JP2019141317A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に塵埃の排出処理を行える電気掃除機を提供することを目的とする。【解決手段】吸引される空気に含まれる塵埃を分離・捕集する集塵装置８を備え、集塵装置８は、吸引した空気に旋回気流を生じさせるケース上部３７の下方に配置され内部に略円筒形状のろ過フィルター３６と、その外周方向に外周吸引通路４１を有した内筒枠３４よりなる第１分離部３３と、第１分離部３３の下方に配され、内部がろ過フィルター３６と連通し、下端に略逆円錐台状の傾斜面４２を設けたカップ状の粗塵収容部３８と、第１分離部３３の上方に位置し、第１分離部３３を通過した細塵を分離する複数の旋回筒部５８を有する第２遠心分離部５６と、第２遠心分離部５６の下方に位置し分離された細塵を溜める細塵収容部５７とを備え、第１分離部３３の下流側と第２遠心分離部５６の上流側の間に、側壁５４ａに少なくともの１つの微細孔を有する略円錐部品５４を設けた。【選択図】図４

Description

本発明は、第１次分離部と第２次遠心分離部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、複数個の旋回筒部からなる第２遠心分離部の配置が、第１遠心分離部の上側でかつ第１遠心分離部の５の外周よりもさらに外周で構成され、第２遠心分離部で分離された細塵は、その直下に区画された塵埃溜め部へと直接落下させて溜めるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５３６８６４５号公報

しかしながら、前記特許文献１に示された従来の電気掃除機の構成では、塵埃は、第１遠心分離部内に設けられた内筒のフィルター部を通り第２遠心分離部へ向かう構成であり、フィルター部に毛髪等の細く長い塵埃が内筒部に絡みつき、その上に塵埃が張り付き積層していくことで、フィルター部が目詰まりし、塵埃を捨てる際にフィルター部から塵埃を取り除かなければならない課題を有していた。

また、第２遠心分離部の下部に設けられた外郭をなすケース内の塵埃溜め部のケース上部と塵埃溜め部の底面距離は浅く、塵埃を捨てる際に、外部から塵埃溜め部に流入する空気により細塵が舞い上がり周囲に飛散するという課題を有していた。また、塵埃を捨てる際にカップ状のケースと第一遠心分離部構成の内筒を分割する際にケース内の塵埃をケース外に流出させて周囲に飛散させる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、塵埃を捨てる際に毛髪等の細く長い塵埃が筒部に絡みつくことなく、粗塵と細塵が混ざることで発生する細塵の舞い上がりによる人や衣服への付着やゴミ箱周囲の汚れを抑えた衛生的な電気掃除機を提供することを目的とする。

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、電動送風機を収容した掃除機本体と、前記掃除機本体に着脱可能に設けられ、前記電動送風機により吸引される空気に含まれる塵埃を分離して捕集する集塵装置とを備え、前記集塵装置は、前記空気を吸引する吸気口を有し、前記吸気口から吸引した前記空気に旋回気流を生じさせるケース上部と、前記ケース上部の下方に配置され、内部に略円筒形状のろ過フィルターを有するとともに前記ろ過フィルターの外周方向に外周吸引通路を有した内筒枠よりなる第１分離部と、前記第１分離部の下方に前記第１分離部と連通した状態で配置され、内部が前記ろ過フィルターと連通し、下端には略逆円錐台状の傾斜面を設けたカップ状の粗塵収容部と、前記第１分離部に連通され、前記第１分離部の上方に位置し、前記第１分離部を通過した空気に含まれる細塵を分離する複数の旋回筒部を有する第２遠心分離部と、前記第２遠心分離部の下方に位置し分離された細塵を溜める細塵収容部とを備え、前記第１分離部の下流側と前記第２遠心分離部の上流側の間に、空気を整流化するために側壁に少なくともの１つの孔を有する略円錐部品を設けたもので、第１分離部に内筒が無いため、毛髪等の長い塵埃が絡みつくことはなく、また吸気口から流入した塵埃を含んだ空気は、ケース上部で
旋回気流成分を与えられ、ろ過フィルターの表面を旋回下降しながら粗塵収容部へと導かれ、その後、粗塵収容部の底面形状と、ろ過フィルターの中空部で生じている旋回気流によって、塵埃自身がスピンして転がり続ける。

順次流入する塵埃は、このスピンしている塵埃に巻き込まれて、特に、髪の毛等の糸くずは、糸巻きのように塵埃に巻き付くため、塵埃はマリモのようなボール状の形となって、次第に膨れ上がっていく。塵埃が互いに絡み合うことで、塵埃を捨てる際には、塵埃がバラけることがなく、捨てることができる。また、塵埃がろ過フィルターの表面を旋回するため、ろ過フィルター面の塵埃が取り除かれ、塵埃を捨てる際にろ過フィルターに張り付いた塵埃を取り除く作業をなくすことが出来る。

