JP6240644B2 - 塵埃分離段同士の間にモータを具備する真空掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、塵埃分離段同士の間に真空モータを具備する真空掃除機に関する。

一般に、真空掃除機は、塵埃を含む空気を１つ以上の分離段を通じて引き込む真空モータを備えている。空気が真空掃除機を通じて引き込まれると、塵埃分離段それぞれを横切って圧力降下が発生する。その結果として、真空掃除機の入口において発生する吸引力は、制限されていない真空モータが発生させる吸引力より著しく低い。当該入口における吸引力は、より高出力の真空モータを利用することによって大きくすることができる。しかしながら、このことは、真空掃除機のコスト、サイズ、重量、及び／又は電力消費を必然的に増加させる。

本発明は、本体と本体に取り外し可能に取り付けられている塵埃分離器とを備えている真空掃除機であって、塵埃分離器が、第１の塵埃分離段と、第２の塵埃分離段と、第１の塵埃分離段及び第２の塵埃分離段を通じて空気を移動させるための真空モータとを備えており、真空モータが、電気モータによって駆動される羽根車を備えており、第１の塵埃分離段が、羽根車の上流に配置されており、第２の塵埃分離段が、羽根車の下流に配置されている、真空掃除機を提供する。

第２の塵埃分離段が羽根車の下流に配置されているので、第２の塵埃分離段に関連する圧力降下が羽根車の下流において発生する。その結果として、羽根車の入口における空気の圧力は、両方の塵埃分離段が羽根車の上流に配置されている構成と比較して大きい。羽根車の入口における空気の圧力が一層高いので、羽根車は、空気をより大きく圧力上昇させる。このように大きく圧力上昇させることが、流量を増大させるために、真空掃除機の分離効率を高めるために、及び／又は、真空掃除機の電力消費を低減するために利用される。

第２の塵埃分離段を羽根車の下流に配置させることの優位性に鑑みて、当業者であれば、さらに第１の塵埃分離段を羽根車の下流に配置させることを想到するかもしれない。しかしながら、第１の塵埃分離段を羽根車の上流に配置させることによって、さもなければ羽根車を閉塞、故障、又は損傷させるかもしれない比較的粗い塵埃が最初に除去される。

２つの塵埃分離段は、本体から取り外し可能とされる共通する塵埃分離器の一部分を形成している。このことは、塵埃分離器がごみ箱に装着可能とされ、両方の塵埃分離段によって収集された塵埃を一動作で共に空にすることができるという利点を有している。また、真空モータは、塵埃分離器の一部分を形成している。このことは、塵埃分離器の重量を増大させるという欠点を有しているが、短い及び／又は蛇行していない経路を介して空気を第１の塵埃分離段から真空モータに及び／又は真空モータから第２の塵埃分離段に移動させることができるという優位点を有している。その結果として、流れ損失が低減される。

第１の塵埃分離段が、単一のサイクロン式分離器を備えており、第２の塵埃分離段が、複数のサイクロン式分離器を備えている。その結果として、比較的高い分離効率が塵埃分離器において実現される。さらに、塵埃は、フィルタを又は洗浄若しくは交換を必要とする他の手段を必要とすることなく除去可能とされる。

第１の塵埃分離段が、サイクロン式分離器を備えており、サイクロン式分離器が、サイクロン式分離器の内部における空気の回転中心とされる中心軸線を備えている。真空モータが、羽根車の回転中心とされる回転軸線を備えており、中心軸線と回転軸線とが一致している。その結果として、空気は、比較的直線状に形成された経路を介して第１の塵埃分離段から真空モータに移動することができるので、流れ損失を低減することができる。

第２の塵埃分離器が、真空モータの周囲に配置されている複数のサイクロン式分離器を備えている。サイクロン式分離器を真空モータの周囲に配置させることによって、比較的短い及び／又は直線状の経路が、真空モータの出口とサイクロン式分離器それぞれの入口との間に形成されている。その結果として、空気は、比較的高速でサイクロン式分離器に流入するので、分離効率を改善することができる。

第１の塵埃分離段が、第１の塵埃収集器を備えており、第２の塵埃分離段が、第２の塵埃収集器を備えており、第１の塵埃収集器が、第２の塵埃収集器を囲んでいる。その結果として、比較的小型の構成を実現することができる。第１の塵埃分離段は、比較的粗い塵埃を除去するように構成されている一方、第２の塵埃分離段は、比較的細かい塵埃を除去するように構成されている。第１の塵埃収集器が第２の塵埃収集器を囲んでいるので、第１の塵埃収集器の容積は比較的大きいが、全体の大きさは比較的小型に維持されている。

