JP2013094321A - サイクロン分離装置及びこれを用いた電気掃除機 - Google Patents

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Abstract

【課題】分離されたごみの勢いを弱めることなく製品サイズを小さくすることができるサイクロン分離装置等を提供する。
【解決手段】流れ込んだ空気が旋回した後に排出されるように円筒状に形成され、流れ込んだ空気に含まれたごみを当該空気から分離させるための開口部が形成された側面を有した旋回室と、旋回室により空気から分離されたごみを蓄積するように開口部の外側に配置され、旋回室から開口部を介して流れ込んだ空気によって渦流が発生することを抑制するように旋回室の外周面の少なくとも一部に沿って形成された集塵室と、を備えた。
【選択図】図11

Description

この発明は、サイクロン分離装置及びこれを用いた電気掃除機に関するものである。
サイクロン分離装置として、第1旋回室の外側に連結した第2旋回室を備えたものが提案されている。当該サイクロン分離装置においては、第1旋回室内には、1次の渦流が発生する。第2分離室内には、2次の渦流が発生する。比較的大きなごみは、第2旋回室内において2次の渦流による遠心力で分離される。比較的小さなごみは、第1旋回室内において1次の渦流による遠心力で分離される(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、当該サイクロン分離装置においては、2次の渦流が気流となって第1旋回室に戻る。当該気流は、比較的大きなごみが第2分離室へ向かう際の勢いを弱める。このため、比較的大きなごみを効率よく分離することができない。
これに対し、旋回室から離れる方向に延びるように形成された集塵室を備えたサイクロン分離装置が提案されている。当該サイクロン分離装置によれば、気流が集塵室に流れ込むことを抑制できる。このため、比較的大きなごみを旋回室内での遠心力により集塵室に効率よく飛ばすことができる。
特表2002−503541号公報 特開2003−310506号公報
しかしながら、当該サイクロン分離装置の集塵室は、旋回室から離れる方向に延びるように形成される。このため、サイクロン分離装置の製品サイズが大きくなる。
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、分離されたごみの勢いを弱めることなく製品サイズを小さくすることができるサイクロン分離装置等を提供することである。
この発明に係るサイクロン分離装置は、流れ込んだ空気が旋回した後に排出されるように円筒状に形成され、流れ込んだ空気に含まれたごみを当該空気から分離させるための開口部が形成された側面を有した旋回室と、前記旋回室により空気から分離されたごみを蓄積するように前記開口部の外側に配置され、前記旋回室から前記開口部を介して流れ込んだ空気によって渦流が発生することを抑制するように前記旋回室の外周面の少なくとも一部に沿って形成された集塵室と、を備えたものである。
この発明に係る電気掃除機は、前記サイクロン分離装置に空気を流れ込ませるための送風機を備えたものである。
この発明によれば、分離されたごみの勢いを弱めることなく製品サイズを小さくすることができる。
この発明の実施の形態1における電気掃除機の斜視図である。 この発明の実施の形態1における電気掃除機の本体と集塵ユニットの斜視図である。 この発明の実施の形態1における電気掃除機の本体と集塵ユニットの平面図である。 この発明の実施の形態1における電気掃除機の本体の斜視図である。 この発明の実施の形態1における電気掃除機の本体の平面図である。 図5のA−A線における断面図である。 この発明の実施の形態1における電気掃除機の集塵ユニットの斜視図である。 この発明の実施の形態1における電気掃除機の集塵ユニットの側面図である。 この発明の実施の形態1における電気掃除機の集塵ユニットの平面図である。 図9のB−B線における断面図である。 図9のC−C線における断面図である。 