JP2009543636A - サイクロン型分離装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、汚れ含有空気流から粒子を分離するサイクロン型分離装置(100)であって、汚れやほこりを汚れ含有空気流から分離して収集するサイクロン(102)を有するサイクロン型分離装置を提供する。サイクロン(102)は、空気入口(110)、空気出口(126)、長手方向軸線(X−X)及び壁(104)を有する。壁(104)は、第1の部分(106)及びこの第1の部分よりも長手方向軸線(X−X)から更に間隔を置いて位置する第2の部分(108)を有し、第1の部分(106)と第2の部分(108)は、長手方向軸線(X−X)に沿って軸方向に間隔を置いて位置している。サイクロン(102)は、壁(104)の第1の部分(106)から壁(104)の第2の部分(106)によって包囲されたサイクロン(102)の部分内に延びる少なくとも1つのリップ(114)を更に有している。互いに異なるサイズの2つの部分(106,108)を備えた壁(104)と、サイズの小さいほうの部分(106)からサイズの大きいほうの部分(108)内に延びるリップ(114)とを有するサイクロン(102)を提供することによって、サイクロン型分離装置(100)内への汚れやほこりの再同伴及び運動に起因する閉塞の恐れが減少する。

Description

本発明は、特に真空掃除機用の(これには限られない)サイクロン型分離装置に関する。本発明は、特に、手持ち型真空掃除機用のサイクロン型分離装置に関する。
サイクロン型分離装置は、例えば欧州特許第0042723号明細書から知られている。この特許文献は、2つの逆流形サイクロンを用いて粒子を空気流から分離する真空掃除機を開示している。サイクロンは、第1の低効率サイクロン及び第1のサイクロンの下流側に位置する第2の高効率サイクロンから成る。汚れやほこり含有空気が、第1のサイクロンに設けられた入口を通って入り、第1のサイクロンの内部に沿ってぐるりと下向きの螺旋経路を辿る。遠心力が同伴状態の汚れやほこりに作用してこれを空気流から分離する。汚れやほこりは、空気流から分離されると、第1のサイクロンの底部に集まる。空気流は、第1のサイクロンの底部に達すると、方向を逆転する。部分的に清浄になった空気流は、第1のサイクロンを上方に戻り、出口を通って第1のサイクロンから出る。いわゆるシュラウドを第1のサイクロンの出口の周りに設けることは、通例である。シュラウドは、多数の貫通穴を備えた壁を有し、空気流は、第2のサイクロンに達するためにこれら貫通穴を通過する。次に、空気は、第2のサイクロンに入り、第2のサイクロンの内部で下向きの螺旋経路を辿る。小さい粒子は、第1のサイクロンと同様な仕方で空気流から分離され、第2のサイクロンの下に設けられた収集器内に溜まる。次に、清浄になった空気は、第2のサイクロンの内部を上方に逆流し、モータ前置フィルタ、モータ及びモータ後置フィルタを順次通過し、その後真空掃除から排出される。
この構成では、空気流から分離された汚れやほこりの何割かは、戻り空気流中に時には再同伴されるようになる。これは、望ましくないが、その理由は、この汚れやほこりにより、サイクロン型分離装置の部分、例えばシュラウドの貫通穴の閉塞が生じる場合があるからである。シュラウドの貫通穴の閉塞により、サイクロン型分離装置の作動効率が低下することになる。
シュラウドの上流側の第1のサイクロン内への汚れやほこりの保持具合を向上させるために、第1のサイクロン内に突き出たリップをシュラウドに設けることが知られている。かかるリップの一例が、欧州特許第0800359号明細書に図示されると共に説明されている。このリップは、シュラウドの貫通穴が詰まり状態又は閉塞状態になる恐れを減少させる。
しかしながら、この対策は実質的に垂直方向に差し向けられたサイクロン型分離装置(例えば、直立形掃除機のサイクロン型分離装置)にとっては有用であるが、この構成は、垂直から遠ざかって差し向けられたサイクロン型分離装置には有効性が低い場合がある。かかる状況は、例えばサイクロン型分離装置が筒形掃除機において垂直に対して角度をなして配置され又はユーザにより任意の又はきまぐれな角度で保持される場合のある手持ち型真空掃除機の一部をなす場合に生じることがある。これらの状況では、分離された汚れやほこりが第1のサイクロンの出口に向かって動く恐れがある。これは、汚れやほこりが入口又はシュラウドの貫通穴を塞ぐ場合があるので望ましくない。
