JP2018511413A - 袋なし電気掃除機 - Google Patents

Abstract

サイクロン管６を持つサイクロン式分離器と、液体を収容するためのバケツ３と、を有する袋なし電気掃除機において、バケツ３の直径は、サイクロン管６の直径の少なくとも２倍である。好適には、バケツ３において、サイクロン管６の中心と整合した中心を持つ部材８が備えられ、部材８の形状は、キノコ型であるか又は略キノコ型である。

Description

本発明は、埃を空気から分離するためにサイクロンを用いる袋なし電気掃除機に関する。

米国特許出願公開US2012/0145009は、第１の空気入口を介して取り入れられた空気を回転させることにより埃をフィルタリングして排出するよう構成された第１の分離ユニットと、前記第１の分離ユニットから排出された空気から埃をフィルタリングするよう構成された複数の第２の遠心分離ユニットであって、該第２の遠心分離ユニットの内部に満たされた水を介して取り入れられた空気から埃を除去するよう構成された、第２の遠心分離ユニットと、を含む、電気掃除機の湿式埃収集装置を開示している。

本発明の目的は、改善された電気掃除機を提供することにある。本発明は、独立請求項により定義される。有利な実施例は、従属請求項において定義される。

本発明の一態様においては、サイクロン管を持つサイクロン式分離器及び液体を収容するためのバケツを有する袋なし電気掃除機において、前記バケツの直径が前記サイクロン管の直径の少なくとも２倍である。好適には、前記バケツのなかに、前記サイクロン管の中心と整合した中心を持つ部材があり、該部材の形状はキノコ型又は略キノコ型である。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。

本発明の第１の実施例を示す。 本発明の実施例の寸法の第１のセットを示す。 本発明の実施例の好適な寸法を示す。 サイクロン管に入る一定量の液体を調整する形状を持つ縁部を持つ本発明の好適な実施例を示す。

電気掃除機は、２つの基本的なバージョン、即ち袋付きのものと袋なしのものとが利用可能である。袋なしのバージョンは、サイクロン動作、フィルタ、水の濾過、及びこれらのシステムの組み合わせによる埃の分離に基づく。

水の濾過は、主なフィルタ媒体として水を用いる。空気が水に送られ、該水において空気が動くと粒子が水に捕捉される。水の代わりに、他の洗浄液が用いられても良い。

サイクロン式システムにおいては、室の中の空気を回転させることにより、遠心力が生成される。サイクロンと呼ばれる円筒形又は円錐形の容器内において高速回転する（空気の）流れが確立される。空気の流れは螺旋パターンであり、サイクロンの上端において始まり、下端において終わり、その後サイクロンの中心を通り上端からサイクロンから出る。回転するストリームの中の粒子は、該ストリームの急な曲線に追従するには大き過ぎる慣性を持ち、外側の壁に当たり、次いでサイクロンの底部に落ちて、そこでこれら粒子が取り除かれることができる。サイクロンの幾何、及び流量が、サイクロンの切点、即ち５０％の効率でストリームから取り除かれる粒子のサイズを定義する。

電気掃除機から最大の性能を引き出すための問題点は、システムにおける圧力降下を可能な限り小さくしつつ、最高の分離性能を得ることである。通常、高い分離性能は、高い圧力降下を伴い、低い吸引力に帰着し、それ故電気掃除機の低い性能に帰着する。それ故本発明は、吸引力の性能を損なうことのない、より好適なフィルタ性能に焦点を当てる。

以上に説明されたように、ストリームの急な曲線に追従するには大き過ぎる慣性を持つ回転するストリームにおける粒子は、外側の壁に当たることとなる。次いでこれら粒子は、サイクロンの底部に落ち、そこで溜められ、いわゆる渦ファインダを通して中央部においてサイクロンから清浄な空気が出る。しかしながら、外側の壁に当たる粒子の幾つかは、生じる小さな空気の動き（乱流）により、壁からサイクロンの中心へと引き戻される。更に、非常に小さい流速でさえも粒子を拾い上げてサイクロンに再び引き戻してしまうため、埃収集空間におけるサイクロンの底部に粒子を保持することは困難である。これらの現象はいずれも、サイクロンの分離性能を低下させる。

図１は、本発明の第１の実施例を示し、ここでは水７がサイクロンの底部に供給され、水に捕捉された粒子が、再びサイクロンに導入されることが防止される。更に、サイクロンの一部が処理において湿らされ、粒子が壁に付着し、次いで埃収集が行われるサイクロンの底部に向かって洗い落とされる。

