JP2011056157A

JP2011056157A - 電気掃除機

Info

Publication number: JP2011056157A
Application number: JP2009211412A
Authority: JP
Inventors: Masaki Shibuya; 昌樹澁谷; Katsuyuki Ota; 勝之太田; Izumi Yamaura; 泉山浦
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】瞬間的に外気気流を取り入れることで確実にフィルターに詰まった塵埃を取り除く電気掃除機を提供すること。
【解決手段】開口部２０から集塵ケース３内への外気流入５０を発生させ、外気気流５０は下方に流れるにしたがってフィルター１３に沿って流れる気流と粗塵分離室１０に向かって流れる気流に分離し始めるが、フィルター１３のフィルター下端１３ａが連通路１９の下端に設けた連通路下端部１９ａよりも上方に設けられているため、外気気流５０が粗塵分離室１０に向かって流れ始めるまでにフィルター下端１３ａに達し、細塵残り部３９を最小に抑え、塵埃を多量に吸引しても吸込力が低下しにくく、高い吸込仕事率を長期間維持することができ、さらに長期間メンテナンス不要の電気掃除機を提供することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、フィルターの除塵機能を有した電気掃除機に関するものである。

従来、この種の電気掃除機は、吸引口から流入した含塵空気から塵埃を分離する塵埃分離部と、塵埃分離部を通過した空気にまだ含まれる細塵を捕捉するためにプリーツ状のフィルターを有しており、フィルターの吸気面を除塵する往復移動可能に配置された櫛刃状の除塵子、該除塵子に一方向への移動力を付与する回転駆動体、および前記除塵子を初期の位置に復帰させるばね部材をそれぞれ設けた中間部材を前記フィルターの吸気側に着脱自在に設けていた（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５９−１４１９２０号公報

しかしながら、前記従来の構成では往復運動を与えるための駆動源、駆動力を伝達するギヤ部、また回転運動を直線運動に変換するギヤ部等の構成が複雑になってしまったり、このギヤ構成の一部はフィルター吸気面側に配置させる必要があることから、フィルターの吸気面に付着する細塵がギヤ部にも付着してしまうと、細塵の咬み込みにより、ギヤ部がロックしてしまう恐れがあり、除塵動作の信頼性に問題があった。また、このはじき除塵による衝撃では、フィルター部に詰まった塵埃を充分に除塵することが出来ないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、集塵ケース内に外気気流を取り入れることで確実にフィルターに詰まった塵埃を取り除く電気掃除機を提供することである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機の上流側に設置され前記電動送風機により吸引口から吸引した塵埃を含む空気を導入する集塵ケースと、前記集塵ケース内に配置され吸引した塵埃の粗塵を分離する粗塵フィルターを備えた粗塵分離室と、前記集塵ケース内で前記粗塵分離室の下流側に配置され細塵を分離するフィルターを備えた細塵分離室と、前記集塵ケース内と外気とを連通する通気路と、前記通気路に連通する外気の流れを開閉させる第１の開閉手段と、前記第１の開閉手段よりも上流側に設けられ前記吸引口からの吸引風の通路を開閉する第２の開閉手段と、前記フィルターの上部に設けられこのフィルターの上流面と前記通気路とを連通させる少なくとも１つ以上の開口部と、前記粗塵分離室と前記細塵分離室とを連通させる連通路と、前記連通路の下端に設けた連通路下端部とを備え、前記フィルターの下端を前記連通路下端部より上部に配置し、記電動送風機により吸引している状態で前記第２の開閉手段および前記第１の開閉手段を共に閉じ、前記集塵ケース内の圧力をさらに大気圧より低い負圧状態にした後、前記第１の開閉手段を少なくとも１回開閉することで、前記集塵ケース内圧力と大気圧との圧力差により生じる前記集塵ケース内への外気流入を発生させ、この外気気流が前記通気路から前記開口部を介して前記フィルターの上流面を上部から下方へ勢いよく通過することによって前記フィルターに付着した細塵を除去する電気掃除機である。