内方に延びる突出部をサイクロンの壁に設けることが知られている。欧州特許第0728435号明細書と英国特許第2363744号明細書の両方は、かかるサイクロンの内面の下方部分に沿ってぐるりと設けられた内方に突き出ている環状カラー又はリブを記載している。これら先行技術文献の両方において、これら特徴は、汚れやほこりが部分的に清浄になった空気流中に再同伴されるようになるのを阻止するのに役立つことが示唆されている。しかしながら、例えば内方に突き出たリブ又はカラーのような要素をサイクロンの内壁に設ける形で導入すると、望ましくない効果も生じる場合がある。例えば、これら要素は、サイクロン内に乱流を生じさせる場合があり、かかる乱流は、溜まっている汚れやほこりを望ましくない仕方でかき乱す場合がある。さらに、これら要素の導入により、サイクロンの分離効率が低下する場合がある。
本発明の目的は、空気流から分離された汚れやほこりの再同伴の恐れを減少させる一方で、サイクロン型分離装置の分離効率に対する悪影響を最小限に抑えるサイクロン型分離装置を提供することにある。別の目的は、サイクロン型分離装置を垂直の向きから遠ざけたときに空気流から分離された汚れやほこりの再同伴の恐れを最小限に抑えるサイクロン型分離装置を提供することにある。
欧州特許第0042723号明細書 欧州特許第0800359号明細書 欧州特許第0728435号明細書 英国特許第2363744号明細書
本発明は、汚れやほこりを含有した空気流から粒子を分離するサイクロン型分離装置であって、汚れやほこりを含有した空気流から汚れやほこりを分離して収集するサイクロンを有し、サイクロンは、空気入口、空気出口、長手方向軸線、及び壁(この壁上でサイクロン分離が行われる)を有し、壁は、第1の部分及び第1の部分よりも長手方向軸線から更に間隔を置いて位置する第2の部分を有し、第1の部分と第2の部分は、長手方向軸線に沿って軸方向に間隔を置いて位置し、サイクロンは、壁の第1の部分から壁の第2の部分によって包囲されたサイクロンの部分内に延びる少なくとも1つのリップを更に有することを特徴とするサイクロン型分離装置を提供する。互いに異なるサイズの2つの部分を備えた壁及びサイズの小さいほうの部分からサイズの大きいほうの部分内に延びるリップとを有するサイクロンを提供することによって、サイクロン型分離装置内への汚れやほこりの再同伴及び運動に起因する閉塞の恐れが減少する。
好ましくは、壁の第1の部分は、円筒形であり、第1の半径を有する。より好ましくは、壁の第2の部分の少なくとも一部は、円筒形であり、第2の半径を有する。
好ましくは、リップは、壁の第1の部分の実質的に真っ直ぐな延長部を形成する。この構成により、空気流中へのリップの突き出しが最小限に抑えられ、しかも、サイクロン型分離装置内への分離状態の汚れやほこりの再同伴の恐れが依然として減少する。
好ましくは、サイクロン型分離装置は、空気入口の下流側に設けられた少なくとも1つの別のサイクロン及び収集器を有し、少なくとも1つの別のサイクロンは、分離された汚れやほこりを収集器内に堆積させるよう構成されている。より好ましくは、収集器は、長手方向軸線、壁、及び壁から収集器内に延びる少なくとも1つの別のリップを有する。収集器の壁から延びるリップを設けることにより、収集器内に溜まっている細かい汚れやほこりの再同伴及び移動の恐れを最小限に抑えることができ、かくして、別のサイクロンが閉塞状態になる恐れが減少する。
次に、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本発明の第1の実施形態としてのサイクロン型分離装置を有する手持ち型真空掃除機を示す図である。 図1の手持ち型真空掃除機の長手方向軸線に沿って取ったサイクロン型分離装置の断面図である。 図1の手持ち型真空掃除機のサイクロン型分離装置の横断面図である。 本発明のサイクロン型分離装置の一部の変形実施形態の略図である。 本発明のサイクロン型分離装置の一部の変形実施形態の略図である。 本発明のサイクロン型分離装置の一部の変形実施形態の略図である。 本発明のサイクロン型分離装置の一部の変形実施形態の略図である。 本発明のサイクロン型分離装置の一部の変形実施形態の略図である。 本発明のサイクロン型分離装置の一部の変形実施形態の略図である。 本発明のサイクロン型分離装置の一部の変形実施形態の略図である。 本発明のサイクロン型分離装置の一部の変形実施形態の略図である。
