具有清洁装置的储液设备.pdf

本发明涉及一种具有清洁装置的储液设备，包括一筒体及一清洁装置，所述筒体包括一周壁及一设于所述周壁底缘的底壁，所述周壁与所述底壁之间围构一储液空间，所述清洁装置具有一主轴、一驱动装置、一固设于所述主轴的支架、至少一清洁元件、一挡板单元及若干球刷，所述主轴沿一轴向延伸至所述储液空间内，所述驱动装置用于驱动所述主轴旋转，所述清洁元件能枢摆地设于所述支架，且所述清洁元件的枢摆轴线平行于所述主轴，所述清洁元件具有一流阻板、一清洁刷及一连接单元连接于所述流阻板与所述清洁刷，当驱动装置未作用时，清洁刷及球刷不会紧贴于筒体内壁，以延缓其弹性疲乏。

权利要求书
1.  一种具有清洁装置的储液设备，其特征在于包括：
一筒体，包括一周壁及一设于所述周壁底缘的底壁，所述周壁与所述底壁之间围 构一储液空间；
一清洁装置，具有一主轴、一驱动装置、一固设于所述主轴的支架及至少一清洁 元件，所述主轴沿一轴向延伸至所述储液空间内，所述驱动装置用于驱动所述主轴旋 转，所述清洁元件能枢摆地设于所述支架，且所述清洁元件的枢摆轴线平行于所述主 轴，所述清洁元件具有一流阻板、一清洁刷及一连接单元连接于所述流阻板与所述清 洁刷；
其中，当所述主轴受驱动装置驱动而旋转时，储液空间内的流体施加所述流阻板 一第一阻力F1，且储液空间内的流体施加所述清洁刷一第二阻力F2，F1及F2满足下 列关系式，令所述清洁元件绕其枢摆轴线自转而使所述清洁刷贴抵于所述周壁：
F1×sinθ1×r1＞F2×sinθ2×r2；
其中，θ1是F1施力方向与一第一力臂之间的夹角，θ2是第二阻力的施力方向与 一第二力臂之间的夹角，r1是所述第一力臂的长度，r2是所述第二力臂的长度，所述 第一力臂是所述第一阻力在所述流阻板上的施力点与所述枢摆轴线的最短联机，所述 第二力臂是所述第二阻力在所述清洁刷上的施力点与所述枢摆轴线的最短联机。

2.  如权利要求1所述的具有清洁装置的储液设备，其特征在于：在同一枢摆轴在 线设有多个沿所述轴向并排的所述清洁元件。

3.  如权利要求1所述的具有清洁装置的储液设备，其特征在于：所述流阻板具有 一上端，所述流阻板越靠近所述上端的部位，距离所述周壁的距离越短。

4.  一种具有清洁装置的储液设备，其特征在于包括：
一筒体，包括一周壁及一设于所述周壁底缘的底壁，所述周壁与所述底壁之间围 构一储液空间；
一清洁装置，具有一主轴、一驱动装置、一挡板单元及若干散布于所述储液空间 内的球刷，所述驱动装置用于驱动所述主轴旋转，所述挡板单元设置于邻近所述底壁 的位置，且所述挡板单元与所述主轴之间呈同步转动关系。

5.  如权利要求4所述的具有清洁装置的储液设备，其特征在于：所述挡板单元具 有若干位于所述主轴侧边的挡板，所述挡板上设有多个能供流体通过但所述球刷无法 通过的穿孔。

6.  如权利要求4所述的具有清洁装置的储液设备，其特征在于：所述清洁装置更 具有一固设于所述主轴的支架及至少一清洁元件，所述清洁元件能枢摆地设于所述支 架，且所述清洁元件的枢摆轴线平行于所述主轴，所述清洁元件具有一流阻板、一清 洁刷及一连接单元，所述连接单元连接于所述流阻板与所述清洁刷；
其中，当所述主轴受所述驱动装置驱动而旋转时，所述储液空间内的流体施加所 述流阻板一第一阻力F1，且所述储液空间内的流体施加所述清洁刷一第二阻力F2， F1及F2满足下列关系式，令所述清洁元件绕其枢摆轴线自转而使所述清洁刷贴抵于 所述周壁：
F1×sinθ1×r1＞F2×sinθ2×r2；
其中，θ1是所述第一阻力的施力方向与一第一力臂之间的夹角，θ2是所述第二阻 力的施力方向与一第二力臂之间的夹角，r1是所述第一力臂的长度，r2是所述第二力 臂的长度，所述第一力臂是所述第一阻力于流阻板上的施力点与所述枢摆轴线的最短 联机，所述第二力臂是所述第二阻力于所述清洁刷上的施力点与所述枢摆轴线的最短 联机。

