JPH0552214B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はエアータービンを駆動源とする回転ブ
ラシを備えた真空掃除機用床ノズルに関するもの
である。

従来の技術 従来、この種真空掃除機用床ノズルにあつて、
回転ブラシの駆動源となるエアータービンは、円
板状側板に多数の断面円弧状のタービン翼片を等
間隔に、かつ円形状に配列した、いわゆる貫流形
タービンが採用されていた。そして、真空掃除機
への吸込気流により駆動される上記エアータービ
ンの回転力がベルトなどの中間伝達手段を介して
回転ブラシに伝えられるようにしてあつた。

発明が解決しようとする問題点 ところで、貫流形タービンは、作用気流が流入
側と流出側のそれぞれにおいてタービン翼片と当
るため、回転数として高いものが得られ、それに
伴なつて同回転領域でのトルクも高い。しかしな
がら、上記貫流形タービンは気流が貫流するとこ
ろから、立上がり特性が悪く、例えば、床ノズル
をじゆうたんなどの被掃除面に接したまま始動す
る場合、同タービンが回転しなかつたり、或いは
所定回転領域に達するまで時間がかかる問題があ
つた。

これを防止するため、タービンに対向した通気
口と、同タービンの距離を小さくすると、トルク
は向上するものの、吸い込んだゴミが通気口とタ
ービンの間に詰まつてしまつたり、通気口を流れ
る高速空気流をタービンの翼片が通過するため、
キーンというかん高い音が発生するという問題が
あつた。

本発明はこのような従来の問題点を解消したも
ので、使い勝手のよい、しかも吸塵性能にすぐ
れ、低騒音の真空掃除機用床ノズルを提供するも
のである。

問題点を解決するための手段 このような従来の問題点を解消するために本発
明は、真空掃除機への吸引空気によつて回転され
るエアータービンと、このエアータービンを一側
に内設し、真空掃除機の吸引側に連通される接続
口を他側に形成したタービン室と、上記エアータ
ービンに連係した回転ブラシとを具備し、上記エ
アータービンは、側板部の一側に多数の先細状タ
ービン翼片を円形に配列して空気が径方向に貫流
するとともに、各タービン翼片の先端を開放させ
た円錐状の貫流形タービンと、胴の外周に多数の
タービン翼片を放射状に配列し、胴の外周で、隣
接するタービン翼片間の区画空間を空気が復流す
る復流形タービンとを、貫流形タービンのタービ
ン翼片開放側が上記接続口方向に位置するように
組合せて構成し、これら各タービンのタービン翼
片の数は互いに最大公約数を持たないような異な
つた値に設定し、かつこれらタービン翼片の位置
を互いにずらせて組合せ、さらに上記貫流形ター
ビンと復流形タービンの合わせ部に対向して通気
口を設けたものである。

作 用 復流形タービンは翼片に衝突した気流が貫流形
タービンのごとく径方向に逃げることがなく、そ
のため、立上がり時のトルクが非常に高い反面、
回転数が高くなるにしたがい同トルクが下がつて
くる。これに対して貫流形タービンは上記したよ
うに逆の特性をもつものである。

したがつて、これら両タービンを組合せて１つ
のエアータービンとした場合、立上がりの特性は
復流形タービンで補足し、また定常回転時の特性
は貫流形タービンで確保できるものである。

また貫流形タービンと復流形タービンの翼片枚
数が異なるため、通気口からの空気流が翼片に衝
突して発生する回転トルクがずれて発生すること
になる。つまりトルク発生が時間的にずれ、分散
して発生するため、回転中のトルク変動が少な
く、安定した回転が得られる。

このため吸気口からタービンの距離を大きくと
つても、トルクが安定して回転性能は高く保た
れ、また通気口から翼片までの距離が大きいた
め、音が低くできる。これに加えて貫流形タービ
ンと復流形タービンの翼片枚数が最大公約数を持
たない異数に選定されているため、音の発生も分
散されて、さらに低騒音とすることができる。

さらに貫流形タービンが円錐状で通気口からの
距離が大きく、かつ流れ方向に進むにつれてさら
に距離が大きくなつているため、通気口との間に
ゴミが詰まることもなく、吸塵性能の向上も図れ
る。

