JP2004097942A - Cyclone dust collector - Google Patents

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酒井 大輔
Tomoo Kobayashi
小林 朋生
Katsuten Sekine
関根 加津典
Akihiko Kobayashi
小林 昭彦
Akihiro Iwahara
岩原 明弘
Kazuo Chichii
乳井 一夫
Masashi Osada
長田 正史
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cyclone dust collector with a simple structure capable of maintaining a capturing performance of dust even in the case where an amount of air sucked is varied. <P>SOLUTION: A connection pipe for connecting a suction pipe and an exhaust pipe is provided and a movement body supported by a spring is disposed in the connection pipe. Since the movement body is moved by a pressure difference between the suction pipe and the exhaust pipe to change an opening area of the suction port of the suction pipe, flow-in speed at the suction port is automatically maintained to the optimum. A garbage jamming detection means is provided at the suction port and the movement body is moved based on the detection signal of the detection means so as to make the opening area to the maximum. Further, the movement body is moved so as to close the suction port when operation is stopped. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はサイクロン集塵装置、特に、電気掃除機に好適なサイクロン集塵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
サイクロン集塵装置は、塵埃が混合した空気(以下、混合気と称す)を筒体内において旋回させ、比重差を利用して塵埃と空気とを分離する装置であって、様々な分野で使用されている。たとえば、家庭用としては主に電気掃除機に設置されている。
また、サイクロン集塵装置は吸気口における混合気の流入風速を15〜25m/sの範囲に設定することにより、十分な捕集性能が得られることがわかっている。
【0003】
図10は従来の電気掃除機の一例を示す概略図である。図10において、混合気は床面Fに面した吸込み口101を有する吸込み口体102から吸引され、吸込みロ体101に接続された接続管103を経由して、掃除機本体104に設置されたサイクロン集塵装置の吸気管1に流れ込む。
【0004】
そして、混合気は、円筒型のサイクロン室2の内壁に接するように設けられた吸気口3からサイクロン室2に流れ込み、サイクロン室2内で旋回する。
したがって、混合気に混入した比重の大きい塵埃は、遠心力によって壁面側に飛ばされ、サイクロン室2の底部にある集塵室4に落下して蓄積される。
一方、塵埃を含まない空気はサイクロン室2の中心に設けられた排気口5を通して排気管6に流れ込み、ブロアモータ105によって掃除機本体104から機外に排出される。
【0005】
また、電気掃除機の接続管103の途中には、電源の入切スイッチおよび通電電力の強弱を調整する強弱スイッチにより構成された手元スイッチ106が設けられている。
これより、絨毯等のしつこい汚れの掃除を行う場合には、通電電力を強めることによりモータの回転数を増やして強い吸引力を発生させる。一方、音が気になる夜間の場合やマットの掃除を行う場合には、通電電力を弱めることによりモータの回転数を減らし、騒音値を低くしたりマットヘの張り付きを無くしたりする。このように、電気掃除機は風量を変化させて使用するものである。
【0006】
しかしながら、サイクロン集塵装置に流れ込む風量が少なくなった場合、吸気口3での流入風速が遅くなり、塵埃は分離しにくくなってサイクロン集塵装置の捕集性能は低下する。一方、サイクロン集塵装置に流れ込む風量が多くなった場合は、吸気口3における流入風速が速くなり、塵埃は分離しやすくなってサイクロン集塵装置の捕集性能は高まるものの、圧力損失が過剰に高くなる。このため、以下のような技術が提案されている。
【0007】
図11は従来の入口流路可変式分離機を示す平断面図である。図11において、サイクロン本体201の流入路202に、流入面積を調整するスライドゲート210が配設されている。すなわち、大流量の場合はスライドゲート210を開き、少ない流量になるに従ってスライドゲート210を閉じて、流入速度をほぼ一定に保つものである。よって、大流量から小流量に渡って分離性能を十分に発揮している(例えば、特許文献1参照)。
【0008】
図12は従来のサイクロン装置の模式図である。図12において、サイクロン301の入口部307には可動翼板310が支軸311の軸心廻りに開動自在に設けられている。支軸311には駆動アーム312が固定され、駆動アーム312にはシリンダ装置313(可動翼板310を駆動する)が連結され、さらに、シリンダ装置313にはその駆動を制御するPID制御装置314が接続されている。
そして、入口部307における流入ガス圧と出口部309における流出ガス圧との圧力差(サイクロン装置の圧力損失に相当)を計測する差圧計315が設けられ、その計測値がPID制御装置314に入力される。
したがって、該計測値が設定値を下回(上回)ることは、流入ガス306の流入量が減少(増大)して入口部307におけるガス流速が低下(上昇)したことを示すものであり、PID制御装置314は該計測値に応じてシリンダ装置313を操作して可動翼板310を閉動(開動)する。
すなわち、入口部307における流路幅を狭め(広げ)て流入ガス306に対する圧力損失を設定値にまで高め(落とし)、入口部307における流入ガス306の流速を回復して塵埃の回収率を安定化するものである(例えば、特許文献2参照)。
【0009】
【特許文献1】
実開昭61−187259号公報(第3−4頁、第1図)
【特許文献2】
特開平11−90274号公報(第2−3頁、図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術は何れも、
▲1▼流入ガス圧と流出ガス圧との圧力差を計測するための差圧計と、
▲2▼流路幅を変更するスライドゲートまたは可動翼板を駆動するための駆動手段と、
▲3▼前記差圧計の計測値に基づいて、前記駆動手段を制御する制御手段とを必要としている。
【0011】
このため、以下のような問題点があった、
(i) サイクロン集塵装置を構成する部品点数が増大して機構が複雑になり、サイクロン集塵装置自体が大きく且つ重くなる。
(ii)また、サイクロン集塵装置の製造コストが上昇する。
(iii) 特に、電気掃除機に設置する場合には、該電気掃除機の外観デザインの自由度が阻害される。
(iv)さらに、小流量の状態で大きなゴミを吸引して大きなゴミがスライドゲートまたは可動翼板と流入路の内面との隙間に引っかかり詰まった場合、その撤去が困難である。
(v) サイクロン集塵装置を横向きの姿勢で使用した場合、分離・回収された塵埃が入り口部から流入路内に浸入する。
【0012】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、簡素な構造によって、吸引する空気量が変化した場合でも塵埃の捕集性能(回収性能)を維持することとができるサイクロン集塵装置を得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るサイクロン集塵装置は以下のとおりである。
(1)請求項1に係る発明は、塵埃が混合した空気でなる吸気を旋回させて塵埃と空気とを分離するサイクロン室と、
該サイクロン室の吸気口に設置されて前記吸気を吸引する吸気管と、
該サイクロン室の排気口に設置されて塵埃が分離された空気でなる排気を排出する排気管と、
