JP2004159814A - 集塵装置及びそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

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Sadao Fukushima
定男 福島
Sadamoto Kodera
定基 小寺
Tomio Tanigawa
富夫 谷川
Takaya Azumi
喬哉 安積
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Abstract

【課題】サイクロン筒体と排気筒との間隔を集塵装置を大型化することなく十分に確保することができ、塵埃捕集効率を向上させることができる集塵装置及びそれを用いた電気掃除機を提供する。
【解決手段】吸引経路に配置されるダストボックス10内にフィルタ(外側フィルタフィクスチャ11)を配設して、このフィルタとダストボックス10との間に第1サイクロン空間22を形成し、前記フィルタ内にサイクロン筒体12を配設して、このサイクロン筒体12内に第2サイクロン空間44を形成すると共に、サイクロン筒体12内に排気筒26を配設し、サイクロン筒体12は排気筒26と略平行となるよう軸方向にほぼ同径に形成した。さらに、サイクロン筒体12に、前記排気筒26と略平行となる大径部37に連続する小径部38を形成した。
【選択図】 図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、サイクロン式の集塵装置及びそれを用いた電気掃除機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ダストボックス内に配設されるサイクロン筒体は、逆円錐形に形成されていた(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
この構成では、サイクロン筒体内で旋回流を発生させて塵埃を分離し、サイクロン筒体の中心部に垂下形成された排気筒から塵埃が分離された空気を吸引するようになっている。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−146850号公報(図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サイクロン筒体が逆円錐状に形成されているため下にゆくほど排気筒側に近づき、排気筒の下端開口から塵埃も吸引する虞がある。これを防止するためには、排気筒とサイクロン筒体内面との間隔を十分に確保する必要があるが、サイクロン筒体が大径になり、集塵装置が大型化する問題が生じる。
【0006】
そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、サイクロン筒体と排気筒との間隔を集塵装置を大型化することなく十分に確保することができ、塵埃捕集効率を向上させることができる集塵装置及びそれを用いた電気掃除機を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本願発明に係る集塵装置は、吸引経路に配置されるダストボックス内にフィルタを配設して、このフィルタとダストボックスとの間に第1サイクロン空間を形成し、前記フィルタ内にサイクロン筒体を配設して、このサイクロン筒体内に第2サイクロン空間を形成すると共に、前記サイクロン筒体内に排気筒を配設し、サイクロン筒体は排気筒と略平行となるよう軸方向にほぼ同径に形成したことを特徴とするものである。
【0008】
さらに、前記サイクロン筒体に、前記排気筒と略平行となる大径部に連続する小径部を形成したことを特徴とするものである。
【0009】
また、前記第1サイクロン空間からサイクロン筒体内の第2サイクロン空間への空気流の導入部を、ダストボックスの吸込口に対して反対側に位置するように配置したことを特徴とするものである。
【0010】
また、前記第1サイクロン空間からサイクロン筒体内の第2サイクロン空間への空気流の導入部に、サイクロン筒体内側に向かって空気流を案内するガイドを形成したことを特徴とするものである。
【0011】
