怎样清扫垃圾?

空中浮尘,鞋底青草,宠物身上掉落的毛发,这些零零碎碎不招人喜欢的东西,都有机会留在屋里地面。

谁发明了吸尘器?即使穿越到 19 世纪,你也很难找出答案。器物的发明不是变戏法,不是某时某地某个人突然凭空出现一个念头——我要造这样一个机器。

将吸尘器的发明归功于一个人是不公平的,从街道清扫机到地毯清扫机,从手动、汽油到电动,从大型商用到小型家用,每一种影响现代吸尘器的清扫设备都有多个发明者。

街道和地毯清扫机

早在 19 世纪中期,就有了扫除灰尘的机器,它们有的叫「街道清扫机」(Street sweeper),有的叫「地毯清扫机」(Carpet sweeper),前者多用马拉,后者多用人力。

有的用风箱将灰尘吹进集尘容器,有的则像传统扫帚和撮箕的组合,用旋转的刷子将灰尘扫入集尘容器。

1843 年,约瑟夫 · 惠特沃思(Joseph Whitworth)爵士申请了一种街道清扫机的专利,这种机器由马车拖动,轮子带动一系列刷子旋转,将街上的垃圾扫进车里。

器物小史:吸尘器-器物与我

约瑟夫 · 惠特沃思制造的扫街机,来源:Wikipedia

19 世纪五六十年代以后,出现了很多地毯清扫机,先是在英国,然后是美国,比较成功的是 1876 年 美国 Bissell(必胜)公司的产品。

器物小史:吸尘器-器物与我

Bissell 制造的地毯清扫机,来源:The Vacuum Cleaner:A History – Carroll Gantz

机械吸尘器

器物小史:吸尘器-器物与我

早期的机械吸尘器,来源: Technical Museum Vienna

「扫灰」费力,「吹灰」低效,因为扬起的灰尘最终会掉落地面,很早以前就有人想过用吸的方式清除垃圾。1860 年美国人 HESS 申请了一项吸入灰尘的手动机器专利,然而历史学家认为它始终只是一个概念,并未被制造。

1869 年,美国人艾维斯 · W. 麦加菲( Ives W. McGaffey )申请了一项清扫机(Sweeping machine)专利,并生产了一批,取了一个霸气的名字:「旋风」( Whirlwind )。

器物小史:吸尘器-器物与我

麦加菲 1869 年申请的清扫机专利,来源:The Vacuum Cleaner:A History – Carroll Gantz

这种机器的外形和如今的立式吸尘器已经非常接近,遗憾的是,它仍然是手动的。机器尾部有个曲柄,需要不停摇动,才能驱动风扇产生吸力。它的清洁效果也不怎么样,别说旋风,连大风都吹不起来。这批机器砸在了麦加菲手里,后来毁于 1872 年的火灾。

直到 20 世纪头十年,手动吸尘器都还是主流,比如 1908 年流行的「雏菊」牌吸尘器,1909 年马克西姆爵士(马克西姆机枪的发明者)发明的「小巨人」吸尘器。

器物小史:吸尘器-器物与我

早期机械(手动)吸尘器,来源:The Vacuum Cleaner:A History – Carroll Gantz

这些机器,有的像辆小推车,风箱和轮子相连,推动车子,轮子就带动风箱产生吸力。有的像一个巨大的自行车打气筒,手柄拉起,气筒就吸起灰尘。

汽油吸尘器

1898 年,美国人约翰· 瑟曼( John Thurman )发明了一种以汽油为动力的地毯清扫机,它利用压缩空气将灰尘吹到集尘器中,所以称之为「吹尘器」更为准确。瑟曼开了一家公司,提供清洁服务,每次 4 美元(相当于现在的 110 – 155 美元),收费不便宜。

1900 年,英国的工程师胡伯特 · 布斯( Hubert Booth)跟着朋友观看一台美国除尘器的表演,那台机器很可能就是瑟曼的发明,因为它也是用压缩空气吹动灰尘。

看着四处飞扬的灰尘,布斯心想如果用吸的办法应该会更好。他回去之后就开始研发吸尘器,并在 1901 年创办了英国真空吸尘器公司(BVCC)。

布斯公司第一款吸尘器名为「吹气棍」(Puffing Billy),它以汽油为动力,笨重庞大,不对外销售,只提供上门清洁服务。

器物小史:吸尘器-器物与我

布斯公司的第一款吸尘器「Puffing Billy」,来源:bluejayblog

布斯公司的清洁场面比较拉风,要先用马车将吸尘器拉到客户门前,再将长长的软管引入室内,接着启动机器,在巨大的声响中进行操作。

器物小史:吸尘器-器物与我

布斯公司为客户清洁屋子,来源:bluejayblog

1902 年,布斯的业务迎来一个转折点——为爱德华七世加冕典礼清洁地毯,清洁效果令人满意,布斯又得到了为白金汉宫清洁的机会。皇室的选用让布斯名声大噪,公司的生意越来越好。

