JP4555326B2 - 排気アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、排気アセンブリに関する。特に本発明は、限定されないが、真空掃除機のような家庭用器具に使用するための排気アセンブリに関する。

真空掃除機は、気流から汚れ及びホコリを分離することが要求される。汚れ及びホコリを含んだ空気は、ホース及びワンド（wand）のアセンブリの端部に接続された、床に係合するクリーナヘッドあるいはツールのいずれかを介して、器具内に吸い込まれる。汚れた空気は、気流から汚れ及びホコリを分離しようとする数種類の分離装置を通過する。多くの真空掃除機は、多孔性の袋を通して汚れた空気を吸い込んだり吐き出したりし、汚れ及びホコリを袋内に保持する一方、清潔な空気を大気へ排気する。他の真空掃除機では、気流から汚れ及びホコリを分離するためにサイクロン分離器あるいは遠心分離器が使用される（例えば、特許文献１参照）。いずれのタイプの分離器が採用されていても、操作中の真空掃除機を通る空気の流れを生じさせるように使用されたときに、少量のホコリが分離器を通過してファン及びモータユニットへ運ばれてしまう危険性が共通して存在する。また、大多数の真空掃除機用ファンが、交流直巻モータのようなカーボンからなるブラシを有するモータによって駆動されているため、モータは空気の排気流に沿って運ばれるカーボン粒子を放出する。

この観点から、モータの後ろかつ空気が装置から排気される位置の前にフィルターが位置させられることは一般的となっている。そのようなフィルターは、しばしば“ポストモータ”フィルターと呼ばれている。

喘息患者にとって特に問題となり得る上記放出の問題についての消費者間の意識は高まっている。したがって、最近の真空掃除機のモデルには、フィルター物質からなる大きな表面積を有するフィルターが取り付けられ、該フィルターはしばしばいくつかのタイプのフィルター物質及び発泡体パッドを含んでいる。そのようなフィルターは物理的にかさばるものであり、また、そのようなフィルターを掃除機内に収容することはかなり大変である。ダイソンリミテッドによって製造及び販売された「Dyson DC05（商標）」と呼ばれる真空掃除機は、汚れ収集箱の下に円形のポストモータフィルターを収容している。空気は、フィルターの第１面へダクトで送られて該フィルターを通過し、該フィルターの第２面を離れて１組の開口部を介して装置から排気される。

また、真空掃除機を通る空気の流れの速度を増大させたいという要求がある。流れの速度が増大すると、一般に、表面から物質を拾い上げる掃除機の能力と汚れた気流から物質を分離するサイクロン分離器の能力との両方が高まる。しかしながら、気流の速度が増加すると、操作中の装置に騒音を生じさせてしまう。音吸収物質を排気の経路に配置することができるが、これは気流の経路の抵抗を増大させる。このことは、装置の重量及びコストの両方を増大させるのに加え、装置を通る気流の全体量に悪影響を与えてしまう。
欧州特許第００４２７２３号明細書 特開昭６１−１７９１２１号公報 特開平０４−０８１６００号公報 特開２００１−１５３１００号公報 特開２００２−０３４８６１号公報

本発明は、改良された排気アセンブリを提供しようとするものである。

したがって、本発明の一態様は、フィルターを収容するためのフィルターハウジングと、前記フィルターハウジングから気流を送り出すために前記フィルターハウジングに通じる排気ダクトと、前記フィルターの排気面から前記排気ダクトへ気流をガイドするために前記フィルターハウジング内に位置させられ、前記排気ダクトに入る前記気流を該排気ダクトの幅全体に亘って広げる少なくとも１つのベーンと、を備えている器具用排気アセンブリを提供する。

ベーンは、空気を前記排気ダクトの横断面全体に亘ってより均一に分配するように機能し、それによって排気流の速度を遅くする。このことは、騒音を減少させために役立ち、他の点では、より速い速度の流れが生じさせる背圧を減少させることができる。この配置は、排気が使用の際に排気ダクト全体に亘って容易に分配されないように排気ダクトが取り付けられたいかなる排気アセンブリにおいても、特に効果的である。

少なくとも２つのベーンがフィルターハウジング内に位置させられ、また、複数のベーンが排気ダクトの基端を通る横断面において互いに離間していることが好ましい。
ベーンの数が増加することは、排気流をより均一に分配するために役立つ。

