JP2012533389A - 粒子を含むエアをポンピングしてエアから粒子を分離するためのユニット - Google Patents

Abstract

粒子５を含むエアをポンピングして前記エアから前記粒子５を分離するためのユニット２は、前記粒子５を受け取って格納するための空間２０をもつハウジング１０と、前記ハウジング１０の内側に設けられ、粒子格納空間２０の外へエアをポンピングすることが意図されたベーシックファン３１、及び、前記エアから前記粒子５を分離することが意図された他のファン３２を有するエアポンピングデバイス３０とを有する。前記エアポンピングデバイス３０のファン構成と前記ハウジング１０との間にギャップ２２が存在し、前記ギャップ２２を通る前記粒子５を含むエアのフローを回避するために、前記ベーシックファン３１の少なくとも大部分はカバーされていない。従って、静止壁を伴うベーシックファン３１の外表面の相互作用に基づく比較的強いポンピング動作が回避される。

Description

本発明は、粒子を含むエアをポンピングして前記エアから前記粒子を分離するためのユニットであって、前記粒子を受け取って格納するための空間を有するハウジングと、前記粒子を含むエアを前記粒子の格納空間に入れるための、前記ハウジング中の少なくとも１つの開口部と、前記エアを外に出すための、前記ハウジング中の少なくとも１つの開口部と、前記ハウジングの内側に設けられ、直列に設けられた２つの中空ファンを有するエアポンピングデバイスとを有し、前記中空ファンは、当該ユニットの動作中に回転し、前記ファンのうち一方は、入口開口部から出口開口部の方向に、前記粒子の格納空間の外へエアをポンピングするように作用し、前記ファンのうち他方は、第１のベーシックファンに対して逆の効果になる位置に設けられ、これにより、前記エアから前記粒子を分離することを可能にし、分離ファンは、前記ベーシックファンよりも少ないポンピング出力をもつ、ユニットに関する。

粒子を含むエアをポンピングしてエアから粒子を分離するためのユニットは、掃除機を含む多くのアプリケーションでの使用に適している。

一般に、掃除機の分野において、エアは、小さな粒子の形式のごみを拾ってその粒子を粒子格納空間に運ぶための媒体として用いられる。粒子を含むエアが粒子格納空間に到達したときに、又はその前に、粒子だけが前記空間中に残るようにエア及び粒子が分離される必要がある。従来、分離プロセスにおいてはフィルタバッグが用いられている。しかしながら、フィルタバッグの使用は、フィルタバッグを通るエアフローがフィルタバッグの増大した抵抗に起因して時間とともに減少するという事実を含む、幾つかの主要な欠点をもつ。フィルタバッグの増大した抵抗は、フィルタバッグにより吸収される粒子の増大した数の当然の結果である。更に、フィルタバッグは場所をとり、微生物が育つ場所を提供し、これは不衛生である。

分離プロセスの他のタイプは、いわゆるサイクロンの原理のアプリケーションを含む。この原理によれば、粒子を含むエアは、渦が実現されるように、粒子格納空間の壁の接線方向において、前記空間に高速で吹かれる。これらごみ粒子は、遠心力の影響により前記空間の壁に移動させられ、渦の中心からのクリーンエアが、前記空間から放出される。

更に他のタイプの分離プロセスは、基本的には掃除機又は同種のもので通常使用されるファンと直列の或る種の遠心ファンである、いわゆるアクティブサイクロンのアプリケーションを含む。後に分離ファンと呼ばれるサイクロンファンは、動作中に通常のファンに対して逆作用するように配置され、これは、反対方向にエアをポンピングすることを望む。通常のファンは、分離ファンよりも強くポンピング可能なように設計され、従って、通常のファンが分離ファンを通るエアをポンピングすることが実現される。本プロセスにおいては、エアは、外周で分離ファンに入って中央で分離ファンを出る。それ故、分離ファンに入るエアは、このファンにおける遠心力に抗してポンピングされる。ごみ粒子がエアよりもはるかに高い質量密度をもつという事実、及び、エアが遠心力場に抗して粒子を引き込むためにこれらに対する十分なグリップをもたないという事実に基づいて、粒子は、遠心力場を通過できないことが実現される。本プロセスにおいて、粒子はエアから分離される。

アクティブサイクロンの利点は、非常に頑丈な構造が実現され得ることであり、これは、分離プロセスを行うための他の構造と比較して非常に小さくなり得る。更に、アクティブサイクロンは、一般的なサイクロンと同じ利点をもつ。とりわけ、抵抗は使用の間一定のままであり、従って、時間とともに吸引力の減少は生じない。構造物は遠心効果の影響により継続的に乾燥されるので、掃除機がウェットクリーニングプロセスで使用される場合における水を伴うごみの問題は存在しない。

