JP2002526233A - 粒子の捕捉収集装置 - Google Patents

粒子の捕捉収集装置

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JP2002526233A JP2000573244A JP2000573244A JP2002526233A JP 2002526233 A JP2002526233 A JP 2002526233A JP 2000573244 A JP2000573244 A JP 2000573244A JP 2000573244 A JP2000573244 A JP 2000573244A JP 2002526233 A JP2002526233 A JP 2002526233A
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Abstract

(57)【要約】 粉塵を含む空気などの粒子含有流体から粒子を分離する装置（１０）であり、コアンダ吹き出し口（１４）を使用して循環する流体の流れの中の粒子を捕捉し、好ましくは旋回流を使用して、循環流れから粒子を分離チャンバー（３１、１６）に排出する。この装置は排気なしとすることができるため、従来、真空掃除機が使用できなかった場所に適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒子の捕捉収集装置に関し、一つの形態としてカーペットなどの清
掃に用いる床用真空掃除機を対象としている。しかし、本発明は、真空掃除機に
限らず、流体から粒子を除去する装置、及び液体、ガス、ガス／液体混合物に含
まれる粒子を除去するその他の装置にも広く適用できる。本発明は、また真空掃
除機としての用途に限らず、流体の旋回運動を利用して流体の流れから粒子を分
離する分離システムに拡張することができる。家庭用、産業用、又は特殊用途の
真空掃除機を参照し、本発明を広範囲に説明する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
真空掃除機では、ケーシングの後部から強い空気流を排出するファンにより吸
引力を発生する。ファンは強い空気の吸い込み流れを発生し、吸引ノズルを当て
たカーペット又は床面から塵埃粒子を吸引する。ファンは傾斜した多数の羽根を
有し、その回転により軸方向の空気流を発生する。空気は、その流れがさほど妨
げられることなく集塵バッグを通過して粒子を捕捉収集する。
【０００３】 真空掃除機の欠点の一つは、空気が全て収集チャンバーを通り、集塵バッグの
壁を通過しなければならないことである。粒子の過剰収集によって集塵バッグが
閉塞すると、吸引効率が低下し、真空掃除機自体の損傷の原因ともなる。
【０００４】 真空掃除機の効率は空気の流速と吸引力の２つの要素に関係する。吸引性能は
２つの要素の積で表される。従って、流速が最大であるとき吸引力が低く、逆に
吸引力が大であるとき流速が低くなる。真空掃除機を効率よく運転するには、吸
引力と流速とが適切な値でなければならない。
【０００５】 従来の真空掃除機の別の欠点は、空気の流速と流量が比較的低いことである。
カーペット又は床面に沿って流れ、真空掃除機の吸引ヘッドに吸引される空気の
流速は真空掃除機の効率に大いに関係する。従って、高速で多量の空気流が望ま
しい。
【０００６】 真空掃除機の他の欠点は、通常、消費電力が１Kw以上のモータが必要で、効率
のよい電池式真空掃除機の製作が困難であり、またファン効率が悪いことである
。
【０００７】 本出願人の先願WO 97/08983は、表面に沿って流体が循環する湾曲体を有する
真空掃除機を開示している。この湾曲体は、吸引領域の側にある下部が低圧面と
なり、上部が高圧面となり、流体加圧手段が湾曲体の周りの流体を加速し、湾曲
体の上部にある分割体が、流体の流れを、湾曲体の周りを循環する流体の流れと
、集塵チャンバーを通過する流れに分割し、集塵チャンバーを通った流体が外部
に放出される。
【０００８】 前記湾曲体はドーナツ形又は環状である。湾曲体は対称形である必要はなく、
断面がやや楕円形であってもよい。この真空掃除機によると、前記の流れ分割体
が流体の流れを循環部分と排出部分とに分割する。排出部分の空気はフィルタス
クリーンを有する上部排出ダクトから排出される。
【０００９】 この真空掃除機の考えられる欠点は、塵埃粒子が収集バスケット内で収集され
るよう、排出流れからの塵埃粒子の分離が空気の流速を下げて行われることであ
る。細かい塵埃粒子の分離が常に効率よく行われるわけではない。また真空掃除
機の上部から多量の空気を排出する必要がある。
【００１０】 旋回流を発生させて流体の流れから粒子を分離することは周知である。産業用
サイクロンはこの原理を使用している。しかし、このタイプの公知の分離装置の
効率はあまりよくない、特に分離装置の寸法が非常に小さい場合や除去する粒子
が非常に細かい場合に分離効率が悪くなる。この理由から、この種の分離装置は
真空掃除機などの分野に適用して大きな商業的成功を納めるに至っていない。
【００１１】 殆ど全ての真空掃除機と旋回分離装置の欠点は、分離したガス又は液体の流れ
