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【発明の名称】 排気アセンブリ
【発明者】 【氏名】スチュアート・ロイド・ジェン

【氏名】リチャード・アンソニー・メイソン

【要約】 【課題】改良された排気アセンブリを提供する。

【構成】器具用排気アセンブリが、フィルター(70)を保持するためのフィルターハウジング(60)と、フィルターハウジング(60)からの気流を受け入れる排気ダクト(90)と、を備える。複数のベーン(75)が、フィルター(70)の排気面から排気ダクト(90)へ気流をガイドするためにフィルターハウジング(60)内に位置させられている。複数のベーン(75)が、前記排気ダクト(90)に入る気流を該排気ダクト(90)の幅全体に亘って広げることにより、騒音を減らし、排気の速度を遅くする。排気ダクト(90)が、該排気ダクト(90)を通る流れの方向において横断面積を増大させ、排気の速度をさらに遅くする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フィルターを収容するためのフィルターハウジングと、
前記フィルターハウジングから気流を送り出すために前記フィルターハウジングに通じる排気ダクトと、
前記フィルターの排気面から前記排気ダクトへ気流をガイドするために前記フィルターハウジング内に位置させられ、前記排気ダクトに入る前記気流を前記排気ダクトの幅全体に亘って広げる少なくとも1つのベーンと、を備えている器具用排気アセンブリ。
【請求項2】
請求項1に記載の排気アセンブリにおいて、
前記ベーンは前記排気ダクトの基端を通る横断面において前記排気ダクトの側壁から離間するように位置させられている排気アセンブリ。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の排気アセンブリにおいて、
少なくとも2つのベーンが前記フィルターハウジング内に位置させられ、
前記複数のベーンが前記排気ダクトの基端を通る横断面において互いに離間している排気アセンブリ。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載の排気アセンブリにおいて、
フィルターをさらに備え、
前記1つあるいは複数のベーンは、前記フィルターが前記ハウジング内に取り付けられたときに、前記フィルターの表面に近接して位置するように構成されて、前記気流のための複数の出口ダクトを構成している排気アセンブリ。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の排気アセンブリにおいて、
前記フィルターハウジングがカバー部を備え、
前記1つあるいは複数のベーンが前記カバーによって担持されている排気アセンブリ。
【請求項6】
請求項5に記載の排気アセンブリにおいて、
前記1つあるいは複数のベーンが前記カバーと一体に成型されている排気アセンブリ。
【請求項7】
請求項5または請求項6に記載の排気アセンブリにおいて、
前記カバーが前記フィルターハウジングから取り外し可能とされ、前記フィルターへのアクセスが可能とされている排気アセンブリ。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれかに記載の排気アセンブリにおいて、
前記フィルターハウジングは、前記排気流の一部が前記排気ダクトを通過することなく大気へ抜けるようにするための複数の開口部を備えている排気アセンブリ。
【請求項9】
請求項1〜8のいずれかに記載の排気アセンブリにおいて、
前記排気ダクトは該排気ダクトを通る気流の方向において横断面積を増大させている排気アセンブリ。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれかに記載の排気アセンブリにおいて、
前記排気ダクト内に取り付けられた音減少物質体をさらに備えている排気アセンブリ。
【請求項11】
請求項1〜10のいずれかに記載の排気アセンブリにおいて、
前記排気ダクトが前記フィルター表面の位置する平面に対して垂直ではない方向に位置合わせされている排気アセンブリ。
【請求項12】
入口と、
請求項1〜11のいずれかに記載の排気アセンブリと、
前記入口から前記排気アセンブリへの装置を通る空気の流れを生成するための手段と、を備えている器具。
【請求項13】
真空掃除機の形態をとる請求項12に記載の器具において、