実施例 以下その実施例を添附図面とともに説明する。

第１図〜第６図において、床ノズル本体１はバ
ンパー２を介して上、下本体部材３，４を結合し
て構成されており、その前方内部には下方開放部
を吸込口として吸込室５が後方内部にはタービン
室６がそれぞれ形成してある。上記タービン室６
は隔壁７によつて吸込室５と区画されており、全
体として略円筒状に設定してある。８は吸込室５
内にこれと平行に設けられ、回転子９に植設した
ブラシ体１０の一部が吸込口を介して外部に突出
するようにした回転ブラシ、１１は吸込室５の両
側室壁に設けられ、回転ブラシ８より両側へ突出
した軸１２を支承する軸受、１３は吸込室５の吸
込口を被掃除面と一定間隔をおいて位置すべく床
ノズル本体１の底部前後に設けた車輪である。

１４は上記タービン室６の内面に俯仰方向回動
自在に取着した略半円筒状の吸込継手で、その周
壁の一部には筒状の接続口１５が形成してある。

上記吸込継手１４はその側壁より外方へ突出し
た軸１６および中空軸１７がタービン室６の両側
室壁にて軸支されている。１８は接続口１５にリ
ング１９を介して回動自在に取着した接続筒を示
し、真空掃除機の吸引側に対してホースを介して
連通した延長管２０が着脱自在に接続されるもの
である。

２１はタービン室６内の一側に設けたエアータ
ービンであり、その一側から吸込継手１４の中空
軸１７を貫通してタービン室外へ突出する軸体２
２が出ている。２３は床ノズル本体１に設けた上
記軸体２２の軸受、２４は軸体２２の先端に形成
した小プーリー部２５と回転ブラシ８に設けた大
プーリー２６との間に張架した動力伝達用のベル
トである。すなわち、エアータービン２１の回転
は減速して回転ブラシ８に伝達されるようにして
ある。

２７，２８は隔壁７に形成した２個の通気口
で、一方の通気口２７はエアータービン２１と対
向しており、また他方の通気口２８はエアーター
ビン２１と非対向であつて、直接的に吸込継手１
４の接続口１５と対向しているものである。２９
は通気口２８を開閉するシヤツター、３０はその
操作子である。

今、本実施例床ノズルの一応の動作を説明す
る。

シヤツター２９により通気口２８を閉じた状態
で真空掃除機を運転すると、含塵空気は吸込口→
吸込室５→通気口２７→タービン室６→接続口１
５→接続筒１８→延長管２０→ホースと流動し、
上記真空掃除機に吸引されるものである。そし
て、通気口２７からタービン室６に至る空気はエ
アータービン２１に作用してこれを回転する。

上記エアータービン２１の回転はベルト２４を
介して回転ブラシ８に伝えられるものである。

したがつて、じゆうたんなどの被掃除面の塵埃
は上記回転ブラシ８のブラシ体１０でかき上げら
れ、吸引気流に乗つて真空掃除機へ至るものであ
る。

次にシヤツター２９を動作して通気口２８を開
くと、空気は抵抗の小さい同通気口２８から接続
口１５へ流動系を流れる。すなわち、エアーター
ビン２１を実質的にバイパスした流れ形態をと
り、これによりエアータービン２１および回転ブ
ラシ８の回転が停止されるものである。

なお、上記実施例ではエアータービン２１を発
停制御するようにしたが、場合によつてはその機
能をなくし、常時このエアータービン２１を駆動
させるようにすることも考えられる。

また発停制御するものであつても、通気口２
７，２８を１つにまとめて大きな開口とするとと
もに、シヤツター２９に１つの孔を形成し、同シ
ヤツター２９に移動に伴なつてこの孔をエアータ
ービン２１と対向させたり、非対向としたりする
ことも考えられるものである。

さて、上記のエアータービン２１は、略凹曲面
の胴３１に多数のタービン翼片３２を放射状に配
設し外形が円柱形状の復流形（ペルトン形）ター
ビン３３と、側板部３４の一側に多数のタービン
翼片３５の各一端を等間隔で、しかも円錐形に配
列した貫流形タービン３６とを軸線方向に組合せ
て構成してある。貫流形タービン３６のタービン
翼片３５の先端はそれぞれ解放されており、換言
すれば、片持支持構成を採つている。