が装置外に排出されることである。従ってこの種の分離装置は、流体排出を低減
するかなくする必要がある場所では使用できない。例えば、アレルギー症状の者
には、掃除機の僅かな排気でもアレルギー反応が生じ得る。病院やクリーンルー
ムでは、掃除機の排気が汚染物質を空気中に放散することになる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流体の流れから粒子を分離できる装置を提供することである。
【００１３】 特定の形態としては、本発明は、真空掃除機として使用可能であり、効率のよ
い粒子の分離ができる粒子の捕捉収集装置を包含している。
【００１４】 本発明の望ましい形態は「排出ゼロの装置」であり、装置を通る空気が殆ど又
は全く排出されないことを意味する。この装置は、殺菌雰囲気、及び有害物質の
安全な捕捉収集が要求される特殊な環境に適用できる。
【００１５】 本発明の別の形態は、真空掃除機その他に使用可能な分離システムに関し、流
体の流れからの粒子の分離に特別な旋回運動を利用する。
【００１６】 一つの形態として、本発明は、粒子を捕捉収集する装置であり、この装置は、
ハウジングと、ハウジング内に設けられ、捕捉すべき粒子の上を通過する底部ス
ロットを有する空気又は流体の循環通路と、湾曲面を有し、スロット内でスロッ
トを２分割し、分割された一方のスロット部を流れる空気又は流体が湾曲面に沿
って他方のスロット部に流れて外部スロットに流入する過程で粒子の捕捉が行わ
れる湾曲体と、通路と連通又は通路の一部を形成し、空気又は流体の流れから粒
子を分離する分離チャンバーと、通路内の空気又は流体の流れを加速する加速手
段とを備えている。
【００１７】 別の形態として、本発明は流体の流れから粒子を分離する装置に関し、この装
置は、一つ又は複数の壁を有し、外壁に少なくとも一つの流体入口を有し、流体
入口の内側に少なくとも一つの流体出口を有するチャンバーを有しており、少な
くとも一つの流体入口からチャンバーに流入する粒子含有流体が大径の第１旋回
流を発生して粒子をチャンバーの外壁に向かって放出した後、小径の第２旋回流
を発生して第１旋回流の中心部を通って循環するようしている。
【００１８】 別の形態として、本発明は粒子含有流体から粒子を分離する方法に関し、この
方法は、第１の流体の流れに大径の第１旋回流を発生させて流体の流れから粒子
を遠心力で分離した後、小径の第２旋回流を発生させて第１の旋回流の中心部を
通って流体を循環させる行程を備えた粒子の分離方法である。
【００１９】 別の形態として、本発明は真空掃除機に関し、空気が循環する内部通路を有す
るハウジングと、前記通路が第１内側通路と第２外側通路とを有し、両通路がハ
ウジング底部で粒子の吸引を行う環状スロットにより接続しており、この通路内
で空気の流れを加速する空気加速手段と、湾曲面を有し、前記スロットの下端よ
り若干高い位置にあって、前記スロットを、内側通路の一部を形成する内側部と
、外側通路の一部を形成する外側部に分割し、内側通路を流下した空気流が湾曲
面に沿って外側通路に流れる過程でその領域の粒子が捕捉されるようにした環状
湾曲体と、粒子を収集領域に放出する旋回流を発生する外側通路と、粒子を分離
した空気がスロットに向かって循環する内側通路に連通した分離チャンバーとを
備えている。
【００２０】 この装置は、その用途を真空掃除機として述べるが、この「真空掃除機」は広
く解釈すべきであり、カーペットや床以外からも粒子を捕捉する装置である。例
えば、この装置は、工場や鉱山での粒子の捕捉収集装置として使用することがで
きる。
【００２１】 分離チャンバーは、粒子を含む空気を内部で旋回させて効率よく粒子を分離す
る。これによると、粒子は遠心力により空気流から放出される。こうして空気の
流れからの粒子の良好な分離ができる。分離チャンバーは、空気の流れの一部と
共に粒子が通過する開口を有する周壁で囲われ、この開口は粒子の収集領域と連
通している。収集領域には、空気から粒子を分離するための、空気の流速低減手
段を設けることができる。
【００２２】 本発明の一形態では、流体を、殆ど又は全く排出しない真空掃除機として構成
される。これは、スロットにおいて、湾曲体の下面に沿って流れる空気の流れが
、外部の空気を吸引しないことによって達成できる。外部空気の吸引を防止する
ため、スロットに入る前に空気の流れを２分割し、分離された空気の流れがスロ
ットを流れる空気流に吸引されるようにする。これによると、空気の流れに外部
の空気が殆ど取り込まれることがない。従って、装置内を循環する空気の量が増
加せず、室内への粒子放散の原因となる空気排出が不要となる。
【００２３】 空気の流れを分割するその他の利点は、分割された空気流を掃除すべき面に高
速で噴出し、粒子の遊離と清掃作業を向上することである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】 まず、図１には真空掃除機１０の断面図が示されており、その主要構成要素は
、外部のハウジング１１、内側環状通路１２と外側環状通路１３と環状底部スロ
