JP5843245B2 - サイクロン分離器 - Google Patents

Description

本発明は、サイクロン分離器及びこれを組み込んだ真空掃除機に関する。

サイクロン分離器を有する真空掃除機は、現在では周知のものである。サイクロン分離器の性能に悪影響を及ぼすことなく分離器のサイズを縮小する取り組みが継続的に行われている。

第１の態様において、本発明は、リング状のサイクロン本体と、浄化流体がそこを通ってサイクロン分離器から排出される出口ダクトと、を備え、出口ダクトが２つの隣接するサイクロン本体間に延びているサイクロン分離器を提供する。

リング状のサイクロン本体を有する従来のサイクロン分離器において、サイクロン本体からの浄化流体は通常、サイクロン本体の上方に配置されたマニホールド内へ排出される。次いで、サイクロン分離器の出口は、マニホールドの壁に配置される。対照的に、本発明のサイクロン分離器の出口は、サイクロン本体のうちの２つの間に配置されている。その結果、マニホールドを省略することができ、垂直方向でよりコンパクトなサイクロン分離器を実現することができる。

サイクロン本体の各々は、流体を出口ダクトに排出することができ、出口ダクトは、第１のセクションと第２のセクションとを有することができる。次いで、第１のセクションは、サイクロン本体がその周りに配列される軸線に沿って延び、第２のセクションは、第１のセクションから２つの隣接するサイクロン本体間に延びる。リング状のサイクロン本体を有する従来のサイクロン分離器では、サイクロン本体がその周りに配列された中央空間は利用されないことが多い。これに対して、本発明は、この空間を活用して、出口ダクトの第１のセクションを配置する。次いで、第２のセクションは第１のセクションから分岐して、サイクロン本体のうちの２つの間に延びる。他の場合では使用されない空間を利用する点で、性能を損なうことなくよりコンパクトな分離器を実現することができる。

サイクロン分離器は、出口ダクトに配置された細長いフィルタを備えることができる。次に、サイクロン本体により流体から分離されなかった汚れは、フィルタにより除去することができる。細長いフィルタを利用する場合、フィルタに対して比較的大きな表面積を得ることができる。

フィルタは、一方の端部が開放され且つ他方の端部が閉鎖された中空管体を備え、サイクロン本体からの流体は、開放端を介してフィルタの内部に流入し、フィルタを通って出口ダクトに入る。その結果、流体は、フィルタを膨張させ、従って、フィルタの圧壊を防止するように作用する。従って、フィルタは、フィルタの形状を維持するためにフレーム又はその他の支持構造を含む必要はない。

サイクロン分離器は、サイクロン本体により分離した汚れがそこに集まる汚れ収集チャンバを備えることができる。次いで、汚れ収集チャンバは、出口ダクトの少なくとも一部を囲むことができる。サイクロン本体がその周りに配列される軸線の周りに延びる第１のセクションを出口ダクトが含む場合、汚れ収集チャンバは、第１のセクションの少なくとも一部を囲む。汚れ収集チャンバが出口ダクトの少なくとも一部を囲むので、比較的コンパクトなサイクロン分離器を実現することができる。

汚れ収集チャンバと出口ダクトは、共通の側壁を共有することができる。その結果、サイクロン分離器に必要とされる材料が少なくなり、これによりサイクロン分離器のコスト及び／又は重量が低減される。

サイクロン分離器は、第１のサイクロン段と、該第１のサイクロン段の下流側に配置された第２のサイクロン段と、を備えることができる。次いで、第１のサイクロン段は、長手方向軸線を有するサイクロンチャンバを含み、第２のサイクロン段は、長手方向軸線の周りに配列されたリング状のサイクロン本体を含む。第１のサイクロン段は、サイクロン分離器に流入する流体から比較的大きな汚れを除去することを目的としている。次に、第１のサイクロン段の下流側に配置された第２のサイクロン段は、流体から比較的小さい汚れを除去することを目的としている。その結果、サイクロン分離器に対して比較的高い分離効率を達成することができる。

サイクロン本体は、サイクロンチャンバの上方に配置され、サイクロンチャンバにより囲まれた空間内に下方に突出することができる。これにより、サイクロン分離器の高さを低くできる利点がもたらされる。

サイクロンチャンバは、出口ダクトの少なくとも一部を囲むことができる。その結果、よりコンパクトなサイクロン分離器を実現することができる。サイクロン本体の各々は、流体を出口ダクトに排出することができ、出口ダクトは、サイクロンチャンバの長手方向軸線に沿って延びる第１のセクションと、第１のセクションから隣接する２つのサイクロン本体の間に延びる第２のセクションと、を有することができる。サイクロンチャンバは、出口ダクトの第１のセクションの少なくとも一部を囲む。

サイクロン分離器は、流体をサイクロンチャンバに運ぶための入口ダクトを備えることができ、入口ダクトは、２つの隣接するサイクロン本体間に延びることができる。その結果、よりコンパクトなサイクロン分離器を実現することができる。詳細には、サイクロン本体がサイクロンチャンバの上方に配置されている場合、サイクロン本体は、サイクロンチャンバにより囲まれた空間内に下方に突出し、これによりサイクロン分離器の高さを低くすることができる。次いで、入口ダクトは、２つの隣接するサイクロン本体間に延び、サイクロン分離器の高さを増大させる必要もなく流体がサイクロンチャンバの上側部分へ導入できるようになる。

入口ダクトは、流体をサイクロンチャンバの長手方向軸線に沿った方向に運ぶための第１のセクションと、流体をサイクロンチャンバ内に転向させるための第２のセクションと、を含むことができる。第２のセクションは、２つの隣接するサイクロン本体間に延びる。これにより、入口ダクトがサイクロンチャンバ内で流体の螺旋移動を阻害するのを最小限又は実質的に阻止するように、サイクロンチャンバを通して流体を運ぶことが可能となる。

