JP5709834B2 - 分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面処理器具に使用される分離装置に関し、表面処理器具は、例えば、表面処理電気器具である真空掃除機であり、特に、全体的にコンパクトで軽量の手持ち型真空掃除機であるが、本発明は、アップライト円筒型の真空掃除機にも適用される。

手持ち型真空掃除機は、かかる真空掃除機を部分的な掃除作業及び広い領域の掃除に特に便利にする軽量性及び固有の携帯性並びに電力コードの省略のため、ユーザの間に広まっている。手持ち型真空掃除機の掃除効率は改良されており、手持ち型真空掃除機が、入ってくる汚れ含有空気の流れから汚れ及びダストを分離するサイクロン分離装置を装備することは既知である。かかる例の１つが、特許文献１（欧州特許ＥＰ２０４０５９９Ｂ号明細書）に開示され、比較的大きい円筒形サイクロンチャンバの形態をなす第１のサイクロン分離段と、複数の比較的小さいサイクロンの形態をなし、第１のサイクロン分離段の流体的に下流に位置し且つその周りにリング状形態に配置された第２のサイクロン分離段とを有している。かかる構成において、第１のサイクロン分離段は、空気流から比較的大きいゴミを分離するように機能し、第２のサイクロン分離段は、比較的小さいサイクロンにより増大した分離効率によって、空気流から比較的細かい汚れ及びダストをフィルタ処理する。

欧州特許ＥＰ２０４０５９９Ｂ号明細書

並列のサイクロンの個数が増加すると、所定の空気流抵抗に対する装置の分離効率が一般的に向上する。しかしながら、多数の比較的小さい寸法のサイクロンを、典型的にはリング形態に配置すると、分離装置の直径が大きくなり、より広範には、分離装置の全体寸法が大きくなるという連鎖的な悪影響がある。第２段のサイクロンの寸法を最小にする対策をとることができるけれども、寸法縮小の程度は限定され、その理由は、サイクロンの寸法を単に縮小すると、それに伴い、高い空気流抵抗及びサイクロンの閉塞等の他の問題が引起こされるからである。更に、分離装置は、それが持運び可能な機械での使用に適したコンパクトな仕方で包装されることを可能にするように、流体が分離装置から出るための出口ダクトを有していなければならない。本発明は、これらの問題を考慮して発明されたものである。

上記背景を考慮して、本発明は、表面処理電気器具のための分離装置を提供し、かかる分離装置は、少なくとも１つの第１サイクロンを有する第１のサイクロン分離ユニットと、第１のサイクロン分離ユニットの流体的に下流に位置し且つ第１の軸線（Ｙ）の周りに流体的に並列に配置された複数の第２サイクロンを有する第２のサイクロン分離ユニットと、を有し、複数の第２サイクロンは、少なくとも、第１の軸線（Ｙ）の周りに配置された第１の第２サイクロンセットと、第１の軸線（Ｙ）の周りに配置された第２の第２サイクロンセットにグループ分けされる。第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各々は、長手方向軸線（Ｃ₁）と、流体入口と、流体出口とを有し、第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各々は、長手方向軸線（Ｃ₂）と、流体入口と、流体出口とを有する。第１の第２サイクロンセットの流体入口は、第２の第２サイクロンセットの流体入口から第１の軸線に沿って離間し、第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各流体出口及び第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各流体出口は、出口ダクトと流体的に連通し、出口ダクトは、少なくとも第１の第２サイクロンセットのサイクロンのうちの２つの間に延びる第１の部分を有する。

隣接した２つのサイクロン間に延びる出口ダクトの形態により、サイクロン分離装置の出口がサイクロン分離装置の主軸線に対して実質的に垂直であることが要求される適用例について、サイクロ分離装置のコンパクトな構成が得られる。この形態を、既知の形態と比較すべきであり、既知の形態では、サイクロンから出た空気流は、分離装置の上端部のところに設けられたマニホルド又はプレナム内に集められ、次いで、分離装置の軸線から遠ざかる横方向に差し向けられる。このように空気流を分離装置の上端部のところで集めることにより、分離装置の高さを増大させると共に、分離装置の出口が比較的高い位置に設定される傾向があり、このことは、いくつかの適用例、例えば、手持ち型真空掃除機に適切でないことがある。

出口ダクトの第１の部分は、それよりも流体的に上流に位置し且つ分離装置の主軸線（Ｙ）に沿って延びる更なる部分、即ち、第２の部分に接続されていてもよい。分離装置の側面に出口を設けるために、出口ダクトの第１部分は、第２の部分から遠ざかるように半径方向に延び、主軸線に対して傾斜するのがよい。

フィルタ部材が、出口ダクトの第２の部分に受入れ可能であるのがよい。好ましくは、フィルタは、ダクト内に配置されたソックスフィルタであり、ほぼ管状であり、ダクト／サイクロン分離装置の長手方向軸線とほぼ平行な長手方向軸線を有するフィルタ壁を有する。普通、ソックスフィルタ等の細長いフィルタは、空気流がフィルタの開放端からフィルタの内部又は管腔にフィルタの長手方向軸線に沿って流入するように配置される。かかる形態は、空気がフィルタに軸線方向に流入することを可能にする入口領域を設けるために、フィルタの開放端に隣接したチャンバを必要とする。これに対して、本発明では、フィルタは、１つ又は２つ以上の半径方向入口を有し、空気流がフィルタの内部に半径方向に差し向けられ、換言すれば、空気流がフィルタの長手方向軸線に対して垂直な方向に差し向けられ、それにより、従来の構成におけるようなソックスフィルタの開放端に隣接したチャンバの必要を回避する。これにより、フィルタのハウジング、すなわち、ダクト及び分離装置の包囲部分をよりコンパクトにすることを可能にし、このことは、コンパクト性及び軽量を重要な特徴とする手持ち型真空掃除機に対して特に有益である。

