JP2016013440A - 真空掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】性能に悪影響を及ぼさない真空掃除機を提供する。
【解決手段】真空掃除機が、第１のサイクロン分離器１０と、第１のサイクロン分離器１０と並列に配置された第２のサイクロン分離器１２とを含む分離装置２と、第１及び第２のサイクロン分離器１０、１２を通る空気流を生じるように構成された空気流発生器４と、第２のサイクロン分離器１２を通る空気の流れを制御するための流量制御装置４８とを備える。真空掃除機は、流量制御装置４８が第２のサイクロン分離器１２を通る空気の流れを防ぐように構成されることにより、使用時に空気が第１のサイクロン分離器１０を流れて第２のサイクロン分離器１２を迂回するようになる第１の構成と、流量制御装置４８が第２のサイクロン分離器１２を通る空気の流れを許容するように構成されることにより、使用時に空気が第１及び第２のサイクロン分離器１０、１２を流れるようになる第２の構成とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空掃除機に関し、特にサイクロン分離器を備えた真空掃除機に関する。

英国特許第２５０２８１９号には、英国内で販売されているＤｙｓｏｎ社製の手持ち型真空掃除機ＤＣ５９に類似するバッテリ駆動式手持ち型真空掃除機が示されている。

ＤＣ５９は、サイクロン分離器を備えたバッテリ駆動式軽量手持ち型真空掃除機である。

真空掃除機は、真空を用いてわずかに汚れた床を掃除できる低流量モード、及び真空を用いてひどく汚れた床を掃除できる高流量モードという２つのモードで動作することができる。通常、真空掃除機は、バッテリ電源を節約するために、ほとんど常に低流量モードで使用されると見込まれている。真空掃除機は、短時間の集中的な清掃作業のために高流量モードに切り替えることができる。

サイクロン分離器は、単一の一次サイクロン分離器と、複数の二次サイクロン分離器とを含む。これらのサイクロン分離器は、真空掃除機が低流量モードで動作している時に最適な分離効率をもたらすように構成されている。

英国特許第２５０２８１９号明細書

真空掃除機が高流量モードで動作する場合、真空掃除機を通る空気流が大きくなるということは、二次サイクロン分離器が詰まってしまうことを意味し、このことは真空掃除機の性能に悪影響を及ぼす。

本発明の第１の態様によれば、第１のサイクロン分離器と、第１のサイクロン分離器と並列に配置された第２のサイクロン分離器とを含む分離装置と、第１及び第２のサイクロン分離器を通る空気流を生じるように構成された空気流発生器と、第２のサイクロン分離器を通る空気の流れを制御するための流量制御装置とを備えた真空掃除機であって、流量制御装置が第２のサイクロン分離器を通る空気の流れを防ぐように構成されることにより、使用時に空気が第１のサイクロン分離器を流れて第２のサイクロン分離器を迂回するようになる第１の構成と、流量制御装置が第２のサイクロン分離器を通る空気の流れを許容するように構成されることにより、使用時に空気が第１のサイクロン分離器及び第２のサイクロン分離器を流れるようになる第２の構成とを有する真空掃除機を提供する。

空気流発生器は、分離装置を通る第１の流量の空気流を発生させる低流量構成と、分離装置を通る第１の流量よりも大きな第２の流量の空気流を発生させる高流量構成とを有することができる。

真空掃除機は、使用時に、真空掃除機が第１の構成にある時には空気流発生器が低流量構成で動作し、真空掃除機が第２の構成にある時には空気流発生器が高流量構成で動作するように構成することができる。

真空掃除機は、使用時に、真空掃除機が第１の構成にある時の第１のサイクロン分離器を通る流量が、真空掃除機が第２の構成にある時の第１のサイクロン分離器を通る流量と同じになるように構成することができる。

第１及び第２のサイクロン分離器は、使用時に、真空掃除機が第２の構成にある時に、第１のサイクロン分離器を通る流量が第２のサイクロン分離器を通る流量と同じになるように構成することができる。