また、前記第1サイクロン空間からサイクロン筒体内の第2サイクロン空間への空気流の導入部に、サイクロン筒体外側に向かって空気流を案内するガイドを形成したことを特徴とするものである。
【0012】
また、本願発明に係る電気掃除機は、上記のいずれかに記載の集塵装置を用いたことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の一実施形態を図1〜図10を参照して詳細に説明する。
【0014】
本実施形態の電気掃除機は、図1〜図3に示すように、キャニスタータイプの掃除機本体1の前部に、サイクロン式の集塵装置2が上方から挿入されることにより着脱自在に設けられ、掃除機本体1の後部には電動送風機3が内蔵されている。また、掃除機本体1の前面部の連結口4には、図示しない吸込ホースや延長管を介して吸込具が連結されるようになっている。また、掃除機本体1には、床面を容易に移動できるように、キャスター式の前輪5と一対の大径の後輪6,6を備えている。
【0015】
集塵装置2は、図4〜図10等に示すように、略円筒状のダストボックス10の内側に、略円筒状の外側フィルタフィクスチャ(フィルタ枠体)11と内側フィルタフィクスチャ(サイクロン筒体)12がダストボックス10と同心状に配置されており、ダストボックス10は内部に溜まった塵埃が外から見えるように透明又は半透明の合成樹脂などで形成されている。
【0016】
図7に示すように、外側フィルタフィクスチャ11は、その側面に形成された開口部13がメッシュ状のフィルタ14で覆われている。なお、図6等では、図が分かりにくくなるので、フィルタ14の図示を省略している。
【0017】
一方、ダストボックス10の前面上部には吸気管15が突設され、吸気管15の先端側開口16は、掃除機本体1の前面側中央部に形成された前記連結口4と直接連結できるように、ダストボックス10の前面側の略中心付近に形成されている。
【0018】
また、図7に示すように、ダストボックス10内面に開口する吸気管15の吸込口17には、片側に壁18が設けられていて、上記のように吸気管15が中央部に形成されていても吸込風の流れを変えて、ダストボックス10内部で発生する旋回流(サイクロン)の流れる方向(図7においては時計回り方向)へ案内するようにしている。しかし、このように構成しても、吸込口17から吸引された空気の一部は、旋回することなく、外側フィルタフィクスチャ11のメッシュ状のフィルタ14に向かって流れようとし、塵埃の一部がフィルタ14をそのまま通過してしまう問題が生じる。
【0019】
そこで、本実施形態においては、外側フィルタフィクスチャ(フィルタ枠体)11に、ダストボックス10の吸込口17に対向して無孔状の壁19を形成している。これにより、吸込口17から吸引される塵埃,特に微細な塵埃が外側フィルタフィクスチャ11のフィルタ14を直接通過するのを防止することができ、塵埃捕集効率を向上することができる。
【0020】
また、外側フィルタフィクスチャ11の下端には、内側フィルタフィクスチャ12の外壁及びダストボックス10の内壁に向かって延びる鍔部20が形成され、ダストボックス10の内壁に向かって延びる鍔部20の外周は下方に曲げられて、ダストボックス10内壁との間に隙間21が形成されるようになっている。従って、ダストボックス10内壁と外側フィルタフィクスチャ11との間には、ダストボックス10内壁と外側フィルタフィクスチャ11及びその鍔部20とによって囲まれて、旋回流による遠心分離とフィルタ14とにより比較的大きな塵埃(粗塵)を分離する第1サイクロン空間22が形成され、その下部側に第1サイクロン空間22と隙間21を介して連通し、分離された塵埃を捕集する外側集塵部23が形成されている。鍔部20の先端部分が下方に曲げられているため、塵埃が第1サイクロン空間22から隙間21を介して外側集塵部23へ移動するとき、大きな塵埃が先端部分に引っ掛かるのを防いでいる。
【0021】