フィルタのアクセス容易性を向上させるために、入口部分は、フィルタキャップを有し、フィルタキャップは、それと相補的な形状を有するサイクロン分離装置の孔内に係合可能であり、サイクロン分離装置の外面を構成するのがよい。このようにして、ユーザは、サイクロン分離装置を真空掃除機の主本体から取外すことをせずに、フィルタの頂部を握り、フィルタをサイクロン分離装置から取外すことができる。従って、フィルタは、サイクロン分離装置の上方の箇所から第１のサイクロン清浄段の下方に位置し且つサイクロン分離装置のベースの近くに位置する箇所までダクトに沿って延びるのがよい。

本発明は、アップライト円筒型真空掃除機に適用可能であるが、特にサイクロン分離装置の寸法及び重量に関連した包装の利点のため、特に手持ち型真空掃除機に適している。

好ましくは、サイクロンは、主軸線（Ｙ）に対して傾斜されるのがよい。詳細には、第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各々の長手方向軸線（Ｃ₁）は、第１の軸線（Ｙ）に対して第１の夾角（θ₁）をなし、第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各々の長手方向軸線（Ｃ₂）は、第１の軸線（Ｙ）に対して第２の夾角（θ₂）をなし、第２の夾角は、第１の夾角よりも小さい。

サイクロンへの空気流の経路を簡単にし且つ最適にするために、第１及び第２の第２サイクロンセットの各々は、環状形態に配列され、各第２サイクロンセットの各サイクロンの流体入口は、共通平面内にあるのがよい。

別の側面によれば、本発明は、分離装置であって、少なくとも１つの第１サイクロンを有する第１のサイクロン分離ユニットと、第１のサイクロン分離ユニットの流体的に下流に位置し且つ第１の軸線（Ｙ）の周りに流体的に並列に配置された複数の第２サイクロンを有する第２のサイクロン分離ユニットと、を有し、複数の第２サイクロンは、少なくとも、前記第１の軸線（Ｙ）の周りに配置された第１の第２サイクロンセットと、前記第１の軸線（Ｙ）の周りに配置された第２の第２サイクロンセットとにグループ分けされた、分離装置を提供する。第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各々は、長手方向軸線（Ｃ₁）と、流体入口と、流体出口とを有し、第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各々は、長手方向軸線（Ｃ₂）と、流体入口と、流体出口とを有する。第１の第２サイクロンセットの流体入口は、第２の第２サイクロンセットの流体入口から第１の軸線に沿う方向に離間し、第１の第２サイクロンセットのサイクロンは、第２の第２サイクロンセットのサイクロンのいくらか又は全ての周りに延びるように配置され、第２の第２サイクロンセットは、第２の第２サイクロンセットの中に少なくとも部分的に嵌め込まれ、第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各々の長手方向軸線（Ｃ₁）は、第１の軸線（Ｙ）に対して第１の夾角（θ₁）をなし、第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各々の長手方向軸線（Ｃ₂）は、第１の軸線（Ｙ）に対して第２の夾角（θ２）をなし、第２の夾角（θ₂）は、第１の夾角（θ₁）よりも小さい。

この形態により、第２の第２サイクロンセットを第１の第２サイクロンセットの中に大きい量で嵌め込むことを可能にし、それにより、分離効率を促進させる多数の小さい寸法の第２サイクロンを依然として設けながら、分離装置の高さをコンパクトにすることを可能にする。

好ましくは、第１及び第２の第２サイクロンセットの各々のサイクロンは、リング状形態に配列され、サイクロンの入口は、共通平面内に位置する。

リング状形態の第１の、即ち下側の、第２サイクロンセットが小さい直径を得るために、第２の第２サイクロンセットのサイクロンは、各サイクロンが第１の第２サイクロンセットの１対のサイクロンの間に位置決めされる半径方向パターンをなす。従って、ある意味では、第２の第２サイクロンセットは、第１の第２サイクロンセットの間の隙間に着座し、それにより、「インターロック」形態を形成する。

本発明の第１の側面の好ましい及び／又は選択的な特徴を、本発明の第２の側面の好ましい及び／又は選択的な特徴と組合せてもよく、その反対に後者を前者と組合せてもよいことに注目すべきである。

本発明による手持ち型真空掃除機の側面図である。 図１の真空掃除機の平面図である。 図２の分離装置の線Ａ−Ａにおける縦断面図である。 図１及び図２の真空掃除機の分離装置の分解斜視図である。 分離装置のサイクロンの平面図である。 分離装置の渦ファインダ部材の１つの実施形態の斜視図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態を例示として説明する。

最初、図１及び図２を参照すると、手持ち型真空掃除機２が、主本体４を有し、主本体４は、モータ及びファンユニット（図示しない）を、ほぼ直立したハンドル又はグリップ部分６の上方に収容している。ハンドル６の下端部６ａは、厚板状のバッテリパック８を支持している。手持ち型真空掃除機２から空気を排出する１組の排気口１０が、主本体４に設けられている。

主本体４は、サイクロン分離装置１２を支持し、サイクロン分離装置１２は、モータ及びファンユニットによって真空掃除機２に引込まれた汚れ含有空気流から、汚れ、ダスト、及び他のゴミを除去するように機能する。サイクロン分離装置１２は、主本体４の前部４ａに取付けられ、空気入口ノズル１４が、主本体４から遠い方のサイクロン分離装置の前部分ら延びている。空気入口ノズル１４は、適切なブラシツールが取外し可能に取付けられるように構成され、且つ、ブラシツールを空気入口ノズル１４と係合させたときにブラシツールを確実に保持するキャッチ１６を含むように構成されている。ブラシツールは、本発明に重要でないので、ブラシツールをここでは図示しない。

