JP5432048B2

JP5432048B2 - 分離装置

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Publication number: JP5432048B2
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Inventors: ホーンルーカス; ロバートジュープマシュー; コリンワーカーディヴィッド; クリスチャンステッドマンギョーム
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Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-03-31
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Description

本発明は、流体流から粒子を分離するための分離装置に関する。具体的には、限定的な意味ではないが、本発明は、塵埃含有空気流から塵埃粒子を除去するためのこのような分離装置を有する掃除機に関する。

公知の分離装置には、掃除機で使用されるもの、例えばサイクロン式分離装置がある。このようなサイクロン式分離装置は、比較的大きな粒子を分離するための低効率サイクロンと、この低効率サイクロンの下流に位置する、空気流内に同伴されたままの微粒子を分離するための高効率サイクロンとを含むことが知られている（例えば欧州特許第００４２７２３号Ｂ参照）。

使用する分離装置の種類に関わらず、少量のごみ及び塵埃が分離装置を通過してモータ駆動式ファンユニットへ運ばれる危険性があり得る。ごみ及び塵埃粒子がモータのファン及びファンユニットを通過すると、ファンが損傷を受け、又は動作効率が悪くなる恐れがあるので、このことは望ましくない。

この問題を軽減するために、掃除機によっては、分離装置と空気流発生器との間の空気流路に細目フィルタを含むものもある。このフィルタは、一般にモータ前置フィルタとして知られており、空気流が分離装置を通過した後に空気流内に残留するあらゆる微細なごみ及び塵埃粒子を抽出するために使用される。

空気流が機器から出る前にあらゆる残留ごみ及び塵埃粒子を抽出するために、空気流発生器の下流の空気流路にフィルタを設けることも知られている。この種のフィルタはモータ後置フィルタとして知られている。モータ後置フィルタはまた、モータのブラシによって生じる粒子も捕捉する。

ダイソンの一連の掃除機、例えばモデル番号ＤＣ０４、ＤＣ０７、ＤＣ１２、ＤＣ１４及びＤＣ１５にはフィルタ組立体が使用されている。この種のフィルタ組立体が動作するための原理は、英国特許第２３４９１０５号及び欧州特許第１２３９７６０号Ｂに記載されている。

欧州特許第００４２７２３号Ｂ公報英国特許第２３４９１０５号公報欧州特許第１２３９７６０号Ｂ公報

掃除機の用途では、塵埃分離効率が可能な限り高い一方で、適当なフィルタ寿命が保持されることが望ましい。

従って、本発明は、第１のサイクロン式クリーニングステージと、この第１のサイクロン式クリーニングステージの下流に配置された第２のサイクロン式クリーニングステージと、第２のサイクロン式クリーニングステージの下流に配置されたフィルタとを備えた分離装置を提供し、このフィルタは、第１のサイクロン式クリーニングステージにより少なくとも部分的に取り囲まれる。

これには、小型構造を提供するという利点がある。好ましい実施形態では、フィルタをバリアフィルタとすることができる。本明細書で使用する場合、「バリアフィルタ」という用語は、ごみ及び塵埃粒子を捕捉してフィルタの本体内に保持するフィルタのことを意味すると理解すべきである。

好ましい実施形態では、フィルタを細長くすることができる。換言すれば、フィルタは幅広であるよりも細長い方が好ましい。好ましい実施形態では、分離装置を通じてフィルタを縦方向に配置することができる。フィルタの縦軸を分離装置の縦軸と一致させることができると好ましい。フィルタを分離装置の中央に収容できることが理想的である。

フィルタの断面はいずれの形状であってもよく、例えば円形、正方形、又は長方形の断面であってもよい。或いは、フィルタはソックフィルタであってもよい。本明細書で使用する場合、「ソックフィルタ」という用語は、フィルタが下端を閉じられたほぼ管状であることを意味すると理解されたい。フィルタを変形可能とすることもでき、例えば柔らかな折り畳み可能材料又は布から作ることができる。例えば細長いフィルタハウジングなどのフィルタハウジングにフィルタを収容することもできる。フィルタは、例えばプラスチック又はゴム材料などの変形可能材料から作られたシールのような、１又はそれ以上のシールをさらに含むことができる。シールは、分離装置の使用中に第２のサイクロン式クリーニングステージから排出される空気の全て又は実質的に全てがフィルタに入ってこれを通過するように配置されることが最も好ましい。

フィルタは、例えばガラス、フリース、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、又はその他のあらゆる適当なプラスチック材料などのあらゆる適当な材料から形成することができる。好ましい実施形態では、フィルタ媒体を、例えばポリウレタンフォームなどのオープンセル型網状プラスチックフォームとすることができる。ポリウレタンフォームは、ポリエステル又はポリエチレンのいずれかから合成することができる。

別の実施形態では、フィルタを、例えば綿、セルロース、紙、又は炭などの有機材料から形成することができる。

フィルタ媒体は、孔径が０．１ミクロン、又は０．５ｍｍ、又は１ｍｍ、又は１．５ｍｍ、又は２ｍｍ、又は２．５ｍｍ、又は３ｍｍ、又は３．５ｍｍから、４ｍｍ、又は４．５ｍｍ、又は５ｍｍ、又は５．５ｍｍ、又は６ｍｍ、又は６．５ｍｍ、又は７ｍｍ、又は７．５ｍｍ、又は８ｍｍまでの、３、又は１０、又は５０、又は１００、又は５００、又は１０００ｐｏｒｅｓｐｅｒｉｎｃｈ（孔／インチ）（ＰＰＩ）からのポアサイズを有することができる。特に好ましい実施形態では、フィルタをＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタとすることができる。