上記外側フィルタフィクスチャ11は、ダストボックス10の上端開口を閉塞する上蓋24の下面を成す中蓋25に垂れ下がった状態に着脱可能に取り付けられるようになっている。上蓋24の下面を成す中蓋25の中央部には、下方に延びる排気筒26が形成されており、この中蓋25がシールリング27を挟んだ状態で上蓋24の内壁に嵌合している。また、中蓋25とダストボックス10の上端間は、中蓋25に装着されたパッキン28によって密閉されるようになっている。また、上蓋24と中蓋25との間には、排気筒26の上部開口29を囲むように微細塵を濾過する円筒状フィルタ30が装着されている。このように構成された上蓋24は、前部下端側に形成された溝31にダストボックス10の前部上端側に形成された突出部32が嵌合し、後部下端側に形成された係止爪33にダストボックス10の後部取手34の上側に設けられてスプリング35で付勢されたクランプ36が係合することにより、開閉可能に構成されている。
【0022】
一方、内側フィルタフィクスチャ12にはフィルタは装着されておらず、旋回流による遠心分離のみによって細かな塵埃(細塵)を分離するもので、上端から上記外側フィルタフィクスチャ11の鍔部20の下端部付近までが、内側にある排気筒26と略平行になるよう軸方向にほぼ同径に形成された大径部37と、その下側に滑らかに絞り込まれて形成された小径部38と、この小径部38の上端部から下方に広がるスカート状部39とを有している。このスカート状部39の下端縁にはパッキン40が装着され、後述する底蓋41に取り付けられる伏椀状のダストカップ42の上端開口縁が密接するように構成されている。また、大径部37には、外側フィルタフィクスチャ11の鍔部20の内周縁に引っ掛かる段部42が形成されている。従って、内側フィルタフィクスチャ12は、その大径部37の外周に形成された段部42が外側フィルタフィクスチャ11の鍔部20の内周縁に引っ掛かることにより支持され、上端縁は上蓋24下面の中蓋25に装着されたパッキン43に当たって密接し、スカート状部39の下端縁に装着されたパッキン40に、底蓋41に取り付けられたダストカップ42の上端開口縁が密接するようになっている。
【0023】
本実施形態においては、上述したように内側フィルタフィクスチャ(サイクロン筒体)12を2段筒状に形成して、上部側の大径部37を排気筒26と略平行になるよう軸方向にほぼ同径に形成しているので、内側フィルタフィクスチャ12と排気筒26との間隔dを集塵装置2を大型化することなく十分に確保することができ、排気筒26から直接塵埃が吸引されるのを防ぐことができるので、塵埃捕集効率を向上することができる。また、内側フィルタフィクスチャ12に上記のような大径部37と共に小径部38を形成することにより、小径部38で旋回流の流速が大きくなるので、微細塵の捕集効率も向上することができる。
【0024】
また、上記大径部37には、第1サイクロン空間22からの空気流を内側フィルタフィクスチャ12内の第2サイクロン空間44に導入するための導入部45が形成されている。本実施形態においては、この導入部45を図7等に示すようにダストボックス10の吸込口17の反対側に位置するように形成している。
【0025】
上記導入部45の形成位置としては、図7の左側や右側の吸込口17近くに形成することも考えられるが、図7の左側の吸込口17近くに形成すると、吸込口17から吸引された塵埃を含む空気が第1サイクロン空間22を旋回せずに直ぐに第2サイクロン空間44に入って、排気筒26内に吸引されやすくなるので塵埃捕集効率が低下する。また、導入部45を図7の右側の吸込口17近くに形成すると、吸込口17から吸引される風の流れと導入部45に吸い込まれる風の流れとが影響し合って乱流が発生し、旋回流が弱まって外側フィルタフィクスチャ11のフィルタ14部分に綿ごみ等の塵埃の貼り付きが生じ、塵埃の捕集効率に悪影響を及ぼす。
【0026】
これに対して、本実施形態においては、吸込口17の反対側に導入部45を形成しているので、吸込口17から吸引された塵埃を含む空気が第1サイクロン空間22を旋回せずに直ぐに第2サイクロン空間44に入って排気筒26内に吸引されたり、吸込流と影響し合って旋回流が弱まることによりフィルタ14への綿ごみ等の塵埃の貼り付きが生じたりしなくなるため、塵埃の捕集効率に良い影響を及ぼし、流体解析においても若干の向上が見られる。
【0027】
また、上記導入部45には、図10(a)等に示すように、内側フィルタフィクスチャ12に、その内側に向かって空気流を案内するガイドとしての仕切板46が形成されている。この仕切板46を設けることにより、外側フィルタフィクスチャ11を通過した細塵を含む空気流が導入部45の流路47に集中される。すなわち、この流路47が確保されることにより、旋回流が強くなると共に流量も多くなるので、塵埃捕集効率を向上することができると共に、吸込仕事率が向上する要因ともなる。
