JP2013000303A - 集塵機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術と比較して重心位置が低く安定性の良好な集塵機を提供する。
【解決手段】タンク部５は、全体として有底略円筒形状であり、上部が開口し、側面に吸込み口６を備える。吸込み口６には、粉塵や液体を吸引する図略のホースが着脱自在である。フィルタ１０は、タンク部５内において上下方向に延びる筒状の側面１０ａを有する略円錐台形状であり、タンク部５の上部外周５ａに係止されて粉塵等を遮断（分離）する。モータ３及び集塵ファン４は、ケース１１内に保持された状態で、フィルタ１０の側面１０ａの内側かつ側面１０ａの高さ範囲内に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉塵又は液体をタンク内に吸引する集塵機に関する。

従来の集塵機について、図６を参照しながら説明する。従来の集塵機では、モータ８０３と、モータ８０３に直結された集塵ファン（ファンケース８０４の内部に保持される）と、モータ８０３の起動・停止を行うスイッチ８０８とが、本体８０１上側のヘッド部８０２に配置されている。ヘッド部８０２は、モータ８０３と集塵ファンの形状により上方から見てほぼ円形状となっている。

前記円形状をしたヘッド部８０２の下部に、吸引した粉塵等を溜めるタンク８０５が配置される。タンク８０５は、粉塵等を搬送する図略のホースを着脱する吸込み口８０６を側面に備える。複数の回転自在なキャスタ８０７がタンク８０５の下部に取り付けられる。また、タンク８０５は上方に開口する開口部を有する。タンク８０５とヘッド部８０２との固定・解除のために複数のクランプ８０９が設けられている。さらに、タンク８０５内部のほぼ中央部には、吸引した粉塵をろ過するほぼ円錐台形状のフィルタ８１０が、タンク８０５の上部外周部８０５ａに係止されて設けられている。フロート８１１は、フィルタ８１０内であってヘッド部８０２の下方に配置され、軸線８１２に沿って上下動可能に構成されている。フロート８１１は、吸引物が液体である場合に、タンク８０５内に吸い込まれた液体の水位に応じて上昇し、液面が所定の高さに達するとヘッド部８０２の通気口８１３を塞ぐ機能を有する。

上記構成において、スイッチ８０８をＯＮするとモータ８０３が起動し、集塵ファンが回転することで、タンク８０５の吸込み口８０６に吸引力が発生する。粉塵等は吸引力により吸込み口８０６を通過し、タンク８０５内に吸引されフィルタ８１０によりろ過される。ろ過されたきれいな空気のみフィルタ８１０を通過し、排気口８１４から集塵機の本体８０１外に排出される。吸引を継続すると、フィルタ８１０により分離された粉塵がタンク８０５内に堆積する（貯留される）。また、タンク８０５内に吸い込まれた液体は、タンク８０５内に貯留される。

フロート８１１は、タンク８０５内に貯留された液体の水位に応じて上昇し、タンク８０５内の液体の水位が所定の高さに到達すると、集塵ファンにより発生する吸引力により通気口８１３に吸い寄せられ、通気口８１３を塞ぐ。これにより、吸込み口８０６からの集塵が中止され、ヘッド部８０２の水没や排気口８１４からの液体の噴出、あるいは吸込み口８０６からの液体の逆流等が防止される。

タンク８０５内の粉塵や液体等を廃棄するときは、クランプ８０９を解除してヘッド部８０２を上方に持ち上げ、タンク８０５から取り外し、次にフィルタ８１０を取り外し、タンク８０５内の粉塵や液体等を廃棄する。廃棄後、タンク８０５にフィルタ８１０、ヘッド部８０２を取り付け、クランプ８０９で固定する。

特開２００７−１９０３０４号公報

粉塵発生の多い作業場では、タンク容量の大きい集塵機が使用されことが多い。また作業時には、吸込み口８０６に取り付けられた図略のホース等を持って集塵機の本体８０１が引き回されることがある。上記した従来技術では、ヘッド部８０２のうちタンク８０５から上側に盛り上がった位置にモータ８０３が設けられているために、重心位置が高く安定性が良くない。このため、作業時にホース等を持って引き回される際に、操作の仕方やちょっとした床面の段差、傾斜によりキャスタ８０７の動作が追従できず、本体８０１がバランスを崩し転倒しやすい等、使い勝手が悪い場合がある。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、従来技術と比較して重心位置が低く安定性の良好な集塵機を提供することにある。

