JP2022150125A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】塵埃分離性能の高い２段階のサイクロン分離構造でありながら、ダストケースを軽量化できる電気掃除機を提供する。【解決手段】集塵部は外筒と内筒で構成されサイクロン分離機能を有した第一のサイクロン分離部であり、内筒の内部に第二のサイクロン分離部を有し、第二のサイクロン分離部は、内筒が第二の外筒を兼ね、第二の外筒の内部に第二の内筒を備える。【選択図】図９

Description

本発明は、電気掃除機の集塵部に関する。

本技術分野の背景技術として、特許第６４９９８９９号公報（特許文献１）がある。この公報のサイクロン分離構造は、第一サイクロン部と第一サイクロン部から排気された空気から埃を分離させる第二サイクロン部を備えており、第二サイクロン部は第一サイクロン部の内部に備えている。

また、特許第６７２３４５５号公報（特許文献２）がある。この公報のサイクロン分離構造は、第一サイクロン部と第一サイクロン部から排気された空気から埃を分離させる複数の第二サイクロン部を備えており、複数の第二サイクロン部は第一サイクロン部の内部に備えている。

特許第６４９９８９９号公報 特許第６７２３４５５号公報

これらのサイクロン分離構造は、吸引した塵埃を２段階で分離するもので、第一サイクロン部および第二サイクロン部ともに内筒と外筒とを備えている。昨今の充電式電気掃除機においては小型軽量が好まれており、２段階で分離するサイクロン分離構造は部品数が多く複雑で、ダストケースの質量低減が課題である。

本発明の目的は、塵埃分離性能の高い２段階のサイクロン分離構造でありながら、ダストケースを軽量化できる電気掃除機を提供することにある。

本発明は、電動送風機と集塵部と吸口体とを備える電気掃除機において、集塵部は外筒と内筒で構成されサイクロン分離機能を有した第一のサイクロン分離部であり、内筒の内部に第二のサイクロン分離部を有し、第二のサイクロン分離部は、内筒が第二の外筒を兼ね、第二の外筒の内部に第二の内筒を備える。

本発明によれば、外筒と内筒で構成される第一のサイクロン分離構造で遠心分離しきれなかった微細塵埃を第二の内筒で形成される第二のサイクロン分離構造を備えた二段階のサイクロン分離構造で、第二の内筒を覆う外筒となる部分を内筒が兼ねることで、ダストケースの軽量化・簡素化と塵埃分離性能向上を実現する。

本発明に係る電気掃除機を示す外観斜視図である。 本発明に係る掃除機本体の斜視図である。 本発明に係る掃除機本体の上面図である。 本発明に係る掃除機本体の分解斜視図である。 図３に示すＡ－Ａ線の断面図である。 本発明に係るダストケースの斜視図である。 本発明に係る内筒の斜視図である。 図７に示す内筒の内部が見えるよう一部をカットした状態 図６に示すＢ－Ｂ線の断面図である。

以下、本発明に係る電気掃除機について、図面を参照して説明する。

図１に本発明に係る電気掃除機の外観斜視図を示す。電気掃除機１は、掃除機本体２と、延長管３と、吸口体４とで構成されている。

図２は掃除機本体２の斜視図、図３は掃除機本体２の上面図、図４は掃除機本体２から着脱可能部を取り外した分解斜視図、図５は図３に示すＡ－Ａ線の中央断面図である。

掃除機本体２は、内部に吸引力を発生させる電動送風機１６と、この電動送風機１６の吸引力で集塵した塵埃を収容するダストケース２０、持ち手（ハンドル部１２）に操作ボタン１１等を備えている。

延長管３の一端は、掃除機本体２のダストケース２０と連通するように掃除機本体２の接続口１３に接続されている。また、延長管３の他端は、吸口体４に接続されている。また延長管３は、図示しない通風路が連通しており，掃除機本体２から給電される図示しない給電端子を備えている。

操作ボタン１１を操作すると、本体制御基板１１aが電動送風機１６の運転と停止や吸込み力の切り替え、および吸口体４に設けられた電動機（図示せず）の運転と停止を制御する。また、掃除機本体２および吸口体４の駆動用電源は充電式電池１５である。

前述したように、掃除機本体２には、ダストケース２０が着脱自在に取り付けられるとともに、接続口１３から吸い込まれた塵挨を含む空気をダストケース２０に送り込む導入管１８（図５参照）を備えている。

電動送風機１６（図５参照）と本体基板１７（図５参照）は、モータケース１９に内包されている。また、モータケース１９の前面には、ダストケース２０で集塵された後の清浄な空気が吸い込まれる円形の吸込口１９ａが形成されている。また、モータケース１９の前面には、吸込口１９ａより下部に、充電台（図示せず）と接続される本体端子部６が設けられている。

モータケース１９の下部には、排気口１９ｂが設けられている。この排気口１９ｂは、前後方向に沿って複数のスリット１９ｃを有し、複数のスリット１９ｃが上下方向に並んで形成されている。なお、図示していないが、排気口１９ｂは、左右の両側に設けられている。