第１のサイクロン分離器と第２のサイクロン分離器は、同じものとすることができる。

分離装置は、複数の第１のサイクロン分離器を含むことができる。これらの第１のサイクロン分離器は、同じものとすることができる。

分離装置は、複数の第２のサイクロン分離器を含むことができる。これらの第２のサイクロン分離器は、同じものとすることができる。

真空掃除機は、第１のサイクロン分離器によって空気流から分離された屑を収集するように構成された第１の屑収集器と、第２のサイクロン分離器によって空気流から分離された屑を収集するように構成された第２の屑収集器とをさらに備えることができる。第１及び第２の屑収集器は、互いに流体的に隔離することができる。

分離装置は、第１及び第２のサイクロン分離器の上流にこれらのサイクロン分離器と直列に配置された一次分離器を含むことができる。一次分離器は、サイクロン分離器とすることができる。或いは、一次分離器は、慣性分離器とすることができる。

流量制御装置は、弁を含むことができる。この弁は、第２のサイクロン分離器の下流に配置することができる。

真空掃除機は、バッテリ駆動式真空掃除機とすることができる。

真空掃除機は、ユーザが真空掃除機を第１の構成と第２の構成との間で切り替えられるように構成されたユーザ操作可能スイッチをさらに備えることができる。

以下、本発明をより良く理解できるように、また本発明をどのように実施できるかをより明確に示すために、添付図面を参照しながら本発明をほんの一例として説明する。

真空掃除機の分離装置及び空気流発生器の概略図である。 図１に示す分離装置及び空気流発生器の、分離装置が第１の構成にある時の分離装置を通過する空気流を示す概略図である。 図１に示す分離装置及び空気流発生器の、分離装置が第２の構成にある時の分離装置を通過する空気流を示す概略図である。

図１は、バッテリ駆動式真空掃除機の分離装置２及び空気流発生器４の概略図である。

分離装置２は、一次サイクロン分離器６と、一次サイクロン分離器６の流体的に下流に配置された複数の二次サイクロン分離器８とを備える（二次サイクロン分離器８は、一次サイクロン分離器６と直列である）。二次サイクロン分離器８は、互いに流体的に並列になるように配置される。

二次サイクロン分離器８は、第１のサイクロン分離器の組１０及び第２のサイクロン分離器の組１２という２組のサイクロン分離器を含む。図示の実施形態では、第１の分離器の組１０が１０個のサイクロン分離器８を含み、第２の分離器の組が５個のサイクロン分離器を含む。二次サイクロン分離器８は合計１５個存在するが、容易に参照できるように、各組１０、１２から１つのサイクロン分離器８しか示していない。二次サイクロン分離器８の性能特性は全て同じである。

空気流発生器４は、二次サイクロン分離器８の下流に配置される。空気流発生器４は、一次サイクロン分離器６及び二次サイクロン分離器８を通じて空気を吸引するように構成される。空気流発生器４は、モータ及びインペラ（図示せず）を有することができる。空気流発生器４は、低流量モード及び高流量モードという２つの動作モードを有する。低流量モードでは、空気流発生器４は、分離装置２を通じて低容量の空気流量を発生させる。高流量モードでは、空気流発生器４は、分離装置２を通じて、低流量モードと比べて比較的高容量の空気流量を発生させる。

一次サイクロン分離器６は、空気入口１６及び空気出口１８を有する円筒形の分離チャンバ１４を含む。空気入口１６は、分離チャンバ１４の側壁に設けられる。空気入口１６は、分離チャンバ１４内の分離チャンバ１４の中心軸Ｘの周囲に回転流を生じるように構成される。

分離チャンバ１４内には、中心軸Ｘと同軸上に円筒スクリーン２０が延びる。円筒スクリーン２０は、分離チャンバ１４内で渦ファインダとして機能する。スクリーン２０の穴は、分離チャンバ１４からの出口１８を形成する。このような構成は、一般にシュラウドと呼ばれる。

