JP2020044306A - Tornado type centrifugal separator and electric vacuum cleaner - Google Patents
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本発明は、遠心分離方式を採用した電気掃除機に関わり、特にトルネード方式の遠心分離方式と電気掃除機に関する。The present invention relates to a vacuum cleaner employing a centrifugal separation method, and particularly to a tornado-type centrifugal separation method and a vacuum cleaner.
従来から、サイクロン方式と呼ばれる電気掃除機が提案され、使われている。古くは特許文献1に見られ、最近では特許文献2に見られる。これらの電気掃除機が採用している遠心分離方式では、円筒や円錐筒の内壁にそって塵埃混じりの空気吹き出し口を設け、旋回する空気流を発生させてゴミ・塵埃を分離していた。さらに、特許文献3に見られるように、数センチ大のゴミから微細な塵埃まで対応するために、遠心分離装置は一般に多段構成にしていた。Conventionally, a vacuum cleaner called a cyclone method has been proposed and used. It is found in
一般的に、大豆状のゴミ、小石などを主に吸引する場合は、吸引力を上げるために遠心分離装置の段数を少なくした方がよい。他方、フケ状のゴミを吸引する場合は、分離力を上げるために段数を多くしたい。しかしながら、購入後、ユーザーの使用環境に合わせた遠心分離装置の段数等の構成は変更できないものであった。In general, when mainly sucking soy-like dust, pebbles and the like, it is better to reduce the number of stages of the centrifugal separator in order to increase the suction force. On the other hand, when sucking dandruff-like dust, it is desirable to increase the number of stages in order to increase the separation force. However, after the purchase, the configuration such as the number of stages of the centrifugal separator according to the use environment of the user cannot be changed.
本発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、ユーザーの使用環境に合わせた遠心分離装置の構成の変更を容易にする掃除機を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-described conventional drawbacks, and has as its object to provide a vacuum cleaner that facilitates changing the configuration of a centrifugal separator according to a user's use environment.
従来の遠心分離装置では、回転状の空気流を発生させるための空気吹き出しパイプを、円筒や円錐筒の中心軸に対し直角方向から内壁に沿って設けていた。そのため、遠心分離機を多段構成にする場合、段間のパイプ接続が複雑になりユーザーによる構成変更はできなかった。In a conventional centrifugal separator, an air blowing pipe for generating a rotating air flow is provided along an inner wall from a direction perpendicular to a central axis of a cylinder or a conical cylinder. Therefore, when the centrifuge has a multi-stage configuration, pipe connections between the stages are complicated, and the configuration cannot be changed by the user.
このような困難を解消するため本発明は、空気の吹き出しパイプにスクリュー状の吹き出し口を持つ物体を設け、さらに多段構成が容易なように、空気吸引排出口を、空気吹き出しパイプ中心を通る直線の、空気流入口ではない延長方向に取り付けた遠心分離装置を提案する。さらに、遠心分離装置の上部分と下部分に結合部を設け、遠心分離装置を選択的多段構成自在とし、これらの遠心分離装置を具備した電気掃除機を提案する。In order to solve such difficulties, the present invention provides an air outlet pipe with an object having a screw-shaped outlet, and further provides an air suction / discharge port with a straight line passing through the center of the air outlet pipe so as to facilitate a multi-stage configuration. We propose a centrifugal separator installed in the extension direction, not the air inlet. Furthermore, the present invention proposes a vacuum cleaner provided with connecting portions at the upper portion and the lower portion of the centrifugal separator, allowing the centrifugal separator to be selectively configured in multiple stages, and including these centrifugal separators.
そのために、遠心分離装置を多段構成にした場合、ユーザーの使用環境に合わせた構成の変更が容易になった。Therefore, when the centrifugal separator has a multi-stage configuration, it is easy to change the configuration according to the user's use environment.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
長方形を中心軸の周りに180度回転させるとき、各辺が描く三次元図形が円筒になるように、台形を中心軸の周りに180度回転させた場合の三次元図形を、本発明では台形筒(図1の2a)と呼ぶ。When the rectangle is rotated 180 degrees around the central axis, the three-dimensional figure obtained by rotating the trapezoid 180 degrees around the central axis is a trapezoid in the present invention so that the three-dimensional figure drawn by each side becomes a cylinder. It is called a cylinder (2a in FIG. 1).