7.  如权利要求1至6中任一项所述的具有清洁装置的储液设备，其特征在于：所 述底壁具有一泄水通道，所述主轴内部定义一泄水流道连通所述底壁的泄水通道，且 所述主轴邻近所述底壁处设有至少一排水孔连通所述泄水流道与所述储液空间。

8.  如权利要求1至6中任一项所述的具有清洁装置的储液设备，其特征在于：所 述清洁装置更具有一管接头枢套于所述主轴，所述管接头供连通于一供水管，所述主 轴内部定义一冲洗流道，且所述主轴具有一对应于所述管接头的供水孔连通所述冲洗 流道，所述支架具有至少一冲洗管连通于所述冲洗流道，所述冲洗管具有一出水口邻 近所述周壁。

9.  如权利要求7所述的具有清洁装置的储液设备，其特征在于：所述清洁装置更 具有一管接头枢套于所述主轴，所述管接头供连通于一供水管，所述主轴内部定义一 冲洗流道，所述冲洗流道与所述泄水流道彼此不连通，所述主轴具有一对应于所述管 接头的供水孔连通所述冲洗流道，所述支架具有至少一冲洗管连通于所述冲洗流道， 所述冲洗管具有一出水口邻近所述周壁。

10.  如权利要求7所述的具有清洁装置的储液设备，其特征在于：所述筒体更具 有一泄水阀设于所述底壁的泄水通道。

说明书具有清洁装置的储液设备
技术领域
本发明涉及一种储液设备，特别是指一种具有清洁装置的储液设备。
背景技术
许多建筑物都会安装用于储水的储液设备，例如水塔，这些储液设备大多设置 在建筑物的顶楼，因此通常不便进行清洁，即便进行清洁时，清洁人员大多只能站 在储液设备外，使用长柄刷子刷洗储液设备内部，这样的清洁方式不仅缺乏效率， 且不易将水塔清洁干净。部分清洁人员虽可进入储液设备内部进行清洁，但却有可 能因为清洁人员个人的卫生问题而污染储水设备，例如，衣着不洁的污染、身体皮 肤患疾时病菌的污染，又由于储水设备内部属于封闭且潮湿的环境，此等湿凉的环 境容易让清洁人员感到尿意，道德感不佳的人往往在急迫之下就地方便，造成隐藏 性的人为污染。
为了解决人工清洁储水设备所造成的不便与困扰，有人尝试利用自动化设备取 代人工来清洗水塔，例如中国台湾TW207134号专利揭示利用马达带动刷具组旋转 来清洗水塔内壁的设计，中国CN201962734U号专利也揭示一种专用于清洁水塔底 壁的水塔自动清洗装置，同样也是利用马达电机带动清洗刷转动的手段实现。
但是，习用水塔清洗设备普遍有其缺陷在于，清洗刷的刷毛总是无时无刻抵顶 着水塔壁面，导致刷毛很快就会弹性疲乏，且由于水塔的清洗往往每间隔一段时间 才进行，因此通常只有前一两次清洗作业时，刷毛是处于良好的状态，之后就会因 弹性疲乏而使清洁效果大打折扣。
因此，如何改善习用水塔清洗设备的不足，确实是值得本领域技术人员思量的。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种具有清洁装置的储液设备，其 可以延缓刷毛弹性疲乏。
为达到上述目的，本发明所提供的一种具有清洁装置的储液设备，其特征在于 包括：一筒体，包括一周壁及一设于所述周壁底缘的底壁，所述周壁与所述底壁之 间围构一储液空间；一清洁装置，具有一主轴、一驱动装置、一固设于所述主轴的 支架及至少一清洁元件，所述主轴沿一轴向延伸至所述储液空间内，所述驱动装置 用于驱动所述主轴旋转，所述清洁元件能枢摆地设于所述支架，且所述清洁元件的 枢摆轴线平行于所述主轴，所述清洁元件具有一流阻板、一清洁刷及一连接单元连 接于所述流阻板与所述清洁刷；其中，当所述主轴受驱动装置驱动而旋转时，储液 空间内的流体施加所述流阻板一第一阻力F1，且储液空间内的流体施加所述清洁刷 一第二阻力F2，F1及F2满足下列关系式，令所述清洁元件绕其枢摆轴线自转而使 所述清洁刷贴抵于所述周壁：F1×sinθ1×r1＞F2×sinθ2×r2；其中，θ1是F1 施力方向与一第一力臂之间的夹角，θ2是第二阻力的施力方向与一第二力臂之间的 夹角，r1是所述第一力臂的长度，r2是所述第二力臂的长度，所述第一力臂是所述 第一阻力在所述流阻板上的施力点与所述枢摆轴线的最短联机，所述第二力臂是所 述第二阻力在所述清洁刷上的施力点与所述枢摆轴线的最短联机。
