JP4798585B2 - 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する。本発明は、特に、掃除機用のサイクロン分離装置に関するが、これには限定されない。

サイクロン分離器を利用した掃除機は、周知である。かかる掃除機の例が、欧州特許第００４２７２３号明細書、同第１３７０１７３号明細書及び同第１２６８０７６号明細書に記載されている。一般に、ごみやほこりが同伴された空気流が、接線方向入口を経て第１のサイクロン分離器に入り、この接線方向入口により、空気流は、第１のサイクロン分離器内で螺旋又は渦巻き経路を辿り、それによりごみやほこりが空気流から分離される。比較的清浄な空気は、第１のサイクロン分離器から流出し、これに対し、分離されたごみやほこりは、第１のサイクロン分離器内に集められる。或る幾つかの用途では、欧州特許第００４２７２３号明細書に記載されているように、空気流は次に、第２のサイクロン分離器に通され、この第２のサイクロン分離器は、第１のサイクロン分離器の場合よりも細かいごみやほこりを分離することができる。

しかしながら、共通の問題として、第１のサイクロン分離器によって分離されなかったごみ及びほこり（例えば、毛羽又は髪の毛）のより大きな粒子は、第２のサイクロン分離器に流入することができ、その結果、潜在的な閉塞及び分離効率が低下することが挙げられる。したがって、シュラウドとして知られているバリヤ部材を第１のサイクロン分離器と第２のサイクロン分離器との間の空気流路中に位置決めすることが有用であることが判明した。典型的なシュラウドの一例が、欧州特許第０８００３６０号明細書に示されている。

シュラウドは、典型的には、上流側で第１のサイクロン分離器と連通した多数の貫通孔が設けられている壁を有する。かくして、シュラウドの貫通孔は、第１のサイクロン分離器の出口を形成している。使用にあたり、シュラウドの貫通孔は、ごみ及びほこりのより大きな粒子がこれら貫通孔を通過するのを阻止する。しかしながら、第１のサイクロン分離器によって分離されなかったごみ及びほこりのより小さな粒子は、シュラウドの貫通孔を通り抜け、第２のサイクロン分離器の入口に通じる通路に入る。

欧州特許第１３７７１９６号明細書は、シュラウドの下流側に設けられた環状通路の形態をしている通路を記載している。バッフルが、シュラウドから見て遠くに位置する環状通路内に設けられ、第２のサイクロン分離器を形成する複数のサイクロン間に空気流を分割するようになっている。

別の通路の構成は、欧州特許第１７８６５６８号明細書に示されており、この欧州特許明細書は、２つのサイクロン分離器を有する掃除機用のシュラウドを開示している。シュラウドは、第１のサイクロン分離器の出口を形成し、通路が、シュラウドの下流側に設けられている。複数のバッフルが、通路中のシュラウドの内面に配置されている。通路は、シュラウドと、第２のサイクロン分離器の一部を形成する複数のサイクロンの入口との間の連通路を形成している。サイクロンの本体は、通路を貫通し、通路の下に設けられた収集器内に延びている。かかる構成は、２つのサイクロン分離器を有するサイクロン分離装置について周知である。

しかしながら、最新型の掃除機の中には、３つ以上のサイクロン分離器又は分離段を有するサイクロン分離装置を有するものがある。３つのサイクロン分離器を有するサイクロン分離装置が、国際公開第２００６／１２５９４４号に開示されている。この特許文献に記載された構成では、ごみ及びほこり用の３つの収集器が各サイクロン分離器について１つずつ設けられている。

欧州特許第００４２７２３号明細書 欧州特許第１３７０１７３号明細書 欧州特許第１２６８０７６号明細書 欧州特許第０８００３６０号明細書 欧州特許第１３７７１９６号明細書 欧州特許第１７８６５６８号明細書 国際公開第２００６／１２５９４４号

かかる構成では、サイクロン分離器及び収集器の数を増やすことにより、シュラウドの下流側の通路に利用できる空間が減少する。通路に収容するのに十分なスペースを提供するためには、シュラウドの直径を増大させる場合があり、それが原因となって、サイクロン分離装置の全体サイズの望ましくない増大が生じる。

