JP4585733B2 - 真空掃除機のセパレータ - Google Patents
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Description
本発明は溶液型真空掃除機のセパレータに関するものである。前記溶液は、吸引された粒子状物質の予め分離及び処理を提供するものである。掃除機はいわゆるダスト・コントロール・バキューム機器に関する。
【0002】
様々に設計された真空掃除機が住居及び商業施設において使用されることが知られている。これらに共通する特徴として、望ましくない粒子状物質や、時には液体をもバキューム装置内に吸引する空気流を起こす吸引力の向上が挙げられる。その後、吸い込まれた空気は吸引された粒子状物質及び時々吸引される液体から分離されなければならない。粒子状物質及び任意に吸引された液体から分離された後、空気は排出されて外気に戻される。しかし、粒子状物質及び任意に吸引された液体は真空掃除機内に留まる必要がある。空気から粒子状物質を分離するには機械的はフィルタを使用することができる。他方では、粒子状物質及び任意に吸引された液体を空気から分離するには、溶液(フィルタ)及び特別なセパレータが使用され得る。溶液を用いて空気から粒子状物質及び任意に吸引された液体を分離し、処理することにより得られる利点は、液体は通常は水であるため、即ち常に入手可能である(機械的フィルタは常に入手することができない)という点であり、一例として洗浄剤である液体は粒子状物質と同じように吸い込まれ、しかもこれらバキューム・クリーニング型の装置は使用している間に若干の湿気効果をもたらすスペースを提供する。全ての溶液型真空掃除機に生じる共通の問題は、粒子状物質だけでなく空気によって吸引された液体も空気から分離させなければならないということである。溶液型真空掃除機の大部分では、粒子状物質及び吸引された液体から空気を分離するために遠心分離法を用いており、粒子状物質及び液体と比較した場合に明らかに低い容量の空気により可能である。
【0003】
溶液型真空掃除機は一例として米国特許第4,640,697号及びドイツ特許第3,632,992号のそれぞれに、及び米国特許第5,030,257号及び米国特許第5,125,129号に記載されている。空気から粒子状物質及び液体を分離させることに関し、これら特許における解決法の主たる問題点は、セパレータが技術的に困難かつ非効率な構成をしているということである。
【0004】
WO92/03210号によれば粒子状物質から空気を分離させるには3つの段階を踏む。液体トラップの間を空気流が通る際、大きい粒子状物質は湿気を帯び液体トラップ内に捕らえられる。小さい粒子状物質は空気流によりセパレータの方向に吸引され、微細な水滴に結合しセパレータの表面に付着する。セパレータの高速回転により(1分間に20,000回転から25,000回転する)、微細な水滴に結合した小さい粒子状物質は強制的に元の液体容器に放出される。小さい粒子状物質及び微細な水滴は、セパレータの内部に取り込まれ、最大12,000Gsにおよぶ遠心加速度によりセパレータの内壁に衝突する。粒子状物質及び液体から空気を分離させるこの3段階目及び最終段階は、セパレータの内部に粒子状物質を蓄積させる。これら粒子状物質はセパレータ内のスリットを塞ぎ、従ってセパレータだけでなく真空掃除機全体の効率を下げることになる。セパレータはバランスを失い振動する。上述したようにセパレータ内に粒子状物質が蓄積されると、セパレータの周期的なセパレータ洗浄が必要になる。この作業はセパレータを取り外す必要があるため、使用者にとって不便であり、潜在的な危険をも孕む。洗浄作業中は、モータの回転が使用者を怪我させる虞があるため、モータのモータ作動は禁じられる。従って、この粒子状物質及び液体から空気を分離させる方法には問題が多く、作業性に加え特に安全性の面での問題がある。
【0005】
米国特許第5,902,386号に開示される分離方法は、上述のWO92/03210号に類似した方法によって達成される。改良点はセパレータのスリットの深さと幅との割合と、対抗する気流を作り出し水滴及び粉体粒子が吸引タービンの内部領域に入ることを阻止すべくセパレータ上に設けられた迷路である。
【0006】
WO92/03210号及び米国特許第5,902,386号に開示されるセパレータの基本的かつ一般的な問題点は、セパレータが同セパレータの側壁において上下に延びるスリットを有する円錐のバスケットの形状をなすことにある。側壁にはスリットによって分離された複数のリブが形成されている。セパレータの高速回転によって遠心力が増すことから、リブも側壁も凸状に変形する。セパレータの変形によりスリットの開口は大きくなり、セパレータの効率は下がる。セパレータはバランスを失い振動する。上述の方法により構成されるセパレータの変形を防ぐ唯一の方法は、側壁のリブを強化することによりスリットの開口を小さくすることである。このように側壁を強化すると、スリットの開口は小さくなる。リブの幅に対するスリットの幅の割合を減少させることによりセパレータの浸透性は下がり、作業効率も下がる。より幅の広いリブは、粉塵及びその他の汚染物質(埃の粒子)の堆積領域が増すことを意味する。この種のセパレータはその構成のために効率が下がり、粉塵及びその他の汚染物質の堆積により更に効率が下がる。既に記載したように、周期的に清掃を要する。