該真空掃除機が気流から物質を分離するための手段をさらに備えている器具。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、排気アセンブリに関する。特に本発明は、限定されないが、真空掃除機のような家庭用器具に使用するための排気アセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
真空掃除機は、気流から汚れ及びホコリを分離することが要求される。汚れ及びホコリを含んだ空気は、ホース及びワンド(wand)のアセンブリの端部に接続された、床に係合するクリーナヘッドあるいはツールのいずれかを介して、器具内に吸い込まれる。汚れた空気は、気流から汚れ及びホコリを分離しようとする数種類の分離装置を通過する。多くの真空掃除機は、多孔性の袋を通して汚れた空気を吸い込んだり吐き出したりし、汚れ及びホコリを袋内に保持する一方、清潔な空気を大気へ排気する。他の真空掃除機では、気流から汚れ及びホコリを分離するためにサイクロン分離器あるいは遠心分離器が使用される(例えば、特許文献1参照)。いずれのタイプの分離器が採用されていても、操作中の真空掃除機を通る空気の流れを生じさせるように使用されたときに、少量のホコリが分離器を通過してファン及びモータユニットへ運ばれてしまう危険性が共通して存在する。また、大多数の真空掃除機用ファンが、交流直巻モータのようなカーボンからなるブラシを有するモータによって駆動されているため、モータは空気の排気流に沿って運ばれるカーボン粒子を放出する。
【0003】
この観点から、モータの後ろかつ空気が装置から排気される位置の前にフィルターが位置させられることは一般的となっている。そのようなフィルターは、しばしば“ポストモータ”フィルターと呼ばれている。
【0004】
喘息患者にとって特に問題となり得る上記放出の問題についての消費者間の意識は高まっている。したがって、最近の真空掃除機のモデルには、フィルター物質からなる大きな表面積を有するフィルターが取り付けられ、該フィルターはしばしばいくつかのタイプのフィルター物質及び発泡体パッドを含んでいる。そのようなフィルターは物理的にかさばるものであり、また、そのようなフィルターを掃除機内に収容することはかなり大変である。ダイソンリミテッドによって製造及び販売された「Dyson DC05(商標)」と呼ばれる真空掃除機は、汚れ収集箱の下に円形のポストモータフィルターを収容している。空気は、フィルターの第1面へダクトで送られて該フィルターを通過し、該フィルターの第2面を離れて1組の開口部を介して装置から排気される。
【0005】
また、真空掃除機を通る空気の流れの速度を増大させたいという要求がある。流れの速度が増大すると、一般に、表面から物質を拾い上げる掃除機の能力と汚れた気流から物質を分離するサイクロン分離器の能力との両方が高まる。しかしながら、気流の速度が増加すると、操作中の装置に騒音を生じさせてしまう。音吸収物質を排気の経路に配置することができるが、これは気流の経路の抵抗を増大させる。このことは、装置の重量及びコストの両方を増大させるのに加え、装置を通る気流の全体量に悪影響を与えてしまう。
【特許文献1】欧州特許第0042723号明細書
【特許文献2】特開昭61−179121号公報
【特許文献3】特開平04−081600号公報
【特許文献4】特開2001−153100号公報
【特許文献5】特開2002−034861号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、改良された排気アセンブリを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
したがって、本発明の一態様は、フィルターを収容するためのフィルターハウジングと、前記フィルターハウジングから気流を送り出すために前記フィルターハウジングに通じる排気ダクトと、前記フィルターの排気面から前記排気ダクトへ気流をガイドするために前記フィルターハウジング内に位置させられ、前記排気ダクトに入る前記気流を該排気ダクトの幅全体に亘って広げる少なくとも1つのベーンと、を備えている器具用排気アセンブリを提供する。
【発明の効果】
【0008】
