JP2005516750A - サイクロン式分離装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、第１端部（１４）及び第２端部（１８）と、長手方向軸線（１８）と、を具備する少なくとも1つのサイクロンを備えるサイクロン式分離装置（１０）を提供する。入口（２０）は、サイクロン（１２）内に流体の流れを導くために第１端部（１４）に設置され、かつ円錐状開口（３０）は第２端部（１６）に設置される。円錐状開口（３０）の少なくとも一部は長手方向軸線（１８）に対して所定角度傾斜した平面（３２）に位置する。

Description

本発明はサイクロン式分離装置に関する。特に、排他的ではないが、本発明は真空掃除機に使用するのに適したサイクロン式分離装置に関する。
サイクロン式分離装置は、例えば、２つの従来技術文献から周知である（例えば、特許文献１及び２参照）。両方の例は、粒子分離を達成するために逆流サイクロンを使用して作動する家庭用掃除機を示す。こうした装置は、全体的に接線方向の入口を有するサイクロン本体を提供する。汚れを満載した流体の流れは入口に入り、サイクロン本体内部の周りの螺旋経路に追従する。流れから汚れを分離するために、遠心力が連行された汚れに働く。分離された汚れは、装置からの引き続く除去をするためにサイクロン本体の基部に集まる。その後、清浄化された流れは方向を変え、かつサイクロン本体の同じ端部に入口として設けられた中央に位置する出口を出るサイクロン本体後方に流れる。軸線方向サイクロン式分離器は、清浄化された流れが分離された汚れと同じサイクロン本体の端部を出る逆流サイクロン式分離器に対する代替として使用し得る。
欧州特許第０ ０４２ ７２３号明細書 米国特許第５，１６０，３５６号明細書
サイクロン式分離装置内で働く平行な多数のサイクロンを設けることは周知の利点である。各々のサイクロンは、それぞれ、等価な単一のサイクロン装置内で使用されるサイクロンに比較して小さい。各々のサイクロンの比較的小さな寸法は、サイクロン本体を通過する気流に連行された粒子に作用する遠心力を増加させる。この効果を有するこの力の増加は、装置の分離効率の増加に帰着する。
サイクロンは詰まる傾向があり得る。特に、小さなサイクロンはより詰まり易くなる傾向がある。何故なら、埃が通過するより小さい領域が存在するからである。こうした詰まりは、分離効率を減じる全体的な効果を有する流れの減少を引き起こし得る。かなりの詰まりは、サイクロンを通過する流れを完全に停止し得る。
本発明の目的は、サイクロンの詰まりすなわちブロッキングの危険性（risk of blockage of a cyclone）を減じたサイクロン式分離装置を提供することである。
本発明は、少なくとも１つのサイクロンを含むサイクロン式分離装置であって、前記サイクロンは第１及び第２端部を具備し、入口は前記サイクロン内に流体の流れを導くために前記第１端部に設置され、円錐状開口は前記第２端部に設置され、前記サイクロンは長手方向軸線を更に有し、少なくとも１つの前記円錐状開口は前記長手方向軸線に対して所定角度で傾斜する平面に位置するサイクロン式分離装置を提供する。円錐状開口の形状構成は、サイクロンに生じる詰まりを防ぐ支援をし、汚れを通過させるより大きな領域を提供する。
好ましくは、平面は長手方向軸線に対して４０度〜８０度の角度で傾斜される。より好ましくは、平面は長手方向軸線に対して実質的に６０°の角度で傾斜される。この角度で、円錐の詰まりが生じ難くなり、分離された埃が再連行される危険性が増加する危険性はない。
好ましい実施形態では、サイクロンはコレクター内に突出する。これは、流体の流れから分離された何れの埃をも収容し、かつ、したがって、周囲の空気内を通過することを阻止可能にする。その後、含有される埃は、安全且つ衛生的な態様でコレクターから出し得る。好ましくは、コレクターは、実質的に円形断面図を具備する部分を備え、前記部分の直径は円錐状開口の直径の少なくとも３倍である。より好ましくは、前述の部分は、円錐状開口と交差する平面に位置する。この形状構成では、分離性能は最適化し得るものであり、かつ埃をより効率的に収集し得る
