキャンバーホイールを示す、掃除機ノズルの先端部図19Aの半透明図である。
図19Cは、本開示の実施形態と一致する、図19Bの掃除機ノズルの半透明の先端部の底面図を示す。
図19Dは、本開示の実施形態と一致する、図19Bの掃除機ノズルの半透明の先端部の等角図を示す。
図20Aは、本開示の実施形態と一致する、キャンバーホイールの正面図である。
図20Bは、本開示の実施形態と一致する、キャンバーホイールの等角図である。
図21Aは、本開示の実施形態と一致する、キャンバリングされた片持ちホイール付き掃除機ノズルの先端部の正面図である。
図21Bは、キャンバリングされた片持ちホイールを示す、掃除機ノズルの先端部図21Aの半透明図である。
図21Cは、本開示の実施形態と一致する、図21Bの掃除機ノズルの半透明の先端部の底面図を示す。
図22Aは、本開示の実施形態と一致する、キャンバリングされた片持ちホイールの正面図である。
図22Bは、本開示の実施形態と一致する、キャンバリングされた片持ちホイールの等角図である。
本開示のさまざまな実施形態の作製および使用について以下で詳細に説明するが、本開示は、幅広い特定の文脈で具現化され得る、多くの適用できる発明の概念を提供することが理解されるべきである。本明細書で論じる特定の実施形態は、本開示の作製および使用の特定の方法を単に例示するものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
上述したように、キャスタライズされたノズルを有する掃除機は、高い吸引力の恩恵を受けるが、例えば、CHEERIOS(商標)などであるがこれに限定されない、1.27cm以上の少なくとも一つの寸法を有する、大きな破片を除去することを目的とするものなど、広範囲のクリーニング作業で使用できない。さらに悪いことに、キャスタライズされたノズルは、CHEERIOS(商標)などの破片が関連する開口部/入口/チャネル内に押し込まれる可能性があるため、目詰まりしやすい傾向がある。
したがって、本開示の一実施形態によると、高い吸引圧力を提供する一方で、大きな破片が入口開口部を通過することを可能にするキャスタレーションを有するノズルが本明細書に開示される。より詳細には、表面処理装置のためのノズルが本明細書に開示される。ノズルは、破片がそこを通過して表面処理装置の本体の中に入る、吸引チャネルを提供する。キャスタレーションは、ノズルの先端部に沿って提供され、破片が先端部を通って吸引チャネルに通過し、例えば、表面処理装置の前方ストロークおよび後方ストローク中に本体内に進入することを可能にする。
一実施形態では、キャスタレーションは、ホイールをその中に受けてしっかりと保持するためのレセプタクル/空洞をさらに含む。ホイールは、ノズルの側面からオフセットされる距離に有利に位置してもよい。これにより、ノズル100が、例えば壁に沿った左右に掃除移動を可能にする入口を有するように構成され得るため、エッジクリーニングが改善される。以下でさらに詳細に説明するように、ホイールは、キャンバーホイールとして構成されてもよい。
本開示に従って構成されたノズルは、既存のノズル構成よりも多くの利点および特徴を提供する。例えば、本明細書に開示されるキャスタレーションは、それを実施する掃除機が、広範囲のクリーニング作業、および重要なことに、それによって詰まることなく大きな破片を引き込むことを目的としたクリーニング作業において使用されることを可能にする。
ここで図1~5を参照すると、掃除機ノズル100の一つの実施形態が概して図示される。本明細書で使用される場合、掃除機ノズルという用語は、任意のタイプの掃除機ノズルを指し、クリーニングヘッド、クリーニングノズル、または単にノズルと呼んでもよい。こうしたノズルは、限定されないが、手動の掃除機およびロボット掃除機を含む掃除機(または任意の他の表面クリーニング装置)に取り付けられてもよい。手動の掃除機のさらなる非限定的な例としては、直立掃除機、キャニスター掃除機、スティック掃除機、およびセントラル掃除機システムが挙げられる。従って、本開示のさまざまな態様が、手動の掃除機またはロボット掃除機の文脈で図示および/または説明され得るが、別段の記載がない限り、本明細書に開示される特徴は、手動の掃除機、ロボット掃除機、および他の同様の表面クリーニング装置に適用可能であると理解されるべきである。
これを念頭に置いて、図1は概して、ノズル100の等角図を示す。図2は概して、図1のノズル100の前面図を示す。図3は概して、図1のノズル100の側面図を示す。図4は概して、図1のノズル100の底面図を示す。図5は概して、図1のノズル100の底面斜視図を示す。
当然のことながら、図1~5に示すノズル100は、例示的な目的のみのためであり、本開示と一致する掃除機は、図1~5に示す全ての特徴を含んでいないことがあり、および/または図1~5に示されていない追加の特徴を含んでもよい。再び、限定されることなく、本開示と一致するノズルは、ロボット掃除機に組み込まれてもよい。
示すように、ノズル100は、一つまたは複数の攪拌器チャンバ122を少なくとも部分的に画定/含む本体またはハウジング130を含んでもよい。攪拌器チャンバ122は、ハウジング130の底面/プレート105の一部内に、および/またはその一部によって画定される、一つまたは複数の開口部(または汚れた空気入口)123(例えば、図4~5に示すように)を含む。少なくとも一つの回転攪拌器またはブラシロール180は、ノズル100(永久的にまたはそれに取り外し可能に連結される)に連結されるように構成され、一つまたは複数の回転システム(明瞭にするために図示せず)によって、攪拌器チャンバ122内の旋回軸の周りを回転するように構成される。一部の実例では、ブラシロール180は、汚れた空気入口123を通って少なくとも部分的に延在し得る。回転システムは、ノズル100内に少なくとも部分的に配置されてもよく、攪拌器180を回転させるための一つまたは複数のベルトおよび/またはギアトレインに連結された一つまたは複数のモーター、たとえばACモーターおよび/またはDCモーターを含む。
