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技術 振動気流を発生させるための可動面を含むユニットを備える真空清掃装置

出願人 コーニンクレッカフィリップスエヌヴェ
発明者 コーエイマン,ヘルベンシュエイフェル,ヤンフレデリクアウェルトイェス,オケラマールス,イェルーンヘルマン
出願日 2011年12月27日 (9年0ヶ月経過) 出願番号 2013-547924
公開日 2014年2月27日 (6年10ヶ月経過) 公開番号 2014-504925
状態 特許登録済
技術分野 吸引掃除機の構造 電気掃除機(ノズル)
主要キーワード 気密エンクロージャ 真空清掃 間欠運動 可動面 気密接続 ストローハル数 吹出動作 空気パルス
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図面 (9)

課題・解決手段

真空清掃装置であって、当該真空清掃装置が、被清掃面(40)から取り除かれるとともにユニット(1)によって受容される粒子のために、塵埃粒子及び/又は被清掃面(40)に空気力学的に影響を及ぼすためのユニット(1)を備える。このユニット(1)は、少なくとも1つの開口部(13)が配置されたハウジング壁(12)によって囲まれた内部空間(11)と、ハウジング壁(12)に一体化された可動面(30)と、可動面(30)を作動させるための作動手段(31)とを有するハウジング(10)を備えており、作動手段は、空気が交互に、開口部(13)を通じてハウジング(10)内に引込まれるとともに、開口部(13)を通じてハウジング(10)から放出されるような可動面(30)の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されている。ハウジング壁(12)の少なくとも一部、具体的には開口部(13)が位置するハウジング壁(12)の部分が、ユニット(1)内において移動可能に配置されている。

概要

背景

真空掃除は、表面、具体的には床面から塵埃を取り除くための周知の方法である。一般に、真空掃除の分野において、吸引力を発生させ、この吸引力を塵埃や粒子強制的に適用して、これら塵埃等を被掃除面から粒子を捕集するためのキャニスター等の別の場所に移動させている。このプロセスにおいて、前述のように吸引力の影響下で被清掃面から粒子の除去を容易にするために、この被清掃面を撹拌させることが望ましい場合がある。そのために、被清掃面に実際に接触させるためのツールを使用することが可能である。しかし、それはまた、他の手法、すなわち、エアポンプの類を使用することを伴う技術を使用することが知られており、空気波が、被清掃面を振動させるために生成され、この被清掃面から塵埃粒子を浮かせる(解放させる)のに役立てることができる。

特許文献1には、電気掃除機掃除機ヘッド部の使用に適しているとともに、第1の及び第2の流路を含むような撹拌装置が開示されている。これらの流路の各々は、共振キャビティと、このキャビティを掃除機ヘッド内の空間に連結する入口/出口ポートとを有している。ダイアフラムを有するラウドスピーカ等の発生器は、ポート同士の間に交互に圧力波を発生させる。この圧力波が、これらポートの一方から放出され、その圧力波は、ポートの他方からの圧力波と逆位相の関係にあり、こうして作動音を低減させている。撹拌装置がその一部である真空清掃装置が、カーペット清掃するために使用される場合に、ポートへの/ポートからの空気の運動によってカーペットのパイル目を振動させるとともに、カーペットの繊維同士の間から塵埃を抜き出すのに役立つ。

特許文献1には、公知の撹拌装置において、周期的に振動する振動気流周波数が、好ましくは清掃されるカーペットの共振周波数になるように選択されることが教示されている。従って、動作周波数可変となることが好ましい。

特許文献1によって公知となった撹拌装置は、カーペットから塵埃を浮かせるのに役立つが、それは、カーペット内部から塵埃を効果的に解放させ、その塵埃を浮遊させることが可能になるわけでないことに留意されたい。これは、振動が生じている周波数が共振周波数の範囲内にある場合であっても、上述したような振動のみを生じさせることによって、塵埃を解放させ、その塵埃を浮遊させることを行なうものではない。

概要

真空清掃装置であって、当該真空清掃装置が、被清掃面(40)から取り除かれるとともにユニット(1)によって受容される粒子のために、塵埃粒子及び/又は被清掃面(40)に空気力学的に影響を及ぼすためのユニット(1)を備える。このユニット(1)は、少なくとも1つの開口部(13)が配置されたハウジング壁(12)によって囲まれた内部空間(11)と、ハウジング壁(12)に一体化された可動面(30)と、可動面(30)を作動させるための作動手段(31)とを有するハウジング(10)を備えており、作動手段は、空気が交互に、開口部(13)を通じてハウジング(10)内に引込まれるとともに、開口部(13)を通じてハウジング(10)から放出されるような可動面(30)の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されている。ハウジング壁(12)の少なくとも一部、具体的には開口部(13)が位置するハウジング壁(12)の部分が、ユニット(1)内において移動可能に配置されている。

目的

米国特許第7,383,607号明細書




R. Holman, Y. Utturkar, R. Mittal,B.L. Smith, and L. Cattafesta; Formation Criterion for Synthetic Jets;AIAAJournal, vol. 43(10), pp. 2110-2116, 2005;
J.M. Shuster, and D.R. Smith; AStudy of the Formation and Scaling of a Synthetic Jet; AIAA Paper 2004-0090,2004.






空気の運動を発生させるための可動面を使用することに関する限り、特許文献1から知られているデバイスと同じタイプであるが、はるかに効率的であるような、被掃除面から塵埃を解放させるためのユニットを備えた真空清掃装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

真空清掃装置であって、当該真空清掃装置が、被清掃面から取り除かれるとともにユニットによって受容される粒子のために、塵埃粒子及び/又は被清掃面に空気力学的に影響を及ぼすユニットを含み、該ユニットは、少なくとも1つの開口部が配置されたハウジング壁によって囲まれた内部空間と、前記ハウジング壁に一体化された可動面と、該可動面を作動させるための作動手段とを有するハウジングを備えており、前記作動手段は、空気が交互に、前記開口部を通じて前記ハウジング内に引込まれるとともに、前記開口部を通じて前記ハウジングから放出されるような前記可動面の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されており、前記ハウジング壁の少なくとも一部、具体的には前記開口部が位置する前記ハウジング壁の部分が、前記ユニットにおいて移動可能に配置されている、真空清掃装置。