サイクロンは、埃バケツ３が該サイクロンの底部に位置するよう配置される。水７で満たされると、渦ファインダ５は、水の方に向く。埃を含む空気１は、該サイクロンに直接に吸引される。埃と空気とは、該サイクロンにおいて分離される。埃の粒子は、空気のストリーム２と共に、サイクロン管６の壁に沿って下方に流れ、バケツ３の底部において水に落ちる。清浄な空気４は、吸引モータ（図示されていない）に向かって、該渦ファインダを介して吸引される。バケツ３の直径は、サイクロン管６の直径よりも大きい。

図２及び３は、本発明の実施例の相対的な寸法を示す。バケツの直径が減少させられると、水の回転速度が増大し、その結果、水がより乱流状となる。それ故、水から渦ファインダ５の先端までの距離は、水が渦ファインダ５に吸い込まれることを防止するため、増大させられる必要がある。このことは、該機器の全高の増大に帰着する。換言すれば、バケツ３の増大させられた幅は、同じ量の水に対して高さの低減を可能とする。

好適には、バケツには少なくとも０．５リットルの水がある。０．５リットルの水の要件と組み合わせられた小さな直径は、０．５リットルの水の容量を可能とする、より高いバケツに帰着する。

安定した機器（動かされたときに傾かない）を保証するための最適な電気掃除機の高さを考慮に入れると、図２に示された寸法は非常に有益であると考えられ、図３のものは更に好適である。以下の表は、図２及び３の相対寸法を、米国特許出願公開US2012/0145009によりカバーされたSamsung社の電気掃除機の実際の実施例におけるものと比較したものである。

渦ファインダ５の端は、空気が渦ファインダ５に入る下端であると理解される。

水を含むサイクロン式のシステム（先行技術のものであっても図１のものであっても）における問題点は、水を吸引モータから離しておくことである。通常、サイクロン式の動作は、空気が渦ファインダに入る前に空気と水とが分離されるように水滴を外側の壁に遠心分離することにより、このことを考慮する。空気から水滴を分離する要因となる力は、遠心力である。該力は、
Ｆｃ＝ｍω^２ｒ（ω＝角速度、ｍ＝質量、ｒ＝サイクロンの中心に対する距離）
により与えられる。

該式から、中心までの距離がゼロに近づくと、その結果の力もまたゼロに近づくことが分かる。それ故、中心における水滴は遠心力を経験せず、空気から分離されない。このことは、水滴が、中心から渦ファインダを通過して吸引モータへと吸い込まれることに帰着し得る。

図１のシステムが起動されてすぐには、埃バケツ３における水の回転のため、水は中心には存在しない（渦と同様）。埃バケツ３のなかの水は回転し、中央部に乾燥した点が生じる。しかしながら、該機器を起動すると、水はもはや回転せず、それ故乾燥した点は生成されず、水が渦ファインダを通して吸引モータへと吸引される。

このため、図２に示された本発明の実施例は、該システムが安定状態にあるときに、サイクロンと干渉しない、起動時に埃バケツ３の中央部に水が存在することを防止する、特定の形状を持つ部材８を有する。当該特定の形状の利点は、図１の本発明の実施例においても、例えば米国特許出願公開US2012/0145009において示されるような先行技術においても、用いられ得ることに留意されたい。

部材８の好適な形状は、図２に示されるようなキノコの形状である。当該形状においては、水が溜まり得る「平坦な点」（該部材が平坦な上面を持つ場合のような）がなく、水が常に遠心力を感じるような程度に、サイクロンの下の中心部が依然として「満たされる」。図２に示されたようなキノコ型の形状は、該部材が水面の上に三角形の形状を持つ場合に生じ得るような、渦安定化器としての機能は有さない。

キノコ型の部材８の表面と渦ファインダ５の表面との間の毛細管力が水を「捉えて」しまうため、キノコ型の部材８は、渦ファインダ５に接触するべきではなく、又は渦ファインダ５に近過ぎないようにするべきである。このことは、水が渦ファインダ５を通して吸引されることに帰着する。

純粋な三角形の形状は、渦ファインダ５に入る三角形の部材の斜面に沿って水が吸い上げられる機会を得ることに帰着する。特に該機器の動きによって水が動いているときには、水が該斜面に存在することとなり、従って容易に吸い上げられ得る。しかしながら、例えば該部材の最上部において水平に対して４５°よりも小さい角度（例えば２０°）の第１の傾斜を持ち、水平に対して４５％よりも大きい角度（例えば７０°）の第２の傾斜が後続するような、複数の斜面を該部材が持つことも可能であり、このことは理想的なキノコ型の形状を近似する。