本発明のある態様は、集塵機である。この集塵機は、
吸込み口を有するタンク部と、
前記吸込み口に吸引力を発生させる集塵ファンと、
前記集塵ファンを回転駆動するモータと、
前記タンク部内に配置された、筒状の側面を有するフィルタとを備え、
前記モータの少なくとも一部が、前記フィルタの前記側面の内側かつ前記側面の高さ範囲内に位置する。

前記タンク部は、上部に開口部を有し、
前記開口部を覆うように前記タンク部に取り付けられたヘッド部を備え、
前記フィルタの上部が開口であり、
前記ヘッド部は、上側ヘッド部材と、前記上側ヘッド部材から下方に延びて前記フィルタの前記開口よりも下側かつ前記フィルタの側面の内側に延在する下側仕切り部材とを有し、
前記上側ヘッド部材と前記下側仕切り部材との間の空間に前記モータ及び前記集塵ファンが配置されていてもよい。

前記上側ヘッド部材は、下方に向けて凹んだ凹部を有し、前記凹部の下側に前記モータ及び前記集塵ファンが配置されていてもよい。

前記モータ及び前記集塵ファンを収容するケースを備え、
前記下側仕切り部材は、前記ケースを載せる底面部と、前記ケースの外側において前記底面部から立ち上がる筒状の側面部と、前記側面部の上端側から外側に延びるフランジ部とを有し、前記フランジ部が前記上側ヘッド部材に着脱可能に固定され、前記底面部に空気流通用の開口が形成されていてもよい。

前記フランジ部と前記上側ヘッド部材との間を貫通する排気口が設けられてもよい。

前記モータと前記集塵ファンとの間に増速手段を有し、前記モータの回転数よりも高い回転数で前記集塵ファンを回転してもよい。

前記モータがディスクモータであってもよい。

前記ディスクモータは、回転子と、固定子と、出力軸とを有し、
前記回転子は、前記出力軸と一体に回転するコイルディスクを含み、
前記固定子は、前記コイルディスクを貫く磁束を発生する磁束発生手段を含み、
前記コイルディスクに設けられたコイルパターンに流れる電流と前記磁束発生手段の発生する磁界との間の電磁力により前記コイルディスクが回転してもよい。

前記タンク部の内部で液面が所定の高さになったときに前記モータを停止させる水位センサを備えてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、モータの少なくとも一部がフィルタの側面の内側かつ前記側面の高さ範囲内に位置するため、従来技術と比較して重心位置が低く安定性の良好な集塵機を実現可能である。

本発明の実施の形態１に係る集塵機の、一部を断面とした側面図。 図１のケースに保持されたモータ及び集塵ファンの拡大断面図。 図１及び図２に示すモータの固定子の模式的平面図。 （Ａ）は、図２に示すコイルディスクの平面図。（Ｂ）は、同コイルディスクの底面図。 本発明の実施の形態２に係る集塵機の、一部を断面とした側面図。 従来の集塵機の、一部を断面とした側面図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施の形態１に係る集塵機１の、一部を断面とした側面図である。集塵機１は、ヘッド部２と、モータ３と、集塵ファン４と、タンク部５と、キャスタ７と、スイッチ８と、フィルタ１０と、ケース１１と、水位センサ１６とを備える。

例えば樹脂製のタンク部５は、全体として有底略円筒形状であり、上部が開口し、側面に吸込み口６を備え、底部に３個以上の回転自在なキャスタ７が取り付けられている。吸込み口６には、粉塵や液体を吸引する図略のホース（吸引ノズル）が着脱自在である。フィルタ１０は、タンク部５内において上下方向に延びる筒状の側面１０ａを有し且つ上部が開口である例えば略円錐台形状であり、タンク部５の上部外周５ａに係止されて粉塵等を遮断（分離）する。例えば、フィルタ１０の上縁部に一周するように縫い付けられたゴム等のフック１０１が、タンク部５の上部外周５ａに引っ掛けられる。吸込み口６から取り込まれた空気は、フィルタ１０によりろ過されてフィルタ１０の内部に入る一方、吸込み口６からの吸引物（粉塵等）は、フィルタ１０によって分離されてタンク部５内においてフィルタ１０の外側に溜められる。