ベーンは、空気を前記排気ダクトの横断面全体に亘ってより均一に分配するように機能し、それによって排気流の速度を遅くする。このことは、騒音を減少させために役立ち、他の点では、より速い速度の流れが生じさせる背圧を減少させることができる。この配置は、排気が使用の際に排気ダクト全体に亘って容易に分配されないように排気ダクトが取り付けられたいかなる排気アセンブリにおいても、特に効果的である。
【0009】
少なくとも2つのベーンがフィルターハウジング内に位置させられ、また、複数のベーンが排気ダクトの基端を通る横断面において互いに離間していることが好ましい。
ベーンの数が増加することは、排気流をより均一に分配するために役立つ。
【0010】
複数のベーンは、フィルターハウジングのカバーによって担持されていることが好ましい。
【0011】
フィルターハウジングは、排気流の一部が排気ダクトを通過することなく大気へ抜けるようにするための複数の開口部を備えていることが好ましい。このことは、排気ダクトに沿って通過する必要がある空気の流れを減少させるために役立つ。
【0012】
排気ダクトは、排気ダクトを通る気流の方向において横断面積を増大させていることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明は、円柱(キャニスター)形状の真空掃除機に関して説明されるが、本発明が、他の種類の真空掃除機や、家庭用器具に適用できることは明らかである。
【0014】
本発明の実施形態を、添付された図面を参照して説明する。
【0015】
図1〜図3は、本発明の実施形態による真空掃除機10の一例を示している。真空掃除機10は、ホイール13,15を有するシャシー12を含んだ円柱あるいはキャニスター形状のタイプの真空掃除機であり、ホイール13,15によりシャシー12が清掃されるべき表面全体に亘って移動できる。シャシー12はチャンバ20を支持し、このチャンバ20は、気流から汚れ、ホコリ及び他の屑を分離するための分離器として機能するとともに、分離された物質のための収集器として機能する。サイクロン分離器がここに示されているが、該分離器は任意の形状をとることができ、これは本発明にとって重要ではない。チャンバ20は、ユーザーがチャンバ20を空にすることができるように、シャシー12から取り外すことができる。明らかな理由によって示されていないが、ホースが真空掃除機10の入口14に接続され、ユーザーは様々な表面の清掃に使用するためにホースの末端部にワンド(wand)あるいはツールを取り付けることができる。
【0016】
図2及び図3は、図1の真空掃除機10の内部構成部材のいくつかを示している。チャンバ20は、気流が接線状でチャンバに入ることができるようにする入口14に通じている。チャンバ20は、その内部の中央部に取り付けられた開口部付きのシュラウド21を有している。シュラウド21の外側の領域22が、第1のサイクロン分離ステージを形成している。シュラウド21の複数の開口部23は第2のサイクロン分離ステージに通じ、第2のサイクロン分離ステージは並列に配列された1組の部分円錐形状の複数の分離器25を含んでいる。第2のステージの複数の分離器25の出口は、ダクト29を介してプレモータフィルター30のためのハウジングに接続されている。プレモータフィルター30は、2つのサイクロン分離ステージ22,25によって分離されなかった、いかなる微細なホコリあるいは微細粒子をも捕捉するように機能する。プレモータフィルター30の下流側は、ファン及びモータのハウジング48に通じている。このハウジング48は、モータ40によって駆動されるインペラ45を収容している。ハウジング48の出口は、開口部50を介してフィルターハウジング60に通じている。フィルターハウジング60はポストモータフィルター70を収容し、ポストモータフィルター70はモータ40から放出されるカーボン粒子のような気流に残存するいかなる粒子をも捕捉するように機能する。フィルターハウジング60の下流側は排気ダクト90に通じ、排気ダクト90はその最も遠く離れた端部に外部開口部95を有している。
【0017】
フィルターハウジング60は、図4を参照してさらに詳細に説明される。フィルターハウジング60は、この実施形態において真空掃除機10のシャシー12の一部を形成する下部61と、上部62とを含んでいる。上部62は、複数の突部64及びスナップ留め具67によって下部61に着脱可能に取り付けられている。もちろん、他のタイプの留め具を用いることができる。下部61は気流通路を構成し、該気流通路はその上流端においてハウジング48からの出口を形成する開口部50に通じている。下部61と上部62との間の空間は、フィルター70を収容するためのキャビティを構成している。上部62は分岐出口63を有しており、分岐出口63は排気ダクト90の下端部に気密に接続されている。