【0028】
さらに、上記導入部45には、外側フィルタフィクスチャ11に内側フィルタフィクスチャ12の外側に向かって空気流を案内するガイドとしての仕切板48が形成されている。この仕切板48を設けることにより、外側フィルタフィクスチャ11を通る細塵を含む空気流が内側フィルタフィクスチャ12と外側フィルタフィクスチャ11間の流路49に集中される。すなわち、この流路49が確保されることにより、旋回流がさらに強くなると共に流量も多くなるので、塵埃捕集効率をさらに向上することができると共に、吸込仕事率がさらに向上する要因ともなる。
【0029】
また、図5等に示すように、ダストボックス10の底部には、取手34の下部に設けられたヒンジ(図示せず)により開閉自在に構成された底蓋41が取り付けられている。この底蓋41は、吸気管15下方に設けられたレバー50の上部をスプリング51の付勢力に抗して押すことにより、レバー50の下端に形成されたクランプ52が底蓋41側の係止爪53より外れて、ダストボックス10の下端開口を開放するようになっている。また、底蓋41の上面には、ダストカップ42の下端縁がシール部材54を介して嵌合される環状リブ55が形成されている。
【0030】
従って、ダストボックス10内の外側集塵部23に堆積した粗塵は、ごみ箱等の上で底蓋41を開ければ、ごみ箱内に落下し、内側集塵部56に堆積した細塵も、開いた底蓋41からダストカップ42を取り外すことによって、周囲にまき散らすこともなく、ごみ箱内に捨てることができる。また、この状態で、ダストボックス10内を容易に清掃することができる。
【0031】
また、底蓋41には、内側フィルタフィクスチャ(サイクロン筒体)12の下端開口57と対向する位置に、開口57に向かって突出する半球状の突部58が形成されている。このように、内側フィルタフィクスチャ12の下端開口57に向かってダストボックス10の底蓋41に突部58を形成しているので、内側フィルタフィクスチャ12内の第2サイクロン空間44で分離された塵埃は内側フィルタフィクスチャ12の下端開口57と対向する位置には蓄積せず、開口57から離れた周辺部に蓄積する。また、掃除機本体運転停止後の移動時の振動や傾きによる塵埃の中心部への移動を防ぐことができる。従って、電動送風機3を停止あるいは起動させる際の旋回流が弱い状態でも塵埃を吸い上げることがなくなり、塵埃蓄積効率を向上することができる。また、突部58が半球状を成しているので、洗いにくくならない利点もある。なお、上記では、半球状の突部58としたが、円錐状などの突部としても良い。
【0032】
次に、本実施形態の電気掃除機における塵埃及び空気のそれぞれの流れについて説明する。
【0033】
掃除機本体1の外部から吸引される塵埃を含む空気は、図3に示されるように、連結口4から吸気管15を通してダストボックス10内に入り、ダストボックス10の内壁に沿って旋回する。具体的には、第1サイクロン空間22内部において、空気が旋回しながら外側フィルタフィクスチャ11のフィルタ内部へ流れ、分離された塵埃は隙間21を通って下方に落ち、ダストボックス10底部の外側集塵部23に堆積する。塵埃を含む空気がダストボックス10内に入るときには、上述したように、吸込口17と対向する外側フィルタフィクスチャ11の壁19によって、吸込口17から吸引される塵埃,特に微細な塵埃が外側フィルタフィクスチャ11のフィルタ14を直接通過するのを防止することができるので、塵埃捕集効率を向上することができる。
【0034】
同様に、外側フィルタフィクスチャ11のフィルタ内部に流れた空気もさらに旋回する。具体的には、第2サイクロン空間44内部において、空気が旋回しながら遠心分離によって細塵を分離し、分離された細塵は内側フィルタフィクスチャ12の内壁にそって下方に落下し、ダストカップ42内の内側集塵部56に堆積する。内側フィルタフィクスチャ12と排気筒26との間隔は上述した構成によって十分に確保されているので、排気筒26から直接塵埃が吸引されるのを防ぐことができ、塵埃捕集効率を向上することができる。さらに、内側フィルタフィクスチャ12には大径部37と共に小径部38が形成されており、小径部38で旋回流の流速が大きくなるので、微細塵の捕集効率も向上することができる。また、底蓋41の半球状の突部58に落ちた細塵は、上述したように、突部58には堆積せずにその周辺部に蓄積するので、電動送風機3を停止あるいは起動させる際の旋回流が弱い状態でも塵埃を吸い上げることがなくなり、塵埃蓄積効率を向上することができる。