入口ダクトは、サイクロン分離器の基部の開口部から延びることができる。サイクロン分離器の基部に開口部を設けることにより、サイクロン分離器に運ばれる流体は、蛇行の少ない経路をとることができる。例えば、サイクロン分離器が直立型真空掃除機において利用される場合、掃除機ヘッドは、一般にサイクロン分離器の下方に配置される。従って、掃除機ヘッドからサイクロン分離器への流体の運搬を担う配管系統は、蛇行の少ない経路をとることができ、これにより性能の改善がもたらされる。或いは、サイクロン分離器がキャニスタ型真空掃除機において利用される場合、サイクロン分離器は、サイクロン分離器の基部が真空掃除機の前部に向けられるように配列することができる。サイクロン分離器への流体の運搬を担う配管系統は、真空掃除機を操作するのに用いることができる。例えば、配管系統は、真空掃除機を前方へ移動させるために引き寄せることができる。更に、配管系統は、蛇行の少ない経路をとり、従って、性能を改善することができる。詳細には、配管系統は、サイクロン分離器の基部の周りに曲がる必要がない。

入口ダクトは、流体をサイクロン分離器の上側部分に運ぶことができる。その結果、流体は、サイクロンチャンバ内で全体として降下する方向に螺旋移動する。これにより、流体から分離された汚れは、サイクロンチャンバの下方に配置された第１の汚れ収集チャンバに集まる。

サイクロンチャンバは、入口ダクトの少なくとも一部を囲むことができる。これにより、比較的コンパクトで流線形のサイクロン分離器がもたらされる。詳細には、サイクロンチャンバの外側に沿って延びる入口ダクトを避けることができる。

入口ダクトの一部は、出口ダクトと一体的に形成することができる。その結果、サイクロン分離器に必要とされる材料が少なくなり、これによりサイクロン分離器のコスト及び／又は重量が低減される。

第２の態様において、本発明は、上記の段落の何れかに記載されたサイクロン分離器を備える真空掃除機を提供する。

本発明による直立型真空掃除機の斜視図である。 直立型真空掃除機の側断面図である。 直立型真空掃除機の前方断面図である。 直立型真空掃除機のサイクロン分離器の斜視図である。 直立型真空掃除機のサイクロン分離器の側断面図である。 直立型真空掃除機のサイクロン分離器の上方断面図である。 本発明によるキャニスタ型真空掃除機の側面図である。 キャニスタ型真空掃除機の側断面図である。 キャニスタ型真空掃除機のサイクロン分離器の側面図である。 キャニスタ型真空掃除機のサイクロン分離器の側断面図である。 キャニスタ型真空掃除機のサイクロン分離器の上方断面図である。

本発明をより容易に理解できるように、ここで、一例として図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１から図３の直立型真空掃除機１は、掃除機ヘッド３及びサイクロン分離器４が装着された本体２を備える。サイクロン分離器４は、本体２から取り外し可能であり、その結果、サイクロン分離器４により集められたゴミを排出できるようになる。本体２は、吸引源７、掃除機ヘッド３とサイクロン分離器４の入口５との間に延びた上流側配管系統８、及びサイクロン分離器４の出口６と吸引源７との間に延びた下流側配管系統９を備える。従って、吸引源７は、サイクロン分離器４の下流側に配置され、サイクロン分離器４は、掃除機ヘッド３の下流側に配置されている。

吸引源７は、サイクロン分離器４の下方の位置で本体内２に装着される。吸引源７は比較的重量があることが多いので、吸引源７をサイクロン分離器４の下方に配置すると、真空掃除機１の重心が比較的低くなる。その結果、真空掃除機１の安定性が改善される。加えて、真空掃除機１の取り扱い及び操作がより容易になる。

使用時には、吸引源７は、ゴミ含有流体を掃除機ヘッド３の吸引開口部を介して上流側配管系統８を通り、サイクロン分離器４の入口５内に引き込む。次いで、ゴミは、流体から分離されてサイクロン分離器４内に保持される。浄化流体は、出口６を介してサイクロン分離器４から出て、下流側配管系統９を通って吸引源７に流入する。浄化流体は、吸引源７から本体２内の排出口１０を介して真空掃除機１から排出される。

ここで図４から図６を参照すると、サイクロン分離器４は、第１のサイクロン段１１、第１のサイクロン段１１の下流側に配置された第２のサイクロン段１２、流体を入口５から第１のサイクロン段１１に運ぶための入口ダクト１３、流体を第２のサイクロン段１２から出口６に運ぶための出口ダクト１４、及びフィルタ１５を備える。

第１のサイクロン段１１は、外側側壁１６、内側側壁１７、外側側壁１６と内側側壁１７との間に配置されたシュラウド１８、及び基部１９を備える。

外側側壁１６は、円筒形であり、内側側壁１７及びシュラウド１８を囲む。内側側壁１７は、ほぼ円筒形であり、外側側壁１６と同心状に配置されている。図６で分かるように、内側側壁１７の上側部分は溝付きにされている。以下で説明するように、溝は、第２のサイクロン段１２のサイクロン本体２８により分離された汚れが汚れ収集チャンバ３７に案内される通路を提供する。

シュラウド１８は、円周方向壁２０、メッシュ２１及び留め具２２を備える。壁２０は、フレア状の上側セクション、円筒形の中央セクション及びフレア状の下側セクションを有する。壁２０は、入口２３を定める第１のアパーチャと、メッシュ２１により覆われた第２のより大きいアパーチャとを含む。シュラウド１８は、中央セクションの下端部と内側側壁１７との間に延びた留め具２２により内側側壁１７に固定される。

外側側壁１６の上端部は、シュラウド１８の上側セクションに対して密封されている。外側側壁１６の下端部及び内側側壁１７の下端部は、基部１９に対して密封され且つこれにより閉鎖される。従って、外側側壁１６、内側側壁１７、シュラウド１８及び基部１９は、全体としてチャンバを定める。このチャンバの上側部分（すなわち、外側側壁１６とシュラウド１８との間に全体として定められる部分）は、サイクロンチャンバ２５を定め、一方、チャンバの下側部分（すなわち、外側側壁１６と内側側壁１７との間に定められる部分）は、汚れ収集チャンバ２６を定める。従って、第１のサイクロン段１１は、サイクロンチャンバ２５と、該サイクロンチャンバ２５の下方に配置された汚れ収集チャンバ２６とを備える。