ろ過フィルターを通過したろ過フィルターの孔より小さい比較的細かい細塵は、第１分離部の下流側と第２遠心分離部の上流側の間に位置して構成された塵埃を含む空気を整流化するために側壁に孔を設けた略円錐部品を通る。略円錐部品を通過する際に側壁に設けた孔により塵埃を含む空気が整流化され、第１分離部の上方に位置した旋回気流から発生する遠心力により空気と細塵に分離する複数の旋回筒部を有した第２遠心分離部で空気と細塵に分離される。整流化をすることで第２遠心分離部の各旋回筒部には均等に塵埃を含んだ空気を流すことができる。塵埃が旋回筒部のどれかに偏ることで旋回筒部の分離能力が追いつかずに分離能力が落ちるという事態を回避することができ、集塵装置全体の分離能力を高めることができる。第２遠心分離部の下方には細塵を溜める着脱可能な細塵収容部に堆積して溜まる。

本発明の電気掃除機は、第１分離部で粗塵、第２遠心分離部で細塵を分離し各集塵室に溜める構成で、塵埃の大きさを分けることで、塵埃を捨てる際に毛髪等の細く長い塵埃が筒部に絡みつくことなく、粗塵と細塵が混ざることで発生する細塵の舞い上がりによる人や衣服への付着やゴミ箱周囲の汚れを抑えた衛生的な電気掃除機を提供することが出来る。また、略円錐部品を第２遠心分離部手前に設け空気を整流化することで第２遠心分離部の各旋回筒部へ細塵を偏りなく吸引することで各旋回筒部の分離能力を高めた電気掃除機を提供することが出来る。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体斜視図 同電気掃除機の掃除機本体の中央断面模式図 同電気掃除機の集塵装置の全体斜視図 同集塵装置の断面模式図 （ａ）同集塵装置の集塵容器の断面図、（ｂ）同集塵容器内の旋回気流および塵埃挙動を示す模式図 同電気掃除機で捕集された塵埃の塊の状態を示した図 同集塵装置の旋回部および遠心分離装置の分解図 同旋回部と遠心分離部蓋を示す斜視図

第１の発明は、電動送風機を収容した掃除機本体と、前記掃除機本体に着脱可能に設けられ、前記電動送風機により吸引される空気に含まれる塵埃を分離して捕集する集塵装置とを備え、前記集塵装置は、前記空気を吸引する吸気口を有し、前記吸気口から吸引した前記空気に旋回気流を生じさせるケース上部と、前記ケース上部の下方に配置され、内部に略円筒形状のろ過フィルターを有するとともに前記ろ過フィルターの外周方向に外周吸引通路を有した内筒枠よりなる第１分離部と、前記第１分離部の下方に前記第１分離部と連通した状態で配置され、内部が前記ろ過フィルターと連通し、下端には略逆円錐台状の
傾斜面を設けたカップ状の粗塵収容部と、前記第１分離部に連通され、前記第１分離部の上方に位置し、前記第１分離部を通過した空気に含まれる細塵を分離する複数の旋回筒部を有する第２遠心分離部と、前記第２遠心分離部の下方に位置し分離された細塵を溜める細塵収容部とを備え、前記第１分離部の下流側と前記第２遠心分離部の上流側の間に、空気を整流化するために側壁に少なくともの１つの孔を有する略円錐部品を設けたもので、第１分離部に内筒が無いため、毛髪等の長い塵埃が絡みつくことはなく、また吸気口から流入した塵埃を含んだ空気は、ケース上部で旋回気流成分を与えられ、ろ過フィルターの表面を旋回下降しながら粗塵収容部へと導かれ、その後、粗塵収容部の底面形状と、ろ過フィルターの中空部で生じている旋回気流によって、塵埃自身がスピンして転がり続ける。

順次流入する塵埃は、このスピンしている塵埃に巻き込まれて、特に、髪の毛等の糸くずは、糸巻きのように塵埃に巻き付くため、塵埃はマリモのようなボール状の形となって、次第に膨れ上がっていく。塵埃が互いに絡み合うことで、塵埃を捨てる際には、塵埃がバラけることがなく、捨てることができる。また、塵埃がろ過フィルターの表面を旋回するため、ろ過フィルター面の塵埃が取り除かれ、塵埃を捨てる際にろ過フィルターに張り付いた塵埃を取り除く作業をなくすことが出来る。

ろ過フィルターを通過したろ過フィルターの孔より小さい比較的細かい細塵は、第１分離部の下流側と第２遠心分離部の上流側の間に位置して構成された塵埃を含む空気を整流化するために側壁に孔を設けた略円錐部品を通る。略円錐部品を通過する際に側壁に設けた孔により塵埃を含む空気が整流化され、第１分離部の上方に位置した旋回気流から発生する遠心力により空気と細塵に分離する複数の旋回筒部を有した第２遠心分離部で空気と細塵に分離される。

整流化をすることで第２遠心分離部の各旋回筒部には均等に塵埃を含んだ空気を流すことができる。塵埃が旋回筒部のどれかに偏ることで旋回筒部の分離能力が追いつかずに分離能力が落ちるという事態を回避することができ、集塵装置全体の分離能力を高めることができる。第２遠心分離部の下方には細塵を溜める着脱可能な細塵収容部に堆積して溜まる。