ット１４とスロット内の湾曲体１５とからなる空気循環通路と、ファン１７の形
態の空気加速手段、上部の分離チャンバー１６、及びファン１７を駆動するモー
タ１８である。
【００２６】 真空掃除機１０は、金属材料、合成樹脂材料、その他の任意の材料の複合体で
構成することができる。真空掃除機は比較的小型であり、直径が約４０ｃｍ、高
さが約４０ｃｍである。寸法の大小はもちろん用途によって選定することができ
る。真空掃除機はハウジング１１内に空気循環通路を有し、空気の流れ方向を図
１中に矢印で示す。ファン１７は、本出願人の先願PCT/AU93/00581に記載のもの
と同一構造のファンである。ファン１７はハブ１９とそこから延びる複数の羽根
２０を有している。ファン１７は高速で回転し、内側環状通路１２の空気をスロ
ット１４に向かって押し込む。スロット１４は、５〜２０ｃｍの幅（用途により
変更可能）で、真空掃除機の底部の、掃除を行う床面の近傍に位置する。環状ス
ロット１４は、外部ハウジング１１の底部２２と、モータハウジングの底部２３
の間に形成される。底部２３は、もちろんモータハウジングと分離して形成され
てもよい。環状スロット１４の内部に環状湾曲体１５がある。環状湾曲体１５は
、スロット１４を、内側部２４（吹き出しスロット）と外側部２５に分割する。
湾曲体１５の湾曲下面は床面から離れており、真空掃除機を床２１に設置したと
き、床２１との間に小間隙を形成して湾曲体の周囲を空気が通過できるようにし
ている。
【００２７】 湾曲体１５は、分離チャンバー１６の底部に向かって延び、内側環状通路１２
と外側環状通路１３とを分離する上部環状部２６を備えている。環状部２６は、
その内面がファンの羽根２０の外端に殆ど接触する程度に接近している。従って
、環状部２６はファン１７周りのケーシングの役割を果たす。
【００２８】 ファン１７が高速回転すると、ファンを通過した空気は、スロットの内側部２
４を高速で通過し、この部分が環状吹き出しスロットとなる。空気が吹き出しス
ロットを高速で通過すると、コアンダ効果により空気が湾曲体１５の湾曲した下
面に沿って流れる。吹き出しスロットを高速で通過する空気が湾曲体１５の湾曲
面に沿って流れるとき、空気の流れが床２１の塵埃などの粒子を捕捉し、粒子を
湾曲体１５の下面に沿って移送し、外側環状通路１３に送り込む。
【００２９】 外側環状通路１３は、スロット１４のある大径の下部から分離チャンバー１６
の底部に連通する小径の上部に向かってテーパ状に直径が小さくなっている。こ
の直径減少により、外側環状通路を流れる空気の旋回速度が増加する。即ち、粒
子を含む空気が環状通路１３を上昇して分離チャンバー１６に近づくに従い環状
通路１３内での旋回速度が増加する。空気流の旋回運動は、スロット、フィン、
羽根など空気流を旋回流に変換する偏向手段３０によって促進させることができ
る。
【００３０】 第１実施形態の外側環状通路１３の下部の球状拡大部３１が第１収集領域を形
成している。この収集領域では、上向き空気流から大径の粒子３２がその重量に
よって分離され、収集領域３１に落下して収集され、収集された粒子は後に廃棄
される。
【００３１】 拡大部３１の直前で、圧力を降下させるために外側通路が狭められている。こ
の圧力降下により空気流の速度が増加する。偏向手段３０が空気の流れを旋回さ
せ流速を増加させる。
【００３２】 小径粒子３３は旋回空気流に同伴されて上昇する。空気流は、分離チャンバー
１６の開放底部に達したとき比較的高速で旋回している。空気が分離チャンバー
１６に進入すると、小径粒子３３が旋回流から放出され分離チャンバー１６の周
壁の開口３４を通って外側に排出される。開口を通った小径粒子は第２収集領域
３５に進入する。この領域では、空気の流速が低下し、邪魔板（図示せず）など
で流速をさらに低下させ、小径粒子３３を第２収集領域３５に落下させて集積す
ることができる。小径粒子を分離した旋回空気流は、分離チャンバー１６の上壁
に達し、内側環状通路１２に向かう内向き下向きの旋回流を発生する。符号３７
は空気流れの下向き旋回流を示す。分離チャンバー１６の開放底部に連通する内
側環状通路１２の上部開放端３８が外側環状通路１３の内側にある。
【００３３】 この構成により、外側環状通路１３から分離チャンバー１６に進入した空気は
分離チャンバー１６内で旋回し、内側環状通路１２のファン１７に向かう流れの
急旋回により小径の旋回流３７が生じる。空気の旋回半径の減少によって回転数
が増加し、空気中に含まれる細かな粒子を分離チャンバー１６内を上昇（上昇は
観察者の観点による）する旋回流の中に放出する。こうして、ファンに循環する
粒子が除去される。ごく細かな粒子がファンを通って循環するが、装置の機能に
大きな影響は与えない。
【００３４】 清掃作用を促進し外部空気の取り込みを最小限に抑えるため、スロット１４の
近傍に開口４０が設けられている。開口４０は孔列であっても環状スロットであ
ってもよい。
【００３５】 内側環状通路１２を流下する空気流の一部が分離して開口４０を通過し、開口
４０を通過して床２１に吹き付けられ、この高速空気流によって床の微粒子が遊
離する。また、分離した空気流は湾曲体１５に沿って流れる空気流と合流し、こ