ヘッド部２は、タンク部５の上部開口を覆うとともに、後述のようにモータ３及び集塵ファン４を保持する。モータ３及び集塵ファン４は、例えば樹脂製のケース１１内に保持された状態で、フィルタ１０の側面１０ａの内側かつ側面１０ａの高さ範囲内に配置される。タンク部５に対する固定・解除のための複数のクランプ９が、ヘッド部２に設けられている。

例えば樹脂製のヘッド部２は、上側ヘッド部材２１と、下側仕切り部材２２とを含む。上側ヘッド部材２１は、環状（例えば円環状）の平坦部２１ａの中央部に下方に向けて凹んだ大径の凹部２１ｂを有する。平坦部２１ａの上面にはモータ３の起動・停止を行うスイッチ８が設けられる。下側仕切り部材２２は、上側ヘッド部材２１の平坦部２１ａから下方に延びてフィルタ１０の上部開口よりも下側かつフィルタ１０の側面１０ａの内側に延在する。上側ヘッド部材２１と下側仕切り部材２２との間の空間内であって上側ヘッド部材２１の凹部２１ｂの下側となる位置に、ケース１１並びにモータ３及び集塵ファン４が配置される。

下側仕切り部材２２は、底面部２２ａと、側面部２２ｂと、フランジ部２２ｃとを有する。底面部２２ａは、環状（例えば円環状）であって、中央部が空気流通用に例えば円形の開口１３となっている。底面部２２ａ上に、環状（例えば円環状）のゴム等のシール部材１１５を挟んでケース１１が載せられる（押し付けられる）。側面部２２ｂは、筒状（例えば円筒状）であって底面部２２ａの外縁部から立ち上がり、ケース１１の外側において上方に延びる。フランジ部２２ｃは、側面部２２ｂの上端側から外側に延びる。フランジ部２２ｃと上側ヘッド部材２１の平坦部２１ａとが例えばネジ止め等により相互に着脱可能に固定される。

フランジ部２２ｃと平坦部２１ａとの間は、排気口１４となっている。なお、排気口１４は、上下方向を軸としてフランジ部２２ｃと平坦部２１ａとの間の全周に渡って設けられてもよいし、所定の角度範囲のみに限定して設けられてもよく、また個数も任意である。排気口１４の手前には、スポンジ１４１がフランジ部２２ｃに保持される。スポンジ１４１は、空気を通す一方、粉塵は遮断する一種のフィルタである。フィルタ１０の内側に入り込んだ粉塵があっても、スポンジ１４１によって遮断され、排気口１４からの放出が防止される。フランジ部２２ｃの外縁部下面は、環状（例えば円環状）のゴム等のシール部材１０２及びフィルタ１０のフック１０１を挟んで、タンク部５の上部外周５ａに押し付けられている。

なお、吸引物が液体の場合にモータ３の水没を防止するために、底面部２２ａの下面に水位センサ１６が設けられ図略の電源回路に接続されている。水位センサ１６は公知のものでよい。液面が水位センサ１６の位置に達すると、水位センサ１６は例えば電気的にそれを検知し、モータ３への通電の停止、又は音や光による作業者への警告、あるいはそれらの両方が実行される。

ケース１１内において、モータ３及び集塵ファン４は、モータ３が上で、集塵ファン４が下となる位置関係である。集塵ファン４は、モータ３の出力軸３１と一体に回転する、又は、図２で後述するように出力軸３１に増速手段を介して連結されてモータ３よりも速く回転する。集塵ファン４は、図１の例では２段構成であり、上下段の間に整流板４２が固定されている。

