JP2007508934A - サイクロン式分離装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、サイクロン式分離を生じさせることが可能な分離チャンバ(132)と、分離チャンバ(132)への入口(118)と、分離チャンバ(132)からの出口を形成する多数の貫通孔(128)を有した壁(126)を含むシュラウド(124)と、を備えた分離装置(100)において、シュラウド(124)が、壁(126)から分離チャンバ(132)内へ延びるリップ(130;130’)をさらに備え、リップ(130;130’)が、それを通る複数の孔部(136)を有していることを特徴とする分離装置(100)を提供する。垂下リップ(130;130’)に孔部(136)を設けることは、空気流が、分離チャンバ(132)にとどまっている間に孔部(136)を通して引き込まれることを許容する。これは、空気流内に随伴されたままの汚れ及びホコリの一部を、リップ(130;130’)の上流側(130a)で収集するように捕捉する効果を有している。したがって、シュラウド貫通孔(128)は、随伴される汚れ及びホコリを少なくし、貫通孔(128)が塞がれるリスクを減少させる。

Description

本発明は、空気流から汚れ及びホコリを分離するための分離装置に関するものである。特に、限定されることとはないが、本発明は、サイクロン式真空掃除機での使用に適した分離装置に関するものである。
空気流から汚れ及びホコリを分離するためのサイクロン式分離装置を有した真空掃除機を提供することは周知である。また、相対的に低効率の上流サイクロンとより高効率の下流サイクロンとからなる、直列的に配列された2つのサイクロンを有した分離装置を提供することも周知である。そのような構成は、特許文献1に示されかつ開示されている。いわゆるシュラウドをそのような構成における上流サイクロンへの出口に位置させることは有利であることが分かっている。ダイソン社によって製造されかつ販売される真空掃除機で採用されているようなこのシュラウド10の位置は、図1a及び1bに示されている。
シュラウドは、一般に、多数の穴あるいは貫通孔を有する壁を設けることによって形成されており、該穴あるいは貫通孔は、それらの上流側で上流サイクロンの分離チャンバに連通している。シュラウドの貫通孔は、したがって分離チャンバからの出口を形成している。しかしながら、汚れ(及びホコリ)を含んだ空気がシュラウドを通って引き込まれるため、毛及び糸のような長く軽量の物体がシュラウドに巻きつけられると、随伴される汚れ及びホコリの一部が貫通孔の一部を詰まらせてしまうかもしれないというリスクがある。シュラウドの貫通孔を塞ぐことは、真空掃除機が動作するときの効率を減少させうる。
シュラウドの上流の分離チャンバ内に保持される汚れ及びホコリの量を最大にするため、周知のシュラウドは、分離チャンバ内へ突出する垂下リップを備えている。そのようなリップは、特許文献2に示されかつ開示されている。このリップは、シュラウド貫通孔が詰まるかあるいは塞がれるリスクを減少させるという点で、シュラウドが使用される分離装置において有利な効果を有する。
欧州特許第0042723号明細書 欧州特許第0800359号明細書
本発明の目的は、周知の従来技術の構成と比べて、シュラウドの貫通孔が汚れ及びホコリによって塞がれてしまうリスクを減少させる分離装置のためのシュラウドを提供することである。
本発明は、サイクロン式分離を生じさせうる分離チャンバと、該分離チャンバへの入口と、該分離チャンバからの出口を形成する多数の貫通孔を有した壁を含むシュラウドと、を備えた分離装置において、シュラウドが、分離チャンバ内へ壁から延びるリップをさらに備え、リップは、それを通る複数の孔部を有していることを特徴とする分離装置を提供する。
垂下リップに孔部を設けることは、空気流が、分離チャンバにとどまっている間に孔部を通って引き込まれることを許容する。これは、空気流内に随伴されたままの汚れ及びホコリの一部を、リップの上流側で収集するように捕捉する効果を有している。したがって、(分離チャンバからの出口を形成する)シュラウド貫通孔は、随伴される汚れ及びホコリを少なくし、貫通孔が塞がれるリスクを減少させる。
