JP3940082B2 - 吸引掃除機 - Google Patents

Description

本発明は吸引掃除機に関する。特に、本発明はサイクロン式分離器を備えた吸引掃除機に関する。

最近およそ１０年程前から、吸引掃除機において空気流から粒子を分離するサイクロン式分離器の利用が進み、市場に出回っている。吸引掃除機に使用されるサイクロン式分離器の詳細な説明は、とりわけ特許文献１、特許文献２、及び特許文献３になされている。これら及び他の先行文献から、２つのサイクロンユニットを直列に設け、空気流を少なくとも２つのサイクロンを連続的に通過させるようにしたものが知られている。これによって、大きな埃その他の廃棄物が第１のサイクロンで空気流から取出され、第２のサイクロンを最適な条件で操作させながら、有効な方法で極めて微細な粒子を有効に除去できることとなる。この種の構成は、幅広いサイズ分布を持った種々の物質を含んだ空気流を取扱うときに有効である。吸引掃除機においては特に有効である。
米国特許第３４２５１９２号明細書 米国特許第４３７３２２８号明細書 欧州特許第４２７２３号明細書

下流のサイクロンが、並行配置された複数のサイクロンに置き換えられた構成のものも提案されている。その例として、上述の特許文献１、及び特許文献４に開示されたものがある。どちらの文献のものにおいても、下流のサイクロンがそれらサイクロンを取り囲むケーシング内に収納されているため、それらサイクロンに占有される体積が最小とならない。
実開昭５２−１４７７５号公報

本発明の目的は、占有する体積が比較的小さいサイクロン分離器を提供することである。また、本発明の別の目的は、吸引分離器の利用に適し、かつ吸引掃除機のサイズが従来と比較してできる限り小さいことを保証できるサイクロン分離器を提供することである。さらに、本発明のもう一つの目的は、従来の欠点を縮小することが可能なサイクロン分離器を提供することである。

本発明によれば、吸引掃除機は、外面を有し、かつその内部に相互に並行に配置された複数のサイクロンを設けたサイクロン式分離器を備え、各サイクロンが外壁を有したテーパ状の本体を有し、かつ、少なくとも各外壁の一部が該吸引掃除機の外面の一部を形成することを特徴とする。

サイクロンのテーパ状に形成された本体の外壁の少なくとも一部が吸引掃除機の外面をなしているので、吸引掃除機の全体的な体積が最小限に維持される。吸引掃除機の外面を容易に平滑化あるいは流線形状とするために別の方法で設けられていたカバーは必要ではない。また、サイクロン式分離器の機能的な部分の形状を認識できる視覚的効果は、消費者を満足させ、したがって魅力あるものである。この効果は、サイクロン式分離器の軸線回りに等角にサイクロンを配置すること、及び／又は、各サイクロンをそれらの軸線がサイクロン式分離器の軸線方向に対して傾斜するように配置することによって強調することができる。

好ましい実施例では、サイクロン式分離器は、複数のサイクロンに並行に配置された少なくとも一つのさらなるサイクロンを備え、かつ、これらのサイクロンはそれぞれ、吸引掃除機の外面の一部を形成しない外壁を有するテーパ状の本体を備えている。したがって、相互に並行に配置されたサイクロンの数は、対象とされる吸引掃除機の物理的制限に規制されない。吸引掃除機の外面の一部を形成しない付加的なサイクロンは、吸引掃除機の外面の一部を形成するサイクロンのリングの内部に配置されてもよい。

他の好ましい特徴は、従属クレームに記載してある。

図１ａ及び図１ｂは、本発明における家庭内で使用される吸引掃除機１０を示す。吸引掃除機１０は、下端にモータケーシング１４が配置されてなる直立本体１２を備えている。クリーナヘッド１６が、モータケーシング１４に関節式に取付けられている。吸引口１８がクリーナヘッド１６の中に設けられ、かつ、車輪２０が、吸引掃除機１０が清掃すべき表面上を移動できるように、モータハウジング１４に回転可能に取付けられている。