前記吸気管と前記排気管を連結する連結管と、
該連結管の内部に配置されて前記吸気管における吸気の圧力と前記排気管における排気の圧力との圧力差によって移動し、且つ前記吸気口の開口面積を変更する移動体とを有することを特徴とするものである。
【0014】
(2)請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明における前記移動体に弾性体が設置または当接され、該弾性体によって前記開口面積を減少させる方向に前記移動体が押し出しまたは牽引されてなることを特徴とするものである。
【0015】
(3)請求項3に係る発明は、請求項2に係る発明において、前記圧力差と前記吸気口における前記吸気の流入速度との関係と、
前記吸気口における前記吸気の流入速度と前記開口面積との関係と、
前記開口面積と前記移動体の移動距離との関係とに基づいて、前記弾性体の弾性係数が設定されてなることを特徴とするものである。
【0016】
(4)請求項4に係る発明は、請求項1乃至3の何れかに係る発明において、前記吸気口における前記吸気の流入速度が15〜25m/sに制御されてなることを特徴とするものである。
【0017】
(5)請求項5に係る発明は、請求項1乃至4の何れかに係る発明における前記移動体が前記吸気口を閉塞自在であることを特徴とするものである。
【0018】
(6)請求項6に係る発明は、請求項5に係る発明において、前記移動体にアクチュエータが設置または当接され、該アクチュエータが前記移動体を移動して前記吸気口を閉塞することを特徴とするものである。
【0019】
(7)請求項7に係る発明は、請求項6に係る発明において、前記移動体と前記吸気口との隙間における塵埃詰まりを検知する塵埃詰まり検知手段と、
前記移動体を移動させるアクチュエータとを有し、
前記塵埃詰まり検知手段からの塵埃詰まり信号に基づいて、前記アクチュエータが前記開口面積を最大にするように前記移動体を移動させることを特徴とするものである。
(8)請求項8に係る発明は、請求項7に係る発明における前記塵埃詰まり検知手段が、前記排気管を流れる排気の流量を測定する流量センサを有することを特徴とするものである。
【0020】
(9)請求項9に係る発明は、請求項7に係る発明における前記塵埃詰まり検知手段が、前記移動体に作用する力を検知する荷重センサ、前記移動体の移動する移動速度若しくは移動加速度を検知する速度センサ、または前記移動体と前記吸気口との隙間に詰まった塵埃を直接検知する材料確認センサの何れかを有することを特徴とするものである。
【0021】
(10)請求項10に係る発明は、請求項7に係る発明における前記塵埃詰まり検知手段が、前記塵埃詰まり検知手段が、前記吸気管における吸気の圧力と前記排気管における排気の圧力との圧力差を測定する圧力センサを有することを特徴とするものである。
【0022】
(11)塵埃が混合した空気でなる吸気を旋回させて塵埃と空気とを分離するサイクロン室と、
該サイクロン室の吸気口に設置されて前記吸気を吸引する吸気管と、
該サイクロン室の排気口に設置されて塵埃が分離された空気でなる排気を排出する排気管と、
前記吸気口の開口面積を変更自在な移動体と、
該移動体を移動させるアクチュエータと、
前記移動体と前記吸気口との隙間における塵埃詰まりを検知する塵埃詰まり検知手段とを有し、
前記塵埃詰まり検知手段からの塵埃詰まり信号に基づいて、前記アクチュエータが前記開口面積を最大にするように前記移動体を移動させることを特徴とするものである。
【0023】
(12)請求項12に係る発明は、請求項11に係る発明における前記塵埃詰まり検知手段が、前記排気管を流れる排気の流量を測定する流量センサを有することを特徴とするものである。
【0024】
(13)請求項13に係る発明は、請求項11に係る発明における前記塵埃詰まり検知手段が、前記移動体に作用する力を検知する荷重センサ、前記移動体の移動する移動速度若しくは移動加速度を検知する速度センサ、または前記移動体と前記吸気口との隙間に詰まった塵埃を直接検知する材料確認センサの何れかを有することを特徴とするものである。
【0025】
(14)請求項14に係る発明は、請求項11に係る発明における前記塵埃詰まり検知手段が、前記吸気管における吸気の圧力と前記排気管における排気の圧力との圧力差を測定する圧力センサを有することを特徴とするものである。
【0026】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係るサイクロン集塵装置の断面図である。吸気管1から流れ込んだ塵埃が混合した空気(以下、吸気と称す)は、円筒型のサイクロン室2内に接するように設けられた吸気口3からサイクロン室2に流れ込み、サイクロン室2内で旋回する。
ここで、比重の大きい塵埃(粒状、塊状等)は遠心力によってサイクロン室2の壁面側に飛ばされて空気と分離される。分離した塵挨はサイクロン室2の底部にある集塵室4に落下し蓄積される。一方、塵挨が分離された後の空気(以下、排気と称す)はサイクロン室2の中心に設けられた排気口5を通して排気管6に流れ込む。
【0027】
また、吸気管1と排気管6とを連結する連結管16が設けられ、連結管16内に移動体7が配置されている。
移動体7は、バネ8によって吸気管1側に突出する方向に付勢され、該突出量によって吸気口3の開口面積S3が変動するものである。なお、バネ8は、移動体7を押し出す圧縮バネ(反発力を利用)であっても、移動体7を牽引する引っ張りバネ(収縮力を利用)であってもよい。また、バネ8はコイルバネに限定するものではなく、板バネであってよい。さらに、当該作用を発揮するウレタン樹脂等の弾性体ブロックであってもよい。
【0028】
図2は、図1における移動体に作用する力を説明する部分断面図である。なお、図1と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。図2において、移動体7は連結管16に気密的且つ摺動自在に配置されているため、移動体7には排気管6における排気の圧力P6(以下、排気圧P6と称す)と吸気管1における吸気の圧力P1(以下、吸気圧P1と称す)が互いに対向する方向に作用している。
すなわち、移動体7には該圧力の差P16(P16=P1−P6、以下、差圧P16と称す)が作用する。ここで、差圧P16はサイクロン集塵装置の前後圧力差と等しいため、サイクロン集塵装置の圧力損失と考えることができる。
【0029】
また、移動体7は、吸気ロ3が閉じる方向(開口面積S3が減少する方向に同じ)にバネ8によって吸気管1内に押し出されているめ、移動体7にはバネ8の力(以下、バネ力F8と称す)が作用している。
すなわち、サイクロン集塵装置に流れ込む吸気の風量W1が一定の場合、移動体7に働く力F7は、バネ力F8に釣合っているため、移動体7の圧力を受けている面積をS7(排気圧P6を受ける面積と吸気圧P1を受ける面積が等しい場合)とすると、以下の関係式が成り立つ。
F8=F7=P16×S7・・・・・(1)
一方、差圧P16は吸気の風量W1によって関数表示され(P16はW1の増加に伴って増大する)、また、吸気口3における吸気の流入速度V3(以下、吸気口風速V3と称す)は風量W1および開口面積S3によって関数表示される(V3はW1の増加に伴って増大し、またS3の増大に伴って減少する)ため、以下の関係式が成り立つ。
P16=f(W1)・・・・・・・・(2)
V3=g(W1、S3)・・・・・・(3)
また、開口面積S3は移動体7の移動量δ7(バネ8の圧縮量δ8に同じ)によって関数表示される(S3はδ7の増大に伴って減少、たとえば、開口面積が矩形のとき比例して減少する)ため、以下の関係式が成り立つ。
S3=h(δ7)=h(δ8)・・・(4)
以上より、吸気の風量W1に対して所定の吸気口風速V3を保証するための開口面積S3が求まるから、バネ8の圧縮量δ8が決定される。
一方、該風量W1より差圧P16が決まるから、バネ係数Kは次式によって算定される。
F8=K×δ8・・・・・・・・・・(5)
よって、吸気口速度V3が15m/s〜25m/sの範囲になるようなバネ係数Kが選定される。これにより、風量W1が変化しても、移動体7は自動的に移動するから、吸気口風速V3は常に最適な値に維持されることになる。
【0030】
たとえば、吸気の風量がW1+ΔW1に増加した場合、差圧P16が増大してバネ8を大きく圧縮して(バネ力がF8+ΔF8に増大)、開口面積がS3+ΔS3に増大するから、V3=g(W1+ΔW1、S3+ΔS3)より、吸気口風速V3を略一定値に保つことができる(さらに増大しないように抑制することに同じ)。
よって、サイクロン室2内での過剰な旋回風速を抑制することができるので、サイクロン集塵装置の圧力損失増加量を少なくすることができる。
図3は、本発明の実施の形態1に係るサイクロン集塵装置の風量と圧力損失の関係を示す相関図である。図3において、黒丸で示した実施の形態1は、風量の増加に伴って、圧力損失はなだらかに増加している。一方、黒三角で示した移動体に相当するものを具備しないものでは、圧力損失の急激な増加が起こっている。