【0018】
複数のベーン65a,65b,65cは、気流通路内に配置されている。2つのベーン65a,65bは、開口部50から、フィルター70を収容するためのキャビティに隣接して位置する気流通路の領域内まで延びている。この領域において、ベーン65a,65bは、下部61から上部62へ向けて延び、フィルター70に近接して位置する、あるいはフィルター70に接触している。第3のベーン65cは、開口部50からフィルター70を収容するためのキャビティに隣接して位置する気流通路の領域へ向けて延びているが、前記領域の直前で終端している。分離された3つのダクト51,52,53が、ベーン65a,65b,65cの間に形成されている。
【0019】
ベーン65a,65b,65cは、フィルター70へ向かってあるいはフィルター70を介して真空掃除機10を通過する気流をガイドするように機能する。ベーン65a,65b,65cは、下部61の下面に沿ってモータハウジング48の出口50から延びている。ベーン65a,65bは、フィルター70が配置された領域の下に続いている。ベーン65a,65b,65cは2つの用途を有しており、第1には、それらがフィルター70の表面全体に亘って気流を合理的に均一に分配するように機能し、第2には、それらの非直線形状がインペラ45からの音を減衰させるように機能する。図5を参照すると、ベーン65a,65b,65cは、出口50を6つの開口部51a,51b,52a,51b,53a,53bに分割している。これにより、使用の際、インペラ45からの空気の流れが、分離された6つの流れに分割される。各開口部51a,51b,52a,52b,53a,53bは、ダクト51,52,53のうちの1つへの入口を形成する。各ダクト51,52,53は、フィルター70の表面領域における分離された個別の部分に通じている。各ベーン65a,65bの高さは、フィルターがフィルターハウジング60内に取り付けられたときに、それらの末端縁部がフィルター70の表面に近接して位置する、好ましくは接触するように選択される。したがって、各ダクト51,52,53がフィルター70における分離された個別の部分に通じているために、各ダクト51,52,53に沿って流れる空気がフィルター70のそれぞれの部分を通る流れとされる。
【0020】
図2を再び参照すると、使用の際、フィルター70の上流面がモータハウジング48から入ってくる気流に関して鋭角(約10°)をなすように位置していることが示されている。入ってくる気流に関するフィルター70の配置が均一な分配にとって理想的ではなくても、前記のように気流を分離された複数の部分に分割したことが、フィルター70の表面全体に亘って気流を均一に分配するように機能する。各ダクト51,52,53が入口50からの距離の異なるフィルター表面の一部分を提供すること、すなわち、ダクト51がフィルター70における離れた一部分を提供し、ダクト52が中間部分を提供し、ダクト53がフィルター表面70における最も近い一部分を提供することは、とくに有効である。
【0021】
図6は、平面視でのフィルターハウジング60の下部61を示している。ダクト52の一部分に沿った気流の経路が矢印85で示されている一方、音波の経路が矢印86で示されている。ベーン65a,65bの形状のために、音波がベーン65a,65bの間で多段的に反射させられること、あるいは、少なくともモータハウジング48から放出される音波に対する障害を提供することが理解できる。ベーン65a,65b,65cは、フィルターハウジング60の下部61と一体に形成されるように成型あるいは他の方法で製造することができるし、ベーン65a,65b,65cを、フィルターハウジング60の下部61内に配置される分離された部材あるいは1組の部材として設けることもできる。
【0022】
上述したベーン65a,65b,65cの構成はまた、気流入口50がフィルターハウジング60に関してオフセンターとなっている場合に特に有益である。図7は、この種の複数のベーンが存在しない場合の予測される気流を示している。空気は、フィルターハウジング60に入り、ハウジングの周囲で渦巻く。この渦巻いている気流は、ノイズの増加を引き起こし、さらに吸引力を減少させる。図8は、フィルターハウジング60内にベーン65a,65bを配置させた場合の効果を示している。フィルターハウジング60に入る空気は、いかなる目立つ程度にも渦巻くことができない。