請求項2

前記ユニットは、前記ハウジング壁の移動可能に配置された部分に反復運動を与えるための反復運動付与手段を含む、請求項1に記載の真空清掃装置。

請求項3

前記ユニットにおいて、前記作動手段は、所定の周波数において前記可動面の周期的に振動する振動運動を実現するために適合されており、前記反復運動付与手段が、同じ周波数において前記ハウジング壁の移動可能に配置された部分の反復運動を実現するように適合されている、請求項2に記載の真空清掃装置。

請求項4

前記ユニットは、前記ハウジング壁の移動可能に配置された部分に沿って移動させるとともに、この移動の実質的な部分を前記可動面に機械的に伝達させるように適合された手段を含む、請求項3に記載の真空清掃装置。

請求項5

前記ユニットにおいて、前記作動手段は、前記可動面の間欠的な運動を実現するように適合されている、請求項2に記載の真空清掃装置。

請求項6

前記ユニットにおいて、前記ハウジング壁の移動可能に配置された部分は、可撓性部品を有しており、前記開口部が、前記可撓性部品に配置されている、請求項2に記載の真空清掃装置。

請求項7

前記ユニットにおいて、前記ハウジング壁の移動可能に配置された部分の移動の間に前記被清掃面の撹拌するための手段が、前記ハウジング壁の移動可能に配置された部分の外面に配置されている、請求項1に記載の真空清掃装置。

請求項8

前記ユニットにおいて、前記ハウジング壁の移動可能に配置された部分は、2つの端壁と該端壁同士の間に延びる1つの側壁(16)とを有する円筒壁のような形状をしており、前記開口部は、前記側壁(16)の実質的な長さに少なくとも沿って延びるスリット状の形状をしており、前記可動面が、前記端壁のうちの一方に配置されている、請求項1に記載の真空清掃装置。

請求項9

前記ユニットにおいて、前記ハウジング壁の移動可能に配置された部分は、2つの端壁と該端壁同士の間に延びる1つの側壁(16)とを有する円筒壁と、前記側壁(16)上に配置された管形状要素(17)とからなるアセンブリのような形状をしており、前記開口部は、前記管形状要素(17)の端部に位置しており、前記管形状要素(17)は、前記円筒壁の長手方向軸線に対して実質的に半径方向の向きを有している、請求項1に記載の真空清掃装置。

請求項10

前記ユニットにおいて、前記ハウジング壁の移動可能に配置された部分は、2つの端壁と該端壁同士の間に延びる1つの側壁(16)とを有する円筒壁と、前記側壁(16)上に配置された管形状要素(17)とからなるアセンブリのような形状をしており、前記開口部は、管形状要素(17)の端部に位置しており、前記管形状要素(17)は、前記円筒壁の長手方向軸線に対して実質的に接線方向の向きを有している、請求項1に記載の真空清掃装置。

請求項11

前記ユニットにおいて、前記作動手段は、空気が交互に、前記開口部を通じて該開口部の様々な方向からハウジングに引込まれるとともに、前記開口部を通じて前記ハウジングから指向性ジェットの形態の空気を放出させるような前記可動面の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されている、請求項1に記載の真空清掃装置。

請求項12

前記ユニットにおいて、前記作動手段は、以下の判断基準が満たされることを保証する特性を備えた前記可動面の運動を実現するように適合されており、(f×d)/v≦1ここで、fは、前記可動面の運動の周波数であり、dは、前記開口部の特徴的な寸法であり、vは、空気の吸込及び吹出からなる周期の流出段階の前記開口部内の空気の平均速度である、請求項11に記載の真空清掃装置。

請求項13

被清掃面から取り除かれるとともにユニットによって受容される粒子のために、塵埃粒子及び/又は前記被清掃面に空気力学的に影響を及ぼすような真空清掃装置において使用するためのユニットであって、当該ユニットが、少なくとも1つの開口部が配置されたハウジング壁によって囲まれた内部空間と、前記ハウジング壁に一体化された可動面と、該可動面を作動させるための作動手段とを有するハウジングを備えており、前記作動手段は、空気が交互に、前記開口部を通じて前記ハウジング内に引込まれるとともに、前記開口部を通じて前記ハウジングから放出されるような前記可動面の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されており、前記ハウジング壁の少なくとも一部、具体的には前記開口部が位置する前記ハウジング壁の部分が、移動可能に配置されている、ユニット。

請求項14

前記ハウジング壁の移動可能に配置された部分に反復運動を与えるための手段を含む、請求項13に記載のユニット。

請求項15

少なくとも1つの開口部が配置されたハウジング壁によって囲まれた内部空間を有するハウジングを備えるユニットの真空清掃装置における使用であって、前記ハウジング壁の少なくとも一部、具体的には前記開口部が位置する前記ハウジング壁の部分が、移動可能に配置されており、前記ユニットは、前記ハウジング壁に一体化された可動面と、該可動面を作動させるための作動手段とをさらに含み、該作動手段は、空気が交互に、前記開口部を通じて前記ハウジング内に引込まれるとともに、前記開口部を通じて前記ハウジングから空気が放出されるような前記可動面の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されており、前記周期的に振動する振動運動は、被清掃面から取り除かれるとともにユニットによって受容される粒子のために、塵埃粒子及び/又は前記被清掃面に空気力学的に影響を及ぼす、真空清掃装置の使用。

技術分野

0001

本発明は、表面から取り除かれるとともにユニットによって受容される粒子ために、塵埃粒子及び/又は被清掃面空気力学的に影響を及ぼすためのユニットを備える真空清掃装置に関するものである。

背景技術

0002

真空掃除は、表面、具体的には床面から塵埃を取り除くための周知の方法である。一般に、真空掃除の分野において、吸引力を発生させ、この吸引力を塵埃や粒子に強制的に適用して、これら塵埃等を被掃除面から粒子を捕集するためのキャニスター等の別の場所に移動させている。このプロセスにおいて、前述のように吸引力の影響下で被清掃面から粒子の除去を容易にするために、この被清掃面を撹拌させることが望ましい場合がある。そのために、被清掃面に実際に接触させるためのツールを使用することが可能である。しかし、それはまた、他の手法、すなわち、エアポンプの類を使用することを伴う技術を使用することが知られており、空気波が、被清掃面を振動させるために生成され、この被清掃面から塵埃粒子を浮かせる(解放させる)のに役立てることができる。