複数のベーンは、フィルターハウジングのカバーによって担持されていることが好ましい。

フィルターハウジングは、排気流の一部が排気ダクトを通過することなく大気へ抜けるようにするための複数の開口部を備えていることが好ましい。このことは、排気ダクトに沿って通過する必要がある空気の流れを減少させるために役立つ。

排気ダクトは、排気ダクトを通る気流の方向において横断面積を増大させていることが好ましい。

本発明は、円柱（キャニスター）形状の真空掃除機に関して説明されるが、本発明が、他の種類の真空掃除機や、家庭用器具に適用できることは明らかである。

本発明の実施形態を、添付された図面を参照して説明する。

図１〜図３は、本発明の実施形態による真空掃除機１０の一例を示している。真空掃除機１０は、ホイール１３，１５を有するシャシー１２を含んだ円柱あるいはキャニスター形状のタイプの真空掃除機であり、ホイール１３，１５によりシャシー１２が清掃されるべき表面全体に亘って移動できる。シャシー１２はチャンバ２０を支持し、このチャンバ２０は、気流から汚れ、ホコリ及び他の屑を分離するための分離器として機能するとともに、分離された物質のための収集器として機能する。サイクロン分離器がここに示されているが、該分離器は任意の形状をとることができ、これは本発明にとって重要ではない。チャンバ２０は、ユーザーがチャンバ２０を空にすることができるように、シャシー１２から取り外すことができる。明らかな理由によって示されていないが、ホースが真空掃除機１０の入口１４に接続され、ユーザーは様々な表面の清掃に使用するためにホースの末端部にワンド（wand）あるいはツールを取り付けることができる。

図２及び図３は、図１の真空掃除機１０の内部構成部材のいくつかを示している。チャンバ２０は、気流が接線状でチャンバに入ることができるようにする入口１４に通じている。チャンバ２０は、その内部の中央部に取り付けられた開口部付きのシュラウド２１を有している。シュラウド２１の外側の領域２２が、第１のサイクロン分離ステージを形成している。シュラウド２１の複数の開口部２３は第２のサイクロン分離ステージに通じ、第２のサイクロン分離ステージは並列に配列された１組の部分円錐形状の複数の分離器２５を含んでいる。第２のステージの複数の分離器２５の出口は、ダクト２９を介してプレモータフィルター３０のためのハウジングに接続されている。プレモータフィルター３０は、２つのサイクロン分離ステージ２２，２５によって分離されなかった、いかなる微細なホコリあるいは微細粒子をも捕捉するように機能する。プレモータフィルター３０の下流側は、ファン及びモータのハウジング４８に通じている。このハウジング４８は、モータ４０によって駆動されるインペラ４５を収容している。ハウジング４８の出口は、開口部５０を介してフィルターハウジング６０に通じている。フィルターハウジング６０はポストモータフィルター７０を収容し、ポストモータフィルター７０はモータ４０から放出されるカーボン粒子のような気流に残存するいかなる粒子をも捕捉するように機能する。フィルターハウジング６０の下流側は排気ダクト９０に通じ、排気ダクト９０はその最も遠く離れた端部に外部開口部９５を有している。

フィルターハウジング６０は、図４を参照してさらに詳細に説明される。フィルターハウジング６０は、この実施形態において真空掃除機１０のシャシー１２の一部を形成する下部６１と、上部６２とを含んでいる。上部６２は、複数の突部６４及びスナップ留め具６７によって下部６１に着脱可能に取り付けられている。もちろん、他のタイプの留め具を用いることができる。下部６１は気流通路を構成し、該気流通路はその上流端においてハウジング４８からの出口を形成する開口部５０に通じている。下部６１と上部６２との間の空間は、フィルター７０を収容するためのキャビティを構成している。上部６２は分岐出口６３を有しており、分岐出口６３は排気ダクト９０の下端部に気密に接続されている。

複数のベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、気流通路内に配置されている。２つのベーン６５ａ，６５ｂは、開口部５０から、フィルター７０を収容するためのキャビティに隣接して位置する気流通路の領域内まで延びている。この領域において、ベーン６５ａ，６５ｂは、下部６１から上部６２へ向けて延び、フィルター７０に近接して位置する、あるいはフィルター７０に接触している。第３のベーン６５ｃは、開口部５０からフィルター７０を収容するためのキャビティに隣接して位置する気流通路の領域へ向けて延びているが、前記領域の直前で終端している。分離された３つのダクト５１，５２，５３が、ベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃの間に形成されている。

ベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、フィルター７０へ向かってあるいはフィルター７０を介して真空掃除機１０を通過する気流をガイドするように機能する。ベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、下部６１の下面に沿ってモータハウジング４８の出口５０から延びている。ベーン６５ａ，６５ｂは、フィルター７０が配置された領域の下に続いている。ベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃは２つの用途を有しており、第１には、それらがフィルター７０の表面全体に亘って気流を合理的に均一に分配するように機能し、第２には、それらの非直線形状がインペラ４５からの音を減衰させるように機能する。図５を参照すると、ベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、出口５０を６つの開口部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５１ｂ，５３ａ，５３ｂに分割している。これにより、使用の際、インペラ４５からの空気の流れが、分離された６つの流れに分割される。各開口部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂは、ダクト５１，５２，５３のうちの１つへの入口を形成する。各ダクト５１，５２，５３は、フィルター７０の表面領域における分離された個別の部分に通じている。各ベーン６５ａ，６５ｂの高さは、フィルターがフィルターハウジング６０内に取り付けられたときに、それらの末端縁部がフィルター７０の表面に近接して位置する、好ましくは接触するように選択される。したがって、各ダクト５１，５２，５３がフィルター７０における分離された個別の部分に通じているために、各ダクト５１，５２，５３に沿って流れる空気がフィルター７０のそれぞれの部分を通る流れとされる。

図２を再び参照すると、使用の際、フィルター７０の上流面がモータハウジング４８から入ってくる気流に関して鋭角（約１０°）をなすように位置していることが示されている。入ってくる気流に関するフィルター７０の配置が均一な分配にとって理想的ではなくても、前記のように気流を分離された複数の部分に分割したことが、フィルター７０の表面全体に亘って気流を均一に分配するように機能する。各ダクト５１，５２，５３が入口５０からの距離の異なるフィルター表面の一部分を提供すること、すなわち、ダクト５１がフィルター７０における離れた一部分を提供し、ダクト５２が中間部分を提供し、ダクト５３がフィルター表面７０における最も近い一部分を提供することは、とくに有効である。

図６は、平面視でのフィルターハウジング６０の下部６１を示している。ダクト５２の一部分に沿った気流の経路が矢印８５で示されている一方、音波の経路が矢印８６で示されている。ベーン６５ａ，６５ｂの形状のために、音波がベーン６５ａ，６５ｂの間で多段的に反射させられること、あるいは、少なくともモータハウジング４８から放出される音波に対する障害を提供することが理解できる。ベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、フィルターハウジング６０の下部６１と一体に形成されるように成型あるいは他の方法で製造することができるし、ベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃを、フィルターハウジング６０の下部６１内に配置される分離された部材あるいは１組の部材として設けることもできる。

上述したベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃの構成はまた、気流入口５０がフィルターハウジング６０に関してオフセンターとなっている場合に特に有益である。図７は、この種の複数のベーンが存在しない場合の予測される気流を示している。空気は、フィルターハウジング６０に入り、ハウジングの周囲で渦巻く。この渦巻いている気流は、ノイズの増加を引き起こし、さらに吸引力を減少させる。図８は、フィルターハウジング６０内にベーン６５ａ，６５ｂを配置させた場合の効果を示している。フィルターハウジング６０に入る空気は、いかなる目立つ程度にも渦巻くことができない。

ベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃの形状は、方向と断面変化との間の滑らかな移行を保障し、このことは、ノイズ及び背圧を増大させる“剥離”（break away）及び乱流を避けるために役立つ。特に、吸引力を減少させる掃除機内の背圧を最小化することが望ましい。図９及び図１０は、滑らかに湾曲したダクト（図９）と非常に鋭く湾曲したダクト（図１０）とを比較することによって、“剥離（break away）”した気流の効果を示している。

モータハウジング４８の外部開口部５０内のベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃの位置は、各ダクト５１，５２，５３への入口の横断面積がそれらのダクトによって提供されるフィルターの一部分の表面積に実質的に比例するように選択される。これは、フィルター表面全体に亘って気流が均一に分配されることを保障するように機能する。各ダクトへの２つの入口（例えば、ダクト５１への入口５１ａ，５１ｂ）の構成はまた、フィルターへの気流のバランスをとるように機能する。

