掃除機用吸込具および電気掃除機
【課題】高い塵埃除去性能を有する掃除機用吸込具を提供する。
【解決手段】被掃除面に当接するブラシ体３１を複数配した回動自在の回転ブラシ３３と、回転ブラシ３３を駆動する電動機２６を有し、回転ブラシ３３は、その回転軸に直交する方向の断面形状がブラシ体３１も含んで略三角形になるようにブラシ体３１を配備し、ブラシ体３１の先端の少なくとも一部が、この三角形の頂点に位置するよう形成されているとともに、この三角形の頂点に位置するブラシ体３１の先端を、略四角形の軌道を描いて回動させる左・右ギアユニット３４、３５を有するもので、ブラシ体３１の先端が被掃除面を連続して押し掃くため、高い塵埃除去性能を発揮し、しかも同先端が、掃除機用吸込具１６の前壁（図示せず）の際まで達するので、壁際の塵埃も確実に除去できる。
【解決手段】被掃除面に当接するブラシ体３１を複数配した回動自在の回転ブラシ３３と、回転ブラシ３３を駆動する電動機２６を有し、回転ブラシ３３は、その回転軸に直交する方向の断面形状がブラシ体３１も含んで略三角形になるようにブラシ体３１を配備し、ブラシ体３１の先端の少なくとも一部が、この三角形の頂点に位置するよう形成されているとともに、この三角形の頂点に位置するブラシ体３１の先端を、略四角形の軌道を描いて回動させる左・右ギアユニット３４、３５を有するもので、ブラシ体３１の先端が被掃除面を連続して押し掃くため、高い塵埃除去性能を発揮し、しかも同先端が、掃除機用吸込具１６の前壁（図示せず）の際まで達するので、壁際の塵埃も確実に除去できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃除機用吸込具および電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の掃除機用吸込具として、図１０に示されるようなものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、上記特許文献１に記載された従来の掃除機用吸込具の断面図である。従来の掃除機用吸込具は、内部に配された電動機で回転駆動される回転ブラシ１０１を備え、その回転ブラシ１０１の外周長手方向に設けた清掃片１０２で、被掃除面１０３の塵埃を掻き上げるようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４０１６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の掃除機用吸込具の回転ブラシ１０１の回転軌道では、円運動のため、回転ブラシ１０１の径に対し、被掃除面１０３に接地する幅が限られてしまう。そのため回転数ＵＰや清掃片１０２の増量、マイナスイオン付加機能の組合せなどで塵埃除去性能を高めていた。また掃除機用吸込具の前壁と清掃片１０２の接地位置との間隔が大きく、掃除できない部分が生じるなどの課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、回転ブラシを略四角形の軌道で回動させ、被掃除面に沿って連続的に清掃片を当てることによって、回転ブラシ幅を有効に活用でき、高い塵埃除去性能を発揮することができる掃除機用吸込具および電気掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の掃除機用吸込具は、被掃除面に当接する清掃片を複数配した回動自在の回転ブラシと、伝達手段を介して前記回転ブラシを駆動する駆動源とを有し、前記回転ブラシは、その回転軸に直交する方向の断面形状が前記清掃片も含んで略三角形になるように前記清掃片を配備しており、前記清掃片の先端の少なくとも一部が、この三角形の頂点に位置するよう形成されているとともに、この三角形の頂点に位置する前記清掃片の先端を、略四角形の軌道を描いて回動させる回動機構を有するもので、清掃片の先端が、被掃除面に対し、ほぼ平行に連続して押し掃く動作を成すため、高い塵埃除去性能を発揮するものである。しかも掃除機用吸込具前壁の際まで、前記清掃片の先端が到達するため、壁際掃除においてもほぼ壁際の塵埃を除去することができる。
【０００８】
また、清掃片が被掃除面に当接する範囲が、回転ブラシの幅寸法とほぼ同幅となり、掃除機用吸込具の前壁の際まで掃除できる範囲が広がる。しかも往復運動ではなく、連続して清掃片が当接するため、振動も抑制されるという利点がある。さらに、この略四角形軌道は、駆動源の動力を回転ブラシに伝達する伝達手段を構成するギアの比率と変位寸法の設定によって作りだせるので、小スペース内でもスムーズな回動を実現でき、塵埃除去性能を向上させながら、従来と同様の軽量・静音化を実現できるものである。
【０００９】
また、本発明の電気掃除機は、電動送風機と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具を備えたもので、優れた塵埃除去性能を発揮し、かつ壁際などの塵埃の取れ残りの少ない、使い勝手のよい電気掃除機を提供することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の掃除機用吸込具は、回転ブラシの清掃片先端は、被掃除面に対してほぼ平行の軌道で塵埃を押し掃く動きを成し、高い塵埃除去性能を発揮するため、被掃除面をよりきれいに掃除することができる。また清掃片の接地幅が従来よりも広いため、回転数を下げることができ、運転音の低減、モータ電力の低減にもつながる。
【００１１】
さらに、掃除機用吸込具の前壁の際まで掃除できるので、壁際のごみ除去に関しても従来より、さらに際まで除去することができるなど、使い勝手の良い掃除機用吸込具を提供することができる。また、塵埃除去性能の良い掃除機用吸込具を使用することで、塵埃吸引性能が良く、使い勝手のよい電気掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における掃除機用吸込具を接続した電気掃除機の全体斜視図
【図２】同掃除機用吸込具の平面断面図
【図３】（ａ）同掃除機用吸込具の回転ブラシユニットの斜視図、（ｂ）同回転ブラシユニットの分解斜視図
【図４】（ａ）同掃除機用吸込具の回転ブラシ部分の側面断面図、（ｂ）同掃除機用吸込具の左ギアユニット部分の側面断面図、（ｃ）同掃除機用吸込具の受動プーリ部分の側面断面図
【図５】（ａ）同掃除機用吸込具の回転ブラシ部分の側面断面図、（ｂ）同掃除機用吸込具の左ギアユニット部分の側面断面図、（ｃ）同掃除機用吸込具の受動プーリ部分の側面断面図
【図６】（ａ）同掃除機用吸込具の回転ブラシ部分の側面断面図、（ｂ）同掃除機用吸込具の左ギアユニット部分の側面断面図、（ｃ）同掃除機用吸込具の受動プーリ部分の側面断面図
【図７】（ａ）同掃除機用吸込具の回転ブラシ部分の側面断面図、（ｂ）同掃除機用吸込具の左ギアユニット部分の側面断面図、（ｃ）同掃除機用吸込具の受動プーリ部分の側面断面図
【図８】同回転ブラシのブラシ体の平面図
【図９】同ブラシユニットの寸法設定説明図
【図１０】従来の掃除機用吸込具の側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、被掃除面に当接する清掃片を複数配した回動自在の回転ブラシと、伝達手段を介して前記回転ブラシを駆動する駆動源とを有し、前記回転ブラシは、その回転軸に直交する方向の断面形状が前記清掃片も含んで略三角形になるように前記清掃片を配備しており、前記清掃片の先端の少なくとも一部が、この三角形の頂点に位置するよう形成されているとともに、この三角形の頂点に位置する前記清掃片の先端を、略四角形の軌道を描いて回動させる回動機構を有するもので、清掃片の先端が、被掃除面に対し、ほぼ平行に連続して押し掃く動作を成すため、高い塵埃除去性能を発揮するものである。しかも掃除機用吸込具前壁の際まで、前記清掃片の先端が到達するため、壁際掃除においてもほぼ壁際の塵埃を除去することができる。