本発明の目的は、公知の構成よりもコンパクトなサイクロン分離装置を提供することにある。本発明の別の目的は、公知の構成と比較した場合に、スペースのより効率的な利用を可能にするサイクロン分離装置内の通路の構成を提供することにある。

本発明によれば、ごみ及びほこりを空気流から分離するサイクロン分離器と、サイクロン分離器の入口と、サイクロン分離器の出口を形成する多数の貫通孔を有する壁を備えたシュラウドと、を有し、複数の別々の通路が、貫通孔のすぐ下流側に設けられていることを特徴とするサイクロン分離装置が提供される。

かかる構成を提供することにより、別々の通路をシュラウドの内方でサイクロン分離装置の他の部品の周りに配置することができ、サイクロン分離装置の構成部品のより良好な実装（パッケージング）が可能になる。これにより、シュラウドのサイズを減少させることができる。というのは、これまで単一の大きな通路に必要なスペースのうちのいくらかをサイクロン分離装置の他の部品、例えば、収集器又はサイクロンに利用できるからである。シュラウドのサイズの減少により、サイクロン分離装置を、一層コンパクトにすることができる。

さらに、上述の構成により、ごみ及びほこりのより大きな粒子がシュラウドの下流側で閉塞を生じさせる恐れが減少する。これは、シュラウドのすぐ下流側に設けられた複数の別々の通路により、シュラウドの下流側での空気流の淀みが減少するからである。したがって、ごみ及びほこりのより大きな粒子がシュラウドのすぐ下流側の領域に堆積する機会が少なくなる。

好ましくは、通路は、シュラウドの内周部に沿って配置される。この構成により、シュラウドの内面は、通路の一部を形成することができ、それにより、通路長さが短くなると共に通路を形成するのに必要な材料の量が少なくなる。上述した両方のことは、サイクロン分離装置のサイズを減少させるのに役立つ。

好ましくは、貫通孔は、複数の別々の群の状態に配列され、各群は、単一の通路に対応している。貫通孔を複数の群の状態に配列することにより、通路を、最適数の貫通孔と連通させながら、互いに分離したままにすることができる。

好ましくは、別のサイクロン分離器が、サイクロン分離器の下流側に設けられている。より好ましくは、別のサイクロン分離器は、分離されたごみ及びほこりを集める収集領域と、別のサイクロン分離器を収集領域に連結する複数のチャネルとを有する。より好ましくは、収集領域及び複数のチャネルは、別のサイクロン分離器のための収集器を形成する。

好ましくは、チャネルは、隣り合う通路間に配置される。この構成は、コンパクトであり、利用可能なスペースを効率的に利用する。

好ましくは、共通の壁が、通路をチャネルから分離する。チャネルと通路との間に共通の壁を設けることにより、構造が単純化され、スペースが節約され、製造費が減少する。

好ましくは、通路は、別のサイクロン分離器の入口と連通する。

好ましくは、中間サイクロン分離器が、サイクロン分離器の下流側であって別のサイクロン分離器の上流側に配置される。追加のサイクロン掃除段は、サイクロン分離装置の全体的な分離効率を向上させるのに有用である。

好ましくは、中間サイクロン分離器は、通路の内方に配置される。この構成は、コンパクトであり且つシュラウドの内方の利用可能なスペースを最大利用する。

好ましくは、通路は、中間サイクロン分離器の入口と連通する。より好ましくは、ダクトが、中間サイクロン分離器の入口の上流側に配置され、ダクトは、通路の各々と連通状態にある。

次に、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

本発明のサイクロン分離装置が組み込まれた筒形掃除機１０が、図１及び図２に示されている。掃除機１０は、モータ・ファンユニット（図示せず）を収納した本体１２を有し、この本体には、一対の車輪１４が取り付けられている。車輪１４により、掃除機１０の本体１２を床面上を動かすことができる。汚れ空気入口１６が、本体１２に形成されている。ユーザが床面を掃除することができるように、ホース・ワンド組立体（図示せず）を汚れ空気入口１６に連結することができる。

本発明のサイクロン分離装置１００は、本体１２に解除可能に取り付けられている。サイクロン分離装置１００の内部は、汚れを含んだ空気流をサイクロン分離装置１００に流入させる汚れ空気入口１６と連通状態にある。サイクロン分離装置１００を空にする目的で本体１２から取り外すことができる。