図1(a)は、本発明である遠心分離装置の概略図である。ゴミ・塵埃を含む空気からゴミ・塵埃を遠心分離するためには、旋回空気流を発生させる必要がある。旋回空気流を発生する手段として、本発明では、空気の吹き出しパイプ3にスクリュー状の空気吹き出し口6すなわち空気放出口を取り付けた。ただし、このスクリュー状の物体6自身が、船のスクリューのように回転するわけではない。FIG. 1A is a schematic diagram of a centrifugal separator according to the present invention. In order to centrifuge debris and dust from air containing debris and dust, it is necessary to generate a swirling airflow. In the present invention, as a means for generating a swirling airflow, a screw-
図1,図2から分かるように、スクリュー状物体の空気放出口は、パイプ端だけでなくパイプの中心軸付近まで達する。この点が重要で、スクリュー状物体からの空気の放出方向は、パイプの中心軸方向すなわち排出口1の方向から集塵器2aの壁方向まで広く分布することになる。スクリュー状物体の中心付近から放出される空気は排出口1方向に向かい、スクリュー状物体の端すなわちパイプの壁付近から放出された空気は、一旦、集塵器2aの壁方向に向かい、集塵器の壁にぶつかった後、壁に沿って排出口1に向かうことになる。上記したように放出方向が分布している分だけ、集塵器壁に沿って排出口1に向かう空気の量は放出全量に比較して少なく、風力も比較的に弱くなる。As can be seen from FIGS. 1 and 2, the air outlet of the screw-shaped object reaches not only the pipe end but also near the central axis of the pipe. This point is important, and the direction in which air is released from the screw-shaped object is widely distributed from the direction of the center axis of the pipe, that is, from the direction of the
塵埃を含む空気がパイプ3内を通過する際、静止したスクリュー状物体6により旋回させられる。この旋回に伴う遠心力で、塵埃はパイプ中であってもパイプの壁側に偏るので、スクリュー状物体から放出されるときは、集塵器2aの壁方向に向かう。すなわち、上記した広く分布する放出方向のうち排出口1方向はきれいな空気であり、集塵器壁方向は塵埃の多い気流となって、集塵室である台形筒2a内に旋回放出される。When air containing dust passes through the
この放出された塵埃は、放出されたときの慣性で台形筒の壁に衝突したり、旋回気流の遠心力により台形筒の壁に沿って回ったりする。段落0013で説明したように集塵器壁に沿って排出口1に向かう空気の風力は比較的に弱くなり、また、台形筒2aの壁が傾いていることもあって、塵埃が台形筒2aの壁に衝突して跳ね返った後で向かう方向は台形筒の底方向(台形筒直径のより大なる方向すなわち排出口1とは反対方向)に向かいやすくなる。台形筒の壁に沿って回る塵埃も、遠心力で半径の大きな軌道をとろうとするので、集塵器壁に沿って排出口1に向かう比較的に弱い気流に逆らって、台形筒の底方向(直径のより大なる方向すなわち排出口1とは反対方向)に向かう。The released dust collides with the wall of the trapezoidal cylinder due to the inertia at the time of being released, or rotates along the wall of the trapezoidal cylinder due to the centrifugal force of the swirling airflow. As described in paragraph 0013, the wind force of the air flowing toward the
結局、塵埃は台形筒の底方向(空気排出口1とは反対側)に向かい、集積する。なお集積速度を重視しなくてもてよい場合は、塵埃に重力が作用していずれ集積するので、台形筒でなく円筒でもよい。ゴミを分離したきれいな空気は排出口1から排出されていく。
集塵器である台形筒にたまった塵埃は、台形筒2aを回してネジ込み8bからはなし、捨てることができる。As a result, the dust is directed toward the bottom of the trapezoidal cylinder (the side opposite to the air discharge port 1) and accumulates. If the accumulation speed does not need to be emphasized, the dust may be eventually accumulated by the action of gravity. Therefore, the dust may be a cylinder instead of a trapezoidal cylinder. The clean air separated from the refuse is discharged from the
The dust accumulated in the trapezoid tube serving as a dust collector can be discarded by turning the
なお、たまったゴミを捨てるためだけであれば、ネジ込み部は台形筒の下底、上底とは限らない。図示してないが、台形筒の側面に開閉式等の捨て窓をつけてもよい。Note that the threaded portion is not limited to the lower and upper bottoms of the trapezoid tube only for discarding accumulated dust. Although not shown, a trapezoidal tube may be provided with an opening / closing window on the side surface.
本発明では、スクリュー状の空気吹き出し口すなわち放出口を使った遠心分離装置をトルネード方式遠心分離装置と呼ぶ。なお、トルネード方式という言葉が特許文献4に見られるが、本発明とは仕組みが異なる。In the present invention, a centrifugal separator using a screw-shaped air outlet or discharge outlet is referred to as a tornado centrifugal separator. In addition, although the term “tornado method” is found in Patent Document 4, the mechanism is different from that of the present invention.