流体は、シュラウド１８の入口２３を介してサイクロンチャンバ２５に流入する。シュラウド１８のメッシュ２１は、流体がそこを通ってサイクロンチャンバ２５から出る複数の小孔を備える。従って、シュラウド１８は、サイクロンチャンバ２５の入口及び出口の両方として機能する。入口２３の位置の結果として、流体がサイクロンチャンバ２５の上側部分に導入される。使用中、メッシュ２１の表面上に汚れが堆積し、これによりサイクロン分離器４を通る流体の流れが制限される場合がある。流体をサイクロンチャンバ２５の上側部分に導入することにより、流体は、サイクロンチャンバ２５内で下向きに螺旋状に移動し、メッシュ２１から汚れ収集チャンバ２６内に汚れを押し込むのを助ける。

シュラウド１８と内側側壁１７との間の空間は、下端部にて留め具２１により閉鎖される流体通路２７を定める。流体通路２７は上端部にて開放され、第１のサイクロン段１１のための出口を提供している。

第２のサイクロン段１２は、複数のサイクロン本体２８、複数の案内ダクト２９、マニホールドカバー３０、及び基部３１を備える。

サイクロン本体２８は２つの層として配列され、各層はリング状のサイクロン本体２８を備える。サイクロン本体２８は、第１のサイクロン段１１の上方に配列され、サイクロン本体２８の下側層は、第１のサイクロン段１１の頂部の下方に突出している。

各サイクロン本体２８は、ほぼ載頭円錐形であり、接線方向入口３２、渦ファインダ３３及び円錐開口部３４を備える。各サイクロン本体２８の内部は、サイクロンチャンバ３５を定める。汚れ含有流体は、接線方向入口３２を介してサイクロンチャンバ３５に入る。次いで、サイクロンチャンバ３５内で分離された汚れは、円錐開口部３４を通って排出され、一方、浄化された流体は、渦ファインダ３３を通って流出する。このように、円錐開口部３４は、サイクロンチャンバ３５のための汚れ出口として機能し、一方、渦ファンダ３３は浄化流体の出口として機能する。

各サイクロン本体２８の入口３２は、第１のサイクロン段１１の出口、すなわちシュラウド１８と内側側壁１７との間に定められた流体通路２７と流体連通している。例えば、第２のサイクロン段１２は、第１のサイクロン段１１からの流体がその中へ排出されるプレナムを備えることができる。次に、プレナムは、サイクロン本体２８の入口３２流体を供給する。代替として、第２のサイクロン段１２は、流体を第１のサイクロン段１１の出口からサイクロン本体２８の入口３２に案内する複数の別個の通路を備えることができる。

マニホールドカバー３０はドーム形状であり、サイクロン本体２８の上方に中央に配置されている。カバー３０により境界付けられる内部空間は、第２のサイクロン段１２のための出口として機能するマニホールド３６を定める。各案内ダクト２９は、それぞれの渦ファンダ３３とマニホールド３６との間に延びている。

第１のサイクロン段１１の内側側壁１７により境界付けられた内部空間は、第２のサイクロン段１２のための汚れ収集チャンバ３７を定める。従って、２つのサイクロン段１１、１２の汚れ収集チャンバ２６、３７は隣接しており、共通の壁すなわち内側側壁１７を共有する。２つの収集チャンバ２６、３７を区別するために、第１のサイクロン段１１の汚れ収集チャンバ２６は以下では第１の汚れ収集チャンバ２６と呼び、第２のサイクロン段１２の汚れ収集チャンバ３７は以下では第２の汚れ収集チャンバ３７と呼ぶことにする。

第２の汚れ収集チャンバ３７は、第２のサイクロン段１２の基部３１により下端部にて閉鎖されている。以下で説明するように、入口ダクト１３及び出口ダクト１４は両方とも、内側側壁１７により境界付けられた内部空間を通って延びる。従って、汚れ収集チャンバ３７は、内側側壁１７、入口ダクト１３及び出口ダクト１４により区切られる。

各サイクロン本体２８の円錐開口部３４は、サイクロン本体２８が分離した汚れが汚れ収集チャンバ３７内に入るように汚れ収集チャンバ３７内へ突出している。上述したように、内側側壁１７の上側部分は溝付きになっている。溝は、サイクロン本体２８の下側層によって分離された汚れが汚れ収集チャンバ３７に案内される通路を提供し、これは、恐らく図５で最も良く示されている。溝がない場合には、サイクロン本体２８の円錐開口部３４が汚れ収集チャンバ３７内に確実に突出するように、内側側壁１７の外径を大きくすることが必要となる。

第２のサイクロン段１２の基部３１は、第１のサイクロン段１１の基部１９と一体的に形成される。更に、共通の基部１９、３１は、外側側壁１６に枢動可能に装着され、キャッチ３８により閉じた状態に保持される。キャッチ３８を解放すると、共通の基部１９、３１が揺動して開き、２つのサイクロン段１１、１２の汚れ収集チャンバ２６、３７が同時に空の状態になる。

入口ダクト１３は、サイクロン分離器４の基部の入口５から内側側壁１７により定められる内部空間を通って上方に延びている。入口ダクト１３は、第１のサイクロン段１１の上側部分に対応する高さにて転向し、内側側壁１７を通り、流体通路２７を通ってシュラウド１８の入口２３にて終端する。従って、入口ダクト１３は、流体をサイクロン分離器４の基部の入口５からシュラウド８の入口２３に運ぶ。

入口ダクト１３は、下側の第１のセクション３９と、上側の第２のセクション４０とを有するとみなすことができる。第１のセクション３９はほぼ直線状であり、内側側壁１７により境界付けられた内部空間を通って軸方向（すなわちサイクロンチャンバ２５の長手方向軸線に平行な方向）に延びている。第２のセクション４０は、一対の屈曲部を含む。第１の屈曲部は、入口ダクト１３を軸方向からほぼ半径方向（すなわちサイクロンチャンバ２５の長手方向軸線にほぼ垂直の方向）に転向させる。第２の屈曲部は、入口ダクト１３をサイクロンチャンバ２５の長手方向軸線周りの方向に転向させる。従って、第１のセクション３９は流体をサイクロン分離器４に通して軸方向に運び、一方、第２のセクション４０は流体を転向させてサイクロンチャンバ２５に導入する。