サイクロン分離装置１２は、主本体４と空気入口ノズル１４の間に位置し、かくして、ハンドル６と空気入口ノズル１４の間に位置している。サイクロン分離装置１２は、ほぼ縦方向に延びる長手方向軸線Ｙを有し、ハンドル６は、長手方向軸線Ｙに対して少し傾斜した角度に配置されている。

ハンドル６は、ピストルグリップの形態をなす向きに配置され、このことは、掃除中にユーザの手首に加わる応力を軽減するので、ユーザに快いインタフェースである。サイクロン分離装置１２は、ハンドル６の近くに位置決めされ、このことも、手持ち型真空掃除機２の使用中にユーザの手首に加わるモーメントを減少させる。ハンドル６は、真空掃除機のモータのオン及びオフを切替えるトリガ１８の形態のオン／オフスイッチを有している。使用時、モータ及びファンユニットは、ダスト含有空気を空気入口ノズル１４から真空掃除機１２に引込む。空気流内に同伴された汚れ及びダストの粒子は、空気から分離され、サイクロン分離装置１２内に保持される。清浄にされた空気は、サイクロン分離装置１２の後部から放出され、主本体４内に配置されたモータ及びファンユニットに短いダクトによって運ばれ、引続いて、空気出口１０から排出される。

手持ち型真空掃除機２の一部を形成するサイクロン分離装置１２を、図３及び図４により詳細に示し、図３は、図２の線Ａ−Ａにおけるサイクロン分離装置の縦断面図であり、図４は、サイクロン分離装置１２の構成要素の分解図である。サイクロン分離装置１２は、概略的には、第１のサイクロン分離ユニット２０と、第１のサイクロン分離ユニット２０の下流に配置された第２のサイクロン分離ユニット２２を有している。この例において、第１のサイクロン分離ユニット２０は、第２のサイクロン分離ユニット２２の一部の周りに延びている。

サイクロン分離装置１２が使用される真空掃除機２の種類に応じて、サイクロン分離装置１２の特定の全体形状が変更されてもよいことを認識すべきである。例えば、サイクロン分離装置１２の全長は、サイクロン分離装置１２の直径よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。

サイクロン分離装置１２は、外容器２４を有し、外容器２４は、実質的に円筒形であり且つサイクロン分離装置１２の長手方向軸線Ｙの周り延びる外壁によって構成されている。外容器２４は、透明であることが望ましく、それにより、サイクロン分離装置１２の構成要素を外容器２４越しに見ることが可能である。

外容器２４の下端部は、容器ベース２６によって閉鎖され、容器ベース２６は、枢着部２８によって外壁２４に枢動可能に取付けられ、キャッチ３０によって閉鎖位置に保持される。第２の円筒形壁３２が、外壁２４の半径方向内側に且つ外壁２４と同軸に配置され、それにより、環状チャンバ３４が２つの壁２４、３２の間に形成される。容器ベース２６を閉じたとき、第２の円筒形壁３２は、容器ベース２６に係合し且つ容器ベース２６に対してシールされる。環状チャンバ３４の上部分は、第１のサイクロン分離ユニット２０の円筒形サイクロンを構成し、環状チャンバ３４の下部分は、第１のサイクロン分離ユニット２０のダスト収集容器を構成する。

空気流を空気入口ノズル１４から受入れる容器入口３６が、環状チャンバ３４の上端部に設けられている。図示していないけれども、容器入口３６は、入ってくるダスト含有空気が環状チャンバ３４の周りの螺旋経路に強制的に案内されることを確保するために、環状チャンバ３４に対して接線方向に配置されている。

ほぼ円筒形のシュラウド３８の形態をなす流体出口が外容器２４に設けられている。詳細には、シュラウド３８は、上側の円錐台状壁３８ａと、下側の円筒状壁３８ｂとを有し、上側の円錐台状壁３８ａは、下側の円筒状壁３８ｂに向かってテーパし、下側の円筒状壁３８ｂは、環状チャンバ３４内に垂下している。スカート３８ｃが、円筒状壁３８ｂの下部分から垂下し、外方に且つ外壁２４に向かう方向にテーパしている。従って、シュラウド３８の下側壁３８ｃは、環状チャンバ３４の流体出口だけを構成する孔を形成している。

第２の環状チャンバ４０が、シュラウド３８の後方に位置し、マニホルドを構成し、第１のサイクロン分離ユニット２０からシュラウド３８の中を流れる空気流は、マニホルドから、中央に位置決めされたサイクロン支持構造体４２が有する複数の導管又はチャンネル７４を通って第２のサイクロン分離ユニット２２に送られる。第２のサイクロン分離ユニット２２は、複数のサイクロン５０を含み、複数のサイクロン５０は、流体的に並列に配列され、且つ、空気を第１のサイクロン分離ユニット２０から受入れる。この実施形態では、複数のサイクロン５０は、実質的に同じ寸法及び形状を有し、各サイクロン５０は、円筒状部分５０ａと、それから垂下したテーパ部分５０ｂを有している（図３では、明瞭のために、１つのサイクロンだけに符号を付した）。円筒状部分５０ａは、流体をチャンネル７４のうちの１つから受入れる空気入口５０ｃを有している。各サイクロン５０のテーパ部分５０ｂは、円錐台状であり、底端部のところで円錐状開口部５２で終端し、使用中、ダストを円錐状開口部５２からサイクロン支持構造体４２の内部に放出する。渦ファインダ６０の形態をなす空気出口が、各サイクロン５０の上端部に設けられ、空気出口６０により、空気をサイクロン５０から排出する。各渦ファインダ６０は、後述するように、渦ファインダ部材６２から下方に延びている。