図2に種々のスクリュー状の物体を示す。吹き出し口すなわち放出口の数が、例えば、(a)図は一つ、(b−1)図は二つ、(c)図は四つである。また、(b−2)図は吹き出し口二つの(b−1)と似た効果を持つ一つの吹き出し口を、パイプの中心軸のまわりにパイプ自体をねじって作ったものである。FIG. 2 shows various screw-shaped objects. The number of outlets, that is, the number of outlets, is, for example, one in (a), two in (b-1), and four in (c). FIG. (B-2) shows a single outlet having the same effect as the two outlets (b-1) formed by twisting the pipe itself around the central axis of the pipe.
パイプを単純に曲げずに捩った点が重要である。旋回気流が発生するようにパイプの先端を筒壁に沿うように単純に曲げることは容易である。しかし、吹き出した空気は段落0013で説明したような分布をしないで、ほとんど集塵器壁に向かうので、集塵器壁に沿って排出口1に向かう風力が強くなる。従って、排出口1に流される塵埃も多くなり、塵埃の分離度は悪くなる。It is important that the pipe be twisted instead of simply bent. It is easy to simply bend the end of the pipe along the cylinder wall so that a swirling airflow is generated. However, since the blown air does not have the distribution as described in paragraph 0013 and almost goes to the dust collector wall, the wind force directed to the
単純に曲げるだけでなく、段落0013で説明したような空気分布に似た分布を持つようにしたのが図2(d)である。図2(d)のように、パイプ21の先端を旋回状に曲げた(空気を旋回させたい方向に曲げた)途中から、先端に近づくにつれて、パイプの旋回中心側(曲げる前のパイプ中心側)を徐々に幅広く(24aから24bまで)なるように除去(23が除去した最後の部分)していって、スクリュー状の物体にしたものである。点線22は残ったパイプ断面の形を示す。遠心力の効果で、塵埃は残ったパイプに沿って集塵室に流れ込み、パイプを除去した隙間からは、きれいな空気が排出口1に流れ込む。FIG. 2 (d) not only simply bends but also has a distribution similar to the air distribution described in paragraph 0013. As shown in FIG. 2D, from the middle of the tip of the
図2(b−2)の場合、ねじれた部分がスクリュー状の物体になる。図2のスクリュー状物体の形や大きさ、吹き出し口の数など、吹き出しパイプの形や太さは図2に限定されず、吹き出しパイプとスクリュー状物体の結合の仕方も図2に限定されない。In the case of FIG. 2B-2, the twisted portion becomes a screw-shaped object. The shape and thickness of the blow-out pipe, such as the shape and size of the screw-like object in FIG. 2 and the number of outlets, are not limited to those in FIG. 2, and the manner of coupling the blow-out pipe and the screw-like object is not limited to FIG.
遠心分離装置を多段構成容易とするために、図1のように、前記空気の吹き出しパイプ3中心を通る直線の、空気流入口方向5ではない延長方向に空気排出口1を取り付けた。こうすることで、排出口の位置が次段の流入口位置と同じになり、段間の結合が容易になる。さらなる利点としては、排出気流の方向は次段の流入気流の方向と平行になるので、気流の摩擦抵抗が小さくなる。In order to facilitate the multi-stage construction of the centrifugal separator, as shown in FIG. 1, the
さらに、集塵器である台形筒の上部分と下部分に結合部を設けた。図1では、遠心分離装置の上部分と下部分にねじ込み式結合部8a,8b(記載してないが、8bの裏側すなわち空気流入側にも、8aにオス・メス対応するネジが設けてある)を設けた。Further, a coupling portion is provided on an upper portion and a lower portion of the trapezoidal cylinder as a dust collector. In FIG. 1, the upper and lower portions of the centrifugal separator are provided with screw-
図3に、上記の遠心分離装置を多段構成にした電気掃除機を示す。上記したように、排気口が次段の流入口になるので、多段構成は容易である。図3の2aが吹き出し口数1個、31と32はどちらも吹き出し口数2個、34は不織布などのフィルターである。使用環境に合わせて、吹き出し口数1個と不織布フィルターを選んで2段構成にしたり、吹き出し口数1個と吹き出し口数2個と不織布フィルターを選んで3段構成にしたりできる。このように、遠心分離装置をユーザーによる選択的多段構成自在とした電気掃除機ができる。FIG. 3 shows a vacuum cleaner in which the above-described centrifugal separator has a multi-stage configuration. As described above, since the exhaust port is the inlet of the next stage, the multistage configuration is easy. In FIG. 3,
図1(b)に、図1(a)を変形した遠心分離装置と、2多段構成例を示す。図(b)のように、図1(a)の台形筒2aを円筒105a,105bにして、そのかわり、底のない台形筒104a,104bを取り付けた。なお、ゴミの集積速度を重視しなくてもよい場合、円筒だけであっても塵埃に重力が作用していずれ集積するので、円筒等だけでもよい。FIG. 1B shows a centrifugal separator modified from FIG. 1A and an example of a two-stage configuration. As shown in FIG. 1B, the
図1(b)で、たとえば遠心分離装置を二段構成で固定した場合は、パイプとスクリュー状物体をネジ込み式にして、吹き出し口数の異なるスクリュー状物体をユーザーによる交換自在にしてもよい。In FIG. 1 (b), for example, when the centrifugal separator is fixed in a two-stage configuration, the pipe and the screw-shaped object may be screwed so that the user can freely exchange screw-shaped objects having different numbers of outlets.