サイクロン分離装置１００は、図３〜図６により詳細に示されており、サイクロン分離装置１００は、分かりやすくするために掃除機１０の残部から取り外された状態で示されている。まず最初に図３を参照すると、サイクロン分離装置１００は、上方部分１０２及び下方部分１０４を有している。上方部分１０２と下方部分１０４は、サイクロン分離装置１００の部品をクリーニングすることができるよう互いに分離可能である。上方部分１０２は、サイクロン分離装置１００を運搬するためのハンドル１０６を有している。ハンドル１０６は又、サイクロン分離装置１００が掃除機１０に取り付けられている場合、掃除機１０全体を運ぶために使用できる。

下方部分１０４は、実質的に円筒形の外壁１０８及びベース１１０を有している。外壁１０８及びベース１１０は、第１のサイクロン分離器１１２及び第１の収集器１１４を画定している。ごみ及びほこりは、第１のサイクロン分離器１１２によって分離されて第１の収集器１１４内に集められる。入口１１６が、外壁１０８に形成されている。入口１１６は、汚れ空気入口１６と第１のサイクロン分離器１１２の内部との間の連通路を形成している。空気入口１１６は、第１のサイクロン分離器１１２に対して接線方向に配置されていて、流入する空気は、外壁１０８の内部周りに螺旋経路を辿らされる。ベース１１０は、空にする目的で開くことができる。ベース１１０は、ヒンジ１１８周りに枢動し、キャッチ１２０によって定位置に保持されている。

シュラウド１２２が、第１のサイクロン分離器１１２の外壁１０８の内方に設けられている。シュラウド１２２は、円筒形下方部分及びテーパ付き上方部分を有する壁１２４を備えている。複数の貫通孔１２６が、壁１２４に形成され、これら貫通孔は、第１のサイクロン分離器１１２の出口を形成している。貫通孔１２６は、壁１２４の周囲に沿って間隔を置いた複数の群１２８をなして配列されている。リップ１３０が、シュラウド１２２のベースのところに設けられていて、そこから垂下している。リップ１３０の周囲には、複数の貫通孔１３２が列をなして配列されている。リップ１３０は、分離されたごみ及びほこりが第１のサイクロン分離器１１２内の空気流中に再び同伴されて戻されるのを阻止するのに役立つ。

次に図４〜図６を参照すると、複数の通路１３４が、貫通孔１２６のすぐ下流側に形成されている。各通路１３４は、貫通孔１２６の単一の群１２８に対応しており、シュラウド１２２の壁１２４の内面及び通路の壁１３６によって画定されている。通路１３４は、シュラウド１２２の内周部に沿って間隔を置いて設けられている。これは、図４に最も良く示されている。仕切り１３７が、各通路１３４の各側の下端部のところに設けられている（図６参照）。したがって、各通路１３４の下端部は、仕切り１３７によって隣りの通路１３４から分離されている。これは、図６に最も明確に示されている。通路１３４は、貫通孔１２６から上方に遠ざかって延び、下流側の方向に幅が狭くなっているが深くなっている。換言すると、下流側の方向では、通路１３４は、周方向に幅が減少するが、半径方向に深さが増大している。これは、図５及び図６で最も明確に理解できる。この実施形態では、半径方向における通路１３４の最小深さは、８．５ｍｍである。

ダクト１３８（図５）が、通路１３４の上端部に設けられている。ダクト１３８は、各通路１３４と連通状態にある環状の空間である。ダクト１３８は、通路１３４と第２のサイクロン分離器１３９との間の連通路を提供する。ダクト１３８により、通路１３４からの個々の空気流路を、第２のサイクロン分離器１３９内に入る前に再び合体させることができる。この構成は、第２のサイクロン分離器１３９に流入する空気の圧力を一定に保つのに役立つ。第２のサイクロン分離器１３９は、通路１３４の内方に設けられた単一のサイクロン１４０で構成される。単一のサイクロン１４０は、空気入口１４２及び空気出口１４４を有し、かかる空気入口と空気出口の両方は、単一のサイクロン１４０の第１の端部のところに設けられている。円錐形開口部１４６が、単一のサイクロン１４０の第２の端部のところに設けられている。