サイクロン式分離器１００が、モータケーシング１４の上部にある直立本体１２に取付けられている。サイクロン式分離器１００は、フィルタカバー２２によって形成された略水平な面に設置されている。フィルタカバー２２は、モータケーシング１４の上部に配置され、モータ後部フィルタ（図示せず）のカバーを提供している。また、サイクロン式分離器１００は、該サイクロン式分離器１００の先端部に配置されたクリップ２４によって直立本体１２に固定されている。直立本体１２は、汚れた空気をサイクロン式分離器１００の入口に運ぶための上流ダクト（図示せず）と、きれいな空気をサイクロン式分離器１００から運び出す下流ダクト２６とを備えている。

さらに直立本体１２は、ホースとワンドの組立体２８を備えている。この組立体は、吸引掃除機１０を清掃面上で移動させるための把手部として機能するよう図示したように構成することができる。あるいは、ホースとワンドの組立体２８は、そのワンドの末端２８ａを例えば階段、家具類等、清掃機能を発揮する床面用具（図示せず）とともに使用するために、取り外されてもよい。ホースとワンドの組立体２８の構成及び作用は、本発明の本質ではないので、ここではこれ以上詳述しない。図１ａ及び図１ｂに示された一般的なホースとワンドの組立体２８の構成及び作用は、米国再発行特許第３２２５７号明細書に記載されたものに類似している。米国再発行特許第３２２５７号明細書に開示の内容は本願明細書に取入れるものとする。また、いくつかの道具及びアクセサリー類３０ａ，３０ｂ，３０ｃが、使用していない間に保管する目的で、直立本体１２に取り外し可能に取付けられている。

上述した吸引掃除機１０の特徴の詳細は、本発明の本質ではない。本発明は、吸引掃除機１０の一部を形成するサイクロン式分離器１００の詳細に関するものである。サイクロン式分離器１００が作動するために、モータケーシング１４に配置されたモータが作動し、これにより空気が吸引口１８またはホースとワンドの組立体２８の端部２８ａのいずれかを通って吸引掃除機に入り込む。この汚れた（塵埃を含んだ）空気は、上流ダクトを通ってサイクロン式分離器１００を通過する。その空気は、サイクロン式分離器１００を通過した後、サイクロン式分離器１００の外に出て、直立本体１２の下を通り、下流ダクト２６を通ってモータケーシング１４に送り出される。その清浄化された空気は、フィルタカバー２２を通って吸引掃除機１０から排出される前にモータケーシング１４に配置されたモータを冷却するために使用される。

この吸引掃除機１０の操作原理は従来から知られている。本発明は、吸引掃除機１０から分離されたときの図２ａ，２ｂ及び２ｃに示されたサイクロン式分離器１００に関するものである。

図２に示されたサイクロン式分離器１００は、単一の上流サイクロン１０２からなる上流サイクロンユニット１０１と、複数の下流サイクロン１０４からなる下流サイクロンユニット１０３とを備えている。上流サイクロンユニット１０２は、閉じられた底部１０８を有する円筒箱１０６から本質的に構成されている。円筒箱の開いた上端１１０は、上流サイクロン１０２の上端を規定している環状の上部モールド部１１２に接している。円筒箱１０６には、汚れた空気を上流サイクロン１０２の内部に導入するために、入口部１１４が設けられている。入口部１１４は、クリーナヘッド１６からサイクロン式分離器１００へ汚れた空気を送る上流ダクトと連通するように形成、配置、及び構成されている。把手部１１６及び捕捉部材１１８が、円筒箱１０６が空にされる必要が生じたときに円筒箱１０６を前記上部モールド部１１２から取り外す手段を設けるために、円筒箱１０６及び上部モールド部１１２にそれぞれ設けられている。必要に応じて、シール材（図示せず）が円筒箱１０６と上部モールド部１１２との間に設けられてもよい。

円筒箱の底部１０８は、必要に応じて空にする目的で円筒箱１０６の内部にさらにアクセスするために、円筒箱の他の部分にヒンジ結合されてもよい。ここに示された実施例では、底部１０８をヒンジで開いて中身を空にする機構が含まれるが、そのような機構の詳細は、係属中の出願に係る発明の目的なので、ここではこれ以上詳述しない。