第２の塵埃分離段が、複数のサイクロン式分離器と複数のチャネルとを備えており、チャネルそれぞれが、真空モータの出口からサイクロン式分離器それぞれの入口に至るまで延在している。チャネルは、空気が真空モータからサイクロン式分離器に移動する場合における空気の突然の速度変化を防止するために利用され、これにより流れ損失を低減することができる。特に、チャネルは、真空モータから流出した空気の速度をサイクロン式分離器に流入するまで比較的高速に維持することを確保するために利用される。

チャネルそれぞれの入口角度は、真空掃除機の通常利用の際にチャネルに流入する空気の入射角度を最小とするように規定されている。その結果として、流れ損失が低減される。空気が羽根車から流出する地点における絶対流れ角度は３０°を超えている。従って、チャネルそれぞれが、少なくとも３０°の入口角度を有している。

チャネルそれぞれが、略直線状に形成されている。その結果として、空気がチャネルに沿って移動する場合には、空気は転向しないか、又はほとんど転向しない。対照的に、空気が真空モータとサイクロン式分離器との間において蛇行状の経路に強制的に追従させられる場合には、流れ損失が一層大きくなるので、サイクロン式分離器に流入する空気の速度が一層小さくなる。

羽根車は、遠心羽根車とされる場合があり、この場合には、当該羽根車の大きさに対して流量を比較的大きくすることができるという利点を有している。空気は、アキシアル方向（すなわち、真空モータの回転軸線に対して平行とされる方向）において真空モータに流入し、ラジアル方向（すなわち、真空モータの回転軸線に対して垂直とされる方向）において真空モータから流出する。空気がラジアル方向に流出するので、羽根車から流出する空気を転向させる必要が無い。これにより、流れ損失が低減される。さらに、第２の塵埃分離段が、真空モータの周囲に配置されている複数のサイクロン式分離器を備えているので、比較的直線状の経路が、真空モータの出口とサイクロン式分離器それぞれに対する入口との間に形成される。これにより、流れ損失がさらに低減される。

第２の塵埃分離段から排出された空気の少なくとも一部が、真空モータを冷却するために利用される。その結果として、真空モータは、一層高い電力で動作可能とされる。第２の塵埃分離段から排出された空気の少なくとも一部が、電気モータの１つ以上の構成部品を冷却するように、真空モータの内部を通じて押される。特に、空気は、電気モータの電気巻き線及び／又は電源スイッチの上を流れ、電気モータの電気巻き線及び／又は電源スイッチを冷却する。その結果として、電気巻き線及び電源スイッチは、一層高い電流を伝送することができ、これにより、電気モータは、一層高い電力で動作可能とされる。このことを実現するために、真空モータは、第１の入口と、第１の出口と、第２の入口と、第２の出口とを有している。第１の入口が、羽根車の上流に配置されている一方、第１の出口が、羽根車の下流に且つ第２の塵埃分離段の上流に配置されている。第２の入口が、第２の塵埃分離段の下流に配置されている一方、第２の出口が、第２の入口の下流に配置されている。第２の塵埃分離段から排出された空気の少なくとも一部が、第２の入口を介して真空モータに流入し、電気モータの１つ以上の構成部品の上を流れ、第２の出口の上を真空モータから流出する。

本発明を一層良好に理解するために、本発明の一の実施例について、添付図面を参照しつつ例示的に説明する。

本発明における真空掃除機の斜視図である。 真空掃除機の塵埃分離器の中心を通過する垂直断面図である。 図２に表わす断面図の上側部分の拡大図である。 図３の断面Ｘ−Ｘによって示される塵埃分離器の水平断面図である。 塵埃分離器のチャネルの入口角度（α）と、チャネルに流入する空気流の絶対流れ角度（β）と、結果として生じる入射角度（γ）とを表わす。 塵埃分離器の一部分を形成している真空モータの斜視図である。 真空モータと当該真空モータを取り付けるために利用される一組の取付部との分解図である。

図１に表わす真空掃除機１は、塵埃分離器３が取り外し可能に取り付けられている本体２を備えている。

図２〜図７に表わすように、塵埃分離器３は、第１の塵埃分離段４とモータプレナム５と真空モータ６と第２の塵埃分離段７とを備えている。

第１の塵埃分離段４は、サイクロン式分離器１０及び塵埃収集器１１を備えている。サイクロン式分離器１０及び塵埃収集器１１は、外壁１２と内壁１３とシュラウド１４とベース１５とによって形成されている。外壁１２は、円筒状に形成されており、内壁１３及びシュラウド１４を囲んでいる。内壁１３は、略円筒状に形成されており、外壁１２と同心に配置されている。内壁１３の上側部分には、溝が形成されており、溝は、第２の塵埃分離段７のサイクロン式分離器４０によって分離された塵埃をさらなる塵埃収集器４２に至るまで案内する通路を形成している。シュラウド１４は、外壁１２と内壁１３との間に配置されており、空気が通過可能とされるメッシュを備えている。