【００１４】
また、清掃片が被掃除面に当接する範囲が、回転ブラシの幅寸法とほぼ同幅となり、掃
除機用吸込具の前壁の際まで掃除できる範囲が広がる。しかも往復運動ではなく、連続して清掃片が当接するため、振動も抑制されるという利点がある。さらに、この略四角形軌道は、駆動源の動力を回転ブラシに伝達する伝達手段を構成するギアの比率と変位寸法の設定によって作りだせるので、小スペース内でもスムーズな回動を実現でき、塵埃除去性能を向上させながら、従来と同様の軽量・静音化を実現できるものである。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の回動機構を、固定ギアと、前記固定ギアに対して回転中心が回転軌道に沿って回動しながら自身も回転する遊星ギアで構成するとともに、前記固定ギアと前記遊星ギアのギア比を４：３とし、かつ前記遊星ギアの回転中心から、回転ブラシの略三角形の断面形状の頂点に位置する清掃片の先端までの距離Ｌを、前記遊星ギアの基準円直径ｒに対し、Ｌ＝２．５ｒの関係になるように設定したもので、連続する回転運動を略四角形の回動軌道にスムーズに変換することができるものである。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明の固定ギア内で回動運動をする遊星ギアに、回転ブラシを同軸上に連結させたもので、回転ブラシ中心の回動半径、及び回転ブラシ幅を小型化でき、小型・軽量の掃除機用吸込具を実現できるものである。
【００１７】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の回動機構を回転ブラシの両端に配備するとともに、互いの回動位置及び回動速度を同期させるようにしたもので、回転軸方向に、長さを有する回転ブラシにおいてもその全長において略四角形の回動軌道を描いて回動するため、掃除機用吸込具の横幅方向の広い範囲に渡って高い塵埃除去性能を発揮することができるものである。
【００１８】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の回転ブラシは、清掃片を保持する溝を長手方向に複数有する軸体を備え、前記溝を、前記回転ブラシの略三角形の頂点の位置に、軸方向に配置した複数の直線溝と、この直線溝に交差して配備した複数の螺旋溝にて形成したもので、前記回転ブラシの回転面に連続して清掃片が配備されることで、塵埃除去性能を高めるとともに、回動時の振動を低減することができる。
【００１９】
第６の発明は、特に、第５の発明の清掃片を、直線溝と螺旋溝に連続して固定するとともに、前記清掃片の突出長さを、前記直線溝に配置される部分と前記螺旋溝に配置される部分とで異ならせたもので、清掃片の先端位置が略三角形の投影形状を作り出すことができ、略四角形の回動軌道内に、清掃片の先端が常時内接して回動するため、簡単な構造でスムーズな回動軌道を実現することができ、それにより、低振動で塵埃除去性能の優れた掃除機用吸込具を提供することができる。
【００２０】
第７の発明に係る電気掃除機は、電動送風機と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具を備えたもので、優れた塵埃除去性能を発揮し、かつ壁際などの塵埃の取れ残りの少ない、使い勝手のよい電気掃除機を提供することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における掃除機用吸込具について、図１〜図９を用いて説明する。図１は、本実施の形態における掃除機用吸込具を接続した電気掃除機の全体斜視図である。
【００２３】
本実施の形態における電気掃除機は、図１に示すように、掃除機本体１の後方部に、電動送風機２を内蔵した電動送風機室３が配され、掃除機本体１の前方部に、吸引された塵
埃を捕集する集塵袋（図示せず）を着脱自在に収納するとともに、電動送風機２の吸引側開口（図示せず）と連通する集塵室４が配されている。
【００２４】
掃除機本体１の後方下部の左右両側に、１対の走行用車輪６が、水平に配された走行軸（図示せず）に対して回転自在に取り付けられ、また、掃除機本体１の前方下部に、同じく走行用のキャスター７が垂直な軸心周りに回動自在に、且つ水平に配された走行軸（図示せず）に対して回転自在に取り付けられている。掃除機本体１の前面には、吸引ホース８の一端に設けられた接続ジョイント部９が着脱自在に接続されるとともに、集塵室４に連通する吸気口１０が設けられている。
【００２５】
吸引ホース８の他端には、操作者が掃除の際に把持するとともに、掃除機本体１の運転を操作するための操作部１１ａを有する把手１１を備えた先端ジョイント部１２が設けられている。この吸引ホース８の先端ジョイント部１２に、伸縮自在あるいは継ぎ自在に構成された延長管１３の手元側の一端が着脱自在に接続され、さらに、その延長管１３の先端側の他端が、本実施の形態における掃除機用吸込具１６に着脱自在に接続される。
【００２６】
なお、図２以降の図の説明においては、掃除機用吸込具１６の走行方向について、把手１１を掴んだ操作者が掃除機用吸込具１６を押し進める（前進させる）方向を前方（図２において左方向）といい、操作者が掃除機用吸込具１６を引き戻す（後退させる）方向を後方（図２において右方向）という。また、掃除機用吸込具１６を前進させる方向に操作者から見て右方を右側（図２において上方向）、左方を左側（図２において下方向）という。
【００２７】
図２に示すように、掃除機用吸込具１６の本体１７は、回転ブラシ収納室１８と駆動源収納室１９を形成しており、回転ブラシ収納室１８の下部には、後述の被掃除面１５に向かって開口した塵埃吸引用の吸込口２０を設けている。掃除機用吸込具１６の本体１７の後方中央部には、接続管２１が傾動自在に取着され、延長管１３の先端が、この接続管２１の開口端に着脱自在に嵌合固定される。
【００２８】
吸込口２０と接続管２１との間は、吸気通路２２を介して連通状態にあり、２３は、回転ブラシ収納室１８と駆動源収納室１９を隔てる隔壁２４に設けた開口部である。なお掃除機用吸込具１６の本体１７の形成手段、及び接続管２１の傾動手段は公知のものでも良く、本発明とは直接関連しないため、詳細説明は省略する。
【００２９】
回転ブラシ収納室１８には、回転ブラシユニット２５がその回転軸を被掃除面１５（説明上、仮想線にてその位置を表示している）と平行に、かつ掃除機用吸込具１６の進退方向に対して垂直に配備されている。
【００３０】
駆動源収納室１９には、回転ブラシユニット２５の駆動源としての電動機２６が収納されており、掃除機本体１の運転に連動して駆動される。電動機２６のシャフト２７先端には、駆動プーリ２８が圧入してあり、この駆動プーリ２８と回転ブラシ収納室１８内の受動プーリ２９との間に、ベルト３０が懸架されている。
【００３１】
回転ブラシユニット２５は、清掃片としての、被掃除面１５に当接する３条のブラシ体３１を、軸体３２上に配してなる回転ブラシ３３と、この回転ブラシ３３の両端に配備した右ギアユニット３５および左ギアユニット３４と、前記右ギアユニット３５および左ギアユニット３４を連結固定する支持板３６から構成されている（図３）。
【００３２】
左ギアユニット３４は、固定ギア３７と、遊星ギア３８と、中心位置が変位している２本の軸（固定軸３９と遊動軸４０）を一体に形成した段違い軸４１とを有する。
【００３３】
本実施の形態では、固定ギア３７は、歯数２０、基準円直径２０ｍｍの内歯ギアであり、遊星ギア３８は、歯数１５、基準円直径１５ｍｍの平歯車である。
【００３４】
