JP2012081363A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】塵埃を高濃度に含んだ空気の流れと塵埃を含まない空気の流れとに分離する分離能を高めることができる電気掃除機を提供する。
【解決手段】塵埃を含んだ空気が内周側を旋回する外筒１３と、前記外筒に収容されて空気が外周側を旋回する内筒１４と、外筒１３と内筒１４の間に設けられ、空気を内筒１４の軸方向に案内する螺旋状の整流板２９とを有し、整流板２９と外筒１３との間に空隙を設けている。整流板２９は、第１整流板２９ａと第２整流板２９ｂを有している。整流板２９は、内筒１４の軸方向の投影で自らに重なるように配置されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、吸い込んだ塵埃を含んだ空気を、塵埃を高濃度に含んだ空気の流れと、塵埃を含まない空気の流れとに分離することができる電気掃除機に関する。

電気掃除機は、ホースから吸い込んだ塵埃を含んだ空気を、集塵部を通して集塵し、塵埃が除かれた空気を外部に排気している。このため、集塵部が塵埃によって目詰まりを起こし、ホースから空気を吸引する吸引力を高いまま持続できないという問題があった。

そこで、サイクロン式により、遠心分離の原理を用いて塵埃を高濃度に含んだ空気の流れと塵埃を含まない空気の流れとに分離し、この塵埃を含まない空気の流れの流路を確保することで、前記吸引力を高いまま持続することが提案されている（特許文献１、２参照）。

特開昭５１−４３２７１号公報（図３） 特開２００６−２９６８１２号公報（図４）

しかしながら、前記吸引力を高いまま持続するには、単に、塵埃を含まない空気の流れを確保するだけでなく、その流量もできるだけ大量に確保する必要がある。ただ、流量を増やすと、塵埃を含まない空気の流れに塵埃が混入しやすくなると考えられる。そこで、塵埃を含まない空気の流れの流量を増やしても、塵埃を含まない空気の流れに混入する塵埃を増やさないために、塵埃を高濃度に含んだ空気の流れと塵埃を含まない空気の流れとに分離する分離能を一層高める必要があると考えられた。

そこで、本発明は、塵埃を高濃度に含んだ空気の流れと塵埃を含まない空気の流れとに分離する分離能を高めることができる電気掃除機を提供することを課題とする。

本発明は、塵埃を含んだ空気が内周側を旋回する外筒と、前記外筒に収容されて前記空気が外周側を旋回する内筒と、前記外筒と前記内筒の間に設けられ、前記空気を前記内筒の軸方向に案内する螺旋状の整流板とを有し、前記整流板と前記外筒との間に空隙を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、塵埃を含んだ空気が、外筒と内筒の間の環状の空間を旋回するので、塵埃を含んだ空気には、遠心力を作用させることができる。塵埃は、空気より比重が大きく空気より大きな遠心力が作用するので、旋回しながら外筒の近傍に集まり、外筒の近傍には、塵埃を高濃度に含んだ空気の流れが形成される。一方、内筒の近傍では、塵埃が旋回しながら外筒側に移動するために、内筒の周りには塵埃を含まない空気の流れが旋回するようになる。

そして、本発明では、空気を内筒の軸方向に案内する螺旋状の整流板が、空気を旋回させ遠心力を作用させたまま、空気を内筒の軸方向に案内し移動させることができる。ただ、整流板には、外筒との間に空隙が設けられているので、塵埃を高濃度に含んだ空気の流れよりも、塵埃を含まない空気の流れをより多く内筒の軸方向により大きく移動させることができ、前記分離能を高めることができる。

このように、本発明によれば、塵埃を高濃度に含んだ空気の流れと塵埃を含まない空気の流れとに分離する分離能を高めることができる電気掃除機を提供できる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の斜視図であり、（ｂ）は、この電気掃除機の本体蓋を開いた状態を示す斜視図である。 電気掃除機内の空気の流れ（実線矢印）と塵埃の流れ（破線矢印）を示す模式図である。 ダストケースの斜視図である。 フィルタ（ダストケースの蓋）を開けた状態でのダストケースの斜視図である。 図３のＡ−Ａ方向の矢視断面図である。 図３のＢ−Ｂ方向の矢視断面図である。 螺旋部の分解斜視図である。 螺旋部の斜視図（その１）である。 螺旋部の斜視図（その２）である。