外壁１２の上側端部は、第２の塵埃分離段７の壁によって閉じられている。外壁１２及び内壁１３の下側端部は、ベース１５によって閉じられている。従って、外壁１２と内壁１３とシュラウド１４とベース１５とが集合して、チャンバを形成している。当該チャンバの上側分（すなわち、外壁１２とシュラウド１４との間に概略的に形成されている部分）は、サイクロン式チャンバ１６を形成しているが、当該チャンバの下側部分（すなわち、外壁１２と内壁１３との間に概略的に形成されている部分）は、塵埃収集チャンバ１７を形成している。従って、第１の塵埃分離段４は、サイクロン式分離器１０と、サイクロン式分離器１０の下方に配置されている塵埃収集器１１とを備えている。

外壁１２は、第１の塵埃分離段４に至る入口として機能する開口部（図示しない）を含んでいる。シュラウド１４と内壁１３との間の空間は、下側端部において閉じられており且つ上側端部において開口している、通路１８を形成している。従って、上側端部は、第１の塵埃分離段４のための出口として機能する。

モータプレナム５は、第１の塵埃分離段４の上方に配置されており、第１の塵埃分離段４の出口と真空モータ６の入口とを流通させるように構成されている。

真空モータ６は、ハウジング２０と羽根車２１と電気モータ２２とを備えている。羽根車２１は、電気モータ２２によって駆動される遠心羽根車とされる。ハウジング２０は、略円筒状に形成されており、前方端部において閉じられており、後方端部において開口している。従って、羽根車２１と電気モータ２２とは、羽根車２１が当該前方端部に隣り合うように、ハウジング２０に収容されている。

ハウジング２０は、羽根車２１の上流に配置されている第１の入口２５と、羽根車２１の下流に配置されている第１の出口２６と、第１の出口２６の下流に配置されている第２の入口２７と、第２の入口２７の下流に配置されている第２の出口２８とを備えている。第１の入口２５は、ハウジング２０の前方端部に配置されている円状の開口部を備えている。第１の出口２６は、ハウジング２０の側部の周囲に形成されている環状の開口部を備えている。第２の入口２７は、ハウジング２０の側部の周囲に形成されている複数の開口部を備えている。第２の入口２７は、第１の出口２６の後方に、すなわち第１の出口２６に対して相対的に後方に配置されており、さらにハウジング２０の後方に配置されている。最後に、第２の開口部２８は、ハウジング２０の開口した後方端部と電気モータ２２との間に形成されている複数の開口部を備えている。

第１の入口２５は、羽根車２１の入口と位置合わせされているが、第１の出口２６は、羽根車２１の出口と位置合わせされており、羽根車２１の出口を囲んでいる。遠心羽根車の場合には、空気がアキシアル方向（すなわち、回転軸線に対して平行とされる方向）において羽根車２１に流入し、ラジアル方向（すなわち、当該回転軸線に対して垂直とされる方向）において流出する。その結果として、空気がアキシアル方向において第１の入口２５を介して真空モータ６に流入し、ラジアル方向において第１の出口２６を介して真空モータ６から流出する。以下に説明するように、第２の塵埃分離段７から排出された空気が、第２の入口２７を介して真空モータ６に再び流入し、電気モータ２２の構成部品の上方を流れ、電気モータ２２の構成部品を冷却し、第２の出口２８を介して流出する。

真空モータ６は、アキシアル方向取付部２９及びラジアル方向取付部３０によって、第２の塵埃分離段７の内部に取り付けられている。アキシアル方向取付部２９及びラジアル方向取付部３０の両方が、エラストマ材料から形成されており、真空モータ６が発生させる振動から第２の塵埃分離段７ひいては塵埃分離器３の残り部分を絶縁するように機能する。アキシアル方向取付部２９は、ハウジング２０の前方端部に取り付けられており、第２の塵埃分離段７の壁に当接しており、シールを形成している。利用の際には、アキシアル方向取付部２９は、変形することによって、アキシアル方向すなわち真空モータ６の回転軸線に対して平行とされる方向における真空モータ６の振動を吸収する。ラジアル方向取付部３０は、ハウジング２０の側部に取り付けられており、ハウジング２０を囲んでいるスリーブ３１と、スリーブ３１の一方の端部に配置されているリップシール３２と、スリーブ３１に沿ってアキシアル方向に延在している複数のリブ３３とを備えている。ラジアル方向取付部３０が第２の塵埃分離段７の壁に当接しているので、リップシール３２が当該壁に対して密着している一方、リブ３３が僅かに圧縮されている。利用の際に、リブ３３は、さらに変形することによって、ラジアル方向すなわち真空モータ６の回転軸線に対して垂直とされる方向における真空モータ６の振動を吸収する。