ノズル100は、同じものが攪拌器チャンバ122と流体連通して、回転攪拌器180によって収集された破片を引き込み、貯蔵するように、破片収集チャンバ(図示せず)に結合されてもよい。攪拌器チャンバ122および破片チャンバは、攪拌器チャンバ122、汚れた空気入口123、および破片収集チャンバ内の空気流(例えば、部分的真空)を生成し、それにより攪拌器チャンバ122、汚れた空気入口123、および/または攪拌器180に近接する破片を吸引するために、真空源(例えば、吸引モーターまたは類似のもの)に流体連結される。
攪拌器180の回転は、クリーニング表面からの破片を攪拌/ほぐす働きをする。随意に、ノズル100内に配置された一つまたは複数のフィルタ(または真空の他の適切な位置)は、真空空気流に閉じ込められた超微細な破片(例えば、ダスト粒子など)を除去する。
一つまたは複数の破片チャンバ、真空源、および/またはフィルターは、ノズル100に少なくとも部分的に位置し得る。さらに、破片チャンバ、真空源、および/またはフィルターをノズル100に流体連結するために、一つまたは複数の吸引チューブ、ダクト、または類似のもの136が提供され得る。ノズル100は、回転システムおよび/または真空源などであるが、これらに限定されないノズル100のさまざまな構成要素に電力を提供するために、電気コード/プラグ、電池(例えば、充電式、および/または非充電式電池)、および/または回路(例えば、AC/DCコンバータ、電圧レギュレータ、昇圧/降圧トランス、または類似のもの)などであるが、これらに限定されない一つまたは複数の電源を含んでもよい、および/またはこれらに電気的に連結されるように構成され得る。
ハウジング130は、上面102および前縁(または先端部)101をさらに含みうる。空気は概して、前縁101を通り、汚れた空気入口123を通って、攪拌器チャンバ122内に流れてもよい。複数のキャスタレーション110は、攪拌器チャンバ122の前に(例えば、汚れた空気入口123の前に)提供されてもよい。一部の実例では、複数のキャスタレーション110は、ノズル100の前縁101の少なくとも一部分(例えば、すべて)に沿って提供されてもよい。キャスタレーション110は、キャスタレーション110間の間隔が、少なくとも部分的に、一つまたは複数(例えば、複数)のキャスタレーション入口、およびノズル100内の共有吸引チャネルに移行する関連するキャスタレーション入口経路を画定するように、間隔を置いてもよい。
図4~5により明確に示されるように、キャスタレーション110の各々は、キャスタレーション110が弓状輪郭(例えば、限定されるものではないが、実質的に三角形の輪郭、矢印の輪郭、V字型の輪郭、および/またはU字型の輪郭)を有するように、ハウジング130のプレート105から離れて延在する二つ以上の側壁または突出部114によって画定され得る。一部の実例では、側壁114は、ノズル100の前縁101に向かって先細りして、頂点、屈曲点、および/または先端115を画定しうる。頂点、屈曲点、および/または先端115は、側壁114の対向する基部または後端部117よりも、ノズル100の前縁101により近くに配置されてもよい。側壁114の対向する基部または後端部117は、汚れた空気入口123に最も近いキャスタレーション110の部分として画定され得る。
一部の実例では、各キャスタレーション110は、二つの傾斜/角度の付いた縁または側壁114によって、端部117から延在する(例えば、ノズル100の汚れた空気入口123に近接する)、互いに向かって、かつ前縁101に対して実質的に横断して、少なくとも部分的に画定されてもよく、その結果、二つの傾斜/角度の付いた縁または側壁114は、頂点、屈曲点、および/または先端115(前縁101に近接し、かつ/または隣接し得る)で交わる。別の言い方をすると、二つの側壁114間の距離は、キャスタレーション110の後部(すなわち、汚れた空気入口123に最も近いキャスタレーション110の部分)から、キャスタレーション110の前部(すなわち、ノズル100の前縁101に最も近い頂点、屈曲点、および/または先端115)に向かって減少する。したがって、キャスタレーション110の頂点、屈曲点、および/または先端115は、汚れた空気入口123から最も遠い。
隣接するキャスタレーション110は、先細のキャスタレーション空気入口103を集合的に画定する。一部の実例では、キャスタレーション空気入口103は、ノズル100の前面(例えば、前縁101)から、および/または先端、屈曲点、および/または先端115から、ノズル100の汚れた空気入口123に向かって、および/または端部117に向かって先細りし得る。各キャスタレーション空気入口103は、ノズル100の汚れた空気入口123に近接および/または隣接する第二の幅W2に移行する、ノズル100の前面(例えば、前縁101)に近接および/または隣接する第一の幅W1(図4に示す)を有する先細の輪郭を含み得る。別の方法として(または追加的に)、各キャスタレーション空気入口103は、隣接するキャスタレーション110の端部117の間に第二の幅W2に移行する、隣接するキャスタレーション110の頂点、屈曲点、および/または先端115の間に第一の幅W1を有する先細の輪郭を含み得る。第一の幅W1は、第二の幅W2よりも大きいことが理解されるべきである。キャスタレーション空気入口103の先細りは、隣接するキャスタレーション110の先細りに概して反比例し得る。以下でさらに論じるように、隣接するキャスタレーション110とキャスタレーション特性(寸法および表面角度など)との間の距離は、標的破片、例えば、CHEERIOS(商標)に対する所望の空気流/吸引およびクリアランスプロファイルを達成するために選択することができる。