図１（ａ）に、本発明の実施形態に係る電気掃除機１の斜視図を示し、図１（ｂ）に、本体蓋９を開いた状態の電気掃除機１の斜視図を示す。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、電気掃除機１は、本体ケース２と、本体ケース２内に内蔵されたダストケース８とを有し、さらに、本体ケース２の後部の両側に一対の後輪３と、先端部にホース１０を接続するためのホース接続部４と、先端部と上部にそれぞれハンドル５ｂとハンドル５ａと、上部にコード巻取ボタン６と、両側面と後尾面に本体排気口７と、給電するためのコードプラグ１１等を備えて構成されている。なお、本体排気口７は、本体ケース２に設けられた複数の貫通孔によって構成されている。

そして、図１（ｂ）に示すように、電気掃除機１の本体蓋９を開くと、ダストケース８を露出させることができる。使用者は、ダストケースハンドル２４を引き上げることにより、ダストケース８を本体ケース２から離脱させることができる。ダストケース８には、塵埃が集塵されるが、その塵埃を飛散させることなく電気掃除機１から取り出せる。そして、塵埃が除かれたダストケース８は、本体ケース２内に再び装着される。

図２に、電気掃除機１内の空気の流れ（実線矢印）と塵埃の流れ（破線矢印）を示す。電気掃除機１内では、ホース接続部４の後方に、ダストケース８が配置されている。ダストケース８は、流入部１２と、内筒１４と外筒１３とで仕切られた第１集塵室１５と、第１集塵室１５とは外筒１３を隔てて隣接して設けられた第２集塵室１６とを有している。

ダストケース８の後方には、フィルタ１７が配置されている。フィルタ１７は、ダストケース８を取り出したときに塵埃がダストケース８から飛散しないようにするための、ダストケース８の蓋も兼ねており、ダストケース８に対して開閉自在および着脱自在に備えられている。フィルタ１８は、フィルタ１７の後方に設けられ、万一、ダストケース８からこぼれ落ちても、その塵埃が、電動送風機２３側へ進入するのを防ぐ役割をしている。

電動送風機２３は、フィルタ１８の後方に設けられている。この電動送風機２３が、前方から吸気し上方から排気するように送風して、空気の流れ（実線矢印）と塵埃の流れ（破線矢印）とを生じさせている。

フィルタ１９は、電動送風機２３の上方に設けられている。フィルタ２０は、フィルタ１９の後方で、本体ケース２の後尾面の本体排気口７に対向するように設けられている。フィルタ２１は、フィルタ１９の両側の側方で、本体ケース２の両側面の本体排気口７に対向するように設けられている。フィルタ２２は、フィルタ２１の前方で、本体ケース２の両側面の本体排気口７に対向するように設けられている。

次に、電気掃除機１内の空気の流れ（実線矢印）と塵埃の流れ（破線矢印）の流路を説明する。

まず、空気の流れ（実線矢印）と塵埃の流れ（破線矢印）とが、ホース１０（図１（ａ）参照）を通って、ホース接続部４から流入し、そのまま、ダストケース８の流入部１２に流入する。なお、空気の流れ（実線矢印）と塵埃の流れ（破線矢印）とは、実際には、別々に存在するのではなく、塵埃を含んだ空気の流れとなっている。

空気の流れ（実線矢印）と塵埃の流れ（破線矢印）とは、内筒１４と外筒１３の間の第１集塵室１５に流入し、旋回する。この旋回により、塵埃を含んだ空気に、遠心力を作用させることができる。塵埃は、空気より比重が大きく空気より大きな遠心力が作用するので、旋回しながら外筒１３の近傍に集まり、外筒１３の近傍には、塵埃を高濃度に含んだ空気の流れが形成される。一方、内筒１４の近傍では、塵埃が旋回しながら外筒１３側に移動するために、内筒１４の周りには旋回する塵埃を含まない空気の流れが形成される。