米国特許第５，９０２，３８６号明細書は、掃除機で使用する分離アセンブリを開示しており、この掃除機は、ごみ粒子をタッピングするための液体槽を有する液体槽掃除機である。分離アセンブリは、多数のスロットをもつドーム形状の要素である分離体とディスク状のプレートとを含む。掃除機の動作の間、ブロワアセンブリのファンアセンブリ及び分離体は、中心軸の周りを急速に回転する。ブロワアセンブリは、ごみ粒子とともに同伴されるエアを掃除機内に引き込むための強い吸引力を生成し、液体槽と接触する。液体槽によりタップされない粒子は、ブロワアセンブリにより分離体に向かって引き込まれる。

分離体は、その急速な軸回転の結果として生成された遠心力により、ごみ粒子を取り込んだエアから分離するように動作する。そして、粒子のないエアは、分離体のスロットを介して引き込まれ、最終的に周囲環境に戻るように排出される。

分離体が存在する空間は、ブロワアセンブリのファンアセンブリが壁まで存在する空間から分離され、従って、粒子が存在する空間は、クリーンエアだけが存在する空間から分離される。しかしながら、ファン分離体アセンブリの必要な回転動作を可能にするためにファン分離体アセンブリと分離壁との間にギャップが存在する。それ故、ごみ漏出問題が取り込まれる。分離体アセンブリのディスク状プレートは、この問題の解決に関与する。特に、プレートが分離体と一緒に回転するので、逆のエアフローが生成され、これは、水の液滴及びごみ粒子が、分離体をバイパスし、ファン分離体アセンブリと分離壁との間のギャップを介して、ブロワアセンブリのファンアセンブリが存在する空間の内側に入ることを阻止するのに役立つ。

米国特許第５，９０２，３８６号明細書から知られた分離体を伴うディスク状プレートの使用は、粒子格納空間からクリーンエアだけが期待される空間へのごみ漏出を阻止するという良好な結果を与え得るが、代替ソリューションが必要である。本発明の目的は、斯様な代替ソリューション、即ち、分離体の外側で逆流エアフローを生成するためのディスク状プレートのアプリケーションが省略され、ごみ漏出が他の手段に基づいて阻止されるソリューションを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、本目的は、粒子を含むエアをポンピングして前記エアから前記粒子を分離するためのユニットであって、前記粒子を受け取って格納するための空間を有するハウジングと、前記粒子を含むエアを粒子格納空間に入れるための、前記ハウジング中の少なくとも１つの開口部と、前記エアを外に出すための、前記ハウジング中の少なくとも１つの開口部と、前記ハウジングの内側に設けられ、直列に設けられた２つの中空ファンを有するエアポンピングデバイスとを有し、前記中空ファンは、当該ユニットの動作中に回転し、前記ファンのうち一方は、入口開口部から出口開口部の方向に、前記粒子格納空間の外へエアをポンピングするように作用し、前記ファンのうち他方は、第１のベーシックファンに対して逆作用する位置に設けられ、これにより、前記エアから前記粒子を分離することを可能にし、分離ファンは、前記ベーシックファンよりも少ないポンピング出力をもち、当該ユニットにおける前記ファンの自由回転を可能にするために、前記エアポンピングデバイスのファン構成と前記ハウジングとの間にギャップが存在し、前記ベーシックファンの少なくとも大部分はカバーされていない、ユニットにより達成される。

本発明の第１の態様によるソリューションは、粒子格納空間を分離するための壁のような壁及びクリーンエアだけが期待される空間がファンの近くに設けられたときに、ベーシックファンが二次的ポンピング機能をもつという見識に基づいている。概して、静止壁の近くの回転ディスクは、ディスクと壁との間のエアが回転することをもたらし、これにより、二次的ポンピング機能を実行する。ベーシックファンが分離体ファンよりも強力であるので、ベーシックファンの二次的ポンピング機能は、分離体ファンの二次的ポンピング機能よりも強力である。この事実は、エアポンピングデバイスのファン構成とハウジングとの間のギャップを通るエアフローをもつリスクに寄与し、これは、粒子格納空間からクリーンエアだけが期待される空間に指向される。本発明は、ベーシックファンの二次的ポンピング効果が存在しないように、ベーシックファンの近傍に壁が存在しないことを保証することにより、このリスクを取り除く。例えば、本発明によれば、ベーシックファンは、ハウジングの如何なる壁もなく、即ち、そうでなければ当該ユニット内にある斯様な壁によってはカバーされない。

本発明のユニットにおいて、前記エアポンピングデバイスのファン構成と前記ハウジングとの間のギャップが依然として存在し、このギャップが、一方側の粒子格納空間と、ベーシックファンがクリーンエアを外に出す他方側の空間との間の位置に存在する。しかしながら、ベーシックファンが一次ポンピング機能を実行することだけを可能にするという事実に起因して、ギャップを通るエアフローは、クリーンエア空間から粒子格納空間までとなるだろう。エアの自由な流入が存在しないが入口開口部により構成される抵抗が存在するという事実に起因にして、比較的強力なベーシックファンが粒子格納空間内の加圧状態を生成する。