７つの同一の下流サイクロン１０４が、下流サイクロンユニット１０３に設けられている。下流サイクロン１０４は、下流サイクロンユニット１０３の中央の長手方向軸線回りに等角に配置されている。その軸線は、上流サイクロンユニット１０１の長手方向軸線に一致する。その構成は図２ｃに示されている。各下流サイクロン１０４は、最下端で大きく、最上端で小さくなるような形状を有する円錐台である。各下流サイクロン１０４は、下流サイクロンユニット１０３の長手方向軸線１５０の方向に僅かに傾斜した長手方向軸線１４８（図３参照）を有している。この特徴は以下に詳述する。また、各下流サイクロン１０４の最下端の最外部は、下流サイクロンユニット１０３の長手方向軸線１５０から放射状に、円筒箱１０６の壁よりもさらに広がっている。下流サイクロン１０４の最上端は、下流サイクロン１０４の表面から上方に延在した収集モールド部１２０の内部に突出している。収集モールド部１２０は、サイクロン式分離器１００を運搬可能な把手部１２２を支持している。捕捉部材１２４が、サイクロン式分離器１００を直立本体１２の上端に固定する目的で把手部１２２に設けられている。出口部１２６が、サイクロン式分離器１００の外部にきれいな空気を導くために上部モールド部１１２内に設けられている。出口部１２６は、きれいな空気をモータケーシング１４に送る下流ダクト２６と協働するように構成され配置されている。

図４ａ及び図４ｂに示すように、各サイクロン１０４は、円錐台に形成されテーパを有する本体１０４ａを備えている。各サイクロン１０４は外壁１０４ｂを備えている。外壁１０４ｂの第１の部分１０４ｃが収集モールド部１２０の内側に位置する一方、他の部分１０４ｄが収集モールド部１２０の外側に位置する。収集モールド部１２０の外側に位置し各外壁１０４ｂに位置する他の部分１０４ｄは、図１ａ及び図１ｂから明らかなように、吸引掃除機の外面の一部を形成している。

また、収集モールド部１２０は、上述のように空にする目的で円筒箱１０６の底部１０８を開けるための機構を作動させるために設けられた作動レバー１２８を設けている。

サイクロン式分離器１００の内部の構成は、図３ｂを見ればわかるであろう。図３ａは図２ａと同一であり、図３ｂの断面を表すIII−III線が示されている。

上流サイクロン１０２の内部の構成は、その長さ方向の全体に延在した内壁１３２を含んでいる。内壁１３２によって区画されている内部空間は、後述のように収集モールド部１２０の内部につながっている。内壁１３２の目的は、微細な埃のための収集空間１３４を規定ないし形成することである。内壁１３２及び収集空間１３４の内部には、作動レバー１２８が作動するときに底部１０８が開くための部品がある。その詳細及びこれら部品の操作は、本発明では重要ではなく、ここではこれ以上説明しない。

内壁１３２の外側には、４つの同形状のバッフルあるいはフィン１３６が取付けられ、これらバッフルあるいはフィン１３６は、内壁１３２から外側へ放射状に突出し、円筒箱１０６の方向に向いている。これらバッフル１３６は、内壁１３２と、底部１０８に近接する円筒箱１０６との間に形成された収集空間１３８に大きい塵埃粒子が堆積するのを補助している。バッフル１３６の固有な特徴は、国際公開第００／０４８１６号パンフレットにおいてより詳細に記されている。

上流サイクロン１０２の上側の一部にある内壁１３２の外側には、シュラウド１４０がある。シュラウドは、バッフル１３６から上方に延在し、かつ、内壁１３２とともに空気路１４２を形成している。シュラウド１４０は、上流サイクロン１０２の内部から空気路１４２へ空気を通す貫通部１４４を有している。空気路１４２は下流サイクロン１０４それぞれの入口１４６に接続されている。入口１４６はそれぞれ、渦巻き状に構成されているため、各下流サイクロン１０４に入る空気は各下流サイクロン１０４内にあるらせん状の通路を通過することとなる。

前述のように、各下流サイクロン１０４の長手方向の軸線は、下流サイクロンユニット１０３の長手方向の軸線１５０の方向に傾斜している。各下流サイクロン１０４の上端は、その下端よりも長手方向の軸線１５０に近接している。具体的には、適当な軸線１４８の傾斜角は、実際には７．５°である。