図３及び図４に明らかに示すように、第２のサイクロン分離ユニット２２のサイクロンは、第１の第２サイクロンセット７０と、第２の第２サイクロンセット７２にグループ分けされる。本発明に重要ではないが、この実施形態では、第１のサイクロンセット７０のサイクロン５０の個数（合計１０個）は、第２のサイクロンセット７２のサイクロン５０の個数（合計５個）よりも多い。

各第２サイクロンセット７０、７２は、サイクロン分離ユニット１２の長手方向軸線Ｙを中心とする環状形態に又はリング状に配列されている。第１の第２サイクロンセット７０は、比較的大きいリングを形成するように比較的多い個数のサイクロン５０を含み、第２の第２サイクロンセット７２は、第１の第２サイクロンセット７０の中に部分的に受入れられ又は嵌め込まれる。換言すれば、第１の第２サイクロンセット７０の各サイクロンは、第１の直径を有する仮想円の円周上に位置し、第２の第２サイクロンセット７２の各サイクロンは、第１の直径よりも小さい第２の直径を有する第２の仮想円の円周上に位置している。このように、第２の又は上側の第２サイクロンセット７２は、第１の又は下側の第２サイクロンセット７０の中に着座し又は嵌め込まれる。更に、この実施形態では、各第２サイクロンセットの入口５０ｃが共通平面内に位置するように、第１及び第２の第２サイクロンセット７０、７２のサイクロンの各々が、軸線方向に整列していることに注目すべきである。

図４は、明瞭のために、第１及び第２の第２サイクロンセット７０、７２を分解図で示し、図３は、第１及び第２の第２サイクロンセット７０、７２が互いに嵌め込まれ且つ軸線方向に離間した位置にあり、第２の第２サイクロンセット７２が第１の第２サイクロンセット７０の上に積重ねられたと考えられるときの第１及び第２の第２サイクロンセット７０、７２の相対位置を示していることに注目すべきである。

第１及び第２の第２サイクロンセット７０、７２の各サイクロン５０は、下方に且つ外壁５２の長手方向軸線Ｙに向かって傾斜する長手方向軸線Ｃを有している。詳細には、第１の第２のサイクロンセットのサイクロン５０の各々の長手方向軸線Ｃ₁は、長手方向軸線Ｙに対して夾角θ₁をなし、第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各々の長手方向軸線Ｃ₂は、軸線Ｙに対して夾角θ₂を成す。第１のサイクロンセット７０の中への第２のサイクロンセット７２の嵌め込み度合いを大きくすることを可能にするために、第２のサイクロンセット７２の全ての長手方向軸線Ｃ₂は、外壁２４の長手方向軸線Ｙに対して、第１のサイクロンセット７０の長手方向軸線Ｃ₁よりも小さい角度で傾斜している。この実施形態では、夾角θ₁は、ほぼ２０度であり、夾角θ₂は、ほぼ５度であるが、これらの値は単なる例示であることに注意すべきである。２つの夾角間の差を大きくすれば、第２の第２サイクロンセットの第１の第２サイクロンセットに対する嵌め込み状態の程度を高めることができる。

図５を参照し、特に第１のサイクロンセット７０によって構成される外側リングを参照すると、第１のサイクロンセット７０のサイクロン５０が、複数のサブセット７０ａ、７０ｂを構成するように配置され、各サブセット７０ａ、７０ｂが、少なくとも２つのサイクロン５０を含むことが分かる。この実施例では、各サイクロンサブセットは、隣接した１対のサイクロン５０を含み、第１の第２サイクロンセット７０は、５つのサイクロンサブセットに分けられ、１つのサイクロンサブセット７０ｂの１対のサイクロン５０は、他のサイクロンサブセット７０ａの１対のサイクロンよりも離間している。各サブセット内で、サイクロンサブセット７０ａのサイクロン５０は、空気入口５０ｃが互いに対向するように配置されている。後述するように、サイクロン分離装置１２の後方に配置されたサイクロンサブセット７０ｂのサイクロン５０は、排気ダクト９４の通行を可能にするように離間している。

この実施例では、各サイクロンサブセット７０ａ、７０ｂのサイクロン５０は、サイクロン支持構造体４２が有する複数のチャンネル７４のそれぞれの１つから空気流を受入れるように構成され、空気をシュラウド３８の後方に配置された第２の環状チャンバ４０から複数のチャンネル７４の中を通してそれぞれのサイクロン５０の空気入口５０ｃに流す。

図５において注目すべきことは、第２の第２サイクロンセット７２のサイクロン５０も、リング状の半径方向パターンで配列され且つ環状に分布し、各サイクロン５０は、第１のサイクロンセット７０の隣接した１対のサイクロンの間に位置決めされることである。更に、第２の第２サイクロンセット７２のそれぞれの空気入口５０ｃは、空気を第１の第２サイクロンセット７０にも供給するチャンネル７４のそれぞれの１つに面する向きに配置されている。空気が第２の同じ環状チャンバ４０に通じているチャンネル７４から第１及び第２の第２サイクロンセット７０、７２の両方の空気入口５０ｃに供給されるので、第１及び第２の第２サイクロンセット７０、７２は、流体的に並列であると考えられる。

図３及び図４に再び戻ると、渦ファインダ６０は、それぞれのサイクロン５０の上側領域内に下方に延びる短い円筒管によって構成される。各渦ファインダ６０は、複数の空気チャンネル又は「渦フィンガ」８０のうちのそれぞれの１つに通じ、渦フィンガ８０は、サイクロン分離装置１２の頂部に位置する排気プレナム又はマニホルド８２によって、半径方向に分布したパターンをなして構成され、空気をサイクロン５０の空気出口６０からマニホルド８２の中央孔８４に差し向けるのに役立つ。中央孔８４は、サイクロン分離装置１２の出口ダクト８８の第１の部分の上開口を構成し、フィルタ部材８６が上開口８４に受入れられる。この実施形態では、フィルタ部材８６は、細長い管状フィルタ又は「ソックスフィルタ(sock filter)」であり、長手方向軸線Ｙに沿ってサイクロン分離装置の中を延びる出口ダクト８８の内側に受入れられ、サイクロン支持構造体４２によって定められる第３の円筒壁９０によって境界が定められている。図示のように、フィルタ部材８６は、第１のサイクロン清浄段の下方に位置し且つサイクロン分離装置１２のベースの近くに位置する箇所まで出口ダクト８８に沿って延びている。出口ダクト８８の下部分は、出口ダクト８８から離れるように半径方向に延びる第２部分と一緒にされ又は一体化され、排気経路９４を形成している。

