专利名称：小型气旋无袋真空吸尘器的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及真空吸尘器，尤其涉及小型无袋真空吸尘器，其包括一圆柱形的气旋分离/污物收集容器，该容器具有一中央管和可开口的底部，以增强从气流中对于污物的分离和对于在该容器的较低部分内的污物颗粒的保持力。
背景技术：
气旋真空吸尘器已公知一段时间。例如，欧洲专利No.EP 0 042 723和詹姆士·戴森(James Dyson)的美国专利No.4,593,429揭示了一种真空吸入式清洁装置，包括串联的两个旋流器(cyclone)单元，连续工作以从气流中抽出污物颗粒。两个旋流器中的一个具有大体上截头圆锥体的形状，用以提高污物颗粒的速度，以使该旋流器能够将细小的污物颗粒沉积在相对该圆锥体开口直径而言的小直径收集腔室中。在空气进入该旋流器之前，脏空气抵靠一圆柱形外腔室的壁切线地进入，该圆柱形外腔室用作一旋流器，以从进入该装置的脏空气中去除粗大的污物颗粒。
如上述公开出版物中的装置，其中的连续旋流器是同轴的，除此而外，在美国专利No.4,373,288中，戴森将截头圆锥体的旋流器并排放置。在此结构中，该装置被设计为通过连续工作的两个旋流器来去除污物。在所有这些装置中，首要目的是避免像在传统真空吸尘器中那样需要使用一袋子。在这些传统装置中，由一鼓风机将空气牵引通过该用具，当该袋子充满污物时产生一较大程度的压力下降。压力下降的增大降低了该设备的清洁效率。正因为此，无袋真空吸尘器的结构非常具有吸引力。
基于PCT/GB99/00507，其申请人在WO 99/42198中揭示了一无袋清洁装置。此公开出版物的全文在此可并入参考。在此装置中，脏的入口空气流通进入一具有圆柱形横截面和较低的截头圆锥体部分的旋流器的上部。此旋流器的分离台被设计为在圆锥体开口下面的一收集腔室中来分离细小的污物颗粒。该装置的圆柱部分包括连接到一用于收集粗大污物颗粒的相邻侧腔室的过渡区域。在其中揭示的另一实施例中，粗大的污物是在环绕该内部截头圆锥体旋流分离器的一较大的外部圆柱形腔室中被收集的。
基于在1999年12月21日最初发表为美国专利No.6,003,196的一篇申请，Royal Appliance Mfg.Co.的一系列相关申请示出了其它的无袋真空吸尘器设计。这些专利揭示了各种类型的立式真空吸尘器，其包括可为一气旋分离装置的一空气分离腔室。在这些专利中描述的全部真空吸尘器都包括一过滤器，该过滤器设置在气旋空气流腔室中或吸引源的污物杯逆流中。
三洋电机株式会社(Sanyo Electric Co.，Ltd.)的美国专利No.6,192,550也揭示了一真空清洁装置，其具有设置在一气旋空气分离腔室中的一可旋转过滤器。此装置特别有效，因为该过滤器的可旋转特性允许将夹杂在该过滤器中的污物移至该污物杯的底部，所以当该污物杯移开进行清洁时，易于处理。此专利的内容在此可并入参考。
在使用气旋分离器提供其自身的优点的同时，有关于真空吸尘器结构作为整体的考虑也可能影响该设计的生存能力(viability)。用于给鼓风机供能以引起气流的马达是该真空吸尘器中最重的单个组件。此重量的位置可影响该真空吸尘器可否被容易地使用。马达重量的位置在哪儿与该真空吸尘器的其它组件高度地相关，该真空吸尘器的高重心的结果趋于使此装置对于使用者来说较不稳定。因此，低位安装马达的能力可以提供附加的稳定性和使用上的便利。
将马达安装在分离腔室下面降低了该真空吸尘器的重心，这在小型轻质的设计中很重要。此结构影响到分离腔室的设计选择。气旋分离器的使用需要该腔室大体上为圆柱形，并具有足够的直径以允许用于其内的气旋气流。该分离腔室必须是可移动的，以允许其可被倒空、清洁或替换。在该分离腔室下面放置马达可能导致供给牵引空气穿过该分离腔室进入位于顶端的该分离腔室的能量低效。
因此，虽然许多无袋设计是在使用袋子技术的传统真空吸尘器上的改进，仍然需要提供持续的改进及可选的设计，以改进从空气中对于污物颗粒的分离和在小型轻质的设计中的空气分离器腔室。