続いて、キャスタレーション110は、ノズル100の前縁101の少なくとも一部に隣接および/または近接して提供されて、破片が、前縁101を通り、キャスタレーション空気入口103を通り、ノズル100の汚れた空気入口123へ、そして最終的に、表面処理装置の使用中に本体内に通過することを可能にし得る。図4~5にさらに示すように、キャスタレーション110のうちの一つ以上は、ホイールレセプタクル/空洞119を有する突出部を提供することができる。ホイール、例えば、ホイール111は、ホイールレセプタクル119内に少なくとも部分的に配置され(例えば、連結される)、その中に閉じ込められてもよい。キャスタレーション110によって提供されるホイール111(および関連するレセプタクル119)は、有利なことに、例えば、上で論じたように、改良されたエッジクリーニングを可能にするために、ノズル100の横方向側面121から離れてオフセットされる、ノズル100内の位置にホイール111を配置することを可能にする。さらに、キャスタレーション110のホイールレセプタクル119内のホイール111の配置は、空気流を制限する可能性を最小限にするか、またはそうでなければ低減する。
図6A~11Bは、本開示の実施形態と一致する、ノズルの底部フレーム200の例示的実施形態を示す。底部フレーム200は、複数のキャスタレーション210を含む。キャスタレーション210は、底部フレーム200の先端部201に、および/または先端部201に近接して配置され、(底部フレーム200の)下側平面219から床面に向かって突出する。上述のように、キャスタレーション210のうちの一つ以上は、例えばホイール211(例えば、図9Aおよび9Bに最もよく見られる)を受け取り、それに結合するように、ホイールレセプタクル219(図10および11Aに最もよく見られる)を画定することができる。
図11Aで最もよいように、キャスタレーション210の各々は、キャスタレーション210が弓状輪郭(例えば、限定されるものではないが、実質的に三角形の輪郭、矢印の輪郭、V字型の輪郭、および/またはU字型の輪郭)を有するように、底部フレーム200の下面219から離れて延在する一つ以上の側壁または突出部214によって画定され得る。一部の実例では、側壁214は、ノズルの前縁201に向かって先細りして、頂点、屈曲点、および/または先端215を画定しうる。頂点、屈曲点、および/または先端215は、側壁214の対向する基部または対向する端部217よりも、ノズルの前縁201により近くに配置されてもよい(例えば、ノズルの後部よりもノズルの前部により近い)。
隣接するキャスタレーション210は、先細のキャスタレーション空気入口203を集合的に画定する。一部の実例では、キャスタレーション空気入口203は、ノズル(例えば、前縁201)の前方から、ノズルの汚れた空気入口に向かって先細りしてもよい。別の方法として(または追加的に)、キャスタレーション空気入口203は、頂点、屈曲点、および/または先端215から端部217に向かって先細りしてもよい。各キャスタレーション空気入口203は、ノズルの汚れた空気入口に近接および/または隣接する第二の幅W2に移行するノズルの前部(例えば、前縁201)に近接および/または隣接する第一の幅W1を有する先細の輪郭を含み得る。別の方法として(または追加的に)、各キャスタレーション空気入口203は、隣接するキャスタレーション210の端部217の間に第二の幅W2に移行する、隣接するキャスタレーション210の頂点、屈曲点、および/または先端215の間に第一の幅WW1を有する先細の輪郭を含み得る。いずれにしても、第一の幅W1は、第二の幅W2よりも大きい。キャスタレーション空気入口203の先細りは一般に、隣接するキャスタレーション210の側壁214の先細りに反比例し得る。
本開示は、キャスタレーション210の複数の要因が組み合わさって機能し、所望の機能および空気流/吸引を達成するために選択され得ることを特定した。
図12~15は、本開示の実施形態と一致する、キャスタレーション1100の例示的な寸法を示す。本開示の一つの目的は、空気流/吸引を最大化する必要性と、比較的大きな破片がキャスタレーション1100の間(例えば、先細のキャスタレーション空気入口を通して)のノズルに入ることを可能にする能力とのバランスをとることである。これを念頭に置いて、本開示は、隣接するキャスタレーション1100の間の間隔(またはオフセット距離)が、(例えば、キャスタレーション空気入口を通して)ブラシロールチャンバに入ることができる破片の全体的なサイズ/寸法を少なくとも部分的に決定することを識別した。隣接するキャスタレーション1100間の間隔は、CHEERIOS(商標)のサイズの物体が隣接するキャスタレーション1100の間およびキャスタレーション空気入口を通って通過することを可能にする、所定の均一なオフセット距離に設定されることが好ましい。