【0031】
一方、吸気の風量がW1−ΔW1に減少した場合、差圧P16が低下してバネ8は伸張して(バネ力がF8−ΔF8に減少)、開口面積がS3−ΔS3に減少するから、V3=g(W1−ΔW1、S3−ΔS3)より、吸気の吸気口風速V3を略一定値に保つことができる(さらに減少しないように抑制することに同じ)。
すなわち、自動的に吸気口風速V3の低下が防止されるため、サイクロン室2内での旋回力を維持することができる。よって、風量が少なくても十分に塵挨を分離させることができ、サイクロン集塵装置の捕集性能を高く維持することができる。
図4は、本発明の実施の形態1に係るサイクロン集塵装置の風量と吸気口風速の関係を示す相関図である。図4において、黒丸で示した実施の形態1は、風量の増減にかかわらず吸気口風速が一定値である。一方、黒三角で示した移動体に相当するものを具備しないものでは、風量の増加に伴って吸気口風速が比例的に増加している。
【0032】
なお、大きなゴミが吸気口3と移動体7の隙間を塞いだ場合、排気圧P6が低下する(負圧が増大する)から、移動体7に働く差圧P16は増大する。このため、バネ8に作用する力(バネ力F8)が増大してバネ8は縮まり(移動体7が排出管6側に引っ張られるに同じ)、吸気口3の開口面積が大きくなる。よって、該ゴミは自動的に取り除かれることになる。
【0033】
以上より、実施の形態1によれば、マイコン、アクチュエおよび計測装置を使用しないため、部品点数が少なく抑えられ、且つ簡単な構造であって、風量の増減にかかわらず捕集性能を高く維持することができる小型で安価なサイクロン集塵装置を得ることが可能になる。
たとえば、電気掃除機に設置した場合、運転モードの変更操作によって風量が変化した場合のみならず、吸込み口101(図10参照)での異物の吸引や絨毯への張り付きという外乱によって風量が少なくなった場合でも、サイクロン集塵装置の捕集性能を高く維持することができるから、快適な使用環境を提供することが可能になる。
さらに、電気掃除機の小型化、軽量化、機内配置の容易化および外観デザインの自由度が増大するから、商品価値が向上する。
【0034】
[実施の形態2]
図5は本発明の実施の形態2に係るサイクロン集塵装置の断面図である。図5において、移動体7はアクチュエータ11によって移動されるものである。なお、実施の形態1(図1)と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
移動体7は吸気管6内に突出自在に配置され、該突出量によって吸気口3の開口面積S3が増減する。
また、排気管6内に設けられた風量計測装置9によって排気管6内の排気の風量W6が計測されている。該計測情報はマイコン10に伝えられ、マイコン10は吸気口速度V3(吸気口3における吸気の流入風速)が最適な値になるよう移動体7の移動量δ7を判断し、それをアクチュエータ11に伝える。そして、アクチュエータ11は移動体7を前記最適移動量δ7だけ移動させる。
すなわち、風量W6が少ないときには吸気口3の開口面積S3が小さくなるように移動体7を突出され、風量W6が多いときには吸気口3の開口面積S3が大きくなるように移動体7を引き戻す。
【0035】
さらに、風量W6が比較的少いときに大きなゴミ99を吸引すると、図5に示すようにゴミ99は吸気口3と移動体7との隙間に引っかかる。このとき、吸気口3の開口面積S3はゴミ99に塞がれて小さくなるので、排気管6を流れる風量W6が急激に減少する。
この情報に基づいてマイコン10が塵埃詰まりが発生した(風量W6の変化量(微分値)が所定の値以上になった)と判断すると、マイコン10はアクチュエータ11に対して、移動体7を吸気口3の開口面積S3が最大になる位置にまで一度引き戻し、その後は最適な位置にまで押し出すよう命令する。これにより、移動体7と吸引口3との隙間に引っかかったゴミ99は取り除かれることになる。
【0036】
なお、図5における塵埃詰まりの検知手段は、風量計測装置9によって風量W6を測定するものに限定するものではなく、風速や圧力情報から風量を測定したり、通電電力から風量を推測しても良い。
さらに、風量計測装置9に代えて、排気圧P6と吸気圧P1との差圧P16を測定する差圧計を配置してもよい。
【0037】
図6は、本発明の実施の形態2に係るサイクロン集塵装置の他の塵埃詰まり検知手段を示す断面図である。なお、図5と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図6の(a)において、吸気口3に材料確認センサ12(いわゆる、材有りセンサ)を設置して、当該部における塵埃詰まりの有無を直接検出するものである。
材料確認センサ12は、静電容量や誘電率(またはその変化量)を検出するもの、光を照射して反射光(またはその変化量)を検出するもの、あるいは、気体を噴射して噴射圧(またはその変化量)を検出するものなど、何れの型式であってもよい。
図6の(b)において、アクチュエータ11と移動体7を連結する連結棒11aにひずみゲージ13が設置され、移動体7に作用する力(またはその変化量)を監視して、塵埃詰まりの有無を検出している。
なお、アクチュエータ11が流体シリンダの場合、該流体の圧力(またはその変化量)を検出してもよい。さらに、移動体7に位置検出計を設置して、その移動量(またはその変化量)を検出してもよい。
【0038】
[実施の形態3]
図7は本発明の実施の形態3に係るサイクロン集塵装置の断面図である。図6において、吸気口3と移動体7との隙間がゴミ等によって塞がれた場合に限り、移動体7はアクチュエータ11によって移動されるものである。なお、実施の形態1(図1)または実施の形態2(図5)と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
移動体7は連結管16内に移動自在に配置され、圧力差16とバネ力F7が釣り合っている。そして、材料確認センサ12の検知信号に基づいてマイコン10が吸気口3に塵埃が詰まっていると判断した場合に限り、アクチュエータ11の連結棒11aが移動体7に係止して吸気口3の開口面積が最大になる位置まで引き戻すものである。
なお、図7においては材料確認センサ12によって、塵埃詰まりを検出しているが、実施の形態2と同様、いずれの塵埃詰まり検知手段を用いてもよい。
これにより、風量W1が変化しても移動体7は自動的に移動して吸気口風速V3が常に最適な値に維持され(実施の形態1の作用、効果)、さらに、吸気口3にゴミ99が引っかかった場合にはこれが取り除かれる(実施の形態2の作用、効果)ことになる。
【0039】
[実施の形態4]
図8および図9は本発明の実施の形態4に係るサイクロン集塵装置の断面図である。なお、実施の形態1(図1)と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図8および図9において、サイクロン集塵装置が稼働を停止してサイクロン室2からの排気が停止した際、すなわち、排気圧P6および吸気圧P1が共に大気圧になって差圧P16がゼロになった際、バネ8が伸張して移動体7は吸気口3を完全に閉塞している。
したがって、たとえば、該サイクロン集塵装置を電気掃除機に設置した場合、図9に示すように電気掃除機が非運転時に横転しても、サイクロン室2内の塵埃90が吸気管1内に侵入することなくサイクロン室2内に留まることができる。よって、接続管103を外した状態でも塵埃90が電気掃除機の外に散逸することがない(図10参照)。
なお、吸気口3が完全に閉塞される位置にまで稼動部7を移動する手段はバネに限定するものではなく、実施の形態2または実施の形態3と同様にアクチュエータを利用してもよい。
【0040】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、吸引する風量の多少にかかわらず捕集性能を高く維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態1に係るサイクロン集塵装置の断面図である。
【図2】図1における移動体に作用する力を説明する部分断面図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係るサイクロン集塵装置の風量と圧力損失の関係を示す相関図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係るサイクロン集塵装置の風量と吸気口風速の関係を示す相関図である。
【図5】本発明の実施の形態2に係るサイクロン集塵装置の断面図である。
【図6】本発明の実施の形態2に係るサイクロン集塵装置の他の塵埃詰まり検知手段を示す断面図である。
【図7】本発明の実施の形態3に係るサイクロン集塵装置の断面図である。
【図8】本発明の実施の形態4に係るサイクロン集塵装置の断面図である。
【図9】本発明の実施の形態4に係るサイクロン集塵装置の断面図である。
【図10】従来の電気掃除機の一例を示す概略図である。