遠心分離装置自体の掃除のために、集塵器、吹き出しパイプ、スクリュー状物体は、ネジ込み方式、はめ込み式等にしておき、分解と組み立てができるようにしてもよい。In order to clean the centrifugal separator itself, the dust collector, the blow-out pipe, and the screw-shaped object may be screwed, fitted, or the like so that they can be disassembled and assembled.
ゴミ詰まりのとき、詰まった箇所を見つけ安くするに、集塵器、吹き出しパイプ、スクリュー状物体等をすべて透明にしてもよい。When the dust is clogged, the dust collector, the blow-out pipe, the screw-shaped object, etc. may be all transparent in order to find the clogged portion and make it cheap.
図1(b)に示すように、スクリュー状物体の中でのゴミ詰まりを防ぐために、目の粗い網102a、102b等をつけてもよい。As shown in FIG. 1B,
さらに、図1(a)に示した結合のためのねじ込み部分8a,8bを、はめ込み式や、(b)図の103のような“ロック付き蓋止め”とか“パッチン錠”とか言われているもの等に換えてもよいが、これらに限定されない。Further, the threaded
図1(b)の遠心分離装置は、排出パイプ100を従来の不織布フィルター式電気掃除機の吸引ホースにつなげれば、不織布フィルターの目詰まりがしにくい掃除機として使用できる。If the
図4(a)に、1段目を従来のサイクロン方式遠心分離装置41aとし、2段目40a以降に本発明方式の遠心分離装置を結合した遠心分離装置例を示す。FIG. 4A shows an example of a centrifugal separator in which the first stage is a conventional cyclone type
図4(b)図も直列構成例であるが、サイクロン方式41bの内側に本発明方式の遠心分離装置である40bを結合した遠心分離装置例である。FIG. 4 (b) is also an example of a serial configuration, but is an example of a centrifugal separator in which a
本発明は、電気掃除機を製造する産業で利用される。INDUSTRIAL APPLICATION This invention is utilized in the industry which manufactures a vacuum cleaner.
1 空気排気口
2a 集塵室である台形筒
3 吹き出しパイプ
5 塵埃を含む空気の流入口
6 空気放出口すなわち空気吹き出し口を持つスクリュー状の物体
7 空気放出口すなわち空気吹き出し口
8a,8b ネジ込み部分やはめ込み部分等
20 パイプの中心軸のまわりにパイプ自体をねじったスクリュー状物体
21 パイプ。旋回状に曲げて、隙間を持たせた部分はスクリュー状物体
22 パイプを徐々に広く除去して、残ったパイプの断面の形
23 パイプを部分的に除去した何もない領域、すなわち空気吹き出し口
24a,24b 除去した領域の端、すなわち残ったパイプの端
31 吹き出し口の数が2個の遠心分離装置
32 上記31に同じく、吹き出し口の数が2個の遠心分離装置
33 不織布フィルター等による分離装置
34 不織布フィルター等
35 モーター等からなる空気吸引排出装置
36 ゴミ吸引口
40a,40b トルネード式遠心分離装置
41a,41b サイクロン式遠心分離装置
100 空気排出パイプ
101a 流入気流の方向
101b 排出気流の方向
102a,102b 目の粗い網など
103 “ロック付き蓋止め”、“パッチン錠”など
104a,104b 底部分のない台形筒
105a,105b 集塵器である円筒DESCRIPTION OF
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