下流サイクロン１０４の上端は、前述のように収集モールド部１２０の内部に突出している。収集モールド部１２０の内部には、下流サイクロン１０４の上端が接続する部屋１５２が形成されている。収集モールド部１２０と下流サイクロン１０４の表面とによって、下流サイクロン１０４間に軸線方向に延在する通路を形成している。通路１５４は、内壁１３２によって形成された収集空間１３４に接続されている。したがって、下流サイクロン１０４の小さい方の端部を出た塵埃が部屋１５２から通路１５４を通って収集空間１３４まで通過することが可能となる。

各下流サイクロン１０４は、渦巻きファインダ１５６として形成された空気の出口を有している。各渦巻きファインダ１５６は、通常どおり、各下流サイクロン１０４の最下端の中央に設けられている。具体的には、中央本体１５８は、各渦巻きファインダ１５６内に設けられている。各渦巻きファインダは環状室１６０に連通し、環状室１６０はさらに出口部１２６に連通している（図２ｃ参照）。

図４ａ，図４ｂ及び図４ｃは、下流サイクロン１０４の構成をより詳細に示したものである。特に、これが通路１５４の配置を示すことに役立っている。それに加え、図４ｂによって、下流サイクロンユニット１０３の長手方向軸線に最も近い下流サイクロン１０４のそれぞれの側面が実質的にその長手方向軸線と並行であるということもわかる。

また、図４ａ，図４ｂ及び図４ｃは、７つの下流サイクロン１０４それぞれが、残りの６つのサイクロン１０４とともに一体に成型されることを示している。図４ａ，図４ｂ及び図４ｃに示された成形品は、一体部品として製作可能なものであり、かつそのように製作されたものである。これは製作及び組立の観点から見たときの利点である。特に、一体部品としてこの構成を製作するコストは、サイクロンを個々に製作し、かつそれらをともに要求された配置に組立てるコストよりも安価である。さらに、サイクロンを一体部品として製作することによって、組立手順において起こるエラーのおそれが解消されることとなる。サイクロンが個々に製作されその後組立てられた場合、その装置に起こる圧力不均衡のおそれが増加し、これによって、サイクロンの組立が全体として分離性能に影響を与えることになるであろう。

上述したこの装置の操作方法は以下のとおりである。汚れた空気（塵埃が含まれた空気）は、入口部１１４を通ってサイクロン式分離器１００に入る。入口部１１４の構成は、円筒箱１０６の壁に実質的に接線方向となっており、このため、入ってきた空気が円筒箱１０６の内側にあるらせん状の通路を通っていく。大きめの塵埃粒子は、綿埃その他の大きめの廃棄物とともに、周知のように、粒子に作用する遠心力の影響によって、底部１０８に近接する収集空間１３８に堆積される。部分的に清浄とされた空気が底部１０８から離間して内方かつ上方へ移動し、シュラウド１４０の貫通部１４４を通って上流サイクロン１０２を出る。部分的に清浄化された空気は次いで７箇所に別れた空気路１４２に沿って移動する。各部はそれぞれの入口１４６を通って下流サイクロン１０４の一つに入る。上述したように、各入口１４６は、入ってきた空気を下流サイクロン１０４の内側にあるらせん状の通路に送らせる渦巻き状の入口である。テーパ状とされた下流サイクロン１０４の形状によって、さらに回転分離が下流サイクロン１０４の内側に起こるため、非常に微細な塵埃の粒子が主の空気流から分離される。塵埃の粒子が下流サイクロン１０４の最上端を出る一方、きれいな空気が、軸１４８に沿って下流サイクロン１０４の下端に戻り、渦巻きファインダ１５６を通過して出ていく。きれいな空気は渦巻きファインダ１５６から環状室１６２の中を通って出口部１２６に進んでいく。他方、下流サイクロン１０４の空気流から分離された塵埃は、部屋１５２から通路１５４を通って収集空間１３４に落下する。