0003

特許文献1には、電気掃除機掃除機ヘッド部の使用に適しているとともに、第1の及び第2の流路を含むような撹拌装置が開示されている。これらの流路の各々は、共振キャビティと、このキャビティを掃除機ヘッド内の空間に連結する入口/出口ポートとを有している。ダイアフラムを有するラウドスピーカ等の発生器は、ポート同士の間に交互に圧力波を発生させる。この圧力波が、これらポートの一方から放出され、その圧力波は、ポートの他方からの圧力波と逆位相の関係にあり、こうして作動音を低減させている。撹拌装置がその一部である真空清掃装置が、カーペット清掃するために使用される場合に、ポートへの/ポートからの空気の運動によってカーペットのパイル目を振動させるとともに、カーペットの繊維同士の間から塵埃を抜き出すのに役立つ。

0004

特許文献1には、公知の撹拌装置において、周期的に振動する振動気流周波数が、好ましくは清掃されるカーペットの共振周波数になるように選択されることが教示されている。従って、動作周波数可変となることが好ましい。

0005

特許文献1によって公知となった撹拌装置は、カーペットから塵埃を浮かせるのに役立つが、それは、カーペット内部から塵埃を効果的に解放させ、その塵埃を浮遊させることが可能になるわけでないことに留意されたい。これは、振動が生じている周波数が共振周波数の範囲内にある場合であっても、上述したような振動のみを生じさせることによって、塵埃を解放させ、その塵埃を浮遊させることを行なうものではない。

0006

米国特許第7,383,607号明細書

先行技術

0007

R. Holman, Y. Utturkar, R. Mittal,B.L. Smith, and L. Cattafesta; Formation Criterion for Synthetic Jets;AIAAJournal, vol. 43(10), pp. 2110-2116, 2005;
J.M. Shuster, and D.R. Smith; AStudy of the Formation and Scaling of a Synthetic Jet; AIAA Paper 2004-0090,2004.

発明が解決しようとする課題

0008

空気の運動を発生させるための可動面を使用することに関する限り、特許文献1から知られているデバイスと同じタイプであるが、はるかに効率的であるような、被掃除面から塵埃を解放させるためのユニットを備えた真空清掃装置を提供することが本発明の目的である。

課題を解決するための手段

0009

この目的は、真空清掃装置の手段によって達成され、この真空清掃装置は、被清掃面から取り除かれるとともにユニットによって受容されるような粒子のために、塵埃粒子及び/又は被清掃面に空気力学的に影響を及ぼすためのユニットを備えている。ここでユニットは、少なくとも1つの開口部が配置されたハウジング壁によって囲まれた内部空間と、ハウジング壁に一体化された可動面と、この可動面を作動させるための作動手段とを有するハウジングを備えており、この作動手段は、空気が交互に、開口部を通じてハウジング内に引込まれるとともに、開口部を通じてハウジングから放出されるような可動面の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されており、ハウジング壁の少なくとも一部、具体的には開口部が位置するハウジング壁の部分は、ユニットに移動可能に配置されている。

0010

本発明によれば、ハウジング壁にある、すなわちそのハウジング壁の少なくとも一部である開口部が、ユニットの可動部品に配置されているという事実のために、ユニットの開口部の位置を変更することができる。それゆえ、被掃除面に対する開口部の位置は、可動面の周期的に振動する振動運動の様々な段階において、最も効果的な気流の使用を可能にするように常に設定されるようにユニットを動作させることが可能になる。具体的には、被清掃面に向かう方向の位置と、被清掃面から離れる方向の位置との間の開口部の位置を連続的に交互に切り替えることができる。ここで、開口部は、空気の吸気口がハウジング内部に存在する第1の位置に取付けられ、且つハウジングからの空気の流出口が第2の位置に取付けられた場合に有利となる。このようにして、塵埃粒子の効果的な捕捉が達成される一方、同時に、それら塵埃粒子が取り除かれたその被清掃面への吹き戻しを防止することができる。

0011

有利には、ユニットは、ハウジング壁の移動可能に配置された部分に反復運動を与えるための反復運動付与手段を備えている。このような反復運動付与手段が使用されるとともに動作された場合に、ハウジング壁面の移動可能に配置された部分の運動と、可動面の周期的に振動する振動運動とが、適切な方法で互いに適合される状況を実際に実現することができる。例えば、ハウジング壁の移動可能に配置された部分が、回転可能に配置することができ、反復運動付与手段は、ハウジング壁の移動可能に配置された部分に回転運動を与えるように適合することができる。反復運動付与手段は、ハウジング壁の移動可能に配置された部分に周期的に振動する振動運動を与えるように適合することも可能である。いずれの場合においても、作動手段が所定の周波数で可動面の周期的に振動する振動運動を実現するために適合されるときに、効果的な除塵結果が得られ、ここで反復運動付与手段は、同じ周波数でハウジング壁の移動可能に配置された部分の反復運動を実現するように適合されている。その場合には、開口部が被清掃面に向かう方向の位置は、空気の流入に関連付けることができ、且つ開口部が被清掃面から離れる方向の位置は、空気の流出に関連付けることができ、既に上述したように、開口部の位置を可動面の周期的に振動する振動運動の間に連続的に切り替えることができる。

0012

本発明の範囲内で、可動面とハウジング壁に移動可能に配置された部分との運動の周波数を同期させることを実現するための様々なオプションが存在している。機械的なリンクが存在する場合に、この2つの運動の間に堅牢信頼性の高い関係を得ることができる。例えば、ユニットは、ハウジング壁の移動可能に配置された部分に沿って移動するとともに、この移動の実質的な部分を可動面に機械的に伝達するように適合された手段を含むことができる。そのような手段の実際の実施形態は、カム機構である。