このような発明によって、外気気流の一部がフィルター下端付近においてフィルター上流側に流れてしまい、外気気流により除塵できずにフィルター下端付近に付着した塵埃に対し、外気気流が上流側に流れ始める前に弾き飛ばすことができるため塵埃残り部を最小に抑え、塵埃を多量に吸引しても吸込力が低下しにくく、高い吸込仕事率を長期間維持することができ、さらに長期間メンテナンス不要の電気掃除機を提供することができる。

本発明の電気掃除機は、塵埃を多量に吸引しても吸込力が低下しにくく、高い吸込仕事率を長期間維持することができ、さらに長期間メンテナンス不要の電気掃除機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体構成を示す図同電気掃除機の掃除機本体の縦断面図（ａ）同電気掃除機のフィルターを示す斜視図（ｂ）同電気掃除機のフィルターを示す上面図（ａ）同電気掃除機のカムＡ動力伝達部の機構を示す正面図（ｂ）同電気掃除機のカムＡ動力伝達部の機構を示す正面図（ａ）同電気掃除機のカムＢ動力伝達部の機構を示す側面図（ｂ）同電気掃除機のカムＢ動力伝達部の機構を示す上面図（ｃ）同電気掃除機のカムＢ動力伝達部の機構を示す側面図（ｄ）同電気掃除機のカムＢ動力伝達部の機構を示す上面図同電気掃除機における掃除中の掃除機本体の縦断面図同電気掃除機における第２の開閉手段を閉じたときの掃除機本体の縦断面図同電気掃除機における第１の開閉手段を開いたときの掃除機本体の縦断面図

第１の発明は、吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機の上流側に設置され前記電動送風機により吸引口から吸引した塵埃を含む空気を導入する集塵ケースと、前記集塵ケース内に配置され吸引した塵埃の粗塵を分離する粗塵フィルターを備えた粗塵分離室と、前記集塵ケース内で前記粗塵分離室の下流側に配置され細塵を分離するフィルターを備えた細塵分離室と、前記集塵ケース内と外気とを連通する通気路と、前記通気路に連通する外気の流れを開閉させる第１の開閉手段と、前記第１の開閉手段よりも上流側に設けられ前記吸引口からの吸引風の通路を開閉する第２の開閉手段と、前記フィルターの上部に設けられこのフィルターの上流面と前記通気路とを連通させる少なくとも１つ以上の開口部と、前記粗塵分離室と前記細塵分離室とを連通させる連通路と、前記連通路の下端に設けた連通路下端部とを備え、前記フィルターの下端を前記連通路下端部より上部に配置し、記電動送風機により吸引している状態で前記第２の開閉手段および前記第１の開閉手段を共に閉じ、前記集塵ケース内の圧力をさらに大気圧より低い負圧状態にした後、前記第１の開閉手段を少なくとも１回開閉することで、前記集塵ケース内圧力と大気圧との圧力差により生じる前記集塵ケース内への外気流入を発生させ、この外気気流が前記通気路から前記開口部を介して前記フィルターの上流面を上部から下方へ勢いよく通過することによって前記フィルターに付着した細塵を除去する電気掃除機とすることにより、外気気流の一部がフィルター下端付近においてフィルター上流側に流れてしまい、外気気流により除塵できずにフィルター下端付近に付着した塵埃に対し、外気気流が上流側に流れ始める前に弾き飛ばすことができるため塵埃残り部を最小に抑え、塵埃を多量に吸引しても吸込力が低下しにくく、高い吸込仕事率を長期間維持することができ、さらに長期間メンテナンス不要の電気掃除機を提供することができる。

第２の発明は、特に第１の発明における連通路下端部は、吸引気流の下流側から上流側に向かって下方に傾斜させて構成したことにより、連通路下端部が下流側から上流側に向
かって下方に傾いているため、気流が連通路下端部で変化させられることがなくスムーズに流れ、連通路によって気流が上流側へ流れ始めるタイミングを早めることを抑え、フィルター下端付近において外気気流の一部がフィルター上流側に流れ除塵できない塵埃を弾き飛ばすことができ塵埃残り部を最小に抑え、塵埃を多量に吸引しても吸込力が低下しにくく、高い吸込仕事率を長期間維持することができ、さらに長期間メンテナンス不要の電気掃除機を提供することができる。