続いて、キャスタレーション1100は、動作中に床に最も近いノズルの面1104から突出する。各キャスタレーション1100は、動作中に床面と接触または隣接する底面1105を有する。キャスタレーション1100の全体的高さ1103は、ノズルの面1104からキャスタレーション1100の底面1105までの距離である。キャスタレーション高さ1103は、ノズルに望ましい地上高に基づいて部分的に決定される。地上高は、キャスタレーション1100の下を通過することができる破片の最大サイズにさらに影響を与え、例えば、閾値を超える遷移に影響を与えうる。
任意の個々のキャスタレーション1100の水平寸法またはキャスタレーション幅1107は、キャスタレーションが制限する領域の量を決定する一つの要因である。キャスタレーション幅1107は、例えば、ノズル入口の開口部幅および各キャスタレーション1100間の間隔に基づいて決定することができる。キャスタレーション幅1107を増加させる(例えば、より広いキャスタレーション1100をもたらす)ことは、所与の数のキャスタレーション1100および所与のノズル幅に対するノズルの表面積被覆率を概して増加させる。キャスタレーション1100の幅1107の増加によって生じるノズルの表面積被覆率は、ノズル入口(すなわち、より狭いキャスタレーション空気入口)内により狭い開口部を作り出す。これらのより狭い開口部/キャスタレーション空気入口は、動作中にノズルを通してより高い空気速度を引き起こす。
キャスタレーション奥行き1108は、キャスタレーション1100がノズルの前縁からブラシロールチャンバに向かってどの程度後方に延びるかの寸法である。別の言い方をすると、キャスタレーション奥行き1108は、キャスタレーション1100が、ノズルの汚れた空気入口に向かって、頂点、屈曲点、および/または先端からどの程度後方に伸びるかの寸法である。
キャスタレーション1100の前面の“船体”の角度または船体角度(Φ)1110(図14)は、キャスタレーション1100の前面がその二つの縁部または側壁1014の間をなす角度である。船体角度1110は、キャスタレーション1100と接触した後、大きな破片がキャスタレーション空気入口を通ってブラシロールチャンバ内へと滑ることができる速度に影響を与える。より小さな角度1110では、キャスタレーション1100は概して平坦なブレードを模倣し、大きな破片はノズルの先端部1112を通り抜けて、かつ/またはブラシロールチャンバ内に容易に通過することができる。しかしながら、より大きな角度1110は、通常、大きな破片が、キャスタレーション空気入口およびブラシロールチャンバに入る時に、より大きな抵抗に直面することを意味する。一般に、より大きな船体角度1110は、キャスタレーション空気入口および/または前部入口を蓄積および詰まらせる、より大きな破片をもたらす。より小さな船体角度1110は、より広い幅1107を有するキャスタレーション1100では、実用的でなく、望ましいものでもないことがある。
図16Aに示すように、より高い空気速度は、ランプからより速く大きな破片を排出することを支援し、目詰まりの可能性を防止または低減するため、キャスタレーション幅が大きい場合、より大きな船体角度が許容される場合がある。
キャスタレーションを滑降させる際にCHEERIO(商標)の吸引または転がり運動がないと仮定すると、キャスタレーションを(例えば、キャスタレーション空気入口を通して)下るその加速度は、以下のように概算できる。
ここで、Fappは、CHEERIO(商標)に真空によって加えられる力である。
図16Bは、船体角度と、模範的な大きな破片の加速との間の関係を示す。線のより明るい領域1601(90~130度)は、キャスタレーションをモデリングするときの通常の船体角度の範囲を表す。この領域1601では、加速度は、各船体角度の角度が増大するごとに平均2.8%減少し、船体角度が大きくなるにつれて1度あたりより多く減少する。より低い加速度のCHEERIO(商標)は、ブラシロールチャンバ内にゆっくりと排出され、より多くの詰まりおよび破片の回収の失敗につながる。
本開示では、キャスタレーション1100は、少なくとも一つの面取り1120(図12)によってさらに特徴付けられる。面取り1120は、キャスタレーション1100の一部分を除去することによって作成/形成することができ、その寸法は、その後、上述のように公称吸引およびクリアランスを達成するために選択される。当然のことながら、面取り1120は、その部分なしで最初に作成/形成されうる。例えば、面取り1120は、キャスタレーション1100のどの部分も除去されないように、本明細書に記載の幾何学的形状を用いてキャスタレーション1100を作成/形成(例えば、以下に限定されないが成形)することによって、作成/形成され得る。面取り1120は、上述の先細りまたは弓状輪郭の有無にかかわらず使用され得る。
面取り1120は、キャスタレーション1100の一つ以上の側壁1214(例えば、一つ以上のその他の垂直面)の斜角の縁および/または表面を通して形成されうる。少なくとも一つの実施例では、面取り1120は、キャスタレーション1100の底部にのみ配置される(すなわち、キャスタレーション1100の上部は、掃除される表面に対して概して正常または垂直であってもよい)が、側壁1214全体(例えば、上部および底部)は、面取り1120を含みうることが理解されるべきである。キャスタレーション1100の底部は、掃除される表面に最も近いキャスタレーション1100の部分として画定され、一方、キャスタレーション1100の上部は、掃除される表面から最も遠いキャスタレーション1100の部分として画定される。