发明内容
总的来说，按照本发明，提供了一种小型无袋真空吸尘器，其具有一圆柱形的污物分离和收集装置，该装置带有一中央柱体。该污物分离和收集装置为一大体上圆柱形的容器，具有一封闭的顶部，在上部具有一空气入口，且具有一可选择性打开的底部，用于移除分离的污物。该中央柱体从圆柱的该封闭的顶部延伸至底部的一出口，该底部枢接于该容器侧壁，并且可选择性地打开以清空。一向外且向下延伸的凸缘或裙缘环绕该中央柱体的中点，用以防止污物再飞散入气流中而逸出该容器。
按照本发明的真空吸尘器具有与一吸嘴铰接的一伸长的壳体，该吸嘴具有一空气入口，用于从将要清洁的表面上去除污物。该壳体具有一延伸到一管子的上端，且在该管子的顶部具有一使用者手柄。一马达位于该壳体的下部内，且在该吸嘴的上方。该空气分离和收集容器位于该壳体内，且位于该马达的上方。一圆柱形径向折叠的过滤器滤筒位于该壳体内，在该马达之上且在该收集容器的底部之下。在该裙缘上方的该中央柱体的上部是开口的且覆盖有一滤网(screen)，以允许清洁的空气进入。该中央柱体的下部对于在那里收集污物的空气通道是密封的。进入该容器的空气在该裙缘之上切向地环流，将污物沉积至该底部，随后被牵引进入该柱体的该开放的上部，并向下进入该环形折叠的过滤器滤筒；该过滤器滤筒位于该壳体内，用于在空气离开该分离容器后过滤空气。该过滤器折叠是径向设置的，以在清洁空气被牵引进入该马达之前，增加过滤表面积。
因此，本发明的一个目的是提供一种污物分离容器，用于一小型真空吸尘器，以提供改善的污物分离。
本发明的另一目的是提供一种污物分离容器，其包括一具有一向下凸出裙缘的中央柱体，以改善污物分离。
本发明的又一目的是提供一种空气分离和污物收集容器，其具有一中央柱体，以与一真空吸尘器一起使用，该真空吸尘器在该真空壳体的下部内具有一真空源。
本发明的再一目的是提供一种小型真空吸尘器，其具有一易于移动的过滤器滤筒；该过滤器滤筒位于该分离容器的外部，在该真空吸尘器壳体内，且在该真空源之上。
本发明的其它目的及优点将通过以下的详细说明而更加显而易见、清楚明了。
因此，本发明包括构造的特性、元件的组合及部件的排列，其将被举例说明于下文所述的解释当中，并且本发明的范围将在权利要求书中表明。
为更加详尽地理解本发明，请结合附图参考以下说明，其中图1是按照本发明的小型立式真空吸尘器的侧视图，其构造为设置有一可移动的圆柱形气旋空气分离和收集容器以及一圆柱形的过滤器滤筒；图2是图1中分离和收集腔室的横截面图，其示出了空气和污物的模式；图3是图1中的位于真空吸尘器内的折叠的过滤器滤筒沿3-3线的顶部平面图；以及图4是图3中的过滤器滤筒沿4-4线的横截面图。
具体实施例方式
图1示出了一真空吸尘器11的主要组件，该真空吸尘器11具有一伸长的壳体12，该壳体具有一向上延伸的管子13，该管子终结于一使用者手柄14。一吸嘴16铰接于壳体12的底部，用于在要被清洁的表面上通过。一可选择性拆卸的圆柱形空气分离和收集容器21位于壳体12的上部内，且在马达18之上。一过滤器滤筒51位于壳体12内，且在马达18之上。一导管19提供从吸嘴16至容器21的气流连接。
在壳体12的后下部的一轮轴15上装有一对轮子17或滚筒，以易于在要被清洁的表面上将真空吸尘器11移位。真空马达18位于壳体12的下部内，且在轮子17之上。这为真空吸尘器11提供了低重心。通过保持低重心，当使用者握持手柄14操作时，小型真空吸尘器11的稳定性得到改善。这就导致真空吸尘器11易于使用。
更多细节示于图2，空气分离和收集容器21具有一大体上圆柱形的侧壁22、带有一手柄24的一封盖23、以及一可选择性打开的铰接的底部25。侧壁22在该上部内具有一空气入口27。一中央柱体28从封盖23延伸至铰接的底部25。底部25形成有一中央出口29，并具有一垫圈31，以确保柱体28与底部25在出口29的气密连接。