0013

本発明を適用する共通の方法において、ユニットは回転可能な円筒を備えており、この円筒の円筒壁は、ハウジング壁の移動可能に配置された部分として機能し、この可動面は、円筒の回転周波数と同一の周波数を有する正弦波信号で駆動される。その場合には、吸気は、回転の半分の間に行われ、排気は、回転のもう半分の間に行われる。このプロセスにおいて、多くの実用的な状況に該当するような被清掃面が平面であると仮定して、開口部は、吸気が行われる間に、回転の半分未満の間、被掃除面に対向している。そのため、効果的でない塵埃吸引が行われている。これは、可動面を円筒の回転の一部の間のみ運動させることによって回避することができ、作動手段は、可動面の間欠運動を実現するように適合されているときに、実現することができる。別の解決策は、ハウジング壁の移動可能に配置された部分の一部として可撓性部品を有し、開口部が可撓性部品に配置される場合に見出される。可撓性部品は、円筒の実質的な回転の一部の間に被掃除面に接触させるために使用することができる。

0014

開口部がハウジング壁の移動可能に配置された部分に位置する場所において、被掃除面を撹拌するための撹拌手段が設けられてもよい。この撹拌手段は、簡易機械的手段であってもよく、例えば、開口部の範囲を定める縁部又はリップ等の突起部を含んでもよい。さらに、ハウジング壁の移動可能に配置された部分の移動の間に、被清掃面を撹拌するための撹拌手段が、ハウジング壁の移動可能に配置された部分の外面に配置することができる。そのような手段は、例えば、ブラシ毛材を含んでもよい。

0015

既に上述したように、ハウジング壁の移動可能に配置された部分は、円筒壁のような形状とすることができる。通常は、円筒は、2つの端壁とこれら端壁同士の間に延びる側壁とを有している。ハウジング壁の移動可能に配置された部分が円筒形状の場合には、側壁は、円形周縁を有してもよいが、楕円形の周縁も同様に可能である。後者の場合に、被清掃面についての増強された機械的撹拌のさらなる利点が、円筒壁の回転又は周期的な振動の間に得ることができる。また、開口部は、側壁の実質的な長さに少なくとも沿って延びるスリット状の形状とすることができ、可動面は、端壁の一方に配置することができる。それにもかかわらず、ハウジング壁の移動可能に配置された部分の形状に拘わらず、2つ以上の開口部を設けることも可能である。

0016

さらに、ハウジング壁の移動可能に配置された部分が円筒形状の場合には、この部分は、側壁に配置された管形状の要素を備えることも可能であり、開口部が、管形状要素の端部に位置している。管形状要素は、空気の流れの流出方向を決定するのに役立つことができ、円筒壁の長手方向軸線に対して実質的に半径方向に向けることができるが、他の向きが同様に可能であり、実質的に接線方向に向けることが含まれる。

0017

好ましくは、可動面は、吸込段階と吹出段階との間に非対称となるように作動され、ここで本発明による真空清掃装置の一部であるユニットが、いわゆるシンセティックジェットを生成する手段と考えることができる。これは、作動手段が、空気が交互に、開口部を通じてこの開口部において様々な方向からハウジング内に引込まれるとともに、開口部を通じてハウジングから指向性ジェットの形態として放出されるような可動面の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されている場合である。塵埃粒子を所望の位置に移送するための空気の指向性ジェットの流出を使用することは非常に容易く可能であり、ここで従来の真空清掃装置内のファン等によって生成された従来の吸込気流が、省略される。

0018

ユニットのハウジング壁の開口部の所定の振動周波数や所定の形状において、空気の指向性ジェットは、開口部を通る空気の速度が十分に高い場合に形成される。ここで適用可能な一般に知られている数字指標)は、いわゆるストローハル数であり、次のように定義される。
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可動面の運動の周波数であり、dは、開口部の特徴的な寸法であり、そしてvは、空気を引込む及び放出する周期の流出段階における、開口部における空気の平均速度である。一般的に、シンセティック・ジェットが実現されることを保証するために、ストローハル数が、特定の最大値を下回る場合に、それは有利となり、ここでこの最大値は、関連する開口部の特性、具体的には開口部の形状に関係している。開口部が、軸対称な開口部、例えば円形の開口である場合に、以下の判断基準:Sr≦1が満たされる場合が好ましく、以下の判断基準:Sr≦0.5が満たされる場合がより好ましい。その場合に、開口部の直径は、特徴的な寸法となる。さらに、開口部が、細長矩形形状を有している場合であって、長辺が短辺よりも少なくとも10倍以上長いときは、以下の判断基準:Sr≦0.25が満たされる場合が好ましく、以下の判断基準:Sr≦0.1が満たされる場合がより好ましい。その場合に、開口部の短辺の長さが、特徴的な寸法となる。一般的に、ストローハル数Srが1より大きくならない場合が好ましい。

0019

原則的に、開口部は、任意の適切な形状を有することができる。軸対称形状及び細長い矩形形状以外の別の可能な実施例は、正方形である。その場合に、開口部の辺の長さが、特徴的な寸法となる。正方形の形状を有する開口部を設計する場合に、軸対称形状の場合に適用可能である判断基準を用いることが実際的となる。必ずしも細長い矩形形状ではなく、正方形の形状でもないような矩形形状を有する開口部を設計する場合に、細長い矩形形状のときに適用可能である判断基準を利用することが利用可能な選択肢となる。

0020

完全を期すために、次の2つの刊行物非特許文献1及び非特許文献2は、ジェット形成の判断基準の技術分野に関連していることに留意されたい。

0021

ハウジングの内部空間と開口部とを汚染から保護するためにフィルタを使用することが可能である。このフィルタが使用されると、内部空間に入る非常に多くの塵埃のリスクと、可動面の内側を損傷するリスクとが最小限に抑えられ、さらに気流特性が維持される。

0022

本発明の文脈の中で、多くの実用的な実施形態が、実施可能であり、ここでハウジング壁内に配置された開口部の位置及び/又は開口部が配置されたハウジング壁の一部の向きが可変であるという事実が、被清掃面の非常に近くにある位置において塵埃粒子を吸い上げるとともに、別の位置にさらに移送させるために粒子を放出させる目的を含むような真空清掃の分野において有利となる様々な目的のために使用されている。ここで粒子を含む被清掃面の新たな汚染が回避される。

0023

本発明の上述した態様及び他の態様は、真空清掃装置において使用されることが意図されるユニットについての実施形態が以下の詳細な説明を参照して説明されるとともに、その詳細な説明から明らかとなる。