第２の発明は、特に、第１の発明の略円錐部品の側壁に複数の孔を設けたもので、細塵は略円筒形状で構成されたろ過フィルターを通過する際に集塵容器内部に全周に広がる。その後、例えば複数の孔を側壁全周に設けることで、細塵が風路損失の少なく、無駄が少なく第２遠心分離部に入り遠心力により分離される。風路損失が少なく分離効率の優れた衛生的な電気掃除機を提供することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の略円錐部品の複数の孔の各孔を、ろ過フィルターの通気孔の各孔より大きい開口面積で構成したもので、ろ過フィルタを通過した細塵が略円錐部品の側壁に設けたろ過フィルタより大きい開口面積を有する各々の穴に詰まりや張り付くことがなくなり、孔をふさぐことによる風路損失の低下を防ぐだけでなく、塵埃を捨てる際に側壁に張り付いた塵埃を取り除く作業をなくすことが出来、より風路損失が少ない分離効率の優れた衛性的な電気掃除機を提供することができる。

以下、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、この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、本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体斜視図、図２は、同電気掃除機の掃除機本体の中央断面模式図、図３は、同電気掃除機の集塵装置の全体斜視図、図４
は、同集塵装置の断面模式図、図５（ａ）は、同集塵装置の集塵容器の断面図、図５（ｂ）は、同集塵容器内の旋回気流および塵埃挙動を示す模式図、図６は、同電気掃除機で捕集された塵埃の塊の状態写真、図７は、同集塵装置の旋回部および遠心分離装置の分解図、図８は、同旋回部と遠心分離部蓋を示す斜視図である。

本実施の形態における電気掃除機１００は、図１に示すように、掃除機本体１と、掃除機本体１の前方に設けた吸入口２に接続されるホース３と、ホース３の先端に設けられた接続パイプ４と、接続パイプ４に接続される延長管５と、延長管５の先端に接続されると共に塵埃を吸引する開口部（図示せず）を底面に有する吸込具６からなり、掃除機本体１には、塵埃を吸引する為の吸引風を発生させる電動送風機７（図２参照）と、塵埃を集塵する集塵装置８が内蔵されている。

図２に示すように、掃除機本体１は、掃除機本体１の下面を形成する下枠体９と、掃除機本体１の上面を形成する上枠体１０から構成されており、下枠体９と上枠体１０は図示しない爪やネジ等によって結合されている。掃除機本体１の上枠体１０の上部には、塵埃を含む空気から塵埃をろ過分離と遠心分離にて捕集する集塵装置８が掃除機本体１に所定角度傾斜した状態で着脱自在に取り付けられる。

ここで、本実施の形態においては、集塵装置８が掃除機本体１の走行方向に対し、後方側に略４５度傾斜した状態で掃除機本体１に取り付けられるように構成されている。

また、下枠体９の下面の前方には、走行用のキャスター１１が回動自在に取り付けられており、下枠体９の後方の左右両側面には、走行用の車輪１２が設けられており、少なくとも前後方向に沿って走行可能に構成されている。なお、以下、前後方向および左右方向は、掃除機本体１の走行方向を基準としている。

図２において、電動送風機７は電動送風機ケース１３に内包されており、電動送風機７の吸引口１４が掃除機本体１に対して鉛直上方向になるように配置されている。また、電動送風機７の鉛直上方向にはフィルター部１５を収納したフィルターケース１６が配置されており、電動送風機ケース１３とフィルターケース１６は、図示しない爪やネジ等によって結合されている。

図３に示すように、集塵装置８の外郭は、吸引した塵埃を捕集する集塵容器１７と、集塵容器１７の上面を覆い、集塵容器１７に着脱自在に構成された上蓋１８と、集塵容器１７の下面を覆い、集塵容器１７に回動自在に軸支した底蓋１９とから構成されている。上蓋１８は、集塵装置８内部の空気を掃除機本体１に排出するため、掃除機本体１に接続される排気口２０と略円筒状の側壁２１および天面（図示せず）から構成されている。また、上蓋１８には、持ち運び用の把手部２２と、それを軸支する把手部おさえ２３と、飾り板２４が取り付けられ、集塵容器１７に上蓋１８を保持固定する尾錠２５を側面の２箇所に軸支している。

以上のような構成により、吸込具６から吸い込まれる塵埃の混じった空気は、掃除機本体１の前方に設けた吸入口２を経由して、略円筒状の集塵容器１７内へ接線方向に配置された吸気口２６に吸い込まれる。

集塵容器１７の中央部分には吸引した塵埃を集塵容器１７内に導く吸気口２６と、集塵容器１７内部を清掃する為のお手入れブラシ２７を保持するブラシ保持部２８とを形成している。吸気口２６は、集塵容器１７の接線方向に向くように形成されている。

底蓋１９は、集塵容器１７に設けたヒンジ部２９で回動可能で、係止部３０で集塵容器
１７に係止され、底蓋１９に取り付けられた底蓋パッキン３１によって集塵容器１７とエアータイト（気密性が保持）される。

底蓋１９は、係止部３０が回動することでロックが外れて、開閉できる構成となっており、操作レバー３２を押し下げることで係止部３０が開き、底蓋１９が開放される。

図４に示すように、集塵容器１７内には、その略同心状に複数の中空円筒を多段に連ねた形状で設けられ、上段から順にケース上部３７、略円筒形状の第１分離部３３、粗塵収容部３８が設けられ、略円筒形状の第１分離部３３は、内筒枠３４と内筒枠３４にある内筒開口部（図示せず）を覆うろ過フィルター３６とで構成されている。

