JP2007097807A - Vacuum cleaner separating dust by physical force such as gravity - Google Patents
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Abstract
Description
真空掃除機に於いて、吸い込み口(省略)から吸引ホース(省略)を経て吸引される塵を含む空気の流れが塵分離部の導入口5から出口6に向かって流れる間に重力等の物理的な力を働かせて塵と空気を直接分離し、空気だけを塵分離部の出口6から排出させるようにした真空掃除機に関する。
In a vacuum cleaner, the physical flow such as gravity while the flow of air containing dust sucked from the suction port (omitted) through the suction hose (omitted) flows from the
従来、掃除機に紙パックやフィルターを使用したものがあるが、集塵するにつれて目詰等により集塵能力は低下し紙パックの交換やフィルターの掃除等が必要であった。 Conventionally, some vacuum cleaners use paper packs and filters. However, as dust is collected, the dust collection ability decreases due to clogging and the like, and replacement of the paper packs and cleaning of the filters are necessary.
サイクロン方式の掃除機も有るが構造が複雑となり、塵の分離に遠心力を効果的に働かせているとは言えない。
真空掃除機に紙パックやフィルターを用いず、吸い込み口(省略)から吸引ホース(省略)を経て吸引される塵7を含んだ空気の流れが塵分離部の導入口5から出口6に向かって流れる間に物理的な力を働かせて塵7を流れの外に出して分離した後に、空気だけを塵分離部の出口6より吸引フアン9で排出させる。
Without using a paper pack or filter in the vacuum cleaner, the flow of
流体力学に於いて空気は理想流体ではなく、粘性を持つニュートン流体であり、その持つ特質を真空掃除機に於いては考慮されなければならない。また掃除機に於いてはマッハ数(Mach number)は0.3以上にはならないと思われ圧縮性の影響は少なく非圧縮性流体と見なす事が出来る。 In hydrodynamics, air is not an ideal fluid but a viscous Newtonian fluid, and its characteristics must be considered in vacuum cleaners. In a vacuum cleaner, the Mach number (Mach number) is not considered to be 0.3 or more, and the influence of compressibility is small, and it can be regarded as an incompressible fluid.
真空掃除機に於いて、吸引ホースの断面積と塵分離部の断面積とを比べればその断面積は大きく異なる。管路系の流れに於いて、掃除機はその流れの断面積がステップ状に大きく変化する急拡大管であると言える。 In the vacuum cleaner, if the cross-sectional area of the suction hose is compared with the cross-sectional area of the dust separation part, the cross-sectional area is greatly different. In the flow of the pipeline system, the vacuum cleaner can be said to be a rapidly expanding pipe whose cross-sectional area changes greatly in steps.
急拡大管では拡がり直後にはく離(separation)を生じる。
はく離とは流線が壁面から離れ、その後方に逆流をともなう循環領域ができる状態をいう。
(流体力学入門、森北出版、石綿良三著を引用)
In a sudden expansion tube, separation occurs immediately after expansion.
Separation refers to a state in which a streamline is separated from the wall surface and a circulation region with a backflow is formed behind it.
(Introduction to Fluid Mechanics, cited by Morikita Publishing and Ryozo Asbestos)
塵分離部の導入口5より導入され塵分離部の出口6に向かって流れる空気の流れを主流1と呼べば吸引された塵7は主流1の内に含まれて運ばれてくる。
If the flow of air introduced from the
主流1の流れは導入口5近くでは圧力が高く、吸引フアン9で吸引される出口6近くでは圧力が低くなり、圧力勾配に依って導入口5側から出口6側に向かって流れ下流に向かって圧力の低下する流れである。
The
急拡大管である真空掃除機に於いて、空気等のニュートン流体では粘性等に依って主流1の流れに伴ってはく離が生じるが、これはニュートン流体に於いて主流1の流れの外部に生じる二次的な流れであり塵の分離には直接的には関係する事はない。
In a vacuum cleaner that is a sudden expansion tube, separation occurs with the flow of the
はく離領域は主流1の流れの外側に生じるものであって主流1の流れに従動する流れであり塵分離の効果を高めることは無く、主流1の流れの外部に在るはく離領域を積極的に回転させる事は塵溜め容器8の底に捕獲された塵7をかき乱すこととなるので採らない。
The separation region is generated outside the
空気との比重差が大きな塵7は物理的な力が効果的に働き分離が容易であるが、比重差が小さな塵7をいかに分離するかが課題であり主眼を置く。
空気は粘性を有するニュートン流体であり、また急拡大管である真空掃除機に於いて、塵分離の物理力としてはく離等の少ない最適な物理力を選択する。 Air is a viscous Newtonian fluid, and in a vacuum cleaner that is a rapidly expanding tube, an optimum physical force with little separation is selected as a physical force for dust separation.