図面の簡単な説明

0024

真空清掃装置に使用することを意図したユニットの基本的なレイアウトを模式的に示す図である。
ユニットの動作の2つの異なる段階で生成される吸気の流れと排気の流れとを例示する図である。
ユニットの実際の実施形態の断面図を模式的に示す図である。
図3に示されるユニットの動作の2つの異なる段階の間に生成された空気の流れを例示する図である。
本発明の原理に従って機能するように適合されたユニットの一部である移動可能に配置されたハウジングの第1の選択肢の設計を模式的に示す図であり、ハウジングの2つの可能な位置が例示されている。
ハウジングに可撓性排気ノズルを有する可能な実施形態を示している図であり、可撓性排気ノズルを有するハウジングの3つの可能な位置が例示されている。
移動可能に配置されたハウジングの代替の選択肢の設計を模式的に示す図であり、ハウジングの2つの可能な位置が例示されている。
図7に示されるハウジングの向きと回転方向変位とについての4つの可能な実施形態を例示する図である。

実施例

0025

本発明が、図面を参照してより詳細に説明される。同等の又は類似の部品は、同一の参照符号によって示されている。
なお、全ての図において、矢印は、関連する気流の方向と関連する運動の方向とを示すために使用されていることに留意されたい。

0026

図1には、真空清掃装置に使用されることを意図したユニット1の基本的な概要が模式的に示されており、この図は、ユニット1の動作の本質を例示するために役立つものである。真空清掃装置(図示せず)において、ユニット1は、被掃除面から塵埃を取り除く動作が行われるこの装置のノズル位置において使用される。以下では、被掃除面がカーペットであると想定されているが、ユニット1が、同様に他のタイプの表面に適用可能であるという事実は変更されない。ユニット1の使用目的に鑑みて、ユニット1を、以降、真空清掃ユニット1と呼称することにする。

0027

完全を期すために、真空清掃装置が、通常、床面である被掃除面から塵埃を取り除くのに役立つことは周知の事実であることに留意されたい。塵埃を取込むためのノズルに加えて、従来の真空清掃装置は、ノズル位置において吸引力を誘導するとともに、ノズルから内部経路に沿って塵埃を捕集するための点に吸引力を誘導するための手段と、空気から塵埃を分離するための手段とを備えている。多くの場合に、ノズルは、適切な配管を通じて集塵点に接続されている。

0028

図1には、真空清掃ユニット1が、ハウジング壁12によって囲まれた内部空間11を有するハウジング10を備えているという事実が例示されている。ハウジング10は、実際の状況の詳細に依存して、様々な形状や大きさを有することができる。いずれの場合においても、少なくとも1つの開口部13が、ハウジング壁12に配置されており、その開口部13は、同様に様々な形状や大きさを有することができる。また、ハウジング壁12に一体化された可動面30が存在する。実際の場合には、この可動面30は、可撓性膜等を含むことができ、図2に模式的に示されるように、ラウドスピーカのようなデバイスの一部とすることができ、又は可動面30を作動させるための作動手段が配置されるような他の任意の適切なタイプのデバイスとすることができる。例えば、可動面30は、ピストンの端面、又は圧電材料の端面であってもよい。

0029

真空清掃ユニット1が動作され、且つ可動面30を作動させるための作動手段が、その機能を実行した場合に、可動面30が、ハウジング壁12の位置において運動される。作動手段は、可動面30を前後に運動させるように適合されており、それによって周期的に振動する振動気流が得られる。なお、図1において、可動面30を前後に運動させることが、両矢印によって示されていることに留意されたい。

0030

この前後方向の運動に基づいて、吸気の流れと排気の流れとが実現されるが、前後方向のいずれかの運動によって、正味の気流を生成することができない。吹出段階、すなわち開口部13から空気を流出させるような段階の間に、開口部13の位置において気流の分離(flow detachment)が存在する。本発明の範囲内において、作動手段の動作とハウジング10の形状とは、分離された流れが十分に小さいストローハル数で実現されるように互いに適合させることが可能であり、そのストローハル数は、可動面30の運動の周波数と、開口部13の特徴的な寸法と、空気を引込む及び放出する周期のうちの流出させる段階(流出段階)における開口部13の空気の平均速度との関係によって決定される。また、これらの関係が以下に示される:
Sr=(f×d)/v
ここで、Srは、ストローハル数であり、fは、前述した周波数であり、dは、前述した特徴的な寸法であり、vは、前述した速度である。開口部13が、軸対称の開口である場合には、以下の判断基準:Sr≦1が満たされた場合に好ましく、以下の判断基準:Sr≦0.5が満たされる場合により好ましくなる。そして開口部13が、細長い矩形の形状を有する場合には、以下の判断基準:Sr≦0.25が満たされた場合に好ましく、以下の判断基準:Sr≦0.1が満たされた場合により好ましくなる。

0031

開口部13の空気の平均速度vについて、実際には、速度は、開口部13に亘って特定の分布を有するとともに、ある周期の流出段階の間に変化することが予想され得ることに留意されたい。従って、実際には、速度vは、開口部13内部の様々な値の平均値として、開口部13の全領域に亘って、流出段階の間の平均値として求められるような速度vとして決定することができる。速度vは、可動面30の振動運動の特性とハウジング10の形状とを含む様々な要因によって決定される。この文脈の形状において、可動面30の大きさ、開口部13の寸法、及びハウジング10の内部空間11の容積等の他の決定要因が存在する。速度vは、アルゴリズムを使用するステップ又は測定を実行するステップを含む任意の適切な方法で決定することができる。それゆえ、ストローハル数Srに関する判断基準が満たされるような真空清掃ユニット1を設計することが可能となる。

0032

可動面30の振動運動によって、空気が交互に、周囲からハウジング10の内部空間11内に引込まれるとともに、周囲に再び放出される。十分に小さいストローハル数Srを有することによって、吸込段階と吹出段階との間に非対称性が達成される。この事実が図2に例示されており、気流の方向が矢印によって示されている。図2の左側では、流入時に、空気が、あらゆる方向からハウジングの内部空間11内に引込まれ、図2の右側では、流出時に、空気の指向性ジェット(流)が形成されることが分かる。