柱体28是中空的，具有一中心腔32，以允许空气流动通过至马达18。柱体28的下部是实心的且对空气通道关闭，同时其上部30上形成有流动气孔33，以允许空气进入中心腔32。一滤网34位于气孔33上方，以防止碎片进入柱体28或阻塞腔32。一向外延伸且朝向下的裙缘36位于柱体28的中点之上。裙缘36用于限制容器21的下部内的紊流(turbulence)，并防止收集在底部25上的污物再进行飞散。裙缘36不需位于柱体28的精确中点，但应处于柱体28高度的正或负10％内。这将允许在裙缘36上方充分的空气分离和在裙缘36下方对收集的污物的保持力。
封盖23密封容器21的上部，并包括一手柄24，以助于从壳体12拆卸容器21。手柄24形成有一销37，其具有一朝向上的唇缘，用于配合壳体12内的一凸缘(ledge)，以在使用时将容器21固定在适当位置。销37向上偏斜，且具有一解锁(release)按钮38，以易于容器21的拆卸。手柄24还包括一凸起20，用于与壳体12内的一腔室配合，以确保容器21在壳体12内的正确定位。
如图所示，底部25通过在底部铰链部分26的一销钉41，枢接于侧壁22，并通过一解锁杆42被保持在关闭位置，该解锁杆42与底部25上的一唇缘43相配合。杆42枢接在一销钉44上，并由一弹簧铰链偏压在一闭合位置内。在杆42的较低区域内的一肩部47与唇缘43配合，以使牢固关闭的底部25能够翻转使用，并能从壳体12拆卸下来以进行清空。底部25包括柔性的封盖或垫圈48，以当底部25处于关闭位置时确保气密配合，因为柔性封盖48可由侧壁22的底部压紧。为清空容器21，从壳体12拆卸容器21并且使杆42解锁，以使底部25枢转离开，以去除其上收集的污物。
圆盘形环状折叠的过滤器滤筒51位于壳体12内，在马达18上方，且当容器21处于壳体12内适当位置时，与容器21的底部25相配合。图3以一顶部平面图示出过滤器滤筒51。滤筒51具有一塑料材料的圆柱形外壳52，折叠的过滤器介质53固定在其中。外壳52在外壁上具有两个相对的翼片54和56，用于定位于壳体12内形成的相应的凹槽57和58内。翼片54和56确保过滤器滤筒51在壳体12内的正确定位。容器21的底部25在唇缘43处具有两个相应延伸的指状件59，且在铰链部分40具有一凹槽61。指状件59和凹槽61提供两个凹处接收翼片54和56，以确保容器21被正确地密封在壳体12内，且位于过滤器滤筒51的上方。
该过滤器介质可以是一高密度的、基于聚乙烯的、开放穴窝的(open-celled)多孔渗水介质，例如Porex，或空气等效微孔(foraminous)过滤器。一种适合的过滤器介质是一硬质开放穴窝泡沫材料，其可被模压成或可洗成所需的形状。优选地是，该过滤器介质是一高效特吸(HEPA)过滤器元件，以径向折叠的形式置于滤筒51中。
图2还示出按照本发明构造的空气分离和收集容器21的空气流动模式及其污物收集。脏空气进入吸嘴16并在导管19中向上行进至入口27，如箭头A所示。随后，空气在侧壁22内切向行进，如箭头B所示。污物62从气流中掉落出并被收集在底部25上。如箭头C所示的清洁空气随后被牵引通过滤网34，进入腔32。然后，由于下方的马达18产生真空，使得空气被向下牵引到柱体28，通过出口29，再进入过滤器滤筒51。
在图示的实施例中，小型真空吸尘器11约为1米或39英寸高，同时容器21具有约110毫米或4又3/8英寸的直径。容器21的总高度约为25厘米。柱体28具有约为46毫米的外径。裙缘36位于柱体28的底部上方约54毫米处。裙缘36的直径为26毫米，且从柱体28的外径扩展了20.5毫米。这样，裙缘36延伸至侧壁22内径的约70％到85％之间。优选地是，裙缘36应延伸约75％到80％，并且最优为约78％。过滤器滤筒51约为3.5厘米高。
可见，前述说明使本发明更加清楚，并且上述目的已被有效地达到。因为在不脱离本发明精神和范围的前提下，可对上述构造做出某些改变，因此上述说明书中所含的或附图中所示的全部内容仅被用作示意性的解释，不具限制性。