ごみ漏出の阻止の利点に加えて、本発明のユニットは、アセンブリの容易さの利点をもつ。ベーシックファンが存在する空間と分離体ファンが存在する空間との間の分離壁を有するユニットにおいて、アセンブリは、少なくとも２つのステップにおいて常に生じる必要がある。本発明のユニットにおいて、１つだけのステップ、即ち、エアポンピングデバイスがハウジング内に配置される単一ステップが必要とされる。

本発明のユニットの実際の実施形態において、分離体ファン及びベーシックファンの大部分の双方は、粒子格納空間の内側に設けられる。ベーシックファンは、分離体ファンに向かう方向に先細になるように形成されてもよく、及び、エアポンピングデバイスのファン構成とハウジングとの間のギャップが、ベーシックファンのエア出口側の近くに存在してもよい。斯様な場合において、クリーンエアが外に放出されるベーシックファンの部分だけが、粒子格納空間から分離され続ける。エアポンピングデバイスのファン構成とハウジングとの間のギャップに関する限りは、任意の適切な封止が用いられてもよいことに留意されたい。本発明によれば、ギャップを通るごみ漏出が回避されるが、ユニットの効率が許容レベルで維持され得るように、クリーンエアの漏出を最小限にするためにそのギャップを封止することが更なる利点である。

本発明の範囲内において、できるだけ簡素なユニットの設計をもつことが可能であり、ハウジングは、単一空間だけを囲むための形状をもち、この単一空間において、エアポンピングデバイスが、ハウジングの壁により交差されることなく配置される。単一の設計をもつことにより、少ない材料が用いられ、ユニットの製造プロセスが簡素化及び安価になり得る。

本発明の第２の態様によれば、粒子を含むエアをポンピングして前記エアから前記粒子を分離するためのユニットであって、前記粒子を受け取って格納するための空間を有するハウジングと、前記粒子を含むエアを粒子格納空間に入れるための、前記ハウジング中の少なくとも１つの開口部と、前記エアを外に出すための、前記ハウジング中の少なくとも１つの開口部と、前記ハウジングの内側に設けられ、直列に設けられた２つの中空ファンを有するエアポンピングデバイスとを有し、前記中空ファンは、当該ユニットの動作中に回転し、前記ファンのうち一方は、入口開口部から出口開口部の方向に、前記粒子格納空間の外へエアをポンピングするように作用し、前記ファンのうち他方は、第１のベーシックファンに対して逆作用する位置に設けられ、これにより、前記エアから前記粒子を分離することを可能にし、分離ファンは、前記ベーシックファンよりも少ないポンピング出力をもち、前記ハウジングは、壁で分離された少なくとも２つの部分を有し、前記ベーシックファンは、前記エアを外に出すための開口部をもつ、前記少なくとも２つの部分のうち一方の内側に収容され、前記分離ファンは、前記粒子を受け取って格納するための前記空間を構成するとともに前記エアを入れるための開口部をもつ、前記少なくとも２つの部分のうちの他方の内側に収容され、当該ユニット内の前記ファンの自由回転を可能にするために、前記エアポンピングデバイスのファン構成と前記分離壁との間にギャップが存在し、前記ベーシックファンが収容された前記空間にエアを入れるために、少なくとも１つの開口部が前記ハウジング内に設けられる、ユニットが提供される。

このタイプのユニットにおいて、ハウジングは、少なくとも２つの部分を有し、壁は、これらの部分を分離するために存在する。前記壁の存在に基づいて、ベーシックファンは、二次ポンプとして機能し、この事実は、前述されたものと同様に、粒子の格納空間からクリーンエアだけが期待される空間に指向される、エアポンピングデバイスのファン構成と分離壁との間のギャップを通るエアフローをもつリスクに寄与する。本発明は、ベーシックファンにより構成される二次ポンプをバイパスすることによりこのリスクを除去する。

本発明のユニットにおいて、ベーシックファンの二次ポンプは、ハウジングの外側から、当該ユニット、特にベーシックファンが収容される空間に流れ込むエアにより供給される。それ故、二次ポンプの流入スポットは、もはや粒子の格納空間の内側にはないが、クリーンエアが期待される空間である、ベーシックファンが収容された空間の内側にあることが実現される。この事実に基づいて、二次ポンプは、粒子を含むエアの代わりにクリーンエアをポンピングするために用いられ、粒子を含むエア、即ち粒子の格納空間の内側に存在するエアに対するベーシックファンの二次ポンプのポンピング動作が除去される。この場合において、エアポンピングデバイスのファン構成と分離壁との間のギャップを通るエアフローは、クリーンエア空間から粒子格納空間となり、エアフローの方向は、前述されたように、加圧状態が粒子の格納空間の内側に広がるという事実により決定される。

本発明のユニットの実際の実施形態において、エアを入れるための開口部からエアを出すための開口部へのエアのダイレクトフローを妨げるために、ベーシックファンが設けられた空間の内側に追加壁が与えられる。この手法において、エアは、ベーシックファンの二次ポンプを最初に通ることなく、ベーシックファンが収容された空間から脱出することができない。従って、ベーシックファンの二次ポンプがフレッシュエアにより供給されることが保証され、二次ポンプの所望の除去が実際に実現され得る。