フィルタ媒体のポアサイズ又は種類は、フィルタ媒体の全長に沿って変化することができる。例えば、ポアサイズは下流方向に増減することができる。このようなポアサイズの変化は、単一のフィルタ媒体内で生じる段階的な変化であってもよく、又はフィルタ媒体の複数の区域をまとめて、その全長にわたってポアサイズが変化するフィルタ媒体を形成してもよい。この場合も、ポアサイズは下流方向に増減することができ、或いは別の無作為的な又は非無作為的な方法で変化することもできる。

代替の実施形態では、フィルタを静電フィルタ、例えば摩擦静電フィルタ、エレクトレット媒体フィルタとすることができ、或いは高圧電源に接続された静電フィルタとすることもできる。好ましい実施形態では、好ましくは分離装置内の、例えば分離装置の排気マニホルド内に位置するＰＣＢにより、高圧電源を発電させることができる。

しかしながら、ＰＣＢは、使用中に分離装置が着脱可能に取り付けられる表面処理装置の本体上に位置することもできる。

或いは、上記の材料のいずれかの組合せからフィルタを形成することもできる。例えば、あらゆる適当な方法でともに接着、接合又は縫合することができるフィルタ媒体の１又はそれ以上の層からフィルタを形成することができる。

第１のサイクロン式クリーニングステージは、単一の円筒形サイクロンと集塵容器とを含むことが理想的である。集塵容器は、円筒形サイクロン自体の下部から形成されてもよく、或いは円筒形サイクロンの基部に着脱可能に取り付けられる別個の集塵容器の形状であってもよい。

第１のサイクロン式クリーニングステージ又はこの一部は、フィルタがこの第１のサイクロン式クリーニングステージにより部分的に又は全体的に取り囲まれるようにフィルタの周囲に配置される。フィルタの外面は、第１のサイクロン式クリーニングステージ内部のサイクロン空気流にさらされないことが理想的である。換言すれば、フィルタは、単一の円筒形サイクロンの内部には存在せず、第１のサイクロン式クリーニングステージ内に収容され、これに取り囲まれる。

好ましい実施形態では、第１のサイクロン式クリーニングステージを、第２のサイクロン式クリーニングステージ又は第２のサイクロン式クリーニングステージの一部の周囲に配置して、第２のサイクロン式クリーニングステージ又はこの一部が、第１のサイクロン式クリーニングステージによって取り囲まれるようにすることができる。従って、この実施形態では、第２のサイクロン式クリーニングステージ又はこの一部を第１のサイクロン式クリーニングステージ内に収容することができる。好ましい実施形態では、第２のサイクロン式クリーニングステージ又はこの一部を、第１のサイクロン式クリーニングステージの中を通して縦方向に配置することができる。従って、第１のサイクロン式クリーニングステージの形状を環状とすることができる。

特定の実施形態では、第２のサイクロン式クリーニングステージが、並列に配置された複数の二次サイクロンと、この二次サイクロンの下に配置できる集塵容器とを含むことができる。好ましい実施形態では、二次サイクロンを、第１のサイクロン式クリーニングステージ上に又は少なくとも部分的にこの上にリング状に形成することができる。二次サイクロンは、第１のサイクロン式クリーニングステージの縦軸を中心とすることが理想的である。

好ましい実施形態では、第２のサイクロン式クリーニングステージの集塵容器を分離装置の中を通して縦方向に配置することにより、第２のサイクロン式クリーニングステージの集塵容器が第１のサイクロン式クリーニングステージによって取り囲まれるとともにこの中に収容されるようにすることができる。

フィルタは、第２のサイクロン式クリーニングステージの中心を通って縦方向に配置されることが理想的である。このような実施形態では、第２のサイクロン式クリーニングステージの集塵容器も環状形状とすることができる。このような実施形態では、第１のサイクロン式クリーニングステージと、第２のサイクロン式クリーニングステージと、フィルタとを同心円状に配置することができる。これらは、分離装置の共通の中心軸の周囲に配置されることが好ましい。二次サイクロンがフィルタの最上部を取り囲み、第２のサイクロン式クリーニングステージの集塵容器がフィルタの下部を取り囲むことが好ましい。

好ましい実施形態では、フィルタが、第２のサイクロン式クリーニングステージと流体連通状態ではあるが、これから分離される。本明細書で使用する「〜から分離する」という用語は、フィルタが、使用中にサイクロン式クリーニングステージ内部で発生するサイクロン空気流にさらされないことを意味すると理解されたい。

フィルタは、第２のサイクロン式クリーニングステージのすぐ下流に存在することができ、或いは空気通路を介して第２のサイクロン式クリーニングステージと流体連通することができる。

特定の実施形態では、フィルタが、第２のサイクロン式クリーニングステージの上端から分離装置の基部又はその近くへ延びることができる。フィルタは、第２のサイクロン式クリーニングステージの上端と分離装置の基部との間の距離の４０、又は４５、又は５０、又は５５、又は６０、又は６５、又は７０、又は７５から、８０、又は８５、又は９０、又は９５、又は１００％に沿って延びることができると好ましい。これとは別に、或いはこれに加えて、フィルタは、分離装置の全長の５０、又は５５、又は６０、又は６５、又は７０％から、７５、又は８０、又は８５、又は９０、又は９５、又は１００％まで延びることができる。