大きな塵や空気との比重差の大きな塵7は物理的な力が効果的に働き容易に分離出来るが、物理力が働かせ難く分離が困難である空気との比重差の小さな塵7を分離する事に主眼を置く。
塵分離部で塵分離のため主流1の流れに働かせる物理力として遠心力や慣性力を利用するには主流1の高速な流れや回転させる必要があり、回転させるには導入口5と出口6との間に主流1の流れに対して凸となる曲面の板を設ければ出来るが、構造上、導入口5と出口6の位置で定まる主流1の流れを一回転以上回転させることは実現が困難である。
In order to use centrifugal force or inertial force as a physical force that acts on the flow of the
急拡大管である真空掃除機で、主流1に働かせる塵分離の物理力として遠心力や慣性力を利用するには速い流れや回転が必要であるが、其れは同時にはく離を生じさせ、物理力は塵7の質量に作用し一方粘性による阻害力は塵7の表面積に作用するため、特に軽い塵7に対しては物理力は働かせ難く逆に粘性による阻害力は強く働き効果は相殺され、塵分離の物理力として慣性力や遠心力が必ずしも最適なものとは言えず、また塵分離部で実現できる主流1の回転も限られたものでしかない。
In order to use centrifugal force and inertial force as the physical force of dust separation acting on the mainstream 1 in a vacuum cleaner, which is a sudden expansion tube, a fast flow and rotation are required, but this causes separation and physical The force acts on the mass of the
一方、主流1の塵7に働かせる塵分離の物理力として重力は主流1の流速には関係なく働き、流速を遅くでき塵分離部での滞留時間を長く出来る手段さえ有れば塵7に重力を働かせる時間を長く出来て、且つ粘性による阻害力も少なく、且つはく離領域の生成を抑えることが出来て塵分離の有力な手段となる。
On the other hand, gravity acts as a physical force of dust separation that acts on the
主流1に含まれる大きな塵7は塵分離部側面で下方向に向けて設けた導入口5より慣性力で下方に配置した塵溜め容器8に落とすことが出来る。
塵の分離に重力を利用するには塵分離部で主流1の流速を遅くして滞留時間を長くし塵7に重力の働く時間を長くする必要があるが、主流1の流れは下流に向かって圧力の低下する流れであり流れに垂直の断面積は広がることは無い。
In order to use gravity for dust separation, it is necessary to slow down the flow velocity of the
塵分離部で主流1の滞留時間を長くするには主流1を拡散させ流れに垂直な断面積を広げることで主流1の流速を遅くする必要がある。
In order to lengthen the residence time of the
導入口5の周囲に設けた小穴を備える拡散板2は主流1の流れを拡散させて流れに垂直の断面積を広げることで流速を遅くする。
The
主流1の塵分離部での滞留時間を長くし塵7に重力を長時間働かせる手段として、導入口5から出口6に向かう螺旋状に設けた空気案内板3により主流1を水平面で旋回させながら導入口5から上面中央部に設けた出口6に向かって流れるようにする。
As a means for lengthening the residence time of the
螺旋状の空気案内板3の上方部に小穴を備え重力で塵7を降下させ塵の少なくなった上方の空気を上面中央部の出口6に向かって導く様にする事もできる。
It is also possible to provide a small hole in the upper part of the spiral
空気との比重差が小さく空気中に浮遊するような極めて軽い粉塵に物理力を働かせて分離することは困難であるが、掃除後に窓を開け部屋の空気を入れ換える等で対応は可能であり、必用が有れば出口6側にフィルターを用いる等の補助的手段を設ける。
Although it is difficult to separate by applying physical force to extremely light dust that has a small specific gravity difference with air and floats in the air, it can be handled by opening the window after cleaning and replacing the air in the room, etc. If necessary, auxiliary means such as a filter is provided on the
塵分離の物理的な力として主流1の流速には関係なく働く重力を利用し、塵分離部の導入口5から入る主流1を拡散板2で拡散させ主流1の流れに垂直な断面積を広げることで流速を遅くし、螺旋状に設けた空気案内板3で主流1を旋回させることで滞留時間を長くして塵7に重力の働く時間を長くして塵分離に利用したもので、はく離等が抑えられ粘性による阻害力も少なく出来また掃除機の構造を簡略化出来る。
Gravity that works regardless of the flow velocity of the
塵分離の物理力として慣性力や遠心力を利用するには速い主流1の流れや回転を必要とするが塵分離部で実現できる主流1の回転は限られたものであり、はく離を生じ粘性による阻害力も強く働き必ずしも最適なものであるとは言えない。 In order to use inertial force or centrifugal force as the physical force of dust separation, a fast mainstream 1 flow or rotation is required, but the rotation of the mainstream 1 that can be realized in the dust separation unit is limited, causing separation and viscosity. It is not necessarily optimal because of its strong inhibitory power.