リップが分離チャンバ内に延びているため、チャンバを通過する空気流は、リップの孔部を通って通過することを強制されない。収集された物体によって孔部が塞がれたならば、空気流は、圧力損失を著しく増大させずに、単にリップの領域を回避する。
好ましくは、孔部が、壁及び/またはリップの無穴部分によって貫通孔から離間している。より好ましくは、壁及び/またはリップの無穴部分の幅が、シュラウドの壁の直径の少なくとも1/10であり、さらに好ましくは、シュラウドの壁の直径の1/10にほぼ等しい。
孔部と貫通孔との間に壁及び/またはリップの無穴部分を設けることは、分離チャンバ内の微細なホコリ粒子を保持するための装置の能力を改善し、したがって、シュラウド貫通孔が塞がれるリスクを減少させる。リップに設けられる穴の十分な数を許容しつつ、無穴部分の幅ができるだけ大きいならば、効果が改善されることが分かっている。
好ましい実施例では、孔部におけるその上流側での合計面積が、分離チャンバへの入口の面積よりも小さくならず、好ましくは大きい。この構成は、塞がれていない状態において、空気流が貫通孔を通過するのを促進して、所望の効果を達成することを保証する。
好ましくは、シュラウドの孔部がテーパ状であり、各孔部の上流側がその下流側よりも小さな横断面積とされている。これは、そうしないと貫通孔を通過する微細なホコリ粒子によってリップの貫通孔が塞がれるリスクを減少させるであろう。
好ましくは、第2の壁が、リップの径方向内方側に設けられ、キャビティが、第2の壁とリップとの間に形成されている。リップの上流側で収集された以前に随伴されていた物質は、このようにしてキャビティ内に収集され、該キャビティは、それが分離チャンバの下端部の方へ向けて開口しているならば、真空掃除機が止まったときに分離チャンバ内で自動的に空になるであろう。
さらなる有利な特徴は、添付図面を参照しつつ記載された本発明の実施例の以下の説明から明らかになるであろう。
図1a及び1bは、上述したように、空気流から汚れ及びホコリを分離するためのサイクロン式分離装置を利用する従来技術の真空掃除機10、10’を示している。図1aは、下端部に掃除機ヘッド14が回転可能に取り付けられた本体12を有する直立タイプ掃除機10を示している。ホイール16は、直立清掃を実行するために真空掃除機10がフロア表面を横切って操作されることを許容する。直立ハンドル18は、掃除機10の操作を容易にするものであり、かつ、フロアよりも上の清掃を許容するワンドのように着脱可能である。この特徴は、本発明にとって重要ではなく、ここではこれ以上記載しない。
サイクロン式分離装置20は、本体12に支持されている。それは、上流の低効率サイクロン22と、下流の高効率サイクロン(図示せず)とを備えている。シュラウド24は、上流サイクロン22の内側に位置しており、その穴が、上流サイクロン22からの出口を形成している。シュラウド24の内側に配置された導管は、下流サイクロンへの入口に連通している。
使用中、真空掃除機10は、清掃すべき表面を横切るように操作される。本体12に取り付けられるとともにモータ(図示せず)によって駆動される吸込ファン(図示せず)は、掃除機ヘッド14を介して掃除機10内に空気流を引き込み、それは、そこから分離装置20へと通過する。分離装置20では、空気が、上流サイクロン22内へ通過して螺旋経路をたどり、したがって、上流サイクロン22に汚れ及びホコリを堆積させる。部分的にきれいにされた空気は、それからシュラウド24を介して上流サイクロン22を出て、微細な汚れ及びホコリが分離される下流サイクロンへと通過する。きれいにされた空気流は、それから、冷却目的のためにモータを通り越し、掃除機を出る前に最終フィルタ(図示せず)を通って、大気へとダクトで送られる。
図1bは、周知の構成のシリンダ掃除機10’を示している。掃除機10’は、モータ(図示せず)が収容される本体あるいはシャシー12’を有しており、該本体あるいはシャシー12’は、清掃されるべき表面を横切る掃除機10’の操作を容易にするために、ホイール16’を有している。分離装置20’は、シャシー12’に支持されており、入ってくる空気流が分離装置20’に入ることを許容するため、それに取り付けられた可撓ホース18’を有している。上述した分離装置20と同様に、分離装置20’は、上流サイクロン22’と、シュラウド24’と、下流サイクロン(図示せず)とを含んでおり、すべてが直列的に接続されている。