分離チャンバ１４及び空気出口１８の下方には、集塵チャンバ２２が設けられる。集塵チャンバ２２は、分離装置２の残り部分からの取り外しが可能なビンによって形成することができる。

二次サイクロン分離器８は、一次サイクロン分離器６の上方に配置され、中心軸Ｘの周囲に広がるアレイ状に配置される。各二次サイクロン分離器８は、空気入口２６、空気出口２８及び固形物出口３０を有する、図示の実施形態では円錐形の分離チャンバ２４を含む。空気入口２６は、分離チャンバ２４内に回転流を生じるように構成される。

円筒スクリーン２０からは、入口マニホールド３４まで一次出口ダクト３２が上向きに延びる。入口マニホールド３４は、二次サイクロン分離器８のそれぞれの空気入口２６の各々と流体連通する。

各二次サイクロン分離器８の分離チャンバ２４の上部領域からは、渦ファインダ３６が延びる。各渦ファインダ３６は、各二次サイクロン分離器８の軸Ｙに沿って延びる開口管を含む。各二次サイクロン分離器８の空気出口２８は、渦ファインダ３６の下端の開口部によって定められる。各空気出口２８は、渦ファインダ３６、出口ダクト３８、及び各出口ダクト３８が開口する共通出口マニホールド４０を介して空気流発生器４と流体連通する。出口マニホールド４０と空気流発生器４の間には、任意のフィルタ４２が配置される。

固形物出口３０は、各二次サイクロン分離器８の分離チャンバ２４の下端に位置する。第１のサイクロン分離器の組１０の固形物出口３０の下方には、第１の細塵収集チャンバ４４が配置される。第２のサイクロン分離器の組１２の固形物出口３０の下方には、第２の細塵収集チャンバ４６が配置される。

第１及び第２の細塵収集チャンバ４４、４６は、互いに流体的に隔離された別個のチャンバであり、すなわちチャンバ４４、４６の一方から他方に直接空気が通過することはできない。

第２のサイクロン分離器の組１２の出口ダクト３８と、出口マニホールド４０との間の接合点には、弁４８の形の流量制御装置が配置される。弁４８は、空気流発生器４によって第２の二次サイクロン分離器８の組１２を通じて空気が引き込まれるのを防ぐ閉鎖状態と、空気流発生器４によって第２の二次サイクロン分離器８の組１２を通じて空気を引き込むことができる開放状態とを有する。

弁４８が閉じている場合、空気は、一次サイクロン分離器６及び第１の二次サイクロン分離器８の組１０のみを通じて流れる。弁４８が開いている場合、空気は、一次サイクロン分離器６、並びに第１及び第２の二次サイクロン分離器８の組１０、１２の両方を通じて流れる。

空気流発生器４及び弁４８は、例えば、空気流発生器４及び弁４８の動作を制御するプログラマブルロジックコントローラなどのコントローラ（図示せず）に接続される。

コントローラは、例えば真空掃除機に取り付けられた掃除機ヘッド内の圧力低下が検知されたことに応答して、或いは、例えば真空掃除機に設けられたスイッチを作動させることによってユーザが開始したコマンドに応答して、空気流発生器４及び弁４８を自動的に制御するように構成することができる。弁４８は、コントローラに接続された機械的アクチュエータ、電磁アクチュエータ、油圧アクチュエータ又は空気圧アクチュエータを介して制御することができる。

真空掃除機は、空気流発生器４が低流量モードにあって弁４８が閉じている（図２に示す）第１の構成と、空気流発生器４が高流量モードにあって弁４８が開いている（図３に示す）第２の構成とを有する。第１の構成は、バッテリから大量の電力を引き出さずに、わずかに汚れた表面を掃除するのに適する。第２の構成の高流量では、真空掃除機のピックアップ性能が向上し、ひどく汚れた表面を掃除するために特に有効である。コントローラは、真空掃除機を第１の構成と第２の構成の間で単純に切り替えられるように、空気流発生器４と弁４８を同時に制御するように構成される。