上述本发明的技术方案中，在同一枢摆轴在线设有多个沿所述轴向并排的所述 清洁元件。
所述流阻板具有一上端，所述流阻板越靠近所述上端的部位，距离所述周壁的 距离越短。
为了实现上述及其他目的，本发明还提供一种具有清洁装置的储液设备，其特 征在于包括：一筒体，包括一周壁及一设于所述周壁底缘的底壁，所述周壁与所述 底壁之间围构一储液空间；一清洁装置，具有一主轴、一驱动装置、一挡板单元及 若干散布于所述储液空间内的球刷，所述驱动装置用于驱动所述主轴旋转，所述挡 板单元设置于邻近所述底壁的位置，且所述挡板单元与所述主轴之间呈同步转动关 系。
其中，所述挡板单元具有若干位于所述主轴侧边的挡板，所述挡板上设有多个 能供流体通过但所述球刷无法通过的穿孔。
所述清洁装置更具有一固设于所述主轴的支架及至少一清洁元件，所述清洁元 件能枢摆地设于所述支架，且所述清洁元件的枢摆轴线平行于所述主轴，所述清洁 元件具有一流阻板、一清洁刷及一连接单元，所述连接单元连接于所述流阻板与所 述清洁刷；其中，当所述主轴受所述驱动装置驱动而旋转时，所述储液空间内的流 体施加所述流阻板一第一阻力F1，且所述储液空间内的流体施加所述清洁刷一第二 阻力F2，F1及F2满足下列关系式，令所述清洁元件绕其枢摆轴线自转而使所述清 洁刷贴抵于所述周壁：F1×sinθ1×r1＞F2×sinθ2×r2；其中，θ1是所述第一阻 力的施力方向与一第一力臂之间的夹角，θ2是所述第二阻力的施力方向与一第二力 臂之间的夹角，r1是所述第一力臂的长度，r2是所述第二力臂的长度，所述第一力 臂是所述第一阻力于流阻板上的施力点与所述枢摆轴线的最短联机，所述第二力臂 是所述第二阻力于所述清洁刷上的施力点与所述枢摆轴线的最短联机。
所述底壁具有一泄水通道，所述主轴内部定义一泄水流道连通所述底壁的泄水 通道，且所述主轴邻近所述底壁处设有至少一排水孔连通所述泄水流道与所述储液 空间。
所述清洁装置更具有一管接头枢套于所述主轴，所述管接头供连通于一供水 管，所述主轴内部定义一冲洗流道，且所述主轴具有一对应于所述管接头的供水孔 连通所述冲洗流道，所述支架具有至少一冲洗管连通于所述冲洗流道，所述冲洗管 具有一出水口邻近所述周壁。
所述清洁装置更具有一管接头枢套于所述主轴，所述管接头供连通于一供水 管，所述主轴内部定义一冲洗流道，所述冲洗流道与所述泄水流道彼此不连通，所 述主轴具有一对应于所述管接头的供水孔连通所述冲洗流道，所述支架具有至少一 冲洗管连通于所述冲洗流道，所述冲洗管具有一出水口邻近所述周壁。
所述筒体更具有一泄水阀设于所述底壁的泄水通道。
采用上述技术方案，本发明只有当驱动装置运作时，清洗刷才会紧贴于壁面， 而当驱动装置没有运作时，清洗刷并不会持续紧贴着壁面，因此能够避免清洗刷在 非工作时产生弹性疲乏。
附图说明
图1是本发明第一实施例的半剖面立体示意图；
图2是本发明第一实施例的剖面示意图；
图3是图2的3-3剖面图；
图4是图2的4-4剖面图；
图5是本发明第二实施例的剖面示意图；
图6是本发明第一实施例的驱动装置作用时的示意图，其视角与图3相同；
图6A是图6的局部放大示意图；
图7是本发明第一实施例的驱动装置作用时的示意图，其视角与图4相同；
图8是本发明第一实施例的驱动装置停止作用时的示意图，其视角与图3相同；
图9是本发明第三实施例的剖面示意图；
图10是本发明第四实施例的剖面示意图；
图11是本发明第五实施例的剖面示意图；
图12是本发明第六实施例的剖面示意图。
具体实施方式
现举以下实施例并结合附图对本发明的结构及功效进行详细说明。
如图1至图4所示，为本发明的第一实施例，储液设备1包括一筒体10及一 清洁装置20，储液设备1适于储存水或其他液体，储液设备1最常见的形态之一是 水塔。