段違い軸４１の２本の軸、固定軸３９と遊動軸４０の変位量Δｈは２．５ｍｍであり、前記固定ギア３７の基準円直径と前記遊星ギア３８の基準円直径の差の１／２の距離に設定してある。
【００３５】
また段違い軸４１には、固定軸３９と同軸上に径大の連結軸４２を一体で形成しており、連結軸４２端部に、Ｈカット加工を施した回り止め４３を一体形成している。
【００３６】
固定ギア３７に嵌合する左側蓋体４４は、中央に前記段違い軸４１の連結軸４２を回転自在に支持する軸受４５を固定しており、箱状に形成した固定ギア３７に組み合わせることで、遊星ギア３８のスラスト方向の位置を規制し、段違い軸４１の回り止め４３と固定軸３９が左側蓋体４４から露出する。
【００３７】
遊星ギア３８は小型軸受４６を介して、段違い軸４１の遊動軸４０に回転自在に軸支されており、さらに遊星ギア３８の端部に一体に形成した六角柱の接続体４７が掃除機用吸込具１６中央方向に突出する。そして回転ブラシ３３の端部は、この六角柱の接続体４７に接続され、遊星ギア３８と連動して回動する。
【００３８】
ごみ進入防止用のプレート４８は、固定ギア３７の端部に位置し、固定ギア３７と、遊星ギア３８それぞれに対し、回転自在にセットされる。
【００３９】
左ギアユニット３４の遊星ギア３８に連結される段違い軸４１の連結軸４２に形成した回り止め４３には、前記受動プーリ２９が接続され、電動機２６の駆動力は、駆動プーリ２８、ベルト３０、受動プーリ２９を介して、左側の段違い軸４１に減速して伝達される。
【００４０】
段違い軸４１の固定軸３９には、固定軸３９を回転自在に支える補助軸受４９が接続され、回転ブラシ収納室１８の左凹部５０に挿入されて保持される。
右ギアユニット３５は、前述の左ギアユニット３４と同構成で、それぞれが左ギアユニット３４と向かい合う位置に、同じく固定ギア３７、遊星ギア３８、段違い軸４１を有している。
【００４１】
また、プレート４８も、左ギアユニット３４同様、固定ギア３７と、遊星ギア３８それぞれに対し、回転自在にセットされる。
【００４２】
右側蓋体５４は、左側蓋体４４同様、軸受４５を固定しているが、段違い軸４１を覆う形状をなしており、その端部が、回転ブラシ収納室１８の右凹部５５に挿入されることで保持される。
【００４３】
支持板３６は、左右の固定ギア３７に接続固定され、かつ回転ブラシ収納室１８上方に形成した固定口５１に挿入される。このように支持板３６が、左・右凹部５０、５５と、前記固定口５１に、保持されることで、回転ブラシユニット２５は、回転ブラシ収納室１８内に、上下左右方向、回転方向とも動かないように堅持される。
【００４４】
回転ブラシ３３のブラシ体３１は、軸体３２に形成した等分して配置した３列の直線溝５６と、この３列の直線溝５６に交差して配備した略螺旋状の螺旋溝５７に、交互に固定することで、一条のブラシ体で回転ブラシ３３周囲に連続した植毛状態を形成している。
【００４５】
さらに、３本配列したブラシ体３１は、一本のブラシ体３１のなかでブラシ毛の長さを違えて植毛しており、軸体３２に取り付けたときに、直線溝５６に位置するブラシ毛の先端５２と、回転ブラシ３３の中心位置との距離が、前記遊星ギア３８の半径ｒに対し、２．５倍になるよう設定してある。
【００４６】
螺旋溝５７に位置するブラシ毛の先端５３の高さは、ブラシ毛の先端５３と、回転ブラシ３３の中心位置との距離が、前記遊星ギア３８の半径ｒに対し、１．８倍になるようにカットして形成されている。
【００４７】
この状態で、回転ブラシ３３のブラシ体３１を含む横断面形状（投影形状）は、「Ｒｅｕｌｅａｕｘの三角形」と呼ばれる略三角形の形状になる。
【００４８】
軸体３２からブラシ体３１が抜けないように配備した止め板５８を両端に設置した回転ブラシ３３は、左右に配した前記遊星ギア３８の六角柱の接続体４７に同軸に連結されており、左・右ギアユニット３４、３５を、支持板３６で結合することで、回転ブラシユニット２５として形成される。
【００４９】
このとき、左右の遊星ギア３８の、固定ギア３７に対する位置は、同位相にあり、回転ブラシ３３は、被掃除面１５に対して平行状態に維持される。
【００５０】
駆動源収納室１９の底面に設けた一対の走行用ローラ５９は、掃除機用吸込具１６の前後方向の走行を補助するもので、回転ブラシ収納室１８の底面に固着した固定ブラシ６０は、回転ブラシ３３が押し掃く塵埃が後方に抜けないように遮断するためのものである。
【００５１】
前記回転ブラシ３３のブラシ体３１及び固定ブラシ６０の吸込口２０からの下方向の出代高さは、従来の掃除機用吸込具と同様、被掃除面１５に対し、１〜１．５ｍｍオーバーラップするよう設定しており、被掃除面１５に対して押し付け力を作用させることで、除塵除去性能が確実に発揮されるようにしている。
【００５２】
次に、以上のように構成された掃除機用吸込具１６と電気掃除機（掃除機本体１）の動作、作用について説明する。
【００５３】
図４〜７は、本実施の形態における掃除機用吸込具の回転ブラシの回転駆動状態の時間的変化を示す断面図（吸込具本体の左方側から見た状態で、図の下方向が底面側）であり、回転ブラシ３３の断面、左ギアユニット３４の断面、および受動プーリ２９部分の断面を示す。
【００５４】
各図は、図４を初期値として、受動プーリ２９が１／４回転（図５）、３／５回転（図６）、３／４回転（図７）したときの各断面を示し、各部品の移動位置と回転位置の変化を表している。なお段違い軸４１の遊動軸４０については、中心位置を示すため、２点鎖線にて拡大表記している。
【００５５】
掃除機本体１から図示しない電源コードを引き出し、その先端についた電源プラグ（図示せず）を部屋のコンセントに差し込んで、把手１１に設けた操作部１１ａを操作して、電動送風機２および掃除機用吸込具１６に内蔵された電動機２６に通電すると、掃除機用吸込具１６の回転ブラシ収納室１８の底面に設けられた吸込口２０に、電動送風機２による吸引力が作用し、木床や絨毯などの被掃除面１５上の塵埃が回転ブラシ３３により掻き上げられ、吸引されて、延長管１３、吸引ホース８を通って集塵室４に運ばれ、そこで捕集される。
【００５６】
電動機２６が駆動すると、ベルト３０を介して受動プーリ２９が、図４に示す方向において時計回りに回転する。
【００５７】
同時に、受動プーリ２９に連結した段違い軸４１は、連結軸４２を中心に、時計回りに回転し、一体に形成した遊動軸４０も連結軸４２を中心に、時計回りに回転する（図５（ｃ））。
【００５８】
遊動軸４０に、回転自在に連結した遊星ギア３８は、遊動軸４０の移動により、固定ギア３７と噛み合いながら、中心位置を移動しながら反時計回りに回転する（図５（ｂ））。
【００５９】
以上のように、本実施の形態では、左・右ギアユニット３４、３５が、ブラシ体３１の先端を、略四角形の軌道を描いて回動させる回動機構となっている。
同時に遊星ギア３８と同軸上に連結された回転ブラシ３３は、遊星ギア３８と同じく反時計回りに回転しながら移動する。
【００６０】
回転ブラシ３３は、右ギアユニット３５の遊星ギア３８とも連結されており、右ギアユニット３５にも回転ブラシ３３を介して回転力が加わることから、左右のギアユニット３４、３５は、同期しながら回転する。そのため回転ブラシ３３は、常に被掃除面１５と平行を保ちながら、回転移動を行う。
【００６１】
回転ブラシ３３は、段違い軸４１が１／４回転したときに、固定ギア３７と遊星ギア３８のギア比の差により、１／３回転するが、中心位置も移動することから実質１／１２の回転となり、ブラシ３３の略三角形の頂点に位置するブラシ体３１の先端５２が、下端に回転してくる。
【００６２】
しかしながら同時に回転ブラシ３３の中心は、遊動軸４０回道軌道の上端に移動しているので、ブラシ体３１の先端が、吸込口２０から突出する長さは、図４に示す初期値状態と同一である（図５（ａ））。
【００６３】