そして、塵埃を高濃度に含んだ空気の流れが、第１集塵室１５内を旋回し続けることにより、塵埃の流れ（破線矢印）も第１集塵室１５内を旋回し続けることになり、実質的に、塵埃を第１集塵室１５内にトラップすることができる。

塵埃を高濃度に含んだ空気の流れの一部は、空気の流れ（実線矢印）と塵埃の流れ（破線矢印）とで示すように、第２集塵室１６に流れ込む。第２集塵室１６に流れ込んだ塵埃は、フィルタ１７を通過できないので、塵埃の流れ（破線矢印）は、第２集塵室１６で止まり、塵埃は第２集塵室１６にトラップされる。第２集塵室１６に流れ込んだ空気の流れ（実線矢印）は、フィルタ１７を通過する。

内筒１４の周りを旋回する塵埃を含まない空気の流れは、２つの経路の流れとなってフィルタ１７を通過する。一方の経路は、外筒１３を越えフィルタ１７を通過する経路である。この経路は、外筒１３の中心軸の方向の位置が、塵埃を高濃度に含んだ空気の流れの旋回する経路の位置と異なっているので、互いの経路がぶつかることはない。もう一方の経路は、内筒１４の側壁に設けられた排気孔３２を通って、内筒１４の内側を内筒１４の端部まで流れ、内筒１４の端部から外筒１３を潜ってフィルタ１７を通過する経路である。

フィルタ１７の通過前に３経路あった空気の流れ（実線矢印）は、フィルタ１７の通過後に１経路になり、フィルタ１８と、電動送風機２３と、フィルタ１９を順に通過する。空気の流れ（実線矢印）は、フィルタ１９の通過後に、５経路に分かれ基板、電源コードなどを空冷する。また、このように分散排気することで、排気の勢いを低速にでき、塵埃の吹飛ばしや、人体に当ることによって与える不快感を、低減することができる。第１の経路を流れる空気の流れ（実線矢印）は、電動送風機２３の裏面に沿って流れて、フィルタ２０を通って、本体ケース２の後尾面に設けられた本体排気口７から排気される。残りの４経路を流れる空気の流れ（実線矢印）は、電動送風機２３の側面に沿って流れて、本体ケース２の側面に設けられた本体排気口７（フィルタ２１、フィルタ２２）を通って、本体の外に排気される。

図３に、ダストケース８の斜視図を示す。ダストケース８の正面には、流入部１２が設けられ、背面には、フィルタ１７が設けられている。ダストケース８の上面には、ダストケースハンドル２４と、ごみ捨てボタン２５が設けられている。使用者は、ダストケースハンドル２４を握ってダストケース８を持ったまま、その握った片手でごみ捨てボタン２５を押すことができる。ごみ捨てボタン２５を押すことで、図４に示すように、ダストケース８の蓋であるフィルタ１７を開けることができる。

図４に示すように、外筒１３の内側が、第１集塵室１５になっている。第１集塵室１５には、整流板２９が設けられている。外筒１３のフィルタ１７側の上部には、第１排気口２７が設けられている。外筒１３のフィルタ１７側の下部には、第２排気口２８が設けられている。第１集塵室１５（外筒１３）に隣接して第２集塵室１６が設けられている。第１集塵室１５と第２集塵室１６とは、外筒１３の上部に設けられた導入口２６によって連通している。

図５に、図３のＡ−Ａ方向の矢視断面図を示し、図６に、図３のＢ−Ｂ方向の矢視断面図を示す。

図５に示すように、内筒１４の中心軸と、外筒１３の中心軸とは一致している。図５と図６に示すように、流入部１２の開口面の法線であってその開口面の中心を通る直線は、前記中心軸さらには内筒１４と交差せず、外筒１３には交差する。そして、流入部１２の中央正面には、外筒１３の内周面が配置されている。これらにより、塵埃を含んだ空気は、流入部１２から流入すると、内筒１４の外側（外周側）で外筒１３の内側（内周側）の間の空間である第１集塵室１５内を旋回する。