0033

周期的に振動する振動ジェット流は、塵埃粒子及び/又はカーペットに空気力学的に影響を及ぼすべく、真空清掃装置のノズルにおいて使用するのに適しており、それによって、塵埃が、カーペットから取り除かれ、浮き上がる(airborne)ことになる。

0034

真空清掃ユニット1に関する限り、上述したように基本的な実装について多数の変形形態が可能である。以下では、多数の可能な実施例のうちの1つだけを説明する。ハウジング10は、複数の開口部13を有することができ、それによって、複数のジェットを形成することができる。可動面30の裏面を、共振周波数を高めるために気密エンクロージャ内に配置することができる。また、可動面30の裏面は、ハウジング10の1つ以上の開口部13に結合することができ、同様により多数のジェットを形成することができる。可動面30の前面と裏面とによって生成されたジェットが逆位相であるので、最小化される放射音が得られるという利点をもたらす。同じ目的のために、逆位相で駆動される複数の可動面30によって生成された複数のジェットを用いることができる。逆に、多数の可動面30が、単一のハウジング10に収容されてもよいし、単一の開口部13に結合されてもよい。

0035

図3は、真空清掃ユニット1の実際の実施形態を例示するために役立つ。基本的に、この実施形態では、可動面30の全体と、以下にシンセティック・ジェット発生器31と呼称される可動面30を作動させるための作動手段とが、流入時に塵埃を吸上げるために用いられており、その後のジェット流出時においてバッグ等の集塵点に向けてその吸上げた空気を排出する。集塵点は図3に示されていないが、この集塵点の方向を指す矢印が、図の左側に確認することができる。ユニット1が、好ましくはカーペット40を横切って移動する方向は、図の右側に確認することができる矢印によって示されている。

0036

示される実施例では、真空清掃ユニット1は、2つのハウジング10,20を備えており、すなわち、以前に述べたようにハウジング10は、シンセティック・ジェット発生器31に関連付けられており、ハウジング20は、最初に述べたハウジング10から指向性ジェット流を受容するために使用されている。明瞭にするために、第1のハウジング10をジェット発生器用ハウジング10と呼称し、第2のハウジング20を吸込管路用ハウジング20と呼称することにする。ジェット発生器用ハウジング10は、内部空間11と、ハウジング壁12と、上述したようなハウジング壁12の開口部13とを有している。示される実施例では、開口部13は、ハウジング10の管形状部14の端部に配置されており、この管形状部を、以下に流路14と呼称することにする。吸込管路用ハウジング20は、内部空間21と、ハウジング壁22と、ジェット発生器用ハウジング10の開口部13と連通するハウジング壁22の開口部23とを有している。従って、指向性ジェット流が、ジェット発生器用ハウジング10から放出されるとき、流れは、前述の開口部13,23を通じて吸込管路用ハウジング20の内部空間21に到達する。

0037

空気が、カーペット40から真空清掃ユニット1の内部に流動可能になることを目的として、開口部41が、ある位置において、吸込管路用ハウジング20の内部空間21へのアクセスを提供するユニット1に配置されており、その開口部41の位置は、2つのハウジング10,20の内部空間11,21が、互いに連通する開口部13,23の直ぐ近くである。以下では、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イスである開口部41を、ユニット開口部41と呼称することにする。カーペット40と対向するとともに、ユニット1がカーペット40の真上に位置決めされることを可能にするように使用されるユニット1の外面の一部42が、平坦であるのに対し、ユニット開口部41の位置において、カーペット40の方向の平坦領域42に対してやや突出しているリップ43が設けられている。ユニット1の動作及び移動中に、リップ43は、カーペットのパイル目を開けるのに役立ち、これによりカーペットからの塵埃の脱出を容易にしている。

0038

ジェット発生器用ハウジング10の開口部13を端部に有する流路14は、リップ43の真上に延びている。動作中に、ジェット発生器用ハウジング10のハウジング壁12に一体化される可動面30の振動運動は、流路14内に周期的に振動する振動流を確立する。空気がその流路14内に引込まれるときに、その空気は、図4の左側のユニット1の図面の矢印によって示されているように、あらゆる方向から取り込まれる。空気が再び放出されるときに、図4の右側のユニット1の図面の矢印によって示されているように、流れの分離(flow separation)によって、その放出される空気が指向性ジェットとして流路14から流出される。図4の右側のユニット1の図面において別の矢印で示されるように、ジェットはさらに、その周囲から空気を取込む。

0039

可動面30に、ジェット発生器用ハウジング10のハウジング壁12内の位置で前後に運動を行わせるときに、塵埃が、吸気段階の間に、ジェット発生器用ハウジング10の流路14にカーペットの開かれたパイル目から吸い出され、ジェット流出段階の間に、集塵点に向かって流路14から吸込管路用ハウジング20の内部空間21に排出される。また、ジェット流出段階の間に、空気の上昇気流エントレインメント)によって、カーペット40から取り除かれるさらなる塵埃を生じさせる。大抵の場合は、塵埃を取り除くための正味の気流は使用されない。集塵点においてファン(図示せず)等の適切な手段によって誘導されるような、ユニット開口部41から集塵ポイントへの塵埃移送のためのわずかな流れのみが必要となる。これは、カーペット40と真空清掃装置のシステム(配管、フィルタ等)とを通る流れが最小となり、吸込まれた1つの気流が、被掃除面から塵埃を取り除くことと装置内部に塵埃を移送させることとを含むプロセスを、行う必要があるすべてのプロセスで使用するような従来の真空清掃装置と比較して実質的に低い損失がもたらされることを意味する。

0040

本発明は、ジェット発生器用ハウジング10に特に適用可能である。特別な特徴は、ハウジング壁12の少なくとも一部、具体的には開口部が位置する部分が、真空清掃装置1内に移動可能に配置されていることであり、それによって、ユニット1の開口部13の位置を変更する、つまり、カーペット40に対して開口部13の位置を変更することができる、及び/又はハウジング壁12の一部の向きを変更する、つまり、カーペット40に対して流入及び流出する気流の方向を変更することができる。真空清掃装置1の運転中に、ハウジング壁12の移動可能に配置された部分を移動させることを目的として、任意の適切な手段(図示せず)を適用することができる。好ましくは、ハウジング壁12の移動可能に配置された部分を有する真空清掃ユニット1が設計されるとともに、吸込段階と吹出段階との間に非対称性を有するように動作されるが、ある意味では、上述したように効果を有しているが、これは本発明の枠組みの中で必須なものではない。