れはスロット内には外部からの空気吸引が殆どないことを意味する。従って、粒
子収集領域では外部空気の吸い込みによって生じる圧力空気の排出が全く不要と
なる。もし空気が取り込まれて排気が必要となっても、排気量は極めて少量であ
り、多量の空気を排出する従来の装置では不可能であった高効率フィルタを通し
た排気ができる。
【００３６】 開口４０を通過した空気がカーペットや床に空気ジェットとして吹き付ける。
この空気ジェットにより粒子が遊離する。このとき流速が低下して空気が一時的
に停滞する。停滞により静圧が一時的に上昇した空気がスロット２４を通過する
コアンダジェットの低圧域に向かって急激に移動する。スロット２４の高速ジェ
ットでは他のジェットと同様の取り込みが行われるが、ここでは装置外部から多
量の空気を取り込むのではなく、開口４０を通過した空気流の取り込みが行われ
る。
【００３７】 図３に本発明の第２実施形態を示す。この実施形態では、ファン５０が環状ス
ロット５１から離れた位置にある。本発明の他の機能については前記のものと同
様である。例えば、図３の真空掃除機では、ファン５０が管状通路５２を通って
環状スロット５１に向かう空気流を加速する。環状スロット５１はテーパコーン
挿入部５３と外側環状通路５４の間で形成される。湾曲体５５はスロット５１内
にあり、この場合も湾曲体５５が若干内部寄りに位置して、吹き出しスロット５
６からの噴出空気が湾曲体５５に沿って外部通路５４に流れるようにしている。
【００３８】 図１で説明した開口４０を図３のスロット５６の近傍に設けることができる（
図示省略）。図３の捕集ヘッドの底面図は開口４０を有する図２と実質的に同一
である。
【００３９】 破断線５７は、環状スロット５１とファン５０との間の距離に制限がないこと
を示す。外側通路５４は、この場合も、重い粒子を収集する第１環状収集領域６
２と、図１での説明したものと同様に、細かい粒子を遠心分離する分離チャンバ
ー５８とを有している。収集領域６２に入る前の通路を狭めて圧力を降下させ流
速を増加させる。ここにデフレクタを設けて通路を流れる空気の旋回を促進する
こともできる。
【００４０】 この分離チャンバー５８も側壁に開口５９を有し、この開口を通じて粒子を第
２収集チャンバー６０に排出することができる。使用時には、ファン５０によっ
て加速された空気が環状吹き出しスロット５６から高速で噴出して、湾曲体５５
の外面に沿って外側通路５４に流れ、外側通路５４を流れる空気流から重い粒子
が第１収集領域６２で分離される。引き続き空気流は通路５４を通過して分離チ
ャンバー５８に流入するが、通路が内側に向かってテーパ状に狭くなっているた
めに空気流の旋回速度が増加する。空気は旋回しながら分離チャンバー５８内を
上昇して上壁６１に達すると、小径の旋回流となって内側通路５２のファン５０
に向かって循環する。
【００４１】 図４Ａ、４Ｂは真空掃除機のコーナーアタッチメントを示す。コーナーアタッ
チメント８０は、平面形状が略三角形（図４Ｂ参照）で、２つの外側直線縁８１
、８２と真空掃除機の壁面に合致する内側曲線縁８２Ａとを有している。一対の
空気流通管８３Ａ、８３Ｂがボア９５、９６内に設けられ、これらの管の一端８
４、８５が内側通路１２内に突入しており、その端部が空気を取り入れに適した
スコップ状に形成されている。管の他端８６、８７は下部開口８８、８９を有し
、図４Ａ、４Ｂの状態（これらの管の数と寸法は必要に応じて増減可能）では下
部開口８８、８９が封止されている。コーナーアタッチメントは、真空掃除機の
壁に向かって押し付けできるようばね９０で付勢されている。コーナーアタッチ
メントが真空掃除機に押し付けられると、管８３Ａ、８３Ｂがボア９５、９６内
に押し込まれ、下部開口８８、８９が、下部オリフィス列９３を有するボア９１
と連通したチャンバー９２に連通する。
【００４２】 コーナーアタッチメント８０がばね９０のばね力に抗して真空掃除機に押し付
けられると、高圧空気が管８３、８４、ボア９１を通ってチャンバー９２内に流
入し、粒子の捕集が可能となる。粒子はボア９８内を摺動する戻り管９７に流入
する。この戻り管９７は、コーナーアタッチメント８０が真空掃除機に押し付け
られた時にのみ外側通路１３と連通する。
【００４３】 捕集ヘッドの平面形状は環状である必要はなく任意の平面形状を採用すること
ができる。
【００４４】 この真空掃除機は多くの利点を有する。排気が殆どゼロであるため、病院等の
殺菌が必要な個所での使用に向いている。この真空掃除機は、有害物質を捕捉収
集できるが有害物質を含む排気が殆ど発生しない。モータ１８は真空掃除機内の
空気流（図示せず）によって冷却されるが、この空気流は真空掃除機内の循環空
気流とは混合されない。空気流が図１に示す湾曲体１５の下面に沿って流れると
、空気流の流路断面が増大して流速と旋回速度を減少させ大きい粒子３２の分離
を促進する。その後、通路断面がテーパ状に狭まり空気の旋回速度が増加する。
【００４５】 この真空掃除機は、液体を吸引して同様に粒子の分離ができ、モータが液体と
隔離されている限り分離システムに支障がない。
