JP2004160019A - 集塵装置及びそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】塵埃捕集効率と共に吸込仕事率を向上す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、この排気筒２６をサイクロン筒体１２内に空気流を導入する導入部４５とは反対側に偏心させて、サイクロン筒体１２内への空気流の導入部４５を大きくした。また、サイクロン筒体１２を排気筒２６に対応して偏心させた。
【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】
従来より、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したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この構成では、サイクロン筒体内への空気流の流入口（導入部）が複数箇所形成され、旋回流の流速が速くなるように流路は流入口に向かって次第に狭くなるように形成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１４６８５０号公報（図１，図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記においては、第２サイクロン空間への導入部（流入口）が狭く形成されて複数箇所あるため、各導入部では流速が大きくなるが、第２サイクロン空間内では流路が広がると共に各導入部からの空気流が影響し合って乱流が発生すると想われるので、第２サイクロン空間内での旋回流の流速を十分に上げることができず、また、空気流量も十分ではなかった。従って、塵埃の捕集効率と共に吸込仕事率を向上させることができなかった。
【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、塵埃捕集効率と共に吸込仕事率を向上す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、この排気筒をサイクロン筒体内に空気流を導入する導入部とは反対側に偏心させて、サイクロン筒体内への空気流の導入部を大きくしたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記サイクロン筒体を前記排気筒に対応して偏心させたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記導入部を一箇所だけに設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
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。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の一実施形態を図１〜図７を参照して詳細に説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
集塵装置２は、図４〜図７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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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には、中央部よりもダストボックス１０の吸込口１７側に偏心させて、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。
【００２０】
一方、内側フィルタフィクスチャ１２は、前記排気筒２６に対応してダストボックス１０の吸込口１７側に偏心して配置されている。この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４３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４３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るようになっている。
【００２１】
従来のサイクロン筒体は一般に逆円錐状に形成され、この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。
【００２２】
この対策として、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。
【００２３】
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。
【００２４】
本実施形態では、この導入部４５を一箇所とすると共に、前述したように排気筒２６や内側フィルタフィクスチャ（サイクロン筒体）１２をダストボックス１０の吸込口１７側，すなわち導入部４５とは反対側に偏心させているので、導入部４５の流路面積Ｓを大きく形成することができ、これよりも狭い第２サイクロン空間４４内での旋回流の流速を十分に上げることができ、また、空気流量も十分に増大させることができる。従って、塵埃捕集効率と共に吸込仕事率を向上することができる。また、排気筒２６と共に内側フィルタフィクスチャ１２も偏心させているので、等間隔に形成される第２サイクロン空間４４内を旋回流がスムーズに流れ、塵埃捕集効率と共に吸込仕事率をさらに向上する要因となる。また、導入部４５は一箇所のみであるので、第２サイクロン空間４４内に乱流等が発生する虞はなく、この点においても、塵埃捕集効率と共に吸込仕事率をさらに向上する要因となる。
【００２５】
本実施形態のように偏心させたものでは、偏心させないものに比べて、所期風量は１．７８立方メートルから１．８２立方メートルに、吸込仕事率は４０５Ｗから４１５Ｗに向上させることができた。しかも、ダストボックス１０の外径はそのままで大きくならないので、コンパクトで使い易いものを実現できる。
【００２６】
また、本実施形態においては、上記導入部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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、上記導入部４５には、図７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。
【００３０】
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を通過した細塵を含む空気流が導入部４５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。
【００３１】
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が偏心して形成されている。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。上述したように、排気筒２６や内側フィルタフィクスチャ１２を導入部４５とは反対側に偏心させて導入部４５の流路面積Ｓを大きく形成しているため、第２サイクロン空間４４内での旋回流の流速を十分に上げることができ、また、空気流量も十分に増大させることができるので、塵埃捕集効率と共に吸込仕事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。
【００３７】
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。
【００３８】
【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、この排気筒をサイクロン筒体内に空気流を導入する導入部とは反対側に偏心させて、サイクロン筒体内への空気流の導入部を大きくしたことにより、第２サイクロン空間内での旋回流の流速を十分に上げることができ、また、空気流量も十分に増大させることができるので、塵埃捕集効率と共に吸込仕事率を向上することができる。
【００３９】
また、サイクロン筒体を排気筒に対応して偏心させたことにより、等間隔に形成される第２サイクロン空間内を旋回流がスムーズに流れ、塵埃捕集効率と共に吸込仕事率をさらに向上する要因となる。
【００４０】
また、導入部を一箇所だけに設けたことにより、第２サイクロン空間内に乱流等が発生する虞はなく、この点においても、塵埃捕集効率と共に吸込仕事率をさらに向上する要因となる。
【００４１】
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。
【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
３４ 取手
３７ 大径部
３８ 小径部
３９ スカート状部
４１ 底蓋
４２ ダストカップ
４３ 段部
４４ 第２サイクロン空間
４５ 導入部
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 (4)

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、この排気筒をサイクロン筒体内に空気流を導入する導入部とは反対側に偏心させて、サイクロン筒体内への空気流の導入部を大きくしたことを特徴とする集塵装置。
2. 前記サイクロン筒体を前記排気筒に対応して偏心させたことを特徴とする請求項１記載の集塵装置。
3. 前記導入部を一箇所だけに設け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. 請求項１ないし請求項３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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