述べられた追加壁をもつという概念の範囲内において、これは、追加壁の少なくとも一部がベーシックファンに対して近い距離で延在しており、追加壁の内端部、即ちベーシックファンの中心軸に最も近い追加壁の端部とベーシックファンとの間にギャップが存在するようになり得る。述べられた追加壁の位置は、追加壁のデザインにより決定され、ベーシックファンの相当部分がフレッシュエアのポンピングプロセスにおいて用いられるように選択され得る。更に、追加のギャップに広がる周辺圧力をもつことが可能である。これらの手段が、追加のギャップと、エアポンピングデバイスのファン構成と分離壁との間に存在するギャップとの間の流れ抵抗が、追加のギャップとベーシックファンが収容された空間にエアを入れるための開口部との間の流れ抵抗よりも高くなることを保証するときには、追加のギャップが、この開口部からギャップに向かう及びギャップを通るフレッシュエアのフローを実現することが可能である。追加のギャップ及びエアポンピングデバイスのファン構成と分離壁との間に存在するギャップがエアフローを実現するプロセスにおいて互いに影響を与えるという状況が回避される。これは、クリーンエアをポンピングするベーシックファンの所望の効果を保証する実際の手法であり、エアポンピングデバイスのファン構成と分離壁との間のギャップを通るエアフローがクリーンエア空間から粒子格納空間に指向される。概して、追加壁の端部に追加のギャップをもつ構造が最適な態様で機能するために、エアが、エアポンピングデバイスのファン構成と分離壁との間に存在するギャップを介して粒子格納空間から追加のギャップに流れるよりも、エアを入れるための開口部から追加のギャップに流れやすいことを実現することを目的とした手段をとることが有利である。

前述のことから、本発明は、分離ファンに関連するディスク状プレートをもつ代替ソリューションを提供することになる。プレートは、実際には、エアを回すためのより大きな表面を与えることにより分離ファンの二次ポンプの効果を増大させるのに役立つ。本発明によれば、これらのソリューションは、分離ファンの側よりもむしろベーシックファンの側で見出され、二次ポンプが粒子格納空間から粒子を含むエアを取り込むことを阻止することを目的とするか、又は、前述した例の場合のように、ベーシックファンの二次ポンプを除去することを目的とする手段がとられ得る。如何なる場合でも、本発明が適用されたときには、エアポンピングデバイスのファン構成とハウジングとの間のギャップの位置に存在する、粒子格納空間からクリーンエア空間への通路を通るごみの漏出は発生しない一方で、米国特許第５，９０２，３８６号明細書から知られたプレートのようなディスク状プレートを適用する必要がなくなる。

本発明の前述した及び他の態様は、従来の掃除機ユニットの詳細な説明が先行する、本発明の掃除機ユニットの２つの実施形態の以下の詳細な説明から明らかになり、これを参照して説明されるだろう。

本発明は、図面を参照してより詳細に説明されるだろう。これらの図面において、同一又は類似の部分は同一の参照符号により示される。

従来の掃除機ユニットの断面図を図式的に示す。 本発明の第１の実施形態の掃除機ユニットの断面図を図式的に示す。 本発明の第２の実施形態の掃除機ユニットの断面図を図式的に示す。

図１は、従来の掃除機ユニット１を示している。掃除機ユニット１は、ごみ粒子を格納するための空間２０を含むハウジング１０を有する。図面において、例示の目的で、多数の粒子が示され、参照符号５で示される。完全を期すために、この文書において、"ごみ粒子"という用語は、ごみ粒子を含む、掃除機ユニット１により引き込まれるべき任意のタイプの粒子を示すために用いられることに留意されたい。また、掃除機ユニット１により引き込まれるべき粒子は、水滴であってもよく、例えば、水が前述された空間２０に収集されることに留意されたい。粒子５を含むエアを入れる目的のために、少なくとも１つの入口開口部１１がハウジング１０内に設けられ、クリーンエアを外に出す目的のために、少なくとも１つの出口開口部１２がハウジング１０内に設けられる。入口開口部１１を通る粒子５を含むエアのフローと出口開口部１２を通るクリーンエアのフローとの双方は、図中、矢印で示されている。

掃除機ユニット１は、エアポンピングデバイス３０及びモータ４０又は中心軸の周りを回転させるようにエアポンピングデバイス３０を駆動させるための他の適切な手段を有する。図中、回転運動は、両矢印により図式的に示されている。エアポンピングデバイス３０は、ハウジング１０の内側に設けられ、２つの中空ファン３１，３２、即ち、加圧状態を生成し、これにより、掃除機の分野で良く知られた手法でエアの吸込を実現するための第１のベーシックファン３１、及び、吸い込まれたエアからごみ粒子５を分離するための第２のファン３２を有する。