【図11】従来の入口流路可変式分離機を示す平断面図である。
【図12】従来のサイクロン装置の模式図である。
【符号の説明】
1 吸気管、2 サイクロン室、3 吸気口、4 集塵室、5 排気口、6 排気管、7 移動体、8 バネ、9 風量計測装置、10 マイコン、11 アクチュエータ、12 材料確認センサ、13 ひずみゲージ、16 連結管、P1 吸気圧、P6 排気圧、P16 差圧、W1 吸気の風量、V3 吸気口風速、S3 開口面積、δ7 移動体の移動量、δ8 バネの伸縮量、K バネのバネ係数。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cyclone dust collecting apparatus, and more particularly to a cyclone dust collecting apparatus suitable for a vacuum cleaner.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART A cyclone dust collector is a device that turns air mixed with dust (hereinafter, referred to as an air-fuel mixture) in a cylinder and separates dust and air using a specific gravity difference, and is used in various fields. ing. For example, for home use, it is mainly installed in a vacuum cleaner.
Further, it has been found that the cyclone dust collecting apparatus can obtain a sufficient collecting performance by setting the inflow air velocity of the air-fuel mixture at the intake port in a range of 15 to 25 m / s.
[0003]
FIG. 10 is a schematic view showing an example of a conventional vacuum cleaner. In FIG. 10, the air-fuel mixture is sucked from a suction port body 102 having a suction port 101 facing a floor surface F, and is installed in a cleaner main body 104 via a connection pipe 103 connected to the suction block 101. It flows into the intake pipe 1 of the cyclone dust collector.
[0004]
Then, the air-fuel mixture flows into the cyclone chamber 2 from an intake port 3 provided so as to be in contact with the inner wall of the cylindrical cyclone chamber 2 and swirls in the cyclone chamber 2.
Therefore, the dust having a large specific gravity mixed into the air-fuel mixture is blown toward the wall surface by centrifugal force, and falls and accumulates in the dust collection chamber 4 at the bottom of the cyclone chamber 2.
On the other hand, air containing no dust flows into the exhaust pipe 6 through the exhaust port 5 provided at the center of the cyclone chamber 2, and is discharged from the cleaner main body 104 to the outside by the blower motor 105.
[0005]
In the middle of the connection pipe 103 of the vacuum cleaner, there is provided a hand switch 106 composed of a power ON / OFF switch and a power switch for adjusting the strength of the supplied power.
Thus, when cleaning persistent dirt on a carpet or the like, a strong suction force is generated by increasing the number of rotations of the motor by increasing the energizing power. On the other hand, in the case of nighttime when the sound is worrisome or when cleaning the mat, the number of revolutions of the motor is reduced by weakening the power supply to reduce the noise value and eliminate sticking to the mat. Thus, the vacuum cleaner is used by changing the air volume.
[0006]
However, when the amount of air flowing into the cyclone dust collecting device is reduced, the inflow wind speed at the intake port 3 becomes slow, dust is difficult to separate, and the collecting performance of the cyclone dust collecting device is reduced. On the other hand, when the amount of air flowing into the cyclone dust collector is increased, the inflow wind speed at the intake port 3 is increased, dust is easily separated, and the collection performance of the cyclone dust collector is increased, but the pressure loss is excessive. Get higher. For this reason, the following techniques have been proposed.
[0007]
FIG. 11 is a plan sectional view showing a conventional variable inlet flow path type separator. In FIG. 11, a slide gate 210 for adjusting an inflow area is provided in an inflow passage 202 of a cyclone body 201. That is, when the flow rate is large, the slide gate 210 is opened, and as the flow rate becomes small, the slide gate 210 is closed to keep the inflow speed substantially constant. Therefore, the separation performance is sufficiently exhibited from a large flow rate to a small flow rate (for example, see Patent Document 1).