入口ダクト１３は、シュラウド１８の入口２３にて終端しているので、入口ダクト１３が流体をサイクロンチャンバ２５内に接線方向に導入することはできない。それにもかかわらず、入口ダクト１３の下流側端部は、サイクロンチャンバ２５内でサイクロン流が得られる程十分に流体を転向させる。流体がサイクロンチャンバ２５に流入して外側側壁１６と衝突するときに、流体速度の幾らかの損失が生じる可能性がある。流体速度のこの損失を補償するために、入口ダクト１３の下流側端部の断面積を入口２３に向かう方向で減少させることができる。その結果、サイクロンチャンバ２５に流入する流体が、入口ダクト１３によって加速される。

サイクロンチャンバ２５内の流体は、シュラウド１８の周りで入口２３にわたって自由に螺旋移動することができる。入口ダクト１３とシュラウド１８との連結部は、サイクロンチャンバ２５内での流体流れの方向に対する上流側縁部４１及び下流側縁部４２を定めるとみなすことができる。換言すれば、サイクロンチャンバ２５内で螺旋移動する流体は、最初に上流側縁部４１を通り、次いで下流側縁部４２を通過する。上述したように、入口ダクト１３の下流側端部は、サイクロン流を促進させる角度で流体がサイクロンチャンバ２５に導入されるようにサイクロンチャンバ２５の長手方向軸線の周りで曲がっている。加えて、入口ダクト１３の下流側端部は、上流側縁部４１が鋭利であり、下流側縁部４２が丸みのある又は調和するような形状にされている。その結果、サイクロンチャンバ２５に流入する流体は、入口ダクト１３により更に転向される。詳細には、丸みのある下流側縁部４２を有することによって、流体は、コアンダ効果により下流側縁部４２に追従するように促進される。

出口ダクト１４は、第２のサイクロン段１２のマニホールド３６から、サイクロン分離器４の基部の出口６に延びる。出口ダクト１４は、サイクロン分離器４の中央領域を通って延び、第１のサイクロン段１１及び第２のサイクロン段１２の両方により囲まれる。

出口ダクト１４は、下側の第１のセクションと、上側の第２のセクションとを有するとみなすことができる。出口ダクト１４の第１のセクションと入口ダクト１３の第１のセクション３９は隣接し、共通の壁を共有している。更に、出口ダクト１４の第１のセクション及び入口ダクト１３の第１のセクション３９は各々、ほぼＤ字形の断面を有する。全体として、２つのダクト１３、１４の第１のセクションは、内側側壁１７により境界付けられた内部空間を通って上方に延びた円筒形要素を形成し、これは図３及び図６で最も良く示されている。円筒形要素は、内側側壁１７から離間して配置され、内側側壁１７、入口ダクト１３及び出口ダクト１４によって区切られた汚れ収集チャンバ３７がほぼ環状断面を有するようになっている。出口ダクト１４の第２のセクションは、円形断面を有する。

フィルタ１５は、出口ダクト１４内に配置され、細長い形状にされている。詳細には、フィルタ１５は、開放した上端部４３と閉鎖した下端部４４とを有する中空管体を備える。フィルタ１５は、出口ダクト１４内に配置され、第２のサイクロン段１２からの流体が、開放端部４３を介してフィルタ１５の中空内部に流入し、フィルタ１５を通って出口ダクト１４に入るようになっている。従って、流体は、サイクロン分離器４の基部の出口６から排出される前にフィルタ１５を通過する。

サイクロン分離器４は、第１のサイクロン段１１のサイクロンチャンバ２５の長手方向軸線と一致する中心長手方向軸線を有するとみなすことができる。次いで、第２のサイクロン段１２のサイクロン本体２８は、この中心軸線の周りに配列される。その結果、出口ダクト１４及び入口ダクト１３の第１のセクション３９は、サイクロン分離器４を通って軸方向に（すなわち、中心軸線と平行な方向に）延びている。

使用時には、汚れ含有流体は、サイクロン分離器４の基部の入口５を介してサイクロン分離器４内に引き込まれる。汚れ含有流体は、ここから入口ダクト１３によりシュラウド１８の入口２３に運ばれる。次に、汚れ含有流体は、入口２３を介して第１のサイクロン段１１のサイクロンチャンバ２５に流入する。汚れ含有流体は、サイクロンチャンバ２５の周りで螺旋移動し、これにより大きな汚れを流体から分離するようにする。大きな汚れは汚れ収集チャンバ２６内に集まり、一方、部分的に浄化された流体は、シュラウド１８のメッシュ２１を通り、上方に向かって流体通路２７を通って第２のサイクロン段１２内に引き込まれる。次いで、部分的に浄化された流体は分かれて、接線方向入口３２を介して各サイクロン本体２８のサイクロンチャンバ３５内に引き込まれる。サイクロンチャンバ３５内で分離された細かい汚れは、円錐開口部３４を通って第２の汚れ収集チャンバ３７に排出される。浄化流体は、渦ファインダ３３を通って上方に引き込まれ、それぞれの案内ダクト２９に沿ってマニホールド３６に入る。浄化流体は、ここからフィルタ１５の内部に引き込まれる。流体は、流体からあらゆる残留汚れを除去するよう機能するフィルタ１５を通過して出口ダクト１４に入る。次に、浄化流体は、出口ダクト１４を下って引き込まれ、サイクロン分離器４の基部の出口６を通って流出する。

真空掃除機１の掃除機ヘッド３は、サイクロン分離器４の下方に配置されている。入口５をサイクロン分離器４の基部に配置することにより、流体が掃除機ヘッド３とサイクロン分離器４との間で蛇行の少ない経路をとることができる。蛇行の少ない経路を流体がとることができるので、吸込仕事率の増大を達成することができる。同様に、吸引源７は、サイクロン分離器４の下方に配置されている。従って、出口６をサイクロン分離器４の基部に配置することにより、流体は、サイクロン分離器４と吸引源７との間で蛇行の少ない経路をとることができる。その結果、吸込仕事率が更に増大する。

入口ダクト１３及び出口ダクト１４がサイクロン分離器４の中央領域内に配置されているので、サイクロン分離器４の長さに沿って延びる外部配管系統は存在しない。従って、よりコンパクトな真空掃除機１を実現することができる。