【0007】
全く異なる3つの段階に基づく興味深い解決方法が米国特許第5,908,493号に記載されている。
【0008】
本発明の目的は、空気から粒子状物質及び吸引された液体を高い効率で分離し、セパレータの上における粒子状物質及びその他の汚染物質の堆積を防止することを保証するセパレータを備えた真空掃除機の組立て体を提供することにある。セパレータは変形せず、全く安全である。使用者は回転部分の清掃或いはその他の手入れを強いられることがない。従って、使用者はセパレータに触れることがない。
【0009】
本発明のその他の目的は、水滴、粉塵及びその他の汚染物質がタービン内に入るのを防ぐ簡単で確実な方法を提供することにある。
【0010】
溶液型真空掃除機はセパレータ10、シールリング11及びハウジング1内にモータ2を有するタービンを備えた組立体により動作する。原理的には、モータ2によりタービン4、シールリング11及びシャフト3上のセパレータ10が作動し、真空掃除機は動作する。真空掃除機の構造及び動作は図1に示される。タービン4は空気流を生成し、空気、水滴及びその他汚染物を含むミ混合物6になって、セパレータ10に入る。セパレータ10の高速回転により、特定の高質量の水滴、及びその他の汚染物質はセパレータ10の内部に入ることが阻止される。特定の低質量を有する空気はタービン4により生成された真空から発生し、タービン4によりセパレータ内に吸引され、その後矢印8に示されるように外部へ排出される。セパレータ10内へランダムに進入する水滴及びその他の汚染物質はセパレータ10内で回転され、遠心力により矢印7に示されるようにセパレータ10から放出される。セパレータ10及びタービン4の領域5は空気、水滴及び汚染物質がスリット9を通じてタービン4の領域5に入るのを防ぐため、流れを止めるよう連結されることが大事である。ガスケット及び類似のシール部材は磨耗するため適切ではない。本発明によれば、蓋1aの底には予見可能な空気流指向手段20を備える。前記手段はタービンの圧力とバランスの取れた圧力を空気の回転によって領域5内に生成する。蓋1aの内周面には蓋1a をハウジング1の中心に確実に保持するための突部21を備える。同突部21に関しては図9を説明する際に詳述する。
【0011】
セパレータの構成及び動作方法は図2及び図3、同様に図4、図5及び図6にて示される。
【0012】
図2は底12、タービンブレード15を有する円筒型の本体部及びタービン4の配置において上端にシールリング11を備えたセパレータ10を図示する。セパレータ10及びシールリング11を備えた組立て体はモータ2のシャフトに固定される。回転方向は矢印13によって示される。
【0013】
図3は図2の分解斜視図であり、セパレータ10を閉鎖するための底2(を備えている。モータ2のシャフト3上のセパレータ10及びシールリング11を備えた組立て体を固定している。本実施例においてセパレータ10は4つの重なったセグメントから成り、位置決めジョイント18によって位置決めされている。本実施例において位置決めジョイント18は、セパレータ10の下方セグメントでは窪んでおり、上方のセグメントでは突起であり、同様にシールリング11の及び蓋1aの表面上にも設けられている。
【0014】
図4及び図5では、セパレータ10のセグメントは径方向の支持部17上に円周部16を備えたタービン翼車として製造されている。円周部16上には等間隔をおいてほぼ径方向に延びるタービンブレードが配置され、各ブレードの外端部がタービンの回転方向と逆方向に若干傾斜している。タービンの回転方向は矢印13によって示される。セパレータ10の回転によってタービン4が生成する真空により空気がセパレータの内部へと径方向に進む。特定の高質量の水滴、粉塵及びその他の汚染物質は排出される。ランダムにセパレータ10内に入る水滴、粉塵及びその他の汚染物質は径方向に延びる支持部17により回転され、タービンブレード15の間からセパレータ10外へ排出される。ブレード15及び円周部16の端の部分は飛行機の翼の端と似た空気力学的外形を有している。従って、空気流が発生し易く、汚染物質の堆積を防ぐことができる。本発明と比較される公知のセパレータの構成では、ブレードの径方向における大きな面は汚染物質の堆積及び気流の弱まりなどの不利な点をもたらす。本発明の構造では円周部16が径方向の支持部17上の数箇所において支持され、ブレード15が円周部16にて支持されているため機械的強度にも恵まれる。従って、セパレータ10は遠心力が加わっても変形しにくい。本発明において、セパレータは簡単な押出し工具を使用して製造が可能なセグメントから成る。多様なセグメントによりセパレータ10の高さ調節ができ、その結果、セパレータ10の作業効率も上がる。本発明はシールリング11及び底12を備える一体的なセパレータをも包含する。