ケース上部３７には、塵埃を含む空気を導入する吸気口２６を備えており、吸気口２６は、ケース上部３７の内部に設けた中空円筒３９に対し、その円周断面の接線方向から気流が流入するように、偏心した位置に配置させている。このように吸気口２６を配置することで、吸気口２６よりケース上部３７の中空円筒３９内に流入した空気が、中空円筒３９内周面に沿って流れるため、それまでの直線的な気流がここで旋回気流（サイクロン気流）に変わることになる。

ここで、本実施の形態では、吸気口２６をケース上部３７の中空円筒３９も内周接線方向に配置させて旋回気流を発生させているが、吸気口２６が中央に位置していても案内路（図示せず）やガイド（図示せず）等で旋回気流が発生する構成であっても構わない。

次に、ケース上部３７の下方に配置した第１分離部３３は、その内部に中空部４０を有すように、ケース上部３７の中空円筒３９の外径と外周を一致させたろ過フィルター３６を形成し、ろ過フィルター３６の外周方向からケース上部３７側に空気が流れる外周吸引通路４１を形成している。本実施の形態では、ろ過フィルター３６の外周全面に無数の通気孔（図示せず）を設けており、ろ過フィルター３６は、厚さ０．１５ｍｍの金属板をエッチング加工で、約０．２ｍｍ径の通気孔を無数に形成したものを、さらに後加工として電解研磨処理を行い、圧延形成で生じる金属板の表面の粗さ、および、エッチング加工で生じた通気孔の間口のエッヂ、通気孔内面の加工粗さを、ミクロンオーダーまで平坦化させた金属フィルターで構成しているため、旋回流が滑らかに流れることが可能である。

また、ろ過フィルター３６の素材としては、樹脂や金属製の格子網を用いても良い。また、ろ過フィルター３６の代用として筒自体に小さな孔を構成して形成してもよい。

次に、集塵容器１７の最下段に位置する粗塵収容部３８であるが、粗塵収容部３８は、内周がろ過フィルター３６の内周と一致した第２中空円筒４４と、その下方を略逆円錐台状に約２０度の傾斜面４２を形成した円錐台をしたカップ状の粗塵収容部３８を形成している。

ろ過フィルター３６の全周からろ過フィルター３６の外周の外周吸引通路４１を通り、第１分離部３３の上方に位置し、第１分離部３３を通過した空気に含まれる細塵を分離する複数の旋回筒部５８を有した第２遠心分離部５６と、第２遠心分離部５６の下方には分離した細塵を溜めるケース状の細塵収容部５７とを備え構成されている。

第１分離部３３の下流側と前記第２遠心分離部５６の上流側の間には、塵埃を含む空気を整流化するために側壁５４ａに少なくともの１つの孔、例えば微細孔５５を設けた略円錐部品５４を設け、第１分離部３３を通過した一部の細塵を含んだ空気は、略円錐部品５４の側壁５４ａに設けた微細孔５５を通過する際に、側壁５４ａに衝突し分離されることで細塵が偏りなく、微細孔５５を通過し略円錐部品５４の内部に入る。その後、空気流を
遠心分離する第２遠心分離部５６に入り第２遠心分離部５６によって細塵が遠心分離され、細塵収容部５７に蓄積される。

本実施の形態では、略円錐部品５４の外周に通気孔として微細孔５５を設けているが、細塵を偏りなく通過する面積であればよく、全周ではなく側壁５４ａの一部でもよい。また、複数の微細孔５５を略円錐部品５４に全周にわたり多数の孔を開けることで、開口面積が大きくなり、略円錐部品５４の通路抵抗の損失を減らすことができ、電気掃除機の吸込み性能を向上させることができる。

また、微細孔５５は、ろ過フィルター３６に形成した各通気孔より開口孔面積を大きくすることで、ろ過フィルター３６を通過した細塵は、ろ過フィルター３６に設けた孔より小さいため、微細孔５５をろ過フィルター３６の孔より大きくすることで微細孔５５への細塵の張り付きや目詰まりを防ぐことができる。

微細孔５５は、細塵の塊を防ぎ、気流を整流化するために構成しているものである。また、略円錐部品５４の代用としては、樹脂や金属製の格子網を用いても良い。細塵の塊を防ぎ、気流を整流化できればよく、本発明はこれに限定するものではない。

そして、第２遠心分離部５６で遠心分離された空気が排気口２０を通過し、フィルター部１５を通過して電動送風機７の吸引口１４へ吸引され、掃除機本体１の外に排気される。

略円錐部品５４の中央上方には、１つ孔５４ｂがあり微細孔５５を通過した細塵を含む空気が上方の１つ孔５４ｂから吐出され第２遠心分離部５６へ入っていく。

図７、図８に示すように、第２遠心分離部５６は、集塵容器１７と略同心円状に配置された略円錐形状の旋回筒部５８が８つ連なって構成される旋回部５９と、第２遠心分離部５６の天面を覆い、８つの旋回筒部５８それぞれの内部中央に突き出すように配置され、旋回筒部５８に流入した空気を上方に排出する８つの円筒部６０を有する遠心分離部蓋６１とが組み合わさることで構成されている。

旋回部５９には、中央に１つの分流穴６２が設けられ、この分流穴６２の外周に等間隔で８つの旋回筒部５８が配置され、この分流穴６２から８つの旋回筒部５８内に旋回気流が発生するように旋回筒部５８の接線方向から流入する８つの上部切欠き口６３が設けられている。