使用中、空気流は、ホース18’の末端部に取り付けられたフロアツールを介して掃除機10’内へ引き込まれる。空気流は、より大きな汚れ及び破片が堆積される上流サイクロン22’へと通過し、シュラウド24’を通り、そして、より微細な汚れ及びホコリが収集される下流サイクロンへと通過する。掃除機の空気流は、モータを冷却するのに用いられて、大気へと排出される。
これら従来技術の機械のそれぞれは、シュラウド24、24’を組み込んでおり、該シュラウド24、24’は、一般にはシリンダ形状であってそこに多数の穴あるいは貫通孔28を有する壁26(図1c参照)を有している。各シュラウド24、24’の下側26’は、貫通孔28の下流側をそれぞれの上流サイクロン22、22’から分離しており、リップ30が、壁26の下端部からそれぞれの上流サイクロン22、22’内へ垂れ下がっている。リップ30の存在は、汚れ及び破片、特に大きな汚れ及び破片がシュラウド壁26の貫通孔28を通過することを防止するのに役立つ。
本発明による分離装置100が、図2に示されている。装置100は、側壁112及び基部114を有するシリンダ状容器110を含み、該基部114は、容器110の下端部を閉じている。容器110の上端部は、ここでは、開口しているものとして示されているが、装置100が使用中のときには、該容器110の上端部は、例えば図1a及び1bに示されたような真空掃除機とされる、それが配置される装置の協働部分によって閉じられるであろう。容器110は、長手軸線116と、該容器110の開口上端部の近くに配置された入口118とを有している。入口118は、空気流が容器に入るときに該空気流が軸線116に関する螺旋経路をたどるように、側壁112に対して接線状に配置されている。容器110及び入口118は一緒に、分離装置100の一部分を形成する低効率サイクロンを形成している。
シュラウド124は、軸線116と同軸状に配置され、かつ、容器110の上端部に位置している。シュラウド124は、多数の穴あるいは貫通孔128が配列されたシリンダ状壁126を有している。貫通孔128は、規則的に離間したリング状に配列されるものとして示されているが、この特定の構成は本質的なものではない。シュラウド124は、該シュラウド124の内部を低効率サイクロンから分離する下壁126’を有している。下壁126’は、貫通孔128の最下方の列よりもわずかに下の位置で側壁112から内方側へ突出する環状部分126aを有している。下壁126’はまた、環状部分126aから垂れ下がるとともに容器110の基部114へと延びるシリンダ状部分126bを有している。この構成は、容器110の下端部を2つの分離部分に分割する。
シリンダ状壁126から垂れ下がっているのは、シリンダ状リップ130である。リップ130は、容器110の側壁112と容器110の基部114と下壁126’のシリンダ状部分126bとによって区切られた環状分離チャンバ132内へ下方側に延びている。リップ130は、軸線116と平行に延び、該リップ130の基端部は、シリンダ状壁126に対して剛体的に取り付けられているか、あるいは一体的に形成されている。リップ130の末端部は、側壁112及びシリンダ状部分126bの両方から離間している。下方側で開口した環状キャビティ134は、このようにしてリップ130とシリンダ状部分126bとの間に形成され、キャビティ134は、下壁126’の環状部分126aによって上側で区切られている。示された実施例において、リップ130の長さは、該リップ130とシリンダ状部分126bとの間の距離よりも大きい。キャビティ134は、したがって、幅が広いというよりも深さが深い。さらに、リップの長さは、シリンダ状壁126の直径dの約1/5である。
複数の孔部136が、リップ130に形成されている。貫通孔128と同様に、孔部136は、規則的に離間したリング状に配列されるものとして示されているが、改めてこの特定の構成は必要なものではない。各孔部は、図3aにおいてより明らかに示されているように、リップ130の一方側から他方側への通路を提供する。図3aの実施例において、孔部は、平行に並んでいるか、あるいはツーリング技術が許容する限りほぼ平行に並んでいる。