第３の円筒壁９０が、第２の円筒壁３２の半径方向内方に且つそれから間隔をあけて位置し、第３の環状チャンバ９２を形成している。サイクロン支持構造体４２の上側領域は、第２のサイクロン分離装置２２のサイクロンの円錐状開口部５２が取付けられるサイクロン取付け部９３を有し、円錐状開口部５２は、サイクロン支持構造体４２の内部と連通している。このように、使用中、第２のサイクロン分離ユニット２２のサイクロン５０によって分離されたダストは、円錐状開口部５２から放出され、第３の環状チャンバ９２内に集まる。従って、第３の環状チャンバ９２は、第２のサイクロン分離ユニット２２のダスト収集容器を構成し、容器ベース２６を開放位置に移動すると、第２のサイクロン分離ユニット２２のダスト収集容器と第１のサイクロン分離ユニット２０のダスト収集容器が同時に空にされる。

真空掃除機の使用中に、ダスト含有空気は、容器入口３６からサイクロン分離装置１２に入る。ダスト含有空気は、容器入口３６の接線方向の配置のため、外壁２４の周囲の螺旋経路に従う。比較的大きい汚れ及びダストの粒子は、サイクロン作用によって第１の環状チャンバ３４内に堆積し、ダスト収集容器内の第１の環状チャンバ３４の底部に集まる。部分的に清浄にされたダスト含有空気は、第１の環状チャンバ３４から出て、孔付きのシュラウド３８を通って第２の環状チャンバ４０に入る。次いで、部分的に清浄にされた空気は、サイクロン支持構造体４２の空気チャンネル７４の中を通り、第１及び第２の第２サイクロンセット７０、７２の空気入口５０ｃに運ばれる。空気流に依然として含有している比較的細かいダスト粒子を分離するために、サイクロン分離が、第１及び第２の第２サイクロンセット７０、７２の内部で行われる。

第１及び第２の第２サイクロンセット７０、７２によって空気流から分離されたダスト粒子は、第３の環状チャンバ９２内に堆積し、第３の環状チャンバ９２は、細かいダストのための収集器としても知られている。次いで、更に清浄にされた空気が、渦ファインダ６０を通ってサイクロン５０から出て、マニホルド８２に入り、空気は、マニホルド８２から中央ダクト８８内にあるソックスフィルタ８６に入り、ソックスフィルタ８６からサイクロン分離装置１２の排気ダクト９４を通り、それにより、清浄にされた空気がサイクロン分離装置１２から出ることが可能である。

図３及び図４から分かるように、ソックスフィルタ８６は、上側取付け部分８６ａと下側フィルタ部分８６ｂとを有し、下側フィルタ部分は、フィルタ機能を実行し、かくして、適切なメッシュ、発泡、又は繊維フィルタ媒体で形成されている。上側取付け部分８６ａは、フィルタ部分８６ｂを支持し、排気マニホルド８２の中央孔８４と係合することによって、ソックスフィルタ８６を中央ダクト８８内に取付けるのにも役立つ。したがって、ソックスフィルタ８６は、サイクロン分離装置１２の主軸線Ｙに沿って出口ダクト８８内を延びている。上側取付け部分８６ａは、シール部材９６を支持する円形の外側リムを有し、シール部材９６は、例えば、Ｏリングの形態をなし、このことは、上側取付け部分８６ａがマニホルド８２の中央孔８４内に、単に圧入によって取外し可能であるが固着されるように受入れられることを意味する。上側取付け部分８６ａは、円形であるので、ソックスフィルタ８６の角度方向の向きに制限はなく、このことは、ソックスフィルタ８６を再配置するときにユーザの助けになる。ここには図示していないけれども、ソックスフィルタ８６をより確実に適所に保持することが望ましい場合、ソックスフィルタ８６がロック機構を有していてもよいことを理解すべきである。例えば、ソックスフィルタ８６の上側取付け部分８６ａは、ツイストロック式嵌合形態を有し、それにより、ソックスフィルタ８６を第１方向に捩って、それを中央孔８４内の適所にロックし、ソックスフィルタ８６を反対方向に捩って、それを解放するのがよい。

上側取付け部分８６ａはまた、その円周の周りに分布した孔又は窓１００を有する環状の上部分を含み、孔１００は、空気がフィルタ部材８６の内部に入る空気流経路を構成している。シール部材９６により、空気流がサイクロン分離装置１２の外側からソックスフィルタ８６の領域に入ることを防止する。有利なことに、孔１００は、上側取付け部分８６ａの周囲の周りに角度方向に分布し、マニホルド８２の半径方向に分布した渦フィンガ８０のそれぞれの１つと軸線方向に整列するように配置され、このことは、空気が渦フィンガ８０の端部からソックスフィルタ８６の入口孔１００のうちの隣接した１つに実質的に途切れずに流れることを意味する。従って、空気は、孔１００からソックスフィルタ８６に半径方向に流れ、引続いて、空気は、ソックスフィルタ８６の内部を下方に流れ、次いで、円筒形のフィルタ媒体から半径方向に出る。同様にＯリングの形態をなす第２のシール要素９７は、上側取付け部分８６ａの外面の環状溝内に位置し、かくして、上側取付け部分８６ａの周りを円周方向に延び、それにより、空気が入口部分からソックスフィルタ８６の側面を下方に流れることを防止する。