筒体10包括一周壁11及一设于周壁11底缘的底壁12，周壁11与底壁12之 间围构一储液空间13，周壁11以概呈圆筒形为较佳设计，但实际上仍可依需求略 做变化，底壁12则可以是弧面、平面或其他不规则表面。在本较佳实施例中，筒 体10还包括一设于周壁11顶缘的顶壁14、一顶盖15设于顶壁14中央及一设于底 壁12下方的承载件16。
清洁装置20具有一主轴21、一驱动装置22、一固设于主轴21的支架23、二 清洁元件24、一挡板单元25及若干散布于储液空间13内的球刷26。其中，主轴 21是沿一轴向延伸至储液空间13内，且主轴21较佳是位于储液空间13的几何中 心，且主轴21与所接触的其他会相对转动的元件之间可设有轴承。驱动装置22用 于驱动主轴21旋转，驱动装置22较佳可为马达或马达与减速机构的组合，驱动装 置22可固定于筒体10，例如固定于筒体10的顶盖15或其他适当位置。清洁元件 24为可枢摆地设于支架23，支架23在本实施例中具有一对径向延伸的上支架231 及另一对径向延伸的下支架232，而将清洁元件24枢摆地设于支架23的方式包括 但不限于：支架23具有一对固设于上、下支架231、232之间的转轴233，清洁元 件24则设有可转动地套设于转轴233的轴套244；或者，在其他可能的实施例中， 支架不具有转轴，而各清洁元件24则具有一可转动地设于上、下支架之间的转轴， 但此实施例并未绘出。各清洁元件24的枢摆轴线X是与主轴21平行，且各清洁元 件24具有一流阻板241、一清洁刷242及一连接单元243连接于流阻板241与清洁 刷242，连接单元243是用于让流阻板241与清洁刷242彼此联动，使流阻板241 与清洁刷242能同步枢摆。在本实施例中，连接单元243具有一第一段2431以及 一第二段2432，第一段2431连接于流阻板241与轴套244之间，第二段2432连接 于清洁刷242与轴套244之间，但连接单元243的外型并不以此为限。挡板单元25 设置于邻近底壁12的位置，且挡板单元25与主轴21之间呈同步转动关系，挡板 单元25是直接或间接地连接于主轴21，在本实施例中，挡板单元具有二位于主轴 21侧边的挡板251，挡板251接设于下支架232而间接地连接于主轴21，但实际上 挡板251也可改为如图5所示的第二实施例般直接连接于主轴21。球刷26是指表 面具有刷毛的球形体或类球形体，例如椭圆形体，球刷26较佳具有接近或小于水 (或其他储液设备所储存的液体)的比重，使球刷26容易顺着水流漂浮于液面。
如图6、图6A所示，要清洁筒体10时，启动驱动装置22以带动主轴21旋转， 主轴21即带动支架23及清洁装置24一并转动，此时储液空间13的流体(例如水 或空气)会产生流阻，因而施加流阻板241一第一阻力F1，且施加清洁刷242一第 二阻力F2，F1及F2满足下列关系式，由此使清洁元件24绕其枢摆轴线自转而使 清洁刷242贴抵于周壁11以清洁其表面：F1×sinθ1×r1＞F2×sinθ2×r2；其中， θ1是第一阻力的施力方向与一第一力臂之间的夹角，θ2是F2施力方向与一第二力 臂之间的夹角，r1是第一力臂的长度，r2是第二力臂的长度，第一力臂是第一阻力 在流阻板241上的施力点与枢摆轴线的最短联机，第二力臂是第二阻力在清洁刷上 的施力点与枢摆轴线的最短联机；可以理解的是，第一阻力及第二阻力都由空气阻 力及液体阻力构成，当储液空间13内的液面越高，液体阻力越大，空气阻力越小， 反之当储液空间13内的液面越低，液体阻力越小，空气阻力越大，由于液体阻力 一般远大于空气阻力，因此当要利用清洁刷242进行清洁时，储液空间13较佳是 保持在较高的液面高度。此外，由前述关系式可知，当θ1越接近90°且r1越长时， 第一阻力F1可转化成越大的扭力以带动清洁装置24自转，并增加清洁刷242贴抵 于周壁11的正向力，强化清洁效果。除了清洁刷242之外，当主轴21旋转时，球 刷26也可用来刷洗壁面。如图6所示，当储液空间13储存有水或其他液体时，球 刷26可顺着水流转动而被离心力甩向周壁11，使球刷26持续摩擦周壁11而达到 清洁效果。如图7所示，当水或其他液体已从储液空间13排出后，球刷26可改被 挡板单元25推动而刮洗底壁12，由此达到清洁底壁12的效果。