段違い軸４１が、１／２回転した状態の回転ブラシユニット２５は、図４に示す初期値状態と左右対称になるので、説明を割愛し、段違い軸４１が３／５回転した状態を図６に示す。
【００６４】
段違い軸４１が３／５回転した際は、遊動軸４０は、右斜め下まで移動し、遊動軸４０に連結する遊星ギア３８は、１／５回転する。
【００６５】
このとき、回転ブラシ３３の略三角形の頂点は、連結軸４２中心から最も離れた位置付近に達する。
【００６６】
続いて段違い軸４１が３／４回転した状態を説明する。遊動軸４０は、遊動軸４０の回動軌道の下端に位置するが、回転ブラシ３３は、略三角形の辺の部分（螺旋溝５７に位置するブラシ毛の先端５３）が下端に回転してくるため、やはりブラシ体３１の先端の吸込口２０からの突出代は、初期値状態と同一である（図７）。
【００６７】
このように、回転ブラシ３３のブラシ体３１を含む略三角形の断面形状は、その頂点が、図４〜７に示す略四角形の軌道６１を描いて回動するとともに、この略四角形の軌道６１の範囲からブラシ体３１先端が著しくはみ出すことはない。
【００６８】
これは、図９に示す寸法関係から成り立つもので、「Ｒｅｕｌｅａｕｘの三角形」が描く軌道として知られているものである。
【００６９】
本実施の形態１においては、この略四角形の軌道を描くための略三角形の形状を、軸体３２の直線溝５６と螺旋溝５７に配置したブラシ毛の長さを互い違いに変化させたブラシ体３１を３本取り付けることで形成している。また回転ブラシ３３の回転角度と、回転ブラシ３３の中心位置の移動との相関関係を同期させるために、４：３のギア比を有する２つのギアの中心位置を変位させて設置することで略四角形の回動軌道を実現している。
【００７０】
さらに電動機２６の回転運動を遊星ギア３８の中心の移動にスムーズに変換する段違い軸４１を配備することで省スペースながら複雑な回動軌道を実現したものである。
【００７１】
この種の掃除機用吸込具１６は、軽量化のために駆動源として、吸引力で回転するエアタービン、もしくは小型モータが搭載され、回転ブラシ３３が被掃除面を掻き上げるトルクを発揮するために、駆動力の伝達手段内に減速機構を構成するのが常であり、ベルト減速やギア減速機構が利用されている。
【００７２】
本実施の形態の構成では、固定ギア３７と遊星ギア３８のギア比を４：３のギア比にするとともに、遊星ギア３８の中心が回動することで、実質１／３に減速されるので、充分な回転トルクを発揮することができる。
【００７３】
またベルト３０を省略して、受動プーリ２９の代わりに、段違い軸４１に直接駆動源を直結する構成をとることも可能である。
【００７４】
回転ブラシ３３の略三角形の頂点が描く略四角形の軌道６１は、回転ブラシ３３の幅とほぼ同幅であり、吸込口２０の幅ともほぼ同幅である。また掃除機用吸込具１６の前壁６２に近接しており、ブラシ体３１の先端が、掃除機用吸込具１６の前壁６２の際まで到達することを意味する。
【００７５】
つまり、本実施の形態における掃除機用吸込具１６の回転ブラシ３３のブラシ毛の先端は、掃除機用吸込具１６の前壁から吸込口２０の全幅に渡って、被掃除面１５を押し掃く作用をなし、被掃除面１５の塵埃を広範囲に連続して掻き上げることができる。よって高い塵埃除去性能を発揮できるとともに、壁際まで塵埃を除去することができ、取り残しがほとんどなくなる。
【００７６】
しかも、回転ブラシ３３の軸体３２の外周に配したブラシ体３１が、略三角形の頂点だけでなく、辺部分にあるブラシ体３１も被掃除面１５に順次当接するため、回転ブラシ３３の振動が抑制されるとともに、高い塵埃除去性能を発揮するため回転数を下げることも可能となり、静音化を容易に実現することができる。
【００７７】
なお、略四角形の回動軌道については、本実施の形態１に示した２つのギアにおいて、遊星ギア３８側の中心を固定し、回転ブラシ３３を固定ギア３７と連結させた構成で、固定ギア３７の中心を回動させても描くことが可能であり、２つのギアのどちらを回動させるかを限定するものではないが、小型の遊星ギア３８側を回動させ、そこに回転ブラシ３３を連結させる方が全体を小型化するという点で有利であることは、言うまでもない。
【００７８】
また本実施の形態では、回転ブラシ３３の両端に、同期して回動運動を作り出す左右のギアユニット３４、３５を配備したが、回転ブラシ３３の長さが短ければ、電動機２６側の左ギアユニット３４だけでも回道軌道を実現させ、略四角形の回道軌道で清掃を行えるのは、明白である。
【００７９】
但し、掃除機用吸込具１６の横幅を広く設定し、少ない操作で掃除するためには、長い回転ブラシ３３がその全長に渡って安定して被掃除面１５に接する本発明の実施の形態１が優れた効果を広範囲に発揮することができる。
【００８０】
勿論その場合、電動機２６による駆動を片側だけでなく、両方に直接伝達する手段を講じる構造であっても良く、また、回転ブラシ３３が被掃除面１５に対し、平行状態を維持しながら回動するのであれば、一端が、レールなどで軌道を誘導するガイド手段であってもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、本発明に係る掃除機用吸込具は、略四角形の回動軌道を描く回転ブラシによって高い塵埃除去性能を発揮するもので、電気掃除機に限らず掃除機用吸込具を備えた各種電気機器に広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 掃除機本体
１５ 被掃除面
１６ 掃除機用吸込具
１８ 回転ブラシ収納室
１９ 駆動源収納室
２０ 吸込口
２５ 回転ブラシユニット
２６ 電動機（駆動源）
２８ 駆動プーリ
２９ 受動プーリ
３０ ベルト（伝達手段）
３１ ブラシ体（清掃片）
３２ 軸体
３３ 回転ブラシ
３４ 左ギアユニット（回動機構）
３５ 右ギアユニット（回動機構）
３６ 支持板
３７ 固定ギア
３８ 遊星ギア
３９ 固定軸
４０ 遊動軸
４１ 段違い軸
４２ 連結軸
４３ 回り止め
４４ 左側蓋体
４５ 軸受
４６ 小型軸受
４７ 接続体
４８ プレート
４９ 補助軸受
５１ 固定口
５２、５３ 先端
５４ 右側蓋体
５６ 直線溝
５７ 螺旋溝
５８ 止め板
６１ 軌道
６２ 前壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃除機用吸込具および電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の掃除機用吸込具として、図１０に示されるようなものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、上記特許文献１に記載された従来の掃除機用吸込具の断面図である。従来の掃除機用吸込具は、内部に配された電動機で回転駆動される回転ブラシ１０１を備え、その回転ブラシ１０１の外周長手方向に設けた清掃片１０２で、被掃除面１０３の塵埃を掻き上げるようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４０１６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の掃除機用吸込具の回転ブラシ１０１の回転軌道では、円運動のため、回転ブラシ１０１の径に対し、被掃除面１０３に接地する幅が限られてしまう。そのため回転数ＵＰや清掃片１０２の増量、マイナスイオン付加機能の組合せなどで塵埃除去性能を高めていた。また掃除機用吸込具の前壁と清掃片１０２の接地位置との間隔が大きく、掃除できない部分が生じるなどの課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、回転ブラシを略四角形の軌道で回動させ、被掃除面に沿って連続的に清掃片を当てることによって、回転ブラシ幅を有効に活用でき、高い塵埃除去性能を発揮することができる掃除機用吸込具および電気掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の掃除機用吸込具は、被掃除面に当接する清掃片を複数配した回動自在の回転ブラシと、伝達手段を介して前記回転ブラシを駆動する駆動源とを有し、前記回転ブラシは、その回転軸に直交する方向の断面形状が前記清掃片も含んで略三角形になるように前記清掃片を配備しており、前記清掃片の先端の少なくとも一部が、この三角形の頂点に位置するよう形成されているとともに、この三角形の頂点に位置する前記清掃片の先端を、略四角形の軌道を描いて回動させる回動機構を有するもので、清掃片の先端が、被掃除面に対し、ほぼ平行に連続して押し掃く動作を成すため、高い塵埃除去性能を発揮するものである。しかも掃除機用吸込具前壁の際まで、前記清掃片の先端が到達するため、壁際掃除においてもほぼ壁際の塵埃を除去することができる。