清浄にされた空気は、ソックスフィルタ８６から流出した後、出口通路９４を上方に移動し、出口通路９４の端部のところでサイクロン分離装置１２の後方に配置された出口ポート１０１を通ってサイクロン分離装置１２から排気される。出口通路９４は、中央ダクト８８の中心軸線Ｙに対して全体的に傾斜した向きを有するように形状決めされ、且つ、第１のサイクロンセット７０の最も後方の２つのサイクロン５０の間の箇所まで上昇するように形状決めされていることに注目すべきである。出口通路９４の出口ポート１０１は、ほぼ水平方向の向きに配置され、サイクロン分離装置１２から後方に延び、サイクロン分離装置１２の長手方向軸線Ｙと実質的に直交する軸線１０３上に整列している。サイクロン分離装置１２が主本体４に結合されているとき、出口ポート１０１は、モータ及びファンユニットの入口に通じている。

フィルタ部材８６への半径方向空気流入口の構成により、フィルタ部材８６のハウジングをよりコンパクトにすることを可能にし、その理由は、空気をフィルタ部材８６に軸線方向に流入させる変形例は、空気をフィルタ部材８６の上部に差し向けるために、フィルタ部材８６の入口端の上方のチャンバを必要とするからである。従って、本発明のフィルタ部材８６は、かかるチャンバの必要を回避し、それにより、フィルタハウジングの高さを減少させることを可能にする。

サイクロン分離装置１２の一般的な機能を説明したが、当業者は、この機能は、２つ別のサイクロン分離段を含むことを認識すべきである。第１に、第１のサイクロン分離ユニット１２は、比較的大きい直径を有する単一の円筒形サイクロン２０を含み、比較的小さい遠心力により、汚れ及びゴミの比較的大きい粒子を空気から分離する。比較的大きいゴミの大部分は、ダスト収集容器３４内に確実に堆積する。

第２に、第２のサイクロン分離ユニット２２は、１５個のサイクロン５０を含み、サイクロン５０の各々は、円筒形の第１のサイクロンユニット２０よりもずっと小さい直径を有し、その内部の高速の空気流により、より細かい汚れ及びダストの粒子を分離することが可能である。従って、サイクロンによる分離効率は、円筒形の第１のサイクロンユニット２０の分離効率よりも著しく高い。

ここで、渦ファインダ部材６２をより詳細に示す図６を参照する。渦ファインダ部材６２は、ほぼ板状の形態を有し、２つの主な機能を有する。第１の主要な機能は、空気を上方に旋回する空気柱状でサイクロン５０から出るように誘導し、その後、サイクロン５０を出た空気流を隣接した排気マニホルド８２の適当な領域に差し向ける手段を提供することにある。第２の主要な機能は、渦ファインダ部材６２が、サイクロン５０の上端をシールするのに役立つことにあり、従って、空気は、サイクロンの内部の主空気流から離れて漏れることはできない。

より詳しくは、本発明の渦ファインダ板６２は、上渦ファインダ部分６２ａと下渦ファインダ部分６２ｂを有し、これらの渦ファインダ部分の各々は、第１及び第２のサイクロンセット７０、７２のそれぞれのサイクロン５０のための渦ファインダ６０を構成する。第１の上渦ファインダ部分６２ａは、リング状に構成された５つの平坦な部分１０２を含み、排気マニホルド８２の中央孔８４に一致する中央孔１０４を有している。部分１０２の各々は、中心開口１０６（明瞭のために２つだけに符号を付した）を有し、円筒形の渦ファインダ６０は、中心開口１０６から垂下している。図３で明確に分るように、第２のサイクロンセット７２と結合した渦ファインダ６０は、サイクロン５０の出口端部内に着座し、サイクロン軸線Ｃ２と同軸である。従って、第１のリング状の部分１０２は、水平方向平面から僅かに下方に凹んでいる。部分１０２の外縁は、垂下する壁又はスカート１０８を構成し、スカート１０８の下端部１０８ａは、下渦ファインダ部分６２ｂの内縁を構成する。

下渦ファインダ部分６２ｂは、合計１０個の部分１１０を含み（明瞭のために３つだけに符号を付した）、この個数は、第１のサイクロンセット７０のサイクロン５０の個数に一致している。各部分１１０はまた、中心開口１１２を含み、それぞれの渦ファインダ６０が中心開口１１２から垂下している。図３を参照すると、下渦ファインダ部分６２ｂの渦ファインダ６０は、第１のサイクロンセット７０のそれぞれのサイクロン５０の上端部内に同軸に着座し、サイクロン軸線Ｃ１上に中心合わせされていることに注目すべきである。従って、各部分１１０は、第１リングに対して下方に傾斜し、部分１１０の平面は、軸線Ｃ₁に対して垂直である。

以上の説明から、積重ねたサイクロンセット７０、７２の渦ファインダ６０の各々が、共通の渦ファインダ板６２によって構成されていることを認識すべきである。かかる構成は、サイクロン出口のシールを向上させ、その理由は、単一の渦ファインダ板６２が、上側のサイクロンセット７２と下側のサイクロンセット７２の両方の上に組立てられ、それにより、各サイクロンセット７０、７２の渦ファインダ６０が個々の渦ファインダ板で構成されているとしたら起こり得る空気漏れの可能性を低減させるからである。