また、単一のサイクロン１４０の第２の端部のところには円錐形開口部１４６と連通した状態で第２の収集器１４８が設けられている。第２の収集器１４８は、壁１５０により画定され、この壁は、ダクト１３８を画定する壁の外面から垂下すると共にシュラウド１２２及び通路壁１３６の内方に設けられている。単一のサイクロン１４０の空気出口１４４は、ダクト１５２と連通状態にある。ダクト１５２は、第２のサイクロン分離器１３９と第３のサイクロン分離器１５４との間の連通経路となっている。したがって、第２のサイクロン分離器１３９は、低効率の第１のサイクロン分離器１１２と高効率の第３のサイクロン分離器１５４との間の中間サイクロン分離器としての役目を果たす。

第３のサイクロン分離器１５４は、並列に配置された複数の高効率サイクロン１５６で構成される。この実施形態では、１８個の高効率サイクロン１５６が設けられている。１４個の高効率サイクロン１５６は、サイクロン分離装置１００の上方部分１０２の外周部に沿ってリングの状態に配列されている。このリング中の高効率サイクロン１５６の各々の一部分は、図３及び図５に示すように、サイクロン分離装置１００の外面の一部を形成する。残りの４つの高効率サイクロン１５６（図４に示されている）は、１４個の高効率サイクロン１５６のリングの内方に配置されている。各高効率サイクロン１５６は、接線方向に配置された空気入口１５８及び空気出口１６０を有している。空気入口１５８及び空気出口１６０は各々、それぞれの高効率サイクロン１５６の第１の端部のところに設けられている。円錐形開口部１６２が、各高効率サイクロン１５６の第２の端部のところに設けられている。

第３の収集器１６４が、高効率サイクロン１５６の第２の端部のところに設けられ、高効率サイクロン１５６の円錐形開口部１６２と連通している。第３の収集器１６４は、環状ベース部分１６６及び複数の連結チャネル１６８を有している。ベース部分１６６は、分離されたごみ及びほこりの収集領域としての役目を果たし、円筒形壁１７０と壁１５０の外面とによって画定されている。チャネル１６８は、円錐形開口部１６２の各々とベース部分１６６との間の連通路を提供する。各チャネル１６８は、単一の高効率サイクロン１５６に対応しており、通路壁１３６及び壁１５０の外面によって画定されている。したがって、通路１３４とチャネル１６８は、通路壁１３６によって互いに分離されている。これは、図４に最も明確に示されている。チャネル１６８と通路１３４は、チャネル１６８が隣り合う通路１３４間に位置するように、壁１２４の内周部に沿って交互に配置されている。この構成は、シュラウド１２２の壁１２４の直径を増大させる必要なく、通路１３４とチャネル１６８の両方を１つの環状空間内に納めることができるので、有利である。

図４に示すように、１４個の高効率サイクロン１５６のリング中の各高効率サイクロン１５６の一部分も又、隣り合う通路１３４間に位置している。この実施形態では、リング中の高効率サイクロン１５６の各々の円錐形開口部１６２は、円錐形開口部１６２の直径にほぼ等しい距離だけそれぞれの通路壁１３６から間隔を置いて位置している。その目的は、高効率サイクロン１５６によって分離されたごみ及びほこりが再び同伴されて第３のサイクロン分離器１５４を出た空気流中に戻る恐れを減少させることにある。

高効率サイクロン１５６の空気出口１６０は、出口１７２と連通状態にある。出口１７２は、サイクロン分離装置１００から掃除機１０の他の部分内への空気流路を提供している。出口１７２の下流側には、モータ前置フィルタ（図示せず）、モータ・ファンユニット、及びモータ後置フィルタ（図示せず）が設けられている。

使用にあたり、モータ・ファンユニットは、ホース・ワンドを通して汚れを含んだ空気の流れを汚れ空気入口１６中に引き込み、入口１１６を通してサイクロン分離装置１００内に引き込む。入口１１６の接線方向配置により、空気流は、外壁１０８の内部周りに螺旋経路を辿らされる。したがって、より大きなごみ及びほこり粒子は、第１のサイクロン分離器１１２内のサイクロン運動によって分離される。これら粒子は、第１の収集器１１４内に集められる。