【０００８】
また、清掃片が被掃除面に当接する範囲が、回転ブラシの幅寸法とほぼ同幅となり、掃除機用吸込具の前壁の際まで掃除できる範囲が広がる。しかも往復運動ではなく、連続して清掃片が当接するため、振動も抑制されるという利点がある。さらに、この略四角形軌道は、駆動源の動力を回転ブラシに伝達する伝達手段を構成するギアの比率と変位寸法の設定によって作りだせるので、小スペース内でもスムーズな回動を実現でき、塵埃除去性能を向上させながら、従来と同様の軽量・静音化を実現できるものである。
【０００９】
また、本発明の電気掃除機は、電動送風機と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具を備えたもので、優れた塵埃除去性能を発揮し、かつ壁際などの塵埃の取れ残りの少ない、使い勝手のよい電気掃除機を提供することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の掃除機用吸込具は、回転ブラシの清掃片先端は、被掃除面に対してほぼ平行の軌道で塵埃を押し掃く動きを成し、高い塵埃除去性能を発揮するため、被掃除面をよりきれいに掃除することができる。また清掃片の接地幅が従来よりも広いため、回転数を下げることができ、運転音の低減、モータ電力の低減にもつながる。
【００１１】
さらに、掃除機用吸込具の前壁の際まで掃除できるので、壁際のごみ除去に関しても従来より、さらに際まで除去することができるなど、使い勝手の良い掃除機用吸込具を提供することができる。また、塵埃除去性能の良い掃除機用吸込具を使用することで、塵埃吸引性能が良く、使い勝手のよい電気掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における掃除機用吸込具を接続した電気掃除機の全体斜視図
【図２】同掃除機用吸込具の平面断面図
【図３】（ａ）同掃除機用吸込具の回転ブラシユニットの斜視図、（ｂ）同回転ブラシユニットの分解斜視図
【図４】（ａ）同掃除機用吸込具の回転ブラシ部分の側面断面図、（ｂ）同掃除機用吸込具の左ギアユニット部分の側面断面図、（ｃ）同掃除機用吸込具の受動プーリ部分の側面断面図
【図５】（ａ）同掃除機用吸込具の回転ブラシ部分の側面断面図、（ｂ）同掃除機用吸込具の左ギアユニット部分の側面断面図、（ｃ）同掃除機用吸込具の受動プーリ部分の側面断面図
【図６】（ａ）同掃除機用吸込具の回転ブラシ部分の側面断面図、（ｂ）同掃除機用吸込具の左ギアユニット部分の側面断面図、（ｃ）同掃除機用吸込具の受動プーリ部分の側面断面図
【図７】（ａ）同掃除機用吸込具の回転ブラシ部分の側面断面図、（ｂ）同掃除機用吸込具の左ギアユニット部分の側面断面図、（ｃ）同掃除機用吸込具の受動プーリ部分の側面断面図
【図８】同回転ブラシのブラシ体の平面図
【図９】同ブラシユニットの寸法設定説明図
【図１０】従来の掃除機用吸込具の側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、被掃除面に当接する清掃片を複数配した回動自在の回転ブラシと、伝達手段を介して前記回転ブラシを駆動する駆動源とを有し、前記回転ブラシは、その回転軸に直交する方向の断面形状が前記清掃片も含んで略三角形になるように前記清掃片を配備しており、前記清掃片の先端の少なくとも一部が、この三角形の頂点に位置するよう形成されているとともに、この三角形の頂点に位置する前記清掃片の先端を、略四角形の軌道を描いて回動させる回動機構を有するもので、清掃片の先端が、被掃除面に対し、ほぼ平行に連続して押し掃く動作を成すため、高い塵埃除去性能を発揮するものである。しかも掃除機用吸込具前壁の際まで、前記清掃片の先端が到達するため、壁際掃除においてもほぼ壁際の塵埃を除去することができる。
【００１４】
また、清掃片が被掃除面に当接する範囲が、回転ブラシの幅寸法とほぼ同幅となり、掃
除機用吸込具の前壁の際まで掃除できる範囲が広がる。しかも往復運動ではなく、連続して清掃片が当接するため、振動も抑制されるという利点がある。さらに、この略四角形軌道は、駆動源の動力を回転ブラシに伝達する伝達手段を構成するギアの比率と変位寸法の設定によって作りだせるので、小スペース内でもスムーズな回動を実現でき、塵埃除去性能を向上させながら、従来と同様の軽量・静音化を実現できるものである。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の回動機構を、固定ギアと、前記固定ギアに対して回転中心が回転軌道に沿って回動しながら自身も回転する遊星ギアで構成するとともに、前記固定ギアと前記遊星ギアのギア比を４：３とし、かつ前記遊星ギアの回転中心から、回転ブラシの略三角形の断面形状の頂点に位置する清掃片の先端までの距離Ｌを、前記遊星ギアの基準円直径ｒに対し、Ｌ＝２．５ｒの関係になるように設定したもので、連続する回転運動を略四角形の回動軌道にスムーズに変換することができるものである。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明の固定ギア内で回動運動をする遊星ギアに、回転ブラシを同軸上に連結させたもので、回転ブラシ中心の回動半径、及び回転ブラシ幅を小型化でき、小型・軽量の掃除機用吸込具を実現できるものである。
【００１７】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の回動機構を回転ブラシの両端に配備するとともに、互いの回動位置及び回動速度を同期させるようにしたもので、回転軸方向に、長さを有する回転ブラシにおいてもその全長において略四角形の回動軌道を描いて回動するため、掃除機用吸込具の横幅方向の広い範囲に渡って高い塵埃除去性能を発揮することができるものである。
【００１８】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の回転ブラシは、清掃片を保持する溝を長手方向に複数有する軸体を備え、前記溝を、前記回転ブラシの略三角形の頂点の位置に、軸方向に配置した複数の直線溝と、この直線溝に交差して配備した複数の螺旋溝にて形成したもので、前記回転ブラシの回転面に連続して清掃片が配備されることで、塵埃除去性能を高めるとともに、回動時の振動を低減することができる。
【００１９】
第６の発明は、特に、第５の発明の清掃片を、直線溝と螺旋溝に連続して固定するとともに、前記清掃片の突出長さを、前記直線溝に配置される部分と前記螺旋溝に配置される部分とで異ならせたもので、清掃片の先端位置が略三角形の投影形状を作り出すことができ、略四角形の回動軌道内に、清掃片の先端が常時内接して回動するため、簡単な構造でスムーズな回動軌道を実現することができ、それにより、低振動で塵埃除去性能の優れた掃除機用吸込具を提供することができる。
【００２０】