【0035】
上記のようにして、ダストボックス10内で塵埃が濾過された空気は、排気筒26から吸引されて上蓋24内部の円筒状フィルタ30によりさらに濾過されたのち、上蓋24後端の排気口60より集塵装置2外に出る。そして、図3に示す連絡通路7を介して電動送風機3に取り込まれ、電動送風機3から図示しない排気フィルタを通して、掃除機本体1側面に配置された後輪6に形成されたメッシュ状の排気口8から側方にクリーンな排気が排出される。
【0036】
図11〜図13は、本願発明の他の実施形態における集塵装置の構成図であり、前記実施形態と同一符号は同一又は相当部分を示しており、他の構成は前記実施形態と同様である。
【0037】
本実施形態においては、上蓋24と中蓋25の間に、排気筒26の上部開口29を覆うように、厚みのある丸形状のフィルタ30aを設置しているが、排気口60の近傍をカットすることにより、図11に示すようなDカット形状としている。
【0038】
丸形状のままだと、排気口60側の流路が狭くなり、流路抵抗が大きくなって、吸込仕事率が低下してしまうが、本実施形態のように、フィルタ30aの形状を丸形状からDカット形状にすることにより、排気口60側の流路が広くなるので、吸込仕事率が向上する要因となる。
【0039】
また、前記実施形態においては、ダストボック10の吸込口17の反対側に内側フィルタフィクスチャ(サイクロン筒体)12内への空気流の導入部45を形成し、外側フィルタフィクスチャ(フィルタ枠体)11には、吸込口17と対向する位置に新たに無孔状の壁19を形成したが、本実施形態においては、図12,図13に示すように内側フィルタフィクスチャ12内への空気流の導入部45を吸込口17側に形成することにより、無孔状の壁19を導入部45における流路壁45aと兼用している。
【0040】
このように構成することにより、外側フィルタフィクスチャ(フィルタ枠体)11に形成する壁が一つで済むので、構成が簡単になり、軽量化や低コスト化を図ることができる。
【0041】
【発明の効果】
以上のように、本願発明の集塵装置によれば、ダストボックス内にフィルタを配設して、このフィルタとダストボックスとの間に第1サイクロン空間を形成し、フィルタ内にサイクロン筒体を配設して、このサイクロン筒体内に第2サイクロン空間を形成すると共に、サイクロン筒体内に排気筒を配設し、サイクロン筒体は排気筒と略平行となるよう軸方向にほぼ同径に形成したことにより、サイクロン筒体と排気筒との間隔を集塵装置を大型化することなく十分に確保することができ、排気筒から直接塵埃が吸引されるのを防ぐことができるので、塵埃捕集効率を向上することができる。
【0042】
さらに、前記サイクロン筒体に、前記排気筒と略平行となる大径部に連続する小径部を形成したことにより、小径部で旋回流の流速が大きくなるので、微細塵の捕集効率も向上することができる。
【0043】
また、前記第1サイクロン空間からサイクロン筒体内の第2サイクロン空間への空気流の導入部を、ダストボックスの吸込口に対して反対側に位置するように配置することにより、吸込口から吸引された塵埃を含む空気が第1サイクロン空間を旋回せずに直ぐに第2サイクロン空間に入って排気筒内に吸引されたり、吸込流と影響し合って旋回流が弱まることによりフィルタへの綿ごみ等の塵埃の貼り付きが生じたりしなくなるため、塵埃の捕集効率に良い影響を及ぼす。
【0044】
また、前記第1サイクロン空間からサイクロン筒体内の第2サイクロン空間への空気流の導入部に、サイクロン筒体内側に向かって空気流を案内するガイドを形成したことにより、フィルタを通過した細塵を含む空気流が導入部の流路に集中し、この流路が確保されることにより、旋回流が強くなると共に流量も多くなるので、塵埃捕集効率を向上することができると共に、吸込仕事率が向上する要因ともなる。