本発明の第２の態様は、上述のような分離装置を含む掃除機を提供する。特定の実施形態では、分離装置を掃除機の本体に着脱可能に取り付けることができる。

以下、一例として添付図面を参照しながら本発明について説明する。

本発明による分離装置を組み入れたキャニスター型掃除機である。本発明による分離装置を組み入れた直立型掃除機である。図１及び図２に示す分離装置の縦方向断面図である。図１及び図２に示す分離装置の水平方向断面図である。図３に示す静電フィルタの概略断面図である。分離装置の代替の実施形態の断面図である。分離装置の代替の実施形態の縦方向断面図である。図６ａに示す実施形態の水平断面図である。分離装置の代替の実施形態の断面図である。分離装置の代替の実施形態の断面図である。図８ａの分離装置の交差ダクト組立体の斜視図である。本発明によるフィルタの概略断面図である。本発明によるフィルタの概略断面図である。

明細書全体を通じて、同様の参照符号は同様の部品を示す。

図１及び図２を参照すると、掃除機を示し、参照符号１で大まかに示している。

図１では、掃除機１が、本体２と、この本体２に取り付けられた、掃除機１を掃除対象面を横切って操作するためのホイール４と、本体２に着脱可能に取り付けられた分離装置６とを含む。ホース８が分離装置６と連通し、ホース８を介して塵埃含有空気を分離装置６内に吸い込むためのモータ及びファンユニット（図示せず）が本体２内に収容される。一般的には、掃除対象面上における汚れた空気の吸入口１０の操作を容易にするために、床に関与する掃除機ヘッド（図示せず）がワンドを介してホース８の遠位端に結合される。

使用中、ホース８を介して分離装置６内に吸い込まれた塵埃含有空気は、分離装置６内でこの空気から分離される塵埃粒子を含む。分離装置６内でごみ及び塵埃が収集される一方で、清浄化された空気が冷却目的でモータを通じて導かれ、その後掃除機１から排出される。

図２に示す直立型掃除機１は、内部にモータ及びファンユニット（図示せず）を取り付けられた本体２を有し、これにホイール４が取り付けられて、掃除機１を掃除対象面を横切って操作できるようにされる。本体２の下端には掃除機ヘッド１４が枢動可能に取り付けられ、掃除対象面に面する掃除機ヘッド１４の底面に汚れた空気の吸入口１０が設けられる。本体２には分離装置６が着脱可能に設けられ、ダクト１６が汚れた空気の吸入口１０と分離装置６との間の連通を提供する。分離装置６の後側の本体２上に、ワンド及びハンドル組立体１８が解放可能に取り付けられる。

使用中、モータ及びファンユニットは、汚れた空気の吸入口１０又はワンド１８のいずれかを介して、塵埃含有空気を掃除機１の中に吸い込む。塵埃含有空気は、ダクト１６を介して分離装置６へ運ばれ、同伴する塵埃粒子が空気から分離されて分離装置６内で保持される。清浄化された空気が冷却目的でモータを通過し、その後掃除機１から排出される。

掃除機１の各々の部分を形成する分離装置６を、図３ａ、図３ｂ、図５、図６ａ、図６ｂ、及び図７にさらに詳細に示す。分離装置６の特定の全体形状は、分離装置６を使用する掃除機１の種類によって変化することができる。例えば、分離装置６の直径に対して分離装置６の全長を増減させることができる。

分離装置６は、第１のサイクロン式クリーニングステージ２０と、第２のサイクロン式クリーニングステージ２２と、分離装置６を通じて縦方向に位置する静電フィルタ７０とを含む。静電フィルタの実施形態は、図４でより詳細に分かる。

第１のサイクロン式クリーニングステージ２０は、実質的に円筒形状の外壁２４と、外壁２４から径方向内向きに配置されて外壁２４と間隔を空けた第２の円筒壁３６との間に位置する環状チャンバ３８であることが分かる。第１のサイクロン式クリーニングステージ２０の下端は基部２６により閉鎖され、この基部は枢動部２８により外壁２４に枢動可能に取り付けられ、留め金３０により閉鎖位置に保持される。閉鎖位置では、基部２６が壁２４、３６の下端に対して密閉される。留め金３０を解放することにより、基部２６が外壁２４及び第２の円筒壁３６から離れて枢動し、第１のサイクロン式クリーニングステージ２０及び第２のサイクロン式クリーニングステージ２２を空にすることができるようになる。

この実施形態では、環状チャンバ３８の最上部が第１のサイクロン式クリーニングステージ２２の円筒形サイクロン３２を形成し、下部が集塵容器３４を形成する。第２のサイクロン式クリーニングステージ２２は、並列に配置された１２個の二次サイクロン５０及び第２の集塵容器６４を備える。

第１ステージのサイクロン２０の外壁２４内に、塵埃含有空気の吸入口４０が設けられる。塵埃含有空気の吸入口４０は、吸入する塵埃含有空気が環状チャンバ３８の周囲の螺旋経路をたどるように強要されることを確実にするために、外壁２４に対して接線方向に配置される。第１のサイクロン式クリーニングステージ２０からの流体出口はシュラウド４２の形で設けられる。シュラウド４２は、数多くの貫通孔４６が形成された円筒壁４４を備える。このシュラウド４２内の貫通孔４６により、第１のサイクロン式クリーニングステージ２０からの唯一の流体出口が形成される。