以下に本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の全体を示す斜視図であり、図１において、掃除機本体１の後部に電動送風機２を内蔵する電動送風機室を配し、前部に塵埃を分離捕集する集塵ケース３を配し、さらに、掃除機本体１の前部には、ホース４の一端に設けた接続パイプ５が着脱自在に接続される吸引口６が設けられている。ホース４の他端には、掃除の際に握る把手を備えた先端パイプ７を設けており、この先端パイプ７には、延長管８の一端が着脱自在に接続され、さらに延長管８の他端には、床面の塵埃を吸い込むための吸込具９が着脱自在に接続されている。

図２は掃除機本体の縦断面図を示す図であり、図２において、掃除機本体１は、後部に電動送風機２を内蔵する電動送風機室１８を配し、前部には塵埃を捕集する粗塵分離室１０を配している。粗塵分離室１０には、電動送風機２で発生する吸引風により吸引された粗塵を分離するための粗塵フィルター１１を配し、ここで、小石、綿ゴミ等の粗塵を分離する。この粗塵フィルター１１は金属メッシュ、パンチングメタル、樹脂メッシュなど、砂塵などの細塵が通り抜けられる比較的孔径の大きな部材を用いるのが好ましく、本実施の形態１では、貫通孔径が１００〜３００ミクロンの微小な開口の貫通孔を設けた金属メッシュを用いている。

粗塵フィルター１１と電動送風機２との間には、連通路１９と粗塵フィルター１１を通過した細塵を捕獲するための細塵分離室１２を配し、細塵分離室１２の下方には塵埃収容部１６を設けている。塵埃収容部１６上部には塵埃舞い上がり防止リブ１７が上流側に向かって斜め下方向を向いて配置されている。

細塵分離室１２には、ＰＥＴ樹脂で剛性を持たせたシート状の濾材の上流側に貫通孔径が約０．５ミクロンのＰＴＦＥ膜を付着させたプリーツ状のフィルター１３を備え、そのフィルター１３の周囲を枠体１４にて保持している。このフィルター１３は、細塵を分離、捕獲するものであり、プリーツの折り返しによる山谷部が上下方向となるように配している。これは、フィルター１３の吸気面に付着した細塵を除去する際、フィルター１３の吸気面から離脱した細塵を、下方に設けた塵埃収容部１６まで誘導するためである。

ここで言うフィルター１３の吸気面とは、電動送風機２で発生する吸引風が入り込んでくる上流側のフィルター面のことである。なお、フィルター１３はプリーツ形状でなく平板形状等の他の形状でも構わない。また、粗塵フィルター１１とフィルター１３の２つのフィルターを用いて塵埃を分離しているが、１つのフィルターであっても構わない。

集塵ケース３には、フィルター１３の上流側上方付近に外気と細塵分離室１２とを連通させる通気路３６が、細塵分離室１２に装着されたフィルター１３の枠体１４の天面に対して略３０度本体１の前方側に傾いて設けられている。この通気路３６の上方側は外気入口３７として外気と連通し、通気路３６の下方側は外気出口３８として、後述するフィルター１３の枠体１４の天面に設けた開口部２０と連通される様に構成されている。この開
口部２０はフィルター１３の上流側面に連通しているので、外気はこの開口部２０を介して細塵分離室１２に通じる様になっている。

そしてこの通気路３６の断面積は外気入口３７から外気出口３８にかけて徐々に小さく変化させており、かつこの通気路３６の流路長は通気路３６を流れる気流に方向性と流速向上を図るため、約２０ｍｍの助走距離３５を有している。

また、通気路３６の外気入口３７を開閉する蓋状の第１の開閉手段２１がバネＡ２２によって第１の開閉手段２１を閉める方向に常に付勢して配置されている。

第１の開閉手段２１は開閉棒２３によって下方から突き上げられて開閉する機構となっている。また、第１の開閉手段２１上方には、第１の開閉手段２１を直接触れないように外気と連通している格子２４が設けられている。なお、通気路３６とフィルター１３の角度および助走距離３５の最適値は吸引力等に依存しているためこの限りではない。