図1は、手持ち型真空掃除機10を示している。手持ち型真空掃除機10は、モータ・ファンユニット(図示せず)を収容した本体12を有した。本体12は、電源14、例えば電池を更に収納している。取っ手16が、手持ち型真空掃除機10を使用中操作するために本体12に設けられている。サイクロン型分離装置100が、本体12に取り付けられている。入口管18が、本体12から見て遠くに位置するサイクロン型分離装置100の部分から延びている。汚れ空気入口20が、入口管18の遠位端部のところに形成されている。ブラシツール22が、入口管18の遠位端部に摺動可能に取り付けられている。1組の排気ベント24が、空気を手持ち型真空掃除機10から排出するために本体12に設けられている。
手持ち型真空掃除機10の一部をなすサイクロン型分離装置100は、図2及び図3に詳細に示されている。サイクロン型分離装置100は、長手方向軸線X−X及び壁104を備えたサイクロン102を有する。壁104は、第1の部分106及び第2の部分108を有している。入口110が、壁104に形成されており、この入口は、壁104の第1の部分106が入口110と壁104の第2の部分108との間に位置するよう配置されている。入口110は、汚れ空気入口20と連通状態にあり、この入口は、入口管18とサイクロン102の内部との間の連通経路を形成している。空気入口110は、サイクロン102の接線方向に配置され、その結果、流入空気は、サイクロン102の内部に沿ってぐるりと螺旋経路を辿るようになっている。
壁104の第1の部分106は、実質的に円筒形であり、2つの部品で構成されている。これは、サイクロン102の内部のクリーニングを可能にするようこれら部品を分離することができるようにするためである。しかしながら、これは、本発明にとって重要ではない。壁104の第2の部分108は、壁104の第1の部分106よりも長手方向軸線X−Xから更に間隔を置いて位置している。壁104の第2の部分108は、肩112付き円筒形部品113を有している。リップ114が、壁104の第1の部分106からサイクロン102の壁104の第2の部分108によって包囲された空間内に延びている。リップ114は、壁104の第1の部分106の実質的に真っ直ぐな延長部を形成している。リップ114の機能については後で説明する。
ベース116が、サイクロン102の一端を閉鎖している。ベース116は、ヒンジ118によって壁104の第2の部分108の下端部に枢動可能に取り付けられている。ベース116は、キャッチ120により閉鎖位置(図1〜図3に示されている)に保持される。
シュラウド121が、サイクロン102の壁104の内方に配置されている。シュラウド121は、複数の貫通穴123が設けられた円筒形の壁122を有している。シュラウド121は、サイクロン102の出口124を包囲している。出口124は、サイクロン102と別のサイクロン組立体126との間の連通経路となっている。リップ128が、シュラウド121の底部のところに設けられている。リップ128は、複数の貫通穴を有し、これら貫通穴は、空気を流通させることができるが汚れやほこりを捕捉するように設計されている。
別のサイクロン組立体126は、互いに平行に配置された複数の別のサイクロン130を有している。この実施形態では、6つの別のサイクロン130が設けられている。別のサイクロン130は各々、接線方向に配置された空気入口132及び空気出口134を有している。空気入口132及び空気出口134は各々、それぞれの別のサイクロン130の第1の端部のところに設けられている。円錐形開口部136が、各別のサイクロン130の第2の端部のところに設けられている。各別のサイクロン130の円錐形開口部136は、図3で最も良く理解できるようにそれぞれの別のサイクロン130の長手方向軸線(図示せず)に対して傾けられている。別のサイクロン130の各々の円錐形開口部136は、シュラウド121の内方に設けられた壁140によって画定された通路138と連通状態にある。