[0008]
FIG. 12 is a schematic view of a conventional cyclone device. In FIG. 12, a movable blade 310 is provided at an inlet 307 of the cyclone 301 so as to be freely opened around the axis of the support shaft 311. A drive arm 312 is fixed to the support shaft 311, a cylinder device 313 (for driving the movable blade 310) is connected to the drive arm 312, and a PID control device 314 for controlling the drive is connected to the cylinder device 313. It is connected.
A differential pressure gauge 315 for measuring a pressure difference (corresponding to the pressure loss of the cyclone device) between the inflow gas pressure at the inlet 307 and the outflow gas pressure at the outlet 309 is provided, and the measured value is input to the PID controller 314. Is done.
Therefore, the fact that the measured value is below (above) the set value indicates that the inflow of the inflow gas 306 has decreased (increased) and the gas flow rate at the inlet 307 has decreased (increased). , The PID control device 314 operates the cylinder device 313 according to the measured value to close (open) the movable vane plate 310.
That is, the flow path width at the inlet portion 307 is narrowed (widened) to increase (drop) the pressure loss with respect to the inflow gas 306 to a set value, and the flow rate of the inflow gas 306 at the inlet portion 307 is recovered to stabilize the dust collection rate. (For example, see Patent Document 2).
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 61-187259 (page 3-4, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-11-90274 (page 2-3, FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, any of the above prior arts
(1) a differential pressure gauge for measuring a pressure difference between an inflow gas pressure and an outflow gas pressure,
(2) driving means for driving a slide gate or a movable vane plate for changing a flow path width;
(3) A control means for controlling the driving means based on the measurement value of the differential pressure gauge is required.
[0011]
Therefore, there were the following problems.
(I) The number of components constituting the cyclone dust collector increases, the mechanism becomes complicated, and the cyclone dust collector itself becomes large and heavy.
(Ii) In addition, the manufacturing cost of the cyclone dust collecting device increases.
(Iii) In particular, when the vacuum cleaner is installed in a vacuum cleaner, the degree of freedom of the external design of the vacuum cleaner is impaired.
(Iv) Further, when large dust is sucked in a small flow rate state and the large dust is caught in the gap between the slide gate or the movable vane and the inner surface of the inflow passage, it is difficult to remove the dust.
(V) When the cyclone dust collector is used in a horizontal position, the separated and collected dust enters the inlet channel from the entrance.
[0012]
The present invention has been made to solve such a problem, and a simple structure can maintain dust collection performance (recovery performance) even when the amount of air to be suctioned changes. The purpose is to obtain a cyclone dust collector.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The cyclone dust collecting apparatus according to the present invention is as follows.
(1) The invention according to claim 1 is a cyclone chamber that separates dust and air by swirling intake air made of air mixed with dust,
An intake pipe installed at an intake port of the cyclone chamber to suck the intake air;
An exhaust pipe that is installed at an exhaust port of the cyclone chamber and discharges exhaust air that is air separated from dust;
A connection pipe connecting the intake pipe and the exhaust pipe,
A moving body that is disposed inside the connecting pipe and moves by a pressure difference between an intake pressure in the intake pipe and an exhaust pressure in the exhaust pipe, and that changes an opening area of the intake port. It is assumed that.
[0014]
(2) In the invention according to claim 2, in the invention according to claim 1, an elastic body is installed or abutted on the moving body, and the moving body is pushed or pulled in a direction in which the opening area is reduced by the elastic body. It is characterized by being done.
[0015]
(3) The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein a relationship between the pressure difference and an inflow speed of the intake air at the intake port;
A relationship between the inflow speed of the intake air at the intake port and the opening area,
An elastic coefficient of the elastic body is set based on a relationship between the opening area and a moving distance of the moving body.
[0016]
(4) The invention according to a fourth aspect is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein an inflow speed of the intake air at the intake port is controlled to 15 to 25 m / s. It is.
[0017]
(5) The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the moving body is capable of closing the intake port.
[0018]
(6) In the invention according to claim 6, in the invention according to claim 5, an actuator is installed or abutted on the moving body, and the actuator moves the moving body to close the intake port. It is assumed that.
[0019]
(7) The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6, wherein dust clogging detection means for detecting dust clogging in a gap between the moving body and the intake port;
An actuator for moving the moving body,
The actuator is configured to move the movable body based on a dust clog signal from the dust clog detection means so as to maximize the opening area.
(8) The invention according to claim 8 is characterized in that the dust clogging detection means in the invention according to claim 7 has a flow sensor for measuring a flow rate of exhaust gas flowing through the exhaust pipe.
[0020]
(9) In a ninth aspect of the present invention, in the invention according to the seventh aspect, the dust clogging detection unit detects a load sensor for detecting a force acting on the moving body, and a moving speed or a moving acceleration of the moving body. It has either a speed sensor for detecting or a material confirmation sensor for directly detecting dust clogged in a gap between the moving body and the intake port.
[0021]
(10) According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to the seventh aspect, the dust clogging detection unit is configured to detect the pressure of the intake pressure in the intake pipe and the exhaust pressure in the exhaust pipe. It has a pressure sensor for measuring the difference.
[0022]
(11) a cyclone chamber that separates dust and air by swirling intake air made of air mixed with dust;
An intake pipe installed at an intake port of the cyclone chamber to suck the intake air;
An exhaust pipe that is installed at an exhaust port of the cyclone chamber and discharges exhaust air that is air separated from dust;
A movable body capable of changing the opening area of the intake port,
An actuator for moving the moving body,
Dust clogging detection means for detecting dust clogging in a gap between the moving body and the intake port,
The actuator is configured to move the movable body based on a dust clog signal from the dust clog detection means so as to maximize the opening area.
[0023]
(12) According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to the eleventh aspect, the dust clogging detecting means has a flow sensor for measuring a flow rate of exhaust gas flowing through the exhaust pipe.
[0024]
(13) According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to the eleventh aspect, the dust clogging detecting unit detects a load sensor for detecting a force acting on the moving body, and a moving speed or a moving acceleration of the moving body. It has either a speed sensor for detecting or a material confirmation sensor for directly detecting dust clogged in a gap between the moving body and the intake port.
[0025]
(14) The invention according to claim 14 is the invention according to claim 11, wherein the dust clogging detection means is configured to measure a pressure difference between a pressure of intake air in the intake pipe and a pressure of exhaust gas in the exhaust pipe. It is characterized by having.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The air mixed with dust (hereinafter referred to as “suction”) flowing from the suction pipe 1 flows into the cyclone chamber 2 from the suction port 3 provided so as to be in contact with the cylindrical cyclone chamber 2, and turns inside the cyclone chamber 2. I do.
Here, dust having a large specific gravity (granular, massive, etc.) is blown to the wall surface side of the cyclone chamber 2 by centrifugal force and separated from air. The separated dust falls and accumulates in the dust collecting chamber 4 at the bottom of the cyclone chamber 2. On the other hand, the air after the dust is separated (hereinafter referred to as exhaust) flows into the exhaust pipe 6 through the exhaust port 5 provided at the center of the cyclone chamber 2.