流入部１２の中央正面に位置する外筒１３の上部には、前記第１排気口２７が設けられており、流入部１２と第１排気口２７とは、内筒１４の中心軸の方向において互いに位置をずらして配置されている。第１排気口２７は、内筒１４の中心軸方向に流入部１２から導入口２６側の方向（上方）にずらした外筒１３上に設けられている。流入部１２から流入した塵埃を含む空気は、直接には第１排気口２７から排気されにくく、第１排気口２７から排気される場合は、内筒１４の外周側を旋回して塵埃を除かれながら上方に移動した（案内された）後に排気される。したがって、第１排気口２７からは、フィルタ１７へ、塵埃を含まない空気が排気される。

また、流入部１２の直上には、前記導入口２６が設けられており、流入部１２と導入口２６とは、内筒１４の中心軸の方向に互いに位置をずらして配置されている。このため、流入部１２から流入した塵埃を含む空気は、直接には導入口２６から第２集塵室１６へは導入されにくく、第２集塵室１６に導入される場合は、内筒１４の外周側を旋回して塵埃を高濃度に含む空気の流れを形成し、その塵埃を高濃度に含む空気の流れを、導入口２６から第２集塵室１６に導入する。

図５に示すように、整流板２９は、下段に配置され一重目の第１整流板２９ａと、上段に配置され二重目の第２整流板２９ｂとを有している。図５と図６に示すように、整流板２９は、外筒１３と内筒１４の間に設けられ螺旋形状をしているので、流入部１２から流入した空気を旋回させたまま内筒１４の軸方向上方に案内し移動させることができる。

第１整流板２９ａは、内筒１４の軸周りの角度で約１周分の角度範囲に配置され、第２整流板２９ｂでも、内筒１４の軸周りの角度で約１周分の角度範囲に配置されているので、整流板２９は、内筒１４の軸周りの角度で１周分の角度範囲を超えて軸方向の投影で自らに重なるように配置されている。第２整流板２９ｂは、軸方向の投影により、第１整流板２９ａに重なるように配置されている。このように、整流板２９を、二重螺旋形状にすることで、塵埃の流れの旋回数を増やすことができ、旋回速度も上げることができるので遠心分離効果により塵埃を効率よく分離することができる。また、旋回速度が上がることで、第２集塵室１６への塵埃の搬送速度も上がるので、第２集塵室１６で塵埃をさらに高圧縮で集塵することができ、第２集塵室１６での集塵量を増やすことができる。そして、ごみ捨て回数を減らすことができる。

そして、整流板２９、特に、第２整流板２９ｂは、外筒１３との間に空隙が設けられている。内筒１４の近傍には、整流板２９（第２整流板２９ｂ）が設けられているので、この内筒１４の近傍を旋回する塵埃を含まない空気の流れを、前記空隙が設けられている付近を旋回する塵埃を高濃度に含んだ空気の流れよりも多く、内筒１４の軸方向に案内し移動させることができ、前記分離能を高めることができる。

図６に示すように、整流板２９、特に、第２整流板２９ｂは、径方向外側に向かい、内筒１４から外筒１３に近づくほど、第１内筒１４ａから第２内筒１４ｂへ向かう方向に高くなるように傾斜している。このように、整流板２９、特に、第２整流板２９ｂを斜面形状とすることで、第２整流板２９ｂの近傍を旋回する塵埃を含まない空気の流れを上昇旋回させるのを容易にし、圧損を低くすることができるため、大流量を確保することができる。

また、図６に示すように、外筒１３の導入口２６側には、外筒１３の上端面を塞ぐ天井面３３が設けられている。

そして、内筒１４は、中心軸方向に径が一定の第１内筒１４ａと、中心軸方向の天井面３３に近づく程、径が小さくなる第２内筒１４ｂとを有している。内筒１４の天井面３３側の端面（第２内筒１４ｂの上面）は、天井面３３に対して傾斜し、第２内筒１４ｂは略円錐形状となっている。内筒１４の天井面３３側の端面（第２内筒１４ｂの上面）が、平板で、天井面３３に対向して近接していると、大きな塵埃が、内筒１４の周囲を旋回する際に、天井面３３と対向する内筒１４の端面の隙間に引っ掛かるという塵埃の詰まりが考えられた。第２内筒１４ｂを略円錐形状とすることで、天井面３３と対向する内筒１４の端面の隙間の間隔を概ね広げることができ、塵埃の引っ掛かりによる滞留さらには詰まりをなくすことができる。