図11のD−D線における断面図である。 図11のE−E線における断面図である。 図11のF−F線における断面図である。 この発明の実施の形態1における電気掃除機の本体と集塵ユニットの縦断面図である。 この発明の実施の形態2における電気掃除機の集塵ユニットの斜視図である。 この発明の実施の形態2における電気掃除機の集塵ユニットの側面図である。 この発明の実施の形態2における電気掃除機の集塵ユニットの平面図である。 図18のG−G線における断面図である。 図18のH−H線における断面図である。 図20のI−I線における断面図である。 図20のJ−J線における断面図である。 図20のK−K線における断面図である。 図23のL−L線における断面図である。 この発明の実施の形態3における図24相当図である。 この発明の実施の形態4における図24相当図である。
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における電気掃除機の斜視図である。図2はこの発明の実施の形態1における電気掃除機の本体と集塵ユニットの斜視図である。図3はこの発明の実施の形態1における電気掃除機の本体と集塵ユニットの平面図である。
図1において、1は電気掃除機である。電気掃除機1は、掃除機本体2を備える。図1〜図3に示すように、掃除機本体2の両側には、車輪3が設けられる。掃除機本体2の内部には、コードリール部(図示せず)が設けられる。図1に示すように、コードリール部には、電源コード4が巻き回される。掃除機本体2の上部には、集塵ユニット5が着脱自在に取り付けられる。
図1に示すように、掃除機本体2の前部には、ホース接続口6が設けられる。ホース接続口6には、サクションホース7の一端が接続される。サクションホース7は、可撓性を有するように蛇腹状に形成される。サクションホース7の他端には、接続パイプ8の一端が接続される。接続パイプ8は、中途にて若干折れ曲がるように形成される。接続パイプ8には、取手9が設けられる。取手9には、操作スイッチ10が設けられる。接続パイプ8の他端には、吸引パイプ11の一端が接続される。吸引パイプ11は、真直ぐの円筒状に形成される。吸引パイプ11の他端には、吸込口体12の長手方向中央が接続される。
次に、図4〜図6を用いて、掃除機本体2を説明する。
図4はこの発明の実施の形態1における電気掃除機の本体の斜視図である。図5はこの発明の実施の形態1における電気掃除機の本体の平面図である。図6は図5のA−A線における断面図である。
図4と図5とに示すように、掃除機本体2は、電動送風機収容ユニット2aと集塵ユニット収容部2bからなる。電動送風機収容ユニット2aは、前方かつ上方の方向に斜めに開口する。集塵ユニット収容部2bは、電動送風機収容ユニット2aの開口部を塞ぐように斜めに配置される。集塵ユニット収容部2bの上部の一側には、本体側流出口13が形成される。本体側流出口13よりも上方では、集塵ユニット収容部2bの上部の中央に、本体側流入口14が形成される。
図6に示すように、電動送風機収容ユニット2a内の下部には、電動送風機15が設けられる。電動送風機15よりも前方には、吸入風路16がホース接続口6と本体側流出口13との間に形成される。吸入風路16よりも後方には、排気風路17が本体側流入口14と電動送風機15との間に形成される。
次に、図7〜図14を用いて、集塵ユニット5を説明する。
図7はこの発明の実施の形態1における電気掃除機の集塵ユニットの斜視図である。図8はこの発明の実施の形態1における電気掃除機の集塵ユニットの側面図である。図9はこの発明の実施の形態1における電気掃除機の集塵ユニットの平面図である。図10は図9のB−B線における断面図である。図11は図9のC−C線における断面図である。図12は図11のD−D線における断面図である。図13は図11のE−E線における断面図である。図14は図11のF−F線における断面図である。
