JP4520503B2 - サイクロン式分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、エア流からゴミおよびダストを分離するための分離装置に関するものである。限定するものではないけれども、特に、本発明は、サイクロン式真空掃除機において使用するのに適した分離装置に関するものである。

ゴミおよびダストをエア流から分離し得るよう、掃除機に、サイクロン式分離装置を設けることは、公知である。また、そのような分離装置を、互いに直列に配置された２つのサイクロンとして配置することも公知であり、その場合、上流側のサイクロン装置は、比較的低い効率のものとされ、下流側のサイクロン装置は、より高効率のものとされる。そのような構成においては、上流側のサイクロンの導出口のところに、いわゆるシュラウドを配置することが有利であることが、判明している。シュラウドのこの配置は、ダイソンリミテッド社によって製造および販売されている掃除機において採用されている。

シュラウドは、通常、上流側のサイクロンの分離チャンバに対して上流側において連通する多数の穴すなわち貫通孔を有して形成されている。よって、シュラウドの貫通孔は、分離チャンバからの導出口を形成する。

従来技術による分離装置において発生する問題点は、ゴミやダストを含んだエアがシュラウドを通して吸引される際に、エア渦流がシュラウドの内表面上で形成され得ることである。これにより、乱流が、エア流内にゴミおよびダストを再度巻き込んでしまったり、あるいは、シュラウドの内表面上にゴミおよびダストを集積させてしまったり、することとなる。なお、本出願人の知る限りにおいては、本出願に関連性を有する先行技術文献は存在しない。

本発明は、分離装置を提供するものであり、この分離装置は、分離チャンバと；この分離チャンバからの導出口を形成するシュラウドと；を具備し、シュラウドが、多数の貫通孔を有した壁を備えているとともに、さらに、壁の内表面上に、壁から径方向内向きに延出された少なくとも１つのバッフルを備え、バッフルが、貫通孔の直後の下流側に配置されている。

内部のバッフルまたはフィンは、シュラウド内へと流入するエア流をシュラウドの中央領域へと向けさせる。これにより、エア流どうしの衝突を低減することができる。

バッフルは、貫通孔の直後の下流側に配置される。これにより、バッフルは、シュラウドから導出された直後のエア流に対して、明確な効果を有している。

有利には、シュラウドの壁の内表面上に、壁から径方向内向きに延出させつつ、複数のバッフルが設けられる。

複数のバッフルのうちの少なくとも１つのバッフルは、例えばサイクロンアセンブリといったような、分離装置の他の構成部材に付設された部材と協働するようにして配置することができ、これにより、他の構成部材を、所定の位置および／または所定の向きに位置合わせし得るものとされる。この特徴点は、分離装置の製造プロセスを支援する。組立ライン上のオペレータは、この特徴点を使用することにより、構成部材をシュラウドに対しての適切な向きに位置合わせすることができる。

以下においては、本発明について、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示として、説明する。

本明細書の全般にわたって、同様の部材には、同一の符号が付されている。

本発明によるハンドルアセンブリを備えた真空掃除機が、図１ａおよび図１ｂに示されており、符号１によって全体的に示されている。直立型真空掃除機１は、本体２を備えている。本体２は、モータケーシング３と、支持ホイール４と、ゴミおよびダストを分離するための分離装置５と、を備えている。真空掃除機１は、さらに、掃除機ヘッド６と、ハンドルアセンブリ７と、を備えている。図示の実施形態において、ゴミおよびダストを分離するための分離装置５は、サイクロン式の構成のものとされている。

サイクロン式分離装置５は、単一の上流側サイクロン８と、複数の下流側サイクロン９ａ〜９ｇを有してなる下流側サイクロンアセンブリ９と、を備えている。上流側サイクロン８は、本質的に、閉じたベース１１を有したる円筒形のビン１０を備えている。円筒形のビン１０には、吸気ポート１２が設けられており、これにより、汚れたエアを、上流側サイクロン８の内部へと導入することができる。吸気ポート１２は、掃除機ヘッド６からサイクロン式分離装置５へとダスト含有エアを案内するための上流側ダクト１３に対して連通し得るように、形成され配置され構成されている。