[0027]
Further, a connecting pipe 16 for connecting the intake pipe 1 and the exhaust pipe 6 is provided, and the moving body 7 is disposed in the connecting pipe 16.
The moving body 7 is urged by a spring 8 in a direction protruding toward the intake pipe 1, and the opening area S3 of the intake port 3 varies depending on the amount of projection. Note that the spring 8 may be a compression spring (using a repulsive force) that pushes out the moving body 7 or a tension spring (using a contracting force) that pulls the moving body 7. Further, the spring 8 is not limited to a coil spring, but may be a leaf spring. Further, an elastic block such as a urethane resin which exerts the above-mentioned action may be used.
[0028]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a force acting on the moving body in FIG. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and a part of the description will be omitted. In FIG. 2, since the moving body 7 is disposed in the connecting pipe 16 in an airtight and slidable manner, the moving body 7 has an exhaust pressure P6 (hereinafter referred to as an exhaust pressure P6) in the exhaust pipe 6 and an intake pipe. 1, the intake pressure P1 (hereinafter, referred to as the intake pressure P1) acts in directions facing each other.
That is, the pressure difference P16 (P16 = P1-P6; hereinafter, referred to as differential pressure P16) acts on the moving body 7. Here, since the differential pressure P16 is equal to the pressure difference between the front and rear of the cyclone dust collector, it can be considered as the pressure loss of the cyclone dust collector.
[0029]
Further, the moving body 7 is pushed into the intake pipe 1 by the spring 8 in the direction in which the intake roller 3 closes (the same as the direction in which the opening area S3 decreases). , A spring force F8) is acting.
That is, when the airflow W1 of the intake air flowing into the cyclone dust collecting device is constant, the force F7 acting on the moving body 7 is balanced with the spring force F8, so that the area receiving the pressure of the moving body 7 is S7 (discharged area). If the area receiving the atmospheric pressure P6 is equal to the area receiving the intake pressure P1, the following relational expression is established.
F8 = F7 = P16 × S7 (1)
On the other hand, the differential pressure P16 is expressed as a function of the airflow W1 of the intake air (P16 increases with the increase of W1), and the inflow velocity V3 of the intake air at the intake port 3 (hereinafter referred to as the intake air velocity V3) is the airflow. Since the function is represented by W1 and the opening area S3 (V3 increases with an increase in W1 and decreases with an increase in S3), the following relational expression holds.
P16 = f (W1) (2)
V3 = g (W1, S3) (3)
The opening area S3 is expressed as a function by the movement amount δ7 of the moving body 7 (same as the compression amount δ8 of the spring 8) (S3 decreases as δ7 increases, for example, proportionally when the opening area is rectangular). Therefore, the following relational expression holds.
S3 = h (δ7) = h (δ8) (4)
As described above, since the opening area S3 for guaranteeing the predetermined intake air velocity V3 with respect to the intake air flow W1 is obtained, the compression amount δ8 of the spring 8 is determined.
On the other hand, since the differential pressure P16 is determined from the air flow W1, the spring coefficient K is calculated by the following equation.
F8 = K × δ8 (5)
Therefore, the spring coefficient K is selected such that the intake port speed V3 is in the range of 15 m / s to 25 m / s. As a result, even if the air flow W1 changes, the moving body 7 automatically moves, so that the intake port wind speed V3 is always maintained at an optimum value.
[0030]
For example, when the air volume of the intake air increases to W1 + ΔW1, the differential pressure P16 increases to greatly compress the spring 8 (the spring force increases to F8 + ΔF8) and the opening area increases to S3 + ΔS3, so that V3 = g (W1 + ΔW1, S3 + ΔS3), it is possible to keep the intake port wind speed V3 at a substantially constant value (this is the same as suppressing it so as not to further increase).
Therefore, since the excessive swirling wind speed in the cyclone chamber 2 can be suppressed, the increase in the pressure loss of the cyclone dust collecting device can be reduced.
FIG. 3 is a correlation diagram showing the relationship between the air volume and the pressure loss of the cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 3, in the first embodiment indicated by black circles, the pressure loss gradually increases with an increase in the air volume. On the other hand, in the case where the moving object indicated by the black triangle is not provided, the pressure loss sharply increases.
[0031]
On the other hand, when the air volume of the intake air decreases to W1−ΔW1, the differential pressure P16 decreases and the spring 8 expands (the spring force decreases to F8−ΔF8), and the opening area decreases to S3−ΔS3. = G (W1−ΔW1, S3−ΔS3) makes it possible to keep the intake air velocity V3 of the intake air at a substantially constant value (same as suppressing it so as not to further decrease).
That is, since the reduction of the inlet wind speed V3 is automatically prevented, the turning force in the cyclone chamber 2 can be maintained. Therefore, dust can be sufficiently separated even if the air volume is small, and the collection performance of the cyclone dust collecting apparatus can be maintained high.
FIG. 4 is a correlation diagram showing the relationship between the air volume and the inlet wind speed of the cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 4, in the first embodiment indicated by black circles, the intake port wind speed is a constant value regardless of the increase or decrease of the air volume. On the other hand, in those which do not have the equivalent to the moving body shown by the black triangle, the intake port wind speed increases proportionally with the increase in the air volume.
[0032]
When large dust blocks the gap between the intake port 3 and the moving body 7, the differential pressure P16 acting on the moving body 7 increases because the exhaust pressure P6 decreases (negative pressure increases). Therefore, the force acting on the spring 8 (spring force F8) increases, and the spring 8 contracts (the same as when the movable body 7 is pulled toward the discharge pipe 6), and the opening area of the intake port 3 increases. Therefore, the dust is automatically removed.
[0033]
As described above, according to the first embodiment, since the microcomputer, the actuator, and the measuring device are not used, the number of parts is reduced, the structure is simple, and the collection performance is maintained high regardless of the increase or decrease of the air flow. It is possible to obtain a small and inexpensive cyclone dust collecting apparatus that can perform the operation.
For example, when installed in a vacuum cleaner, the air volume is reduced not only when the air volume changes due to the operation mode change operation, but also due to disturbances such as suction of foreign matter at the suction port 101 (see FIG. 10) and sticking to a carpet. Even in such a case, the collection performance of the cyclone dust collecting device can be maintained at a high level, so that a comfortable use environment can be provided.
Further, the size and weight of the vacuum cleaner, the ease of arrangement inside the machine, and the degree of freedom in external design are increased, so that the commercial value is improved.
[0034]
[Embodiment 2]
FIG. 5 is a sectional view of a cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, a moving body 7 is moved by an actuator 11. The same parts as those in the first embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and a part of the description will be omitted.
The moving body 7 is arranged so as to be able to protrude into the intake pipe 6, and the opening area S3 of the intake port 3 is increased or decreased according to the amount of projection.