第７の発明に係る電気掃除機は、電動送風機と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具を備えたもので、優れた塵埃除去性能を発揮し、かつ壁際などの塵埃の取れ残りの少ない、使い勝手のよい電気掃除機を提供することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における掃除機用吸込具について、図１〜図９を用いて説明する。図１は、本実施の形態における掃除機用吸込具を接続した電気掃除機の全体斜視図である。
【００２３】
本実施の形態における電気掃除機は、図１に示すように、掃除機本体１の後方部に、電動送風機２を内蔵した電動送風機室３が配され、掃除機本体１の前方部に、吸引された塵
埃を捕集する集塵袋（図示せず）を着脱自在に収納するとともに、電動送風機２の吸引側開口（図示せず）と連通する集塵室４が配されている。
【００２４】
掃除機本体１の後方下部の左右両側に、１対の走行用車輪６が、水平に配された走行軸（図示せず）に対して回転自在に取り付けられ、また、掃除機本体１の前方下部に、同じく走行用のキャスター７が垂直な軸心周りに回動自在に、且つ水平に配された走行軸（図示せず）に対して回転自在に取り付けられている。掃除機本体１の前面には、吸引ホース８の一端に設けられた接続ジョイント部９が着脱自在に接続されるとともに、集塵室４に連通する吸気口１０が設けられている。
【００２５】
吸引ホース８の他端には、操作者が掃除の際に把持するとともに、掃除機本体１の運転を操作するための操作部１１ａを有する把手１１を備えた先端ジョイント部１２が設けられている。この吸引ホース８の先端ジョイント部１２に、伸縮自在あるいは継ぎ自在に構成された延長管１３の手元側の一端が着脱自在に接続され、さらに、その延長管１３の先端側の他端が、本実施の形態における掃除機用吸込具１６に着脱自在に接続される。
【００２６】
なお、図２以降の図の説明においては、掃除機用吸込具１６の走行方向について、把手１１を掴んだ操作者が掃除機用吸込具１６を押し進める（前進させる）方向を前方（図２において左方向）といい、操作者が掃除機用吸込具１６を引き戻す（後退させる）方向を後方（図２において右方向）という。また、掃除機用吸込具１６を前進させる方向に操作者から見て右方を右側（図２において上方向）、左方を左側（図２において下方向）という。
【００２７】
図２に示すように、掃除機用吸込具１６の本体１７は、回転ブラシ収納室１８と駆動源収納室１９を形成しており、回転ブラシ収納室１８の下部には、後述の被掃除面１５に向かって開口した塵埃吸引用の吸込口２０を設けている。掃除機用吸込具１６の本体１７の後方中央部には、接続管２１が傾動自在に取着され、延長管１３の先端が、この接続管２１の開口端に着脱自在に嵌合固定される。
【００２８】
吸込口２０と接続管２１との間は、吸気通路２２を介して連通状態にあり、２３は、回転ブラシ収納室１８と駆動源収納室１９を隔てる隔壁２４に設けた開口部である。なお掃除機用吸込具１６の本体１７の形成手段、及び接続管２１の傾動手段は公知のものでも良く、本発明とは直接関連しないため、詳細説明は省略する。
【００２９】
回転ブラシ収納室１８には、回転ブラシユニット２５がその回転軸を被掃除面１５（説明上、仮想線にてその位置を表示している）と平行に、かつ掃除機用吸込具１６の進退方向に対して垂直に配備されている。
【００３０】
駆動源収納室１９には、回転ブラシユニット２５の駆動源としての電動機２６が収納されており、掃除機本体１の運転に連動して駆動される。電動機２６のシャフト２７先端には、駆動プーリ２８が圧入してあり、この駆動プーリ２８と回転ブラシ収納室１８内の受動プーリ２９との間に、ベルト３０が懸架されている。
【００３１】
回転ブラシユニット２５は、清掃片としての、被掃除面１５に当接する３条のブラシ体３１を、軸体３２上に配してなる回転ブラシ３３と、この回転ブラシ３３の両端に配備した右ギアユニット３５および左ギアユニット３４と、前記右ギアユニット３５および左ギアユニット３４を連結固定する支持板３６から構成されている（図３）。
【００３２】
左ギアユニット３４は、固定ギア３７と、遊星ギア３８と、中心位置が変位している２本の軸（固定軸３９と遊動軸４０）を一体に形成した段違い軸４１とを有する。
【００３３】
本実施の形態では、固定ギア３７は、歯数２０、基準円直径２０ｍｍの内歯ギアであり、遊星ギア３８は、歯数１５、基準円直径１５ｍｍの平歯車である。
【００３４】
段違い軸４１の２本の軸、固定軸３９と遊動軸４０の変位量Δｈは２．５ｍｍであり、前記固定ギア３７の基準円直径と前記遊星ギア３８の基準円直径の差の１／２の距離に設定してある。
【００３５】
また段違い軸４１には、固定軸３９と同軸上に径大の連結軸４２を一体で形成しており、連結軸４２端部に、Ｈカット加工を施した回り止め４３を一体形成している。
【００３６】
固定ギア３７に嵌合する左側蓋体４４は、中央に前記段違い軸４１の連結軸４２を回転自在に支持する軸受４５を固定しており、箱状に形成した固定ギア３７に組み合わせることで、遊星ギア３８のスラスト方向の位置を規制し、段違い軸４１の回り止め４３と固定軸３９が左側蓋体４４から露出する。
【００３７】
遊星ギア３８は小型軸受４６を介して、段違い軸４１の遊動軸４０に回転自在に軸支されており、さらに遊星ギア３８の端部に一体に形成した六角柱の接続体４７が掃除機用吸込具１６中央方向に突出する。そして回転ブラシ３３の端部は、この六角柱の接続体４７に接続され、遊星ギア３８と連動して回動する。
【００３８】
ごみ進入防止用のプレート４８は、固定ギア３７の端部に位置し、固定ギア３７と、遊星ギア３８それぞれに対し、回転自在にセットされる。
【００３９】
左ギアユニット３４の遊星ギア３８に連結される段違い軸４１の連結軸４２に形成した回り止め４３には、前記受動プーリ２９が接続され、電動機２６の駆動力は、駆動プーリ２８、ベルト３０、受動プーリ２９を介して、左側の段違い軸４１に減速して伝達される。
【００４０】
段違い軸４１の固定軸３９には、固定軸３９を回転自在に支える補助軸受４９が接続され、回転ブラシ収納室１８の左凹部５０に挿入されて保持される。
右ギアユニット３５は、前述の左ギアユニット３４と同構成で、それぞれが左ギアユニット３４と向かい合う位置に、同じく固定ギア３７、遊星ギア３８、段違い軸４１を有している。
【００４１】
また、プレート４８も、左ギアユニット３４同様、固定ギア３７と、遊星ギア３８それぞれに対し、回転自在にセットされる。
【００４２】
右側蓋体５４は、左側蓋体４４同様、軸受４５を固定しているが、段違い軸４１を覆う形状をなしており、その端部が、回転ブラシ収納室１８の右凹部５５に挿入されることで保持される。
【００４３】
支持板３６は、左右の固定ギア３７に接続固定され、かつ回転ブラシ収納室１８上方に形成した固定口５１に挿入される。このように支持板３６が、左・右凹部５０、５５と、前記固定口５１に、保持されることで、回転ブラシユニット２５は、回転ブラシ収納室１８内に、上下左右方向、回転方向とも動かないように堅持される。
【００４４】
回転ブラシ３３のブラシ体３１は、軸体３２に形成した等分して配置した３列の直線溝５６と、この３列の直線溝５６に交差して配備した略螺旋状の螺旋溝５７に、交互に固定することで、一条のブラシ体で回転ブラシ３３周囲に連続した植毛状態を形成している。
【００４５】
さらに、３本配列したブラシ体３１は、一本のブラシ体３１のなかでブラシ毛の長さを違えて植毛しており、軸体３２に取り付けたときに、直線溝５６に位置するブラシ毛の先端５２と、回転ブラシ３３の中心位置との距離が、前記遊星ギア３８の半径ｒに対し、２．５倍になるよう設定してある。
【００４６】
