JP2011160821A - サイクロン分離装置並びに電気掃除機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一次旋回室12は一次流入口11から流れ込んだ含塵空気を旋回させることで含塵空気から塵を分離する。この一次旋回室12の上部に配設され、塵が取り除かれた空気を排出する一次排出管16の下部には、一次旋回室12と同軸で下部に複数の孔を有する円錐体15aが設けられている。この円錐体15aの側壁は、0次開口部113の開口縁の下端位置よりも低い位置には存在しないか、あるいは存在しても孔はそこには存在しない。これにより、一次集塵室14より再飛散したごみは一次排出管16から排出される前に0次開口部113によって確実に捕捉される。
【選択図】図13
Description
前記排出口を、前記旋回室内に突出させた前記排出管の側壁に設けた孔によって構成するとともに、前記第2の開口部を前記第1の開口部と排出管との間に設けたものである。
図1は本発明に係る電気掃除機の外観を示す斜視図である。図1に示すように、電気掃除機100は、吸込口体1と、吸引パイプ2と、接続パイプ3と、サクションホース4と、サイクロン方式の掃除機本体5とから構成されている。吸込口体1は床面上の塵埃及び含塵空気を吸い込む。吸込口体1の出口側には真直な円筒状の吸引パイプ2の一端が接続されている。吸引パイプ2の他端には、電気掃除機100の運転を制御する操作スイッチが設置された取手が設けられており、中途にて若干折れ曲がった接続パイプ3の一端が接続されている。接続パイプ3の他端には、可撓性を有する蛇腹状のサクションホース4の一端が接続されている。さらに、サクションホース4の他端には、掃除機本体5が接続されている。掃除機本体5には電源コードが接続されており、電源コードが外部電源に接続されることで、通電し、図示しない電動送風機が駆動されて吸引動作を行う。吸込口体1、吸引パイプ2、接続パイプ3およびサクションホース4は、含塵空気を掃除機本体5の外から内部に流入させるための吸引経路の一部を構成する。
図2〜図6に示すように、電気掃除機本体5は、吸引風路49と、集塵ユニット50と、排気風路51と、フィルター52と、電動送風機53と、排気口54と、を備えている。その他に、掃除機本体5は、その後部において、車輪55、図示しないコードリール部などを備えている。また、集塵ユニット50は、一次サイクロン分離装置10と、この一次サイクロン分離装置10と並設され、かつ一次サイクロン分離装置10の下流側に接続された二次サイクロン分離装置20とから構成されている。
各部の構成、動作および効果については後述することとするが、一次サイクロン分離装置10は、一次流入口11と、一次旋回室12と、0次開口部113と、一次開口部13と、0次集塵室114と、一次集塵室14と、一次排出口15、一次排出管16と、を備えている。さらに、二次サイクロン分離装置20は、二次流入口21と、二次旋回室22と、二次開口部23と、二次集塵室24と、二次排出口25、二次排出管26と、を備えている。なお、上記の0次集塵室114と、一次集塵室14と二次集塵室24とは1つのケース部品により形成されているとともに、0次集塵室114は二次集塵室24を包囲するように配されている。
ここで、一次サイクロン分離装置10は本発明のサイクロン分離装置に、一次流入口11は本発明の流入口に、一次旋回室12は本発明の旋回室に、一次排出口15は本発明の排出口に、一次排出管16は本発明の排出管に、それぞれ相当する。なお、一次開口部13は本発明の第1の開口部、一次集塵室14は本発明の第1の集塵室にそれぞれ相当し、0次開口部113は本発明の第2の開口部に、0次集塵室114は本発明の第2の集塵室にそれぞれ相当する。
掃除機本体5の内部に流入した空気は、吸入風路49を経て一次サイクロン分離装置10に到達する。一次サイクロン分離装置10において、一次流入口11、一次旋回室12、一次排出口15の順に流れていき、該一次排出口15から排出された空気は一次排出管16を通って二次サイクロン分離装置20に到達する。二次サイクロン分離装置20において、二次流入口21、二次旋回室22、二次排出口25の順に流れていき、該二次排出口25から排出された空気は二次排出管26を通過して、排気風路51側へと流れていく。その後、該空気は、排気風路51、フィルター52、電動送風機53及び排気口54からなる排気経路を経て掃除機本体5の外部に排出される構成となっている。