ここでは、フィルター７０がひだ付きフィルターとして示され、円柱プラスチックケースは、ひだ付き構造体７２を収容している。他のタイプのフィルター、例えば単純な発泡体パッドフィルターが、ここに示されている位置に使用されていてもよい。ポストモータフィルターは、ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルターであることが好ましい。

図１１は、フィルターハウジング６０の下部６１の他の実施形態の平面図を示している。この実施形態では、１組のベーン１６５ａ〜１６５ｅが、図６に示されたものとは異なるように位置させられている。ここで、ベーン１６５ａ〜１６５ｅは、モータハウジング４８の外部開口部５０からフィルターハウジング６０の下部６１の最も遠く離れた側面に向けて外側へ延びている。前述したように、この複数のベーンの配置はフィルター７０の下の領域を複数のダクト１５１〜１５６に分割し、各ダクトはフィルター表面の異なる一部分に通じている。各ベーンは非直線形状かつ曲がりくねった形状を有しており、音波が少なくとも１つのベーンに衝突する公算を高める。使用の際、入ってくる気流は分離された複数の部分に分割され、各部分がそれぞれのダクトに沿って流れる。前述したように、各入口の横断面は、該入口によって提供されるフィルターの面積に比例する。

フィルター７０の排気面は、図１２〜１４を参照して説明される。図１２は、シャシー１２及びフィルターハウジング６０の平面図である。１組のベーン７５が、フィルターハウジング６０の上部６２の下面に設けられている。複数のベーン７５は、気流を排気ダクト９０の幅全体に亘って分配するように、フィルター７０の排気面を離れた気流を排気ダクト９０に向けてガイドするように機能する。このことは、図１３及び図１４によく図示されている。図１３は、複数のベーン７５を使用しない場合の予測される排気流の経路を示している。排気流９１は、排気ダクト９０における最も外部の表面近くに集中させられる。この気流の集中は、排気ダクト９０の最も外部に沿った、速度の速い集中した排気の流れとなる。このことは、２つの欠点を生じさせる、つまり、（ｉ）装置から出た空気の流れがユーザーと装置の周囲近辺とに対する乱流を引き起こし、かつ（ｉｉ）追加の騒音を引き起こす。

図１４は、図１２に示される複数のベーン７５を使用したときの効果を示している。ここでは、排気流９２が、排気ダクト９０全体に亘ってより均一に分配されている。これにより、排気ダクト９０の出口９５を出た空気の流れの速度のピークが減少する。したがって、静かで、真空掃除機１０の上流構成部材に対して低い背圧を示す真空掃除機を得ることができる。複数のベーン７５は、フィルターハウジング６０の上部６２と一体に形成されるように成型あるいは他の方法で製造することができる。

複数のベーン７５の使用に加えて、排気ダクト９０自体が外側へ向かうテーパ形状を有している、すなわち排気ダクト９０の横断面が排気の流れの方向において増大している。この外側へ向かうテーパ形状は、排気ダクト９０の出口９５からの気流の速度をさらに遅くするように機能する。このテーパ形状は緩やかであり、追加の流れの分離を生じさせることなく空気の速度を遅くする。排気ダクト９０はまた、ダクトの内部に取り付けられた複数のベーン９３を有している（図５参照）。これらのベーン９３は、ダクト９０の外部表面から内側へ向かって延び、必要に応じて音減少発泡体パッドを支持するために使用されることができる。

真空掃除機の操作を説明する。使用の際、空気は、モータ駆動のインペラ４５により任意の床ツール及びホースを通って真空掃除機１０の入口１４へ吸い込まれる。汚れた空気は、他の箇所で十分に記載されたように、汚れ及びホコリが気流から分離されつつ、サイクロン分離ステージ２２，２５を通過する。空気は、サイクロン２５の出口から、ダクト２９に沿ってプレモータフィルター３０を通り、モータハウジング４８内へ流れる。排気は、開口部５０に向けて吹き出されるとともに、ベーン６５ａ，６５ｂ，６５ｃのガイド縁部によって６つの部分に分割される。気流の分割された複数の部分は、３つのダクト５１，５２，５３に沿って流れる。上述したように、音波は、対向するベーン６５の間でダクト５１，５２，５３に沿って反射する。ダクトからの気流は結局、ダクト５１，５２，５３のそれぞれの上に位置するポストモータフィルター７０の一部分を通過する。フィルター７０を通過した後、空気は、複数のベーン７５によって排気ダクト９０への入口へ向けて流される。複数のベーン７５は、排気ダクト９０への入口に到達する気流が排気ダクト９０の幅全体に亘って分配されることを保障する。空気の一部は、フィルターハウジング上部６２の上面に位置する開口部８０を介して大気へ抜ける（図３の矢印８２参照）。残りの空気は、排気ダクト９０に沿って流れる。空気が排気ダクト９０に沿って流れるときに、該空気は、ダクト９０が流れの方向において幅を広くしているために速度を落とす。この空気は、開口部９５を介して大気へ抜ける（図３の矢印８５参照）。