図２は、ケース１１に保持されたモータ３及び集塵ファン４の拡大断面図である。本図においては集塵ファン４を１段構成で示している。モータ３の出力軸３１と、集塵ファン４の回転軸４１との間には、動力伝達可能に両軸を連結する増速手段１８が設けられている。集塵ファン４の回転軸４１は、ケース１１に固定された軸受け７１３,７１４に回転自在に支持される。図示の例では増速手段１８は歯車の組合せである。なお、増速手段１８としては、歯車に替えて、摩擦車やベルト等が使用可能である。増速手段１８を設けたことにより、集塵ファン４は、モータ３の回転数よりも高い回転数で回転する。ケース１１には、空気穴１１ａが側面を一周するように複数ないし多数配列される。また、ケース１１の底面には、空気取入用の開口１１ｂが設けられている。

モータ３は、ディスクモータであり、その構成は公知のものでよいが、例示的な構成を以下に説明する。

モータ３の固定子は、磁束発生手段としてのマグネット３６と、軟磁性体であるリング状の上ヨーク３７及び下ヨーク３８とを有し、それぞれがケース１１に固定される。図３は、図１に示すモータ３の固定子の模式的平面図である。本図に示すように、例えば円板形状のマグネット３６は、例えば１０個、円周上に等角度ピッチで並んで配置される。円周の中心は、モータ３の回転中心と略一致する。隣り合うマグネット３６は、上面の磁極が相互に異なる。上ヨーク３７及び下ヨーク３８は、後述する回転子のコイルパターンに印加される磁束密度を高めるものである。

モータ３の回転子は、出力軸３１に固定又は一体のフランジ３２の下面に接着層５０１によって少なくとも１枚のコイルディスク３３を積層一体化し、フランジ３２の上面に接着層５０２によって整流子ディスク３４を積層一体化してなる。出力軸３１は、ケース１１に固定された軸受け７１１,７１２に回転自在に支持される。ケース１１に固定の一対のブラシ３５から整流子ディスク３４を介して、コイルディスク３３に設けられたコイルパターンに電流が供給される。

図４（Ａ）は、図１に示すコイルディスク３３の平面図である。図４（Ｂ）は、同コイルディスクの底面図である。

コイルディスク３３は、円板状の絶縁基板９０（例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂基板等の絶縁樹脂基板）の両面にそれぞれコイルパターン９２を有する。絶縁基板９０の中心にある貫通孔９１は、図１の出力軸３１を挿通させるものである。貫通孔３６７は、整流子ディスク３４（あるいは他の層のコイルディスク）との電気的接続のために複数設けられる。

銅その他の導電材からなるコイルパターン９２は、相互に近接した略同一幅の４列のパターンからなる部分コイルパターン群９２０を片面につき２０個ずつ有する。部分コイルパターン群９２０は、内側連絡パターン群９２Ａと、放射状パターン群９２Ｂと、外側連絡パターン群９２Ｃとを順に接続したものである。両面の内側連絡パターン群９２Ａ同士は、端部近傍に形成されたスルーホール９２１によって相互に電気的に接続される。両面の外側連絡パターン群９２Ｃ同士は、端部近傍に形成されたスルーホール９２２によって相互に電気的に接続される。放射状パターン群９２Ｂは、絶縁基板９０の中心側から半径方向外側に延びて内側連絡パターン群９２Ａと外側連絡パターン群９２Ｃとを渡す。両面の放射状パターン群９２Ｂ同士は、軸方向視で略同一位置に存在する。各々の面の放射状パターン群９２Ｂは、絶縁基板９０の中心から等角度ピッチで存在する。放射状パターン群９２Ｂは、図３に示すマグネット３６の配列円周（各マグネット３６の中心が配列される円周）の真上に位置する。つまり、各コイルディスクの回転に伴って放射状パターン群９２Ｂはマグネット３６の真上を通過する。放射状パターン群９２Ｂに流れる電流とマグネット３６の発生する磁界（コイルディスクを出力軸の軸線方向に通過）との間の電磁力により回転力が得られる。