また、上述のように、一次サイクロン集塵装置10の下流位置に二次サイクロン集塵装置20が設置されているため、二次サイクロン集塵装置20が一次サイクロン集塵装置10では捕集しきれなかったごみを捕集し、集塵ユニット50としての捕集性能を向上することができ、掃除機本体5から排出される空気をさらに清浄化することができる。
図7は集塵ユニット50の外観を示す斜視図であり、図8は集塵ユニット50の前面図である。図9は集塵ユニット50の左側面図であり、図10は本発明に係る電気掃除機の集塵ユニット50の上面図である。図11は図8に示す集塵ユニット50のA−A矢視断面図、図12は図8に示す集塵ユニット50のB−B矢視断面図、図13は図10に示す集塵ユニット50のC−C矢視断面図、図14は図13に示す集塵ユニット50のD−D矢視断面図、図15は図13に示す集塵ユニット50のE−E矢視断面図、図16は図13に示す集塵ユニット50のF−F矢視断面図、図17は図16に示す集塵ユニット50のG−G断面である。
一次サイクロン分離装置10は、外部からの含塵空気が流れ込む一次流入口11と、略円筒形状に形成され、一次流入口11が接線方向に連通し、該流入口から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気と塵埃を分離する一次旋回室12と、該一次旋回室12内の含塵空気から分離した空気を排出する一次排出口15を備えている。
また、二次サイクロン分離装置20の二次流入口21と一次排出口15とを連通する一次排出管16を備え、さらに、一次旋回室12を軸方向に開口する一次開口部13と、該一次開口部13により一次旋回室12と連通する一次集塵室14と、一次旋回室12を半径方向に開口する0次開口部113と、該0次開口部113により一次旋回室12と連通する0次集塵室114と、を備えている。
そこで、上記の構成において、一次排出口15を、一次旋回室12内に突出させた一次排出管16の側壁に設けた孔によって構成するとともに、0次開口部113を一次開口部13と一次排出管16との間に設けている。
一般的な居住空間に存在するごみは、
(1)衣服や絨毯などの繊維から滑落した繊維ごみ(一般的に言うホコリごみ)
(2)野外から居住空間に入ってくる風による運搬や、人間(衣服・靴などを含む)への付着により居住空間内に侵入した砂ごみの二種類が主である。繊維ごみは、砂ごみと比較して、質量は小さく表面積は大きい。また、居住空間に存在するごみにおける嵩に関しては、繊維ごみの方が多いのが一般的である。この繊維ごみと砂ごみは、居住空間において蓄積していくうちに相互に絡まりあった状態のごみ(以降、混合ごみと呼ぶ)となり、この混合ごみの状態で電気掃除機100により吸引されることが殆どである。この繊維ごみと砂ごみの絡まり方、すなわち、絡まった混合ごみにおける繊維ごみと砂ごみの比率が一様ではないために、混合ごみの質量と表面積についても一様ではない。例えば、繊維ごみが比較的多い混合ごみ(以降、混合ごみAと呼ぶ)では、質量は比較的小さく表面積は比較的大きくなる。逆に、砂ごみが比較的多い混合ごみ(以降、混合ごみBと呼ぶ)では、質量は比較的大きく表面積は比較的小さくなる。
一次サイクロン分離装置10においては、この混合ごみの密度と表面積は非常に重要な意味を持つ。なぜならば、一次サイクロン分離装置10は、「ごみに作用する遠心力とごみの空気抵抗力の和による空気の向心力によってごみを分離する」ものであり、上記の遠心力は質量に比例し、空気抵抗力は表面積に反比例するからである。
まず、一次集塵室14が満杯になる前での一次サイクロン分離装置10の動作について、概要を説明する。
一次流入口11へ流入した含塵空気は、一次旋回室12側壁に沿って流入するため旋回気流となり、中心軸近傍の強制渦領域とその外周側の準自由渦領域とを形成しながら、その経路構造と重力とにより下向きに流れていく。このとき、遠心力が塵埃に作用するため、混合ごみAはその空気抵抗力の大きさにより旋回室12の内壁に押し付けられて空気から分離され、0次開口部113を介して0次集塵室114内に捕捉されて堆積する。また、混合ごみBはその質量と下降する旋回流により一次旋回室12の下方に進み、一次開口部13を介して一次集塵室14内に捕捉されて堆積する。混合ごみA及び混合ごみBが除去された空気は、一次旋回部12の中心軸に沿って上昇し、一次排出管16から排出される。