部分的に清浄になった空気流は、次に、第１のサイクロン分離器１１２の内部を上方に流れて戻り、シュラウド１２２の貫通孔１２６を経て第１のサイクロン分離器１１２から出る。空気流が貫通孔１２６をいったん通過すると、空気流は、貫通孔１２６のすぐ下流側で複数の通路に分割される。空気流は、通路１３４を上方に流れてダクト１３８内に入り、ここで通路１３４の各々からの空気流は、再び結合される。次に空気流は、ダクト１３８から第２のサイクロン分離器１３９の単一のサイクロン１４０の入口１４２に移動する。単一のサイクロン１４０は、第１のサイクロン分離器１１２の外壁１０８よりも小さな直径を有し、テーパ付けられている。したがって、単一サイクロン１４０は、第１のサイクロン分離器１１２の場合よりも小さなごみ及びほこり粒子を、部分的に清浄になった空気流から分離することができる。分離されたごみ及びほこりは、円錐形開口部１４６を経て単一サイクロン１４０から出て、第２の収集器１４８内に集められる。清浄になった空気は次に、単一サイクロン１４０の中央を上方に流れて戻り、空気出口１４４を通って単一サイクロン１４０から出てダクト１５２内に流入する。

空気流は、ダクト１５２から、次に第３のサイクロン分離器１５４の１８個の高効率サイクロン１５６の接線方向空気入口１５８に分割される。高効率サイクロン１５６は各々、第１のサイクロン分離器１１２と第２のサイクロン分離器１３９の単一サイクロン１４０との両方の直径よりも小さな直径を有している。したがって、高効率サイクロン１５６は、第１サイクロン分離器１１２又は第２のサイクロン分離器１３８のいずれよりも細かいごみ及びほこり粒子を空気流から分離することができる。分離されたごみ及びほこりは、円錐形開口部１６２を経て高効率サイクロン１５６から出て、第３の収集器１６４内に流入する。分離されたごみ及びほこりは、第３の収集器１６４内にいったん入ると、チャネル１６８を下ってベース部分１６６内に集められる。

清浄になった空気は、次に、高効率サイクロン１５６を上方に流れて戻り、空気出口１６０を通って高効率サイクロン１５６から出て出口１７２に流入する。清浄になった空気は、次に、出口１７２から順次、モータ前置フィルタ、モータ・ファンユニット、及びモータ後置フィルタを通って流れ、その後、掃除機１０の外面に設けられた空気ベント（図示せず）を通って掃除機１０から排出される。

掃除が完了すると、サイクロン分離装置１００の収集器１１４，１４８，１６４は、ごみやほこりで一杯になっている場合があるので空にする必要がある。これを行うために、ユーザは、掃除機１０の電源を切り、リリースキャッチ（図示せず）を押すことによりサイクロン分離装置１００を本体１２から取り外す。ユーザは、次に、ハンドル１０６を用いて、サイクロン分離装置１００を適当な入れ物、例えば屑入れの上に配置し、別のリリースボタン（図示せず）を押してベース１１０を解除する。

ベース１１０は、解除されると、ヒンジ１１２を中心として下方に枢動し、それにより、第１の収集器１１４、第２の収集器１４８及び第３の収集器１６４内に集められたごみ及びほこりを楽に且つ効率的に出すことができる。第１の収集器１１４、第２の収集器１４８及び第３の収集器１６４はこの作業の際に同時に空になる。

サイクロン分離装置１００を上述したように空にすると、ユーザは、手動でベース１１０を図３に示す閉鎖位置に戻す。次に、次の掃除のためにサイクロン分離装置１００を、（図１及び図２に示されるように）掃除機１０の本体１２に戻して取り付けるのが良い。

本発明は、上述した詳細な説明には限定されない。当業者には変形例が明らかであろう。例えば、通路は、シュラウドの内周部の全体にわたって配置される必要はない。かかる通路は、シュラウドの内周部の一部にのみに沿って配置されても良い。別の構成、例えば螺旋通路又は列状の通路の使用も可能である。