【0023】
ベーン65a,65b,65cの形状は、方向と断面変化との間の滑らかな移行を保障し、このことは、ノイズ及び背圧を増大させる“剥離”(break away)及び乱流を避けるために役立つ。特に、吸引力を減少させる掃除機内の背圧を最小化することが望ましい。図9及び図10は、滑らかに湾曲したダクト(図9)と非常に鋭く湾曲したダクト(図10)とを比較することによって、“剥離(break away)”した気流の効果を示している。
【0024】
モータハウジング48の外部開口部50内のベーン65a,65b,65cの位置は、各ダクト51,52,53への入口の横断面積がそれらのダクトによって提供されるフィルターの一部分の表面積に実質的に比例するように選択される。これは、フィルター表面全体に亘って気流が均一に分配されることを保障するように機能する。各ダクトへの2つの入口(例えば、ダクト51への入口51a,51b)の構成はまた、フィルターへの気流のバランスをとるように機能する。
【0025】
ここでは、フィルター70がひだ付きフィルターとして示され、円柱プラスチックケースは、ひだ付き構造体72を収容している。他のタイプのフィルター、例えば単純な発泡体パッドフィルターが、ここに示されている位置に使用されていてもよい。ポストモータフィルターは、HEPA(High Efficiency Particulate Air)フィルターであることが好ましい。
【0026】
図11は、フィルターハウジング60の下部61の他の実施形態の平面図を示している。この実施形態では、1組のベーン165a〜165eが、図6に示されたものとは異なるように位置させられている。ここで、ベーン165a〜165eは、モータハウジング48の外部開口部50からフィルターハウジング60の下部61の最も遠く離れた側面に向けて外側へ延びている。前述したように、この複数のベーンの配置はフィルター70の下の領域を複数のダクト151〜156に分割し、各ダクトはフィルター表面の異なる一部分に通じている。各ベーンは非直線形状かつ曲がりくねった形状を有しており、音波が少なくとも1つのベーンに衝突する公算を高める。使用の際、入ってくる気流は分離された複数の部分に分割され、各部分がそれぞれのダクトに沿って流れる。前述したように、各入口の横断面は、該入口によって提供されるフィルターの面積に比例する。
【0027】
フィルター70の排気面は、図12〜14を参照して説明される。図12は、シャシー12及びフィルターハウジング60の平面図である。1組のベーン75が、フィルターハウジング60の上部62の下面に設けられている。複数のベーン75は、気流を排気ダクト90の幅全体に亘って分配するように、フィルター70の排気面を離れた気流を排気ダクト90に向けてガイドするように機能する。このことは、図13及び図14によく図示されている。図13は、複数のベーン75を使用しない場合の予測される排気流の経路を示している。排気流91は、排気ダクト90における最も外部の表面近くに集中させられる。この気流の集中は、排気ダクト90の最も外部に沿った、速度の速い集中した排気の流れとなる。このことは、2つの欠点を生じさせる、つまり、(i)装置から出た空気の流れがユーザーと装置の周囲近辺とに対する乱流を引き起こし、かつ(ii)追加の騒音を引き起こす。
【0028】
図14は、図12に示される複数のベーン75を使用したときの効果を示している。ここでは、排気流92が、排気ダクト90全体に亘ってより均一に分配されている。これにより、排気ダクト90の出口95を出た空気の流れの速度のピークが減少する。したがって、静かで、真空掃除機10の上流構成部材に対して低い背圧を示す真空掃除機を得ることができる。複数のベーン75は、フィルターハウジング60の上部62と一体に形成されるように成型あるいは他の方法で製造することができる。
【0029】
複数のベーン75の使用に加えて、排気ダクト90自体が外側へ向かうテーパ形状を有している、すなわち排気ダクト90の横断面が排気の流れの方向において増大している。この外側へ向かうテーパ形状は、排気ダクト90の出口95からの気流の速度をさらに遅くするように機能する。このテーパ形状は緩やかであり、追加の流れの分離を生じさせることなく空気の速度を遅くする。排気ダクト90はまた、ダクトの内部に取り付けられた複数のベーン93を有している(図5参照)。これらのベーン93は、ダクト90の外部表面から内側へ向かって延び、必要に応じて音減少発泡体パッドを支持するために使用されることができる。