さらに両タービン３３，３６の構成を詳述す
る。

まず、一方の復流形タービン３３は、その胴３
１がタービン翼片３２を一体形成した胴部材３７
と貫流形タービン３６の側板部３４とで形成され
ている。タービン翼片３２は13枚で構成されてい
る。そして側板部３４の復流タービン３３側は上
記胴部材３７とともに連続的な略凹曲面を形づく
るべくテーパー形状としてある。３８は胴部材３
７と一体形成されるとともに、軸孔３９を有する
ボス部、４０は側板部３４との対面部に形成した
複数の凹部である。復流形タービンの外形は円柱
状である。

また貫流形タービン３６において、その側板部
３４の中心には先端を小径とした軸孔４１が、復
流形タービン３３と対向する一側面には環状の凹
溝４２と、上記凹部４０と対応する複数の凸部４
３がそれぞれ形成してある。タービン翼片３５は
10枚で構成され、その外形は円錐状で空気流が中
央へ向かうにつれて隔壁７からタービン翼片３５
の外端までの距離が大きくなつている。

これら復流形タービン３３と貫流形タービン３
６は、その軸孔３９，４１を介して軸体２２に圧
入取着される。もちろん、上記軸体２２の先端に
は軸孔４１の小径部と対応する段付きがある。圧
入のとき、両タービン３３，３６の凹凸部４０，
４３が係合して回転方向の一体化作用を発揮する
ようになつている。タービン翼片３２と３５は同
じ位置に合わないように係合される。４４は抜け
止め用のワツシヤーである。

さらに上記側板部３４の外径は、両タービン翼
片３２，３５の外側端を結ぶ径よりも小さくして
ある。

そして、先の通気口２７は側板部３４と対向
し、各タービン３３，３６に気流が流動するよう
に設定してある。

上記の構成において、エアータービン２１の作
用を以下説明する。

まず、復流形タービン３３にあつて、通気口２
７からの気流は第３図のように、タービン翼片３
２に衝突するとともに、胴３１の略凹曲面に沿つ
て反対側へ流れ、矢印ａのような復流形態をと
る。上記タービン翼片３２への気流の衝突によつ
て復流形タービン３３には回転トルクが発生す
る。同トルクは周知のごとく低速時ほど大きく、
回転数が高くなればなるほど相対的な衝突力が弱
くなるため、小さくなる。

また貫流形タービン３６にあつて、通気口２７
からの気流はそれを横切るとき２度タービン翼片
３５に作用して、矢印ｂに示すような貫流形態を
とる。

貫流形タービン３６では気流が矢印ｂのごとく
貫流して、いわゆる気流通過特性が良好なため、
その回転数が一定値まで増加する過程でその回転
トルクも高まる。タービン翼片３２は13枚で翼片
３５は10枚で、かつ位置をずらせて設定してある
ため、通気口２７より流入した空気はタービン翼
片３２の衝突し、またタービン翼片３５に衝突流
入し、次にタービン翼片３５に衝突流出すると言
つた具合に、各タービン翼片３２，３５に時間的
に分散して衝突するため、発生するトルクも分散
して平均化、安定化する。

したがつて、本実施例におけるエアータービン
２１では始動時から一定値以上の回転トルクが得
られるものである。このため、通気口２７とエア
ータービン２１との距離Ａを大きく取つても、良
好な回転トルクが得られるものである。

さらに、上記のように通気口２７より流入した
空気流がタービン翼片３２，３５に時間的に分散
して衝突し、なおかつ通気口２７より距離が大き
いため、タービン翼片により空気を切るとによつ
て発生する騒音が低減される。

また、通気口２７より大きなゴミが吸込まれた
時に、この大きなゴミは翼片３５の間を通つて流
れることができず、矢印ｃに示す方向へ動く。翼
片３５の外端と隔壁７との距離は空気流の進む方
向へ向かうほど大きくなつているため、大きなゴ
ミは空気流によりスムーズに流れて吸塵性能が向
上する。