螺旋溝５７に位置するブラシ毛の先端５３の高さは、ブラシ毛の先端５３と、回転ブラシ３３の中心位置との距離が、前記遊星ギア３８の半径ｒに対し、１．８倍になるようにカットして形成されている。
【００４７】
この状態で、回転ブラシ３３のブラシ体３１を含む横断面形状（投影形状）は、「Ｒｅｕｌｅａｕｘの三角形」と呼ばれる略三角形の形状になる。
【００４８】
軸体３２からブラシ体３１が抜けないように配備した止め板５８を両端に設置した回転ブラシ３３は、左右に配した前記遊星ギア３８の六角柱の接続体４７に同軸に連結されており、左・右ギアユニット３４、３５を、支持板３６で結合することで、回転ブラシユニット２５として形成される。
【００４９】
このとき、左右の遊星ギア３８の、固定ギア３７に対する位置は、同位相にあり、回転ブラシ３３は、被掃除面１５に対して平行状態に維持される。
【００５０】
駆動源収納室１９の底面に設けた一対の走行用ローラ５９は、掃除機用吸込具１６の前後方向の走行を補助するもので、回転ブラシ収納室１８の底面に固着した固定ブラシ６０は、回転ブラシ３３が押し掃く塵埃が後方に抜けないように遮断するためのものである。
【００５１】
前記回転ブラシ３３のブラシ体３１及び固定ブラシ６０の吸込口２０からの下方向の出代高さは、従来の掃除機用吸込具と同様、被掃除面１５に対し、１〜１．５ｍｍオーバーラップするよう設定しており、被掃除面１５に対して押し付け力を作用させることで、除塵除去性能が確実に発揮されるようにしている。
【００５２】
次に、以上のように構成された掃除機用吸込具１６と電気掃除機（掃除機本体１）の動作、作用について説明する。
【００５３】
図４〜７は、本実施の形態における掃除機用吸込具の回転ブラシの回転駆動状態の時間的変化を示す断面図（吸込具本体の左方側から見た状態で、図の下方向が底面側）であり、回転ブラシ３３の断面、左ギアユニット３４の断面、および受動プーリ２９部分の断面を示す。
【００５４】
各図は、図４を初期値として、受動プーリ２９が１／４回転（図５）、３／５回転（図６）、３／４回転（図７）したときの各断面を示し、各部品の移動位置と回転位置の変化を表している。なお段違い軸４１の遊動軸４０については、中心位置を示すため、２点鎖線にて拡大表記している。
【００５５】
掃除機本体１から図示しない電源コードを引き出し、その先端についた電源プラグ（図示せず）を部屋のコンセントに差し込んで、把手１１に設けた操作部１１ａを操作して、電動送風機２および掃除機用吸込具１６に内蔵された電動機２６に通電すると、掃除機用吸込具１６の回転ブラシ収納室１８の底面に設けられた吸込口２０に、電動送風機２による吸引力が作用し、木床や絨毯などの被掃除面１５上の塵埃が回転ブラシ３３により掻き上げられ、吸引されて、延長管１３、吸引ホース８を通って集塵室４に運ばれ、そこで捕集される。
【００５６】
電動機２６が駆動すると、ベルト３０を介して受動プーリ２９が、図４に示す方向において時計回りに回転する。
【００５７】
同時に、受動プーリ２９に連結した段違い軸４１は、連結軸４２を中心に、時計回りに回転し、一体に形成した遊動軸４０も連結軸４２を中心に、時計回りに回転する（図５（ｃ））。
【００５８】
遊動軸４０に、回転自在に連結した遊星ギア３８は、遊動軸４０の移動により、固定ギア３７と噛み合いながら、中心位置を移動しながら反時計回りに回転する（図５（ｂ））。
【００５９】
以上のように、本実施の形態では、左・右ギアユニット３４、３５が、ブラシ体３１の先端を、略四角形の軌道を描いて回動させる回動機構となっている。
同時に遊星ギア３８と同軸上に連結された回転ブラシ３３は、遊星ギア３８と同じく反時計回りに回転しながら移動する。
【００６０】
回転ブラシ３３は、右ギアユニット３５の遊星ギア３８とも連結されており、右ギアユニット３５にも回転ブラシ３３を介して回転力が加わることから、左右のギアユニット３４、３５は、同期しながら回転する。そのため回転ブラシ３３は、常に被掃除面１５と平行を保ちながら、回転移動を行う。
【００６１】
回転ブラシ３３は、段違い軸４１が１／４回転したときに、固定ギア３７と遊星ギア３８のギア比の差により、１／３回転するが、中心位置も移動することから実質１／１２の回転となり、ブラシ３３の略三角形の頂点に位置するブラシ体３１の先端５２が、下端に回転してくる。
【００６２】
しかしながら同時に回転ブラシ３３の中心は、遊動軸４０回道軌道の上端に移動しているので、ブラシ体３１の先端が、吸込口２０から突出する長さは、図４に示す初期値状態と同一である（図５（ａ））。
【００６３】
段違い軸４１が、１／２回転した状態の回転ブラシユニット２５は、図４に示す初期値状態と左右対称になるので、説明を割愛し、段違い軸４１が３／５回転した状態を図６に示す。
【００６４】
段違い軸４１が３／５回転した際は、遊動軸４０は、右斜め下まで移動し、遊動軸４０に連結する遊星ギア３８は、１／５回転する。
【００６５】
このとき、回転ブラシ３３の略三角形の頂点は、連結軸４２中心から最も離れた位置付近に達する。
【００６６】
続いて段違い軸４１が３／４回転した状態を説明する。遊動軸４０は、遊動軸４０の回動軌道の下端に位置するが、回転ブラシ３３は、略三角形の辺の部分（螺旋溝５７に位置するブラシ毛の先端５３）が下端に回転してくるため、やはりブラシ体３１の先端の吸込口２０からの突出代は、初期値状態と同一である（図７）。
【００６７】
このように、回転ブラシ３３のブラシ体３１を含む略三角形の断面形状は、その頂点が、図４〜７に示す略四角形の軌道６１を描いて回動するとともに、この略四角形の軌道６１の範囲からブラシ体３１先端が著しくはみ出すことはない。
【００６８】
これは、図９に示す寸法関係から成り立つもので、「Ｒｅｕｌｅａｕｘの三角形」が描く軌道として知られているものである。
【００６９】
本実施の形態１においては、この略四角形の軌道を描くための略三角形の形状を、軸体３２の直線溝５６と螺旋溝５７に配置したブラシ毛の長さを互い違いに変化させたブラシ体３１を３本取り付けることで形成している。また回転ブラシ３３の回転角度と、回転ブラシ３３の中心位置の移動との相関関係を同期させるために、４：３のギア比を有する２つのギアの中心位置を変位させて設置することで略四角形の回動軌道を実現している。
【００７０】
さらに電動機２６の回転運動を遊星ギア３８の中心の移動にスムーズに変換する段違い軸４１を配備することで省スペースながら複雑な回動軌道を実現したものである。
【００７１】
この種の掃除機用吸込具１６は、軽量化のために駆動源として、吸引力で回転するエアタービン、もしくは小型モータが搭載され、回転ブラシ３３が被掃除面を掻き上げるトルクを発揮するために、駆動力の伝達手段内に減速機構を構成するのが常であり、ベルト減速やギア減速機構が利用されている。
【００７２】
本実施の形態の構成では、固定ギア３７と遊星ギア３８のギア比を４：３のギア比にするとともに、遊星ギア３８の中心が回動することで、実質１／３に減速されるので、充分な回転トルクを発揮することができる。
【００７３】
またベルト３０を省略して、受動プーリ２９の代わりに、段違い軸４１に直接駆動源を直結する構成をとることも可能である。
【００７４】
回転ブラシ３３の略三角形の頂点が描く略四角形の軌道６１は、回転ブラシ３３の幅とほぼ同幅であり、吸込口２０の幅ともほぼ同幅である。また掃除機用吸込具１６の前壁６２に近接しており、ブラシ体３１の先端が、掃除機用吸込具１６の前壁６２の際まで到達することを意味する。
【００７５】
つまり、本実施の形態における掃除機用吸込具１６の回転ブラシ３３のブラシ毛の先端は、掃除機用吸込具１６の前壁から吸込口２０の全幅に渡って、被掃除面１５を押し掃く作用をなし、被掃除面１５の塵埃を広範囲に連続して掻き上げることができる。よって高い塵埃除去性能を発揮できるとともに、壁際まで塵埃を除去することができ、取り残しがほとんどなくなる。