【0045】
また、前記第1サイクロン空間からサイクロン筒体内の第2サイクロン空間への空気流の導入部に、サイクロン筒体外側に向かって空気流を案内するガイドを形成したことにより、フィルタを通る細塵を含む空気流がサイクロン筒体とフィルタ間の流路に集中し、この流路が確保されることにより、旋回流が強くなると共に流量も多くなるので、塵埃捕集効率を向上することができると共に、吸込仕事率が向上する要因ともなる。
【0046】
また、本願発明に係る電気掃除機は、上記のような集塵装置を用いたことにより、上述した効果が得られる電気掃除機が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施形態に係る集塵装置を備えた電気掃除機における掃除機本体の斜視図。
【図2】同じく、側面図。
【図3】同じく、概略側断面図。
【図4】上記集塵装置の斜視図。
【図5】同じく、側断面図。
【図6】集塵装置の上蓋を取り外した斜視図。
【図7】同じく、上面側から見たダストボックス上部の断面図。
【図8】上記集塵装置に内蔵された外側フィルタフィクスチャを示す図で、(a)は上面図、(b)は側面図、(c)は斜視図である。
【図9】同じく、内側フィルタフィクスチャを示す図で、(a)は上面図、(b)は側面図、(c)は斜視図である。
【図10】上記外側フィルタフィクスチャと内側フィルタフィクスチャを組み合わせた状態を示す図で、(a)は上面図、(b)は側面図、(c)は斜視図である。
【図11】他の実施形態における集塵装置の上面図。
【図12】同じく、側断面図
【図13】同じく、上面側から見たダストボックス上部の断面図。
【符号の説明】
1 掃除機本体
2 集塵装置
3 電動送風機
4 連結口
10 ダストボックス
11 外側フィルタフィクスチャ
12 内側フィルタフィクスチャ
14 フィルタ
15 吸気管
17 吸込口
19 壁
20 鍔部
21 隙間
22 第1サイクロン空間
23 外側集塵部
24 上蓋
25 中蓋
26 排気筒
30 円筒状フィルタ
30a Dカット形状フィルタ
34 取手
37 大径部
38 小径部
39 スカート状部
41 底蓋
42 段部
44 第2サイクロン空間
45 導入部
45a 流路壁
46,48 仕切板
47,49 流路
50 レバー
52 クランプ
53 係止爪
55 環状リブ
56 内側集塵部
57 下端開口
58 突部
60 排気口

Claims (6)

  1. 吸引経路に配置されるダストボックス内にフィルタを配設して、このフィルタとダストボックスとの間に第1サイクロン空間を形成し、前記フィルタ内にサイクロン筒体を配設して、このサイクロン筒体内に第2サイクロン空間を形成すると共に、前記サイクロン筒体内に排気筒を配設し、サイクロン筒体は排気筒と略平行となるよう軸方向にほぼ同径に形成したことを特徴とする集塵装置。
  2. 前記サイクロン筒体に、前記排気筒と略平行となる大径部に連続する小径部を形成したことを特徴とする請求項1記載の集塵装置。
  3. 前記第1サイクロン空間からサイクロン筒体内の第2サイクロン空間への空気流の導入部を、ダストボックスの吸込口に対して反対側に位置するように配置したことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の集塵装置。
  4. 前記第1サイクロン空間からサイクロン筒体内の第2サイクロン空間への空気流の導入部に、サイクロン筒体内側に向かって空気流を案内するガイドを形成したことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の集塵装置。
  5. 前記第1サイクロン空間からサイクロン筒体内の第2サイクロン空間への空気流の導入部に、サイクロン筒体外側に向かって空気流を案内するガイドを形成したことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の集塵装置。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の集塵装置を用いたことを特徴とする電気掃除機。
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