JP5817070B2 - サイクロン分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイクロン分離装置に関し、特にこのようなサイクロン分離装置を備えた真空掃除機に関する。好ましい実施形態において、サイクロン分離装置は手持ち型真空掃除機に適用される。また、本発明はこのような装置に用いられる渦ファインダプレート（ボルテックスファインダプレート）に関する。

サイクロン分離装置を用いる真空掃除機が公知である。このような真空掃除機の例は、米国特許第４，３７３，２２８号、米国特許第３，４２５，１９２号、米国特許第６，６０７，５７２号、及び欧州特許第１２６８０７６号に開示されている。分離装置は、流入空気が順次通過する第１及び第２のサイクロン分離ユニットを備える。これにより大きな汚れ及びデブリは、第１の分離ユニットにおいて空気流から抽出され、第２のサイクロンが最適な状態で作動することができ、微細な粒子を効率的な方法で効率的に取り除くことができる。

第２のサイクロン分離ユニットは、流体的に並列に配列された複数のサイクロンを含む場合がある。通常、これらのサイクロンは環状に配置され、分離装置の長手方向軸線の周りに広がる。比較的大型の単一のサイクロンの代わりに比較的小型の複数のサイクロンを備えることで、分離ユニットの分離効率、すなわち分離ユニットが空気流から同伴粒子を分離する能力を高くすることができる。このことはサイクロン内で発生する、ほこり粒子が空気流から放出されるようにする遠心力が大きくなることに起因する。

米国特許第４，３７３，２２８号明細書 米国特許第３，４２５，１９２号明細書 米国特許第６，６０７，５７２号明細書 欧州特許第１２６８０７６号公報

並列のサイクロンの数を増やすと、同じ全圧力抵抗に対する分離ユニットの分離効率、つまり圧力効率をさらに向上させることができる。しかしながら、サイクロンをリング形態に配置する場合、これにより分離ユニットの外径が大きくなる可能性があり、結果的に分離装置のサイズが不適当に大きくなる可能性がある。これに対応して分離ユニットの全体サイズを大きくすることなくサイクロンの数を増やす１つの提案は、サイクロンをグループ（複数のグループ）化して又はバンク（bank、近接配列状態）に配列して、一方のグループを他方のグループの上に積重ねるものである。このサイクロン構成は、分離ユニットのサイズに有利であるが、サイクロン出口のシーリングの問題がある。

前記の背景に対して、本発明は、表面処理電気器具のためのサイクロン分離装置を提供し、この分離装置は、第１のサイクロン分離ユニットと、該第１のサイクロン分離ユニットの下流で第１の軸線の周りに流体的に並列に配列された複数のサイクロンを有する第２のサイクロン分離ユニットと、複数のサイクロンの各々からのほこりを収容するためのほこり収集器とを備える。第２のサイクロン分離ユニットの複数のサイクロンの各々は、流体入口及び流体出口を備え、複数のサイクロンは、少なくとも第１組のサイクロンと第２組のサイクロンとに分割され、第１組のサイクロンの流体入口は、第１のグループに構成され、第２組のサイクロンの流体入口は、第１のクループから該軸線に沿って離間した第２のグループに構成される。第２のサイクロン分離ユニットの複数のサイクロンの各出口は、共通の板状の渦ファインダ部材によって与えられる。

好都合には、本発明により、第１及び第２組のサイクロンの全てが、単一の単体構造の渦ファインダ部材又は渦ファインダプレートが提供する空気出口を有することができる。この構成により、単一の渦ファインダプレートをサイクロンの上側及び下側バンクの両方に組み付けることができるのでサイクロン出口のシーリングが改善され、これにより、渦ファインダを２つ又はそれ以上の構造体で構成する際に発生する場合がある空気漏れの可能性が低減する。これは、特に第１組のサイクロン及び第２組のサイクロンが共通の中心軸線に沿って互いに離間しているサイクロン構成において顕著な問題である。

第１組のサイクロン及び第２組のサイクロンの流体入口は、それぞれ環状構成に配置され、入口の第２の環状構成は、入口の第１の環状構成よりも直径を小さくすることができる。第２組のサイクロンは、第１組のサイクロンから物理的に離れるように離間することができるが、分離ユニットの全体サイズを小さくするために、第２組のサイクロンは、少なくとも部分的に第１組のサイクロンの内部に収容するか又は嵌め込むことができる。