本発明は複数のサイクロンと共に使用するうえで特に適している。埃を満載した流れが平行に配置された複数のサイクロンを通過する効果は、装置の分離効率を向上させる。流体の流れから分離された埃の全てを容易且つ効率的に配置し得ることを保証するために、全てのサイクロンが単一のコレクターと連通するようにすることは有利である。
この場合、円錐状開口がサイクロンの第１端部から最も遠くに延在する最下部分を具備し、かつ前記最下部分がコレクターの壁に面することが好ましい。この配向では、連行する埃の分離は最適化され、かつ円錐状の詰まりが減じられると考えられる。
本発明の実施形態を、添付図面を参照して、実施形態のみによって、説明する。
図１は本発明によるサイクロン式分離装置１０の第１実施形態を示す。サイクロン式分離装置１０は、第１端部１４、第２端部１６及び長手方向軸線１８を有するサイクロン１２を備える。第１端部１４は全体的に円筒状をしており、かつサイクロン１２内に埃を満載した流体、好ましくは空気を導くための入口２０を具備する。入口２０は円形断面をしており、かつ第１端部１４と接線方向で連通する。第１端部１４にも、サイクロン１２からの清浄化された空気を外部に導く出口２２が第１端部１４に設けられる。出口２２は長手方向軸線１８上に位置し、かつサイクロン１２の内部から第１端部１４の上部２４に亘って延在する。
側壁２６は第１端部１４から長手方向軸線１８に向けて内向きにテーパが付けられており、切頭円錐部分２８を構成する。円錐状開口３０は、切頭円錐部分２８の自由端に形成される。円錐状開口３０は、長手方向軸線１８に対して角度α傾斜した平面３２に位置する。図１に示す角度αは長手方向軸線１８に対して実質的に６０度の角度である。図から分かるように、円錐状開口３０は、第１端部１４から最も遠くに延在する最下部分３４を具備する。円錐状開口３０の平面３２の傾きは、円錐状開口３０の領域が、サイクロン１２の長手方向軸線１８に直角に配置された平面に位置する円錐状開口の領域に比較して拡大することを保証する。
図２に示す第２実施形態では、円錐状開口３０はコレクター５０内に突出する。サイクロン式分離装置１０は、それ以外は、図１に示すものと同じである。コレクター５０は切頭円錐上部５２と、円形基部５６によって閉じた円筒状本体部分５４とを備える。上部５２はサイクロン１２の側壁２６に当接する。円形基部５６の直径ｄ２は円錐状開口３０の突出した直径ｄ１の少なくとも３倍である。図２に示す直径ｄ２は直径ｄ１の約６倍である。粒子再連行の可能性を何れも最小化するために、円錐状開口３０は本体部分５４から離隔され及び円形基部５６から離隔される。
使用時に、埃を満載した流体の流れは入口２０から分離装置１０に入る。流体の流れは第１端部１４から第２端部１６に向かって、そして円状開口３０を通じて下向きにサイクロン１２内部周りの螺旋経路に追従する。切頭円錐部分２８は流体の流れの角速度を増加させる。これは、次いで、流体の流れに元々連行されたかなりの割合の大きな粒子を流体の流れの本体部分から分離されるようにし、かつコレクター５０内に被着するようになるようにする。円錐状開口３０の形状構成により、粒子は円錐状開口３０を容易に通過してコレクター５０内に入り得る。円錐状開口３０の領域で収集し且つブロックを生じさせる危険性が減じられる。清浄化された流体の流れはサイクロン１２の長手方向軸線１８に沿って渦を形成し、かつ出口２２からサイクロン１２を出る。流体の流れに残存する何れの粒子も出口２２（図示せず）の下流に少なくとも一つの更なるサイクロン又はフィルターを設けることによって流体の流れから分離し得る。