0041

以下では、ハウジング10の全体が真空清掃ユニット1の中で回転可能となるような実施例を説明する。本発明の範囲内において、ハウジング壁12の一部のみが移動可能に配置されており、開口部13がその移動可能に配置された一部に存在しているという事実は変更されない。さらに、ハウジング壁12の一部は、回転可能とされること以外に、別の方法で移動可能に配置することができるという事実は変更されない。例えば、ハウジング壁12の移動可能に配置された部分は、周期的に振動する振動運動、すなわち作動時に往復移動を行うことができるように配置することができる。

0042

基本的な実施形態では、移動可能に配置されたハウジング10は、2つの端壁とこれらの端壁同士の間に延びる側壁とを有する中空の円筒を備えている。図5には、一般的に円筒形状のハウジング10の断面が模式的に示されている。示される実施例では、ハウジング10の側壁16は、円形の周縁を有している。さらに、示される実施例では、移動可能に配置されたハウジング10は、側壁16に対して突出するように配置されたノズル(管形状要素)17も備えており、ここで開口部13が、ノズル17の自由端に配置されている。図5曲線の矢印によって示されるように、ハウジング10は、側壁16の長手方向軸線を中心にして回転可能である。

0043

開口部13を通じて流入及び流出する気流を交互に発生させるための可動面30が、ハウジング10の端壁に配置されている。動作中に、ハウジング10の気流の周期的な振動及び回転についての周波数及び位相が、吸気(吸込)段階の間に、ノズル17が、カーペット40に向けられて塵埃が吸い上げられる一方、空気の流出段階の間に、塵埃がノズル17から排出されるとき、ノズル17は、カーペット40から離れる方向に向けられるように整合させることができる。第1の状況が、図5の左側に示されており、第2の状況が、図5の右側に示されている。ノズル17とカーペット40との間の接触が、吸気段階の間に実現されるようにハウジング10が位置決めされている場合には、カーペット40のさらなる機械的撹拌が得られることが好ましい。

0044

ノズル17は、ハウジング10の側壁16の全体に沿って配置されている、又は少なくともその側壁の実質的な長さ方向に沿って配置されている。あるいはまた、複数のノズル又は配管等の他の適切な部品を使用することができる。好ましくは、ノズル17は、可撓性材料から作製されており、それによって機械的撹拌作用によって、カーペット40が損傷されない。可撓性ノズル17の用途が、図6に例示されている。ノズル17が可撓性特性を有する場合に得られる別の効果は、吸気段階の間に、ノズル17がカーペット40に接触する期間が増大し、塵埃取り除きプロセスの増大した効果がもたらされる。図6において、ハウジング10の3つの連続した角度位置が示されており、左から右に確認されるように、可撓性ノズル17が、多少なりともカーペット40の中を引きずられる(drag)ことが示されており、開口部13を有する端部は、ノズル17が屈曲状態にあるときに、相手との間に距離が開けられている。

0045

図7及び図8には、ノズル17が、図5及び図6に示されるように半径方向ではなく、ハウジング10の側壁16の長手方向軸線に対して接線方向に位置決めされているという事実が示されている。接線方向の位置決めは、吸気段階の間に、ノズル17とカーペット40との間の増加した接触(面)をもたらす。この実施形態では、カーペット40についての機械的撹拌作用は、ハウジング10の外面の追加のブラシ状毛材(図示せず)によって向上させることができる。

0046

図7には、カーペット40に対するハウジング10の2つの実施可能な位置が示されており、それぞれの位置が、動作中に、ハウジング10の回転運動の別の段階に関連付けられている。上述のような接線方向の位置ノズル17を有した状態で、カーペット40を横切る方向の変位に対して、ノズルの向きと回転方向との様々な組み合わせを選択することができる。この組み合わせが、図7に示される実施形態について図8に例示されている。具体的には、図8には、次の可能な形態を示している。
−左上側では、ノズル17を有するハウジング10を進行方向前方に向けて回転させるとともに、ノズル17がカーペット40に最も近接する位置にあるときに、ノズル17が進行方向前方に突出する方向にハウジング10を変位させる。
−右上側では、ノズル17を有するハウジング10を進行方向後方に向けて回転させるとともに、ノズル17がカーペット40に最も近接する位置にあるときに、ノズル17が進行方向後方に突出する方向にハウジング10を変位させる。
−左下側では、ノズル17を有するハウジング10を進行方向後方に向けて回転させるとともに、ノズル17がカーペット40に最も近接する位置にあるときに、ノズル17が進行方向前方に突出する方向にハウジング10を変位させる。
−右下側では、ノズル17を有するハウジング10を進行方向前方に向けて回転させるとともに、ノズル17がカーペット40に最も近接する位置にあるときに、ノズル17が進行方向後方に突出する方向にハウジング10を変位させる。

0047

図8の左上側と右下側とに表示される可能な形態が最も好ましく、ノズル17の向きと移動との組み合わせにより、吸い込まれた塵埃が、ノズル17から脱落することが防止される。さらに、図8の左上側に示される可能な形態が適用される場合で、ハウジング10の回転方向が、ハウジング10の変位する方向とは反対向きであるときに、カーペット40に沿って変位することに対してより多くの抵抗が生じる。一方で、カーペット40の機械的撹拌作用の度合いが高くなる。

0048

真空清掃ユニット1では、可動面30を作動させるための任意の適切な手段を適用することができる。例えば、これらの手段は、電気動力形式のものであってもよいし、ラウドスピーカを含んでもよい。作動手段/ラウドスピーカと可動面30とが、ハウジング10と共に移動させることができ、すなわち可動面30とハウジング10の内部空間11との間の十分な気密接続を提供するために特別な設計が必要となる。あるいはまた、円筒壁の端壁の一方又は両方が、例えばカム機構等を用いてハウジング10の移動によって機械的に駆動されるような可動膜とすることができる。このカム機構によって、気流の方向と被清掃面40に対する開口部13の位置との間の有利な同期も提供される。