収集器142が、通路138の下端部のところに設けられている。収集器142は、切頭円錐形の第1の部分144及び円筒形の第2の部分146を有している。収集器142の内部は、ベース116並びに収集器142の第1及び第2の部分144,146の側部によって包囲されている。
別のリップ148が、円筒形の第2の部分146によって包囲された収集器142の部分内に延びている。別のリップ148は、切頭円錐形部分148a及び収集器142の第2の部分146の側部に実質的に平行に延びる円筒形部分148bを有している。別のリップ148の機能については後で説明する。
別のサイクロン130の空気出口134の各々は、ダクト150と連通状態にある。ダクト150は、手持ち型真空掃除機10のサイクロン型分離装置100から他の部分内への空気流経路を提供している。ダクト150の下流側端部のところには、モータ前置フィルタ152が設けられている。モータ前置フィルタ152は、多孔質材料、例えばフォームから成っている。
使用にあたり、モータ・ファンユニットは、汚れ含有空気の流れを汚れ空気入口20内に引き込み、入口管18を通ってサイクロン型分離装置100内に引き込む。汚れ含有空気は、入口110を通ってサイクロン型分離装置100に入る。入口110が接線方向に配置されているので、空気流は、壁104の内部に沿ってぐるりと螺旋経路を辿るようになる。大きな汚れ及びほこり粒子は、壁104周りのサイクロン運動によって分離される。これら粒子は、次に、サイクロン102のベース116のところに集められる。大きな粒子の分離は、壁104の第1の部分106によって包囲されたサイクロン102の領域及び更にリップ114によって包囲されたサイクロン102の部分で生じることになる。分離された粒子は、壁104の第2の部分108によって包囲されたサイクロン102の部分内に集まる。
部分的に清浄になった空気流は、次に、サイクロン102の内部を上方に逆流し、そしてシュラウド121の貫通穴を経てサイクロン102から出る。空気流がシュラウド121をいったん通過すると、空気流は、出口124に入り、ここから別のサイクロン130の各々の接線方向入口132に分割される。別のサイクロン130の各々は、サイクロン102の直径よりも小さい直径を有している。したがって、別のサイクロン130は、サイクロン102の場合よりも小さい汚れ及びほこり粒子を部分的に清浄になった空気流から分離することができる。分離された汚れやほこりは、円錐形開口部136を通って別のサイクロン130から出る。しかる後、分離された汚れやほこりは、通路138を下って収集器142内に入る。分離された汚れやほこりは、最終的には、収集器142の底部のところに落ち着く。
次に、清浄になった空気は、別のサイクロン130を上方に逆流し、空気出口134を通って別のサイクロン130から出てダクト150に流入する。清浄になった空気は、次に、ダクト150からモータ前置フィルタ152、モータ・ファンユニット及びモータ後置フィルタを順次通過し、その後空気ベント24を通って真空掃除機10から排出される。
使用にあたり、手持ち型真空掃除機10は、種々の向きに保持されることが見込まれる。手持ち型真空掃除機は、使用中上下逆さまに保持される場合さえある。サイクロン型分離装置100が垂直から離れて傾けられると、もしそうでなければ入口110及びシュラウド121に向かって動く分離状態の汚れやほこりの大部分は、リップ114と壁104の第2の部分108との間に作られた環状ポケット内に取り込まれ又は捕捉される。さらに、上述のポケットが設けられていることにより、サイクロン102の下方部分内における淀み箇所及び渦流の発生を助長できる。これは、戻り空気流中への分離状態の汚れやほこりの再同伴を一段と阻止することができる。
収集器142に関し、収集器142の第2の部分146と別のリップ148との間にポケットが作られる。このポケットは、別のサイクロン130の円錐形開口部136又は他の部分を潜在的に塞ぐ場合のある分離状態の汚れやほこりの一部分が手持ち型真空掃除機10を垂直から遠ざけて傾けたときに通路138に再び入るのを阻止するであろう。