本発明の第３実施形態を図３に示す。この実施形態は、分離装置１００が、第１部分１３２及び第２部分１３４を有する円錐状開口１３０を具備するサイクロン１１２を備える点で第１実施形態と異なる。第１部分１３２は長手方向軸線１１８に対して角度α１で傾斜した平面１３６に位置する。図示する角度α１は実質的に５０度であるが角度α１は４０度から８０度までの間で可変である。第２部分１３４は、長手方向軸線１１８に直角な平面１３８に位置する。コレクターは図２のコレクター５０と同じ態様でサイクロン１１２の周りに設け得る。分離装置１００の使用の態様は、分離装置１０について述べたものと同じである。
本発明の第４実施形態を図４に示す。分離装置２００は、各々が図１のサイクロン１２と同じ形状構成を具備する平行なサイクロン２１２から成る配列を備える。サイクロン２１２は別様に図３に示すサイクロン１１２の形状構成を有するものとし得る。サイクロン２１２は、各々が接線方向の入口２２０及び出口２２２具備して、互いに相並んで位置するように配置される。第１入口２２４は埃を満載した流体の流れを分離装置２００内に送り込み、この流体の流れの一部は各入口２２０内に導かれる。各サイクロン２１２は、上部２５２、テーパ付側壁２５４、円筒状本体２５６及び基部分２５８を具備する共通のコレクター２５０内に突出する円錐状開口２３０を備える。各サイクロン２１２の円錐状開口２３０は、それぞれのサイクロン２１２の長手方向軸線２１８に対して傾斜した平面に位置する。
図５及び図６には平行なサイクロンから成る特定の配置構成を示す。１２のサイクロンはコレクター３５０内に突出する。サイクロンは、コレクター３５０の長手方向軸線３５２の周りに配置された２つの想像線上の同心な関係にあるリング３６０、３６２内に配置される。９つのサイクロン３１４は外側リング３６０に設置され、３つのサイクロン３１６は内側リング３６２に設置される。サイクロン３１４、３１６はそれぞれのリング３６０、３６２の周りに等しい角度で間隔をおいて配置される。各サイクロン３１４、３１６は、第１端部３１５から最も遠い最下部分３３４（図６に＊で示す）を具備する円錐状開口３３０を備える。各サイクロン３１４、３１６の最下部分３３４はコレクター３５０の壁に面する。
平行なサイクロンの異なる配置構成を検討する。図７から図１４はコレクター内のサイクロンの別の配置構成を示す。図７は、コレクター４５０の長手方向軸線４５２周りのリング４０２内に配置された４つのサイクロン４００を示す。更なるサイクロン４０４は軸線４５２から間隔をおいて配置されるが何れも規則的な配向をしていない。これに対して、図８は、各々が内部で間隔をおいて配置された４つのサイクロン４０９を具備する外側リング４０６及び内側リング４０８を示す。図９は長手方向軸線４６２周りに等間隔で配置された外側リング４１２内の多数のサイクロン４１０を示す。図１０は外側リング４２２内の３つのサイクロン４２０及び内側リング４２６内の１つのサイクロン４２４を具備する配置構成を示す。外側リング４２２内のサイクロン４２０ａは、その第１端部から最も遠い最下部分４２１を具備する。最下部分４２１はコレクター４７０の壁に面する。図１１は、各々が、サイクロン４３０の第１端部から最も遠い最下部分４３２を具備する多数のサイクロン４３０を備える実施形態を示す。サイクロン４３０は、交互のサイクロン４３０ａがコレクター４８０の壁に面する最下部分４３２を有する一方で、残りのサイクロン４３０ｂが長手方向軸線４８２に面するそれらの最下部分を有するように配置される。あるいは、図１２に示すように、サイクロン４３８の全ての最下部分４３６はコレクター４９０の長手方向軸線４９２に面する。図１３は、第１リング４４４内の各サイクロン４４０ａの最下部分４４２と第２リング４４６内の各サイクロン４４０ｂの最下部分４４２が長手方向軸線４５０に面するように配置されるサイクロン４４０を示す。図１４は多数のサイクロン５００を具備する別の形状構成を示し、各々、最下部分５０２を具備する。６つのサイクロン５００は、交互のサイクロン５００ａがコレクター５０６の壁に面する最下部分５０２を有するようにリング５０４内に配置される。リング５０４の残りのサイクロン５００ｂは長手方向軸線５１０に面する最下部分５０２を有する。さらに、サイクロン５００ｃは長手方向軸線５１０から間隔をおいて配置されるが、何れも規則的な配向はしていない。交互のサイクロン５００ｃは長手方向軸線５１０に面する最下部分５０２を有する。