此后，如图8所示，当清洗完成且驱动装置22停止作用时，储液空间13内的 流体仍因惯性而持续流动一段时间，因此流阻板241会受到一反向的第三阻力F3， 从而使清洁元件24受到相反的扭力而恢复至清洁刷242未接触或未紧贴抵周壁11 的状态，如此一来，清洁刷242就不至于因持续紧贴周壁11而导致弹性疲乏。换句 话说，在本发明中，当驱动装置22停止作用时，清洁刷242不会持续紧贴于周壁 11。可以理解的是，若驱动装置22停止作用且储液空间13内仍有水时，尚未停止 涡旋的水流可对清洁刷242产生冲洗的作用。
如图1、图2所示，在第一实施例中，为了减少驱动装置22的出力负担，挡板 251上可设有多个可供水及空气等流体通过但不可供球刷26通过的穿孔252，由此 减少挡板251在旋转时所承受的流阻，降低驱动装置22的工作负担。
如图1、图2所示，在第一实施例中，为了方便清洁废水排出，底壁12可具有 一泄水通道121，主轴21内部则定义一泄水流道211连通泄水通道121，且主轴21 邻近底壁12处可设有至少一排水孔212连通泄水流道211与储液空间13，由此让 储液空间13内的清洁废水可依序经由排水孔212、泄水流道211及泄水通道121而 对外排出。为了控制排水动作，筒体10更可具有一泄水阀17设于底壁12的泄水 通道121，当泄水阀17开启时可进行排水，泄水阀17关闭时则不进行排水。
如图1、图2所示，在第一实施例中，还可在清洗时向储液空间13内补充水或 清洁液，此时清洁装置24更具有一管接头27枢套于主轴21，管接头27供连通于 一供水管271，主轴21内部更定义一冲洗流道213，冲洗流道213与泄水流道211 彼此不连通，且主轴21具有一对应于管接头27的供水孔214连通冲洗流道213， 使供水孔214所供给的水或清洁液可进入冲洗流道213；此外，支架23还可具有至 少一冲洗管连通于冲洗流道213，冲洗管可以是上支架231本身(如本实施例所绘 示)，也可以是额外设置的管体，冲洗管具有一出水口2311邻近周壁11，由此在清 洁刷242及球刷26清洁筒体10时，可依序经由供水管271、管接头27、供水孔214、 冲洗流道213、冲洗管及出水口2311持续供给水或清洁液，以冲洗清洁刷242及球 刷26，并带走两者所刮除的杂质。
另需说明的是，由于清洁元件24及球刷26可分别独立作用，因此只要设置其 中任一个都可实现清洁目的，因此在图9所示的第三实施例中，清洁装置20只包 括清洁元件24而没有包括挡板单元25及球刷26，而可单独通过清洁刷242来清洁 周壁11，此外，清洁元件24的数量可依需求增减，例如使用一个或更多清洁元件 24；或者，在图10所示的第四实施例中，清洁装置20只包括挡板单元25及球刷 26而没有包括清洁元件24，因而可单独通过球刷26来清洁周壁11及底壁12。
另需说明的是，清洁元件24的设计是可依需求进行变化的，例如在图11所示 的第五实施例中，在同一个枢摆轴线X上设有多个沿轴向并排的清洁元件24a、24b 及24c，各清洁元件24a、24b及24c均可独立自转。除此之外，流阻板241的造型 也是可以变化的，例如在图12所示的第六实施例中，流阻板241具有一上端2411， 流阻板241越靠近上端2411的部位，距离周壁11的距离越短，由于储液空间13 内的液体在筒体内涡旋绕行时，容易在储液空间13中央偏上的部位产生水隙(图 式中的虚线部分表示流体涡旋时的液面高)，因此流阻板241适度的弯弧设计可以 增加其吃水面积，进而增加水流流阻所产生的扭力。
综合上述说明可知，利用本发明具有清洁装置的储液设备不仅可方便地进行自 动清洗作业，而且可以大幅延缓清洁刷或球刷产生弹性疲乏，增加清洁装置的使用 寿命，从而确实能达成本发明的目的。
最后，必须再次说明的是，本发明在前述实施例中所揭示的构成单元仅为举例 说明，并非用来限制本发明的专利保护范围，其他等效元件的替代或变化，也应被 本发明的专利保护范围所涵盖。