第２の塵埃分離段７は、複数のサイクロン式分離器４０と複数のチャネル４１と塵埃収集器４２とカバー４３とを備えている。

サイクロン式分離器４０は、真空モータ６を中心としてリング状に配置されている。サイクロン式分離器４０それぞれは、錐台状に形成されており、接線方向入口４４と空気出口４５と塵埃出口４６とを備えている。サイクロン式分離器４０それぞれの内部はサイクロン式チャンバ４７を形成している。利用の際に、空気が接線方向入口４４を介してサイクロン式チャンバ４７に流入する。その後に、サイクロン式チャンバ４７の内部において分離された塵埃は、塵埃出口４６を通じて排出される一方、清浄された空気は、空気出口４５を通じて流出する。

チャネル４１それぞれが、真空モータ６の第１の出口２６からサイクロン式分離器４０それぞれの接線方向入口４４に至るまで直線状に延在している。サイクロン式分離器４０は、サイクロン式分離器４０それぞれの接線方向入口４４が第１の出口２６と略同一の高さに配置されているように、真空モータ６に対して相対的に位置決めされている。接線方向入口４４それぞれの高さは、第１の出口２６の高さより高い。従って、チャネル４１それぞれは、第１の出口２６から接線方向入口４４に向かうに従って高くなっている。従って、チャネル４１は、第１の出口２６から接線方向入口４４に向かうに従って幅狭になっている。これにより、チャネル４１の断面積が、チャネル４１の長さに沿って比較的一定とされる。このことの利点については、以下に説明する。

図４に表わすように、チャネル４１それぞれが、チャネル４１の接線方向入口４４から空気出口４５に至るまで延在している中心線５０を有している。チャネル４１それぞれは、（ｉ）チャネル４１の接線方向入口４４における中心線５０に対する接線と（ｉｉ）チャネル４１の接線方向入口４４の中心を通過して延在している羽根車２１のラジアル方向軸線５１とが成す入口角度αを有している。従って、「入口角度」との用語は、ディフューザのブレード又は羽根について言及する際に圧縮機技術において利用する場合と同様に利用される。例えば、ディフューザの羽根の入口角度は、（ｉ）羽根の前縁における反り曲線に対する接線と（ｉｉ）羽根の前縁を通過して延在している羽根車のラジアル方向軸線とが成す角度として形成されている。第２の塵埃分離段７のチャネル４１は、チャネルのディフューザに類似している。しかしながら、静圧を高めるために空気流を減速させることを目的とする従来技術の基づくチャネルのディフューザとは対照的に、第２の塵埃分離段７のチャネル４１は、空気流を減速させるように構成されていない。このことの理由については、後述する。

図５に表わすように、チャネル４１それぞれの入口角度は、空気流の入射角度γを最小にするように規定されている。真空掃除機１が通常利用される場合には、サイクロン式分離器３を通過する空気流の流量は変化する。例えば、真空掃除機１が様々な表面で利用されるからである。流量が変化するに従って、羽根車２１から流出する空気流の絶対流れ角度βも同様に変化する。流量は、例えば５ｌ／ｓから１５ｌ／ｓの間で変化する。流量が小さくなると、真空モータ６は、負荷が低減されることに起因して一層高速で回転するので、空気流が、例えば６５°のような大きい流れ角度で羽根車２１から流出する。流量が大きくなると、真空モータ６は、負荷が増大することに起因して一層低速で回転するので、空気流が、例えば３５°のような小さい流れ角度で羽根車２１から流出する。通常利用の際には、例えば、平均流量は１０ｌ／ｓとされるので、その結果として、絶対流れ角度は５０°となる。従って、チャネル４１それぞれの入口角度αは、入射角度γを最小とするように、５０°として規定されている。

塵埃収集器４２は、内壁１３とベース１５とによって形成されている。より具体的には、内壁１３とベース１５とによって境界が形成されている内部空間は、塵埃収集チャンバ４８を形成している。従って、第１の塵埃分離段４及び第２の塵埃分離段７の塵埃収集器１１，４２は隣り合っている。さらに、第１の塵埃分離段４の塵埃収集器１１は、第２の塵埃分離段７の塵埃収集器４２を囲んでいる。以下に説明するように、第１の塵埃分離段４は、比較的粗い塵埃を除去するように構成されているが、第２の塵埃分離段７は、比較的細かい塵埃を除去するように構成されている。最も外側に位置すると共に第２の塵埃収集器４２を囲んでいる第１の塵埃収集器１１を有していることによって、第１の塵埃収集器１１は、比較的大きい容積を有しており、塵埃分離器３は、比較的小さい全体形状とされる。