円筒形ビン１０のベース１１は、円筒形ビンの残部に対して関節結合的に連結することができる。これにより、必要とされた際にビンの内部を空にする目的で、ビンの内部に対してさらなるアクセスをもたらすことができる。ゴミおよびダストを捨て得るよう、ベース１１を開放するための機構を設けることができる。

シュラウドは、上流側サイクロン８の上部に配置されている。シュラウド１４は、穴開き部分１５を有している。これにより、エアを、上流側サイクロン８の内部から、下流側サイクロンアセンブリ９と連通したエア通路へと、通過させることができる。

下流側サイクロンアセンブリ９は、互いに同じものとされかつ長手方向中央軸線回りにおいて等間隔環状配置された７個の下流側サイクロン９ａ〜９ｇを備えている。ここで、下流側サイクロンアセンブリ９の長手方向中央軸線は、上流側サイクロン８の長手方向軸線と一致している。各サイクロン９ａ〜９ｇは、スクロールという態様で配置されたそれぞれの導入口を備えている。これにより、各下流側サイクロン９ａ〜９ｇ内へと導入されるエアは、それぞれのサイクロンの内部において、螺旋経路をたどることを強いられる。

下流側サイクロン９の上方には、収集モールディング１６が接続されている。下流側サイクロン９の最上端は、収集モールディング１６の内部へと突出している。収集モールディング１６は、ハンドル１７を支持している。ハンドル１７を使用することにより、サイクロン式分離装置５の全体を持ち運ぶことができる。サイクロン式分離装置５を直立型本体２の上部のところにおいて直立型本体２に対して固定する目的で、ハンドル１７には、係止部１８が取り付けられている。導出ポート１９が設けられており、これにより、清浄化されたエアを、サイクロン式分離装置５から、排出することができる。導出ポート１９は、清浄化されたエアをモータケーシング３へと案内するための下流側ダクト２０と協働し得るように、構成され配置されている。

使用時には、真空掃除機１は、清掃対象をなす表面上において、ハンドルアセンブリ７を操作することによって、操作される。本体２に対して取り付けられかつモータ（図示せず）によって駆動される真空吸引ファン（図示せず）が、掃除機ヘッド６を介して掃除機１内へとエア流を吸い込む。吸い込まれたエア流は、分離装置５を通過する。分離装置５内においては、エアは、上流側サイクロン８内に進入し、螺旋経路をたどる。これにより、ゴミおよびダストをビン１０内に集積させる。その後、部分的に清浄化されたエアは、シュラウド１４を通して上流側サイクロン８を出て、下流側サイクロン９を通過する。下流側サイクロン９内においては、微細なゴミおよびダストが分離される。その後、清浄化されたエア流は、冷却の目的のためにモータを通過し、さらに、最終フィルタ（図示せず）を通過し、その後、掃除機から周囲雰囲気へと排気される。

シュラウド１４は、図２、図３、および、図４において、より詳細に図示されている。本発明においては、シュラウド１４の壁２１の内表面は、この内表面から延出したフィンまたはバッフル２２を備えている。図２、図３、および、図４に示す実施形態においては、複数のフィンまたはバッフル２２ａ〜２２ｆ，２３が設けられている。バッフル２２，２３は、シュラウド１４の穴開き領域１５に隣接しつつ、内壁２１から径方向内向きに突出している。バッフル２２，２３は、シュラウド１４の内周縁回りにおいて互いに等間隔で配置されているとともに、後述するように、下流側サイクロンアセンブリのそれぞれの端部部分を位置決めするように機能することとなる各ポート２４に対して隣接して配置されている。この実施形態においては、バッフル２２，２３は、シュラウド１４に対して一体的に形成されている。