サイクロン102及び収集器142を同時に空にするには、キャッチ120を解除してベース116がヒンジ118回りに枢動することができるようにするのが良く、その結果、分離状態の汚れやほこりがサイクロン型分離装置100から落下することができるようにするのが良い。
リップ114と別のリップ148の両方は、第1の実施形態に示す形態とは異なる形態又は形状のものであって良い。図4〜図11は、本発明の範囲に属する1つ又は複数のリップの8つの別の変形形態を概略的に示している。これらの図では、リップ及び隣接の壁部分の全体形状以外の全ての細部は省かれる。リップのこれら形態は、サイクロンのリップと収集器の別のリップのいずれにも適用できる。
図4は、本発明の第2の実施形態を示している。この実施形態では、サイクロン型分離装置200は、壁の第1の部分204から壁の第2の部分206によって包囲された領域内に延びるリップ202を有している。リップ202は、複数の貫通穴を有し、これら貫通穴は、空気を通過させるが、汚れやほこりの大きな粒子を遮ることができる。その他の点に関しては、リップ202は、上述のリップ114と同一である。
図5は、本発明の第3の実施形態を示している。この実施形態では、サイクロン型分離装置250は、壁の切頭円錐形の第1の部分254から壁の第2の部分256によって包囲された領域内に延びるリップ252を有している。壁の第2の部分256は、部分的に切頭円錐形であり且つ部分的に円筒形である。
図6は、本発明の第4の実施形態を示している。この実施形態(縮尺通りには示されていない)では、サイクロン型分離装置300は、長手方向軸線X′−X′を有すると共に壁の円錐形の第1の部分304から壁の第2の部分306によって包囲された領域内に延びるリップ302を有している。リップ302は、長手方向軸線X′−X′に対して角度をなして壁の第1の部分304から内方に延びている。
図7は、本発明の第5の実施形態を示している。この実施形態(これ又、縮尺通りには示されていない)では、サイクロン型分離装置350は、長手方向軸線X″−X″を有すると共に壁の円筒形の第1の部分354から壁の第2の部分356によって包囲された領域内に延びるリップ352を有している。リップ352は、長手方向軸線X″−X″に対して角度をなして壁の第1の部分304から外方に延びている。
図8は、本発明の第6の実施形態を示している。この実施形態では、サイクロン型分離装置400は、壁の円錐形の第1の部分404から壁の第2の部分406によって包囲された領域内に延びるリップ402を有している。リップ402は、2つの部分、即ち、壁の第1の部分404の実質的に真っ直ぐな延長部を形成する第1の部分と、第1の部分に対して直角をなして内方に延びる環状部分を形成する第2の部分とから成っている。
図9は、本発明の第7の実施形態を示している。この実施形態では、サイクロン型分離装置450は、リップ452並びに壁の第1の部分454及び第2の部分456を有している。この実施形態では、環状部分が外方に延びている点を除き第6の実施形態と同一である。
図10は、本発明の第8の実施形態を示している。この実施形態では、サイクロン型分離装置500は、壁の円筒形の第1の部分504から壁の第2の部分506によって包囲された領域内に延びるリップ502を有している。リップ502は、2つの部分、即ち、内方に延びる第1の部分と、壁の第1の部分504に平行に延びる第2の部分とから成っている。
図11は、本発明の第9の実施形態を示している。この実施形態では、サイクロン型分離装置550は、円錐形部分及び環状部分を有する壁の第1の部分552を有している。リップ554が、第1の部分552の環状部から壁の第2の部分556によって包囲された領域内に延びている。
図4〜図11に示す構成は、1つ又は複数のリップの数、形状及び形態が様々であって良いことを示すようになっている。理解されるように、他の構成も可能である。例えば、別のサイクロン組立体は、任意個数のサイクロンから成っていて良い。変形例として、別のサイクロン組立体が存在する必要はなく、フィルタ又は他の分離媒体が、これに取って代わっても良い。
収集器を設ける必要はなく又は収集器にリップを設ける必要はない。重要なことは、サイズが互いに異なる2つの部分を備えた壁及び小さい方の部分から大きい方の部分内に延びるリップを有する1つのサイクロンが存在することである。