渦ファインダ板６２を第２のサイクロン分離ユニット２２に固着させるために、突起１１１が、下渦ファインダ部分６２ａに設けられている。次に、ネジファスナが、突起１１１を通り、それに対応し且つ下側の第２サイクロンセット７０に設けられたボス１１３（図５参照）と係合している。組立時、適当なゴム製ガスケットリング１１５ａ、１１５ｂが、第２のサイクロン分離ユニット２２の上面と渦ファインダ板６２の下面の間に挟まれるように位置決めされる。ガスケットリング１１５ａ、１１５ｂ用の様々な材料を使用することができるけれども、例えば、天然繊維ベースの材料、可撓性ポリマー材料が好ましい。渦ファインダ板６２が下側の第２サイクロンセット７０に直接締結されるので、ガスケット１１５ａ、１１５ｂ及び第２の第２サイクロンセット７２は、渦ファインダ板６２と下側のサイクロンセット７０の間に締め付けられることに注目すべきである。結果として、ガスケット１１５ａ、１１５ｂ及び渦ファインダ板６２は、追加のファスナを必要とすることなしに固着され、それにより、サイクロン分離装置１２の部品点数が全体として減少し、重量及び製造の複雑さが減少する。

この実施形態では、上渦ファインダ部分６２ａと下渦ファインダ部分６２ｂの両方の各部分１０２、１１０は、その隣の部分との境界が、脆弱線によって構成され、それにより、隣接した部分の間のある程度の相対移動を可能にする。脆弱線は、部分１０２、１１０が「遊び」要素であることを許容し、その結果、サイクロン分離装置１２を組立てたとき、部分１０２、１１０は、サイクロン５０の上の自然な位置を見つける。しかしながら、脆弱線は、本発明に必須ではなく、変形例として、渦ファインダ部材６２は、上記部分間の可撓性が制限され又は可撓性がないように剛性に作られてよい。渦ファインダ部材６２に適切な材料は、任意適切な剛性プラスチックであり、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）である。

当業者は、特許請求の範囲によって定められるように、本発明の概念に対する種々の変形例が、本発明の範囲から逸脱することなしに作られることを認識すべきである。

例えば、上述したように、渦ファインダ板６２は、脆弱線によって境界が選択的に定められ且つ相互に結合された一体の複数の部分によって構成されるように記載したけれども、渦ファインダ板６２は、区別できる特徴を有していない連続するリング要素で形成されてもよい。

フィルタ部材８６に関して、上述した特定の実施形態では、フィルタ部材８６は、複数の孔１００を有し、複数の孔１００は、空気がフィルタ部材８６の内部に入るための半径方向空気流経路を有するようにフィルタ部材８６の周囲に分布し、且つ、マニホルド８２の半径方向に分布した渦フィンガ８０のそれぞれの１つと整列していることに注目すべきである。しかしながら、整列は本質的ではなく、フィルタ部材８６の孔１００の個数は、渦フィンガ８０の個数と一致する必要がないことを認識すべきである。例えば、１つの可能性として、単一の孔が、フィルタ部材８６の入口部分８６ａの周りを円周方向に延びていてもよい。例えば、空気流の恩恵は、孔１００の面積を増大しながら孔１００の個数を減少させることによって達成されることに注目すべきである。重要な特徴は、空気が、フィルタ部材８６に半径方向内方に流入して、フィルタ部材８６の内部を流れ、次いで、フィルタ媒体によって形成された管状構造体の内側を軸線方向Ｙに流れた後、フィルタ媒体の壁を通過することである。それにより、チャンバをフィルタ部材８６の上方に設ける必要を回避する。

更に、フィルタ部分８６ｂは円筒形であるとして説明したけれども、フィルタ部分８６ｂは、円錐形であってもよいし、フィルタ部分８６がその下端部８６ｃに向かってテーパし且つ上端又は入口端よりも小さい直径を有する円錐台形であってもよい。テーパしたフィルタ部分８６ｂは、出口ダクト９４内の比較的低い圧力領域による変形に抵抗するのに有益であると考えられ、かかる低い圧力領域は、使用中、フィルタ部分８６ｂに「湾曲した」形状を付与する傾向がある。

２ 真空掃除機（表面処理器具）
１２ サイクロン分離装置（分離装置）
２０ 第１のサイクロン分離ユニット
２２ 第２のサイクロン分離ユニット
５０ サイクロン（第１サイクロン、第２サイクロン）
５０ｃ 空気入口（流体入口）
６０ 空気出口（流体出口）
７０ 第１の第２サイクロンセット
７２ 第２の第２サイクロンセット
８６ フィルタ部材
９４ 排気ダクト、出口通路（出口ダクト）
Ｙ 長手方向軸線（第１の軸線）
Ｃ₁ 長手方向軸線
Ｃ₂ 長手方向軸線

Claims (28)