特に、分離ファン３２は、ベーシックファン３１に対して逆作用するように設けられる。更に、ベーシックファン３１は、ファン３１，３２が回転したときに、分離ファン３２よりも強くポンピングするように設計される。結果として、動作の間、エアは、スリット３３又はファン３２に設けられた他の適切な開口部を介して、分離ファン３２にその外周から入り、分離ファン３２をその中心部から出る。その後、エアは、ベーシックファン３１にその中心部から入り、ベーシックファン３２をその外周から出る。しかしながら、吸い込まれたエアにより運ばれた粒子５は、経路の第１の部分が分離ファン３２内の遠心力に抗するように、掃除機ユニット１を通る同一の経路をたどることはできない。水及び泥は、エアよりもはるかに高い質量密度をもち、その質量密度は７００倍よりも高くなり得る。エアは、液滴及び粒子の或るサイズから始まる、遠心力場に抗して水滴及び泥粒子５を引き込むためのこれらに対するグリップをあまりもたない。これは、分離ファン３２の位置において、粒子５が遠心力場を通過することができず、エアからフィルタされることを意味する。

ハウジング１０は、粒子格納空間２０をハウジング１０の他の空間２１から分離するための壁１３をもち、これは、ベーシックファン３１が設けられた空間２１であり、クリーンエアだけが期待される空間２１である。この分離壁１３により、ごみ格納空間２０から他の空間２１へのごみ粒子５の自由な流れが阻止され、従って、クリーンエア空間２１におけるエアのコンタミネーションのリスクが最小化される。しかしながら、ファン３１，３２が中心軸の周りを自由に回転可能なように、エアポンピングデバイス３０のファン構成と分離壁１３との間にギャップ２２が存在する。このギャップ２２は粒子格納空間２０とクリーンエア空間２１との間のギャップでもあるので、ごみ漏出問題が取り込まれる。

実際のごみ漏出は、粒子格納空間２０からクリーンエア空間２１へのエアフローが存在するときに生じる。斯様なエアフローは、エアポンピングデバイス３０の一次ポンピング機能に基づいては存在しない。特に、ファン３１，３２が回転したときには、一次ファン３１は、ポンピング機能を実行し、分離ポンプ３２が反対方向に少しだけポンプする。ベーシックファン３１は分離ファン３２よりも強力であるので、ギャップ２２を通るフロー及び／又はギャップ２２間の圧力差がもたらされる。ベーシックファン３１の主要なポンピングアクションにより、及び、粒子格納空間２０が１又はそれ以上の比較的小さな入口開口部１１だけをもつという事実により、加圧状態が、粒子格納空間２０において得られ、クリーンエアが、クリーンエア空間２１から粒子格納空間２０に通過し、ギャップ２２を介して高圧側から低圧側まで流れる。斯様なエアフローは粒子格納空間２０からクリーンエア空間２１への粒子５の移動をもたらさないので、斯様なエアフローは、粒子５及びエアを分離するプロセスを危うくするものではないことは明らかである。

前述したようなエアポンピングデバイス３０の一次ポンピング機能に加えて、二次ポンピング機能も存在し、これは、ファンの表面が静止表面の近くで回転する場所で得られる。掃除機ユニット１において、ベーシックファン３１は、ベーシックファン３１及び分離壁１３の表面が互いに近くに延在するという事実により、比較的強い二次ポンプを生成する。分離ファン３２の位置では、分離ファン３２の二次ポンピング動作が比較的弱くなるように協働する表面はまずない。それ故、他の手段がとられない場合には、ベーシックファン３１の二次ポンピング動作に基づいてギャップ２２を通るごみ漏出が存在するだろう。しかしながら、ソリューションは、ディスク３４を与えるとともにこのディスク３４を分離ファン３２に関連付けることについて見出され、このディスク３４は、エアポンピングデバイス３０上に設けられ、分離ファン３２と分離壁１３との間に配置されるように位置決めされる。ディスク３４の存在に基づいて、分離ファン３２の二次ポンピング動作が増大され、この増大は、ベーシックファン３１の二次ポンピング動作が上回るか又は超えるほどになり得る。これに当てはまり次第、粒子格納空間２０からクリーンエア空間２１への汚染するエアフローが得られるというリスクはもはや存在しなくなる。

要約すると、掃除機ユニット１が動作してファン３１，３２が回転したときには、粒子５を含むエアは、入口開口部１１を介してハウジング１０内に引き込まれ、粒子格納空間２０内に受け取られる。ベーシックファン３１のポンピング動作に基づいて、エアは、ハウジング１０に更に引き込まれる。本プロセスにおいて、エアは、分離ファン３２内のスリット３３を介してエアポンピングデバイス３０に入り、エアポンピングデバイス３０を介してクリーンエア空間２１に流れる。しかしながら、粒子５は、分離ファン３２の遠心力場に抗して移動することができず、粒子格納空間２０に残る。この手法において、エア及び粒子５は分離され、クリーンエアは出口開口部１２を介してハウジング１０から噴き出される。