シュラウド４２の下流には通路４８が形成される。通路４８は、第２のサイクロン式クリーニングステージ２２と連通する。通路４８は、二次サイクロン５０の吸入口５２に通じる環状チャンバの形であってもよく、又は各々が別々の二次サイクロン５０に通じる複数の異なる空気通路の形であってもよい。

二次サイクロン５０の各々の上面を形成する渦ファインダ板５６から基部２６へ向けて第３の円筒壁５４が下方に延びる。第３の円筒壁５４は、第２の円筒壁３６の径方向内向きに配置されて第２の円筒壁３６と間隔を空け、これらの間に第２の環状チャンバ５８を形成する。

図５及び図６ａに示すように、基部２６が閉鎖位置にあるときには、第３の円筒壁５４が基部２６まで下方に達し、これを基部２６に対して密閉することができる。或いは、図３ａ及び図７に示すように、第３の円筒壁５４が基部２６までは至らずに、これを静電フィルタ基部プレート６０により密閉することができる。

二次サイクロン５０は、実質上又は全体として第１のサイクロン式クリーニングステージ２０の上方に円形に配置される。二次サイクロン５０の一部は、第１のサイクロン式クリーニングステージ２０の最上部内に突出することができる。二次サイクロン５０は、第１のクリーニングステージ２０の軸を中心としたリング状に配置される。個々の二次サイクロン５０は、下方へかつ第１のサイクロン式クリーニングステージ２０の軸に向かって傾斜する軸を有する。

個々の二次サイクロン５０は切頭円錐形であり、第２の環状チャンバ５８の最上部内に開口する円錐開口部６２を含む。使用中、二次サイクロン５０によって分離された塵埃は、円錐開口部６２を通じて排出され第２の環状チャンバ５８内で収集される。従って、第２の環状チャンバ５８が、第２のサイクロン式クリーニングステージ２２の集塵容器６４を形成する。個々の二次サイクロン５０の上端には渦ファインダ６６が備わる。渦ファインダ６６は、渦ファインダ板５６の一体部品であってもよく、又は渦ファインダ板５６を貫通してもよい。図示の実施形態では全て、渦ファインダが静電フィルタ７０と流体接続する。

図３ａ、図５、及び図７に示す実施形態では、渦ファインダ６６が渦フィンガ６８内に通じ、この渦フィンガ６８は、図３ａ及び図５では静電フィルタ７０の下端に通じる空気通路７４と連通し、図７では静電フィルタ７０の上端と直接連通する。しかしながら、渦ファインダ６６がプレナム又はマニホルド９８と連通し、これがさらに空気通路又は直接静電フィルタ７０と連通できるようにすることも可能である。図６ａでは、渦ファインダ６６がプレナム９８と連通し、これが静電フィルタ７０の上端と直接連通しているのが分かる。

図３ａ及び図３ｂでは、空気通路７４が、分離装置６の中央に縦方向に配置されているのが分かる。空気通路７４が静電フィルタ７０によって部分的に又は全体的に取り囲まれるように、静電フィルタ７０が空気通路７４の周囲に配置される。静電フィルタ７０の上端は、排気マニホルド９４を介して分離装置６の出口ポート９６に流体接続される。排気マニホルド９４は、渦フィンガ６８を少なくとも部分的に取り囲んで、第１の通路が排気マニホルド９４自体であり第２の通路が渦フィンガ６８である、流体的に異なる２つの空気通路を含む排気マニホルドを形成する。

図５では、空気通路７４が環状形状であり、静電フィルタ７０によって少なくとも部分的に取り囲まれているのが分かる。空気通路７４は、静電フィルタ７０の下端に至る１つの流体通路、又は個々の流体通路を提供するように配置される。排気通路１００が、静電フィルタ７０の上端と分離装置６の下端に位置する出口ポート９６との間に流体通路を提供する。排気通路１００は、分離装置６の中央に縦方向に配置される。空気通路７４は、排気通路１００が空気通路７４により部分的に又は全体的に取り囲まれるように、排気通路１００の周囲に配置される。

図６ａでは、プレナム９８が渦ファインダ６６と静電フィルタ７０とを流体接続しているのが分かる。静電フィルタ７０の下端は、分離装置６の下端に位置する分離装置６の出口ポート９６に流体接続される。この実施形態では、空気通路又は排気通路は存在しない。

図７では、渦フィンガ６８が静電フィルタ７０に直接通じているのが分かる。静電フィルタ７０が分離装置６の中央に縦方向に配置されるとともに環状排気通路１００により部分的に又は全体的に取り囲まれるように、環状排気通路１００が静電フィルタ７０の周囲に配置される。環状排気通路１００の上端は、分離装置６の上端に位置する排気マニホルド９４を介して分離装置６の出口ポート９６に流体接続される。この場合も、排気マニホルド９４は、渦フィンガ６８を少なくとも部分的に取り囲んで、第１の通路が排気マニホルド９４自体であり第２の通路が渦フィンガ６８である、流体的に異なる２つの空気通路を含む排気マニホルド９４を形成する。

上述した実施形態では全て、二次サイクロン５０及び集塵容器６４の少なくとも一部が静電フィルタ７０を取り囲むように、静電フィルタ７０が分離装置６の下方に縦方向に配置される。二次サイクロン５０が静電フィルタ７０の最上部を取り囲み、集塵容器６４が静電フィルタ７０の下部を取り囲んでいるのが分かる。静電フィルタ７０が、渦ファインダ板５６から基部２６の近くまで延びているのも分かる。