第１の構成では、空気流発生器４が、一次サイクロン分離器６及び第１の二次サイクロン分離器の組１０を通る比較的低い空気流量を発生させる。第１のサイクロン分離器８の組１０の各サイクロン分離器８を通る流れは均等に分散する。例えば、空気流発生器４が分離装置２を通る１０リットル／秒の流量を発生させた場合、各サイクロン分離器８を通る流量は１リットル／秒になる。第１の二次サイクロン分離器の組１０のサイクロン分離器８は、分離効率が１リットル／秒の流量で最適になるように構成される。従って、真空掃除機が第１の構成にある場合、第１のサイクロン分離器の組１０のサイクロン分離器８は最適分離効率で動作する。最適分離効率は、真空掃除機の必要な性能特性に依存し、特定の粒径における目標「カットポイント」とすることができる。

真空掃除機が第２の構成に切り替わると、空気流発生器４は、一次サイクロン分離器６、並びに第１及び第２の二次サイクロン分離器８の組１０、１２を通る比較的高容量の空気流量を発生させる。第１及び第２の分離器の組１０、１２の各サイクロン分離器８を通る流れは均等に分散する。例えば、空気流発生器４が分離装置２を通る１５リットル／秒の流量を発生させた場合、各サイクロン分離器８を通る流量は１リットル／秒になる。従って、第１のサイクロン分離器の組１０のサイクロン分離器８は、最適分離効率で動作し続ける。また、やはり１リットル／秒の流量で分離効率が最大になるように構成された第２のサイクロン分離器の組１２も最適分離効率で動作する。

上述した構成の利点は、２つの動作モードを有する分離装置２の二次サイクロン分離器８が、両方のモードにおいて最適効率で動作できる点である。従って、二次サイクロン分離器の低速又は詰まりに起因する分離効率の低下が避けられる。

上記の構成は、ほんの一例として説明したものである。他の二次サイクロン分離器の構成を使用することもできると理解されたい。例えば、第１のサイクロン分離器の組のサイクロン分離器の数を第２のサイクロン分離器の組よりも少なくすることもでき、或いは各組のサイクロン分離器の数を同じにすることもできる。いずれの場合にも、第１及び第２のサイクロン分離器の組の性能特性は、二次サイクロン分離器が各モードにおいてその最適効率で動作するように、空気流発生器の各動作モードにおける流量に合わせられる。

別の実施形態では、単一の弁を、各二次サイクロン分離器を通る空気の流れを制御するように構成された複数の弁に置き換えることができる。これらの弁は、第２のサイクロン分離器の組を通る流れを制御するように一体となって開閉することができる。

流量制御装置及び空気流発生器は、分離器を通る検知流量などの検知パラメータに応じて制御することができると理解されたい。例えば、流量が所定の閾値よりも低下した場合には、第１のサイクロン分離器の組の分離効率を維持する（又は高める）ために、第２のサイクロン分離器の組を通る空気流が流量制御装置によって停止される。

第１及び第２のサイクロン分離器の組の一方又は両方は、単一のサイクロン分離器を含むこともできると理解されたい。例えば、両方の組が単一のサイクロン分離器を含むこともでき、或いは第１のサイクロン分離器の組が複数のサイクロン分離器を含んで第２のサイクロン分離器の組が単一のサイクロン分離器を含むことも、この逆とすることもできる。

さらなる実施形態では、一次サイクロン分離器を、慣性分離器などの二次サイクロン分離器に置き換えることもできる。

それぞれの流量制御装置を有するさらなる二次サイクロン分離器の組を設け、空気流発生器を、いずれの分離器の組を空気が通過するかに応じて、二次サイクロン分離器を通るそれぞれの空気流量を発生させるように構成することもできる。例えば、対応する流量制御装置を有する第３の二次サイクロン分離器の組を設けることもできる。第１、第２及び第３の二次サイクロン分離器の組全てを空気が通過する場合、空気流制御装置は、高流量よりも高い流量を生じるように構成することができる。