サイクロン分離器４の内部を通って延びている場合、入口ダクト１３及び出口ダクト１４により第２の汚れ収集チャンバ３７の容積が事実上縮小される。しかしながら、第２のサイクロン段１２は、流体から比較的細かい汚れを除去することを目的としている。従って、サイクロン分離器４の全体の汚れ収容能力を有意に低減することなく、第２の汚れ収集チャンバ３７の容積の一部を犠牲にすることが可能である。

第１のサイクロン段１１は、流体から比較的大きな汚れを除去することを目的としている。汚れ収集チャンバ３７、入口ダクト１３及び出口ダクト１４を囲む第１の汚れ収集チャンバ２６を有するので、第１の汚れ収集チャンバ２６に関して比較的大きい容積を得ることができる。更に、汚れ収集チャンバ２６は最も外側にあり、ここでは外径が最大であるので、サイクロン分離器４に関して比較的コンパクトな全体サイズを維持しながら、比較的大きな容積を達成することができる。

フィルタ１５を出口ダクト１４内に配置することにより、サイクロン分離器４の全体サイズが有意に増大することなく流体の更なる濾過が達成される。出口ダクト１４がサイクロン分離器４を通って軸方向に延びるので、比較的大きな表面積を有する細長いフィルタ１５を利用することができる。

図７及び図８のキャニスタ型真空掃除機５０は、サイクロン分離器５２が取り外し可能に装着された本体５１を備える。本体５１は、吸引源５５、上流側配管系統５６及び下流側配管系統５７を備える。上流側配管系統５６の一端は、サイクロン分離器５２の入口５３に結合されている。上流側配管系統５６の他端は、例えばホース及びワンド組立体により掃除機ヘッドに結合することを目的としている。下流側配管系統５７の一端は、サイクロン分離器５２の出口５４にて結合され、他端は、吸引源５５に結合されている。従って、吸引源５５は、サイクロン分離器５２の下流側に配置され、該サイクロン分離器５２は、掃除機ヘッドの下流側に配置されている。

ここで図９から図１１を参照すると、サイクロン分離器５２は、上述し且つ図４から図６に例示したサイクロン分離器と多くの点で同じである。詳細には、サイクロン分離器５２は、第１のサイクロン段５８、第１のサイクロン段５８の下流側に配置された第２のサイクロン段５９、流体を入口５３から第１のサイクロン段５８に運ぶための入口ダクト６０、流体を第２のサイクロン段５９から出口５４に運ぶための出口ダクト６１、及びフィルタ６２を備える。２つのサイクロン分離器４、５２間の類似性を考慮して、サイクロン分離器５２の完全な説明は繰り返さない。代わりに、以下の段落では、主として２つのサイクロン分離器４、５２の間の相違点に焦点を合わせる。

第１のサイクロン段５８は、上述した第１のサイクロン段と同様に、外側側壁６３、内側側壁６４、シュラウド６５及び基部６６を備え、これらは全体としてサイクロンチャンバ６７及び汚れ収集チャンバ６８を定める。図４から図６のサイクロン分離器４では、第１のサイクロン段１１の基部１９は、内側側壁１７に対して密封するシールを備える。図９から図１１のサイクロン分離器５２では、内側側壁６４の下側部分は可撓性材料で形成され、その結果、該下側部分は、第１のサイクロン段５８の基部６６に形成された環状隆起部７１に対して密封している。その他の点では、第１のサイクロン段５８は、上述したサイクロン分離器から基本的に変更されていない。

第２のサイクロン段５９は、この場合も上述した第２のサイクロン段と同様に、複数のサイクロン本体７２、複数の案内ダクト７３及び基部７４を備える。図４から図６に例示した第２のサイクロン段１２は、サイクロン本体２８の２つの層を備える。対照的に、図９から図１１の第２のサイクロン段５９は、サイクロン本体７２の単一の層を備える。サイクロン本体７２自体は変更されていない。

図４から図６のサイクロン分離器４の第２のサイクロン段１２は、第２のサイクロン段１２の出口として機能するマニホールド３６を備える。第２のサイクロン段１２の案内ダクト２９の各々は、サイクロン本体２８の渦ファンダ３３とマニホールド３６との間に延びる。対照的に、図９から図１１のサイクロン分離器５２の第２のサイクロン段５９は、マニホールド３６を備えていない。代わりに、第２のサイクロン段５９の案内ダクト７３は、第２のサイクロン段５９の頂部の中心にて連結され、全体として第２のサイクロン段５９の出口を定める。

この場合も同様に、入口ダクト６０は、サイクロン分離器５２の基部の入口５３から内側側壁６４によって境界付けられた内部空間を通って上方に延びる。しかしながら、入口ダクト６０の第１のセクション７６（すなわち、内部空間を通って軸方向に延びる当該セクション）は、内側側壁６４から離間していない。代わりに、入口ダクト６０の第１のセクション７６は、内側側壁６４と一体的に形成されている。従って、入口ダクト６０の第１のセクション７６は、内側側壁６４及び出口ダクト６１の両方と一体的に形成される。入口ダクト６０及び出口ダクト６１の位置の結果として、第２の汚れ収集チャンバ７５は、断面がＣ字形とみなすことができる。その他の点では、入口ダクト６０は、上述し且つ図４から図６に例示した入口ダクトから大きくは変更されていない。

２つのサイクロン分離器４、５２間の最も重要な相違点は、出口６、５４の位置と、出口ダクト１４、６１の形状にある。図４から図６のサイクロン分離器４とは異なり、図９から図１１のサイクロン分離器５２の出口５４は、サイクロン分離器５２の基部に配置されていない。代わりに、ここで説明されるように、出口５４は、サイクロン分離器５２の上側部分に配置されている。

サイクロン分離器５２の出口ダクト６１は、第１のセクション７８及び第２のセクション７９を備える。第１のセクション７８は、サイクロン分離器５２を通って軸方向に延びる。詳細には、第１のセクション７８は、サイクロン分離器５２の上側部分から下側部分に延びる。第１のセクション７８は、上端部にて開放され、下端部にて閉鎖されている。第２のセクション７９は、第１のセクション７８の上側部分から２つの隣接するサイクロン本体７２間に外向きに延びる。従って、第２のセクション７９の自由端は、サイクロン分離器５２の出口５４として機能する。