図7〜図9に示すように、集塵ユニット5は、略円筒状に形成される。集塵ユニット5の上部5aと下部5bとは、着脱自在に形成される。集塵ユニット5の上部5aの一側には、ユニット側流入口18が形成される。ユニット側流入口18よりも上方では、集塵ユニット5の上部5a中央に、ユニット側流出口19が形成される。ユニット側流入口18とユニット側流出口19とは同一方向に開口する。
図10と図11とに示すように、ユニット側流入口18には、旋回室20が連結される。旋回室20の上部は、円筒部20aからなる。旋回室20の下部は、円錐部20bからなる。円筒部20aの側面の一部には、0次開口部21が形成される。0次開口部21は、ユニット側流入口18よりも下方に形成される。
0次開口部21の外側には、0次集塵室22が形成される。0次集塵室22は、旋回室20の全周を沿うように包囲する。すなわち、0次集塵室22は、0次開口部21から下方に延在するように形成される。
円錐部20bの下端には、1次開口部23が形成される。1次開口部23の下方には、1次集塵室24が形成される。1次集塵室24は、隔壁25によって0次集塵室22と区画される。1次集塵室24は、0次集塵室22の下部とともに集塵ユニット5の下部5bとして一体形成される。
円筒部20aの中央には、排出管26の一側が配置される。排出管26の一側端部には、排出口27が形成される。排出管26の他側端部には、ユニット側流出口19が形成される。
図12に示すように、ユニット側流入口18は、旋回室20の接線方向から旋回室20に接続する。
図13と図14とに示すように、旋回室20、0次集塵室22、1次集塵室24、排出管26は、ほぼ同心状に形成される。旋回室20、0次集塵室22、1次集塵室24、排出管26は、それぞれ、略一定の曲率となるように形成される。
次に、図11と図13とを用いて、0次開口部21と旋回室20の中心軸との位置関係を説明する。
図11において、aは0次開口部21の下端部と旋回室20の中心軸との距離である。bは0次開口部21の上縁部と旋回室20の中央軸との距離である。本実施の形態においては、距離aと距離bとが略一致するように0次開口部21が形成される。
図13において、aは0次開口部21のユニット側流入口18方向の側端部と旋回室20の中心軸との距離である。dは旋回室20のユニット側流入口18とは反対方向の側端部と旋回室20の中央軸との距離である。本実施の形態においては、距離cと距離dとが略一致するように0次開口部21が形成される。
次に、図15を用いて、集塵ユニット5の取り付け状態を説明する。
図15はこの発明の実施の形態1における電気掃除機の本体と集塵ユニットの縦断面図である。
図15に示すように、集塵ユニット5は、掃除機本体2の集塵ユニット収容部2bに載置される。この際、ユニット側流入口18は、本体側流出口13と対向するように配置される。ユニット側流出口19は、本体側流入口14と対向するように配置される。
次に、図1と図15とを用いて、電気掃除機1の動作を説明する。
図1において、まず、電源コード4が外部電源に接続される。当該接続により、電気掃除機1が通電状態となる。当該状態において、操作スイッチ10の操作により電気掃除機1の運転が制御される。
この際、電動送風機15(図1においては図示せず)が駆動されると、吸引風が発生する。当該吸引風により、床面上のごみや塵埃空気が吸込口体12から吸い込まれる。当該塵埃空気等は、吸引パイプ11、接続パイプ8、サクションホース7を介して、掃除機本体2内に流入する。すなわち、吸込口体12、吸引パイプ11、接続パイプ8、サクションホース7は、含塵空気等を掃除機本体2の外部から内部に流入させるための吸引経路の一部として機能する。
図15において、当該塵埃空気等は、吸入風路16を経由して本体側流出口13に到達する。その後、当該塵埃空気等は、ユニット側流入口18に移動する。当該含塵空気等は、旋回室20の内側壁に対して略接線方向に流入する。その結果、当該塵埃空気等は、旋回気流となる。すなわち、当該塵埃空気等は、旋回中心軸近傍の強制渦領域とその外周側の自由渦領域とを形成する。当該塵埃空気等は、経路構造と重力とにより下方に流れる。