Further, an air volume W6 of the exhaust gas in the exhaust pipe 6 is measured by an air volume measuring device 9 provided in the exhaust pipe 6. The measurement information is transmitted to the microcomputer 10, and the microcomputer 10 determines the movement amount δ7 of the moving body 7 so that the inlet speed V3 (the inflow wind speed of the intake air at the inlet 3) becomes an optimum value, and sends it to the actuator 11. Tell Then, the actuator 11 moves the moving body 7 by the optimum movement amount δ7.
That is, when the air volume W6 is small, the moving body 7 is protruded so that the opening area S3 of the intake port 3 is small, and when the air volume W6 is large, the moving body 7 is pulled back so that the opening area S3 of the intake port 3 is large.
[0035]
Furthermore, when the large dust 99 is sucked when the air volume W6 is relatively small, the dust 99 is caught in the gap between the intake port 3 and the moving body 7 as shown in FIG. At this time, since the opening area S3 of the intake port 3 is reduced by being closed by the dust 99, the air volume W6 flowing through the exhaust pipe 6 is rapidly reduced.
When the microcomputer 10 determines that dust clogging has occurred based on this information (the change amount (differential value) of the airflow W6 has become equal to or more than a predetermined value), the microcomputer 10 instructs the actuator 11 to suck the moving body 7 It is commanded to pull back once to the position where the opening area S3 of the mouth 3 is maximized, and then to push it to the optimum position. Thus, the dust 99 caught in the gap between the moving body 7 and the suction port 3 is removed.
[0036]
Note that the dust clogging detecting means in FIG. 5 is not limited to the means for measuring the air volume W6 by the air volume measuring device 9, and may measure the air volume from the wind speed and pressure information, or estimate the air volume from the supplied electric power. good.
Further, instead of the air volume measuring device 9, a differential pressure gauge for measuring a differential pressure P16 between the exhaust pressure P6 and the intake pressure P1 may be provided.
[0037]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another dust clogging detecting means of the cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and a part of the description will be omitted.
In FIG. 6A, a material confirmation sensor 12 (so-called material presence sensor) is installed in the intake port 3 to directly detect the presence or absence of dust clogging in the relevant portion.
The material confirmation sensor 12 detects a capacitance or a dielectric constant (or a change amount thereof), detects a reflected light by irradiating light (or a change amount thereof), or injects a gas and ejects a gas. (Or the amount of change thereof), or any other type.
In FIG. 6B, a strain gauge 13 is provided on a connecting rod 11a connecting the actuator 11 and the moving body 7, and a force (or a change amount) acting on the moving body 7 is monitored to determine whether or not dust is clogged. Is detected.
When the actuator 11 is a fluid cylinder, the pressure of the fluid (or a change amount thereof) may be detected. Furthermore, a position detector may be installed on the moving body 7 to detect the amount of movement (or the amount of change).
[0038]
[Embodiment 3]
FIG. 7 is a sectional view of a cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 6, the moving body 7 is moved by the actuator 11 only when the gap between the intake port 3 and the moving body 7 is closed by dust or the like. The same parts as in the first embodiment (FIG. 1) or the second embodiment (FIG. 5) are denoted by the same reference numerals, and a part of the description will be omitted.
The moving body 7 is movably disposed in the connecting pipe 16, and the pressure difference 16 and the spring force F7 are balanced. Only when the microcomputer 10 determines that the intake port 3 is clogged with dust based on the detection signal of the material confirmation sensor 12, the connecting rod 11a of the actuator 11 is locked to the moving body 7 and the It is pulled back to the position where the opening area is maximized.
Although dust clogging is detected by the material confirmation sensor 12 in FIG. 7, any dust clogging detecting means may be used as in the second embodiment.
As a result, even when the air flow W1 changes, the moving body 7 automatically moves, and the inlet wind speed V3 is always maintained at an optimum value (the operation and effect of the first embodiment). When 99 is caught, it is removed (the operation and effect of the second embodiment).
[0039]
[Embodiment 4]
8 and 9 are sectional views of a cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. The same parts as those in the first embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and a part of the description will be omitted.
8 and 9, when the operation of the cyclone dust collecting device is stopped and the exhaust from the cyclone chamber 2 is stopped, that is, both the exhaust pressure P6 and the intake pressure P1 become the atmospheric pressure, and the differential pressure P16 becomes zero. When this happens, the spring 8 expands and the moving body 7 completely blocks the intake port 3.
Therefore, for example, when the cyclone dust collecting device is installed in a vacuum cleaner, dust 90 in the cyclone chamber 2 enters the suction pipe 1 even if the vacuum cleaner rolls over when not operating as shown in FIG. It is possible to stay in the cyclone chamber 2 without performing. Therefore, even when the connection pipe 103 is removed, the dust 90 does not escape outside the vacuum cleaner (see FIG. 10).
The means for moving the operating unit 7 to the position where the intake port 3 is completely closed is not limited to a spring, and an actuator may be used as in the second or third embodiment.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to maintain a high collection performance regardless of the amount of air to be sucked.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a force acting on a moving body in FIG.
FIG. 3 is a correlation diagram showing a relationship between an air volume and a pressure loss of the cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a correlation diagram showing the relationship between the air flow rate and the intake port wind speed of the cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another dust clogging detecting means of the cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of a cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view of a cyclone dust collecting apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 10 is a schematic view showing an example of a conventional vacuum cleaner.
FIG. 11 is a plan sectional view showing a conventional variable inlet flow path type separator.
FIG. 12 is a schematic view of a conventional cyclone device.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 intake pipe, 2 cyclone chamber, 3 intake port, 4 dust collection chamber, 5 exhaust port, 6 exhaust pipe, 7 moving body, 8 spring, 9 air flow measuring device, 10 microcomputer, 11 actuator, 12 material confirmation sensor, 13 strain Gauge, 16 connecting pipes, P1 intake pressure, P6 exhaust pressure, P16 differential pressure, W1 intake air volume, V3 intake port wind speed, S3 opening area, δ7 moving amount of moving body, δ8 spring expanding and contracting amount, spring coefficient of K spring .

Claims (14)

塵埃が混合した空気でなる吸気を旋回させて塵埃と空気とを分離するサイクロン室と、
該サイクロン室の吸気口に設置されて前記吸気を吸引する吸気管と、
該サイクロン室の排気口に設置されて塵埃が分離された空気でなる排気を排出する排気管と、
前記吸気管と前記排気管を連結する連結管と、
該連結管の内部に配置されて前記吸気管における吸気の圧力と前記排気管における排気の圧力との圧力差によって移動し、且つ前記吸気口の開口面積を変更する移動体とを有することを特徴とするサイクロン集塵装置。
A cyclone chamber that separates dust and air by swirling intake air made of air mixed with dust,
An intake pipe installed at an intake port of the cyclone chamber to suck the intake air;
An exhaust pipe that is installed at an exhaust port of the cyclone chamber and discharges exhaust air that is air separated from dust;
A connection pipe connecting the intake pipe and the exhaust pipe,
A moving body that is disposed inside the connecting pipe and moves by a pressure difference between an intake pressure in the intake pipe and an exhaust pressure in the exhaust pipe, and that changes an opening area of the intake port. And cyclone dust collector.