本発明は上述した実施形態の特徴に限定されるものではない。他の変形および変更は当業者には自明である。サイクロン分離装置は真空掃除機に組み込むことを意図しているが、何れか他の適切な粒子分離装置にも利用し得ることがわかる。
本発明の第１実施形態によるサイクロン式分離装置の側断面図である。 本発明の第２実施形態によるサイクロン式分離装置の側断面図である。 本発明の第３実施形態によるサイクロン式分離装置の側断面図である。 本発明の第４実施形態によるサイクロン式分離装置の側断面図である。 本発明の第５実施形態によるサイクロン式分離装置を示す図である。 本発明の第５実施形態によるサイクロン式分離装置を示す図である。 本発明によるサイクロン式分離装置の別の形状構成の略平面図である。 本発明によるサイクロン式分離装置の別の形状構成の略平面図である。 本発明によるサイクロン式分離装置の別の形状構成の略平面図である。 本発明によるサイクロン式分離装置の別の形状構成の略平面図である。 本発明によるサイクロン式分離装置の別の形状構成の略平面図である。 本発明によるサイクロン式分離装置の別の形状構成の略平面図である。 本発明によるサイクロン式分離装置の別の形状構成の略平面図である。 本発明によるサイクロン式分離装置の別の形状構成の略平面図である。
符号の説明
１０ サイクロン式分離装置
１２ サイクロン
１４ 第１端部
１６ 第２端部
１８ 長手方向軸線
２０ 入口
２２ 出口
２４ 上部
２６ 側壁
２８ 切頭円錐部分
３０ 円錐状開口
３２ 平面
３４ 最下部分
５０ コレクター
５２ 切頭円錐上部
５４ 円筒状本体部分
５６ 円形基部
１００ 分離装置
１１２ サイクロン
１１８ 長手方向軸線
１３０ 円錐状開口
１３２ 第１部分
１３４ 第２部分
１３６、１３８ 平面
２００ 分離装置
２１２ サイクロン
２１８ 長手方向軸線
２２０ 入口
２２２ 出口
２２４ 第１入口
２３０ 円錐状開口
２５０ コレクター
２５２ 上部
２５４ テーパ付側壁
２５６ 円筒状本体
２５８ 基部分
３１４、３１６ サイクロン
３１５ 第１端部
３３０ 円錐状開口
３３４ 最下部分
３５０ コレクター
３５２ 長手方向軸線
３６０ 外側リング
３６２ 内側リング
４００ サイクロン
４０２ リング
４０４ サイクロン
４０６ 外側リング
４０８ 内側リング
４０９、４１０ サイクロン
４１２ 外側リング
４２２ 外側リング
４２０ サイクロン
４２０ａ サイクロン
４２１ 最下部分
４２６ 内側リング
４２４ サイクロン
４３０ サイクロン
４３０ａ 交互のサイクロン
４３０ｂ 残りのサイクロン
４３２ 最下部分
４３６ 最下部分
４３８ サイクロン
４４０ サイクロン
４４０ａ、４４０ｂ サイクロン
４４２ 最下部分
４４４ 第１リング
４４６ 第２リング
４５０ コレクター
４５２ 長手方向軸線
４６２ 長手方向軸線
４７０ コレクター
４８０ コレクター
４８２ 長手方向軸線
４９０ コレクター
４９２ 長手方向軸線
５０２ 最下部分
５００ａ 交互のサイクロン
５００ｂ 残りのサイクロン
５００ｃ サイクロン
５０４ リング
５０６ コレクター
５１０ 長手方向軸線

Claims (26)

  1. 少なくとも１つのサイクロンを含むサイクロン式分離装置であって、
    前記サイクロンは第１及び第２端部を具備し、
    入口は前記サイクロン内に流体の流れを導くために前記第端部に設置され、
    円錐状開口は前記第２端部に設置され、前記サイクロンは長手方向軸線を更に有し、
    少なくとも１つの前記円錐状開口は前記長手方向軸線に対して所定角度で傾斜する平面に位置するサイクロン式分離装置。
  2. 前記平面は前記長手方向軸線に対して４０°〜８０°の角度で傾斜している、請求項１に記載のサイクロン式分離装置。