このとき、大きな繊維ごみや毛髪等の比較的嵩の大きなごみ(ごみA)は、旋回室20の内側壁に押し付けられる。このため、当該ごみAは、0次開口部21で旋回気流から分離される。すなわち、当該ごみAは、0次開口部21を介して0次集塵室22内に移動する。この際、当該ごみAは、軌跡を急激に変えることなく、0次集塵室22の形状に沿って滑らかに移動する。その後、ごみAは、勢いを弱めることなく、0次集塵室22の下部の奥まで移動する。
これに対し、0次集塵室22内に流入しなかったごみは、旋回室20を下降する旋回気流に乗って旋回室20の下方に移動する。当該移動により、砂ごみや細かな繊維ごみ等の比較的嵩の小さなごみ(ごみB)は、1次開口部23を通過する。その後、当該ごみBは、1次集塵室24内に捕捉される。
ごみAとごみBとが除去された旋回気流は、旋回室20の下方で反転する。当該気流は、旋回室20の中心軸に沿って上昇する。その後、当該気流は、排出口27を通過する。その後、当該気流は、排出管26を経由してユニット側流出口19に到達する。
その後、当該気流は、本体側流入口14を通過して、排気風路17側へ移動する。その後、当該気流は、電動送風機15に吸引される。その後、当該気流は、電動送風機15に排出される。その後、当該空気は、掃除機本体2の排気口(図示せず)から排出される。
なお、集塵ユニット5に蓄積したごみは、集塵ユニット5の上部5aから下部5bを取り外すことで、容易に捨てられる。
以上で説明した実施の形態1によれば、旋回室20の外周面に沿って0集塵室22が形成される。このため、0次集塵室22で渦流が発生することはない。また、0次集塵室22内にデッドスペースが形成されることもない。その結果、限られた0次集塵室22の容積を有効に利用することができる。従って、集塵ユニット5の製品サイズに関し、旋回室20内での空気の旋回軸に対して垂直となる方向の寸法を小さくすることができる。これに伴い、電気掃除機1の製品サイズも小さくすることができる。
なお、旋回室20の外周面の少なくとも一部を覆うように0次集塵室22を形成してもよい。この場合、旋回室20内での空気の旋回軸に対して垂直となる方向の寸法をより小さくすることができる。その結果、集塵ユニット5全体としての製品サイズをより小さくすることができる。
また、0次開口部21においては、旋回室20内での空気の旋回方向に対する下流側端部が上流側端部と同等に旋回室20の中心軸から離れるように形成される。また、0次開口部21は、旋回室20内での空気の旋回軸方向に対する下流側端部が上流側端部と同等に旋回室20の中心軸から離れるように形成される。このため、旋回室20内の旋回気流は0次集塵室22にほとんど流入しない。すなわち、0次集塵室22に流入した空気が旋回室20に戻る気流もほとんど発生しない。このため、ごみAが0次集塵室22に飛ばされる勢いもほとんど弱まらない。すなわち、ごみAを0次集塵室22で確実に捕捉することができる。
なお、0次開口部21においては、旋回室20内での空気の旋回方向の下流側端部が上流側端部よりも旋回室20の中心軸から離れるように形成されていてもよい。また、0次開口部21においては、旋回室20内での空気の旋回軸方向の下流側端部が上流側端部よりも旋回室20の中心軸から離れるように形成されていてもよい。この場合、0次集塵室22への気流の流入をより確実に抑制できる。このため、ごみAを0次集塵室22でより確実に捕捉することができる。
また、0次集塵室22は、0次開口部21から旋回室20内での空気の旋回方向に沿って延びるように形成される。このため、ごみAが0次集塵室22に飛ばされる勢いはほとんど弱まらない。すなわち、ごみAを0次集塵室22で確実に捕捉することができる。
また、旋回室20の外側壁と0次集塵室22の内側壁とは隔壁25で共通化される。このため、集塵ユニット5をより小さくすることができる。
なお、旋回室20の外側壁と0次集塵室22の内側壁とを共通化しなくても、集塵ユニット5をある程度小さくすることができる。
また、1次集塵室24がない場合でも、実施の形態1と同様に、0次集塵室22内にデッドスペースが形成されることはない。このため、限られた0次集塵室22の容積を有効に利用できる。
実施の形態2.