また、前記整流板２９は、内筒１４の中心軸方向において、流入部１２の導入口２６とは反対側の端（下端）から、導入口２６の中央を越える範囲に配置されている。第１整流板２９ａは、内筒１４の中心軸方向において、流入部１２の存在する端（下端）から端（上端）までの範囲に配置されている。第１整流板２９ａは、流入部１２から流入する塵埃を含んだ空気を上方に移動させ、塵埃を含んだ空気が１回転旋回したときには、塵埃を含んだ空気は流入部１２の上方を流れるので、流入部１２に流入直後の塵埃を含んだ空気との衝突を避けることができるので、圧損低下を抑制することができる。そして、旋回によって生じている塵埃を高濃度に含む空気の流れを、容易に導入口２６に導くことができる。

第２整流板２９ｂは、内筒１４の中心軸方向において、流入部１２の導入口２６側の端（上端）から、導入口２６の中央を越える範囲に配置されている。また、第２整流板２９ｂは、外筒１３から離れているだけでなく、内筒１４の中心軸周りの角度で、流入部１２及び導入口２６の方向の角度において、第２整流板２９ｂの内筒１４の径方向の幅は最も小さくなって外筒１３からは最も離れている。そして、内筒１４の中心軸周りの角度で、流入部１２及び導入口２６の方向の角度から、時計回りと反時計回りにそれぞれ１８０度において、第２整流板２９ｂの内筒１４の径方向の幅は最も大きくなって外筒１３からは最も近づいている。内筒１４の中心軸周りの角度で、流入部１２及び導入口２６の方向の角度から、時計回りと反時計回りにそれぞれ１８０度まで角度を増やすほど、第２整流板２９ｂの内筒１４の径方向の幅は大きくなり、第２整流板２９ｂは外筒１３に接近する。

これにより、塵埃は、第１整流板２９ａ上を旋回して上方に移動するものの、第２整流板２９ｂ上には移動しない。第２整流板２９ｂ上には塵埃を含まない空気が主に移動し、塵埃の分離を確実に行える。

そして、前記第１排気口２７の流入部１２側の端は、直近の螺旋状の第２整流板２９ｂの上方にあって螺旋状の第２整流板２９ｂに沿うように配置されている。また、導入口２６の流入部１２側の端より、かつ、直近の第２整流板２９ｂより、内筒１４の中心軸方向において流入部１２から離れる方向に配置されている。これらのため、塵埃は、導入口２６に導入されても、螺旋状の第２整流板２９ｂに進行を阻まれて、第１排気口２７から排出されることはなく、第１排気口２７からは塵埃を含まない空気を排気することができる。

第１内筒１４ａの第１集塵室１５に露出している側壁面には、第１内筒１４ａの外側と内側を連通させる排気孔３２が複数個設けられている。排気孔３２は、整流板２９、具体的には、第１整流板２９ａと第２整流板２９ｂとで内筒１４の中心軸方向に挟まれた内筒１４の側壁に設けられている。内筒１４の外周を旋回する塵埃を含まない空気は、排気孔３２を経由して内筒１４の外側から内側に入り込み、中心軸方向の天井面３３から離れる方向に降下し、第２排気口２８を経由してフィルタ１７に排気される。

なお、図６に示すように、第１整流板２９ａと第１内筒１４ａとは一体成形されて接合し、第１螺旋部３１ａを構成している。第２整流板２９ｂと第２内筒１４ｂとは一体成形されて接合し、第２螺旋部３１ｂを構成している。第１螺旋部３１ａと第２螺旋部３１ｂとは、連結されて、螺旋部３１を構成しているが、螺旋部３１は、第１螺旋部３１ａと第２螺旋部３１ｂとに分解可能の２ピース構造になっている。