サイクロン式分離器４０それぞれの底部は、塵埃収集器４２の内部に突出しているので、サイクロン式分離器４０によって分離された塵埃が、塵埃出口４６を通じて排出され、塵埃収集チャンバ４８の内部に落下する。上述のように、内壁１３の上側部分には溝が形成されている。溝は、サイクロン式分離器４０によって分離された塵埃を塵埃収集チャンバ４８に案内するための通路を形成している。

カバー４３は、サイクロン式分離器４０及び真空モータ６を覆っている。カバー４３は、サイクロン式分離器４０から排出された清浄空気を真空モータ６の第２の入口２７に案内する。ラジアル方向取付部３０のリップシール３２は、カバー４３に対して環状シールを形成しているので、サイクロン式分離器４０から排出されたすべての空気は、第２の入口２７を介して真空モータ６に再度流入する。カバー４３は、真空モータ６の上方に配置されている複数の排出ベント４９を備えている。従って、第２の出口２８を介して真空モータ６から排出された空気は、排出ベント４９を介して、塵埃分離器３及び真空掃除機１から排出される。

利用の際に、真空モータ６は、真空掃除機１の吸引入口を通じて、塵埃を含む空気を引き込む。その後に、塵埃を含む空気が、ダクトを介して、吸引入口から塵埃分離器３に至るまで輸送される。塵埃を含む空気は、外壁１２の入口を介して、第１の塵埃分離段４に流入する。その後に、塵埃を含む空気は、サイクロン式チャンバ１６の内部において回転するので、これにより比較的粗い塵埃が分離される。粗い塵埃は、塵埃収集チャンバ１７に収集される一方、部分的に清浄された空気は、シュラウド１４、さらには通路１８を通じて、モータプレナム５の内部に引き込まれる。部分的に清浄された空気は、モータプレナム５から第１の入口２５を介して真空モータ６の内部に引き込まれる。その後に、空気は、第１の出口２６を介して真空モータ６から排出される。その後に、部分的に清浄された空気は、第２の塵埃分離段７のチャネル４１に沿って、接線方向入口４４を介してサイクロン式分離器４０の内部に引き込まれる。その後に、部分的に清浄された空気は、サイクロン式チャンバ４７の内部において回転するので、これにより比較的細かい塵埃が分離される。細かい塵埃は、塵埃出口４６を通じて排出され、塵埃収集チャンバ４８に収集される一方、清浄された空気は、空気出口４５を通じて排出される。清浄された空気は、空気出口４５から第２の入口２７を介して真空モータ６の内部に押し込まれる。その後に、清浄された空気は真空モータ６の内部を通じて押し込まれ、これにより電気モータ２２の構成部品が冷却される。最後に、清浄された加熱空気が、第２の出口２８を介して真空モータ６から排出され、真空掃除機１からカバー４３の排出ベント４９を介して排出される。

第１の塵埃分離段４は、羽根車２１の上流に配置されている一方、第２の塵埃分離段７は、羽根車２１の下流に配置されている。その結果として、空気が、第１の塵埃分離段４を通じて引き込まれるが、第２の塵埃分離段７を通じて押し込まれる。このような配置は、第１の塵埃分離段４及び第２の塵埃分離段７の両方が真空モータの上流に配置されている従来技術に基づく真空掃除機とは対照的である。空気が塵埃分離段を通過している際に、空気流には圧力降下が生じる。第２の塵埃分離段７は羽根車２１の下流に配置されているので、第２の塵埃分離段７に関連する圧力降下が羽根車２１の下流において発生する。その結果として、羽根車２１の入口における圧力は、第１の塵埃分離段４及び第２の塵埃分離段７の両方が羽根車の上流に配置されている従来技術に基づく構成と比較して高い。その結果として、電気モータ２２によって発生される同一の軸出力について、羽根車２１によって、より大きい圧力上昇が空気に作用する。従って、このような大きい圧力上昇は、流量を大きくするために、真空掃除機１の分離効率を高めるために、及び／又は、真空掃除機１の電力消費を低減させるために利用される。このことについては、以下に説明する。

電気モータ２２の軸出力と第１の塵埃分離段４及び第２の塵埃分離段７の分離効率が変化しない場合には、より大きい圧力上昇が羽根車２１によって発生し、その結果として、真空掃除機１を通過する流量が一層大きくなる。その結果として、より大きい吸引力が、真空掃除機１の吸引入口において発生する。羽根車２１によって発生する一層大きい圧力上昇が、流量を大きくするためではなく、その代わりに、第１の塵埃分離段４及び第２の塵埃分離段７のうち１つ以上の塵埃分離段の分離効率を高めるために利用される。第１の塵埃分離段４及び第２の塵埃分離段７の分離効率が高まるに従って、第１の塵埃分離段４及び第２の塵埃分離段７に関連する圧力降下も大きくなる。従って、より大きい圧力上昇が、第１の塵埃分離段４及び第２の塵埃分離段７のうち少なくとも１つの塵埃分離段の分離効率を高めるために、且つ、真空掃除機１を通過する流量を一定に維持するために利用される。最後に、電気モータ２２の軸出力が、流量又は分離効率を高めるのではなく、流量及び分離効率を一定にするように低減される。その結果として、同一の清浄性能が実現されるが、電力消費が一層小さくなる。