細塵収容部１６上部入口には、塵埃舞い上がり防止リブ１７を塵埃吸引路の下流から流路の上流方向に斜め下方向を向いて配し、連通路下端部１９ａはフィルター１３のフィルター下端１３ａより下方に設けられ、かつ下流側から上流側に向かって下方に傾いて備えられている。

吸引口６には、第２の開閉手段２５が回転軸２６によって回転自在に保持され、バネＢ２７によって第２の開閉手段２５を開く方向に常に力を付勢され配置されている。なお、本実施の形態では吸引口６に第２の開閉手段２５を設けたが、吸引口６に限らず粗塵分離室１０内など第１の開閉手段２１の上流側にあればよいものである。

集塵ケース３の下方には第１の開閉手段２１と第２の開閉手段２５を開閉させる駆動源であるモータ２８と、モータ２８の回転を伝達するシャフト２９、およびシャフト２９には開閉棒２３を上方向に動かすカムＡ３０と、回転軸２６を回転させるカムＢ３１を備えている。

このように第１の開閉手段２１および第２の開閉手段２５を１つのモータ２８で開閉させる構成としたことにより、２つの開閉手段の動作タイミングのずれを少なくすることができ安価で信頼性の高い電気掃除機を提供することができる。

次に、フィルター１３の斜視図を図３（ａ）、第１の開閉手段上面図を図３（ｂ）に示す。

図３（ａ）に示すようにフィルター１３の上方の枠体１４にはフィルター１３の上流側である吸気面と連通する開口部２０が複数設けられている。この複数の開口部２０の各々は、プリーツ形状の各々の谷部とほぼ同一の形状となっており、特にプリーツの谷部の奥部分にのみ開口している。また、複数の開口部２０の内、フィルター１３に細塵がたまりやすい中央４箇所は他の箇所に比べて開口面積ならびに開口通路体積が大きくなっている。

なお、本実施の形態では複数の開口部２０の内、中央４箇所の開口面積ならびに開口通路体積を大きくしたが、細塵のたまりやすい箇所は電動送風機２の位置、集塵ケース３の形状等によって異なり中央４箇所とは限らない。

そして、フィルター１３を細塵分離室１２に装着した際、この複数の開口部２０が通気路３６と連通するよう構成したことで、外気がフィルター１３の吸気面を流れるようにし
たものである。この時、通気路３６の通路数としては、広い１通路の通気路３６を複数の開口部２０と連通する構成もあれば、複数の開口部２０と各々独立して連通させた複数の通気路３６とする構成も可能である。複数の通気路３６とした場合での効果としては、複数の通気路３６各々に対応した外気入口３７の口径を任意に可変することができるので、フィルター１３の吸気面を流れる外気の流量を増やしたい領域があれば、その領域に外気を流す通気路３６の入り口３７口径を大きくすれば実現し得るものである。

また、図３（ｂ）に示すように第１の開閉手段２１は閉じられたときフィルター１３の開口部２０を全て覆うように配置されている。

カムＡ動力伝達部の機構を図４（ａ）、図４（ｂ）に示す。

図４（ａ）に示すようにモータ２８によって回転したカムＡ３０は開閉棒２３を上方向に押し上げる。そして、図４（ｂ）に示すようにある位置までカムＡ３０が回転すると開閉棒２３は下端の支えがなくなり第１の開閉手段２１および重力によって下方に押し下げられる。

カムＢ動力伝達部の機構を図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）に示す。

図５（ａ）、図５（ｂ）に示すようにモータ２８によってカムＢ３１は回転する。そして、図５（ｃ）、図５（ｄ）に示すようにある位置までカムＢ３１が回転すると回転軸２６の突起３２に当たり回転軸２６を回転させる。このままカムＢ３１が回転すると突起３２から外れ、回転軸２６はバネＢ２７によって再び元の位置に戻ろうとするが、このとき第２の開閉手段２５全面に吸気圧が働いており回転軸２６は元に戻らないものである。

なお、本実施の形態１ではモータとカムの構成を用いたが、電磁弁やバネで閉じられた蓋体が圧力差により開くような開口部に連通する外気の流れを任意に開閉するものであればよいものである。