0049

本発明の範囲は、上述した実施例に限定されるものではないが、それらの実施例のいくつかの修正及び変更は、添付の特許請求の範囲において規定されるような本発明の範囲から逸脱しない範囲で可能であることは当業者には明らかであろう。本発明は、図面及び詳細な説明において詳細に例示され且つ説明されるが、そのような例示及び説明は、単に例示又は例としてみなされるべきであり、限定的なものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。

0050

開示された実施例に対する変形形態は、図面、詳細な説明及び添付の特許請求の範囲の検討から、この特許請求の範囲に記載の発明を実施する当業者によって理解され、達成され得る。特許請求の範囲において、「備える、有する、含む(comprise)」という用語は、他のステップ又は構成要素を除外するものではなく、不定詞「a」又は「an」は、複数を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないということを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も本発明の範囲を限定するものとして解釈するべきではない。

0051

この文書では、用語「塵埃」は、本発明による真空清掃ユニット1を使用することによって、被清掃面40から取り除かれる粒子を示す場合にのみ使用される。完全を期すために、本発明は、塵埃粒子というよりも土埃粒子と通常呼称される粒子と、この文書内で用語「塵埃」の使用によって網羅されると想定される全ての粒子とを含むような多くの種類の粒子を取り除くために適用可能であることに留意されたい。

0052

本発明による真空清掃装置の通常の使用は、空気がこの装置を取り巻くような通常の環境で使用されることである。それにもかかわらず、本発明は、空気以外の別のガスが真空清掃装置の直ぐ近傍に存在する場合にも適用可能である。従って、この文書及び添付の特許請求の範囲に記載の「空気」は、本発明による真空清掃装置の一部であるユニット1を動作させるときに、実施される吸込/吹出動作に使用できるすべての可能なガスを表すものとして理解されるべきであることに留意されたい。

0053

本発明の範囲内において、ハウジング壁12の移動可能に配置された部分は、任意の適切な方法で運動させることができる。回転運動を行うことが可能であるハウジング壁12の任意の設計において、周期的に振動する振動運動も同様に可能である。

0054

本発明は、以下のように要約することができる。真空清掃装置は、被清掃面40から取り除かれるとともにユニット1によって受容される粒子のために、塵埃粒子及び/又は被清掃面40に空気力学的に影響を及ぼすためのユニット1を備えている。ユニット1は、少なくとも1つの開口部13が配置されたハウジング壁12によって囲まれた内部空間11と、ハウジング壁12に一体化された可動面30と、この可動面30を作動させるための作動手段とを有するハウジング10を備えている。この手段は、空気が交互に、開口部13を通じてハウジング10内に引込まれるとともに、開口部13を通じてハウジング10から放出されるような可動面30の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されている。ハウジング壁12の少なくとも一部、具体的には開口部13が位置するハウジング壁12の一部が、ユニット1に移動可能に配置されており、それによって被清掃面40に対する開口部13の位置を変更することができ、可動面30の吸気段階の動作を、開口部13が配置されたハウジング壁12の一部が被清掃面40に向かって方向付けされた位置に関連付けることが可能であるとともに、可動面30の空気流出段階の動作を、開口部13が配置されたハウジング壁12の一部が被清掃面40から離れる方向に方向付けされた位置に関連付けることが可能である。このようにして、塵埃粒子が、ハウジング10から被清掃面40に向かって吹き戻されるという事態が回避され、塵埃除去の効果が増大する。

0055

好ましくは、動作中に可動面30によって実現される周期的に振動する振動気流において、吸込段階と吹出段階との間に非対称性が存在し、吹出段階においてジェット(空気パルス)が生成される。具体的には、このジェットは、可動面30の運動の周波数fに、開口部13の特徴的な寸法dが乗算され、且つ開口部13内の空気の速度vで除算されたときに見出される、いわゆるストローハル数Srが、所定の最大値よりも高くならないときに実現することができる。

0056

本発明は、被清掃面40から取り除かれるとともにユニット1により受容されるような粒子のために、塵埃粒子及び/又は被清掃面40に空気力学的に影響を及ぼすユニット1を備える真空清掃装置に関する。ここで、ユニット1は、少なくとも1つの開口部13が配置されたハウジング壁12によって囲まれた内部空間11と、ハウジング壁12に一体化された可動面30と、この可動面30を作動させるための作動手段とを有するハウジング10を備えており、この作動手段は、空気が交互に、開口部13を通じてハウジング10内に引込まれるとともに、開口部13を通じてハウジング10から放出されるような可動面30の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されている。ハウジング壁12の少なくとも一部、具体的には開口部13が位置するハウジング壁12の一部が、ユニット1内に移動可能に配置されている。

0057

さらに、本発明は、被清掃面40から取り除かれるとともにユニット1によって受容される粒子のために、塵埃粒子及び/又は被清掃面40に空気力学的に影響を及ぼす真空清掃装置に使用するためのユニット1に関する。このユニット1は、少なくとも1つの開口部13が配置されたハウジング壁12によって囲まれた内部空間11と、ハウジング壁12に一体化された可動面30と、この可動面30を作動させるための作動手段とを含むハウジング10を備えている。この作動手段は、空気が交互に、開口部13を通じてハウジング10内に引込まれるとともに、開口部13を通じてハウジング10から放出されるような可動面30の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されている。ハウジング壁12の少なくとも一部、具体的には開口部13が位置するハウジング壁12の一部が、移動可能に配置されている。

0058

また、本発明は、ユニット1の真空清掃装置の使用に関し、このユニット1は、少なくとも1つの開口部13が配置されたハウジング壁12によって囲まれた内部空間11を含むハウジング10を備えており、ハウジング壁12の少なくとも一部、具体的には開口部13が位置するハウジング壁12の一部が、移動可能に配置されており、ユニット1は、ハウジング壁12に一体化された可動面30と、この可動面30を作動させるための作動手段とをさらに備えている。この作動手段は、空気が交互に、開口部13を通じてハウジング10内に引込まれるとともに、開口部13を通じてハウジング10から放出されるような可動面30の周期的に振動する振動運動を実現するように適合されている。この周期的に振動する振動運動は、被清掃面40から取り除かれるとともにユニット1によって受容される塵埃粒子のために、塵埃粒子及び/又は被清掃面40に空気力学的に影響を及ぼす。

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