最下方の貫通孔128は、壁126の一部分とリップ130の一部分とによって形成された無穴部分138により、最上方の孔部136から分離されている。図3aに示された実施例では、無穴部分138の幅bが、シリンダ状壁126(図2参照)の直径dの1/10よりも大きい。しかしながら、図3bに示される実施例では、無穴部分138’の幅b’は、壁126の直径dの1/10にほぼ等しい。これが、図3a及び3bに示される実施例間の唯一の違いである。しかしながら、十分な数の孔部136がリップ130に設けられるのを許容することが重要である。この無穴部分138、138’を設けることは、全体として分離装置の効率を改善することをテストが示している。壁126の直径の約1/10以下に無穴部分138、138’の幅を減少させることは、無穴部分138、138’によって提供される有利な効果を減少させる。
わずかに異なる実施例が、図3cに示されている。この実施例では、孔部136’の形状が、上述した孔部136の形状とは異なっている。図3cに示される実施例の孔部136’は、(図3cにおける矢印140によって示された)空気流の方向に増大する横断面を有している。したがって、各孔部の横断面積は、リップ130の上流側130a上でより小さく、リップ130の下流側130bでより大きくなっている。これは、外方側へテーパ状となる形状が、汚れ及びホコリ粒子が孔部136の内側に収容されるリスクを減少させるために、有益である。リップ130の末端部はまた、従来技術から周知であるように、テーパ形状となっている。
上述した実施例のそれぞれにおいて、リップ130のその上流側130aでの孔部136、136’の合計面積は、容器110への入口118の面積と少なくとも同程度の大きさである。また、上流側130aでの孔部136、136’の合計面積が入口118の面積より大きいことも許容可能である。これは、空気流が孔部136、136’を通過して容器110を通過することを促進する空気流路を提供する。
装置100の動作は、図2を参照しつつ説明される。分離装置100は、汚れ及びホコリが空気流から分離される真空掃除機あるいは他の機器内に配置されることが想定される。汚れ及びホコリを随伴した空気流は、入口118を介して分離装置100に入り、そして、入口118の接線状配置のために軸線116に関して渦巻く螺旋経路をたどる。より大きな汚れ及び破片は、きれいにされた空気が下壁126’のシリンダ状部分126bの方へ向かって内方側に移動する間に、容器110の下端部で環状分離チャンバ132内に堆積する。空気は、それから、軸線116に関して回転しつつ下方壁126bを上方側へたどり、キャビティ134に入る。それは、シュラウド124の貫通孔を介して分離チャンバ132を出る前に、リップ130の孔部136を通ってキャビティ134を出る。そこから、空気は、サイクロンあるいはフィルタ(図示せず)の形態をなすさらなる汚れ及びホコリ分離器へダクトで送られうる。
空気が孔部136を通過するのにしたがい、汚れ及び破片粒子が、キャビティ134の内側に収集されてそこで保持される。真空掃除機あるいは他の機器のスイッチが入っている間、空気流の圧力が、キャビティ内の収集された破片を保持する。しかしながら、機器のスイッチが切られるとすぐに、収集された破片は分離チャンバ132の下方部分へ重力の影響で落ち、そこからその中に収集された他の破片と一緒に廃棄されうる。
リップ130のいくつかあるいはすべての孔部136が汚れ及びホコリで塞がれた場合、空気流は、分離チャンバ132からの出口を形成する貫通孔128に到達するように、リップ130の最下端部のまわりを容易に通過することができる。出口へのこの代替ルートは、孔部136が完全に塞がれていないときに装置100を横切って発達する圧力損失をほとんど増大させない。したがって、たとえ孔部136が塞がれたとしても、装置の全体的な性能において、少なくとも最初はほとんど変化がない。孔部136は、それらが塞がれてしまった場合における清掃のために容易にアクセス可能となっていることがさらに有利である。