分離ユニットのサイズをさらに小さくするために、第２組のサイクロンのサイクロンは、第１組のサイクロンのサイクロンの各対の間に位置するように配置することができる。さらに、サイクロンの空気入口は、空気が共通の空気流チャンネル又は導管から供給されるように互いに向かい合うように配置することができる。これにより、第１組又はバンクからの２つと、第２組又はバンクからの１つの、少なくとも３つのサイクロンを隣接して配置することができる。

第２のサイクロンの空気入口を通る空気の流れに恩恵をもたらすために、空気入口は、開放されたトラフ又はチャンネルとは対照的に、断面が完全に閉じたダクトとして形成することができる。このようにして、組立工程時に第２のサイクロンの上端部をシーリングする働きをするガスケットは、ダクトの堅固な上面に当接することができ、ダクトの内部に押し込まれることはない。これにより、第２のサイクロンの別の各空気入口の間の空気流の一貫性が向上する。

渦ファインダ部材は、板状又は皿状の形態とすることができ、第１組のサイクロン及び第２組のサイクロンの上端部に結合可能であり、各々がそれぞれの１つのサイクロン内に延在する渦ファインダを備える。１つの実施形態において、渦ファインダ部材は、同軸に配置され、第１の軸線に沿って離間し、壁部分によって連結された第１の環状部及び第２の環状部を備える。さらに、第１の環状部及び第２の環状部の各々は、各々が単一の渦ファインダを定める複数のセグメントを含むことができる。

サイクロンから流出する空気を導くために、渦ファインダ部材の上側に、排気マニホルドを設けることができ、渦ファインダ部材は、複数のサイクロンと排気マニホルドとの間にサンドイッチされる。さらに、１つ又はそれ以上のシールガスケットを設けて、渦ファインダプレートと第１及び第２組のサイクロンの各々との間に信頼性の高いシールを形成することができる。

排気マニホルドは、渦ファインダからの空気を、周りに複数のサイクロンが配列された分離装置の第１の軸線に沿って配置された空気ダクトに導くように機能する。空気ダクトは、サイクロンで分離できなかった空気からの細かい混入物質をフィルタ処理するソックスフィルタを収容することができる。好ましい構成において、フィルタは、フィルタ取付け部分に隣接する略円筒形のフィルタ媒体部分を含み、フィルタ取付け部分は、排気マニホルドの中央に配置された開口に係合可能であり、フィルタは空気ダクト内に延在するようになっている。

取付け部分は、ソックスフィルタの空気入口を定めることができ、好ましくは取付け部分の外面の周りに複数の開口又は窓部を備えることができ、空気は半径方向にフィルタの内部に流入することができる。好都合には、この構成により、空気が軸方向ではなく半径方向でフィルタに流入することができるので、フィルタの高さを低くすることができる。この高さの低減は、手持ち型真空掃除機には好都合である。

また、本発明は、サイクロン分離装置に使用する渦ファインダプレートとして表すことができ、渦ファインダプレートは、所定の軸線の周りに延在して複数の渦ファインダが垂下する第１の環状部と、該軸線の周りに延在して複数の渦ファインダが垂下する第２の環状部とを備え、第１の環状部及び第２の環状部は、軸線に沿って離間して、結合部で結合されている。

従って、第１の環状部及び第２の環状部は、ファインダプレートの主軸線に沿って互い違いに配置されるか又は段状とされ、結合部は、第１の環状部及び第２の環状部を結合し、好ましくは第１の環状部の内周部から第２の環状部の外周部に延びる連続した壁である。

第１の環状部及び第２の環状部の各々は、実質的に平らな複数のセグメントを含むことができ、ここからそれぞれ１つの渦ファインダが垂下する。各セグメントは、部分円形の外縁を定めるように形作られており、関連のサイクロンに適合するようになっている。従って、それぞれのセグメントの外縁は、隣接するサイクロンと同じ高さに位置することになる。環状部は全体に剛体とすることができるが、１つの実施形態において、平らなセグメントの各々は、隣のセグメントと脆弱線によって境界を定めることができ、脆弱線によって、隣接するセグメントとの間である程度の可撓性が可能になる。従って、この構成により、各セグメントのある程度の遊びが可能になり、渦板を第１及び第２組のサイクロンの上に取り付けた場合に、セグメントの関連のサイクロンに対するシール性が改善する。