第２の塵埃分離段７を羽根車２１の下流に配置することの優位性に鑑みて、当業者であれば、第１の塵埃分離段４を羽根車２１の下流に配置することを想到することができる。このことは、羽根車２１の入口における圧力をさらに高める。しかしながら、第１の塵埃分離段４を羽根車２１の下流に配置することによって、羽根車２１は、真空掃除機１の内部に引き込まれるすべての塵埃に対して曝される。第１の塵埃分離段４を羽根車２１の上流に配置することによって、そうでなければ羽根車２１を閉塞、故障、又は損傷させるであろう比較的粗い塵埃が、最初に空気流から除去される。従って、羽根車２１は、部分的に清浄された空気によって輸送された比較的細かい塵埃に対してのみ曝される。

真空モータ６は、遠心羽根車２１を備えており、遠心羽根車２１は、当該遠心羽根車の大きさに対して流量が比較的大きいという利点を有している。遠心羽根車を利用した結果として、空気がアキシアル方向において羽根車２１に流入し、ラジアル方向において羽根車２１から流出する。ハウジング２０は、羽根車２１の出口を囲んでいる出口２６を含んでいる。その結果として、羽根車２１から流出した空気をハウジング２０の内部において転向させる必要が無くなるので、流れ損失が低減される。さらに、真空モータ６から流出した空気は比較的高速で移動する。このことは、以下に説明するように、第２の塵埃分離段７の分離効率について極めて高い優位性を有している。

第２の塵埃分離段７のサイクロン式分離器４０は真空モータ６の周囲に配置されている。その結果として、比較的短い直線経路が、空気流のために設けられているので、空気流が、真空モータ６の第１の出口２６からサイクロン式分離器４０の接線方向入口４４に至るまで移動することができる。このことは、そうでなければ空気流が真空モータ６とサイクロン式分離器４０との間に形成された蛇行経路に沿って強制された場合に発生する流れ損失を低減するのに貢献する。真空モータ６の第１の出口２６は、サイクロン式分離器４０それぞれの接線方向入口４４と略同一の高さに配置されている。特に、第１の出口２６は、サイクロン式分離器４０それぞれの接線方向入口４４を通過する平面内に配置されている。その結果として、空気はアキシアル方向においてほぼ転向しなくなるので、これにより流れ損失が小さくなる。

チャネル４１は、真空モータ６から流出した空気の速度をサイクロン式分離器４０の接線方向入口４４において確実に維持するのに貢献する。このような速度維持を達成するために、チャネル４１それぞれが、直線状に形成されており、真空掃除機１の通常利用の際に空気流の入射角度γを最小にするために機能する入射角度を有している。さらに、チャネル４１それぞれの断面積は、チャネル４１の長さに沿って一定とされる。その結果として、真空モータ６から流出する空気の比較的高い速度が、サイクロン式分離器４０の接線方向入口４４において概略的に維持される。このことは、サイクロン式分離器４０の分離効率を改善するという優位性を有している。

サイクロン式分離器が真空モータの上流に配置されている従来技術に基づく真空掃除機では、空気は、一般に、空気流のためのノズルとして機能するサイクロン式分離器の入口において加速される。その後に、サイクロン式分離器から排出された空気はプレナムに流入し、これにより空気流が減速される。最後に、空気は、真空モータにおいて再び加速される。従って、空気流がサイクロン式分離器と真空モータとの間において移動する場合に、空気流の速度は突然変化する。しかしながら、突然の速度変化それぞれによって、空気流は流れ損失を受ける。本発明における真空掃除機１では、チャネル４１が、空気流が真空モータ６とサイクロン式分離器４０との間において移動する場合における突然の速度変化を防止するように機能するので、これにより流れ損失が低減される。

チャネル４１それぞれの断面積は、チャネル４１の長さに沿って一定とされる。その結果として、サイクロン式分離器４０に流入する空気流の速度が、真空モータ６から流出する空気流の速度と略同一とされる。しかしながら、真空モータ６から流出する空気流の速度、及び、サイクロン式分離器４０の特定の構造（例えば大きさ、形状、及び数量）に基づいて、空気流を加速又は減速させることが望ましい。従って、チャネル４１それぞれの断面積は、チャネル４１の長さに沿って徐々に拡大又は縮小されている場合がある。それにも関わらず、前段落で説明した従来技術に基づく真空掃除機とは対照的に、空気流は、真空掃除機６からサイクロン式分離器４０に至る当該空気流の経路において、突然の速度変化を受けない。