粒子格納空間２０からクリーンエア空間２１へのごみ漏出は、これらの空間２０，２１間の分離壁１３の存在に基づいては発生し得ない。ギャップ２２がエアポンピングデバイス３０のファン構成と分離壁１３との間に存在する位置では、ごみ漏出は、粒子格納空間２０の側でエアポンピングデバイス３０の二次ポンピング動作を強化するのに役立つディスク３４の存在に基づいて阻止される。

図２及び図３は、本発明の掃除機ユニットの２つの実施形態を示している。従来の掃除機ユニット１と同様に、粒子格納空間２０からクリーンエア空間２１へのごみ漏出を回避するための手段がとられている。しかしながら、これらの手段は、粒子格納空間２０の側でのエアポンピングデバイス３０の二次ポンピング動作を強化するためのこの側でのディスク３４のアプリケーションを含まない。代わりに、本発明は、ベーシックファン３１の比較的強い二次ポンピング動作によりもたらされたごみ漏出問題を解決するための他の手段を提案する。

概して、本発明の掃除機ユニットは、大体において従来の掃除機ユニット１に似ている。特に、これらの掃除機ユニットは、少なくとも１つの入口開口部１１及び少なくとも１つの出口開口部１２をもつハウジング１０、粒子格納空間２０及びクリーンエア空間２１、ベーシックファン３１及び分離ファン３２を有するエアポンピングデバイス３０、並びに、ファン３１，３２を駆動させるための少なくとも１つのモータ４０又は同種のものを有する。前述されたように、ディスク３４は、本発明の掃除機ユニットにおいては除かれている。

図２において示され参照符号２で示された、本発明の掃除機ユニットの第１の実施形態が従来の掃除機ユニット１と比較されたときには、本発明の掃除機ユニット２はベーシックファン３１の近くに延在する表面をもつ分離壁１３を有さないことが理解される。この手法において、ベーシックファン３１が二次ポンピング動作を実行可能ではないことがもたらされる。

本発明の掃除機ユニット２において、エアポンピングデバイス３０のファン構成とハウジング１０との間のギャップ２２が、ベーシックファン３１のエア出口側の近くに存在する。動作の間、ファン３１，３２が回転したときには、粒子５を含むエアは、入口開口部１１を介してハウジング１０に引き込まれ、ハウジング１０の一方側から他方側へ流れ、エアは、エアポンピングデバイス３０を介して流れる。粒子５は、分離ファン３２の機能に基づいて残留する。クリーンエアは、出口開口部１２を介してハウジング１０を出る。

特に、本発明の掃除機ユニット２において、粒子５は、エアポンピングデバイス３０のファン構成とハウジング１０との間に存在するギャップ２２を通過し得ない。この理由は、ギャップ２２を通る粒子格納空間２０からクリーンエア空間２１までのエアフローをもたらし得る二次ポンピング動作の効果が存在しないためである。エアがギャップ２２を通過する場合には、エアは、ベーシックファン３１の比較的強い一次ポンピング動作による粒子格納空間２０に広がる加圧状態の影響に基づき、他の方向に流れる。それ故、エアがギャップ２２を通過する場合には、これは、クリーンエア空間２１から粒子格納空間２０まで流れるクリーンエアである。

本発明の掃除機ユニット２のこの実施形態は良好に機能するだけでなく、この実施形態は、その組み立てプロセスが関係している限りはかなりの利点を提供する。従来の掃除機ユニット１において、分離壁１３は、入口側、即ち、分離ファン３２及びディスク３４が存在する側において、２つの回転部品間、即ち、ディスク３４及びベーシックファン３１の間に配置される必要がある。それ故、従来の掃除機ユニット１の組み立てプロセスにおいて少なくとも２つのステップが必要である。しかしながら、本発明の掃除機ユニット２においては、エアポンピングデバイス３０は、ワンステップでハウジング１０内に配置され得る。それ故、組み立てプロセスの間において時間及びコストが節約され、さもなければ分離壁１３を形成するために必要とされる材料が節約される。

エアポンピングデバイス３０のファン構成とハウジング１０との間に存在するギャップ２２の一方側だけで粒子５を維持する効果を強化するために、ラビリンスシールの良く知られた原理がギャップ２２の位置に適用されることが有利である。斯様な場合において、エアポンピングデバイス３０のファン構成の外周に存在する要素、及び、ハウジング１０から突出している要素は、ラビリンスシールの２つの要素を構成するとともにエアが流れる湾曲中間経路を実現するように形成される。

図３で示され参照符号３で示された、本発明の掃除機ユニットの第２の実施形態が、従来の掃除機ユニット１と比較されたときには、本発明の掃除機ユニット３が、クリーンエア空間２１内の少なくとも１つの入口開口部１４と、入口開口部１４と出口開口部１２との間にバリアを形成するための壁１５とを備えることが理解される。入口開口部１４は、クリーンエア空間２１にクリーンエアを入れるのに役立ち、バリア壁１５は、ベーシックファン３１の外表面に対して小さな距離で延在し、従って、入口開口部１４からその自由端１６に向かって、及び、ベーシックファン３１の外表面に沿ったポイントから出口開口部１２に向かって、クリーンエアをガイドすることが可能となる。この手法において、ベーシックファン３１が、エアポンピングデバイス３０のファン構成とハウジング１０の分離壁１３との間に存在するギャップ２２を介して粒子５を含むエアに対する二次ポンピング動作を実行することができないことが実現される。