集塵機１で作業する際には、作業者は、スイッチ８を押す。すると、商用電源に接続された不図示の電源ケーブルからモータ３に電力が供給され、モータ３が回転駆動される。モータ３の回転に伴って集塵ファン４も回転し、吸込み口６に吸引力が発生する。これにより、吸込み口６に接続された不図示のホースから粉塵等が空気とともに吸引され、吸込み口６からタンク部５の内部に入る。

空気の流れは、図１に矢印で示される。すなわち、空気は、吸込み口６からフィルタ１０、下側仕切り部材２２の底面部２２ａの開口１３、ケース１１の底面の開口１１ｂを通ってケース１１内に入る。そして、ケース１１の側面の空気穴１１ａからケース１１の外に出て、下側仕切り部材２２の側面部２２ｂの内側を上方に流れ、スポンジ１４１を通過し、排気口１４から集塵機１の外部に放出される。

フィルタ１０により分離された粉塵はタンク部５内に貯留される。タンク部５内に吸込まれた液体は、タンク部５内に貯留される。タンク部５内の液体の水位が所定の高さに到達すると、水位センサ１６からの信号によりモータ３が停止する。これにより、吸込み口６からの集塵が中止されることから、ヘッド部２の水没や排気口１４からの液体の噴出、あるいは吸込み口６からの液体の逆流等が防止される。

タンク部５内の粉塵や液体等を廃棄するときは、クランプ９を解除してヘッド部２を上方に持ち上げ、タンク部５から取り外し、次にフィルタ１０を取り外し、タンク部５内の粉塵や液体等を廃棄する。廃棄後、タンク部５にフィルタ１０、ヘッド部２を取り付け、クランプ９で固定する。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) モータ３（及び集塵ファン４）がフィルタ１０の側面１０ａの内側かつ側面１０ａの高さ範囲内に配置されるため、従来技術と異なり、重心位置が低く安定性の良好で、転倒しにくく操作性の良い集塵機を実現可能である。

(2) モータ３がディスクモータであって従来技術のものと比較して薄型であり、こうした薄型のモータ３をフィルタ１０の高さの中間部分にまで落とし込んだ配置としたため、低重心化の効果が高い。また、集塵機１の全高を低くでき、省スペース化にも有利である。

(3) モータ３として従来技術のものより小型なディスクモータを用いているため、同じタンク容量であれば従来技術と比較して小型化を図ることが可能となる。このため、保管時や運搬時には場所をとり、邪魔になるという問題を好適に解決できる。

(4) 増速手段１８を設けたことにより、モータ３の回転数に対して集塵ファン４の回転数を増加させることができ、吸込み力を強化することが可能となる。

(5) 上側ヘッド部材２１の上面の略中央部に大径の凹部２１ｂを設けたことにより、凹部２１ｂに小物類等を収納することができ、便利である。すなわち、上側ヘッド部材２１の上面が全面的に平面であると小物等を置いたときに振動等で動きやすく落下しやすいという問題があるが、本実施の形態では凹部２１ｂを設けたことによりそのような問題を好適に解決できる。

図５は、本発明の実施の形態２に係る集塵機の、一部を断面とした側面図である。この集塵機は、図１に示した実施の形態１と比較して、上側ヘッド部材２１の凹部２１ｂを無くして上側ヘッド部材２１の上面を全面的に平面とし、それに伴ってモータ３及び集塵ファン４を上方に移動した点で主に相違し、その他の点は同様である。モータ３の一部（下側）はフィルタ１０の側面１０ａの内側かつ側面１０ａの高さ範囲内に位置し、残りの部分（上側）はフィルタ１０の上部開口の上に位置する。本実施の形態によれば、実施の形態１ほどではないものの、従来技術と比較して低重心化を実現できる。また、実施の形態１と比較して小物収納性は低いものの、集塵容量は大きい。また、省スペース化と小型化に関しては実施の形態１と同様の効果を奏する。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

複数のキャスタ７をタンク部５の下部に備えることに替えて又はそれに加えて、例えば集塵機１を背負うことができるようにタンク部５に図略の背負いバンドを設けてもよい。また、集塵機１を肩にかけられるように図略の肩掛けバンドを設けてもよい。これらによれば、集塵機１の重心が低いため、集塵機１を安定的に背負ったり肩にかけたりすることができる。