一次排出管16を一次旋回室12の端面から内側に向けて突出して設置し、その側方に向けて開口した孔から一次旋回室12内の含塵空気から分離した空気を排出するよう構成したことにより、上昇気流がわずかに水平方向に拡がるため、旋回流の影響を受け、旋回しながら上昇する力を再飛散したごみB2が受けることになる。これにより、再飛散したごみB2は一次旋回室12内を旋回しながら上昇していくため、0次集塵室114に捕捉することが可能となる。また、一次旋回部12の中心軸に沿って上昇する上昇気流を抑制して、該上昇気流に乗って混合ごみB2が一次排出管16から排出されるのを抑制することが可能となる。また、上記の一次排出管16における孔を側方に向けて開口したことにより、軸方向の吸引力を抑制してごみに作用する旋回力を大きくさせて遠心分離を効率よく行う効果もある。
さらに、第2の開口部113を一次排出管16と第1の開口部13の間に設けたことにより、再飛散した混合ごみB2を、一次排出管16付近に向かって上昇する途中で0次集塵室114に捕捉することが可能となる。
これにより、一次旋回部12の中心軸に沿って上昇する上昇気流をさらに抑制して、再飛散したB2をより確実に一次集塵室14に捕捉することが可能となる。
これにより、軸方向の吸引力を抑制してごみの作用する旋回力を大きくさせつつも、0次開口部113を介して0次集塵室114に飛ばす混合ごみAおよび再飛散した混合ごみB2に対する一次排出口15からの吸引力が抑制されるため、混合ごみAおよび再飛散した混合ごみB2を確実に0次集塵室114に捕集することが可能となる。
これにより、側面方向の吸込み力の高い一次排出管16付近の高さ位置において、再飛散した混合ごみB2と一次排出管16との距離が確保することができるため、再飛散した混合ごみB2をより確実に0次集塵室114に捕集することが可能となる。また、円錐体15aが略円錐形状であるために、髪の毛等の長い糸状のごみが一次排出管16に巻きついた際に、該ごみを円錐の先端方向に沿って動かすことにより容易に除去できるという利点もある。
これにより、軸方向の吸込み力を抑制してごみに作用する旋回力を大きくさせつつも、0次開口部113と一次排出管16との距離が確保できるため、0次開口部113を介して0次集塵室114に分離する混合ごみAおよび再飛散した混合ごみB2に対する一次排出管15からの吸引力を抑制し、0次集塵室114で確実に捕集することができる。
また、本実施の形態に示されたような反転式の一次サイクロン分離装置10において、一次排出管16は一次旋回室12の上部から突出する構成となるが、混合ごみAおよび再飛散した混合ごみB2に対する一次排出口15からの吸引力が抑制されるため、0次開口部113を円錐体15aに近い高さに設置しても混合ごみAおよび再飛散した混合ごみB2を確実に0次集塵室114に捕集することができる。このため、0次集塵室114の深さを深くすることができ、0次集塵室114からの再飛散を抑制して捕集性能を高めることができる。
これにより、一次流入口11から入った気流がスムーズに旋回することができるため、ごみに作用する遠心力が高まり捕集性能を向上することができる。また、0次開口部113の軸方向における開口範囲には円錐体15aのみが配置されることになるため、より確実に0次開口部113と一次排出管16との距離を確保することができ、0次集塵室114に飛ばす混合ごみAおよび再飛散した混合ごみB2に対する一次排出管16からの吸引力を抑制し捕集性能を高めることができる。
この一次円錐部12aにより、旋回気流の旋回半径を徐々に小さくして0次集塵室114では捕集しきれなかった混合ごみBに作用する遠心力を高め、確実に一次集塵室14に捕捉することができる。
これにより、一次円錐部12aの壁面と一次排出管16との間の距離を近づけないようにして、一次円錐部12aの内壁面に沿って旋回する混合ごみBおよび再飛散した混合ごみBが一次排出管16から吸い込まれるのを抑制することができる。
これにより、一次集塵室14内が満杯に近い状態となった後に再飛散したごみB2を0次集塵室114にて確実に捕捉することができる。