更に、部材８は好適には、（図２に示されるように）より小さな直径を持つ部分９を持つ。当該部分（凹部）９は、水の高さと同じ高さを持つべきである。当該特徴は、該機器が動かされているとき／振動させられているときに、該部材の斜面へと水が容易に向けられることを防止する。

水と組み合わせられたサイクロン式システムにおける他の問題点は、システムを可能な限り綺麗に保つことである。より少ない部分しか汚れなければ、洗浄可能性に関して該機器はより便利となる。

サイクロン式部分の汚れの量は、埃容器３からサイクロンに入る水の量に、大きく依存する。より多くの水がサイクロン管６に入ると、該管の多くの部分が湿り、それ故汚れる。同様の関係は、同様にサイクロンにおける水の量に大きく依存する、分離性能においても見出され得る。サイクロンが濡れるほど、分離性能は好適となる。消費者の観点から、分離性能は可能な限り好適であるべきであり、該機器は可能な限り清浄であるべきである。このことは、サイクロンに入る水の好適な量についての相反に帰着する。

最適な量に設定するために、サイクロンに入る水の量を制御することが可能であることが好ましい。

図２に示されるような縁部１０のない実施例においては、水が埃容器３の上端に向けて飛ばされ、そこから、バケツの上端を介してサイクロンの中央部からサイクロンに再び流れる二次的な流れによって、水がサイクロン管６へと吸い込まれる。サイクロンに入る水の量は、縁部１０のない斯かる実施例においては制御可能ではない。

図２における縁部１０の結果、水がバケツ３の上部カバーから縁部１０へと移動し、そこで重力と組み合わせられた急激な角が、水を縁部へと落とす。次いで、回転する空気が、水に対してサイクロンから離れるよう遠心力を作用させる。この方法は、サイクロンに入る水の最小の量を与える。図２に示されるように、縁部１０は、サイクロン管６から埃容器３への遷移部において、サイクロン管６の端に配置される。

縁部１０は好適には１ｍｍよりも高く、鋭い端部を持つべきである。一実施例においては、縁部１０は、水の一部にサイクロン管６へ入る能力を与えるための開口１１を持つ。斯かる開口１１の数及び形状は、サイクロン管６に入る水の量を調整することを可能とする。

本発明は、消費者の好みに応じて、バケツ３に水を収容する最適な設定において、及びバケツ３に水がない次善の設定において、用いられ得る。

上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する（comprise）」なる語は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する「１つの（a又はan）」なる語は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

Claims (8)

1. サイクロン管を持つサイクロン式分離器と、
   液体を収容するためのバケツと、
   を有し、前記バケツの直径は、前記サイクロン管の直径の少なくとも２倍である、袋なし電気掃除機。
2. 前記バケツの直径は、前記サイクロン管の直径の２．５倍である、請求項１に記載の袋なし電気掃除機。
3. 前記バケツの直径は、前記バケツの底部と、前記サイクロン式分離器の渦ファインダの端と、の間の距離の少なくとも２．８倍である、請求項１又は２に記載の袋なし電気掃除機。
4. 前記バケツの直径は、前記バケツの底部と、前記サイクロン式分離器の渦ファインダの端と、の間の距離の少なくとも３倍である、請求項３に記載の袋なし電気掃除機。
5. 前記バケツにおいて、前記サイクロン管の中心と整合した中心を持つ部材が備えられ、前記部材の形状は、キノコ型であるか又は略キノコ型である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の袋なし電気掃除機。
6. 前記部材は、前記部材の最大径よりも小さい直径を持つ部分を持ち、前記部分の高さは、前記液体の意図されるレベルに対応する、請求項５に記載の袋なし電気掃除機。
7. 前記サイクロン管は、前記サイクロン管に入る液体の量を調整するための開口を持つ縁部を形成するよう前記バケツへと延在する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の袋なし電気掃除機。
8. サイクロン管を持つサイクロン式分離器と、
   液体を収容するためのバケツと、
   を有し、前記バケツにおいて、前記サイクロン管の中心と整合した中心を持つ部材が備えられ、前記部材の形状は、キノコ型であるか又は略キノコ型である、袋なし電気掃除機。

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