図７に、螺旋部３１（図６参照）の分解斜視図を示す。第２螺旋部３１ｂ（第２内筒１４ｂ）の底部には、１対の固定用ツメ３４ａ、３４ｂが設けられている。第１螺旋部３１ａ（第１内筒１４ａ）の上部には、１対の固定用ツメ３４ａ、３４ｂが係合される１対の固定用ツメ孔３５ａ、３５ｂが設けられている。固定用ツメ３４ａより固定用ツメ３４ｂの方が大きく形成されており、同様に、固定用ツメ孔３５ａより固定用ツメ孔３５ｂの方が大きく形成されているので、両方を嵌めようとすると、固定用ツメ３４ａは固定用ツメ孔３５ａにしか嵌めることができず、固定用ツメ３４ｂは固定用ツメ孔３５ｂにしか嵌めることができないような一対一対応になっている。これにより、第１螺旋部３１ａ（第１整流板２９ａ）と、第２螺旋部３１ｂ（第２整流板２９ｂ）との位置関係を常に一定にでき、組立工程においても誤りをなくすことができる。また、第１螺旋部３１ａと第２螺旋部３１ｂとを分解可能にしておくことで、螺旋部３１を容易に洗浄することができる。そして、分解可能の２ピース構造にしておくことで、第１螺旋部３１ａと第２螺旋部３１ｂの成形時に複雑な形状の金型を用いなくてよくなる。

パッキン３６は、上下２つリングが結合した形状をしている。上側のリングは、第１螺旋部３１ａと底部材３７との間をシールしている。螺旋部３１は、ダストケース８（図５参照）から着脱可能になっているが、下側のリングは、螺旋部３１とダストケース８の他の部分との間のシールをしている。第１螺旋部３１ａと底部材３７とは、パッキン３６を挟んで、ネジ３８により互いに固定されている。また、底部材３７には、螺旋部３１をダストケース８から取外すための取外しボタン３９が設けられる。取外しボタン３９は、バネ４０によって付勢された状態で支持され、使用者が取外しボタン３９を押せば引っ込み、手を離せば所定の位置まで出てくる。

図８と図９に、螺旋部３１の斜視図を示す、図８と図９とは、見る方向が異なっている。螺旋部３１は、ダストケース８（図５参照）から着脱可能になっている。螺旋部３１をダストケース８から取外すことで、螺旋部３１を含めてダストケース８を容易にクリーニングすることができる。

１ 電気掃除機
２ 本体ケース
３ 後輪
４ ホース接続部
５ａ、５ｂ ハンドル
６ コード巻取りボタン
７ 本体排気口
８ ダストケース
９ 本体蓋
１０ ホース
１１ コードプラグ
１２ 流入部
１３ 外筒
１４ 内筒
１４ａ 第１内筒
１４ｂ 第２内筒
１５ 第１集塵室
１６ 第２集塵室
１７、１８、１９、２０、２１、２２ フィルタ
２３ 電動送風機
２４ ダストケースハンドル
２５ ごみ捨てボタン
２６ 導入口
２７ 第１排気口
２８ 第２排気口
２９ 整流板
２９ａ 第１整流板
２９ｂ 第２整流板
３１ 螺旋部
３１ａ 第１螺旋部
３１ｂ 第２螺旋部
３２ 排気孔
３３ 天井面
３４ａ、３４ｂ 固定用ツメ
３５ａ、３５ｂ 固定用ツメ孔
３６ パッキン

Claims (3)

1. 塵埃を含んだ空気が内周側を旋回する外筒と、
   前記外筒に収容されて前記空気が外周側を旋回する内筒と、
   前記外筒と前記内筒の間に設けられ、前記空気を前記内筒の軸方向に案内する螺旋状の整流板とを有し、
   前記整流板と前記外筒との間に空隙を設けたことを特徴とする電気掃除機。
2. 前記整流板は、第１整流板と第２整流板とを有していることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記整流板は、前記軸方向の投影で自らに重なるように配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気掃除機。

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