また、遠心分離部蓋６１側には、旋回部５９に設けた８つの上部切欠き口６３と組み合わさる部分に螺旋状傾斜部６４が設けられ、旋回部５９の上部切欠き口６３と遠心分離部蓋６１の螺旋状傾斜部６４とが組み合わさることで、旋回筒部５８内へ気流を導く８つの流入口６５が形成される。なお、螺旋状傾斜部６４は、遠心分離部蓋６１の円筒部６０の外周壁に一体となって構成されている。

第２遠心分離部５６へ流入した空気は８つの流入口６５から吸い込まれ、遠心分離部蓋６１に設けた螺旋状傾斜部６４に沿って、旋回筒部５８内に下降の旋回気流が発生するように旋回筒部５８の接線方向から流入し、さらに遠心分離により細塵を含んだ空気から細塵が分離され、分離された細塵埃は細塵収容部５７へと運ばれ堆積される。

図４に示すように、細塵収容部５７の底板は、上下に可動可能な可動板６８で構成されており、第２遠心分離部５６で分離された細塵が落下した際に可動板６８の外周部付近から堆積していくように角度がついた略円錐形状で設けてある。

また、可動板６８の中心部には、略円錐部品５４、第２遠心分離部５６を連通し上蓋１８と同列に位置している押しボタン２２ａと締結した駆動軸６８ａがネジ（図示せず）等で締結されている。押しボタン２２ａを押し下げることで駆動軸６８ａが下がり、可動板６８も下がることで細塵収容部５７に堆積した細塵は、下方にある第１分離部３３の中空部４０に落下する。可動板６８は、パッキン６８ｃによって第１分離部３３と細塵収容部５７と気密性を保持できるよう空間を分けられている。

第２遠心分離部５６で分離された塵埃が、細塵収容部５７に落下し堆積していくことができる。細塵収容部５７を構成している底部の可動板６８の部品材料表面粗さは、第２遠心分離部５６を構成している各部品材料の表面粗さ以上に細かくしている。

表面粗さによる摩擦係数が減少することで滑り性能が向上し、第２遠心分離部５６から落下した細塵が、可動板６８表面を滑り、細塵収容部５７へ堆積される。

表面粗さを細かくする手段としては、表面処理を行う方法があり、塗装やメッキ処理、アルマイト等の表面面粗度を改善する方法であれば特に限定しない、表面処理により、表面粗さによる滑り性が向上し、第２遠心分離部５６から落下した細塵がすべりやすくなる。

可動板６８の傾斜部６８ｂの傾斜角度は、傾斜部６８ｂの一端の最上端から他端の最上端までの軸方向距離が、傾斜部６８ｂの一端の最上端から他端の最上端までの水平方向軸方向に対し直角方向の距離より短く設定することで、傾斜角度が６０度以下になるようにしている。

これにより、可動板６８の軸方向の長さを短くでき、第２遠心分離部５６と細塵収容部５７の軸方向長さを短くできるため、集塵装置８が長手方向に長くなることを抑制することができ、電気掃除機１００の小型化を実現することができる。

集塵装置８内において、上蓋１８に形成された排気口２０には、最も電動送風機７からの吸引圧力が高い領域となっており、遠心分離部蓋６１において、上蓋１８の天面側に突出した円筒部６０の高さと直径を変えることで、各々の旋回筒部５８に流れる風量が均一になる様に調整している。

その構成としては、図８に示すように、吸引圧力が高い排気口２０近くに位置する４つの円筒部６０を、円筒部６０ｂとし、排気口２０よりも遠くに位置する円筒部６０を円筒部６０ａとし、円筒部６０ｂは、円筒部６０ａの直径よりも小さくしており、さらに円筒部６０ｂは、円筒部６０ａの高さよりも、５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で突出高さを高く伸ばしており、上蓋１８の天面と円筒部６０ｂとの壁面間距離を短くする事で、円筒部６０ｂ側に流れる通気圧損が増え、排気口２０から遠くに位置する円筒部６０ａとの圧力差が小さくなり、各々の旋回筒部５８に流れる風量が均一になる様に調整されている。

つまり、第２遠心分離部５６に配置された遠心分離部蓋６１において、風量が多く流れる旋回筒部５８の円筒部６０ｂを伸ばし集塵装置８の上端に設けられた上蓋１８の天部壁面との距離を短くすることで流路圧損を加えており、風量が小さい旋回筒部５８との圧力差が小さくなる様に調整しており、並列に配置された複数の旋回筒部５８に流れる風量が均一に流れる様になり、含塵空気に含まれる塵埃の分離性能の低下を防ぎ、かつ風切音の発生を抑えることができる。

さらに複数の旋回筒部５８への風量均一化を図る為に、旋回筒部５８から上方に排出さ
れる円筒部６０の直径を変えて開口面積を変えており、第２遠心分離部５６に並列に配置された複数の旋回筒部５８に流れる風量が均一に流れる様にしたものである。

さらに図７に示すように、円筒部６０の下端には、円筒部６０内を旋回する気流を遮断する方向に位置する整流リブ７６を直径方向に設けており、旋回部５９を通じて円筒部６０から上方に排出する際に発生する気流の乱を抑制している。

また、この様な構成にすることで、集塵装置８を、掃除機本体１に対して傾斜状態で配置された場合においても、夫々の旋回筒部５８の風量が均一に流れるようにしたもので、遠心分離の際に円筒部６０の中央部で生じる上昇気流が、細塵収容部５７に溜まってきた細塵を巻き上げて逆流するという課題を解消することができる。