上述の実施形態におけるリップは全て、サイクロンの壁の周囲全体に沿って延びている。しかしながら、これが必要であるというわけではない。リップは、サイクロンの壁の周囲の一部に沿って延びていても良い。変形例として、各々がサイクロンの壁の周囲に沿って部分的に延びる複数のリップを設けても良い。
リップは、サイクロンの壁の第2の部分によって包囲された領域の僅かな部分内に延びるのが良く、或いは、変形例として、リップは、サイクロン内に更に延びても良い。任意個数のリップを設けることができ、例えば、数個の同心リップを設けることができる。

Claims (16)

  1. 汚れやほこりを含有した空気流から粒子を分離するサイクロン型分離装置であって、前記汚れやほこりを含有した空気流から汚れやほこりを分離して収集するサイクロンを有し、前記サイクロンは、空気入口、空気出口、長手方向軸線、及び壁(この壁上でサイクロン分離が行われる)を有し、前記壁は、第1の部分及び前記第1の部分よりも前記長手方向軸線から更に間隔を置いて位置する第2の部分を有し、前記第1の部分と前記第2の部分は、前記長手方向軸線に沿って軸方向に間隔を置いて位置し、前記サイクロンは、前記壁の前記第1の部分から前記壁の前記第2の部分によって包囲された前記サイクロンの部分内に延びる少なくとも1つのリップを更に有する、サイクロン型分離装置。
  2. 前記壁の前記第1の部分は、円筒形であり、第1の半径を有する、請求項1記載のサイクロン型分離装置。
  3. 前記壁の前記第2の部分の少なくとも一部は、円筒形であり、第2の半径を有する、請求項1又は2記載のサイクロン型分離装置。
  4. 前記壁の前記第1の部分は、前記空気入口と前記壁の前記壁の第2の部分との間に位置している、請求項1、2又は3記載のサイクロン型分離装置。
  5. 前記少なくとも1つのリップを貫通して複数の穴が設けられている、請求項1〜4のうちいずれか一に記載のサイクロン型分離装置。
  6. 前記少なくとも1つのリップは、前記壁の前記第1の部分の実質的に真っ直ぐな延長部を形成している、請求項1〜5のうちいずれか一に記載のサイクロン型分離装置。
  7. 前記少なくとも1つのリップの遠位端部は、前記長手方向軸線からの前記第1の部分の距離よりも前記長手方向軸線から長い距離を置いたところに位置している、請求項1〜5のうちいずれか一に記載のサイクロン型分離装置。
  8. 前記少なくとも1つのリップの遠位端部は、前記長手方向軸線からの前記第1の部分の距離よりも前記長手方向軸線から短い距離を置いたところに位置している、請求項1〜5のうちいずれか一に記載のサイクロン型分離装置。
  9. 前記少なくとも1つのリップは、前記長手方向軸線に対して角度をなして前記壁の前記第1の部分から延びている、請求項7又は8記載のサイクロン型分離装置。
  10. 単一のリップが設けられ、前記リップは、前記壁の周囲に沿ってぐるりと延びている、請求項1〜9のうちいずれか一に記載のサイクロン型分離装置。
  11. 前記空気入口の下流側に設けられた少なくとも1つの別のサイクロン及び収集器を更に有し、前記少なくとも1つの別のサイクロンは、分離された汚れやほこりを前記収集器内に堆積させるよう構成されている、請求項1〜10のうちいずれか一に記載のサイクロン型分離装置。
  12. 前記収集器は、長手方向軸線、壁、及び前記壁から前記収集器内に延びる少なくとも1つの別のリップを有する、請求項11記載のサイクロン型分離装置。
  13. 前記別のサイクロンは、入口及び円錐形開口部を有し、前記少なくとも1つの別のリップは、前記少なくとも1つの別のサイクロンの前記円錐形開口部から遠ざかって延びている、請求項12記載のサイクロン型分離装置。
  14. 前記少なくとも1つの別のリップの少なくとも一部は、前記収集器の壁の一部に平行である、請求項12又は13記載のサイクロン型分離装置。
  15. 請求項1〜14のうちいずれか一に記載のサイクロン型分離装置を有する真空掃除機。
  16. 前記真空掃除機は、手持ち型真空掃除機である、請求項15記載の真空掃除機。
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