【００４６】 この真空掃除機の基本的特徴は前記家庭用としてだけでなく、空気その他の流
体の排出を殆どゼロにできる点にある。ある変形例として、水などの液体に浸漬
して液体中の粒子を分離することができる。流体は実質的に装置内を循環し外部
の流体を吸引する必要がない。従ってこのシステムは、流体の排出が殆ど又は全
くないため、実質的に閉鎖システムとして扱うことができる。
【００４７】 この装置の特定の形態では、粒子を含有する水又は他の液体を扱うことができ
る。コアンダ捕集ヘッドが、モータ及びファンその他の流体加速手段の近くにあ
っても離れていても閉鎖システムが機能し、大部分の粒子は本明細書で説明する
旋回流を利用して分離することが望ましいが他の手段によっても分離できる。循
環流体が外部に排出されないため、第１流路で粒子を完全に分離する必要はない
。
【００４８】 本発明の別の形態の装置は、水泳プールに浸漬して水中の粒子を分離すること
ができる。
【００４９】 図５は、本発明の別の実施形態を示す。この形態では、真空掃除機の下部は図
１で説明したものと同様であるため、共通部分に共通の符号を使用している。例
えば、図５の真空掃除機も、外部ハウジング１１、内側環状通路１２と外側環状
通路１３と環状底部スロット１４とスロット内の環状湾曲体１５とからなる空気
循環通路を有している。ハウジング内にはモータ１８で駆動されるファン１７が
設けられている。環状湾曲体１５は、スロット１４を吹き出し用内側スロット２
４と外側スロット２５に分割している。空気等の流体がファン１７によって加速
され内部スロット１２から湾曲体１５の湾曲面を経て外部スロット１３に流れる
。ファン１７の上部に逆Ｕ字形の旋回チャンバー１１０が設けられている。粉塵
その他の粒子を含む空気が通路１３を上昇する過程で、図１で説明した旋回流を
発生する。空気は入口１１１から旋回チャンバー１１０に流入する。旋回流は旋
回チャンバー１１０の湾曲通路を通って収集領域１１３に達する。旋回流はここ
で小径の第２旋回流（又は内部旋回流）１１４となって、旋回流１１２の中心部
を通ってファン１７に戻る。粉塵その他の粒子は重力によって収集領域１１３の
底部で保持される。収集領域１１３を、カラー１１５で固定された取り外し可能
なチャンバー又はカップで形成すると、収集領域１１３を取り外して収集粒子を
排出することができる。カラー１１５は、ねじ止め、差込回動装着式など任意の
方法が採用できる。
【００５０】 粗い粒子を収集領域１１３で収集するため、球状拡大部３１が図１の拡大部よ
り小断面に形成されている。これは通路１３から旋回チャンバー１１０を通って
収集領域１１３に至る経路で粗い粒子を除去するのに役立つ。従って旋回流速を
増加することにより分離が容易となる。図５及び６に示す実施形態では、通路１
３には、内向きの傾斜は不要であるが、任意の位置、望ましくは旋回チャンバー
１１０の上部に入る部分に外向きの傾斜その他の形状の個所を設けて上昇する粗
い粒子に旋回運動を与えることが望ましい。
【００５１】 旋回チャンバー１１０は必ずしも１８０゜湾曲したＵ字形とする必要はない。
例えば、実用上の寸法などから配慮して、湾曲角度を増減することができる。外
側旋回流と、その中心を逆方向に流れる内側旋回流の２つの旋回流を形成するも
のであれば如何なる構成であってもよい。
【００５２】 図６に示す装置は、チューブ１１６を含む以外は図５の装置と同一である。こ
のチューブは、その一端が旋回チャンバーのほぼ中心にあり、他端が収集領域１
１３の側壁に開口している（旋回チャンバーが収集領域１１３まで延びている考
えてよい）。旋回中心の圧力は旋回外周部の圧力よりやや低い。図６では、例え
ば半透明の薄い材料でできた集塵バッグ１１７が収集領域１１３に設置されてい
る。チューブ１１６は収集領域１１３の壁の内部に低圧領域を形成する。チュー
ブ１１６による低圧により集塵バッグを収集領域１１３の壁部分に吸着保持する
ことができる。流体の流速が大きく内壁部で低圧領域が得られる場合はチューブ
１１６が不要である。これにより集塵バッグを開いた状態でバッグ内で旋回流を
発生させることができる。
【００５３】 プラスチックその他の材料の集塵バッグ１１７は摩擦力で保持され、例えばＯ
リングその他でカラー１１５の内側を保持し、分離チャンバーの底面にリブ又は
溝を形成しておくと、集塵バッグの底部が回転せず、塵埃の重量により分離チャ
ンバーの壁１１９の内側で安定して保持されカラー１１５近傍のバッグ上部が動
かない。
【００５４】 こうして、プラスチックその他の材料の集塵バッグの上部を回して収集領域１
１３を取り外し、下部に塵埃を貯めた集塵バッグの上部を捻って閉じる。こうし
て集塵バッグを取り外すと、集塵バッグの内部は大気と完全に隔離される。集塵
バッグが生物分解性材料であればそのまま埋め立て処分、又は焼却処分すること
ができる。
【００５５】 本発明のさらなる改良は、集塵バッグを回して取り外すときチューブ１１６を
通じた空気通路が外れ、さらにバッグを回すことにより大気と通じる孔又は通路
が開くことである。この場合、真空掃除機が、集塵バッグ取り外して運転する場
合も、領域１１３のバッグの外側と内側に大きな差圧が生じる。こうして、バッ