本発明の実施形態によるフィルターハウジングを備えた真空掃除機の斜視図である。 図１の真空掃除機の側面図であり、掃除機の内部構成部材のいくつかを示す図である。 図１の真空掃除機の側面図であり、掃除機の内部構成部材のいくつかを示す図である。 図１〜図３の真空掃除機のフィルターハウジングを示す図である。 真空掃除機のシャシーと図４のフィルターハウジングへ導かれるダクトとを示す図である。 図４のフィルターハウジングの下部の平面図である。 気流中の渦巻きを減少させるベーンの効果を示す図である。 気流中の渦巻きを減少させるベーンの効果を示す図である。 図６のフィルターハウジングのベーンの形状の効果を示す図である。 図６のフィルターハウジングのベーンの形状の効果を示す図である。 フィルターハウジングの下部の他の実施形態の平面図である。 フィルターハウジングの排気部に位置するベーンの位置を示す図である。 フィルターハウジングの排気部にいかなる案内ベーンも存在しない場合に、フィルターハウジングを離れた気流の予測される経路を示す図である。 図１２のベーンが使用されたときのフィルターハウジングを離れた気流の予測される経路を示す図である。

符号の説明

１０ 真空掃除機
５０ 開口部
５１，５２，５３ ダクト
６０ フィルターハウジング
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ ベーン
７０ フィルター
７５ ベーン
９０ 排気ダクト

Claims (11)

1. フィルターを収容するためのフィルターハウジングと、
   前記フィルターハウジングから気流を送り出すために前記フィルターハウジングに通じる排気ダクトと、
   前記フィルターの排気面から前記排気ダクトへ気流をガイドするために前記フィルターハウジング内に位置させられ、前記排気ダクトに入る前記気流を前記排気ダクトの幅全体に亘って広げる少なくとも１つのベーンと、を備えている器具用排気アセンブリにおいて、
   前記フィルターハウジングがカバー部を備え、
   前記１つあるいは複数のベーンが前記カバーによって担持されている排気アセンブリ。
2. 請求項１に記載の排気アセンブリにおいて、
   前記ベーンは前記排気ダクトの基端を通る横断面において前記排気ダクトの側壁から離間するように位置させられている排気アセンブリ。
3. 請求項１または請求項２に記載の排気アセンブリにおいて、
   少なくとも２つのベーンが前記フィルターハウジング内に位置させられ、
   前記複数のベーンが前記排気ダクトの基端を通る横断面において互いに離間している排気アセンブリ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気アセンブリにおいて、
   前記１つあるいは複数のベーンが前記カバーと一体に成型されている排気アセンブリ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気アセンブリにおいて、
   前記カバーが前記フィルターハウジングから取り外し可能とされ、前記フィルターへのアクセスが可能とされている排気アセンブリ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の排気アセンブリにおいて、
   前記フィルターハウジングは、前記排気流の一部が前記排気ダクトを通過することなく大気へ抜けるようにするための複数の開口部を備えている排気アセンブリ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の排気アセンブリにおいて、
   前記排気ダクトは該排気ダクトを通る気流の方向において横断面積を増大させている排気アセンブリ。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の排気アセンブリにおいて、
   前記排気ダクト内に取り付けられた音減少物質体をさらに備えている排気アセンブリ。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の排気アセンブリにおいて、
   前記排気ダクトが前記フィルター表面の位置する平面に対して垂直ではない方向に位置合わせされている排気アセンブリ。
10. 入口と、
    請求項１〜９のいずれかに記載の排気アセンブリと、
    前記入口から前記排気アセンブリへの装置を通る空気の流れを生成するための手段と、を備えている器具。
11. 真空掃除機の形態をとる請求項１０に記載の器具において、
    該真空掃除機が気流から物質を分離するための手段をさらに備えている器具。

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