穴開き部分１５を通してシュラウド１４内へと導入されたエア流は、図５ａおよび図５ｂに示すように、接線方向の速度成分を有している。図５ａは、従来技術によるシュラウドにおける典型的なエア流を図示している。従来技術においては、エア流の接線方向成分は、シュラウド１４の内壁２１回りにおいて循環するエア流を形成する傾向があった。このような循環流は、穴開き部分１５を通してシュラウド１４内へと流入するエア流と衝突することとなり、この結果として生じた乱流が、シュラウドの内壁に対して渦流を発生させる傾向があった。このような乱れた渦流は、エア流に乗って搬送された微細なゴミおよびダストを、壁のうちの渦流に対して隣接した領域へと、集積させる。よって、微細なゴミおよびダストは、シュラウドに対して集積する傾向があり、これにより、貫通孔を遮蔽してしまう傾向があった。

本発明による分離装置においては、図５ｂで示すように、穴開き部１５から接線方向に流入するエア流は、バッフル２２ａ〜２２ｆ，２３に対して衝突する。フィンまたはバッフルは、エア流の接線方向成分を、シュラウドアセンブリの中心２５へと向けさせるよう機能し、複数の下流側サイクロン９の各端部に対して連通している中央コンジット内へと向けさせるよう機能する。よって、エア流は、螺旋経路に対してより多く追従する傾向がある。これにより、エア流どうしが互いに衝突して互いに悪影響を及ぼし合うという傾向を低減させることができる。よって、従来技術の場合に生じていた渦流が、低減され、そして、エア流は、複数の下流側サイクロンの各導入口内へと、より円滑に流入する。このように、フィンまたはバッフルは、シュラウドの内部にゴミおよびダストを集積させるという傾向を低減させるように、機能する。

本発明のさらなる見地においては、複数のバッフルのうちの１つのバッフル２３は、他のバッフル２２ａ〜２２ｆとは異なる形状のものとされている。すなわち、バッフル２３は、より短いものとされている。つまり、バッフル２３は、他のバッフルと比較して、内壁から軸方向における延出度合いが、より小さなものとされている。この短いバッフル２３は、製造時に分離装置の組立てを補助する目的で、設けられている。短いバッフルは、サイクロンアセンブリ９上に設けられた部材と協働し得るようにして、配置されている。これにより、下流側サイクロンアセンブリを、シュラウドに対しての所定の位置および向きでもって、位置決めすることができる。

下流側サイクロンアセンブリ９は、図６および図７において、より詳細に図示されている。サイクロンアセンブリ９は、中央開口２６の周囲に配置された互いに平行な複数のサイクロン９ａ〜９ｇを備えている。ここで、中央開口２６は、各サイクロンの各導入口に連通したコンジットの一部を形成するものである。各下流側サイクロン９ａ〜９ｇは、円錐台形状のものであって、その小径端部が最下部に位置しかつその大径端部が最上部に位置するようにして、配置されている。各下流側サイクロン９ａ〜９ｇは、それぞれ長手方向軸線を有しており、これら長手方向軸線は、上流側サイクロン８の長手方向軸線に向けてわずかに傾斜している。この傾斜角度は、典型的には、７．５°の程度とされる。

下流側サイクロンアセンブリ９の複数の下流側サイクロンのうちの１つの下流側サイクロンの外壁上には、フィン状部材２７が設けられている。この部材２７は、シュラウド１４上のより小さなバッフル２３と協働するようにして配置される。これにより、サイクロンアセンブリ９を、特定の向きでもって、シュラウドの内部に取り付けることができる。使用者が、サイクロンアセンブリがその長手方向軸線回りに回転したような異なる向きでもってサイクロンアセンブリ９をシュラウド１４内に取り付けようとした場合には、フィン状部材２７は、より大きな複数のバッフル２２のうちの１つのバッフルの上面に当接することとなる。この場合、サイクロンアセンブリ９は、所定の位置に納まることがなく、より高い位置に着座することとなる。サイクロンアセンブリ９のリップ２８は、シュラウド１４の壁の上面から離間することとなる。このことにより、使用者は、サイクロンアセンブリ９がシュラウド１４内に適切に装着されていないことを、知ることができる。その場合、サイクロンアセンブリを適切な配置状態となるまでその長手方向軸線回りに回転させることによってサイクロンアセンブリの不適切な向きが修正されるまでは、このサブアセンブリを、分離装置５の残部に対して取り付けることができない。