1. 真空掃除機のための分離装置であって、
   少なくとも１つの第１サイクロンを有する第１のサイクロン分離ユニットと、
   前記第１のサイクロン分離ユニットの流体的に下流に位置し且つ第１の軸線（Ｙ）の周りに流体的に並列に配置された複数の第２サイクロンを有する第２のサイクロン分離ユニットと、を有し、
   前記複数の第２サイクロンは、少なくとも、前記第１の軸線（Ｙ）の周りに配置された第１の第２サイクロンセットと、前記第１の軸線（Ｙ）の周りに配置された第２の第２サイクロンセットとにグループ分けされ、
   前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各々は、長手方向軸線（Ｃ₁）と、流体入口と、流体出口とを有し、
   前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各々は、長手方向軸線（Ｃ₂）と、流体入口と、流体出口とを有し、
   前記第１の第２サイクロンセットの流体入口は、前記第２の第２サイクロンセットの流体入口から前記第１の軸線に沿って離間し、
   前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各流体出口及び前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各流体出口は、出口ダクトと流体的に連通し、
   前記出口ダクトは、少なくとも前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンのうちの２つの間に延びる第１の部分を有する、分離装置。
2. 前記出口ダクトは、前記第１の部分の流体的に上流に位置し且つ前記第１の軸線（Ｙ）に沿って延びる第２の部分を有し、
   前記第１の部分は、前記第２の部分に対して傾斜する、請求項１に記載の分離装置。
3. フィルタ部材が、前記出口ダクトの第２の部分に受入れ可能である、請求項２に記載の分離装置。
4. 前記フィルタ部材は、細長いソックスフィルタである、請求項３に記載の分離装置。
5. 前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各々の長手方向軸線（Ｃ₁）は、前記第１の軸線（Ｙ）に対して第１の夾角（θ₁）をなし、
   前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各々の長手方向軸線（Ｃ₂）は、前記第１の軸線（Ｙ）に対して第２の夾角（θ２）をなし、前記第２の夾角（θ₂）は、前記第１の夾角（θ₁）よりも小さい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分離装置。
6. 前記第１の第２サイクロンセットの各サイクロンの流体入口は、共通平面内に位置する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の分離装置。
7. 前記第２の第２サイクロンセットの各サイクロンの流体入口は、共通平面内に位置する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の分離装置。
8. 前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンは、環状形態に配置される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の分離装置。
9. 前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンは、環状形態に配置される、請求項８に記載の分離装置。
10. 前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンは、環状形態に配置される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の分離装置。
11. 前記第１の第２サイクロンセットの各サイクロンの流体入口は、第１の直径を有する仮想円の円周上に位置し、
    前記第２の第２サイクロンセットの各サイクロンの流体入口は、第２の直径を有する第２の仮想円の円周上に位置し、前記第２の直径は、前記第１の直径よりも小さい、請求項９に記載の分離装置。
12. 前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンは、各サイクロンが前記第１の第２サイクロンセットの１対のサイクロンの間に位置する半径方向パターンをなす、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の分離装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の分離装置を含む、真空掃除機。
14. 手持ち型真空掃除機である、請求項１３に記載の真空掃除機。
15. 分離装置であって、
    少なくとも１つの第１サイクロンを有する第１のサイクロン分離ユニットと、
    前記第１のサイクロン分離ユニットの流体的に下流に位置し且つ第１の軸線（Ｙ）の周りに流体的に並列に配置された複数の第２サイクロンを有する第２のサイクロン分離ユニットと、を有し、
    前記複数の第２サイクロンは、少なくとも、前記第１の軸線（Ｙ）の周りに配置された第１の第２サイクロンセットと、前記第１の軸線（Ｙ）の周りに配置された第２の第２サイクロンセットとにグループ分けされ、
    前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各々は、長手方向軸線（Ｃ₁）と、流体入口と、流体出口とを有し、
    前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各々は、長手方向軸線（Ｃ₂）と、流体入口と、流体出口とを有し、
    前記第１の第２サイクロンセットの流体入口が前記第２の第２サイクロンセットの流体入口と、前記第１の軸線（Ｙ）に対して垂直な方向に重ならないように、前記第１の第２サイクロンセットの流体入口は、前記第２の第２サイクロンセットの流体入口から前記第１の軸線に沿う方向に離間し、
    前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンは、前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンのいくらか又は全ての周りに延びるように配置され、前記第２の第２サイクロンセットは、前記第１の第２サイクロンセットの中に少なくとも部分的に嵌め込まれ、
    前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各々の長手方向軸線（Ｃ₁）は、前記第１の軸線（Ｙ）に対して第１の夾角（θ₁）をなし、
    前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各々の長手方向軸線（Ｃ₂）は、前記第１の軸線（Ｙ）に対して第２の夾角（θ₂）をなし、前記第２の夾角（θ₂）は、前記第１の夾角（θ₁）よりも小さい、分離装置。
16. 前記第１の第２サイクロンセットの各サイクロンの流体入口は、共通平面内に位置する、請求項１５に記載の分離装置。
17. 前記第２の第２サイクロンセットの各サイクロンの流体入口は、共通平面内に位置する、請求項１５又は１６に記載の分離装置。
18. 前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンは、環状形態に配置される、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の分離装置。
19. 前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンは、環状形態に配置される、請求項１８に記載の分離装置。
20. 前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンは、環状形態に配置される、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の分離装置。
21. 前記第１の第２サイクロンセットの各サイクロンの流体入口は、第１の直径を有する仮想円の円周上に位置し、
    前記第２の第２サイクロンセットの各サイクロンの流体入口は、第２の直径を有する第２の仮想円の円周上に位置し、前記第２の直径は、前記第１の直径よりも小さい、請求項１９に記載の分離装置。
22. 前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンは、各サイクロンが前記第１の第２サイクロンセットの１対のサイクロンの間に位置する半径方向パターンをなす、請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の分離装置。
23. 前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンの各流体出口及び前記第２の第２サイクロンセットのサイクロンの各流体出口は、出口ダクトと流体的に連通し、前記出口ダクトは、前記第１の第２サイクロンセットのサイクロンのうちの２つの間に延びる第１の部分を有する、請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の分離装置。
24. 前記出口ダクトは、前記第１の部分の流体的に上流に位置し且つ前記第１の軸線（Ｙ）に沿って延びる第２の部分を有し、
    前記第１の部分は、前記第２の部分から半径方向に遠ざかるように延び、前記第１の軸面（Ｙ）に対する角度を有する、請求項２３に記載の分離装置。
25. フィルタ部材が、前記出口ダクトの第２の部分に受入れ可能である、請求項２４に記載の分離装置。
26. 前記フィルタ部材は、細長いソックスフィルタである、請求項２５の記載の分離装置。
27. 請求項１５〜２６のいずれか１項に記載の分離装置を含む、真空掃除機。
28. 手持ち型真空掃除機である、請求項２７に記載の真空掃除機。

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