还需理解的是，所附的权利要求书力图覆盖在此描述的发明的全部的一般或特殊的特征，并且作为语言修辞的本发明范围的全部叙述，都应落入该权利要求书中。
权利要求
1.一种空气分离和污物收集装置，用于无袋真空吸尘器，包括一伸长的容器，其具有一圆柱形的侧壁、一封闭的顶部和一带有一中央开口的底部；一切向的空气入口，形成在该侧壁的上部；一中央中空管，其延伸该容器的整个长度，具有一设于该管的中部上的向外且向下延伸的裙缘；该裙缘上方的该中央管的上部对空气通道是开口的；并且其下部对该空气通道是密封的。
2.如权利要求1的空气分离和污物收集装置，其中该裙缘的外径延伸至该圆柱形容器直径的约70％到85％之间。
3.如权利要求1的空气分离和污物收集装置，其中该中央管的外径处于该容器侧壁直径的约35％到45％之间。
4.如权利要求1的空气分离和污物收集装置，其中该底部被铰接至该侧壁，并且可选择性地打开以移除其上收集的污物。
5.如权利要求1的空气分离和污物收集装置，其中环绕该中央管的底部是弧形弯曲的，该弧的内侧朝向该容器的内侧。
6.如权利要求1的空气分离和污物收集装置，其中该底部构造为与一抵靠该底部外侧设置的圆盘形的过滤器滤筒相接合。
7.如权利要求6的空气分离和污物收集装置，其中该过滤器滤筒包括一径向折叠的过滤器。
8.如权利要求6的空气分离和污物收集装置，其中该折叠的过滤器是一HEPA过滤器。
9.如权利要求1的空气分离和污物收集装置，其中该柱体的开口上部包括一覆盖所述开口的滤网。
10.一种真空吸尘器，包括一伸长的壳体，该壳体包括一吸引源和一脏空气入口，并具有一开口，用以接收一污物分离和收集容器，该容器包括一伸长的容器，其具有一圆柱形的侧壁、一封闭的顶部和一具有一中央开口的底部；一切向的空气入口，形成在该侧壁的上部；一中央中空管，其延伸该容器的整个长度，具有一设于该管的中部上的向外且向下延伸的裙缘；在该裙缘上方的该中央管的上部对空气通道是开口的；并且其下部对该空气通道是密封的。
11.一种过滤器滤筒，用于具有一可选择性拆卸的空气分离和污物收集容器的无袋真空吸尘器，包括一圆柱形侧壁，其在底部具有一朝向内部的凸缘；至少一个交叉梁，沿该凸缘的开口直径延伸；以及一径向折叠的过滤器元件，位于该圆柱形侧壁内。
12.如权利要求11的过滤器滤筒，其中在该过滤器元件的中央还包括有一销钉，其上端上带有一按钮，并且其下端延伸至该交叉梁。
13.如权利要求11的过滤器滤筒，其中还包括至少一个翼片，该翼片从外壁延伸，以定位于一真空吸尘器壳体内。
14.一种过滤器滤筒，用于具有一可选择性拆卸的空气分离和污物收集容器的无袋真空吸尘器，包括一圆柱形侧壁，其在底部具有一朝向内部的凸缘；至少两个交叉梁，沿该凸缘的开口直径延伸；以及一径向折叠的过滤器元件，位于该圆柱形侧壁内。
15.如权利要求14的过滤器滤筒，其中在该过滤器元件的中央还包括有一销钉，其上端上带有一按钮，并且其下端延伸至所述的交叉梁。
16.如权利要求14的过滤器滤筒，其中还包括至少一个翼片，该翼片从外壁延伸，以定位于一真空吸尘器壳体内。
全文摘要
本发明提供一种真空吸尘器，其具有一小型真空容器，包括一位于上部的切向的空气入口，一封闭的顶部及一位于底部的中央出口，并具有一改进的空气分离和污物收集容器。一中空的中央柱体具有一裙缘，该裙缘上形成有一向下延伸的凸缘，该凸缘具有小于该容器内径的外径，该中央柱体从封闭处延伸至该底部出口，该裙缘上方的上部是开口的，并且该柱体的下部是实心的。在该裙缘上方从气流中分离出来的污物颗粒掉落至该裙缘下方的下部。随后，清洁的空气离开该柱体的开口上部至该容器下方的吸引源。离开该柱体底部的空气在被牵引入真空源之前通过一径向折叠的过滤器。
文档编号A47L9/16GK1669517SQ200410059779
公开日2005年9月21日 申请日期2004年6月22日 优先权日2004年3月17日
发明者梅森·格林, 马克·罗森茨魏希 申请人:尤罗普罗操作公司