【0030】
真空掃除機の操作を説明する。使用の際、空気は、モータ駆動のインペラ45により任意の床ツール及びホースを通って真空掃除機10の入口14へ吸い込まれる。汚れた空気は、他の箇所で十分に記載されたように、汚れ及びホコリが気流から分離されつつ、サイクロン分離ステージ22,25を通過する。空気は、サイクロン25の出口から、ダクト29に沿ってプレモータフィルター30を通り、モータハウジング48内へ流れる。排気は、開口部50に向けて吹き出されるとともに、ベーン65a,65b,65cのガイド縁部によって6つの部分に分割される。気流の分割された複数の部分は、3つのダクト51,52,53に沿って流れる。上述したように、音波は、対向するベーン65の間でダクト51,52,53に沿って反射する。ダクトからの気流は結局、ダクト51,52,53のそれぞれの上に位置するポストモータフィルター70の一部分を通過する。フィルター70を通過した後、空気は、複数のベーン75によって排気ダクト90への入口へ向けて流される。複数のベーン75は、排気ダクト90への入口に到達する気流が排気ダクト90の幅全体に亘って分配されることを保障する。空気の一部は、フィルターハウジング上部62の上面に位置する開口部80を介して大気へ抜ける(図3の矢印82参照)。残りの空気は、排気ダクト90に沿って流れる。空気が排気ダクト90に沿って流れるときに、該空気は、ダクト90が流れの方向において幅を広くしているために速度を落とす。この空気は、開口部95を介して大気へ抜ける(図3の矢印85参照)。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の実施形態によるフィルターハウジングを備えた真空掃除機の斜視図である。
【図2】図1の真空掃除機の側面図であり、掃除機の内部構成部材のいくつかを示す図である。
【図3】図1の真空掃除機の側面図であり、掃除機の内部構成部材のいくつかを示す図である。
【図4】図1〜図3の真空掃除機のフィルターハウジングを示す図である。
【図5】真空掃除機のシャシーと図4のフィルターハウジングへ導かれるダクトとを示す図である。
【図6】図4のフィルターハウジングの下部の平面図である。
【図7】気流中の渦巻きを減少させるベーンの効果を示す図である。
【図8】気流中の渦巻きを減少させるベーンの効果を示す図である。
【図9】図6のフィルターハウジングのベーンの形状の効果を示す図である。
【図10】図6のフィルターハウジングのベーンの形状の効果を示す図である。
【図11】フィルターハウジングの下部の他の実施形態の平面図である。
【図12】フィルターハウジングの排気部に位置するベーンの位置を示す図である。
【図13】フィルターハウジングの排気部にいかなる案内ベーンも存在しない場合に、フィルターハウジングを離れた気流の予測される経路を示す図である。
【図14】図12のベーンが使用されたときのフィルターハウジングを離れた気流の予測される経路を示す図である。
【符号の説明】
【0032】
10 真空掃除機
50 開口部
51,52,53 ダクト
60 フィルターハウジング
65a,65b,65c ベーン
70 フィルター
75 ベーン
90 排気ダクト
【出願人】 【識別番号】500024469
【氏名又は名称】ダイソン・テクノロジー・リミテッド
【出願日】 平成19年10月11日(2007.10.11)
【代理人】 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武

【識別番号】100089037
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 隆

【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦

【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉


【公開番号】 特開2008−23372(P2008−23372A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2007−265723(P2007−265723)