図３ａ、図３ｂ、図４及び図５に示す実施形態では、静電フィルタ７０が、同心円状に配置された円筒形の第１、第２、及び第３の電極７６、７８、８０を備える。第１の電極７６と第２の電極７８、及び第２の電極７８と第３の電極８０の両方の間にはフィルタ媒体８２が位置する。

静電フィルタ７０はまた、コロナ放電電極８４及び２つの低曲率電極８６の形のコロナ放電手段も含む。しかしながら、静電フィルタ７０はコロナ放電手段が無くても機能する。

第１の低曲率電極８６は、フィルタ媒体８２の下面８８の下部における第１の電極７６の延長部であり、第２の低曲率電極８６は、フィルタ媒体８２の下面８８の下部における第３の電極８０の延長部である。

コロナ放電電極８４は、第２の電極７８の鋸歯状の下端９０の形をとり、フィルタ媒体８２の下面８８の下方に延びる。低曲率電極８６が、コロナ放電電極８４の鋸歯状の下端９０の上流側及び下流側の双方に突出しているのが分かる。

第１及び第３の電極７６、８０は０ボルトであり、第２の電極７８は−４〜−１０ｋＶである。電極７６、７８、８０は高圧電源に接続される。高圧電源は、排気マニホルド９４内に位置するＰＣＢ９３により発電することが好ましい。

電極７６、７８、８０は、例えばアルミニウムなどのあらゆる適当な導電材料から形成することができる。

図６ａ及び図６ｂに示す実施形態では、静電フィルタ７０が、並列に配置された複数の第１及び第２の平板電極７６、７８を備える。個々の隣接する第１及び第２の電極７６、７８の間にはフィルタ媒体８２が位置して層状静電フィルタ７０を形成する。静電フィルタ７０はいずれの断面形状であってもよいが、円筒形であることが好ましい。第１及び第２の電極７６、７８は、静電フィルタ７０の外面を形成する管状通路を提供する第３の円筒壁５４の内側に配置される。第１及び第２の電極７６、７８は縦方向に配置されて、静電フィルタ７０を通って縦方向に延びる複数の平行な空気通路を提供する。

静電フィルタ７０はまた、コロナ放電電極８４及び低曲率電極８６の形のコロナ放電手段も備える。しかしながら、静電フィルタ７０はコロナ放電手段が無くても機能する。個々の低曲率電極８６は、フィルタ媒体８２の上面１０２の上部における第１の電極７６の延長部である。コロナ放電電極８４は、フィルタ媒体８２の上面１０２の上方に延びる第２の電極７８の鋸歯状の上端９１の形をとる。低曲率電極８６が、コロナ放電電極８４の鋸歯状の上端９１の上流側及び下流側の双方に突出しているのが分かる。

第１の電極７６は０ボルトであり、第２の電極７８は−４〜−１０ｋＶである。電極７６、７８は高圧電源に接続される。

図７では、上述の静電フィルタ７０が別の種類の静電フィルタ７０に置き換えられているのが分かる。この実施形態では、静電フィルタ７０を、摩擦静電フィルタ又はエレクトレット媒体静電フィルタ７０とすることができる。或いは、静電フィルタ７０は、例えばプラスチック及び／又は有機材料から形成されるフィルタなどのその他のいずれの適当な種類のフィルタであってもよい。

当然ながら、この静電フィルタ７０を、図３ａ、図３ｂ、図４、図５、図６ａ及び図６ｂに関して説明した静電フィルタ７０に置き換えることもできる。同様に、図３ａ、図３ｂ、図４、図５、図６ａ及び図６ｂで説明した静電フィルタ７０を、例えば摩擦静電フィルタ、エレクトレット媒体フィルタ、プラスチック及び／又は有機材料から形成されたフィルタなどの異なる種類のフィルタ７０と置き換えることもできる。

上述した実施形態の使用中、塵埃含有空気が、塵埃含有空気の吸入口４０を介して分離装置６に入り、吸入口４０の接線方向の配置により、この塵埃含有空気は外壁２４の周囲の螺旋経路をたどる。環状チャンバ３８内のサイクロン作用により、大型のごみ及び塵埃粒子が堆積し、集塵容器３４内で収集される。部分的に清浄化された塵埃含有空気が、シュラウド４２内の貫通孔４６を介して環状チャンバ３８から出て通路４８に入る。次に、この部分的に清浄化された塵埃含有空気は、二次サイクロン５０の接線方向入口５２の中へ入る。空気流内に依然として同伴する塵埃粒子の一部を分離させるように、二次サイクロン５０の内部でサイクロン分離が開始する。二次サイクロン５０内で空気流から分離された塵埃粒子は、第２のサイクロン式クリーニングステージ２２の集塵容器６４の少なくとも一部を形成する第２の環状チャンバ５８内に堆積する。次に、さらに清浄化された塵埃含有空気が、渦ファインダ６６を介して二次サイクロン５０から出る。その後、このさらに清浄化された塵埃含有空気は、静電フィルタ７０内に入り込む。

図３ａ及び図３ｂに示す実施形態では、さらに清浄化された塵埃含有空気が、渦ファインダ６６から渦フィンガ６８に沿って空気通路７４を下り静電フィルタ７０の下端へ向けて進む。次に空気は、コロナ放電電極８４及び低曲率電極８６から形成されるコロナ放電手段を通って移動し、さらに清浄化された塵埃含有空気内に残留するあらゆる塵埃粒子が帯電するようになる。次に、この帯電塵埃を含むさらに清浄化された塵埃含有空気が、フィルタ媒体８２を通って上方へ移動する。フィルタ媒体８２を横切って電位差が発生し、これが帯電した塵埃粒子をフィルタ媒体８２のそれぞれの陽端及び陰端に引き付けることにより、これらの塵埃粒子をフィルタ媒体８２内に捕捉する。