以上のように構成された本実施の形態１の電気掃除機について、その動作を図１、図６、図７、図８を用いて説明する。

電動送風機２を運転開始すると、吸引気流が発生し、吸込具９、延長管８、先端パイプ７、ホース４、接続パイプ５、吸引口６を通じて、空気とともに床面からの塵埃が集塵ケース３内に吸い込まれる。

図６に示すように集塵ケース３内に吸い込まれた塵埃は粗塵分離室１０内の粗塵フィルター１１によって小石、綿ゴミ等の粗塵４０が捕集され、粗塵フィルター１１を通過した砂塵などの細塵４１は細塵分離室１２のフィルター１３に捕集される。

その後、掃除機本体１のスイッチを切ると、図７に示すように吸引は持続したまま自動的にモータ２８が回転し、まずカムＢ３１と突起３２が当たり回転軸２６が回転し、第２の開閉手段２５が閉じられる。

第２の開閉手段２５が閉じられてから約０．１秒間に集塵ケース３内の圧力が約−２５０００Ｐａ〜−３５０００Ｐａまで低下してサチレーションし、その後モータ２８によって回転したカムＡ３０は開閉棒２３を上方向に押し上げ第１の開閉手段２１を開く。なお、本実施の形態では約０．１秒後に第１の開閉手段２１を開いたが、これは本構成において圧力がサチレーションする時間を測定したもので、圧力検知手段を設けて圧力がサチレーションすることを確認してもよい。また、サチレーションする時間および圧力は電動送
風機の吸引力、集塵ケース３の大きさ等に依存しているためこの限りではない。

第１の開閉手段２１が開くと図８に示すように集塵ケース３内圧力と大気圧との圧力差により生じる外気気流５０が、開口部２０の外気入口３７、集塵ケース側外気出口３８を通過し、集塵ケース３内への瞬間的に流れ込む。

このとき気流が助走距離３５を通過する中で通気路３６の断面積が外気入口３７から外気出口３８にかけて徐々に小さくなっているため、下方に向いて強い流速の気流となり、外気気流５０の流速を高め、さらにフィルター１３に対して略３０度傾いているためフィルター１３に外気気流５０が確実に当たるようになっており、特に複数の開口部２０の内、フィルター１３に細塵がたまりやすい中央４箇所は他の箇所に比べて開口面積ならびに開口通路体積が大きくなっているため、相対的に流入風量が大きくなっている。

そして塵埃収容部１６に向かって流れる外気気流５０はフィルター１３に付着した細塵４１を弾き飛ばし塵埃収容部１６まで移送する。このとき塵埃収容部１６には塵埃舞い上がり防止リブ１７があるため塵埃収容部１６に収容された細塵４１が再び舞い上がることを防止している。

外気気流５０は下方に流れるにしたがってフィルター１３に沿って流れる気流と粗塵分離室１０に向かって流れる気流に分離し始めるが、フィルター下端１３ａがフィルター側の連通路下端部１９ａよりも上方に設けられているため、外気気流５０が粗塵分離室１０に向かって流れ始めるまでにフィルター下端１３ａに達し、細塵残り部３９を最小に抑えることができる。

また、連通路下端部１９ａは下流側から上流側に向かって下方に傾いて備えられているため、外気気流５０が粗塵分離室１０に向かって流れる流れを連通路下端部１９ａで変化させられることがなくスムーズに流れ、連通路下端部１９ａによって外気気流５０が上流側へ流れ始めるタイミングを早めることを抑え、細塵残り部３９を最小に抑えることができる。

第１の開閉手段２１を開いてから約０．０３秒後に集塵ケース３内の圧力が約−５０００Ｐａ〜−１００００Ｐａまで増加してサチレーションし、その後モータ２８によってカムＡ３０がさらに回転し開閉棒２３は下端の支えがなくなり下降し、第１の開閉手段２１が閉まる。なお、本実施の形態では約０．０３秒後に第１の開閉手段２１を閉じたが、これは本構成において圧力がサチレーションする時間を測定したもので、圧力検知手段を設けて圧力がサチレーションすることを確認してもよい。また、サチレーションする時間および圧力は電動送風機の吸引力、集塵ケース３の大きさ等に依存しているためこの限りではない。