本発明のさらなる実施例が、図4に示されている。この実施例では、リップ130’は、図2に示されたものよりも短くなっており、シュラウド124の直径の1/5ではなく約1/10にすぎないものとなっている。リップ130’の孔部136の数が減少しているが、該孔部の合計横断面積は、容器110への入口のポイントでの入口118の横断面積よりも小さくならない範囲内のみとされている。無穴部分の幅は、シュラウド124の直径の1/10より小さくならないように維持される。
図4に示されたさらなる違いは、シュラウド124の内側に位置する第2の高効率サイクロン140の存在である。シュラウド124の内部は、第2のサイクロン140に入口142で連通しており、貫通孔128を通過する空気が、入口142へと通過させられる。入口142は、該入口142を通過する空気がサイクロン140内の軸線116に関する螺旋経路をたどるように、接線状に配置されている。サイクロン140は、円錐開口部146で終端する截頭円錐状あるいはテーパ状本体144を有している。この円錐開口部146は、閉じたチャンバ148によって取り囲まれており、該閉じたチャンバ148は、下壁126’のシリンダ状部分126bと、容器110の基部114と、下壁126’の環状部分126aにおける内方側へ延びる延長部126a’とによって区切られている。下壁126’の環状部分126aにおける内方側へ延びる延長部126a’は、環状部分126aとテーパ状本体144との間に延びており、チャンバ148を閉じて、それをシュラウド124の内部から分離している。第2のサイクロン140は、サイクロン本体144の上端部の中央に配置された出口150を有している。
動作において、図4に示された装置は、空気流が貫通孔128を介して分離チャンバ132を出た後で、それが第2のサイクロン140への入口144を通過することを除いて、図2に示された上述の装置100と同様に動作する。入口の構成は、空気流を軸線116にまわりにスピンさせる。随伴される非常に微細な汚れ及びホコリ粒子はそれから、空気流から分離される。それらは、円錐開口部146を通って落ちてチャンバ148で収集され、そこから必要に応じて廃棄されうる。一方、きれいにされた空気は、出口150を介して第2のサイクロン140を出る。
図4に示される装置のリップ130’の存在は、第2のサイクロン140に入る空気流内により大きな汚れ及び破片が存在するというリスクが減少することを意味する。これは、サイクロン140をその性能を最大にする最適条件の下で動作させることを許容する。したがって、上述したタイプの装置を組み込んだ家電機器は、該機器の性能を高めることになるであろう。
本発明は上述の実施例の正確な詳細に限定されないことが理解されるであろう。例えば、シュラウドがシリンダ形状であることは必要でなく、テーパ状シュラウドを設けることができる。リップは、容器あるいはサイクロンの軸線と平行である必要はなく、必要に応じてフレア状とされうる。孔部及び貫通孔は、規則的なパターンが好ましいが、任意のパターンに配列されうる。サイクロンへの入口は、接線状に配置される必要はないが、入ってくる空気流を必然的に渦巻かせるよう構成された装置をもたらす羽根あるいは他の渦巻きを組み込むことができる。下壁のシリンダ状部分は、シュラウドを円形壁によって単純に下方側で閉じることで、不要とすることができる。図4に示される実施例では、下流サイクロンがそれから、円形壁よりも上で終端するように配置されるであろう。他のバリエーション及び修正は、当業者にとって明らかであろう。
周知のシュラウドを備えたサイクロン式分離装置を組み込んだ従来技術の真空掃除機の側面図である。 周知のシュラウドを備えたサイクロン式分離装置を組み込んだ従来技術の真空掃除機の側面図である。 図1a及び1bの分離装置の一部分の詳細の拡大断面側面図である。 本発明による分離装置の断面側面図である。 図2の装置の一部分を形成するシュラウドのリップの拡大断面側面図である。 図3aに類似した第1代替例によるリップの断面側面図である。 図3aに類似した第2代替例によるリップの断面側面図である。 図2に類似した本発明による分離装置の第2の実施例の断面側面図である。
符号の説明
100 分離装置
110 容器
112 側壁
114 基部
116 軸線
118 入口
124 シュラウド
126 シリンダ状壁
126’ 下壁
126a 環状部分
126a’ 延長部
126b シリンダ状部分
128 貫通孔
