JP4585733B2 - 真空掃除機のセパレータ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は溶液型真空掃除機のセパレータに関するものである。前記溶液は、吸引された粒子状物質の予め分離及び処理を提供するものである。掃除機はいわゆるダスト・コントロール・バキューム機器に関する。
【０００２】
様々に設計された真空掃除機が住居及び商業施設において使用されることが知られている。これらに共通する特徴として、望ましくない粒子状物質や、時には液体をもバキューム装置内に吸引する空気流を起こす吸引力の向上が挙げられる。その後、吸い込まれた空気は吸引された粒子状物質及び時々吸引される液体から分離されなければならない。粒子状物質及び任意に吸引された液体から分離された後、空気は排出されて外気に戻される。しかし、粒子状物質及び任意に吸引された液体は真空掃除機内に留まる必要がある。空気から粒子状物質を分離するには機械的はフィルタを使用することができる。他方では、粒子状物質及び任意に吸引された液体を空気から分離するには、溶液（フィルタ）及び特別なセパレータが使用され得る。溶液を用いて空気から粒子状物質及び任意に吸引された液体を分離し、処理することにより得られる利点は、液体は通常は水であるため、即ち常に入手可能である（機械的フィルタは常に入手することができない）という点であり、一例として洗浄剤である液体は粒子状物質と同じように吸い込まれ、しかもこれらバキューム・クリーニング型の装置は使用している間に若干の湿気効果をもたらすスペースを提供する。全ての溶液型真空掃除機に生じる共通の問題は、粒子状物質だけでなく空気によって吸引された液体も空気から分離させなければならないということである。溶液型真空掃除機の大部分では、粒子状物質及び吸引された液体から空気を分離するために遠心分離法を用いており、粒子状物質及び液体と比較した場合に明らかに低い容量の空気により可能である。
【０００３】
溶液型真空掃除機は一例として米国特許第４，６４０，６９７号及びドイツ特許第３，６３２，９９２号のそれぞれに、及び米国特許第５，０３０，２５７号及び米国特許第５，１２５，１２９号に記載されている。空気から粒子状物質及び液体を分離させることに関し、これら特許における解決法の主たる問題点は、セパレータが技術的に困難かつ非効率な構成をしているということである。
【０００４】
ＷＯ９２／０３２１０号によれば粒子状物質から空気を分離させるには３つの段階を踏む。液体トラップの間を空気流が通る際、大きい粒子状物質は湿気を帯び液体トラップ内に捕らえられる。小さい粒子状物質は空気流によりセパレータの方向に吸引され、微細な水滴に結合しセパレータの表面に付着する。セパレータの高速回転により（１分間に２０，０００回転から２５，０００回転する）、微細な水滴に結合した小さい粒子状物質は強制的に元の液体容器に放出される。小さい粒子状物質及び微細な水滴は、セパレータの内部に取り込まれ、最大１２，０００Ｇｓにおよぶ遠心加速度によりセパレータの内壁に衝突する。粒子状物質及び液体から空気を分離させるこの３段階目及び最終段階は、セパレータの内部に粒子状物質を蓄積させる。これら粒子状物質はセパレータ内のスリットを塞ぎ、従ってセパレータだけでなく真空掃除機全体の効率を下げることになる。セパレータはバランスを失い振動する。上述したようにセパレータ内に粒子状物質が蓄積されると、セパレータの周期的なセパレータ洗浄が必要になる。この作業はセパレータを取り外す必要があるため、使用者にとって不便であり、潜在的な危険をも孕む。洗浄作業中は、モータの回転が使用者を怪我させる虞があるため、モータのモータ作動は禁じられる。従って、この粒子状物質及び液体から空気を分離させる方法には問題が多く、作業性に加え特に安全性の面での問題がある。
【０００５】
米国特許第５，９０２，３８６号に開示される分離方法は、上述のＷＯ９２／０３２１０号に類似した方法によって達成される。改良点はセパレータのスリットの深さと幅との割合と、対抗する気流を作り出し水滴及び粉体粒子が吸引タービンの内部領域に入ることを阻止すべくセパレータ上に設けられた迷路である。
【０００６】
ＷＯ９２／０３２１０号及び米国特許第５，９０２，３８６号に開示されるセパレータの基本的かつ一般的な問題点は、セパレータが同セパレータの側壁において上下に延びるスリットを有する円錐のバスケットの形状をなすことにある。側壁にはスリットによって分離された複数のリブが形成されている。セパレータの高速回転によって遠心力が増すことから、リブも側壁も凸状に変形する。セパレータの変形によりスリットの開口は大きくなり、セパレータの効率は下がる。セパレータはバランスを失い振動する。上述の方法により構成されるセパレータの変形を防ぐ唯一の方法は、側壁のリブを強化することによりスリットの開口を小さくすることである。このように側壁を強化すると、スリットの開口は小さくなる。リブの幅に対するスリットの幅の割合を減少させることによりセパレータの浸透性は下がり、作業効率も下がる。より幅の広いリブは、粉塵及びその他の汚染物質（埃の粒子）の堆積領域が増すことを意味する。この種のセパレータはその構成のために効率が下がり、粉塵及びその他の汚染物質の堆積により更に効率が下がる。既に記載したように、周期的に清掃を要する。