【0015】
図6はコンピュータ・シミュレーションにより空気の流線を示した2つのブレードの断面を示すものである。矢印13の方向にブレード15が回転し、真空が生じることにより、空気はブレード15の間に入り圧縮される。しかし、汚染物質は矢印14の方向に排除される。
【0016】
図7a乃至cにおいて、シールリング11はセパレータ10のセグメントに似た方法で製造される。シールリング11は径方向に延びる支持部17、位置決めジョイント18及びリング19とを備えたセパレータのセグメントに似ている。図1からも明らかなように、蓋1a及びリング19の間、及びタービン4及びリング19の間のスリットを最小化するために、リング19の円周上部は段差状をなす。
【0017】
図9に示すようにタービン4は矢印22の方向に回転し、空気もまたタービン4の下で方向22に向かって回転する。蓋1aの底には円周部から径方向へと斜状に延びる空気流指向手段20が形成される。タービン4の下の空気が周回するため、空気は手段20により半径方向に、即ちスリット9に向かって導かれる。従って、スリット9上で過圧状態が発生する。スリット9内では圧力の均衡が保たれるため、気流が発生することはない。蓋1aの内周面上に設けた突起21は蓋1aをハウジング1上の中心に確実に配置させることができ、同時に図1の矢印8に示されるように空気を外部へ排出することができる。
【0018】
図9の実施例は5つの空気流ライン20を示す。本発明の範囲において空気流ライン20の数は任意に設定可能である。
【0019】
図8a及び図8bはセパレータ10を円錐状に形成した実施例を示す。従って、本発明を上記の実施例に記載された円筒型とは異なる円錐型のセパレータ10、即ちセパレータ10の半径が蓋1aの方向において減少する型のセパレータ10として実施することも可能である。
【0020】
本発明は実際の使用例に基づいて記載されたものである。本発明においてセパレータは径方向に延びる支持部17及び円周16部上の空気力学的に好適なタービンブレード15を有し、シールリング11及び底12が別体、或いは一体に形成され、更には請求の範囲から逸脱しなければ、任意の構成とすることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 セパレータ、シールリング及びタービンを備える組立て体を示す断面図。
【図2】 セパレータ及びシールリングを示す斜視図。
【図3】 セパレータ及びシールリングを示す分解斜視図。
【図4】 セパレータの正面図。
【図5】 セパレータの断面図。
【図6】 空気の流線を示すタービンブレードの断面図。
【図7a】 シールリングの正面図。
【図7b】 シールリングの一部破断側面図。
【図7c】 シールリングの斜視図。
【図8a】 円錐状のセパレータの実施例を示す側面図。
【図8b】 段差を有する円錐形状のセパレータの実施例を示す側面図。
【図9】 タービンの領域に被覆する蓋を示す斜視図。
Claims (6)
- 溶液は吸引された粒子状物質を予め分離及び処理し、タービンにより空気流が生成され、遠心セパレータにより分離が達成され、セパレータを構成する組立て体及びシールリングはモータシャフトに取り付けられた溶液型の真空掃除機のセパレータであって、セパレータは底(12)、タービンブレード(15)を備えた本体部、上端におけるシールリング(11)、及び蓋(1a)の底における空気流指向手段(20)を備え、前記タービンの下の空気は、前記空気指向手段(20)により前記シールリング(11)と前記蓋(1a)との間に形成されたスリット(9)に向かって導かれることを特徴とするセパレータ。
- セパレータは複数のセグメント、或いは一体となった1つの部分から成ることを特徴とする請求項1に記載の真空掃除機のセパレータ。
- セパレータは円筒状或いは円錐状或いは段差状を備えた円錐状をなすことを特徴とする請求項1又は2に記載の真空掃除機のセパレータ。
- セパレータ(10)のセグメントはタービン翼車として形成され、径方向に延びる支持部(17)は円周部(16)を有し、円周部(16)上には等間隔を置いてほぼ径方向に延びるタービンブレード(15)が設けられ、タービンブレードは回転方向とは逆の方向へとやや斜状に延びる外端部を有することを特徴とする請求項1に記載の真空掃除機のセパレータ。
- ブレード(15)の断面形状は飛行機の翼の断面形状に似ていることを特徴とする請求項1に記載の真空掃除機のセパレータ。
- 前記シールリング(11)は径方向に延びる支持部(17)及びリング(19)を備え、前記蓋(1a)の底には外周部から径方向へ斜状に延びる延長部として形成された複数の空気流指向手段(20)が設けられることを特徴とする請求項1に記載の真空掃除機のセパレータ。
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