130、130’ リップ
130a 上流側
130b 下流側
132 分離チャンバ
134 キャビティ
136、136’ 孔部
138、138’ 無穴部分
140 第2のサイクロン
142 入口
144 テーパ状本体
146 円錐開口部
148 チャンバ
150 出口

Claims (18)

  1. サイクロン式分離を生じさせうる分離チャンバと、該分離チャンバへの入口と、該分離チャンバからの出口を形成する多数の貫通孔を有した壁を含むシュラウドと、を備えた分離装置において、
    前記シュラウドが、前記壁から離れるように延びるリップをさらに備え、該リップが、前記分離チャンバ内へ突出する自由末端部を備え、
    リップは、それを通る複数の孔部を有していることを特徴とする分離装置。
  2. 請求項1に記載の分離装置において、
    前記分離チャンバが長手軸線を有し、前記リップが前記長手軸線と略平行に延びていることを特徴とする分離装置。
  3. 請求項1あるいは2に記載の分離装置において、
    前記壁及びリップが略シリンダ状であることを特徴とする分離装置。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の分離装置において、
    前記孔部が、前記壁及び/またはリップの無穴部分によって前記貫通孔から離間していることを特徴とする分離装置。
  5. 請求項3及び4に記載の分離装置において、
    前記壁及び/またはリップの無穴部分の幅が、前記壁の直径の少なくとも1/10であることを特徴とする分離装置。
  6. 請求項5に記載の分離装置において、
    前記壁及び/またはリップの無穴部分の幅が、前記壁の直径の1/10にほぼ等しいことを特徴とする分離装置。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の分離装置において、
    前記孔部における上流側での合計面積が、前記分離チャンバへの入口面積よりも小さくならないことを特徴とする分離装置。
  8. 請求項7に記載の分離装置において、
    前記孔部における上流側での合計面積が、前記分離チャンバへの入口の面積よりも大きいことを特徴とする分離装置。
  9. 請求項1〜8のいずれかに記載の分離装置において、
    前記リップの長さが、前記シュラウドの壁の直径の少なくとも1/10であることを特徴とする分離装置。
  10. 請求項9に記載の分離装置において、
    前記リップの長さが、前記シュラウドの壁の直径の少なくとも1/5であることを特徴とする分離装置。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載の分離装置において、
    前記孔部がテーパ状であり、各孔部の上流側がその下流側よりも小さな横断面積とされていることを特徴とする分離装置。
  12. 請求項1〜11のいずれかに記載の分離装置において、
    第2の壁が、前記リップの径方向内方側に設けられ、キャビティが、前記壁と前記第2の壁と前記リップとの間に形成されていることを特徴とする分離装置。
  13. 請求項12に記載の分離装置において、
    前記リップの長さが、該リップと前記第2の壁との間の距離と同程度の大きさであることを特徴とする分離装置。
  14. 請求項1〜13のいずれかに記載の分離装置において、
    前記分離チャンバが、相対的低効率サイクロンを形成するように、横断面で略シリンダ状であることを特徴とする分離装置。
  15. 請求項1〜14のいずれかに記載の分離装置において、
    前記シュラウドの下流に位置するテーパ状サイクロンをさらに備えていることを特徴とする分離装置。
  16. 請求項14及び15に記載の分離装置において、
    前記テーパ状サイクロンが、前記相対的低効率サイクロンよりも高い効率を有していることを特徴とする分離装置。
  17. 添付図面の図2〜4に示された実施例のうちのいずれかを参照して実質的にここで説明されたような分離装置。
  18. 請求項1〜15のいずれかに記載の分離装置を組み込んだ真空掃除機。
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