フィルタ６２は、上述し且つ図４から図６に例示したフィルタから基本的に変更されていない。詳細には、フィルタ６２は細長い形状であり、出口ダクト６１内に配置されている。この場合も同様に、フィルタ６２は、開放した上端部８０と閉鎖した下端部８１とを有する中空管体を備える。第２のサイクロン段５９からの流体は、フィルタ６２の中空内部に流入し、フィルタ６２を通って出口ダクト６１に入る。サイクロン分離器５２の出口５４はサイクロン分離器５２の頂部に配置されているが、サイクロン分離器５２を通って軸方向に延びた出口ダクト６１を設けることにより、フィルタ６２を収容する空間が提供される。その結果、比較的大きな表面積を有する細長いフィルタ６２を利用することができる。

上流側配管系統５６は、真空掃除機５０の前端部に配置されている。更に、上流側配管系統５６は、真空掃除機５０のホイール８２の回転軸線に対してほぼ垂直な軸線に沿って延びる。その結果、ホースが上流側配管系統５６に取り付けられたときに、真空掃除機５０は、ホースを引き寄せることによって好都合に前方に移動することができる。サイクロン分離器５２の入口５３を基部に配置することにより、流体は、ホースからサイクロン分離器５２に進むときに蛇行の少ない経路をとることができる。詳細には、上流側配管系統５６が基部の周りに曲がり、次いでサイクロン分離器５２の側部に沿って延びることは必要ではない。その結果、吸込仕事率の増大を達成することができる。

入口５３をサイクロン分離器５２の基部に配置することにより、好都合には、上流側配管系統５６又はこれに取り付けられたホースを上方に引き寄せることにより、真空掃除機５０を後方に傾けることができる。真空掃除機５０が後方に傾くことにより真空掃除機５０の前部が地面から離昇し、真空掃除機５０がホイール８２のみによって支持されるようになる。その結果、この支持によって、真空掃除機５０を凹凸部又は床面上の他の障害物を越えて操作できるようになる。

サイクロン分離器５２は、サイクロン分離器５２の基部が真空掃除機５０の前部に向けられ、すなわち、サイクロン分離器５２がその基部を真空掃除機５０の前部に向かって押し付ける方向に垂直線から傾くように本体５１に装着される。サイクロン分離器５２の基部を真空掃除機５０の前部に向けることにより、上流側配管系統５６によって流体が転向される角度が小さくなる。

吸引源５５は、サイクロン分離器５２の下方に配置されておらず、換言すれば、吸引源５５は、サイクロン分離器５２の基部の下方に配置されていない。これが、サイクロン分離器５２の出口５４が基部に配置されない理由である。代わりに、出口５４はサイクロン分離器５２の上側部分に配置されている。その結果、流体は、サイクロン分離器５２と吸引源５５との間でより短く且つ蛇行の少ない経路をとることができる。

サイクロン本体７２のうちの２つの間に延びた出口ダクト６１を有する場合、よりコンパクトなサイクロン分離器５２を実現することができる。リング状のサイクロン本体を有する公知のサイクロン分離器において、流体は、サイクロン本体の上方に配置されたマニホールドに排出されることが多い。従って、サイクロン分離器の出口は、マニホールドの壁に配置される。対照的に、図９から図１１のサイクロン分離器５２では、流体は、サイクロン本体７２から、周りにサイクロン本体７２が配列される出口ダクト６１の第１のセクション７８に排出される。次いで、出口ダクト６１の第２のセクション７９は、第１のセクション７８から外向きにサイクロン本体７２のうちの２つの間に延びる。その結果として、マニホールドを省略することができ、従って、サイクロン分離器５２の高さを低減することができる。従来のサイクロン分離器では、その周りにサイクロン本体が配列される中央空間は利用されないことが多い。これに対して、図９から図１１のサイクロン分離器５２は、出口ダクト６１の第１のセクション７８を配置するのにこの空間を活用している。この場合、出口ダクト６１の第２のセクション７９は、第１のセクション７８から外向きにサイクロン本体７２のうちの２つの間に延びる。他の場合では利用されない空間を活用している点で、性能を損なうことなくサイクロン分離器５２の高さを低減することができる。

サイクロン分離器５２の高さを更に低減するために、第２のサイクロン段５９のサイクロン本体７２は、第１のサイクロン段５８の頂部の下方に突出している。結果として、シュラウド６５及びサイクロンチャンバ６７は、サイクロン本体７２の下端部を囲む。次いで、入口ダクト６０は、出口ダクト６１の２つのサイクロン本体と同じ２つのサイクロン本体の間に延びる。その結果、流体は、サイクロン分離器５２の高さを増大させる必要もなくサイクロンチャンバ６７の上側部分内に導入することができる。

図４から図６のサイクロン分離器４と同様に、入口ダクト６０及び出口ダクト６１は、サイクロン分離器５２の内部を通って延びる。従って、サイクロン分離器５２の長さに沿って延びる外部配管系統は存在せず、従って、よりコンパクトな真空掃除機５０を実現することができる。

上述の実施形態の各々において、第２のサイクロン段１２、５９からの流体は、フィルタ１５、６２の中空内部に流入する。次いで、流体は、フィルタ１５、６２を通過し、出口ダクト１４、６１に入る。流体をフィルタ１５、６２の中空内部に配向することにより、流体は、フィルタ１５、６２を膨張させるように作用し、従って、フィルタ１５、６２の圧壊が防止される。その結果、フィルタ１５、６２が、フィルタ１５、６２の形状を保持するためにフレーム又はその他の支持構造を含むことは必要ではない。それにも拘わらず、望ましいか又は実際に必要な場合には、フィルタ１５、６２は、フレーム又はその他の支持構造を含むことができる。フレーム又はその他の支持構造を設けることにより、フィルタ１５、６２を通る流体の向きを反転させることができる。

上述の実施形態において、入口ダクト１３、６０と出口ダクト１４、６１とは互いに隣接している。しかしながら、入口ダクト１３、６０を出口ダクト１４、６１内に入れ子にすることを考えることができる。例えば、入口ダクト１３、６０の第１のセクション３９、７６は、出口ダクト１４、６１内で軸方向に延びることができる。従って、入口ダクト１３、６０の第２のセクション４０、７７は、転向して出口ダクト１４、６１の壁を通って第１のサイクロン段１１、５８内に延びる。或いは、出口ダクト１４、６１の下側部分は、入口ダクト１３、６０内に入れ子にすることができる。入口ダクト１３、６０が軸方向から半径方向に転向すると、出口ダクト１４、６１は、入口ダクト１３、６０の壁を通って上方に延びる。