図16はこの発明の実施の形態2における電気掃除機の集塵ユニットの斜視図である。図17はこの発明の実施の形態2における電気掃除機の集塵ユニットの側面図である。図18はこの発明の実施の形態2における電気掃除機の集塵ユニットの平面図である。図19は図18のG−G線における断面図である。図20は図18のH−H線における断面図である。図21は図20のI−I線における断面図である。図22は図11のJ−J線における断面図である。図23は図20のK−K線における断面図である。図24は図23のL−L線における断面図である。なお、実施の形態1と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
図19に示すように、実施の形態2においては、0次集塵室22の軸方向上側壁面は、0次開口部21の上端部付近を頂点として螺旋形状に下降するように形成される。0次集塵室22の軸方向下側壁面は、0次開口部21の軸方向下側の地点付近を頂点として螺旋形状に下降するように形成される。
図19に示すように、旋回室20の軸の垂直方向から見た場合に、0次集塵室22は、内部空間の下流側の幅が上流側の幅よりも広くなるように形成される。
図23に示すように、旋回室20の軸方向から見た場合に、0次集塵室22は、内部空間の下流側の流路幅が上流側の幅よりも広くなるように形成される。
図22〜図24に示すように、0次集塵室22内には、ごみ捕捉体28が設けられる。ごみ捕捉体28は、0次集塵室22の空間を仕切るように旋回室20の軸方向と略同方向に延びるように形成される。
当該サイクロン分離装置においては、図22に示すように、ごみAは、旋回室20の遠心力により0次集塵室22に飛び出す。当該ごみAは、旋回室20内の旋回気流の旋回方向の力も受ける。このため、0次集塵室22内を矢印Xの方向に力を受ける。したがって、当該ごみAは、勢いを途中で損なうことなく、最終的にごみ捕捉体28に押し付けられる。当該ごみAは、ごみ捕捉体28を基点に0次集塵室22の奥から蓄積する。
以上で説明した実施の形態2によれば、ごみ捕捉体28を基点にしてごみAを0次集塵室22の奥から堆積することができる。なお、旋回室20の一部分を覆うように0次集塵室22を形成してもよい。この場合、0次集塵室22において、空気の旋回方向奥側の面がごみ捕捉体28の機能を果たす。すなわち、ごみAを空気の旋回方向奥側の面に蓄積させることができる。
また、0次集塵室22の軸方向上側壁面は、0次開口部21の上方から螺旋状に下降するように形成される。このため、0次開口部21から流入したごみAを0次集塵室22の下方向に強制的に誘導することができる。すなわち、ごみAを0次集塵室22の底側から蓄積することができる。従って、限られた0次集塵室22の容積をさらに有効に利用することができる。
また、0次集塵室22の軸方向下側壁面は、0次開口部21の下方から螺旋形状に下降するように形成される。このため、0次開口部21から流入したごみAを0次集塵室22の下方向に重力により誘導することができる。すなわち、ごみAを0次集塵室22の底側から蓄積することができる。従って、限られた0次集塵室22の容積をさらに有効に利用することができる。
また、旋回室20の軸の垂直方向から見た場合に、0次集塵室22は、内部空間の下流側の幅が上流側の幅よりも広くなるように形成される。旋回室20の軸方向から見た場合に、0次集塵室22は、内部空間の下流側の流路幅が上流側の幅よりも広くなるように形成される。このため、ごみAの勢いが弱まる下流側において、ごみAが0次集塵室22の内壁との摩擦によって勢いがさらに弱まることを抑制できる。すなわち、ごみAを0次集塵室22の奥側から蓄積することができる。従って、限られた0次集塵室22の容積をさらに有効に利用することができる。
実施の形態3.
図25はこの発明の実施の形態3における図24相当図である。なお、実施の形態2と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
実施の形態2の0次集塵室22内には、ごみ捕捉体28が設けられていた。一方、実施の形態3の0次集塵室22内には、板29が設けられている。板29は、0次集塵室22の底面から0次集塵室22の上面より低い位置まで突出するように配置される。板29は、ごみ捕捉体28と同様の機能を果たす。
以上で説明した実施の形態3によれば、実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
実施の形態4.