前記移動体に弾性体が設置または当接され、該弾性体によって前記開口面積を減少させる方向に前記移動体が押し出しまたは牽引されてなることを特徴とする請求項1記載のサイクロン集塵装置。2. The cyclone dust collecting apparatus according to claim 1, wherein an elastic body is installed or abutted on the moving body, and the moving body is pushed or pulled by the elastic body in a direction to reduce the opening area. 前記圧力差と前記吸気口における前記吸気の流入速度との関係と、
前記吸気口における前記吸気の流入速度と前記開口面積との関係と、
前記開口面積と前記移動体の移動距離との関係とに基づいて、前記弾性体の弾性係数が設定されてなることを特徴とする請求項2記載のサイクロン集塵装置。
A relationship between the pressure difference and the inflow speed of the intake air at the intake port,
A relationship between the inflow speed of the intake air at the intake port and the opening area,
The cyclone dust collecting apparatus according to claim 2, wherein an elastic coefficient of the elastic body is set based on a relationship between the opening area and a moving distance of the moving body.
前記吸気口における前記吸気の流入速度が15〜25m/sに制御されてなることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のサイクロン集塵装置。4. The cyclone dust collecting apparatus according to claim 1, wherein a flow rate of the intake air at the intake port is controlled to 15 to 25 m / s. 5. 前記移動体が前記吸気口を閉塞自在であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のサイクロン集塵装置。The cyclone dust collecting apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the movable body is capable of closing the intake port. 前記移動体にアクチュエータが設置または当接され、該アクチュエータが前記移動体を移動して前記吸気口を閉塞することを特徴とする請求項5記載のサイクロン集塵装置。6. The cyclone dust collecting apparatus according to claim 5, wherein an actuator is installed or abutted on the moving body, and the actuator moves the moving body to close the intake port. 前記移動体と前記吸気口との隙間における塵埃詰まりを検知する塵埃詰まり検知手段と、
前記移動体を移動させるアクチュエータとを有し、
前記塵埃詰まり検知手段からの塵埃詰まり信号に基づいて、前記アクチュエータが前記開口面積を最大にするように前記移動体を移動させることを特徴とする請求項6記載のサイクロン集塵装置。
Dust clogging detection means for detecting dust clogging in a gap between the moving body and the intake port,
An actuator for moving the moving body,
7. The cyclone dust collecting apparatus according to claim 6, wherein the actuator moves the movable body so as to maximize the opening area based on a dust clogging signal from the dust clogging detection unit.
前記塵埃詰まり検知手段が、前記排気管を流れる排気の流量を測定する流量センサを有することを特徴とする請求項7記載のサイクロン集塵装置。8. The cyclone dust collecting apparatus according to claim 7, wherein said dust clogging detecting means has a flow sensor for measuring a flow rate of exhaust gas flowing through said exhaust pipe. 前記塵埃詰まり検知手段が、前記移動体に作用する力を検知する荷重センサ、前記移動体の移動する移動速度若しくは移動加速度を検知する速度センサ、または前記移動体と前記吸気口との隙間に詰まった塵埃を直接検知する材料確認センサの何れかを有することを特徴とする請求項7記載のサイクロン集塵装置。A load sensor for detecting a force acting on the moving body, a speed sensor for detecting a moving speed or a moving acceleration of the moving body, or a clog in a gap between the moving body and the intake port. The cyclone dust collecting apparatus according to claim 7, further comprising any one of a material confirmation sensor for directly detecting the dust. 前記塵埃詰まり検知手段が、前記吸気管における吸気の圧力と前記排気管における排気の圧力との圧力差を測定する圧力センサを有することを特徴とする請求項7記載のサイクロン集塵装置。The cyclone dust collecting apparatus according to claim 7, wherein the dust clogging detecting means includes a pressure sensor for measuring a pressure difference between an intake pressure in the intake pipe and an exhaust pressure in the exhaust pipe. 塵埃が混合した空気でなる吸気を旋回させて塵埃と空気とを分離するサイクロン室と、
該サイクロン室の吸気口に設置されて前記吸気を吸引する吸気管と、
該サイクロン室の排気口に設置されて塵埃が分離された空気でなる排気を排出する排気管と、
前記吸気口の開口面積を変更自在な移動体と、
該移動体を移動させるアクチュエータと、
前記移動体と前記吸気口との隙間における塵埃詰まりを検知する塵埃詰まり検知手段とを有し、
前記塵埃詰まり検知手段からの塵埃詰まり信号に基づいて、前記アクチュエータが前記開口面積を最大にするように前記移動体を移動させることを特徴とするサイクロン集塵装置。
A cyclone chamber that separates dust and air by swirling intake air made of air mixed with dust,
An intake pipe installed at an intake port of the cyclone chamber to suck the intake air;
An exhaust pipe that is installed at an exhaust port of the cyclone chamber and discharges exhaust air that is air separated from dust;
A movable body capable of changing the opening area of the intake port,
An actuator for moving the moving body,
Dust clogging detection means for detecting dust clogging in a gap between the moving body and the intake port,
A cyclone dust collecting apparatus, wherein the actuator moves the movable body based on a dust clogging signal from the dust clogging detection means so as to maximize the opening area.
前記塵埃詰まり検知手段が、前記排気管を流れる排気の流量を測定する流量センサを有することを特徴とする請11記載のサイクロン集塵装置。The cyclone dust collecting apparatus according to claim 11, wherein the dust clogging detecting means has a flow rate sensor for measuring a flow rate of exhaust gas flowing through the exhaust pipe. 前記塵埃詰まり検知手段が、前記移動体に作用する力を検知する荷重センサ、前記移動体の移動する移動速度若しくは移動加速度を検知する速度センサ、または前記移動体と前記吸気口との隙間に詰まった塵埃を直接検知する材料確認センサの何れかを有することを特徴とする請求項11記載のサイクロン集塵装置。A load sensor for detecting a force acting on the moving body, a speed sensor for detecting a moving speed or a moving acceleration of the moving body, or a clog in a gap between the moving body and the intake port. The cyclone dust collecting apparatus according to claim 11, further comprising any one of a material confirmation sensor for directly detecting the dust. 前記塵埃詰まり検知手段が、前記吸気管における吸気の圧力と前記排気管における排気の圧力との圧力差を測定する圧力センサを有することを特徴とする請求項11記載のサイクロン集塵装置。The cyclone dust collecting apparatus according to claim 11, wherein the dust clogging detecting means includes a pressure sensor for measuring a pressure difference between an intake pressure in the intake pipe and an exhaust pressure in the exhaust pipe.
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