【０００７】
全く異なる３つの段階に基づく興味深い解決方法が米国特許第５，９０８，４９３号に記載されている。
【０００８】
本発明の目的は、空気から粒子状物質及び吸引された液体を高い効率で分離し、セパレータの上における粒子状物質及びその他の汚染物質の堆積を防止することを保証するセパレータを備えた真空掃除機の組立て体を提供することにある。セパレータは変形せず、全く安全である。使用者は回転部分の清掃或いはその他の手入れを強いられることがない。従って、使用者はセパレータに触れることがない。
【０００９】
本発明のその他の目的は、水滴、粉塵及びその他の汚染物質がタービン内に入るのを防ぐ簡単で確実な方法を提供することにある。
【００１０】
溶液型真空掃除機はセパレータ１０、シールリング１１及びハウジング１内にモータ２を有するタービンを備えた組立体により動作する。原理的には、モータ２によりタービン４、シールリング１１及びシャフト３上のセパレータ１０が作動し、真空掃除機は動作する。真空掃除機の構造及び動作は図１に示される。タービン４は空気流を生成し、空気、水滴及びその他汚染物を含むミ混合物６になって、セパレータ１０に入る。セパレータ１０の高速回転により、特定の高質量の水滴、及びその他の汚染物質はセパレータ１０の内部に入ることが阻止される。特定の低質量を有する空気はタービン４により生成された真空から発生し、タービン４によりセパレータ内に吸引され、その後矢印８に示されるように外部へ排出される。セパレータ１０内へランダムに進入する水滴及びその他の汚染物質はセパレータ１０内で回転され、遠心力により矢印７に示されるようにセパレータ１０から放出される。セパレータ１０及びタービン４の領域５は空気、水滴及び汚染物質がスリット９を通じてタービン４の領域５に入るのを防ぐため、流れを止めるよう連結されることが大事である。ガスケット及び類似のシール部材は磨耗するため適切ではない。本発明によれば、蓋１ａの底には予見可能な空気流指向手段２０を備える。前記手段はタービンの圧力とバランスの取れた圧力を空気の回転によって領域５内に生成する。蓋１ａの内周面には蓋１a をハウジング１の中心に確実に保持するための突部２１を備える。同突部２１に関しては図９を説明する際に詳述する。
【００１１】
セパレータの構成及び動作方法は図２及び図３、同様に図４、図５及び図６にて示される。
【００１２】
図２は底１２、タービンブレード１５を有する円筒型の本体部及びタービン４の配置において上端にシールリング１１を備えたセパレータ１０を図示する。セパレータ１０及びシールリング１１を備えた組立て体はモータ２のシャフトに固定される。回転方向は矢印１３によって示される。
【００１３】
図３は図２の分解斜視図であり、セパレータ１０を閉鎖するための底２（を備えている。モータ２のシャフト３上のセパレータ１０及びシールリング１１を備えた組立て体を固定している。本実施例においてセパレータ１０は４つの重なったセグメントから成り、位置決めジョイント１８によって位置決めされている。本実施例において位置決めジョイント１８は、セパレータ１０の下方セグメントでは窪んでおり、上方のセグメントでは突起であり、同様にシールリング１１の及び蓋１ａの表面上にも設けられている。
【００１４】
図４及び図５では、セパレータ１０のセグメントは径方向の支持部１７上に円周部１６を備えたタービン翼車として製造されている。円周部１６上には等間隔をおいてほぼ径方向に延びるタービンブレードが配置され、各ブレードの外端部がタービンの回転方向と逆方向に若干傾斜している。タービンの回転方向は矢印１３によって示される。セパレータ１０の回転によってタービン４が生成する真空により空気がセパレータの内部へと径方向に進む。特定の高質量の水滴、粉塵及びその他の汚染物質は排出される。ランダムにセパレータ１０内に入る水滴、粉塵及びその他の汚染物質は径方向に延びる支持部１７により回転され、タービンブレード１５の間からセパレータ１０外へ排出される。ブレード１５及び円周部１６の端の部分は飛行機の翼の端と似た空気力学的外形を有している。従って、空気流が発生し易く、汚染物質の堆積を防ぐことができる。本発明と比較される公知のセパレータの構成では、ブレードの径方向における大きな面は汚染物質の堆積及び気流の弱まりなどの不利な点をもたらす。本発明の構造では円周部１６が径方向の支持部１７上の数箇所において支持され、ブレード１５が円周部１６にて支持されているため機械的強度にも恵まれる。従って、セパレータ１０は遠心力が加わっても変形しにくい。本発明において、セパレータは簡単な押出し工具を使用して製造が可能なセグメントから成る。多様なセグメントによりセパレータ１０の高さ調節ができ、その結果、セパレータ１０の作業効率も上がる。本発明はシールリング１１及び底１２を備える一体的なセパレータをも包含する。
【００１５】