本発明の掃除機ユニット３の動作の間、ファン３１，３２が回転したときには、粒子５を含むエアは、入口開口部１１を介してハウジング１０に引き込まれ、ハウジング１０の一方側から他方側に流れ、エアは、エアポンピングデバイス３０を介して流れる。粒子５は、分離ファン３２の機能に基づいて残留する。クリーンエアは、出口開口部１２を介してハウジング１０を出る。

更に、クリーンエアは、入口開口部１４を介してクリーンエア空間２１に引き込まれ、クリーンエアは、バリア壁１５の自由端１６に向かって流れる。ベーシックファン３１により構成された二次ポンプのための流入スポットは、粒子格納空間２０内よりもむしろこのポイントである。それ故、クリーンエアは、入口開口部１４からバリア壁１５の自由端１６にポンプされ、出口開口部１２から出る。実際にこの効果を実現するために、入口開口部１４のサイズは、バリア壁１５の自由端１６で円周方向圧力（circumferential pressure）を実現するのに十分であることが有利である。

特に、本発明の掃除機ユニット３において、粒子５は、エアポンピングデバイス３０のファン構成と分離壁１３との間に存在するギャップ２２を通過することができない。その理由は、粒子格納空間２０側では加圧状態が存在するのに対し、クリーンエア空間２１側では円周方向圧力が存在するためである。それ故、エアがギャップ２２を通過する場合には、エアは、ギャップ２２間の圧力差の影響に基づき他の方向に流れる。それ故、エアがギャップ２２を通過する場合には、これは、クリーンエア空間２１から粒子格納空間２０に流れるクリーンエアである。

本発明の掃除機３の適切な機能に関して、ギャップ２２とバリア壁１５の自由端１６に存在するギャップ１７との間の流れ抵抗が、ギャップ１７，２２のそれぞれと入口開口部１４との間の流れ抵抗よりも高くなることが有利であり、従って、ギャップ１７，２２のそれぞれが、そのプロセスにおいて互いに影響を与えることなく、分離壁１３とバリア壁１５との間に存在する空間からエアを引き込むことがもたらされる。述べられた流れ抵抗の関係を実現する一の実際の手法は、比較的小さな抵抗を実現するために、入口開口部１４の比較的大きな寸法をもつこと、入口開口部１４からギャップ１７，２２への比較的小さな抵抗をもつこと、及び、ギャップ１７，２２が互いに対して或る程度の距離に設けられることである。

本発明の範囲は前述された例に限定されるものではなく、これらの幾つかの補正及び変更が、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から逸脱することなく可能であることが当業者にとって明らかになるだろう。本発明が図面及び説明において詳細に示され述べられている一方で、斯様な図示及び説明は、単なる例示又は例であり、限定するものではないものとみなされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。

開示された実施形態のバリエーションは、図面、説明及び特許請求の範囲の研究から、当業者により理解され達成され得る。請求項において、"有する"という用語は、他のステップ又は要素を除外するものではなく、単数表記は、複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられ得ないことを示すものではない。請求項中の如何なる参照符号も、本発明の範囲を限定するものとして考慮されるべきではない。

エアポンピングデバイス３０において、ポンプ３１，３２は、示された例の場合のように互いに接続されてもよいが、これは、本発明の範囲内において必須というわけではないことに留意されたい。特に、本発明の掃除機ユニット３の第２の実施形態において、ポンプ３１，３２が別個に設けられ、異なるモータがポンプ３１，３２を駆動させるために設けられることも可能である。更に、エアポンピングアセンブリがこれらの例で述べられた２つのポンプ３１，３２よりも多くのポンプを有してもよいことに留意されたい。特に、本発明のユニット２，３の実際の実施形態において、エアポンピングデバイス３０は、３つのポンプを有し得るが、これは、偶数より多数のポンプも可能であるという事実を変えるものではない。

本発明は以下のように要約され得る。粒子５を含むエアをポンピングして前記エアから前記粒子５を分離するためのユニット２，３は、前記粒子５を受け取って格納するための空間２０をもつハウジング１０と、前記粒子５を含むエアを粒子格納空間２０に入れるための、前記ハウジング１０中の少なくとも１つの開口部１１と、前記エアを外に出すための、前記ハウジング１０中の少なくとも１つの開口部１２とを有する。更に、当該ユニット２，３は、前記ハウジング１０の内側に設けられ、直列に設けられた２つの中空ファン３１，３２を有するエアポンピングデバイス３０を有し、前記中空ファン３１，３２は、当該ユニット２，３の動作中に回転し、ベーシックファン３１と呼ばれる、前記ファン３１，３２のうち一方は、前記粒子格納空間２０の外へエアをポンピングするように作用し、前記ファン３１，３２のうち他方は、前記エアから前記粒子５を分離することを可能にする。当該ユニット２，３における前記ファン３１，３２の自由回転を可能にするために、前記エアポンピングデバイス３０のファン構成と前記ハウジング１０との間にギャップ２２が存在する。