図８に示すように、細塵収容部５７には、細塵収容部５７と第２遠心分離部５６の旋回筒部５８の端部との気密性を保持するために、移送部パッキン７７が取り付けられている。

図５、図８に示すように、上蓋１８の後方には、遠心分離部蓋６１の上方と上蓋１８の内壁で形成される空間８５と電動送風機７とを連通する排気口２０を形成している。

以上のように構成された本実施の形態における電気掃除機１００について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電動送風機７を運転開始すると吸引気流が発生し、吸込具６から吸い込まれる塵埃を含んだ空気は、延長管５、ホース３を経由して、吸気口２６から集塵装置８に吸い込まれる。

集塵装置８の下部である集塵容器１７の内に構成されたケース上部３７には塵埃を含む空気を導入する吸気口２６を備えており、吸気口２６は、ケース上部３７の内部に設けた中空円筒３９に対し、その円周断面の接線方向から気流が流入するように、偏心した位置に配置させている。このように吸気口２６を配置することで、吸気口２６よりケース上部３７の中空円筒３９内に流入した空気が、中空円筒３９内周面に沿って流れるため、それまでの直線的な気流がここで旋回気流に変わることになる。ここで、本実施の形態では、吸気口２６をケース上部３７の中空円筒３９内周接線方向に配置させて旋回気流を発生させているが、吸気口２６が中央に位置していても案内路やガイド等で旋回気流が発生する構成であればよい。

次に、ケース上部３７の下方に配置した第１分離部３３は、その内部に中空部４０を有すように、ケース上部３７の中空円筒３９の外径と外周を一致させたろ過フィルター３６を形成し、ろ過フィルター３６の外周方向からケース上部３７側に空気が流れる外周吸引通路４１を形成させている。

本実施の形態では、ろ過フィルター３６の外周全面に無数の通気孔（図示せず）を設けておりろ過フィルター３６は、厚さ０．１５ｍｍの金属板をエッチング加工で、約０．２ｍｍ径の通気孔を無数に形成したものを、さらに後加工として電解研磨処理を行い、圧延形成で生じる金属板表面の粗さ、および、エッチング加工で生じた通気孔間口のエッヂ、通気孔内面の加工粗さを、ミクロンオーダーまで平坦化させた金属フィルターで構成しているため、旋回流が滑らかに流れることが可能である。

また、ろ過フィルター３６の素材としては、樹脂や金属製の格子網を用いても良い。また、ろ過フィルター３６の代用として筒自体に小さな孔を構成して形成してもよい。

次に、集塵容器１７の最下段に位置する粗塵収容部３８であるが、粗塵収容部３８は、内周がろ過フィルター３６の内周と一致した第２中空円筒４４と、その下方を略逆円錐台状に約２０度の傾斜面４２を形成した円錐台をしたカップ状の粗塵収容部３８を形成している。以上によって綿ゴミを主とした塵埃と空気とにろ過分離される。

図５は、旋回気流による塵埃の挙動を示している。ろ過フィルター３６によって分離された綿ゴミを主とした塵埃は、集塵容器１７の下方の粗塵収容部３８と底蓋１９の間の空間に蓄積していき、綿ゴミを主とした塵埃が分離された空気は、第１分離部３３によって、第１分離部３３に内筒が無いため、毛髪等の長い塵埃が絡みつくことはなく、また吸気口２６から流入した塵埃を含んだ空気は、ケース上部３７で旋回気流成分を与えられ、ろ過フィルター３６の表面を旋回下降しながら粗塵収容部３８へと導かれ、その後、粗塵収容部３８の底面形状と、ろ過フィルター３６の中空部４０で生じている旋回気流によって、塵埃自身がスピンして転がり続ける。

順次流入する塵埃は、このスピンしている塵埃に巻き込まれて、特に、髪の毛等の糸くずは、糸巻きのように塵埃に巻き付くため、塵埃はマリモのようなボール状の形となって、次第に膨れ上がっていく（図６）。塵埃が互いに絡み合うことで、塵埃を捨てる際には、塵埃がバラけることがなく、集塵装置８より捨てることができる。

また、空気がろ過フィルター３６の表面を旋回するため、ろ過フィルター３６の面に付着している塵埃が取り除かれ、塵埃を捨てる際にろ過フィルター３６の表面に張り付いた塵埃を取り除く作業をする必要はない。また、第１分離部３３内には、内筒等の毛髪等の毛足の長い塵埃が絡まる筒がないため、塵埃を捨てる際に、絡みついた塵埃を除去する作業もなくすことが出来る。

第１分離部３３により、ろ過フィルター３６に構成された孔より大きい塵埃である粗塵は第１分離部３３内の粗塵収容部３８へ収容され、分離されたろ過フィルター３６の孔より小さい細塵と空気は、第２遠心分離部５６へ流入する。

第１分離部３３の下流側と前記第２遠心分離部５６の上流側の間には、塵埃を含む空気を整流化するために側壁５４ａに少なくともの１つの孔（本実施の形態では微細孔５５）を設けた略円錐部品５４を設け、第１分離部３３を通過した一部の細塵を含んだ空気は、略円錐部品５４の側壁５４ａの微細孔５５を通過する際に、側壁５４ａに衝突し分離されることで細塵が偏りなく、微細孔５５を通過し略円錐部品５４の内部に入る。その後、空気流を遠心分離する第２遠心分離部５６に入り第２遠心分離部５６によって細塵が遠心分離され、細塵収容部５７に蓄積される。