在大西洋彼岸,美国人 David Kenney 也研发了采用汽油动力的大型吸尘器,同布斯的产品一样,这台机器主要是商用,不一样的是,机器是固定安装的。

吸尘器的出现引发了佣人群体的坚决反对,他们认为吸尘器会害他们失去工作,也害怕操作这种隆隆作响的古怪机器。

器物小史:吸尘器-器物与我

布斯公司左边的广告引发了佣人们的强烈反对,后来换成右边那个,来源:技术史·第7卷·20世纪(约1900年至约1950年)下部  – 查尔斯・辛格等

1904 年,布斯开始研发小型吸尘器,试图打入家用市场,然而并不顺利,几年后新推出的家用小型吸尘器重达 100 磅 (约 45 kg)。此后,布斯就专心研发商用和工业吸尘器了。

布斯后来声称自己第一次使用了「vacuum cleaner」这个名称,很多人把他当做吸尘器的发明者,实际上这点颇有争议。

电动吸尘器

19 世纪末,电力时代的黎明到来。除了电灯泡之外,有一种早期电器出人意料的普及——电熨斗。1948 年英国 86% 的用电家庭拥有一个电熨斗,在美国,电熨斗的广泛使用甚至改变了当时仅在夜间供电的传统。

小型电动机问世之后,人们就迫不及待地将它安到风扇上。1889 年,美国西屋电气公司把特斯拉( Nikola Tesla )研制的小型电动机装配到一个旋转风扇中,并于1891 年出售。

此后,就不断有人尝试将它用到吸尘器上。1899 年,美国人科瑞恩 · 杜富尔(Corinne Dufour)申请了一种电动清扫机的专利,这应该是最早使用电力的清扫装置,然而它是吹气的。

麦加菲在 1900 年也尝试过研发电动吸尘器,但没有成功。1905 和 1906 年, 美国出现了一些小型电动吸尘器,但它们都太笨重,没有搞出什么名堂。直到 1908 年,第一台成功的家用小型电动吸尘器才出现。

1907 年,美国人詹姆斯 M. 斯潘格勒( James. M. SpangIer )在百货公司当看门人,每天晚上的工作之一是清扫地毯。

当时斯潘格勒已经 59 岁了,传统的地毯清扫机扬起的灰尘让他咳嗽不止,苦恼之下,他寻思着解决这个问题。

斯潘格勒恰好是一名业余发明家,但他手里没太多材料,只好用扫帚、枕套、电风扇做了一台简陋的吸尘器。

器物小史:吸尘器-器物与我

斯潘格勒的专利文件,来源:The Vacuum Cleaner:A History – Carroll Gantz

没想到这玩意儿还挺好用,清洁效果比传统的地毯清洁机好得多。斯潘格勒意识到这是个商机,随后申请专利,辞职创业。

1908 年,斯潘格勒推出一台小型电动吸尘器「Model O」,但因为资金缺乏、不擅销售,公司濒临破产。

当时有个叫威廉· 胡佛( Wiiliam Hoover )皮革制造商正在寻找新项目,因为受汽车的影响,他原本的皮质马具生意正不断下滑。

胡佛的妻子和斯潘格勒家是世交,她买过一台斯潘格勒的吸尘器,对产品评价颇高。经过一番考察,胡佛决定收购斯潘格勒的专利和公司。

器物小史:吸尘器-器物与我

斯潘格勒公司制造的吸尘器 Model O,胡佛接手后继续生产,来源:The Vacuum Cleaner:A History – Carroll Gantz

胡佛接手公司后继续生产  Model O 吸尘器,这台机器后来被称为吸尘器历史上的「四大发明」之一,其创新之处在于电机和旋转刷头相连,提高了清洁效果,而且机器仅重 40 lb (18 kg),还不到当时市面上同类产品的一半。

在胡佛的经营下,Model O  成为第一台获得成功的小型家用吸尘器。之后几十年,胡佛公司推出了多款吸尘器,将这种产品从奢侈品变成常用电器。胡佛公司的影响力越来越大,最终达成了品牌名(Hoover)被人当做产品名的成就——类似的例子还有生产弹簧床垫的席梦思(Simmons)。

器物小史:吸尘器-器物与我

胡佛公司早期生产的吸尘器,来源:The Vacuum Cleaner:A History – Carroll Gantz

1919 年,美国市场卖出了 75 万台吸尘器,这个市场的竞争日益激烈,伊莱克斯、Eureka 等厂商也开始生产吸尘器。

器物小史:吸尘器-器物与我

伊莱克斯的第一台吸尘器「Lux 1」,来源:Electrolux Group

早期的吸尘器公司

器物小史:吸尘器-器物与我

早期生产吸尘器的公司,参考:见文末

如今的吸尘器

30 年代, HEPA 过滤器应用于吸尘器,70 年代百得公司(Black Decker)推出无绳吸尘器。总的来说,吸尘器的吸力越来越强,体积越来越小,排出的空气越来越干净。可是,在一些人看来,自 20 世纪 30 年代以后吸尘器就没有大的变化。