上述のように、チャネル４１それぞれの入口角度αは、理想的には、入射角度γを最小とするように規定されている。従って、入口角度αは、真空モータ６から流出する空気流の絶対流れ角度βに依存しており、絶対流れ角度βは、羽根車２１の構造と電気モータ２２の回転速度とに依存している。真空モータ６は、塵埃分離器３の一部分を形成しており、塵埃分離器３は、本体２から取り外し可能とされるので、比較的小型で軽量の真空モータ６を利用することが望ましい。比較的小型且つ軽量を実現しつつ、所望の流量を達成するために、回転速度も同様に高くなる。従って、空気が羽根車２１から流出する地点における絶対流れ角度βは、同様に３０°を超えていない。チャネル４１それぞれは、少なくとも３０°の入口角度αを有している。

真空モータ６は、第１の塵埃分離段４の直上に配置されている。さらに、サイクロン式分離器１０の中心軸線（すなわち、サイクロン式チャンバ１６の内部における空気の回転中心とされる軸線）と真空モータ６の回転軸線とは一致している。その結果として、空気が第１の塵埃分離段４から真空モータ６に移動する場合には、当該空気は、比較的短い直線状の経路を通過する。これにより、流れ損失が低減される。

第１の塵埃分離段４及び第２の塵埃分離段７が、本体２から取り外し可能とされる共通する塵埃分離器３の一部分を形成している。このことは、塵埃分離器３を取り外し、ごみ箱に装着し、第１の塵埃分離段４及び第２の塵埃分離段７の両方によって収集された塵埃を一動作で共に空にすることができるという優位性を有している。例えば、ベース１５は、塵埃収集チャンバ１７，４８の両方を空にするために、外壁１２に対して回動可能とされる。また、真空モータ６は、塵埃分離器３の一部分を形成している。このことは、塵埃分離器３の大きさ及び重量を大きくする点において不利であるが、第１の塵埃分離段４から真空モータ６に移動する場合に、及び、真空モータ６から第２の塵埃分離段７に移動する場合に空気が通過する経路を短くすると共に蛇行性を解消するという優位性を有している。その結果として、流れ損失が低減される。

第１の塵埃分離段４は、フィルタを又は洗浄若しくは交換を必要とする他の手段を必要とすることなく、比較的粗い塵埃を取り除くことができるという優位性を有している、サイクロン式分離器１０を備えている。それにも関わらず、第１の塵埃分離段４は、さもなければ羽根車２１を閉塞、故障、又は損傷させる塵埃を取り除くための代替的な手段、例えば洗浄可能なフィルタを備えている場合がある。

第２の塵埃分離段７から排出された清浄空気は、真空モータ６の内部を通じて押し込まれ、電気モータ２２の構成部品を冷却するために利用される。特に、清浄空気は、電気巻き線３４及び電気巻き線３４を通じて流れる電流を制御するために利用される電源スイッチ３５の上を流れ、電気巻き線３４及び電源スイッチ３５を冷却する。その結果として、電気モータ２２は、より高い電力で動作可能とされる。真空モータ６が概略的に第２の塵埃分離段７の上流に配置されている場合に、及び真空モータ６を通じて引き込まれた空気が電気モータ２２を冷却するために利用される場合に、空気流によって輸送された細かい塵埃が、電気モータ２２を損傷させるか、さもなければ電気モータ２２の耐用寿命を短縮させる。例えば、塵埃は、軸受を詰まらせるか、又は熱の影響を受け易い電気部品を覆う場合がある。第２の塵埃分離段７を羽根車２１の下流に且つ電気モータ２２の上流に配置することによって、より大きい圧力上昇に関連する概略的に上述した優位性を実現すると同時に、比較的清浄された空気を利用することによって電気モータ２２を冷却することができる。

第２の塵埃分離段７から排出された空気のすべてが、真空モータ６の内部を通じて押し込まれる。このことは、最大限の冷却を実現するとう優位性を有している。利用可能とされる空気のすべてが、真空モータ６を通じて戻ってくるからである。それにも関わらず、真空モータ６を通過する経路は、比較的制限されている。従って、真空モータ６を通過する空気流の一部のみを押すことが望ましい。空気流の残り部分は、第２の入口２７を迂回し、その代わりに真空モータ６の外側に沿って流れる。このことは、例えばリップシール３２が部分的なシールのみを形成するようにラジアル方向取付部３０を適応させることによって実現される。真空モータ６の内部を通過する空気流の一部のみを押すことによって、制限的でない経路が迂回路によって形成されるので、流量が大きくなる。電気モータ２２の冷却が問題とはならないか、又は他の手段によって実現される場合には、空気を第２の塵埃分離段７から真空モータ６の内部を通じて押す必要が無くなる。代替的には、ハウジング２０が金属又は熱伝導率が高い他の材料から作られている場合には、空気を真空モータ６の外側に沿って通過させることによって、電気モータ２２を十分に冷却することができる。