サイクロン式分離器１００を空にする必要があるとき、底部１０８は円筒箱１０６の側壁からヒンジで解放されることが可能であるため、収集空間１３４，１３８に収集された埃その他の廃棄物が適当な容器に落とすことができる。前述のように、空にする機構の詳細な操作は本発明の一部を形成するものではなく、ここではそれ以上説明しない。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。サイクロン式掃除機以外の吸引掃除機の特徴は、本発明の本質ではないことを強調しなければならない。サイクロンユニットの軸線が垂直である必要はなく、かつ、その軸線が実際に垂直方向から傾斜していても、また必要であれば水平であってもよいことが認識されるであろう。サイクロンユニットの収集エリアが分離を有効ならしめる空気通路を妨げることなく廃棄物を収集するよう構成されている限り、遠心分離は重力に大きくは影響されないという事実によってこのことが可能となっている。上述した実施例のさらなる応用例として、上述の下流サイクロンは、それぞれの軸線が図示のような下流サイクロンユニットの軸線方向に傾斜される代わりに相互に並行に配置されるように設けられてもよい。さらに、上述したように、さらなる下流サイクロンが、上述の具体例に示された下流サイクロンに並行に配置されてもよい。このことは、サイクロン式分離器の軸回りに等角に配置されたサイクロンの数が増加させること、既に配置されたサイクロンのリングの内側にさらなるサイクロンを追加すること、あるいはこれら両者を組み合わせることによって実現可能となる。他の応用及び変更は、当業者にとって明らかである。

図１ａ及び図１ｂは、それぞれ本発明における吸引掃除機の正面図及び側面図である。 図２ａ、図２ｂ、及び図２ｃは、それぞれ図１ａ及び図１ｂの吸引掃除機の一部を形成するサイクロン式分離器の第１態様の正面図、側面図、及び計画図である。 図３ａ及び図３ｂは、それぞれ図２ａ、図２ｂ、及び図２ｃのサイクロン式分離器の正面図及び図３ａのIII−IIIにおける断面図である。 図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃは、それぞれ図２ａ、図２ｂ、及び図２ｃのサイクロン式分離器の斜視図、計画図、及び図４ｂのIV−IVにおける断面図である。

符号の説明

１０ 吸引掃除機
１００ サイクロン式分離器
１０４ サイクロン

Claims (11)

1. 外面を有し、かつ内部に相互に並行に配置された複数のサイクロンを備えたサイクロン式分離器が組み込まれてなる吸引掃除機において、
   各サイクロンが外壁を有したテーパ状の本体を有し、かつ、少なくとも各外壁の一部が前記外面の一部を形成しており、
   各サイクロンは、前記サイクロン式分離器の軸線方向に傾斜している軸線を有していることを特徴とする吸引掃除機。
2. 前記サイクロンは、前記サイクロン式分離器の軸線回りに等角に配置されている請求項１記載の吸引掃除機。
3. 前記サイクロン式分離器は、複数の前記サイクロンに並行に配置された少なくとも一つの別のサイクロンを備え、
   前記別のサイクロンは、前記外面の一部を形成しない外壁を備えたテーパ状本体を有する請求項１または２に記載の吸引掃除機。
4. 前記別のサイクロンは、前記軸線回りに等角に配置された複数の前記サイクロンよりも前記サイクロン式分離器の軸線に接近して設けられている請求項２又は３に記載の吸引掃除機。
5. 前記テーパ状本体は、それぞれ円錐台に形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の吸引掃除機。
6. 前記サイクロンは、全て実質的に同一のサイズ及び形状である請求項１から５のいずれか一項に記載の吸引掃除機。
7. 前記サイクロンはそれぞれ、下端が上端よりも大きいものである請求項１から６のいずれか一項に記載の吸引掃除機。
8. 前記サイクロンそれぞれの小さい方の端部は、共通の収集エリアの中に開口している請求項７記載の吸引掃除機。
9. 前記サイクロン式分離器は、少なくとも一部が前記外面の一部を形成する外壁を有する上流サイクロンを備える前記請求項１から８のいずれか一項に記載の吸引掃除機。
10. 前記上流サイクロンの前記外壁は、実質的に円筒状に形成されている請求項９記載の吸引掃除機。
11. 相互に並行に配置された前記複数のサイクロンは、前記上流サイクロンの前記外壁の外側全体に配置される請求項１０記載の吸引掃除機。

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