第１の汚れ収集チャンバ２６、６８は、外側側壁１６、６３及び内側側壁１７、６４により区切られ、第２の汚れ収集チャンバ３７、７５は、内側側壁１７、６４、入口ダクト１３、６０及び出口ダクト１４、６１により区切られている。しかしながら、図９から図１１に例示した実施形態では、出口ダクト６１は、第２の汚れ収集チャンバ７５が内側側壁６４及び入口ダクト６０だけによって区切られるように、より短くすることができる。更に、入口ダクト１３、６０及び出口ダクト１４、６１が入れ子にされている上述の段落で説明した状況において、第２の汚れ収集チャンバ３７、７５は、内側側壁１７、６４と、入口ダクト１３、６０及び出口ダクト１４、６１の一方だけとによって区切られる。

上述の実施形態の各々において、出口ダクト１４、６１は、サイクロン分離器４、５２を通って軸方向に延びる。図４から図６に例示した実施形態では、出口ダクト１４は、サイクロン分離器４の基部に配置された出口６まで延びている。図９から図１１に例示した実施形態では、出口ダクト６１は、基部の手前で止まっている。サイクロン分離器４、５２を通って軸方向に延びた出口ダクト１４、６１を有する場合に、比較的長いフィルタ１５、６２に対して十分な空間が設けられる。しかしながら、出口ダクト１４、６１がサイクロン分離器４、５２を通って軸方向に延びること、又はサイクロン分離器４、５２内でフィルタ１５、６２が利用されることは必須ではない。出口ダクト１４、６１がサイクロン分離器４、５２を通って軸方向に延びているかどうか、又はフィルタ１５、６２が利用されているかどうかに関係なく、サイクロン分離器４、５２は、例えば、掃除機ヘッドとサイクロン分離器４、５２の入口５、５３との間の蛇行の少ない経路、及び入口５、５３に延びる外部配管系統を持たないよりコンパクトなサイクロン分離器４、５２など、上述の利点の多くを依然として示している。

空間及び材料の両方を節減するために、入口ダクト１３、６０の一部は、出口ダクト１４、６１と一体的に形成される。入口ダクト１３、６０の一部はまた、内側側壁１７、６４及び／又はシュラウド１８、６５と一体的に形成することもできる。サイクロン分離器４、５２に必要な材料の量を低減する点で、サイクロン分離器４、５２のコスト及び／又は重量が低減される。それにも拘わらず、必要であれば（例えば、サイクロン分離器４、５２の製造又は組立を簡潔にするために）、入口ダクト１３、６０は、出口ダクト１４、６１、内側側壁１７、６４及び／又はシュラウド１８、６５とは別個に形成されてもよい。

上述の実施形態において、第１の汚れ収集チャンバ２６、６８は、第２の汚れ収集チャンバ３７、７５と並びに入口ダクト１３、６０及び出口ダクト１４、６１とを完全に囲む。しかしながら、代替の真空掃除機は、サイクロン分離器４、５２の形状、特に第１の汚れ収集チャンバ２６、６８の形状に制約を加えることができる。例えば、Ｃ字形の第１の汚れ収集チャンバ２６、６８を有することを必須とすることができる。この事例において、第１の汚れ収集チャンバ２６、６８は、もはや第２の汚れ収集チャンバ３７、７５、入口ダクト１３、６０及び出口ダクト１４、６１を完全に取り囲んでいない。それにも拘わらず、第１の汚れ収集チャンバ２６、６８は、第２の汚れ収集チャンバ３７、７５、入口ダクト１３、６０及び出口ダクト１４、６１を少なくとも部分的に囲み、これらは全て、第１の汚れ収集チャンバ２６、６８の内部に配置されている。

上述の実施形態の各々において、流体は、シュラウド１８、６５の壁に形成された入口２３、７０を介して、第１のサイクロン段１１、５８のサイクロンチャンバ２５、６７内に導入される。この配列により、外側側壁に配置された接線方向入口を有する従来のサイクロンチャンバと比べて、分離効率の改善がもたらされる。本明細書を記述した時点では、分離効率の改善を担う機構は十分には理解されていない。外側側壁に接線方向入口を有する従来のサイクロンチャンバでは、流体がサイクロンチャンバ内に導入されるシュラウドの側部にて摩耗が増加しているのが観察される。従って、シュラウドは、サイクロンチャンバに導入される流体に対する第１の見通し線を与えると考えられる。その結果、サイクロンチャンバに流入する流体の一部は、最初に外側側壁ではなくシュラウドの表面に衝突する。このような表面への衝突は、流体内に同伴された汚れがサイクロンチャンバ内で分離される可能性が低いことを意味する。その結果、シュラウド小孔よりも小さな汚れは、直ちにシュラウドを通過し、どのような分離も生じることなく、これにより分離効率の低下をもたらすことになる。上述したサイクロン分離器４、５２では、サイクロンチャンバ２５、６７への入口２３、７０は、シュラウド１８、６５の表面に配置されている。その結果、流体は、シュラウド１８、６５から遠ざかる方向でサイクロンチャンバ２５、６７内に導入される。その結果、流体に対する第１の見通し線は、外側側壁１６、６３である。従って、シュラウド１８、６５を通る直行ルートが排除され、そのため、分離効率の正味増大が存在する。

サイクロンチャンバ２５、６７への入口２３、７０をシュラウド１８、６５に配置することによって分離効率の増大の結果をもたらすことは自明ではない。シュラウド１８、６５は、流体がサイクロンチャンバ２５、６７から流出する複数の小孔を備える。入口２３、７０をシュラウド１８、６５に配置することにより、小孔に利用される領域が小さくなる。領域の減少の結果として、流体は、より高速でシュラウド小孔を通過する。この流体速度の増大により、分離効率の低下をもたらすはずの汚れの再同伴が生じる。しかしながら反対に、分離効率の正味増加が観察された。