一直以来,吸尘器都是这么工作的:吸尘器通电,电动机带动叶轮旋转,叶轮搅动空气,将吸尘器内部空气排出。

器物小史:吸尘器-器物与我

电机带动叶轮旋转,空气流动,来源:YouTube

机器内气压减小,在此压差的作用下,吸头附近的灰尘、垃圾随着气流进入吸尘器内部。

器物小史:吸尘器-器物与我

图为无尘袋吸尘器,利用旋转气流分离垃圾,来源:YouTube

灰尘和垃圾被截留在尘袋或尘盒内,干净的空气经排气口排出。

器物小史:吸尘器-器物与我

经过滤的空气从排气口排出,来源:YouTube

可见,吸尘器主要有两个部分:

  • 产生吸力的部分,核心是电动机和叶轮构成的风机。

  • 过滤和收集灰尘的部分,包括滤尘器、尘袋或尘盒。

早期的吸尘器配备布制尘袋,需定期清洗,否则吸力会下降。一次性尘袋的主意在 1920 年被 Air-Way 公司变为现实,用完即扔,实实在在增加了便利性。

器物小史:吸尘器-器物与我

第一款采用一次性尘袋的吸尘器「Air-Way Sanitary System」,来源:VDTA · SDTA

到了后来,无尘袋成为吸尘器新的方向。很多人以为戴森发明了无尘袋和气旋分离,其实很多很多年以前,这两种技术就已出现。

1907 年,Kirby 就将气旋分离(或称旋风分离)应用于吸尘器,1922 年,John W. Newcombe 申请了一项采用气旋分离技术的无袋吸尘器专利,后来他和 Leslie H. Green 创立了 Rexair 公司,并于 1928 年正式推出无尘袋吸尘器「Newcombe Bagless」。

器物小史:吸尘器-器物与我

John W. Newcombe 在 1922 年获得的「离心式除尘器」专利,来源:Google Patents

二三十年代,其他公司也开始推出无尘袋吸尘器,但没有被市场重视,后来这些专利一一过期。直到九十年代以后,无尘袋吸尘器才重出江湖。

现在的吸尘器可以根据有无尘袋,分为「尘袋式」(Bagged)和「无尘袋式」(Bagless)。

尘袋式:需定期更换尘袋,清理时较卫生和方便,但后期使用成本较高。

器物小史:吸尘器-器物与我

纸质或布制尘袋通常在风机之前,来源:YouTube

器物小史:吸尘器-器物与我

空气通过尘袋,灰尘、垃圾留在其中,来源:YouTube

器物小史:吸尘器-器物与我

排出经过滤的空气,来源:YouTube

无尘袋式:不用经常更换尘袋,后期使用成本低,但要定期清理。便携式大部分是无尘袋式。

如今家用领域常见的无尘袋吸尘器,基本都采用气旋分离技术,将灰尘、垃圾留在塑料尘盒中,单纯以滤尘器截留灰尘的类型已经比较少见。

器物小史:吸尘器-器物与我

气流在尘盒内旋转,分离垃圾,来源:YouTube

器物小史:吸尘器-器物与我

空气通过尘盒上方的滤尘器,来源:YouTube

器物小史:吸尘器-器物与我
空气进一步被排气口的滤尘器净化,来源:YouTube

需要注意的是,不管有没有尘袋,大多数吸尘器都配配滤尘器(如滤网),需要定期清洗或更换。

器物小史:吸尘器-器物与我

几种常见的滤尘器,来源:吸尘器修理 – 代明恒编

此外,市场上一般根据根据外形不同,将吸尘器分为罐式、卧式、杆式和手持式,以及商用的桶式。

器物小史:吸尘器-器物与我
常见的罐式吸尘器,来源:Consumer Reports

罐式(Canister vacuum):吸头与机身之间有软管相连,此类吸尘器有很多机型的机身和风机横置,所以也叫「卧式」。

器物小史:吸尘器-器物与我

常见的立式吸尘器,来源:Consumer Reports

立式吸尘器(Upright vacuum):吸头与机身结为一体,吸头着地,机身和风机竖立于地面,主要用于清洁地面。

器物小史:吸尘器-器物与我

常见的杆式吸尘器,来源:Consumer Reports

杆式(Stick vacuum):机身较小,一般配备电池,基本都是无尘袋式,特点是有一根杆状导气管,有的机型去掉杆子就是手持式。

器物小史:吸尘器-器物与我

常见的手持式吸尘器,来源:Consumer Reports

手持式(Handheld vacuum):机身较小,一般配备电池,基本都是无尘袋式,有的机型加上杆状导气管就是杆式。

器物小史:吸尘器-器物与我

常见桶式吸尘器,来源:Amazon

桶式:外形多为桶状,一般用于酒店、超市、工厂等商用场合,可吸污水,也叫干湿两用吸尘器(Wet/Dry Vacuums)。

主要来源

The Vacuum Cleaner:A History – Carroll Gantz

Vacuum cleaner – Wikipedia

How Vacuum Cleaners Work – HowStuffWorks

Vacuum Cleaner – Encyclopedia

VDTA · SDTA

吸尘器修理 – 代明恒编

技术史·第7卷·20世纪(约1900年至约1950年)下部  – 查尔斯・辛格等

注:本文属「捐赠计划」文章,发布于 2017 年 8 月 29 日,部分「捐赠计划」文章会在发布后一月左右放出。