本実施の形態では、略円錐部品５４の外周に通気孔として微細孔５５を設けたが、細塵を偏りなく通過する面積であればよく、全周ではなく側壁５４ａの一部でもよい。また、多数の微細孔５５を略円錐部品５４の全周にわたり設けることで、開口面積が大きくなり、略円錐部品５４の通路抵抗の損失を減らすことができ、電気掃除機１００の吸込み性能を向上させることができる。

また、微細孔５５は、ろ過フィルター３６に形成した各通気孔より開口孔面積を大きくすることで、ろ過フィルター３６を通過した細塵はろ過フィルター３６に設けた孔より小さいため、微細孔５５をろ過フィルター３６の孔より大きくすることで微細孔５５への細塵の張り付きや目詰まりを防ぐことができる。

微細孔５５は、細塵の塊を防ぎ、気流を整流化するために構成しているものである。ま
た、略円錐部品５４の代用としては、樹脂や金属製の格子網を用いても良い。また、微細孔５５ではなく、縦長や横長のいわゆる長方形状スリット形状、楕円形状、長穴形状の開口部でもよく、細塵の塊での流入を防ぎ、細塵を含んだ気流を整流化できればよいものであり、本発明はこれに限定するものではない。

第２遠心分離部５６は、ろ過フィルター３６の全周からろ過フィルター３６外周の外周吸引通路４１を通り、第１分離部３３の上方に位置し、第１分離部３３を通過した空気に含まれる細塵を分離する複数の旋回筒部５８を有している。

第２遠心分離部５６と、第２遠心分離部５６の下方には、分離した細塵を溜める細塵収容部５７と備え、細塵収容部５７は、第２遠心分離部５６とケース上部３７との間で構成されている。

細塵収容部５７の底板は、上下に可動可能な可動板６８で構成されており、第２遠心分離部５６で分離された細塵が落下した際に可動板６８の外周部付近から堆積していくように角度がついた略円錐形状で設けてある。

また、可動板６８の中心部には、第２遠心分離部５６と略円錐部品５４を連通し上蓋１８と同列に位置している押しボタン２２ａと締結した駆動軸６８ａがネジ（図示せず）等で締結されている。

押しボタン２２ａを押し下げることで、駆動軸６８ａが下がり、可動板６８も下がることで細塵収容部５７に堆積した細塵は、下方にある第１分離部３３の中空部４０に落下する。可動板６８はパッキン６８ｃによって第１分離部３３と細塵収容部５７と気密性を保持できるよう空間が分けられている。

ろ過フィルター３６を通過したろ過フィルター３６面に構成した無数の通気孔（図示せず）より小さい比較的細かい塵埃の細塵は、ろ過フィルター３６を通過したあと略円錐部品５４の側壁に設けられた複数の微細孔５５を通過する際に側壁５４ａに衝突し、微細孔５５を通る際には偏りなく空気と流れることができる。

そして、第１分離部３３に連通され、第１分離部３３の上方に位置した細塵と空気を旋回気流から発生する遠心力により分離する複数の旋回筒部５８を有した第２遠心分離部５６で分離され、第２遠心分離部５６の下方に細塵を溜めるカップ状ケースの細塵収容部５７に堆積して溜まる。

細塵収容部５７に溜められた細塵は、押しボタン２２ａを押し下げることで駆動軸６８ａが下がり、可動板６８も下がることで、細塵収容部５７に堆積した細塵は、下方にある第１分離部３３の中空部４０に落下するので、粗塵と細塵が別々に保存され、別々のタイミングで捨てることが可能である。これにより、粗塵と細塵が混ざり合い発生する細塵の舞い上がりによる人や衣服への付着やゴミ箱周囲の汚れを抑えることができる。

第２遠心分離部５６を通過した塵埃を含まない空気は、旋回筒部５８内部に突き出した遠心分離部蓋６１の円筒部６０から流出し、上蓋１８に形成した排気口２０を通過し、フィルター部１５を通過して電動送風機７の吸引口１４へ吸引され、掃除機本体１の外に排気される。

集塵装置８より塵埃を外部に排出するには、押しボタン２２ａを押し下げることで駆動軸６８ａが下がり、可動板６８が下がり、細塵収容部５７に堆積した細塵は、下方にある第１分離部３３の中空部４０に落下する。

操作レバー３２を下方に摺動することにより、底蓋１９に設けた係止部３０が動作して集塵容器１７との係止が解除され、底蓋１９が開放することで、集塵容器１７下方の粗塵収容部３８や細塵収容部５７に蓄積した塵埃を集塵装置８の外部へ排出される。

尚、本実施の形態では、塵埃を排出する動作を押しボタン２２ａを押した後に操作レバー３２を下方に動かし、底蓋１９を開放したが、押しボタン２２ａを引き上げて可動板６８を引き上げる構成や押しボタン２２ａを回転させ、可動板６８を回転させる構成、押しボタン２２ａの操作押しや引き上げで可動板６８を回転させる構成でもよい。