次に、清浄化された空気が、渦ファインダ板５６内の開口部９２を介して静電フィルタ７０の最上部を離れ、排気マニホルド９４に入る。その後、清浄化された空気が、出口ポート９６を介して分離装置６から出る。

図５に示す実施形態では、さらに清浄化された塵埃含有空気が、渦ファインダ６６から渦フィンガ６８に沿って空気通路７４を下り静電フィルタ７０の底端へ向けて進む。次に空気は、コロナ放電電極８４及び低曲率電極８６から形成されるコロナ放電手段を通って移動し、さらに清浄化された塵埃含有空気内に残留するあらゆる塵埃粒子が帯電するようになる。次に、この帯電塵埃を含むさらに清浄化された塵埃含有空気が、フィルタ媒体８２を通って上方へ移動する。フィルタ媒体８２を横切って電位差が発生し、これが帯電した塵埃粒子をフィルタ媒体８２のそれぞれの陽端及び陰端に引き付けることにより、これらの塵埃粒子をフィルタ媒体８２内に捕捉する。

その後、清浄化された空気が静電フィルタ７０の最上部を離れて排気通路１００に入り、この排気通路１００が、分離装置６の中央を通じて分離装置６の下端に位置する出口ポート９６まで下方に空気を導く。

図６ａ及び図６ｂに示す実施形態では、さらに清浄化された塵埃含有空気が渦ファインダ６６から出てプレナム９８に入る。空気は、プレナム９８を通過して静電フィルタ７０の最上部に入る。次に空気は、コロナ放電電極８４及び低曲率電極８６から形成されるコロナ放電手段を通って移動し、さらに清浄化された塵埃含有空気内に残留するあらゆる塵埃粒子が帯電するようになる。次に、この帯電塵埃を含むさらに清浄化された塵埃含有空気が、フィルタ媒体８２を通って下方へ移動する。フィルタ媒体８２を横切って電位差が発生し、これが帯電した塵埃粒子をフィルタ媒体８２のそれぞれの陽端及び陰端に引き付けることにより、これらの塵埃粒子をフィルタ媒体８２内に捕捉する。

その後、清浄化された空気が静電フィルタ７０の下端を離れ、分離装置６の下端に位置する出口ポート９６を介して分離装置６から出る。

図７に示す実施形態では、さらに清浄化された塵埃含有空気が、渦ファインダ６６から渦フィンガ６８に沿って静電フィルタ７０内へ入る。このさらに清浄化された塵埃含有空気が、静電フィルタ７０を通って下方へ移動する。その後、清浄化された空気が静電フィルタ７０の下端を離れ、排気通路１００を上方に移動して、分離装置６の上端に位置する出口ポート９６を介して分離装置６から出る。

この説明から、分離装置６が２つの異なるサイクロン分離のステージ及び異なる静電フィルタ処理のステージを含むことが理解されるであろう。第１のサイクロン式クリーニングステージ２０は、単一の円筒形サイクロン３２を含む。この外壁２４の相対的に大きな直径は、ごみ及び破片に加わる遠心力が相対的に小さいことから、比較的大きなごみ及び破片の粒子が空気から分離されることを意味する。同様に微細なごみも多少は分離される。大きな破片の大半は、集塵容器３４内に確実に堆積する。

二次サイクロン５０は１２個存在し、これらの各々が円筒形サイクロン３２よりも小さな直径を有することにより、円筒形サイクロン３２よりも微細なごみ及び塵埃粒子を分離することができる。これらはまた、すでに円筒形サイクロン３２によって清浄化された空気に挑むので、同伴されるごみ粒子の量及び平均サイズが円筒形サイクロン３２によって清浄化されない場合よりも小さくなるという付加的な利点も有する。二次サイクロン５０の分離効率は、円筒形サイクロン３２の分離効率よりも大幅に高いが、微小粒子のなかには、依然として二次サイクロン５０から静電フィルタ７０へ通り抜けるものもある。

上述の実施形態では全て、フィルタ媒体８２を、例えばポリエステルから合成される開放気泡網状ポリウレタンフォームなどのあらゆる適当な材料から形成することができる。

フィルタ媒体８２は、６〜１２ＰＰＩの範囲の、好ましくは８〜１０ＰＰＩの範囲のポアサイズを有する。フィルタ媒体８２は、各々が異なるポアサイズを有する２つの部分から形成されるので、図３に示すフィルタ媒体８２のポアサイズはその全長に沿って変化する。図４に示す実施形態では、上流部分が８ＰＰＩのポアサイズを有し、下流部分が１０ＰＰＩのポアサイズを有する。

さらなる実施形態を図８に示す。この実施形態では、分離装置がフィルタ１３６を含んでいるのが分かる。このフィルタは、縁６００、基部キャップ６０２、及び縁６００と基部キャップ６０２との間に位置する４つの円筒形フィルタ部材を含む。フィルタ１３６は概ね円筒形状であり、縁６００により境界される中央開放チャンバ６１２、基部キャップ６０２、及び最内部の第１のフィルタ部材６０４を含む。