二次サイクロン分離装置20は、一次排出管16から含塵空気を取り込む二次流入口21と、二次流入口21をおおよそ接線方向に接続することで二次流入口21から導入した含塵空気が旋回する二次旋回室22とを備え、二次流入口21から流入した吸気を旋回して塵埃を分離した後に該吸気を二次排出口25から排出する。また、この二次排出口25からの排気を、排気風路51へと導く二次排出管26を備えている。
また、二次排出管26は、二次旋回室22とその軸を略一致させて、二次旋回室22内に突出して設置されており、その突出部の底壁に二次排出口25を備えている。
また、二次旋回室22は、その側壁が、略円筒形状の円筒部22bと、略円錐形状の円錐部22aとで構成されている。また、円錐部22aの一部が開口して形成された二次開口部23と、二次開口部23を介して二次旋回室22と連通する二次集塵室24とを備えている。
二次サイクロン分離装置20は、一次排出管16を経て二次流入口21から含塵空気を取り込むと、含塵空気は、二次旋回室22の側壁に沿って流入するため旋回気流となり、中心軸近傍の強制渦領域とその外周側の準自由渦領域とを形成しながら、その経路構造と重力とにより下向きに流れていく。このとき、遠心力が塵埃に作用するため、一次サイクロン分離装置10では捕捉しきれなかったごみが二次旋回室22の内壁に押し付けられて吸気から分離され、下降する旋回流に乗って二次旋回室22の下方に進んだ後、二次開口部23を介して二次集塵室24内に捕集される。ごみが除去された空気は、二次旋回室22の中心軸に沿って上昇し、二次排出口25から排出される。二次排出口25から排出された空気は、二次排出管26を通って、排気風路51へと導かれる。
Claims (8)
- 外部からの含塵空気が流れ込む流入口と、略円筒形状に形成され、前記流入口が接線方向に連通し、該流入口から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気と塵埃を分離する旋回室と、前記旋回室内の前記含塵空気から分離した空気を排出する排出口と、吸引力を創出する送風機と、該送風機と前記排出口とを連通する排出管と、前記旋回室を軸方向に開口する第1の開口部と、前記第1の開口部により前記旋回室と連通する第1の集塵室と、前記旋回室を半径方向に開口する第2の開口部と、前記第2の開口部により前記旋回室と連通する第2の集塵室と、を備え、
前記排出口を、前記旋回室内に突出させた前記排出管の側壁に設けた孔によって構成するとともに、前記第2の開口部を前記第1の開口部と排出管との間に設けたことを特徴とするサイクロン分離装置。 - 前記排出管の底部に、壁を有することを特徴とする請求項1記載のサイクロン分離装置。
- 前記排出管の側壁は前記第2の開口部と対向する部位に開口部を有しないことを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載のサイクロン分離装置。
- 前記排出管は、略円筒形状の円筒体と、前記円筒体と連続して設けた円錐体によって形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のサイクロン分離装置。
- 前記旋回室は、略円筒形状の側壁を有する円筒部と、先端に近づくほど径が小さくなる側壁を有する略円錐の先端を切り落とした形状の円錐部とを備え、前記円錐部の小径側端に前記第1の開口部が形成されていることを特徴とする請求項4に記載のサイクロン分離装置。
- 前記円錐体と前記旋回室の中心軸に対する傾斜角度は、前記円錐部の前記旋回室の中心軸と同一の軸に対する傾斜角度に対し、ほぼ同等かそれ以下であることを特徴とする請求項5に記載のサイクロン分離装置。
- 前記第2の集塵室の容量は、前記第1の集塵室の容量よりも大きくしたことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のサイクロン分離装置。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のサイクロン分離装置を備えたことを特徴とする電気掃除機。
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JPH09164344A (ja) * | 1995-12-15 | 1997-06-24 | Toyo Gijutsu Kogyo Kk | サイクロン型集塵装置 |
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