図26はこの発明の実施の形態4における図24相当図である。なお、実施の形態2と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
実施の形態2の0次集塵室22内には、ごみ捕捉体28が設けられていた。一方、実施の形態4の0次集塵室22内には、リブ30が設けられている。リブ30は、0次集塵室22の内側壁と外側壁とは接しない状態で0次集塵室22の底面から突出するように配置される。リブ30は、ごみ捕捉体28と同様の機能を果たす。
以上で説明した実施の形態4によれば、実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施の形態1〜4の集塵ユニット5は、キャニスタータイプの電気掃除機1以外のものに適用してもよい。
1 電気掃除機
2 掃除機本体
2a 電動送風機収容ユニット
2b 集塵ユニット収容部
3 車輪
4 電源コード
5 集塵ユニット
6 ホース接続口
7 サクションホース
8 接続パイプ
9 取手
10 操作スイッチ
11 吸引パイプ
12 吸込口体
13 本体側流出口
14 本体側流入口
15 電動送風機
16 吸入風路
17 排気風路
18 ユニット側流入口
19 ユニット側流出口
20 旋回室
20a 円筒部
20b 円錐部
21 0次開口部
22 0次集塵室
23 1次開口部
24 1次集塵室
25 隔壁
26 排出管
27 排出口
28 ごみ捕捉体
29 板
30 リブ
この発明に係るサイクロン分離装置は、流れ込んだ空気が旋回した後に排出されるように円筒状に形成され、流れ込んだ空気に含まれたごみを当該空気から分離させるための開口部が形成された側面を有した旋回室と、前記旋回室により空気から分離されたごみを蓄積するように前記開口部の外側に配置され、前記旋回室から前記開口部を介して流れ込んだ空気によって渦流が発生することを抑制するように前記旋回室の外周面の少なくとも一部に沿って形成された集塵室と、を備え、前記開口部は、前記旋回室内での空気の旋回方向に対する下流側端部が上流側端部と同等に前記旋回室の中心軸から離れるように形成され、前記集塵室は、前記旋回室の全周を沿うように包囲するものである。


Claims (10)

  1. 流れ込んだ空気が旋回した後に排出されるように円筒状に形成され、流れ込んだ空気に含まれたごみを当該空気から分離させるための開口部が形成された側面を有した旋回室と、
    前記旋回室により空気から分離されたごみを蓄積するように前記開口部の外側に配置され、前記旋回室から前記開口部を介して流れ込んだ空気によって渦流が発生することを抑制するように前記旋回室の外周面の少なくとも一部に沿って形成された集塵室と、
    を備えたサイクロン分離装置。
  2. 前記開口部は、前記旋回室内での空気の旋回方向に対する下流側端部が上流側端部以上に前記旋回室の中心軸から離れるように形成された請求項1記載のサイクロン分離装置。
  3. 前記開口部は、前記旋回室内での空気の旋回軸方向に対する下流側端部が上流側端部以上に前記旋回室の中心軸から離れるように形成された請求項1又は請求項2に記載のサイクロン分離装置。
  4. 前記集塵室は、前記開口部から前記旋回室内での空気の旋回方向に沿って延びるように形成された請求項1〜請求項3のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
  5. 前記集塵室は、前記旋回室内の空気が上方から下方に向けて旋回しながら流れるように前記旋回室が配置された際に、前記旋回室内での空気の旋回軸方向に対する上流側壁面が前記開口部の上方から前記旋回室内での空気の旋回方向に螺旋状に下降するように形成された請求項1〜請求項4のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
  6. 前記集塵室は、前記旋回室内の空気が上方から下方に向けて旋回しながら流れるように前記旋回室が配置された際に、前記旋回室内での空気の旋回軸方向に対する下流側壁面が前記開口部の下方から前記旋回室内での空気の旋回方向に螺旋状に下降するように形成された請求項1〜請求項5のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
  7. 前記集塵室は、前記旋回室内での空気の旋回軸方向から見た場合に前記旋回室内での空気の旋回方向に対する上流側の幅よりも下流側の幅の方が広い内部空間を有した請求項1〜請求項6のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
  8. 前記集塵室は、前記旋回室内での空気の旋回軸の垂直方向から見た場合に前記旋回室内での空気の旋回軸方向に対する上流側の幅よりも下流側の幅の方が広い内部空間を有した請求項1〜請求項7のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
  9. 前記集塵室は、前記旋回室の外側壁で形成された内側壁を有した請求項1〜請求項8のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
  10. 請求項1〜請求項9のいずれかに記載のサイクロン分離装置に空気を流れ込ませる送風機を備えた電気掃除機。
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