本発明の一態様によれば、ギャップ２２を通る粒子５を含むエアのフローを回避するために、ベーシックファン３１の少なくとも大部分はカバーされていない。従って、述べられた不所望なエアフローをもたらし得る、静止壁を伴うベーシックファン３１の外表面の相互作用に基づく比較的強いポンピング動作が回避される。不所望なエアフローを回避するための他のソリューションは、ハウジング１０のクリーンエア空間２１においてクリーンエアの追加のフローをもち、ベーシックファン３１の外表面の相当部分に沿ってクリーンエアのフローをガイドすることを含む。

Claims (7)

1. 粒子を含むエアをポンピングして前記エアから前記粒子を分離するためのユニットであって、
   前記粒子を受け取って格納するための空間を有するハウジングと、
   前記粒子を含むエアを粒子格納空間に入れるための、前記ハウジング中の少なくとも１つの開口部と、
   前記エアを外に出すための、前記ハウジング中の少なくとも１つの開口部と、
   前記ハウジングの内側に設けられ、直列に設けられた２つの中空ファンを有するエアポンピングデバイスとを有し、
   前記中空ファンは、当該ユニットの動作中に回転し、前記ファンのうち一方は、入口開口部から出口開口部の方向に、前記粒子格納空間の外へエアをポンピングするように作用し、前記ファンのうち他方は、第１のベーシックファンに対して逆作用する位置に設けられ、これにより、前記エアから前記粒子を分離することを可能にし、分離ファンは、前記ベーシックファンよりも少ないポンピング出力をもち、
   当該ユニットにおける前記ファンの自由回転を可能にするために、前記エアポンピングデバイスのファン構成と前記ハウジングとの間にギャップが存在し、前記ベーシックファンの少なくとも大部分はカバーされていない、ユニット。
2. 前記分離ファンと前記ベーシックファンの相当部分との双方は、前記粒子格納空間内に設けられる、請求項１に記載のユニット。
3. 前記ハウジングは、単一空間だけを囲むための形状をもち、前記単一空間において、前記エアポンピングデバイスは、前記ハウジングの壁により交差されることなく配置される、請求項１に記載のユニット。
4. ラビリンスシールが、前記エアポンピングデバイスのファン構成と前記ハウジングとの間に存在する前記ギャップの位置に実現される、請求項１に記載のユニット。
5. 粒子を含むエアをポンピングして前記エアから前記粒子を分離するためのユニットであって、
   前記粒子を受け取って格納するための空間を有するハウジングと、
   前記粒子を含むエアを粒子格納空間に入れるための、前記ハウジング中の少なくとも１つの開口部と、
   前記エアを外に出すための、前記ハウジング中の少なくとも１つの開口部と、
   前記ハウジングの内側に設けられ、直列に設けられた２つの中空ファンを有するエアポンピングデバイスとを有し、
   前記中空ファンは、当該ユニットの動作中に回転し、前記ファンのうち一方は、入口開口部から出口開口部の方向に、前記粒子格納空間の外へエアをポンピングするように作用し、前記ファンのうち他方は、第１のベーシックファンに対して逆作用する位置に設けられ、これにより、前記エアから前記粒子を分離することを可能にし、分離ファンは、前記ベーシックファンよりも少ないポンピング出力をもち、
   前記ハウジングは、壁で分離された少なくとも２つの部分を有し、前記ベーシックファンは、前記エアを外に出すための開口部をもつ、前記少なくとも２つの部分のうち一方の内側に収容され、前記分離ファンは、前記粒子を受け取って格納するための前記空間を構成するとともに前記エアを入れるための開口部をもつ、前記少なくとも２つの部分のうちの他方の内側に収容され、
   当該ユニット内の前記ファンの自由回転を可能にするために、前記エアポンピングデバイスのファン構成と前記分離壁との間にギャップが存在し、
   前記ベーシックファンが収容された前記空間にエアを入れるために、少なくとも１つの開口部が前記ハウジング内に設けられる、ユニット。
6. 前記ベーシックファンが設けられた前記空間内に、エアを入れるための前記開口部からエアを外に出すための前記開口部へのダイレクトフローを妨げるための追加壁が設けられる、請求項５に記載のユニット。
7. 前記追加壁の少なくとも一部は、前記ベーシックファンに対して近い距離に延在し、前記追加壁の内端部とベーシックファンとの間にギャップが存在し、このギャップと前記エアポンピングデバイスのファン構成と前記分離壁との間に存在する前記ギャップとの間の流れ抵抗は、追加のギャップと、前記ベーシックファンが収容された前記空間にエアを入れるための前記開口部との間の流れ抵抗よりも高くなる、請求項６に記載のユニット。

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