グは収容した塵埃に向かって潰れて塵埃が圧縮されるため、回転して取り外した
バッグがよりコンパクトとなり、前記のようにバッグの上部が閉じられる。
【００５６】 図３に示した実施形態でも、前記の特徴を有しており、スロット５９と旋回チ
ャンバー５８の外壁がとの方向にどれだけ延びていてもよいため、収集チャンバ
ー６２を省略することができる。旋回チャンバーは１８０゜湾曲している必要は
なく、前記の機能を有しておれば、即ち、ねじ止め、差込み式のカラーを回動し
て取り外しでき、塵埃を含んだ集塵バッグが塵埃の重みで旋回チャンバーの底部
で保持されるものであれは、湾曲角度が９０゜又はその他の角度であってもよい
。
【００５７】 図３の実施形態では、キャニスタ分離型の真空掃除機のように上部にハンドル
を設けておくことができる。通路５２及び５４は２重のフレキシブルチューブで
あってもよい。球状部６２は断面縮小領域である。図５及び６の旋回チャンバー
１１０は下向きであり、旋回チャンバーが前記湾曲を必要としないため、捕集チ
ャンバー６０及びスロット５９は省略することができる。事実、上記のようにバ
ッグは直立状態で保持され、この特徴が適用される。要するに、ねじ止め又は差
込み式カラーを回転着脱可能とし、内部に集塵バッグが収容され、図６のチュー
ブ１１６のような特徴が示されている。
【００５８】 本発明のさらなる形態として、コアンダ捕集ヘッドが底面図が環状でなく、図
７及び図８に示す別の形状であってもよい。
【００５９】 図７及び８には、ノズル１２０の列（又はスロット）を有する捕集ヘッドを示
し、流体加速装置から供給される流体の一部がノズル１２０を通過する。コアン
ダ吹き出しスロット１２１には流体の別の部分が通過する。湾曲したコアンダ面
が形成されている。これらの通路は逆転することができる。１２３は取り入れス
ロットである。１２４は流体供給路である。１２５は旋回チャンバーからさらに
流体加速装置（図示せず）への流体戻し通路である。１２６は両端部を大気と遮
断する側板である。
【００６０】 図７及び８の矢印は空気の流れを示す。ノズル列は直線でも、コアンダ吹き出
しスロットのような曲線路に沿って並んでいてもよい。吸引ヘッドの平面形状は
直線でも曲線でもよい。
【００６１】 下方から見て環状で示したノズル列とコアンダスロットが直線状であってもよ
い。従って、下方から見た収集ヘッドが長方形、正方形、楕円形又は円形であっ
てもよい。ノズルの向きは任意である。
【００６２】 捕集ヘッドの周辺にブラシを設けて被清掃面の複雑形状に合致させることがで
きる。
【００６３】 本発明の一実施形態として、任意の型式の収集チャンバーを、旋回チャンバー
及びその上部に塵埃が投入される通路と平行に設けることができ、この通路又は
孔は任意の形状であってよい。
【００６４】 ノズル列への空気遮断手段は捕集ヘッドを床から離して天井に移動させるとき
又はその逆の場合に使用する。空気の遮断は自動又は手動で行うことができる。
【００６５】 本発明のさらに別の実施形態では、吸引又は入口スロットをコアンダ吹き出し
スロット又はノズルのより中央寄りに設けられる。
【００６６】 この場合、ノズル列、又はスロットが、下方から見て円形、長方形その他の形
状の捕集ヘッドの周辺部に設けられている。
【００６７】 コアンダ吹き出しスロットは、ノズル列の内側にあって、下方から見てジェッ
トが中心に向いている。ノズルは省略することもできる。
【００６８】 最後の例では、中央の吸引スロットが省略可能で、その代わりに空気その他の
流体を流体加速装置又は旋回チャンバーに戻す中心孔を設けておくことができる
。
【００６９】 この場合、チューブを通る流体経路を通路の壁を通ってノズル又は吹き出し口
の空気を導くようにしてもよい。
【００７０】 塵埃の除去についてはすでに述べた方法で実施することができる。
【００７１】 図９は、本発明の別の実施形態に基づく捕集ヘッド１３０の底面図を示す。図
１０は捕集ヘッド１３０の側面図を示す。捕集ヘッドは部屋の角部に入り込む突
出部１３１を有する円形である。捕集ヘッド１３０は、その周辺に沿ったノズル
１３２の環状列を有する。コアンダスロット１３３はヘッド１３０の外端寄りに
ある。環状列をなすノズル１３２から下方に吹き出す空気が、前記のように、カ
ーペットの塵埃を遊離させる。カーペット面の空気は中央空気入口１３４に排出
される。ヘッド１３０はさらに３個の円形スペーサ１３５を有している。これら
のスペーサは平滑表面を有し、カーペット面を容易にスライドし、平滑な床との
間に僅かな隙間を与える。
【００７２】 捕集ヘッドの周りの空気の流れを矢印で示す。（ノズル１３２を通る空気の流
れは示さない。） 捕集ヘッド１３０への空気は図１１及び１２に示すファン１３６によって供給
される。図１１はファン１３６の平面図であり、図１２は側断面図である。ファ
ン１３６はハウジング１３７内に設けられ、空気入口１３８と空気出口１３９を
有する。
【００７３】 空気入口１３８は剛体チューブ又はフレキシブルチューブによりヘッド１３０
の空気入口１３４に接続されている。空気出口１３９は剛体チューブ又はフレキ