サイクロンアセンブリ９が適切な向きとなった時点で、サイクロンアセンブリは、シュラウド１４内において、より低い位置に着座する。この場合、サイクロンアセンブリ９のリップ２８は、シュラウド壁の上面に対して面一状態でもって着座する。フィン状部材２７は、シュラウド壁の内表面２１上のより小さなバッフル２３に対して係合して着座する。他のサイクロンの各々は、それぞれの外壁上に、より小さなフィン２９ａ〜２９ｆを有している。これらフィン２９ａ〜２９ｆは、部材どうしを互いに組み立てる際には、各バッフル２２ａ〜２２ｆの上面によって支持される。シュラウドの壁の上面上には、上向き脚部材３０が、設けられている。これら脚部材３０は、サイクロンアセンブリ９のソケット（図示せず）内に装着される。サイクロンの底部のより狭い端部部分は、シュラウド１４に設けられたポート２４のそれぞれの内部に装着される。

シュラウド１４に対してのサイクロンアセンブリ９の適切な装着を容易なものとし得るよう、矢印３１といったような態様の視覚的インジケータが、シュラウド上に設けられる。このインジケータは、サイクロンアセンブリ９のフィン状部材２７を矢印３１に対して位置合わせすることによって部材どうしが適切な相対配置状況でもって自動的に位置合わせ去れることを、使用者に対して知らせることができる。

本発明は、シュラウドの内部にゴミおよびダストが集積してしまうことの防止を補助する。そのような集積は、シュラウドの穴開き部を閉塞してしまったり、あるいは、エア流内へとゴミを再巻込してしまったり、する可能性がある。さらに、サイクロンアセンブリとシュラウドの上部との間の領域に対しては、使用者は、アクセスすることができない。これにより、サイクロンアセンブリをシュラウドから容易に取り外すことができない。本発明による分離装置においては、ゴミおよびダストは、下流側サイクロンへ搬送され、そこで、エア流から効率的に分離され、収集チャンバ内に集められる。収集チャンバ内のゴミに関しては、使用者は、容易に捨てることができる。

本発明の範囲を逸脱することなく、変形を行うことができる。例えば、バッフルは、下流側サイクロンアセンブリのために設けられたポートに隣接させて配置する必要はなく、また、シュラウドの内部において互いに等間隔でもって配置する必要はない。バッフルの数は、サイクロンの数と同じである必要はない。

バッフルは、互いに異なる突出高さでもってシュラウド内に突出することができる。突出状況は、径方向だけである必要はない。バッフルの形状は、各サイクロンに対する導入口をなすコンジットと連通している中央領域内へとエア流を導くことを補助し得るようなものとすることができる。

複数のバッフルのうちの２つ以上のバッフルを、サイクロンアセンブリ上のさらなるフィン状部材と協働するようにして配置することができる。これにより、アセンブリを適切な位置に配置することができる。当然のことながら、本発明は、サイクロンアセンブリの位置合わせだけに限定されるものではない。本発明を使用することにより、シュラウドに対しての他の部材の位置合わせを行うことができる。

シュラウド上のバッフルは、フィン状部材の代替手段として、他方の部材上に形成されたノッチやキャッチやあるいは他の適切な機構に対して、協働することができる。

バッフルは、シュラウドに対しての一体部材とすることができる、あるいは、シュラウドとは別の部材とすることができる。同様に、サイクロンアセンブリ上のフィン状部材は、サイクロンアセンブリと一体的に形成することができる、あるいは、サイクロンアセンブリに対して個別的に取り付けることができる。

本発明について、直立型サイクロン式真空掃除機に関して上述したけれども、本発明は、分離装置を備えているような円筒形のあるいは他の形状の任意の家電製品に対しても、同等に適用することができる。さらなる変形は、当業者には自明である。