面取り1120は、キャスタレーション1100の底部の外周または領域(例えば、キャスタレーション1100の側壁1214の全ての周りに)の周り、またはキャスタレーション1100の底部の外周または領域の一部分のみ(例えば、キャスタレーション1100の側壁1214の一つ以上の底部の外周の一部分の周りにのみ)の周りに延在してもよい。面取り1120は、キャスタレーション1100の底部の外周または領域全体に沿って同一であってもよく、または底部の外周または領域の長さに沿って変化してもよい。
図12に見られるように、キャスタレーション1100の後部と同一平面の面取り1120は、より狭い(すなわち、より小さな)間隔を上部1104に保ちつつ、底部1105の間隔を概して拡大する。これは、キャスタレーション1100によって制限される全体的な表面積を増加させ、空気速度を増加させる一方で、重要なことに、依然としてより大きな破片の通過を可能にする。別の言い方をすると、面取り1120は、掃除する表面(例えば、床)に対して垂直または垂直ではない、キャスタレーション1100の一つ以上の側壁1214の一部分を含みうる。したがって、面取り1120は、キャスタレーション1100の上部1104に近接するキャスタレーション幅1107が、キャスタレーション1100の底面1105に近接するキャスタレーション幅1107よりも大きいように、垂直方向に増加する先細りを有するものとみなすことができる。面取り1120は、平面状(概して図示するように)であってもよく、および/または湾曲した輪郭を有してもよい。
当然のことながら、隣接するキャスタレーション1100の間に画定されるキャスタレーション空気入口は、隣接するキャスタレーション1100の面取り1120に概して逆に対応した輪郭も有し得る。例えば、それゆえ、キャスタレーション空気入口は、隣接するキャスタレーション1100の上部1104に近接するキャスタレーション空気入口幅が、隣接するキャスタレーション1100の底面1105に近接するキャスタレーション空気入口幅よりも小さいように、垂直方向に減少する先細りを有すると考えられうる。このように、面取り1120を有する隣接するキャスタレーション1100は、面取りされたキャスタレーション空気入口を少なくとも部分的に画定するとみなされ得る。
面取り1120の一次寸法は、その水平(x)1102および垂直(y)1101寸法である。これらの寸法1102、1101は、キャスタレーション空気入口を通過し、ブラシロールチャンバに到達することができる破片のサイズおよびタイプを決定するのに役立つ。
上述のように、キャスタレーション1100の寸法は、任意の可能性のある面取り1120の可能な寸法1102、1101に影響を与える。
押出角(α)1106(図13)は、キャスタレーション1100が水平(側面図)に対して行う角度である。押出角1106は、面取り1120のxおよびy成分の両方に影響を及ぼす。
半径(R)1109(図14)は、キャスタレーション1100上のフロントフィレットの半径(すなわち、頂点、屈曲点、および/または先端)であり、主に面取り1120のx成分に影響を及ぼす。半径1109は、主に面取り1120のx成分に影響を及ぼす。
キャスタレーション高さ1103(図12および15)は、面取り1120のxおよびy成分の両方に影響を及ぼす。
キャスタレーション幅1107(図12)は、面取り1120の主にx成分に影響を及ぼす。
キャスタレーション奥行き1108(図14)は、面取り1120のx成分に主に影響を及ぼす。
船体角度1110(図14)は、面取り1120のx成分に主に影響を及ぼす。
オフセット(O)1111(図12および14)は、キャスタレーション1100の傾斜壁1114がプレートの前面に向かってシフトする距離である。
標準的なキャスタレーションでは、キャスタレーション間の間隔の決定は単純であり、吸引ノズルを通過する必要がある破片のサイズなどの要因に基づいてもよい。
例えば、回収される破片の最大寸法が13.95mmである場合、非面取りキャスタレーションでは、約13.95mmの最小間隔が必要である。さらに、試験により、追加の2mmのクリアランスが、吸気ノズルでの詰まりを低減することが示唆される。試験およびシミュレーションにより、追加のクリアランス空間は、ノズルでの破片の詰まりをさらに低減せず、ノズル(すなわち、キャスタレーション空気入口を通して)を通る空気速度を低下させることが示されている。したがって、各キャスタレーション間の16mm+-2mmの空間は、キャスタレーションからの空気速度の増加から利益を得る一方で、詰まることなく、キャスタレーション空気入口を通して標的破片サイズの通過を可能にする。
図17Aおよび図17Bは、ノズルが大きな破片に遭遇するキャスタレーションを有するノズルを示す概略図である。図17Aは、一つ以上の面取りのない隣接するキャスタレーション2100Aを示す。図17Bは、面取り2111を有する隣接するキャスタレーション2110を示す。大きな破片2200、例えば、CHEERIO(商標)は、図17Aに示される隣接するキャスタレーション2100Aの間に画定されたキャスタレーション空気入口2103を通過することができないが、同じ寸法の破片は、面取り2111によって提供される間隔の増加のために、図17Bの隣接するキャスタレーション2110Bによって規定されるキャスタレーション空気入口2103を通過することができる。
図17Aは、12mmの面取りおよび間隔のないキャスタレーション2100Aを示す。例の大きな破片2200は、7.58mmの高さ2201および13.95mmの外径2202を有する。