モータ３はディスクモータでなく例えば従来技術と同様のものであってもよく、この場合も、モータ３の少なくとも一部をフィルタ１０の側面１０ａの内側かつ側面１０ａの高さ範囲内に位置させることで、従来技術と比較して低重心化を図ることができる。

ディスクモータにおけるマグネットの個数とその配置角度ピッチ、コイルパターンの周回数（コイルパターンの列数）、コイルディスクの積層数、その他のパラメータは、要求される性能やコストに応じて適宜設定可能である。また、コイルパターンの周回数は、コイルディスクが複数の場合はコイルディスクごとに異なってもよい。なお、コイルパターンが１列の場合は、実施の形態の説明における「部分コイルパターン群」、「内側連絡パターン群」、「放射状パターン群」、及び「外側連絡パターン群」の各用語を、「群」を除いて読み替える。

１ 集塵機
２ ヘッド部
３ モータ
４ 集塵ファン
５ タンク部
７ キャスタ
８ スイッチ
９ クランプ
１０ フィルタ
１１ ケース
１４ 排気口
１６ 水位センサ
２１ 上側ヘッド部材
２１ａ 平坦部
２１ｂ 凹部
２２ 下側仕切り部材
２２ａ 底面部
２２ｂ 側面部
２２ｃ フランジ部

Claims (9)

1. 吸込み口を有するタンク部と、
   前記吸込み口に吸引力を発生させる集塵ファンと、
   前記集塵ファンを回転駆動するモータと、
   前記タンク部内に配置された、筒状の側面を有するフィルタとを備え、
   前記モータの少なくとも一部が、前記フィルタの前記側面の内側かつ前記側面の高さ範囲内に位置する、集塵機。
2. 前記タンク部は、上部に開口部を有し、
   前記開口部を覆うように前記タンク部に取り付けられたヘッド部を備え、
   前記フィルタの上部が開口であり、
   前記ヘッド部は、上側ヘッド部材と、前記上側ヘッド部材から下方に延びて前記フィルタの前記開口よりも下側かつ前記フィルタの側面の内側に延在する下側仕切り部材とを有し、
   前記上側ヘッド部材と前記下側仕切り部材との間の空間に前記モータ及び前記集塵ファンが配置されている、請求項１に記載の集塵機。
3. 前記上側ヘッド部材は、下方に向けて凹んだ凹部を有し、前記凹部の下側に前記モータ及び前記集塵ファンが配置されている、請求項２に記載の集塵機。
4. 前記モータ及び前記集塵ファンを収容するケースを備え、
   前記下側仕切り部材は、前記ケースを載せる底面部と、前記ケースの外側において前記底面部から立ち上がる筒状の側面部と、前記側面部の上端側から外側に延びるフランジ部とを有し、前記フランジ部が前記上側ヘッド部材に着脱可能に固定され、前記底面部に空気流通用の開口が形成されている、請求項２又は３に記載の集塵機。
5. 前記フランジ部と前記上側ヘッド部材との間を貫通する排気口が設けられている請求項４に記載の集塵機。
6. 前記モータと前記集塵ファンとの間に増速手段を有し、前記モータの回転数よりも高い回転数で前記集塵ファンを回転する、請求項１から５のいずれか一項に記載の集塵機。
7. 前記モータがディスクモータである請求項１から６のいずれか一項に記載の集塵機。
8. 前記ディスクモータは、回転子と、固定子と、出力軸とを有し、
   前記回転子は、前記出力軸と一体に回転するコイルディスクを含み、
   前記固定子は、前記コイルディスクを貫く磁束を発生する磁束発生手段を含み、
   前記コイルディスクに設けられたコイルパターンに流れる電流と前記磁束発生手段の発生する磁界との間の電磁力により前記コイルディスクが回転する、請求項７に記載の集塵機。
9. 前記タンク部の内部で液面が所定の高さになったときに前記モータを停止させる水位センサを備える請求項１から８のいずれか一項に記載の集塵機。

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