Claims (17)

1. 真空掃除機であって、
   第１のサイクロン分離器と、該第１のサイクロン分離器と並列に配置された第２のサイクロン分離器とを含む分離装置と、
   前記第１及び第２のサイクロン分離器を通る空気流を生じるように構成された空気流発生器と、
   前記第２のサイクロン分離器を通る空気の流れを制御するための流量制御装置と、
   を備え、前記真空掃除機は、前記流量制御装置が前記第２のサイクロン分離器を通る空気の流れを防ぐように構成されることにより、使用時に空気が前記第１のサイクロン分離器を流れて前記第２のサイクロン分離器を迂回するようになる第１の構成と、前記流量制御装置が前記第２のサイクロン分離器を通る空気の流れを許容するように構成されることにより、使用時に空気が前記第１のサイクロン分離器及び前記第２のサイクロン分離器を流れるようになる第２の構成とを有する、
   ことを特徴とする真空掃除機。
2. 前記空気流発生器は、該空気流発生器が前記分離装置を通る第１の流量の空気流を発生させる低流量構成と、前記空気流発生器が前記分離装置を通る前記第１の流量よりも大きな第２の流量の空気流を発生させる高流量構成とを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空掃除機。
3. 前記真空掃除機は、使用時に、該真空掃除機が前記第１の構成にある時には前記空気流発生器が前記低流量構成で動作し、前記真空掃除機が前記第２の構成にある時には前記空気流発生器が前記高流量構成で動作するように構成される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の真空掃除機。
4. 前記真空掃除機は、使用時に、該真空掃除機が前記第１の構成にある時の前記第１のサイクロン分離器を通る流量が、前記真空掃除機が前記第２の構成にある時の前記第１のサイクロン分離器を通る流量と同じになるように構成される、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の真空掃除機。
5. 前記第１及び第２のサイクロン分離器は、使用時に、前記真空掃除機が前記第２の構成にある時に、前記第１のサイクロン分離器を通る流量が前記第２のサイクロン分離器を通る流量と同じになるように構成される、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の真空掃除機。
6. 前記第１のサイクロン分離器と前記第２のサイクロン分離器は同じものである、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の真空掃除機。
7. 前記分離装置は、複数の第１のサイクロン分離器を含む、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の真空掃除機。
8. 前記第１のサイクロン分離器は同じものである、
   ことを特徴とする請求項７に記載の真空掃除機。
9. 前記分離装置は、複数の第２のサイクロン分離器を含む、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の真空掃除機。
10. 前記第２のサイクロン分離器は同じものである、
    ことを特徴とする請求項９に記載の真空掃除機。
11. 前記第１のサイクロン分離器によって前記空気流から分離された屑を収集するように構成された第１の屑収集器と、前記第２のサイクロン分離器によって前記空気流から分離された屑を収集するように構成された第２の屑収集器とをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の真空掃除機。
12. 前記分離装置は、前記第１及び第２のサイクロン分離器の上流に該第１及び第２のサイクロン分離器と直列に配置された一次分離器を含む、
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の真空掃除機。
13. 前記一次分離器は、サイクロン分離器である、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の真空掃除機。
14. 前記流量制御装置は、弁を含む、
    ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の真空掃除機。
15. 前記弁は、前記第２のサイクロン分離器の下流に配置される、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の真空掃除機。
16. 前記真空掃除機は、バッテリ駆動式真空掃除機である、
    ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の真空掃除機。
17. ユーザが前記真空掃除機を前記第１の構成と前記第２の構成との間で切り替えられるように構成されたユーザ操作可能スイッチをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の真空掃除機。

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