図17Bは、キャスタレーション2110Bの側壁2114の非面取り部分間の12mmの間隔Sを有する、4mm×4.75mmの面取り2111を有するキャスタレーション2110Bを示す。面取り2111のx寸法は、底部の間隔Sを20mmまで延在する。しかしながら、面取り2111の使用は、20mmの間隔を有する面取りがないのとは対照的に、スペース当たり29mmの入口領域を保持する。したがって、より大きな破片2202は、20mmの間隔を有するキャスタレーション2110Bによって引き起こされる空気速度の減少なしに回収される。本明細書に記載される寸法は、そのように具体的に請求されない限り、例示的な目的のみであることを理解されたい。
回収される破片2200のサイズが、標準的なキャスタレーション(すなわち、キャスタレーション空気入口)の間隔を決定するために使用されるのと同様に、破片2200の破片(例えば、高さ2201および幅2202)の寸法を使用して、面取り2111の寸法構成要素を決定することができる。幅2202に加えて、破片2200の高さ2201を使用して、面取り2111の垂直成分(例えば、y成分)(すなわち、床などの掃除される表面に対して実質的に垂直または垂直の距離)を計算してもよい。所望の高さが計算された後、以下の式を使用して、面取り2111の初期y成分を決定してもよい。
面取り2111のy成分はまた、概して、キャスタレーション空気入口のy成分に対応してもよい。
面取り2111のx成分は、面取り2111の中間点に面取りをすることなく、隣接するキャスタレーション2100(例えば、キャスタレーション空気入口の幅)の間に所望の間隔を作り出すように、好ましくは選択されるべきである。したがって、キャスタレーション2100Bの初期の所望の間隔は、空間/キャスタレーション空気入口の中央に位置する。例えば、上述のように、面取りのない間隔を決定する際に、隣接するキャスタレーション2100間の16mm間隔を使用して、外側寸法13.95mmで破片2200の100%をピックアップした。面取り2111のw成分はまた、概して、キャスタレーション空気入口のw成分(例えば、隣接するキャスタレーション2100間の距離、および/またはy成分に概して垂直であり、床など掃除される表面に概して平行なキャスタレーション空気入口の幅)に対応してもよい。
図18に図示するように、線1801が、面取りの斜辺の中間点において、二つの隣接するキャスタレーション2011Bの面取り2111の間に延在する場合、この値は、面取り2111(例えば、面取り2111のw成分)を使用することなく、最初に計算された任意の公称間隔と等しくてもよい。本実施形態では、4mm×4.75mmの面取り2111は、12mm幅の間隔の上部に使用され、面取り2111の中間点に16mmの空間を作り出す。この場合も、これらの値は例示的な目的のみのものであり、本開示は、特にそのように請求されない限り、これらの値に限定されないことが理解されるべきである。
吸引ノズルに対するキャスタレーション2110の要件が決定されると、以下の寸法を決定することができる。
面取り寸法:xおよびy
キャスタレーション高さ:H(通常、吸引ノズルの要件に基づいて決定される)
押出角:α(最初の計算には45°を使用してもよいが、望ましい半径を達成するために増減することができる)
キャスタレーション奥行き:D(吸引ノズルの要件に基づいて決定)
キャスタレーション幅:W(前部入口の幅、間隔、およびキャスタレーションの数から決定)
上記の寸法を使用して、以下の測定値が、キャスタレーションに対して計算されてもよい。オフセット(O)、押出長さ(E)、船体角度(Φ)、および半径(R)。
計算された寸法は、標的の破片2200がキャスタレーション空気入口を通過し、吸引ノズル(例えば、汚れた空気入口)内に入ることを可能にする、キャスタレーション2110Bを構築するために使用されうる。審美的および構造的な支持を含むさらなる考慮事項は、さらなるキャスタレーション特性を命じうる。
図19A~19Dに示すように、一部の実施形態は、一つ以上のホイールキャスタレーション1902のホイールレセプタクル/空洞1919内に少なくとも部分的に配置された一つ以上のホイール1901をさらに含む(例えば、本明細書に記載の面取りおよび/または弓状/先細の輪郭を含みうる)。ホイールレセプタクル/空洞1919は、ホイール1901がノズルの側面1921(例えば、左右の横方向側面)から離れて位置付けられるように位置付けられてもよい。したがって、ホイールキャスタレーション1902の寸法は、ホイール1901を含むことができる必要がある。
掃除機の動作中、汚れた空気入口の前方にあるホイール1901は破片に曝露される。ホイール1901が破片で詰まるのを減少および/または一般的に防止するために、ホイール1901の少なくとも上部および/または上方部(例えば、回転軸の上のホイール1901の部分)は、ノズルによって囲まれ/旋回される(例えば、ホイールレセプタクル/空洞1919内に配置される)。少なくとも一つの実施例では、ホイール1901の少なくとも75%は、ホイールレセプタクル/空洞1919内に配置される。一つ以上のホイール1901が吸引ノズルの横方向側面1921上に位置する場合、吸引ノズルによるホイール1901の筐体は、側面キャスタレーション1903の形状の範囲を制約する。さらに、側面キャスタレーション1903は、取り付け点などの他のハードウェアを収容する必要があり得、一つ以上のホイール1901の比較的小さなスペースが残る。本実施形態では、側面キャスタレーション1903は、必ずしもホイールを収容しなくても、改善されたエッジクリーニングを可能にする。