その後、モータ２８の回転に合わせて約０．３秒後に再び第１の開閉手段２１が開き除塵が行われこの開閉を５回繰り返す。５回目の最後は第１の開閉手段２１を閉じた後、電動送風機２の吸引を止め、吸引圧がなくなることで第２の開閉手段２５がバネＢ２７によって開き終了する。

なお、本実施の形態では約０．３秒後に第１の開閉手段２１を再び開いたが、これは本構成において圧力がサチレーションする時間を測定しそれ以上としたもので、圧力検知手段を設けて圧力がサチレーションすることを確認してもよい。また、密閉開放を５回繰り返したが、この回数はフィルターの種類、圧力差などの条件によって最適値は異なり５回の限りではない。

以上のように本実施の形態では、電動送風機２により吸引している状態で第２の開閉手段２５および第１の開閉手段２１を共に閉じ、集塵ケース３内の圧力をさらに大気圧より低い負圧状態にした後、第１の開閉手段２１を少なくとも１回開閉することで、集塵ケース３内圧力と大気圧との圧力差により生じる外気気流５０が、通気路３６を介して開口部２０から集塵ケース３内へ勢いよく流れ込み、この外気気流５０によってフィルター１３に付着した塵埃を除去し、塵埃を多量に吸引しても吸込力が低下しにくく、高い吸込仕事率を長期間維持することができ、さらに長期間メンテナンス不要の電気掃除機を提供することができる。

なお、本実施の形態では、フィルター１３の上流側上方に開口部２０への外気の流れを開閉する第１の開閉手段２１を設けているが、粗塵フィルター１１の上流側上方に通気路３６への外気の流れを開閉する開閉手段２１を設けて同様に外気気流５０を直接粗塵４０に当てることにより粗塵フィルター１１の粗塵４０を落とすこともできることは言うまでも無い。

以上説明したように、本発明によれば、塵埃を分離・捕集するフィルターを効率良く除塵することが可能となるので、家庭用電気掃除機及び大型の電気掃除機等の用途にも適用できる。

１掃除機本体
２電動送風機
３集塵ケース
６吸引口
１０粗塵分離室
１１粗塵フィルター
１２細塵分離室
１３フィルター
１３ａフィルター下端
１９連通路
１９ａ連通路下端部
２０開口部
２１第１の開閉手段
２５第２の開閉手段
３６通気路
４０粗塵
４１細塵
５０外気気流

Claims

吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機の上流側に設置され前記電動送風機により吸引口から吸引した塵埃を含む空気を導入する集塵ケースと、前記集塵ケース内に配置され吸引した塵埃の粗塵を分離する粗塵フィルターを備えた粗塵分離室と、前記集塵ケース内で前記粗塵分離室の下流側に配置され細塵を分離するフィルターを備えた細塵分離室と、前記集塵ケース内と外気とを連通する通気路と、前記通気路に連通する外気の流れを開閉させる第１の開閉手段と、前記第１の開閉手段よりも上流側に設けられ前記吸引口からの吸引風の通路を開閉する第２の開閉手段と、前記フィルターの上部に設けられこのフィルターの上流面と前記通気路とを連通させる少なくとも１つ以上の開口部と、前記粗塵分離室と前記細塵分離室とを連通させる連通路と、前記連通路の下端に設けた連通路下端部とを備え、前記フィルターの下端を前記連通路下端部より上部に配置し、記電動送風機により吸引している状態で前記第２の開閉手段および前記第１の開閉手段を共に閉じ、前記集塵ケース内の圧力をさらに大気圧より低い負圧状態にした後、前記第１の開閉手段を少なくとも１回開閉することで、前記集塵ケース内圧力と大気圧との圧力差により生じる前記集塵ケース内への外気流入を発生させ、この外気気流が前記通気路から前記開口部を介して前記フィルターの上流面を上部から下方へ勢いよく通過することによって前記フィルターに付着した細塵を除去する電気掃除機。
連通路下端部は、吸引気流の下流側から上流側に向かって下方に傾斜させて構成した請求項１に記載の電気掃除機。