一方、重力は主流1の流速に関係無く働き流速を遅くし塵分離部での滞留時間を長くすることで塵7に重力の働く時間を長く出来て塵分離の有力な手段となり、はく離を抑えられ粘性による阻害力も少なく出来る。
On the other hand, gravity works regardless of the flow velocity of the
塵分離部の側面で下方向に向けて設けた導入口5から導入される主流1に含まれる大きな塵7を慣性力で下方に配置した塵溜め容器8に落とした後、導入口5の周囲に小穴を備えた拡散板2を設け主流1の流れを拡散させて流れに垂直な断面積を広げることで流速を遅くする。
After dropping
塵分離部の上面部に導入口5から出口6に導く螺旋状の空気案内板3を設け主流1を水平面で旋回させながら中央部の出口6に導き主流1の塵分離部での滞留時間を長くして重力の塵7に働く時間を長くして塵分離に利用し、分離された塵7を重力で下方の塵溜め容器8に落下させる。
A spiral
空気案内板3の上方部に小穴11を備え塵7を降下させて塵7の少なくなった上方部の主流1を中央部の出口6に向けて導く機能を持たせる事もできる。
A
図1は本発明を円筒形掃除機に応用した実施例1の塵分離部の図2A−Aの横断面図であり、塵7を含む空気は吸引口(省略)から吸引され吸引ホース(省略)を経て塵分離部の側面下向きに設けた導入口5から導入される。
FIG. 1 is a transverse cross-sectional view of FIG. 2A-A of a dust separation unit according to a first embodiment in which the present invention is applied to a cylindrical vacuum cleaner.
導入口5から導入される主流1に含まれる大きな塵7は塵分離部側面で下方向に向けて設けられた導入口5から慣性力で下方に配置した塵溜め容器8に落とされる。
The
主流1の流れは下流に向かって圧力の低下する流れであり流れに垂直な断面積は広がることはないが、小穴11を備えた拡散板2は主流1を拡散させ流れに垂直な断面積を広げて主流1の流速を遅くする働きをする。
The flow of the
流速の遅くなった主流1は塵分離部上面に螺旋状に設けられた空気案内板3に沿って旋回しながら上面中央部の出口6に向かって流れ塵分離部での滞留時間を長く出来て塵7に重力を長時間働かせることで含まれる塵7は主流1の流れの外に分離され、分離された塵7は重力により下方に配置した塵溜め容器8に落下する。
The
また空気案内板3の上方部に小穴11を設け塵7が重力で降下し塵7の少なくなった上方部の主流1を上面中央部に設けた出口6に導く機能を持たせることも出来る。
Further, a
出口保護板4は小穴を設けた板であり出口6を保護し空気が一部に集中することを避ける働きをする。
The outlet protection plate 4 is a plate provided with a small hole and serves to protect the
出口保護板4は通気抵抗の少ないフィルターとすることも出来る。 The outlet protection plate 4 can also be a filter with low ventilation resistance.
空気案内板3は下方が開放されているので幅の広さは主流1が導入口5から空気案内板3の下端を乗り越えて直接出口6に流れないように配慮する必要がある。
Since the lower side of the
塵分離部での滞留時間を長くするため拡散板2で主流1を拡散させて流速を遅くし螺旋状に設けた空気案内板3で主流1を旋回させることで重力を塵7に長時間働かせることが出来て塵分離の効果を高めることが出来る。
In order to lengthen the residence time in the dust separation section, the
主流1の流速を遅くすることではく離を抑えられ空気の粘性による阻害力も少なく出来て構造を簡略化することが出来る。
Separation can be suppressed by slowing the flow velocity of the
粘性を有するニュートン流体と固体粒子を分離する集塵装置等に利用可能である。 It can be used in a dust collector that separates a viscous Newtonian fluid and solid particles.
1 主流
2 拡散板
3 空気案内板
4 出口保護板
5 導入口
6 出口
7 塵
8 塵溜め容器
9 吸引フアン
10 モーター
11 小穴
(吸引口、及び、吸引ホースは図面より省略する)
DESCRIPTION OF
(Suction port and suction hose are omitted from the drawing)
Claims (3)
A diffusion plate 2 having a small hole is provided around the introduction port 5 directed downward in the dust separation portion to diffuse the flow of the main flow 1 and widen the cross-sectional area perpendicular to the flow, thereby reducing the flow speed and dust 7 The vacuum cleaner according to claim 1 or 2, wherein the dust separation effect is enhanced by increasing the working time of gravity.
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JP2005290999A JP2007097807A (en) | 2005-10-04 | 2005-10-04 | Vacuum cleaner separating dust by physical force such as gravity |
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CN111486586A (en) * | 2019-01-28 | 2020-08-04 | 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 | Water heater |
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2005
- 2005-10-04 JP JP2005290999A patent/JP2007097807A/en active Pending
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