シブルチューブによりコアンダスロット１３３に接続されている。剛体チューブ
で接続するかフレキシブルチューブで接続するかは真空掃除機の型式による。フ
レキシブルチューブは、ファンが床上にある場合に使用する。剛体チューブは、
ファンがヘッド１３０に直接装着されている場合に使用する。
【００７４】 図１１では、図１で述べたとおり、空気入口１３８が内壁に接線方向に空気を
供給して旋回流を発生させる。
【００７５】 空気入口１３８から空気通路１４０に空気を供給する。図１２に示すように、
空気出口通路は、空気入口１３８から供給される通路１４０を横切っている。こ
れにより、空気通路が捕集ヘッド１３０の空気入口１３４を横切り、ほぼ中央に
位置する。
【００７６】 図１３では、図１２に示すファン１３６が旋回チャンバー１４１と連通した状
態を示す。旋回チャンバーは図５及び６で説明したものと同様である。しかし、
旋回チャンバー１４１の装置への装着手段が前記のものと異なる。旋回チャンバ
ー１４１は収集容器１４２とその内部の集塵バッグ（図示せず）を有している。
吊り下げ装置１４３が、容器１４２の上方で装置に枢着されている。吊り下げ装
置の揺動によって容器が着脱される。容器が図１３に示す位置にあるとき、容器
は吊り下げ装置１４３などの板に保持され上向き圧力によって所定位置で保持さ
れている。この場合、前記のように容器１４２の取り付けに回転が不要である。
吊り下げ装置を揺動して容器１４２から離し、容器を１４２を下に向けて素早く
中身を排出することができる。
【００７７】 旋回チャンバー１４１には容器の底を吊り下げ装置に通す小孔又は通路１４４
が設けられている。吊り下げ装置は容器との間に空気を通す中空構造である。
【００７８】 空気通路１４４は空気の差圧を伝達して、集塵バッグを容器１４２内に密着さ
せると、バッグ内で空気が旋回しても集塵バッグが膨らんだ状態を保持する。従
って通路１４４は図６で述べたチューブ１１６と似た機能を果たす。
【００７９】 吊り下げ装置が中空であるため、空気の差圧が吊り下げ装置の取付部を通じて
伝達される。こうして、下部断面領域、従って低圧領域が吊り下げ装置を通じて
容器下部の内側を支える。空気圧は、吊り下げ装置の取付個所以外に、装置内部
の適切な低圧個所に伝達されるようにしてもよい。
【００８０】 この構成によると、内部にバッグを収容した塵埃収集容器１４２を迅速に着脱
することができる。容器とその装着法の別の形態では、手を差し込んで回転させ
るだけで容器の着脱ができ、その際、前記のように塵埃収集バッグの上部が回転
によって閉じられ、廃棄が容易となる。
【００８１】 本発明は真空掃除機にさらに利点を与える。それは真空掃除機が他のものに比
べて小型化、軽量化、簡単化されることである。
【００８２】 また、内部の低圧により、外側ケーシングは簡単に所定位置で保持でき、中味
の排出ができ、内面の清掃や補修が迅速にできる。
【００８３】 本発明の装置は各種の寸法で製作することができる。
【００８４】 本明細書で述べた実施形態に対して、本発明の範囲内でさらに変更や改良が可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の真空掃除機の側断面図である。
【図２】 図１の真空掃除機の底面図である。
【図３】 本発明の他の実施形態の真空掃除機の断面図である。
【図４】 図４Ａ、４Ｂは真空掃除機のコーナアタッチメントの図である。
【図５】 本発明の他の実施形態の、空気の流れから粒子を分離する装置である。
【図６】 図５の変形例である。
【図７】 直線状ピックアップヘッドの底面図である。
【図８】 図７のピックアップヘッドの側面図である。
【図９】 環状ピックアップヘッドの底面図である。
【図１０】 図９のピックアップヘッドの側面図である。
【図１１】 図９のピックアップヘッドに空気を供給する装置の平面図である。
【図１２】 図１１の装置の断面図である。
【図１３】 図５の変形例であり、粒子を分離する装置に接続した図１１の装置を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ＰＰ ８１７４ (32)優先日 平成11年１月15日(1999．1．15) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＰ ８９８０ (32)優先日 平成11年２月25日(1999．2．25) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＰ ９０６９ (32)優先日 平成11年３月９日(1999．3．9) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＰ ９１００ (32)優先日 平成11年３月10日(1999．3．10) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3B061 AH03 3B062 AH02 4D031 AA01 AB23 AC03 AC06 BA01 BA03 BB10