【００７６】
しかも、回転ブラシ３３の軸体３２の外周に配したブラシ体３１が、略三角形の頂点だけでなく、辺部分にあるブラシ体３１も被掃除面１５に順次当接するため、回転ブラシ３３の振動が抑制されるとともに、高い塵埃除去性能を発揮するため回転数を下げることも可能となり、静音化を容易に実現することができる。
【００７７】
なお、略四角形の回動軌道については、本実施の形態１に示した２つのギアにおいて、遊星ギア３８側の中心を固定し、回転ブラシ３３を固定ギア３７と連結させた構成で、固定ギア３７の中心を回動させても描くことが可能であり、２つのギアのどちらを回動させるかを限定するものではないが、小型の遊星ギア３８側を回動させ、そこに回転ブラシ３３を連結させる方が全体を小型化するという点で有利であることは、言うまでもない。
【００７８】
また本実施の形態では、回転ブラシ３３の両端に、同期して回動運動を作り出す左右のギアユニット３４、３５を配備したが、回転ブラシ３３の長さが短ければ、電動機２６側の左ギアユニット３４だけでも回道軌道を実現させ、略四角形の回道軌道で清掃を行えるのは、明白である。
【００７９】
但し、掃除機用吸込具１６の横幅を広く設定し、少ない操作で掃除するためには、長い回転ブラシ３３がその全長に渡って安定して被掃除面１５に接する本発明の実施の形態１が優れた効果を広範囲に発揮することができる。
【００８０】
勿論その場合、電動機２６による駆動を片側だけでなく、両方に直接伝達する手段を講じる構造であっても良く、また、回転ブラシ３３が被掃除面１５に対し、平行状態を維持しながら回動するのであれば、一端が、レールなどで軌道を誘導するガイド手段であってもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、本発明に係る掃除機用吸込具は、略四角形の回動軌道を描く回転ブラシによって高い塵埃除去性能を発揮するもので、電気掃除機に限らず掃除機用吸込具を備えた各種電気機器に広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 掃除機本体
１５ 被掃除面
１６ 掃除機用吸込具
１８ 回転ブラシ収納室
１９ 駆動源収納室
２０ 吸込口
２５ 回転ブラシユニット
２６ 電動機（駆動源）
２８ 駆動プーリ
２９ 受動プーリ
３０ ベルト（伝達手段）
３１ ブラシ体（清掃片）
３２ 軸体
３３ 回転ブラシ
３４ 左ギアユニット（回動機構）
３５ 右ギアユニット（回動機構）
３６ 支持板
３７ 固定ギア
３８ 遊星ギア
３９ 固定軸
４０ 遊動軸
４１ 段違い軸
４２ 連結軸
４３ 回り止め
４４ 左側蓋体
４５ 軸受
４６ 小型軸受
４７ 接続体
４８ プレート
４９ 補助軸受
５１ 固定口
５２、５３ 先端
５４ 右側蓋体
５６ 直線溝
５７ 螺旋溝
５８ 止め板
６１ 軌道
６２ 前壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被掃除面に当接する清掃片を複数配した回動自在の回転ブラシと、伝達手段を介して前記回転ブラシを駆動する駆動源とを有し、前記回転ブラシは、その回転軸に直交する方向の断面形状が前記清掃片も含んで略三角形になるように前記清掃片を配備しており、前記清掃片の先端の少なくとも一部が、この三角形の頂点に位置するよう形成されているとともに、この三角形の頂点に位置する前記清掃片の先端を、略四角形の軌道を描いて回動させる回動機構を有する掃除機用吸込具。
【請求項２】
回動機構を、固定ギアと、前記固定ギアに対して回転中心が回転軌道に沿って回動しながら自身も回転する遊星ギアで構成するとともに、前記固定ギアと前記遊星ギアのギア比を４：３とし、かつ前記遊星ギアの回転中心から、回転ブラシの略三角形の断面形状の頂点に位置する清掃片の先端までの距離Ｌを、前記遊星ギアの基準円直径ｒに対し、Ｌ＝２．５ｒの関係になるように設定した請求項１に記載の掃除機用吸込具。
【請求項３】
固定ギア内で回動運動をする遊星ギアに、回転ブラシを同軸上に連結させた請求項２に記載の掃除機用吸込具。
【請求項４】
回動機構を回転ブラシの両端に配備するとともに、互いの回動位置及び回動速度を同期させるようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具。
【請求項５】
回転ブラシは、清掃片を保持する溝を長手方向に複数有する軸体を備え、前記溝を、前記回転ブラシの略三角形の頂点の位置に、軸方向に配置した複数の直線溝と、この直線溝に交差して配備した複数の螺旋溝にて形成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具。
【請求項６】
清掃片を、直線溝と螺旋溝に連続して固定するとともに、前記清掃片の突出長さを、前記直線溝に配置される部分と前記螺旋溝に配置される部分とで異ならせた請求項５に記載の掃除機用吸込具。
【請求項７】
電動送風機と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具を備えた電気掃除機。
【請求項１】
被掃除面に当接する清掃片を複数配した回動自在の回転ブラシと、伝達手段を介して前記回転ブラシを駆動する駆動源とを有し、前記回転ブラシは、その回転軸に直交する方向の断面形状が前記清掃片も含んで略三角形になるように前記清掃片を配備しており、前記清掃片の先端の少なくとも一部が、この三角形の頂点に位置するよう形成されているとともに、この三角形の頂点に位置する前記清掃片の先端を、略四角形の軌道を描いて回動させる回動機構を有する掃除機用吸込具。
【請求項２】
回動機構を、固定ギアと、前記固定ギアに対して回転中心が回転軌道に沿って回動しながら自身も回転する遊星ギアで構成するとともに、前記固定ギアと前記遊星ギアのギア比を４：３とし、かつ前記遊星ギアの回転中心から、回転ブラシの略三角形の断面形状の頂点に位置する清掃片の先端までの距離Ｌを、前記遊星ギアの基準円直径ｒに対し、Ｌ＝２．５ｒの関係になるように設定した請求項１に記載の掃除機用吸込具。
【請求項３】
固定ギア内で回動運動をする遊星ギアに、回転ブラシを同軸上に連結させた請求項２に記載の掃除機用吸込具。
【請求項４】
回動機構を回転ブラシの両端に配備するとともに、互いの回動位置及び回動速度を同期させるようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具。
【請求項５】
回転ブラシは、清掃片を保持する溝を長手方向に複数有する軸体を備え、前記溝を、前記回転ブラシの略三角形の頂点の位置に、軸方向に配置した複数の直線溝と、この直線溝に交差して配備した複数の螺旋溝にて形成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具。
【請求項６】
清掃片を、直線溝と螺旋溝に連続して固定するとともに、前記清掃片の突出長さを、前記直線溝に配置される部分と前記螺旋溝に配置される部分とで異ならせた請求項５に記載の掃除機用吸込具。
【請求項７】
電動送風機と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具を備えた電気掃除機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２４４９１５（Ｐ２０１１−２４４９１５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１９０７５（Ｐ２０１０−１１９０７５）
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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