本発明に基づいて構成された分離装置を備えている真空掃除機を示す側面図である。 本発明に基づいて構成された分離装置を備えている真空掃除機を示す側面図である。 図１の分離装置におけるシュラウドを示す平面図である。 図２のシュラウドの一部を示す断面図である。 図２および図３のシュラウドを上方から見た斜視図である。 従来技術による分離装置におけるシュラウドを概略的に示す平面図である。 図２，３，４のシュラウドを概略的に示す平面図である。 図１の分離装置におけるサイクロンアセンブリの一部を、上方から見た斜視図である。 図６のサイクロンアセンブリの一部を、部分的に示す断面図である。

符号の説明

１ 真空掃除機
５ 分離装置
８ 上流側サイクロン
９ 下流側サイクロンアセンブリ
１４ シュラウド
１５ 穴開き部分
２２ａ バッフル
２２ｂ バッフル
２２ｃ バッフル
２２ｄ バッフル
２２ｅ バッフル
２２ｆ バッフル
２３ バッフル

Claims (16)

1. 分離装置であって、
   分離チャンバと；この分離チャンバからの導出口を形成するシュラウドと；を具備し、
   前記シュラウドが、多数の貫通孔を有した壁を備えているとともに、さらに、前記壁の内表面上に、前記シュラウドの中心に向けてエア流を案内し得るよう前記壁から径方向内向きになおかつ前記シュラウドの中心に向けて延出された少なくとも１つのバッフルを備え、
   前記バッフルが、前記貫通孔の直後の下流側に配置されていることを特徴とする分離装置。
2. 請求項１記載の分離装置において、
   前記バッフルが、前記分離装置の他の構成部材に付設された部材と協働するようにして配置され、これにより、前記他の構成部材を、所定の位置に位置合わせし得るものとされていることを特徴とする分離装置。
3. 請求項１記載の分離装置において、
   前記シュラウドの前記壁の前記内表面上に、複数のバッフルが設けられていることを特徴とする分離装置。
4. 請求項３記載の分離装置において、
   前記複数のバッフルのうちの少なくともいくつかのバッフルが、前記貫通孔の直後の下流側に配置されていることを特徴とする分離装置。
5. 請求項３または４記載の分離装置において、
   前記複数のバッフルのうちの少なくともいくつかのバッフルが、前記壁から径方向内向きに延出されていることを特徴とする分離装置。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の分離装置において、
   前記複数のバッフルのうちの少なくとも１つのバッフルが、前記分離装置の他の構成部材に付設された部材と協働するようにして配置され、これにより、前記他の構成部材を、所定の位置に位置合わせし得るものとされていることを特徴とする分離装置。
7. 請求項２または６記載の分離装置において、
   前記所定の位置が、所定の向きを備えていることを特徴とする分離装置。
8. 請求項２，６，または，７記載の分離装置において、
   前記他の構成部材が、サイクロンアセンブリの一部を備えていることを特徴とする分離装置。
9. 請求項８記載の分離装置において、
   前記サイクロンアセンブリが、互いに平行とされた複数のサイクロンを備えていることを特徴とする分離装置。
10. 家電製品であって、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の分離装置を具備していることを特徴とする家電製品。
11. 真空掃除機であって、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の分離装置を具備していることを特徴とする真空掃除機。
12. 分離装置を製造するための方法であって、
    多数の貫通孔を有した壁を備えているシュラウドを形成し、この場合、このシュラウドを、前記貫通孔の直後の下流側のところにおいて前記壁の内表面上に、前記シュラウドの中心に向けてエア流を案内し得るよう前記壁から径方向内向きになおかつ前記シュラウドの中心に向けて延出された少なくとも１つのバッフルを備えたものとして形成することを特徴とする方法。
13. 請求項１２記載の方法において、
    前記バッフルを、前記分離装置の他の構成部材に付設された部材と協働するようにして配置し、これにより、前記他の構成部材を、所定の位置に位置合わせし得るものとすることを特徴とする方法。
14. 請求項１３記載の方法において、
    前記所定の位置を、所定の向きを備えたものとすることを特徴とする方法。
15. 請求項１３または１４記載の方法において、
    前記他の構成部材を、サイクロンアセンブリを備えたものとすることを特徴とする方法。
16. 請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法において、
    前記バッフルを、前記シュラウドに対して一体的に形成することを特徴とする方法。

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