  3. 前記平面は前記長手方向軸線に対して実質的に６０°の角度で傾斜している、請求項２に記載のサイクロン式分離装置。
  4. 前記円錐状開口全体が前記平面に位置する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のサイクロン式分離装置。
  5. 前記サイクロンがテーパ付部分を具備する、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のサイクロン式分離装置。
  6. 前記テーパ付部分が切頭円錐状をしている、請求項５に記載のサイクロン式分離装置。
  7. 前記入口が前記サイクロンと接線方向で連通する、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のサイクロン式分離装置。
  8. 出口が前記第１端部に設置される、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のサイクロン式分離装置。
  9. 前記円錐状開口は長手方向軸線を有するとともに、壁を具備する閉じたコレクターと連通する、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のサイクロン式分離装置。
  10. 前記サイクロンは前記コレクター内に突出する、請求項９に記載のサイクロン式分離装置。
  11. 前記コレクターは円形横断面を有する部分を具備し、前記部分の直径は前記円錐状開口の直径の少なくとも３倍である、請求項９または請求項１０に記載のサイクロン式分離装置。
  12. 前記部分は、前記円錐状開口と交差する平面に位置する、請求項１１に記載のサイクロン式分離装置。
  13. 複数のサイクロンが平行に設けられる、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のサイクロン式分離装置。
  14. 前記各サイクロンは前記コレクターと連通する、請求項１３に記載のサイクロン式分離装置。
  15. 前記サイクロンの少なくとも幾つかは前記コレクターの長手方向軸線の周りでリング内に配置される、請求項１４に記載のサイクロン式分離装置。
  16. 前記サイクロンの全ては１つ又は２つのリング内に配置される、請求項１５に記載のサイクロン式分離装置。
  17. 前記サイクロンは前記リング又は各リングの周りで等しい角度をおいて配置される、請求項１５または請求項１６に記載のサイクロン式分離装置。
  18. 少なくとも１つの円錐状開口はそれぞれの前記サイクロンの最下部分を具備し、前記最下部分は前記コネクターの壁に面する、請求項１４から請求項１７までのいずれか１項に記載のサイクロン式分離装置。
  19. 前記円錐状開口の全てが最下部分を具備し、前記最下部分の少なくとも幾つかは前記コレクターの壁に面する、請求項１８に記載のサイクロン式分離装置。
  20. 前記最下部分の全ては前記コレクターの壁に面する、請求項１９に記載のサイクロン式分離装置。
  21. 前記最下部分の幾つかは前記コレクターの長手方向軸線に面する、請求項１９に記載のサイクロン式分離装置。
  22. 少なくとも1つの円錐状開口は、それぞれの前記サイクロンの前記第１端部から最も遠くに延在する最下部分を具備し、前記最下部分が前記コレクターの長手方向軸線に面する、請求項１４から請求項１７までのいずれか１項に記載のサイクロン式分離装置。
  23. 隣接するリングの前記最下部分が前記コレクターの壁に面する、請求項１９に記載のサイクロン式分離装置。
  24. 最下部分が前記コネクターの長手方向軸線に面する、請求項２１に記載のサイクロン式分離装置。
  25. 添付図面に示す実施形態のいずれか１つに関して上述したサイクロン式分離装置。
  26. 請求項１から請求項２５までのいずれか１項に記載のサイクロン式分離装置を組み込んだ真空掃除機。

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