渦ファインダプレートを通してフィルタを収容するために、上側の環状部は、フィルタ部材と係合するようになった中央開口を定めることができる。逆言えば、第２の環状部は第１の環状部を取り囲み、第１の環状部に対して外周部に向かって下向きに凹むこと、つまり曲がることができる。

他の態様では、本発明は、サイクロン式分離装置を提供し、分離装置は、第１のサイクロン分離ユニット及び該第１のサイクロン分離ユニットの下流の第２のサイクロン分離ユニットを含む。第２のサイクロン分離ユニットは、流体的に並列に配列された複数のサイクロンを含む。第２のサイクロン分離ユニットの複数のサイクロンの各々は、流体入口及び流体出口を有する第１の端部と、汚れ放出出口を有する第２の端部とを含む。シール部材が、第２のサイクロン分離ユニットの複数のサイクロンの第１の端部に取り付けられ、流体の漏出を防止するようになっている。第２のサイクロン分離ユニットの各サイクロンの流体入口は、例えば円形又は矩形の断面が完全に閉じており、流体入口への物質の侵入を防止する。これにより、複数の入口の各入口の間の流体流量の一貫性を改善することができる。

本発明の実施形態は、以下に添付図面を参照して例示的に説明する。

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。 図４と類似した分離装置の分解斜視図であるが、変更された第２のサイクロンの構成を示す。 図４の実施形態のサイクロンである第２のサイクロンの単純化した拡大図である。 図７の実施形態のサイクロンである第２のサイクロンの単純化した拡大図である。

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、従ってハンドル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は、図３及び図４により詳細に示されており、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理解されたい。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。図示されていないが、容器入口３６は、流入す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確実に案内されるように、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に向かってテーパ付けされ、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付けされている。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穴を形成する。

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組のサイクロン７０と、第２組のサイクロン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組のサイクロン７０のサイクロン５０の個数（合計１０個）は、第２組のサイクロン７２のサイクロン５０の個数（合計５個）よりも多い。

サイクロンの組７０、７２の各々は、サイクロン分離ユニット１２の長手方向軸線Ｙを中心とするリング状に配列されている。第１組のサイクロン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組のサイクロン７２は、第１組のサイクロン７０の中に部分的に受入れられるか又は嵌め込まれる。図４は、明瞭のために、第１及び第２組のサイクロン７０、７２を分解図で示し、図３は、第１及び第２組のサイクロン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組のサイクロン７２が第１組のサイクロン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組のサイクロン７０、７２の相対位置を示していることに留意されたい。

第１及び第２組のサイクロン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。しかしながら、第１組のサイクロン７０の中への第２組のサイクロン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組のサイクロン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組のサイクロン７０の長手方向軸線Ｃ₁よりも小さい角度で傾斜している。

図５を参照し、特に第１組のサイクロン７０によって構成される外側リングを参照すると、第１組のサイクロン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、各サイクロンのサブセットは、隣接した１対のサイクロン５０を含み、第１組のサイクロン７０は、５つのサイクロンの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、他のサイクロンのサブセット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、サイクロンのサブセット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のサブセット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、各サイクロンのサブセット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組のサイクロン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組のサイクロン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組のサイクロン７２のそれぞれの空気入口５０ｃは、空気を第１組のサイクロン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組及び第２組のサイクロン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組のサイクロン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、半径方向に分布した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つに入り、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の中央開口８４に向けるのに役立つ。中央開口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に収容される。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（ソックスフィルタ）」であり、長手方向軸線Ｙに沿って中央ダクト８８の下方に延び、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。

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組及び第２組のサイクロン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組のサイクロン７０、７２の内部で行われる。

第１組及び第２組のサイクロン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の中央開口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の中央開口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、それを中央開口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、それを解放することができる。

また、上側取付け部分８６ａは、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の関連する１つと一致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組のサイクロン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。

空気をフィルタ８６に軸線方向に流入させる別の選択肢は、空気をフィルタの上部に向けるために、フィルタ入口端の上方にチャンバを必要とするので、この半径方向空気流入口の構成により、フィルタのハウジングをよりコンパクトにすることが可能になる。従って、本発明のフィルタは、かかるチャンバを必要としないので、フィルタハウジングの高さを低減することが可能になる。