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジングと、 前記ハウジング内に設けられ、捕捉すべき粒子の上を通過する底部スロットを
    有する空気循環通路と、 湾曲面を有し、前記スロット内でスロットを２分割し、分割された一方のスロ
    ット部を流れる空気が、湾曲面に沿って他方のスロット部に流れて外部スロット
    に流入する過程で粒子の捕捉が行われる湾曲体と、 前記通路と連通又は通路の一部を形成し、空気流から粒子を分離する分離チャ
    ンバーと、 前記通路内の空気流れを加速する加速手段とを備えた粒子の捕捉収集装置。
  2. 【請求項２】 前記分離室を通過する空気が旋回流れを形成し、底部スロッ
    トに循環する前に粒子を収集領域に放出する請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記スロットが環状である請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 空気が循環する内部通路を有するハウジングと、 前記通路が第１内部通路と第２外部通路とを有し、両通路がハウジング底部で
    粒子吸引を行う環状スロットにより接続しており、この通路内の空気の流れを加
    速する空気加速手段と、 湾曲面を有し、前記スロットの下端より若干高い位置にあって、前記スロット
    を、内部通路の一部を形成する内側部と、外部通路の一部を形成する外側部に分
    割し、内部通路を流下した空気流が湾曲面に沿って外部通路に流れる過程でその
    領域の粒子が捕捉されるようにした環状湾曲体と、 粒子を収集領域に放出する旋回流を発生する外側通路と、粒子を分離した空気
    をスロットに向かって循環させる内側通路とにそれぞれ連通する分離チャンバー
    とを備えた真空掃除機として構成された請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記分離チャンバーが逆Ｕ字形であり、前記収集領域が逆Ｕ
    字形の一方の下端部に設けられている請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 粒子を含む流体の流れから粒子を分離する装置であって、 ハウジングと、 粒子を含む流体の流れと接触するスロットを底部に有するハウジング内の流体
    循環通路と、 湾曲面を有し、前記スロット内でスロットを２分割し、流体が分割された一方
    のスロット部から湾曲体に沿って他方のスロット部に流入する過程で粒子の捕捉
    が行われる湾曲体と、 前記通路と連通又はその通路の一部を形成し、流体の流れから粒子を分離する
    分離チャンバーと、 前記通路内の流体流れを加速する加速手段とを備えた粒子を含む流体の流れか
    ら粒子を分離する装置。
  7. 【請求項７】 流体の流れから粒子を分離する装置であって、この装置が、
    一つ又は複数の外壁を有し、外壁に少なくとも一つの流体入口を有し、流体入口
    の内側に少なくとも一つの流体出口を有するチャンバーが設けられ、少なくとも
    一つの流体入口から上記チャンバーに流入する粒子含有流体が大径の第１旋回流
    を発生して粒子をチャンバーの外壁に向かって放出した後、小径の第２旋回流を
    発生して第１旋回流の中心部を通って循環するようにした、流体の流れから粒子
    を分離する装置。
  8. 【請求項８】 第１の流体の流れに大径の第１旋回流を発生させて粒子を含
    む流体の流れから粒子を遠心力で分離した後、小径の第２旋回流を発生させて第
    １旋回流の中心を通って流体を循環させる行程を備えた粒子を含む流体の流れか
    ら粒子を分離する方法。
  9. 【請求項９】 粒子を捕捉収集する装置であって、この装置が、 通路と、 前記通路内の流体の流れを加速する流体加速手段と、 前記通路と連通し、この通路を通じて粒子を含む流体を装置内に流入する流体
    入口とを有し、この装置がさらに、 一つ又は複数の外壁を有し、一つの外壁に設けた少なくとも一つの流体入口と
    、流体入口から内側の少なくとも一つの流体出口とを有するチャンバーを形成す
    る粒子分離手段を備えており、 粒子を含む流体が少なくとも一つの入口からチャンバー内に流入するときに大
    径の第１旋回流を発生して粒子をチャンバーの外壁に向かって放出した後、小径
    の第２旋回流を発生して、この流れが第１旋回流の中心を通って循環する粒子を
    捕捉収集する装置。
  10. 【請求項１０】 真空掃除機として構成された請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 ハウジングを有し、このハウジングに前記チャンバーが着
    脱自在に取り付けられている請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記チャンバーを保持する枠部材を有し、この枠部材がハ
    ウジングに枢着されている請求項１１記載の装置。
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