実験によると、エアータービン２１の外径
Bφ36mmとし、その時の通気口２７とエアーター
ビンの距離Ａをかえて特性を測定してみる第７図
に示すようになる。横軸ＡとＢの比をとり、縦軸
にキーンという高周波音をとると、Ａ／Ｂ＝0.1
つまりＢ＝36mmＡ＝3.6mmの音を基準OdBとする
と、それより距離Ａを小さくすると音が大きくな
り、大きくすると音が小さくなる。Ａ／Ｂを0.25
以上に取つても、もうさほど小さくはならなかつ
た。回転トルクの方はＡが小さければ小さい方が
高トルクで、Ａが大きければ低トルクではある
が、Ａ／Ｂが0.25までは実使用上何ら問題はなか
つた。音と性能の両方をみた場合0.2〜0.25程度
が最も良かつた。

なお本実施例ではタービン翼片３２を13枚とし
たが、11枚、13枚、15枚程度がトルク安定と樹脂
で成形した時の成形性面上り良く、タービン翼片
３５は８枚、９枚、10枚程度が良い。（タービン
翼片３２が15枚の時はタービン翼片３５の９枚、
10枚は最大公約数を持つので選定しない方が良
い。）またタービン翼片３５は空気がその間を通
つて流れ、流入と流出の両方でトルクを発生する
ため、タービン翼片３２より少なく設定した方が
よい。

発明の効果 このように本発明は、真空掃除機への吸引空気
によつて回転されるエアータービンと、このエア
ータービンを一側に内設し、真空掃除機の吸引側
に連通される接続口を他側に形成したタービン室
と、上記エアータービンに連係した回転ブラシと
を具備し、上記エアータービンは、側板部の一側
に多数の先細状タービン翼片を円形に配列して空
気が径方向に貫流するとともに、各タービン翼片
の先端を開放させた円錐状の貫流形タービンと、
胴の外周に多数のタービン翼片を放射状に配列
し、胴の外周で、隣接するタービン翼片間の区画
空間を空気が復流する復流形タービンとを、貫流
形タービンのタービン翼片開放側が上記接続口方
向に位置するように組合せて構成し、これら各タ
ービンのタービン翼片の数は互いに最大公約数を
持たないような異なつた値に設定し、かつこれら
タービン翼片の位置を互いにずらせて組合せ、さ
らに上記貫流形タービンと復流形タービンの合わ
せ部に対向して通気口を設けたものであるから、
始動時の立上がり特性が著しく向上し、しかも定
常回転時のトルクも高く維持できるものである。

また各タービンのタービン翼片枚数が異なるた
め、回転中のトルク変動が少なく、安定した回転
が得られ、しかも騒音の発生も低く抑えることが
できるものである。

さらに貫流形タービンが円錐状となつているの
で、ゴミ詰まりも生起しにくいものとなる。

したがつて、掃除開始が速やかに、また確実に
でき、その使い勝手を大いに高め得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す床ノズルの上本
体部材を取除いた状態での一部欠截上面図、第２
図は斜視図、第３図はエアータービンの断面図、
第４図は分解断面図、第５図は復流形タービンの
斜視図、第６図は貫流形タービンの斜視図、第７
図は騒音特性図である。 ８……回転ブラシ、２１……エアータービン、
２７……通気口、３２，３５……タービン翼片、
３３……復流形タービン、３６……貫流形タービ
ン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空掃除機への吸引空気によつて回転される
   エアータービンと、このエアータービンを一側に
   内設し、真空掃除機の吸引側に連通される接続口
   を他側に形成したタービン室と、上記エアーター
   ビンに連係した回転ブラシとを具備し、上記エア
   ータービンは、側板部の一側に多数の先細状ター
   ビン翼片を円形に配列して空気が径方向に貫流す
   るとともに、各タービン翼片の先端を開放させた
   円錐状の貫流形タービンと、胴の外周に多数のタ
   ービン翼片を放射状に配列し、胴の外周で、隣接
   するタービン翼片間の区画空間を空気が復流する
   復流形タービンとを、貫流形タービンのタービン
   翼片開放側が上記接続口方向に位置するように組
   合せて構成し、これら各タービンのタービン翼片
   の数は互いに最大公約数を持たないような異なつ
   た値に設定し、かつこれらタービン翼片の位置を
   互いにずらせて組合せ、さらに上記貫流形タービ
   ンと復流形タービンの合わせ部に対向して通気口
   を設けた真空掃除機用床ノズル。