フィルタ１３６は、柔軟性、可撓性、及び弾性があるように構成される。縁６００は、軸Ｘに垂直な方向Ｚの幅Ｗを有する環状形状である。縁６００は、硬さと変形しやすさとを備えた材料から加工され、このためユーザは、特に洗浄中に縁６００を押圧し又は握ってフィルタ１３６を手でねじって絞ることにより縁６００（従ってフィルタ１３６）を変形させることができるようになる。この実施形態では、縁６００及び基部キャップ６０２はポリウレタンから形成される。

フィルタ１３６の個々のフィルタ部材は長方形で加工される。この結果、４つのフィルタ部材が、縫合、接着、又はその他の適当な技法によりフィルタ部材の最長端部に沿ってともに接合及び固定され、実質的に開放した円筒形状を有するフィルタ材料のパイプ長を形成する。次に、好ましくはフィルタ組立体１３６の加工中に縁６００及び基部キャップ６０２のポリウレタン材料をオーバーモールド成型することにより、個々の円筒形フィルタ部材の上端が縁６００に接着される一方で、個々のフィルタ部材の下端が基部キャップ６０２に接着される。或いは、フィルタ部材を取り付けるための加工技術は、フィルタ部材の上端及び下端の周囲にポリウレタンを接着して回転成形することを含む。このようにして、加工プロセス中にフィルタ部材がポリウレタンにより封入されて、特にフィルタ１３６の洗浄中におけるユーザによる操作及び取り扱いに耐え得る強化した配置がもたらされる。

第１のフィルタ部材６０４は、糸目の粗い織物構造又はメッシュ構造を有するスクリム材料又はウェブ材料の層を含む。第２のフィルタ部材６０６は、第１のフィルタ部材６０４を取り囲むとともに、フリースなどの不織フィルタ媒体から形成される。第２のフィルタ部材６０６の形状及び容量は、縁６００の幅Ｗ及びフィルタ１３６の高さによって定められた容量を実質的に満たすように選択される。従って、第２のフィルタ部材６０６の幅は、縁６００の幅Ｗと実質的に同じである。

第３のフィルタ部材６０８は、第２のフィルタ部材６０６を取り囲むとともに、両側を防護布に覆われた静電フィルタ媒体を含む。縫合又はその他の密封手段により、層が公知の方法で結合される。

第４のフィルタ部材６１０は、第３のフィルタ部材６０８を取り囲むとともに、糸目の粗い織物構造又はメッシュ構造を有するスクリム材料又はウェブ材料の層を含む。

加工中、第１のフィルタ部材６０４の上部が、第２のフィルタ部材６０６に直接隣接する縁６００及び基部キャップ６０２に接着される。第３のフィルタ部材６０８の上部は、第２のフィルタ部材６０６に直接隣接する縁６００及び基部キャップ６０２に接着され、第４のフィルタ部材６１０の上部は、第３のフィルタ部材６０８に直接隣接する縁６００及び基部キャップ６０２に接着される。このようにして、フィルタ部材６０４、６０６、６０８、６１０が、縁６００及び基部キャップ６０２に対してフィルタ組立体１３６内の適所に保持されることにより、空気流がまず第１のフィルタ部材に衝突してから、順に第２、第３及び第４のフィルタ部材に衝突するようになる。防護布で両側を覆われた静電フィルタ媒体を含む第３のフィルタ部材６０８では、第３のフィルタ部材６０８の層を全て縁６００及び基部キャップ６０２に接着することにより、使用中における第２のフィルタ部材６０８の層間剥離の危険性が低下するようになることが好ましい。

この実施形態では、使用中、空気は、第２のサイクロン式クリーニングステージ２２から出ると、中央開放チャンバ６１２を通過して、フィルタ１３６のフィルタ部材へ向けて接線方向外向きに強制される。空気流は、まず第１のフィルタ部材６０４に入り、その後第２のフィルタ部材６０６、第３のフィルタ部材６０８及び第４のフィルタ部材６１０を順次通過し、個々のフィルタ部材を通過するにつれ、空気流からごみ及び塵埃が除去される。

フィルタ１３６から放出された空気流は円筒形チャンバ１３２に入り込み、フィルタ出口ダクト１７６内に吸い込まれて分離装置の最上端７２から出る。

この実施形態のフィルタ１３６の配置に起因して、分離装置は交差ダクト組立体１３８をさらに備える。この交差ダクト組立体１３８を図８ｂに示しており、環状シール１６２及び交差ダクト１６４を含む。好ましい実施形態では、シール１６２がゴムであり、これが交差ダクト１６４の外面周囲に摩擦嵌めで固定される。交差ダクト１６４は上部及び下部を含む。交差ダクト１６４の上部にはシール１６２が位置する。交差ダクト１６４の上部は、分離装置からの流体出口を提供する、凸状の、好ましくは半球状の外面を有する概ねカップ形状部分１６６を含む。交差ダクト１６４の下部は、リップ１６８と、円筒形チャンバ１３２のサイズ及び形状に対応するように成形された円筒形外側ハウジング１７０とを含む。リップ１６８は、円筒形外側ハウジング１７０の直径よりもわずかに大きな直径を有するように成形され、円筒形外側ハウジング１７０の上端に向かって位置する。交差ダクト１６４の上部と下部との間には入口チャンバ１７２が形成される。入口チャンバ１７２は、カップ形状部分１６６の下面と、円筒形外側ハウジング１７０の上面と、リップ１６８とによって境界される。