図20A~20Bに示すように、図19A~19Dに示す一つ以上のホイールは、キャンバーホイール2000であってもよい。キャンバーは、ホイールが床に対して立つ角度である。別の言い方をすると、キャンバーとは、ホイールの垂直軸と、ノズルの垂直軸との間の角度であり、前方または後方から見たものである。本実施形態では、ホイール2000は、各ホイール2000の上部が、動作していない時に吸引ノズルの中心により近く傾くように、負キャンバー(例えば、静止負キャンバー)を有してもよい。キャンバー角は、特定のサスペンション設計の操作特性を変化させる。特に、負キャンバーは、動作中のグリップを改善する。一般に、各ホイール2000は独立して作動し、円弧の中で回転する。両方のホイール2000が対称な負キャンバー(すなわち、ノズルの対向する横方向端のホイール2000)を有する場合、横方向の力は実質的に互いに相殺する。したがって、ユーザは、動作中にクリーニング装置を容易に操縦することができ、「グリップ」が増加することにより、制御の認識が改善される。キャンバーホイール2000は、ホイールレセプタクル/空洞(例えば、ホイールレセプタクル/空洞1919)内に少なくとも部分的に配置されてもよい。
制御の認識に加えて、掃除機の動作中に生成されるノイズは、ユーザ体験に著しい影響を与えることがある。ノイズの増加、特に吸引モーターと関連しないノイズは、否定的で望ましくない品質とみなされる。ホイールチャタリング(動作中に掃除機のホイールによって発生するノイズ)は、可能な限り低減する必要がある。本実施形態のキャンバーホイール2000は、動作中のホイールチャタリングの減少を可能にする。
キャンバーホイール2000は、移動方向に実質的に垂直な力を生成する。この力により、キャンバーホイール2000がノズル上のホイールハウジング内に押し込まれる。ホイールチャタリングノイズの原因の一つは、ハウジングに対するホイールのノックであるため、キャンバーホイール2000は、ハウジングに対するホイールの動きの範囲を制限する。分かるように、キャンバーホイール2000は、概して円錐台形または先細の輪郭を有する床接触面2001を有してもよい。特に、円錐形の輪郭は、ノズルの横方向側面(例えば、側面119)からノズルの中心に向かって移動する時に、床接触面2001の直径が減少するように配置されてもよい。床接触面2001の円錐形の輪郭は、ホイール2000が負キャンバーを有し、一般的に固体材料から作製されるのを可能にし、一方で、ホイール2000の床接触面2001の接触表面積を増加させることができる。キャンバーホイール2000は、例えば、キャンバーホイール2000の中心を通過する、一つ以上のピンまたは軸2003の周りを回転してもよい。ピン2013は、ピン2013(例えば、キャンバーホイール2000の回転軸)が、概してキャンバーホイール2000のキャンバー角(例えば、図19Bに示されるように)に対応する角度で配置されるように、ホイールレセプタクル/空洞(例えば、ホイールレセプタクル/空洞1919)内に取り付けられ得る。
図21A~21Cおよび図22A~22Bに示すように、ホイール2100が片持ちになるように、示される一つ以上のホイール2100がピンまたは軸2113の一方の端部から延びてもよい。実施形態によっては、片持ちホイール2100はまた、本明細書に記載されるように、キャンバリングされてもよい(例えば、概して円錐台または先細の床接触面2115を有する)。一部の実例では、片持ちホイール2100は、ホイール2100が完全にノズルの下にあるように(例えば、ノズルの上部から見たときに、ノズルの側面から露出しないように)、ホイールレセプタクル/空洞2119内に配置されてもよい。
掃除機の動作中、汚れた空気入口の前方にあるホイール2100は破片に曝露される。ホイールが破片で詰まるのを減少および/または一般的に防止するために、ホイール2100の少なくとも上部および/または上方部(例えば、回転軸上のホイール2100の部分)は、ノズル(例えば、ホイールレセプタクル/空洞2119内に配置される)によって囲まれ/旋回される。少なくとも一つの実施例では、ホイール2100の少なくとも80%は、ホイールレセプタクル/空洞2119内に配置される。一つ以上のホイール2100が吸引ノズルの横方向側面に位置する場合、吸引ノズルによるホイール2100の筐体は、サイドホイール空洞2119の形状の範囲を制約する。
本実施形態では、片持ちホイール2100の固定端部(例えば、ホイール2100の反対側の軸2113の端部)は、吸引ノズルの外縁(例えば、左/右横方向側面2123)に向かっている。ホイール空洞2119の配置は、片持ち軸2113をノズルの外部または横方向の縁部/側面2123から支持することを可能にする。図21A~21Cに示す実施形態では、片持ちホイール2100は、約25度の静止負キャンバーを有する。15度~70度のキャンバー角により、ホイール2100は片持ち軸2113上で自由に回転することができる。
ホイール軸2113の周りに髪の毛が巻き付くと、ユーザ体験に悪影響を及ぼす。軸2113の周りに緊密なループを形成する毛髪は、視覚的に魅力を欠くことに加えて、掃除機の操縦を妨げる可能性がある。片持ちホイール2100の使用は、軸2113またはホイール2100の周りに巻かれた毛髪を除去する能力を改善する。軸2113とホイールハウジング(例えば、ホイール空洞2119)との間のギャップ2102は、毛髪が移動し、その後取り除かれうる空間を提供する。
本発明のキャンバーは、髪の毛の巻き付く影響をさらに減少させる。通常の動作中、キャンバーホイール2100は、移動方向に対して実質的に垂直な力を生成する。この力は、片持ちホイール2100の非固定側に向かって巻き込まれた毛髪を押し出す。ホイール2100に巻き込まれた毛髪は、ギャップ2102を通ってホイール2100から落下し、その後、動作中に汚れた空気入口に引き込まれうる。