図６はコンピュータ・シミュレーションにより空気の流線を示した２つのブレードの断面を示すものである。矢印１３の方向にブレード１５が回転し、真空が生じることにより、空気はブレード１５の間に入り圧縮される。しかし、汚染物質は矢印１４の方向に排除される。
【００１６】
図７ａ乃至ｃにおいて、シールリング１１はセパレータ１０のセグメントに似た方法で製造される。シールリング１１は径方向に延びる支持部１７、位置決めジョイント１８及びリング１９とを備えたセパレータのセグメントに似ている。図１からも明らかなように、蓋１ａ及びリング１９の間、及びタービン４及びリング１９の間のスリットを最小化するために、リング１９の円周上部は段差状をなす。
【００１７】
図９に示すようにタービン４は矢印２２の方向に回転し、空気もまたタービン４の下で方向２２に向かって回転する。蓋１ａの底には円周部から径方向へと斜状に延びる空気流指向手段２０が形成される。タービン４の下の空気が周回するため、空気は手段２０により半径方向に、即ちスリット９に向かって導かれる。従って、スリット９上で過圧状態が発生する。スリット９内では圧力の均衡が保たれるため、気流が発生することはない。蓋１ａの内周面上に設けた突起２１は蓋１ａをハウジング１上の中心に確実に配置させることができ、同時に図１の矢印８に示されるように空気を外部へ排出することができる。
【００１８】
図９の実施例は５つの空気流ライン２０を示す。本発明の範囲において空気流ライン２０の数は任意に設定可能である。
【００１９】
図８ａ及び図８ｂはセパレータ１０を円錐状に形成した実施例を示す。従って、本発明を上記の実施例に記載された円筒型とは異なる円錐型のセパレータ１０、即ちセパレータ１０の半径が蓋１ａの方向において減少する型のセパレータ１０として実施することも可能である。
【００２０】
本発明は実際の使用例に基づいて記載されたものである。本発明においてセパレータは径方向に延びる支持部１７及び円周１６部上の空気力学的に好適なタービンブレード１５を有し、シールリング１１及び底１２が別体、或いは一体に形成され、更には請求の範囲から逸脱しなければ、任意の構成とすることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 セパレータ、シールリング及びタービンを備える組立て体を示す断面図。
【図２】 セパレータ及びシールリングを示す斜視図。
【図３】 セパレータ及びシールリングを示す分解斜視図。
【図４】 セパレータの正面図。
【図５】 セパレータの断面図。
【図６】 空気の流線を示すタービンブレードの断面図。
【図７ａ】 シールリングの正面図。
【図７ｂ】 シールリングの一部破断側面図。
【図７ｃ】 シールリングの斜視図。
【図８ａ】 円錐状のセパレータの実施例を示す側面図。
【図８ｂ】 段差を有する円錐形状のセパレータの実施例を示す側面図。
【図９】 タービンの領域に被覆する蓋を示す斜視図。

Claims (6)

1. 溶液は吸引された粒子状物質を予め分離及び処理し、タービンにより空気流が生成され、遠心セパレータにより分離が達成され、セパレータを構成する組立て体及びシールリングはモータシャフトに取り付けられた溶液型の真空掃除機のセパレータであって、セパレータは底（１２）、タービンブレード（１５）を備えた本体部、上端におけるシールリング（１１）、及び蓋（１ａ）の底における空気流指向手段（２０）を備え、前記タービンの下の空気は、前記空気指向手段（２０）により前記シールリング（１１）と前記蓋（１ａ）との間に形成されたスリット（９）に向かって導かれることを特徴とするセパレータ。
2. セパレータは複数のセグメント、或いは一体となった１つの部分から成ることを特徴とする請求項１に記載の真空掃除機のセパレータ。
3. セパレータは円筒状或いは円錐状或いは段差状を備えた円錐状をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空掃除機のセパレータ。
4. セパレータ（１０）のセグメントはタービン翼車として形成され、径方向に延びる支持部（１７）は円周部（１６）を有し、円周部（１６）上には等間隔を置いてほぼ径方向に延びるタービンブレード（１５）が設けられ、タービンブレードは回転方向とは逆の方向へとやや斜状に延びる外端部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のセパレータ。
5. ブレード（１５）の断面形状は飛行機の翼の断面形状に似ていることを特徴とする請求項１に記載の真空掃除機のセパレータ。
6. 前記シールリング（１１）は径方向に延びる支持部（１７）及びリング（１９）を備え、前記蓋（１ａ）の底には外周部から径方向へ斜状に延びる延長部として形成された複数の空気流指向手段（２０）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の真空掃除機のセパレータ。

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