ここまではメッシュ２１を有するシュラウド１８、６５について参照してきたが、流体がサイクロンチャンバから流出する小孔を有する他の形式のシュラウドも同様に利用することができる。例えば、メッシュは省略することができ、小孔は、シュラウド１８、６５の壁２０に直接形成されてもよく、この形式のシュラウドは、多くのＤｙｓｏｎ真空掃除機（例えばＤＣ２５）で見出すことができる。

上述の実施形態において、入口ダクト１３、６０は、シュラウド１８、６５の入口２３、７０にて終端する。このことは、入口ダクト１３、６０は、流体流れを阻害する可能性があるサイクロンチャンバ２５、６７内への突出がないという利点をもたらす。或いは、それにも拘わらず、本実施形態は、シュラウド１８、６５を越えてサイクロンチャンバ２５、６７内にと延びる入口ダクト１３、６０を有することもできる。入口ダクト１３、６０は、シュラウド１８、６５を越えて延びることにより、流体がサイクロンチャンバ２５、６７内に接線方向に導入されるように転向することができる。サイクロン分離器４、５２の特定の設計に応じて、流体をサイクロンチャンバ２５、６７内に接線方向に導入する利点は、入口ダクト１３、６０と螺旋移動する流体との間の干渉から生じる欠点よりも重要とすることができる。更に、入口ダクト１３、６０との干渉を軽減するための措置をとることができる。例えば、サイクロンチャンバ２５、６７内に突出する入口ダクト１３、６０の一部は、後部に形成され（例えば、傾斜され）、入口ダクト１３、６０の後部と衝突する螺旋移動の流体が下向きに案内されるようにすることができる。或いは、第１のサイクロン段１１、５８は、外側側壁１６、６３とシュラウド１８、６５との間に延び且つシュラウド１８、６５の周りに少なくとも１回転だけ螺旋移動する案内ベーンを備えることができる。その結果、入口ダクト１３、６０を介してサイクロンチャンバ２５、６７に流入する流体は、案内ベーンにより下向きの螺旋移動をするようにされ、１回転の後の流体が入口ダクト１３、６０の下方にあり、入口ダクト１３、６０の後部と衝突しないようになる。

１ 真空掃除機
４ サイクロン分離器
１１ 第１のサイクロン段
１２ 第２のサイクロン段
１３ 入口ダクト
２５ サイクロンチャンバ
２６ 第１の汚れ収集チャンバ
３７ 第２の汚れ収集チャンバ

Claims (16)

1. サイクロン分離器であって、
   リング状に配置された複数のサイクロン本体と、
   前記サイクロン分離器から浄化流体がそこを通って排出される出口ダクトとを含み、
   前記出口ダクトが、前記サイクロン本体の下流に配置されていて、
   前記出口ダクトが、２つの隣接する前記サイクロン本体間に延びている、
   ことを特徴とするサイクロン分離器。
2. 前記サイクロン本体の各々が、流体を出口ダクトに排出し、前記出口ダクトが、前記サイクロン本体がその周りに配列される軸線に沿って延びる第１のセクションと、前記第１のセクションから２つの隣接する前記サイクロン本体間に延びる第２のセクションとを含む、請求項１に記載のサイクロン分離器。
3. 前記サイクロン分離器が、前記出口ダクトの第１のセクションに配置された細長いフィルタを備える、請求項２に記載のサイクロン分離器。
4. 前記フィルタが、一方の端部が開放され且つ他方の端部が閉鎖された中空管体を含み、前記サイクロン本体により排出される流体は、前記開放端を介して前記フィルタの内部に流入し、前記フィルタを通って前記出口ダクト内に入る、請求項３に記載のサイクロン分離器。
5. 前記サイクロン分離器が、前記サイクロン本体により分離された汚れが集まる汚れ収集チャンバを備え、前記汚れ収集チャンバが、前記出口ダクトの少なくとも一部を囲む、請求項１から４の何れか１項に記載のサイクロン分離器。
6. 前記汚れ収集チャンバ及び前記出口ダクトが、共通の壁を共有する、請求項５に記載のサイクロン分離器。
7. 前記サイクロン分離器が、第１のサイクロン段と、前記第１のサイクロン段の下流側に配置された第２のサイクロン段とを備え、前記第１のサイクロン段が、長手方向軸線を有するサイクロンチャンバを含み、前記第２のサイクロン段が、前記長手方向軸線の周りに配列されたリング状のサイクロン本体を含む、請求項１から６の何れか１項に記載のサイクロン分離器。
8. 前記サイクロンチャンバが、前記出口ダクトの少なくとも一部を囲む、請求項７に記載のサイクロン分離器。
9. 前記サイクロン本体の各々が、流体を前記出口ダクトに排出し、前記出口ダクトが、前記長手方向軸線に沿って延びる第１のセクションと、前記第１のセクションから２つの隣接する前記サイクロン本体間に延びる第２のセクションとを含み、前記サイクロンチャンバが、前記出口ダクトの少なくとも一部を囲む、請求項８に記載のサイクロン分離器。
10. 前記サイクロン分離器が、流体を前記サイクロンチャンバに運ぶための入口ダクトを備え、前記入口ダクトが、２つの隣接する前記サイクロン本体間に延びる、請求項７から９の何れか１項に記載のサイクロン分離器。
11. 前記入口ダクトが、前記長手方向軸線に沿った方向に流体を運ぶための第１のセクションと、前記サイクロンチャンバ内へ流体を転向するための第２のセクションとを含み、前記第２のセクションが、２つの隣接する前記サイクロン本体間に延びる、請求項１０に記載のサイクロン分離器。
12. 前記入口ダクトが、前記サイクロン分離器の基部の開口部から延びる、請求項１０又は１１に記載のサイクロン分離器。
13. 前記入口ダクトが、前記サイクロン分離器の上側部分に流体を運ぶ、請求項１０から１２の何れか１項に記載のサイクロン分離器。
14. 前記サイクロンチャンバが、前記入口ダクトの少なくとも一部を囲む、請求項１０から１３の何れか１項に記載のサイクロン分離器。
15. 前記入口ダクトの一部が、前記出口ダクトと一体的に形成されている、請求項１０から１４の何れか１項に記載のサイクロン分離器。
16. 請求項１から１５の何れか１項に記載のサイクロン分離器を備えた真空掃除機。

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