加うるに、シュラウドの貫通孔は、複数の群をなして配列される必要はない。貫通孔は、列又は行の状態に配列されても良く、各通路は、行、列又はその一部に対応してもよい。

任意個数のサイクロン分離器を設けることができる。例えば、単一のサイクロン分離器は、任意的に、シュラウドの下流側のフィルタ又は他の分離媒体を備えても良い。変形例として、２つのサイクロン分離器を直列に設けても良い。任意個数のサイクロンを各サイクロン分離器に用いることができる。加うるに、任意個数の収集器を用いて分離されたごみ及びほこりを収集しても良い。

チャネルは、これを設けることが好ましいが、本発明にとって必要不可欠ではない。さらに、チャネルを設けた場合、チャネルは、第３の収集器の一部を形成する必要はない。これらチャネルは、第１又は第２の収集器の一部を形成していても良く、或いは、別個の収集器に通じる複数本の管の形態を取っても良い。

掃除器具は、筒形掃除機である必要はない。本発明は、他形式の掃除機、例えば直立型掃除機、スティック掃除機（stick-vacuum）又は手持ち型掃除機に利用できる。さらに、本発明は、他形式の掃除器具、例えば乾湿式機械又はカーペット洗浄機に利用できる。

本発明のサイクロン分離装置を有する筒形掃除機の側面図である。 図１の筒形掃除機の平面図である。 サイクロン分離装置を図１の筒形掃除機の残部から取り外した状態で示す側面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿って取った図３のサイクロン分離装置の断面図である。 図４のＢ−Ｂ線に沿って取った図３のサイクロン分離装置の側断面図である。 図３のサイクロン分離装置の部品の分解組立図である。

符号の説明

１０ 掃除器具
１００ サイクロン分離装置
１１２ サイクロン分離器
１１６ サイクロン分離器の入口
１２２ シュラウド
１２４ 壁
１２６ 貫通孔
１３４ 通路

Claims (14)

1. ごみ及びほこりを空気流から分離するサイクロン分離器と、前記サイクロン分離器の入口と、前記サイクロン分離器の出口を形成する多数の貫通孔が設けられた壁を備えたシュラウドと、を有し、複数の別々の通路が、前記貫通孔のすぐ下流側に設けられ、
   別のサイクロン分離器が、前記サイクロン分離器の下流側に設けられ、
   前記別のサイクロン分離器は、分離されたごみ及びほこりを集める収集領域と、前記別のサイクロン分離器を前記収集領域に連結する複数のチャネルとを有し、
   前記チャネルは、隣り合う通路間に設けられている、サイクロン分離装置。
2. 前記通路は、前記シュラウドの内周部に沿って設けられている、請求項１記載のサイクロン分離装置。
3. 前記貫通孔は、複数の別々の群の状態に配列され、各群は、単一の通路に対応している、請求項１又は２記載のサイクロン分離装置。
4. 前記別のサイクロン分離器は、並列に配置された複数のサイクロンを有する、請求項１記載のサイクロン分離装置。
5. 前記別のサイクロン分離器の前記各サイクロンの少なくとも一部は、隣り合う通路間に位置している、請求項１〜４のいずれか一に記載のサイクロン分離装置。
6. 前記収集領域及び前記複数のチャネルは、前記別のサイクロン分離器のための収集器を形成している、請求項１記載のサイクロン分離装置。
7. 共通の壁が、前記通路を前記チャネルから分離している、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のサイクロン分離装置。
8. 前記通路は、前記別のサイクロン分離器の入口と連通している、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のサイクロン分離装置。
9. 中間サイクロン分離器が、前記サイクロン分離器の下流側であって前記別のサイクロン分離器の上流側に設けられている、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のサイクロン分離装置。
10. 前記中間サイクロン分離器は、前記通路の内方に配置されている、請求項９記載のサイクロン分離装置。
11. 前記中間サイクロン分離器は、分離されたごみ及びほこりを集める収集器を有する、請求項９又は１０記載のサイクロン分離装置。
12. 前記通路は、前記中間サイクロン分離器の入口と連通している、請求項９〜１１のうちいずれか一に記載のサイクロン分離装置。
13. ダクトが、前記中間サイクロン分離器の入口の上流側に配置され、前記ダクトは、前記通路の各々と連通状態にある、請求項１２記載のサイクロン分離装置。
14. 請求項１〜１３のうちいずれか一に記載のサイクロン分離装置が組み込まれた掃除器具。

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