本発明の原理は本明細書に記載されるが、本記述は、単に実施例としてなされたもので、本発明の範囲を限定するものでないことは、当業者によって理解されるべきである。その他の実施形態は、本明細書に示される例示的な実施形態に加えて、本発明の範囲内で意図される。表面掃除装置および/または攪拌器は、本明細書に含まれる特徴のうちの任意の一つまたは複数を具体化してもよく、特徴が任意の特定の組み合わせまたは下位組み合わせで使用され得ることを当業者によって理解されるであろう。当業者による修正および置換は、本発明の範囲内であると考えられ、特許請求の範囲を除いて限定されるべきではない。

Claims (12)

  1. 掃除機で使用するための吸引ノズルであって、前記吸引ノズルが、
    前部、後部、および、底面上の汚れた空気入口するノズルハウジングと、
    前記ノズルハウジングから延在し、破片を受けるための複数の空気入口を形成する複数のキャスタレーションであって、前記キャスタレーションの各々は、船体角度をなすように前縁から実質的に後方にそれぞれ延在する第1の側壁および第2の側壁を含み、前記前縁は前記ノズルハウジングの前記前部に近接して配置され、前記第1の側壁および前記第2の側壁の各々は、前記ノズルハウジングの前記底面から下方に延びる非面取り部分と、前記非面取り部分から下方に延びる面取り部分と、を含み、隣接する前記キャスタレーションにおける隣接する前記側壁の前記面取り部分間の水平間隔は、前記ノズルハウジングの前記底面からの垂直距離が大きくなるにつれて大きくなる、複数のキャスタレーションと、
    前記複数のキャスタレーションのうちの第1および第2のキャスタレーションの少なくとも一部によってそれぞれ形成された第1および第2のホイールレセプタクルと、
    前記第1および第2のホイールレセプタクル内にそれぞれ部分的に配置された第1および第2のホイールであって、前記第1および第2のホイールの各々は、負のキャンバー角を有するとともに、前記吸引ノズルが床面に配置されたときに、前記床面に対して実質的に平行な角度で配置される直線的なテーパ面を有する床接触面を有する、第1および第2のホイールと、を備える、吸引ノズル。
  2. 記船体角度が90度~130度である、請求項1に記載の吸引ノズル。
  3. 前記複数のキャスタレーションが、互いに対して均一なオフセット距離で配置される、請求項1に記載の吸引ノズル。
  4. 前記吸引ノズルがロボット掃除機の一部である、請求項1に記載の吸引ノズル。
  5. 前記吸引ノズルが手持ち式掃除機の一部である、請求項1に記載の吸引ノズル。
  6. 前記面取り部分の高さが、前記非面取り部分の高さよりも大きい、請求項1に記載の吸引ノズル。
  7. 掃除機で使用するための吸引ノズルであって、前記吸引ノズルが、
    前部、後部、および、底面上の汚れた空気入口をするノズルハウジングと、
    前記ノズルハウジングから延在する複数のキャスタレーションであって、前記複数のキャスタレーションが、それぞれが後端部から延在し、かつ先端で交わる少なくとも二つの側壁によって画定される弓状輪郭を有し、前記キャスタレーションの前記先端が、前記キャスタレーションの前記後端部よりも前記汚れた空気入口からさらに離れており前記少なくとも二つの側壁の各々は、前記ノズルハウジングの前記底面から下方に延びる非面取り部分と、前記非面取り部分から下方に延びる面取り部分と、を含み、隣接する前記キャスタレーションにおける隣接する前記側壁の前記面取り部分間の水平間隔は、前記ノズルハウジングの前記底面からの垂直距離が大きくなるにつれて大きくなる、複数のキャスタレーションと、
    前記複数のキャスタレーションの隣接する対によって少なくとも部分的に画定されるキャスタレーション空気入口であって、前記キャスタレーション空気入口の各々が、前記複数のキャスタレーションの前記隣接する対の前記先端に第一の幅、および前記複数のキャスタレーションの前記隣接する対の前記後端部に近接する第二の幅を含む、先細の輪郭を有し、前記第一の幅は前記第二の幅よりも大きい、キャスタレーション空気入口と、
    前記複数のキャスタレーションのうちの第1および第2のキャスタレーションの少なくとも一部によってそれぞれ形成された第1および第2のホイールレセプタクルと、
    前記第1および第2のホイールレセプタクル内にそれぞれ部分的に配置された第1および第2のホイールであって、前記第1および第2のホイールの各々は、負のキャンバー角を有するとともに、前記吸引ノズルが床面に配置されたときに、前記床面に対して実質的に平行な角度で配置される直線的なテーパ面を有する床接触面を有する、第1および第2のホイールと、を備える、吸引ノズル。
  8. 前記複数のキャスタレーションのうちの少なくとも一つの前記側壁が、船体角度で互いに対して実質的に延在し、前記船体角度が90度~130度である、請求項に記載の吸引ノズル。
  9. 前記複数のキャスタレーションが、前記ノズルハウジングの先端部の少なくとも一部分に沿って延在する、請求項に記載の吸引ノズル。
  10. 前記吸引ノズルがロボット掃除機の一部である、請求項に記載の吸引ノズル。
  11. 前記吸引ノズルが手持ち式掃除機の一部である、請求項に記載の吸引ノズル。
  12. 前記面取り部分の高さが、前記非面取り部分の高さよりも大きい、請求項7に記載の吸引ノズル。
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