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。

詳細には、本発明の渦ファインダプレート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組のサイクロン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の中央開口８４に一致する中央開口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組のサイクロン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組のサイクロン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組のサイクロン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の渦ファインダの各々が、共通の渦ファインダプレート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リングを向上させるが、その理由は、単一の渦ファインダプレートが、上側の組のサイクロンと下側の組のサイクロン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の渦ファインダが個々の渦ファインダプレートで構成されている場合に起こり得る空気漏れの可能性を低減させるからである。

渦ファインダプレート６２を第２のサイクロン分離ユニット２２に固定するために、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組のサイクロン７２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プレート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が、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。渦ファインダプレート６２が下側の組のサイクロン７２に直接締結されるので、ガスケット１１５ａ、１１５ｂ、及び第２組のサイクロン７０は、渦ファインダプレート６２と下側の組のサイクロン７０と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及び渦ファインダプレート６２は、追加のファスナを必要とすることなく固定されるので、サイクロン分離装置１２の部品点数が全体として少なくなり、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、前述したように、渦ファインダプレートは、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が、渦ファインダプレートは、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することができる。

フィルタ部材８６に関して、前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。

図７は前述のサイクロン分離装置の別の変形例を示し、以下では前述の実施形態に対応する部品は同じ参照符号を用いて言及する。さらに、相違点のみを説明する。図７は図４と同様であるが、当業者であれば、第２のサイクロン分離ユニット２２の複数のサイクロン１５０の空気入口１５０ｃが、図４のサイクロン５０の空気入口５０ｃに対して変更されていることを理解できる。図４及び図７の各サイクロンの間の相違点を明確に示すために、以下に図８ａ及び８ｂを参照する。図８ａは、図４の実施形態のサイクロン５０の構成を簡略化した形態で示し、一方で図８ｂは、図７の実施形態のサイクロン１５０の構成を簡略化した形態で示す。

最初に図８ａを参照すると、サイクロン５０の空気入口５０ｃは、基部及び対向する側壁を有する開放チャンネル又はトラフのように形作られる。従って、断面はＵ形である。空気入口５０ｃの開放部は、ガスケット１１５ａ及び１１５ｂがサイクロン５０の拡大端部の上にクランプ締めされるようにサイクロン分離装置を組み立てた場合に閉鎖される。

次に図８ｂを参照すると、サイクロン１５０は、空気入口１５０ｃが結合した上側拡大円筒部１５０ａを含む。図８ａの空気入口５０ｃとは対照的に、変更された第２のサイクロン５０の空気入口１５０ｃは、完全に閉じたチャンネル又はダクトである。この場合、入口１５０ｃは、基部１５２、対向する側壁１５４、及びこの実施形態では側壁１５４と一体のリッド又は閉鎖部１５６を含む直線的な断面である。サイクロン分離装置の組立時、ガスケット１１５ａ及び１１５ｂは、第２のサイクロン１５０の上部にクランプ締めされ、ガスケット１１５ａ、１１５ｂの一部は、空気入口１５０ｃの閉鎖部１５６の上に押さえつけられることを理解されたい。この空気入口の構成は、空気入口１５０ｃを通ってサイクロン１５０に流入する空気流を改善すると共にサイクロン１５０の各入口１５０ｃの間の空気流の一貫性を改善するが、両者は最適な性能及び圧力回復のためにサイクロンを調整するのを助ける。その理由は、ガスケット材が空気入口５０ｃの内部に押し付けられるようにする組立時のクランプ荷重の下で、閉鎖部１５６が、柔軟性材料のガスケット１１５ａ、１１５ｂの変形を防止するからである。もちろん、空気入口５０ｃ、１５０ｃは直線的な断面である必要はなく、円形等の他の形態とすることができる点に留意されたい。

１２ サイクロン分離装置
２０ 第１のサイクロン分離ユニット
５０ サイクロン
２２ 第２のサイクロン分離ユニット
５０ｃ 流体入口
６０ 渦ファインダ部材（流体出口）
７０ 第１組のサイクロン
７２ 第２組のサイクロン
９２ ほこり収集器

Claims (18)