また、本実施の形態における可動板６８は、上下に可動する構成ではあるが可動板６８上に溜まった細塵が落ちやすくするために、可動板６８を押しボタン２２ａ、駆動軸６８ａと連動し旋回することで遠心力により細塵を落下させる方法や、駆動軸６８ａを上下に動かすことで可動板６８に振動を与え、（例えば駆動軸６８ａに溝（図示せず）を構成して溝を通過する際に振動を起こす等）可動板６８から細塵を落としやすくする方法もあり、本発明はこの順序や方法に限定するものではない。

また、排出方法も、細塵が少量の場合は、押しボタン２２ａを押し下げない状態で、操作レバー３２を可動し粗塵のみを塵埃を排出すればよい。また、細塵を粗塵の混ざりによる舞い上がりを減らすために、操作レバー３２を操作して粗塵を排出した後に押しボタン２２ａを押し下げ細塵を排出することも可能である。

尚、本実施の形態では、旋回部５９に設けた旋回筒部５８を８個設けた例で説明したが、８個に限定されるものでなく、複数個設けてあれば同様な効果が得られるものである。

尚、集塵装置８では、基本的にすべての塵埃をろ過分離と遠心分離して捕集することができるが、電動送風機７の起動時や運転終了時などの流入空気量が不安定な状態である場合に、集塵装置８でろ過分離と遠心分離しきれなかった塵埃を含んだ空気が一部、電動送風機７に吸い込まれるのを防止するためにフィルター部１５を設けている。

またフィルター部１５の濾材としてＨＥＰＡフィルターなどを採用することで、より集塵捕集性能を高め、清浄な空気の排気を実現することができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、吸込まれた塵埃が円錐台振り子状に旋回動作するように、集塵部の形状と気流を構成したことによって、塵埃が互いに絡まり合い、また、髪の毛／糸くずが巻きつくことで、マリモのような塊となり、塵埃を捨てる際、塵埃がバラけて拡がって落ちることを抑えることができ、塵の舞い散りもなく簡単に排出処理が行えるようになり、家庭用の電気掃除機だけでなく、業務用電気掃除機などさまざま種類の電気掃除機に使用することが可能となる。

１ 掃除機本体
２ 吸入口
３ ホース
４ 接続パイプ
５ 延長管
６ 吸込具
７ 電動送風機
８ 集塵装置
９ 下枠体
１０ 上枠体
１１ キャスター
１２ 車輪
１３ 電動送風機ケース
１４ 吸引口
１５ フィルター部
１６ フィルターケース
１７ 集塵容器
１８ 上蓋
１９ 底蓋
２０ 排気口
２１、５４ａ 側壁
２２ 把手部
２２ａ 押しボタン
２３ 把手部おさえ
２４ 飾り板
２５ 尾錠
２６ 吸気口
２７ お手入れブラシ
２８ ブラシ保持部
２９ ヒンジ部
３０ 係止部
３１ 底蓋パッキン
３２ 操作レバー
３３ 第１分離部
３４ 内筒枠
３６ ろ過フィルター
３７ ケース上部
３８ 粗塵収容部
３９ 中空円筒
４０ 中空部
４１ 外周吸引通路
４２ 傾斜面
４４ 第２中空円筒
５４ 略円錐部品
５４ｂ １つ孔
５５ 微細孔（孔）
５６ 第２遠心分離部
５７ 細塵収容部
５８ 旋回筒部
５９ 旋回部
６０、６０ａ、６０ｂ 円筒部
６１ 遠心分離部蓋
６２ 分流穴
６３ 上部切欠き口
６４ 螺旋状傾斜部
６５ 流入口
６８ 可動板
６８ａ 駆動軸
６８ｂ 傾斜部
６８ｃ パッキン
７６ 整流リブ
７７ 移送部パッキン
８５ 空間
１００ 電気掃除機

Claims (3)

1. 電動送風機を収容した掃除機本体と、前記掃除機本体に着脱可能に設けられ、前記電動送風機により吸引される空気に含まれる塵埃を分離して捕集する集塵装置とを備え、前記集塵装置は、前記空気を吸引する吸気口を有し、前記吸気口から吸引した前記空気に旋回気流を生じさせるケース上部と、前記ケース上部の下方に配置され、内部に略円筒形状のろ過フィルターを有するとともに前記ろ過フィルターの外周方向に外周吸引通路を有した内筒枠よりなる第１分離部と、前記第１分離部の下方に前記第１分離部と連通した状態で配置され、内部が前記ろ過フィルターと連通し、下端には略逆円錐台状の傾斜面を設けたカップ状の粗塵収容部と、前記第１分離部に連通され、前記第１分離部の上方に位置し、前記第１分離部を通過した空気に含まれる細塵を分離する複数の旋回筒部を有する第２遠心分離部と、前記第２遠心分離部の下方に位置し分離された細塵を溜める細塵収容部とを備え、前記第１分離部の下流側と前記第２遠心分離部の上流側の間に、空気を整流化するために側壁に少なくともの１つの孔を有する略円錐部品を設けたことを特徴とした電気掃除機。
2. 略円錐部品の側壁に複数の孔を設けた請求項１に記載の電気掃除機。
3. 略円錐部品の複数の孔の各孔を、ろ過フィルターの通気孔の各孔より大きい開口面積で構成した請求項２に記載の電気掃除機。