１ 真空掃除機
２ 本体
３ 塵埃分離器
４ 第１の塵埃分離段
５ モータプレナム
６ 真空モータ
７ 第２の塵埃分離段
１０ サイクロン式分離器
１１ 塵埃収集器
１２ 外壁
１３ 内壁
１４ シュラウド
１５ ベース
１６ サイクロン式チャンバ
１７ 塵埃収集チャンバ
１８ 通路
２０ ハウジング
２１ 羽根車
２２ 電気モータ
２５ 第１の入口
２６ 第１の出口
２７ 第２の入口
２８ 第２の出口
２９ アキシアル方向取付部
３０ ラジアル方向取付部
３１ スリーブ
３２ リップシール
３３ リブ
３４ 電気巻き線
３５ 電源スイッチ
４０ サイクロン式分離器
４１ チャネル
４２ 塵埃収集器
４３ カバー
４４ 接線方向入口
４５ 空気出口
４６ 塵埃出口
４８ 塵埃収集チャンバ
α チャネル４１の入口角度
β 空気流の絶対流れ角度
γ 空気流の入射角度

Claims (10)

1. 本体と前記本体に取り外し可能に取り付けられている塵埃分離器とを備えている真空掃除機において、
   前記塵埃分離器が、第１の塵埃分離段と、第２の塵埃分離段と、前記第１の塵埃分離段及び前記第２の塵埃分離段を通じて空気を移動させるための真空モータとを備えており、
   前記真空モータが、電気モータによって駆動される羽根車を備えており、
   前記第１の塵埃分離段が、前記羽根車の上流に配置されており、
   前記第２の塵埃分離段が、前記羽根車の下流に配置されており、
   前記第１の塵埃分離段が、単一のサイクロン式分離器を備えており、
   前記第２の塵埃分離段が、複数のサイクロン式分離器を備えていることを特徴とする真空掃除機。
2. 前記第１の塵埃分離段の前記サイクロン式分離器が、前記サイクロン式分離器の内部における空気の回転中心とされる中心軸線を備えており、
   前記真空モータが、前記羽根車の回転中心とされる回転軸線を備えており、
   前記中心軸線と前記回転軸線とが、一致していることを特徴とする請求項１に記載の真空掃除機。
3. 前記第２の塵埃分離段の前記サイクロン式分離器が、前記真空モータの周囲に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空掃除機。
4. 前記第１の塵埃分離段が、第１の塵埃収集器を備えており、
   前記第２の塵埃分離段が、第２の塵埃収集器を備えており、
   前記第１の塵埃収集器が、前記第２の塵埃収集器を囲んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空掃除機。
5. 前記第２の塵埃分離段が、複数のサイクロン式分離器と複数のチャネルとを備えており、
   前記チャネルそれぞれが、前記真空モータの出口から前記サイクロン式分離器それぞれの入口に至るまで延在していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空掃除機。
6. 前記チャネルそれぞれが、少なくとも３０°の入口角度を有していることを特徴とする請求項５に記載の真空掃除機。
7. 前記チャネルそれぞれが、略直線状に形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の真空掃除機。
8. 前記第２の塵埃分離段から排出された空気の少なくとも一部が、前記真空モータを冷却するために利用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の真空掃除機。
9. 前記第２の塵埃分離段から排出された空気の少なくとも一部が、前記電気モータを冷却するように、前記真空モータの内部を通じて押されることを特徴とする請求項８に記載の真空掃除機。
10. 前記真空モータが、第１の入口と、第１の出口と、第２の入口と、第２の出口とを有しており、
    前記第１の入口が、前記羽根車の上流に配置されており、
    前記第１の出口が、前記羽根車の下流に且つ前記第２の塵埃分離段の上流に配置されており、
    前記第２の入口が、前記第２の塵埃分離段の下流に配置されており、
    前記第２の出口が、前記第２の入口の下流に配置されており、
    前記第２の塵埃分離段から排出された空気の少なくとも一部が、前記第２の入口を介して前記真空モータに流入し、前記電気モータの１つ以上の構成部品の上を流れ、前記第２の出口を介して前記真空モータから流出することを特徴とする請求項８又は９に記載の真空掃除機。

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