1. 第１のサイクロン分離ユニットと、該第１のサイクロン分離ユニットの下流で第１の軸線の周りに流体的に並列に配列された複数のサイクロンを有する第２のサイクロン分離ユニットと、前記複数のサイクロンの各々からのほこりを収容するためのほこり収集器とを備えたサイクロン分離装置であって、前記第２のサイクロン分離ユニットの前記複数のサイクロンの各々は、流体入口及び流体出口を備え、前記複数のサイクロンは、少なくとも第１組のサイクロンと第２組のサイクロンとに分割され、前記第１組のサイクロンの流体入口は、第１のグループに構成され、前記第２組のサイクロンの流体入口は、前記第１のクループから前記軸線に沿って離間した第２のグループに構成され、前記第２のサイクロン分離ユニットの前記複数のサイクロンの各出口は、共通の板状の渦ファインダ部材によって与えられることを特徴とするサイクロン分離装置。
2. 前記第２組のサイクロンは、少なくとも部分的に前記第１組のサイクロンの内部に収容されている、請求項１に記載のサイクロン分離装置。
3. 前記第１組のサイクロンは、前記第２組のサイクロンよりも多数のサイクロンを備え、前記第２組のサイクロンのサイクロンは、前記第１組のサイクロンのそれぞれの一対のサイクロンの間に配置されるように角度的に離間している、請求項１又は２に記載のサイクロン分離装置。
4. 前記渦ファインダ部材は、板状であり、前記第１及び第２組のサイクロンの上端部に結合可能であり、各々が前記サイクロンのそれぞれの１つの中に延びる複数の渦ファインダを備える、請求項１から３のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
5. 前記渦ファインダ部材は、同軸に配置され、前記第１の軸に沿って離間し、壁部によって結合される第１及び第２の環状部を備える、請求項４に記載のサイクロン分離装置。
6. 前記第１及び第２の環状部の各々は複数のセグメントを含み、該セグメントの各々は単一の渦ファインダを定める、請求項５に記載のサイクロン分離装置。
7. 排気マニホルドが前記渦ファインダ部材の上側に配置されており，前記渦ファインダ部材は、前記複数のサイクロンと前記排気マニホルドとの間にサンドイッチされるようになっている、請求項４から６のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
8. 前記排気マニホルドは、前記渦ファインダからの空気を、前記複数のサイクロンが配列された前記分離装置の第１の軸線に沿って配置された空気ダクトに導き、前記空気ダクトはフィルタ部材を収容する、請求項７に記載のサイクロン分離装置。
9. 前記フィルタ部材は、前記排気マニホルドの外面に設けられた中央開口に係合可能である、請求項８に記載のサイクロン分離装置。
10. 前記フィルタ部材は、前記排気マニホルドに係合可能な取付け部分に隣接する略管状フィルタ媒体部分を備える、請求項９に記載のサイクロン分離装置。
11. 前記取付け部分は、流体が半径方向に流入して前記フィルタ部材の内側の細長いチャンバに入る、前記フィルタ部材の流体入口を定める、請求項１０に記載のサイクロン分離装置。
12. 前記流体入口は、前記取付け部分の円周回りに形成されている、請求項１１に記載のサイクロン分離装置。
13. サイクロン分離装置で使用する渦ファインダプレートであって、
    所定の軸線の周りに延在して複数の渦ファインダが垂下する、第１の環状部と、
    前記軸線の周りに延在して複数の渦ファインダが垂下する、第２の環状部と、
    を備え、前記第１の環状部及び第２の環状部は、前記軸線に沿って離間して、結合部で結合されていることを特徴とする渦ファインダプレート。
14. 前記結合部は、前記第２の環状部の内周部から前記第１の環状部の外周部に延びる壁である、請求項１３に記載の渦ファインダプレート。
15. 前記第１及び第２の環状部の各々は、それぞれ１つの渦ファインダが垂下する複数の平面セグメントを含む、請求項１３又は１４に記載の渦ファインダプレート。
16. 前記平面セグメントの各々は、各セグメントの間にある程度の可撓性をもたらす脆弱線によって隣接するセグメントに結合される、請求項１５に記載の渦ファインダプレート。
17. 前記第１の環状部は、フィルタ部材と係合するようになった中央開口を定める、請求項１３から１６のいずれかに記載の渦ファインダプレート。
18. 前記第１の環状部は、水平方向平面から下方に凹んでいる、請求項１３から１７のいずれかに記載の渦ファインダプレート。

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