交差ダクト１６４は、空気が交差ダクト１６４を第１の方向に通過する第１のダクトの組、及び空気が交差ダクト１６４を第１の方向とは異なる第２の方向に通過する第２のダクトの組を含む。この実施形態では、交差ダクト１６４の円筒形外側ハウジング１７０内に８つのダクトが位置する。これらダクトは、４つのフィルタ入口ダクト１７４からなる第１の組、及び４つのフィルタ出口ダクト１７６からなる第２の組を含む。フィルタ入口ダクト１７４は軸Ｘを中心とする環状構成で配置され、この構成内でフィルタ入口ダクト１７４が均等に間隔を空ける。同様にフィルタ出口ダクト１７６も均等に配置され軸Ｘを中心に間隔を空けるが、フィルタ入口ダクト１７４から約４５度の角度だけ角度補正される。

図８ａを参照すると、渦フィンガ６８が交差ダクト組立体１３８と連通している。個々の渦フィンガ６８の出口は、交差ダクト組立体１３８の入口チャンバ１７２で終端する。

個々のフィルタ入口ダクト１７４は、円筒形外側ハウジング１７０の上面に向かうとともに入口チャンバ１７２に隣接して位置する入口開口部と、円筒形外側ハウジング１７０の基部に向かって位置する出口開口部とを有する。個々のフィルタ入口ダクト１７４は、入口開口部と出口開口部との間に延びる通路１８４を含む。通路１８４は、交差ダクト１６４を通過する空気流のノイズ及び乱流を低減させるための、滑らかに変化する断面を有する。

個々のフィルタ出口ダクト１７６は、円筒形外側ハウジング１７０の外面内の入口開口部１８８と、清浄化された空気をフィルタ組立体１３６から離してダクトに通すための出口ポート１９０とを含む。入口開口部１８８と出口ポート１９０との間に延びる通路１８６は、円筒形外側ハウジング１７０を円筒形外側ハウジング１７０の外面から軸Ｘの方へ通過する。必然的に、出口ポート１９０は、外側開口部１８８よりも軸Ｘに近い方に位置する。出口ポート１９０は円形であることが好ましい。

図９ａ及び図９ｂに代替の配置を示している。これらの実施形態では、第１及び第２のサイクロン式クリーニングステージは除去されている。フィルタ１３６が、図８に示すフィルタ１３６と同じ位置に位置決めされる。しかしながら、上述した交差ダクトは不要である。

図９ａに示す実施形態では、第２のサイクロン式クリーニングステージから移動する空気が、フィルタ１３６を取り囲む外側空気通路６５０を下方へ移動する。次に空気はフィルタ１３６を通過し、その後中央排気通路６５２を介してフィルタ１３６の最上部から出る。

図９ｂに示す実施形態では、第２のサイクロン式クリーニングステージから移動する空気が中央開放チャンバ６１２を通過し、フィルタ組立体１３２のフィルタ部材へ向けて接線方向外向きに強制される。この実施形態では、フィルタ１３６から放出された空気流が外側円筒形チャンバ１３２に入り込み、分離装置の下端７２における出口ポート９６へ向かう。

Claims

分離装置であって、
第１のサイクロン式クリーニングステージと、
前記第１のサイクロン式クリーニングステージの下流に配置された第２のサイクロン式クリーニングステージと、
前記第２のサイクロン式クリーニングステージの下流に、前記第２のサイクロン式クリーニングステージとは分離されて配置された細長いフィルタと、を備え、前記フィルタは、前記第１のサイクロン式クリーニングステージにより少なくとも部分的に取り囲まれ、且つ、前記第１のサイクロン式クリーニングステージからの空気流は、前記第２のサイクロン式クリーニングステージを通ってから、前記フィルタを通過するようになっていて、前記フィルタは、前記分離装置の全長の５０％から１００％まで前記分離装置にそって延びる、
ことを特徴とする分離装置。
縦軸を有し、前記フィルタの前記縦軸は、前記分離装置の前記縦軸と一致する、
ことを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
前記フィルタは、プラスチック材料から形成される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分離装置。
前記フィルタは、有機材料から形成される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分離装置。
前記フィルタは、ソックフィルタである、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の分離装置。
前記フィルタは、静電フィルタである、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の分離装置。
前記静電フィルタは、高圧電源に接続される、
ことを特徴とする請求項６に記載の分離装置。
前記高圧電源は、前記分離装置内に位置するＰＣＢにより発電される、
ことを特徴とする請求項７に記載の分離装置。
前記第２のサイクロン式クリーニングステージは、複数の二次サイクロンと集塵容器とを含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の分離装置。
前記第２のサイクロン式クリーニングステージの前記集塵容器は、前記第１のサイクロン式クリーニングステージによって取り囲まれる、
ことを特徴とする請求項９に記載の分離装置。
前記静電フィルタは、前記第２のサイクロン式クリーニングステージにより部分的に又は完全に取り囲まれる、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の分離装置。
前記第１のサイクロン式クリーニングステージと、前記第２のサイクロン式クリーニングステージと、前記フィルタとは、前記分離装置の共通の中心軸の周囲に同心円状に配置される、
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の分離装置。
前記フィルタは、前記第２のサイクロン式クリーニングステージの上端又はこの近くから前記分離装置の基部又はその近くへ延びる、
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の分離装置。
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の分離装置を含む、
ことを特徴とする掃除機。
前記分離装置は、前記掃除機の本体に着脱可能に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の掃除機。