ハンドル部１２は、掃除機本体２の後側に設けられ、略円弧状に形成されている。
ハンドル部１２は、略円弧状にすることで、使用者が使用する状態に合わせて、使い易いハンドル部１２の位置を握って使用することができる。

また、ハンドル部１２には、蓄電池１５をロックするためのロック部材１２ａが設けられている。このロック部材１２ａは、ボタン型に形成されたものであり、揺動自在に支持されている。

また、ハンドル部１２の上面には、操作ボタン１１が設けられている。操作ボタン１１は、例えば、「強」、「標準」、「切」の３つのボタンで構成されている。

掃除機本体２の上部には、延長管３（図１参照）などの付属品を取り外す際に操作される解除ボタン１２ｂが設けられている。この解除ボタン１２ｂを押下操作することで、掃除機本体２と延長管３などの付属品とのロックが解除されて、掃除機本体２から付属品の取り外しが可能となる。

また、掃除機本体２の前端には、刷毛１３ｅが取り付けられている。この刷毛１３ｅは、筒体１３ｄの先端に静電植毛された短毛を環状に備えており、延長管３等を取り外した状態（掃除機本体２を単体）で使用する際、清掃面の傷付きを防止しながら、ホコリ等を掻き出すものである。本実施形態においては、刷毛１３ｅで形成されているが、これに限定されるものではなく、エラストマなどの弾性材料であってもよい。このように、掃除機本体２の前端に刷毛１３ｅ等を設けることで、前端を清掃面に密着させることが可能になり、吸引力を向上できる。

蓄電池１５は、電動送風機１６（図５参照）などに電力を供給するものであり、リチウムイオン、ニッケル水素などの二次電池で構成されている。また、蓄電池１５は、合成樹脂製の略半円筒状のケース１５ａを有し、ケース１５ａを前後方向にスライドさせることで掃除機本体２に対して着脱できる。

ダストケース２０は、モータケース１９の前方に軸方向を前後方向にして配置されており、導入管１８から吸込んだ塵埃２６を含む空気を、塵埃２６と空気とに分離し、塵埃２６を集めるサイクロン方式のものである。

ダストケース２０は、外殻である外筒２１と内部の内筒２２とで構成され、前方に蓋２３、後方にフィルタ２４を備えている。内筒２２、およびフィルタ２４は着脱可能である。

外筒２１後方に備えるフィルタ２４にはヒンジ部２４ａを備えており、ヒンジ部２４ａは外筒２１側に設けた軸部２１ａに回動可能に装着される。フィルタ２４は、外周にエラストマ等のパッキン部２４ｂを備えている。パッキン部２４ｂは外筒２１端面と合わせた状態で、外筒２１に設けたフィルタロック部により、気密を保持するよう固定される。また、パッキン部２４ｂはモータケース１９の前方に備える吸込口１９ａの端面と気密を保持するように接する。また本実施例では、フィルタ２４はプリーツ状に折ったフィルタ部材であるが、スポンジ状のフィルタであってもよい。

外筒２１前方には、ダストケース２０内に溜まった塵埃２６を廃棄する際に開閉する蓋２３がヒンジ部２３ａを介して回動自在に支持されており、蓋２３を閉じることにより、外筒２１前方の開口を塞いでいる。また、蓋２３の上部には、蓋２３のロックを解除するための蓋ロック機構２３ｂが設けられている。

蓋２３の中央には凸部と凹部を備えたカルデラ状の突出部２３ｃを設けており、蓋２３を閉じた状態で後述する内筒２２下端と突出部２３ｃが接し気密を保持する。

これらフィルタ２４、蓋２３を備える外筒２１は、略円柱形状であり、上面（側面）には、導入管１８と繋がる略矩形状の流入口２１ｂ（図４参照）が形成されている。また、外筒２１は、捕集した塵埃２６を視認できるよう透明部材としているが、この限りではない。

本発明のダストケース２０は、吸引した塵埃２６を含む空気から塵埃２６を分離するサイクロン構造である。流入口２１ｂに流入した塵挨を含む空気は、旋回流となり塵埃２６に遠心力が働きダストケース２０内で塵挨と空気とに分離された後、空気がダストケース２０の後部（背面）からフィルタ２４を介して排出される。

図６は、ダストケース２０の斜視図である。図６に示すダストケース２０は、掃除機本体２から取り外した状態のダストケース２０のみを示す斜視図であり、図５に示す後方を上部、前方を下部として説明する。また、図７は、ダストケース２０から取り外した内筒２２のみを示す斜視図であり、図８は、内部が見えるよう一部をカットした状態である。

ダストケース２０の外殻ある外筒２１は、上部をフィルタ装着部２１ｃ、下部を塵埃収容部２１ｄ、流入口２１ｂを含む範囲を塵埃分離部２１ｅとし、フィルタ装着部２１ｃと塵埃分離部２１ｅとの間には、隔壁２１ｆを設けている。隔壁２１ｆの中央には開口２１ｈを設けており、開口２１ｈはダストケース２０内に備える内筒２２の内部と連通している。

内筒２２は、中空円筒状で外周の一部に傘部２２ｃを備え、前述した外筒２１下部の端面に備える蓋２３で内筒２２の下端面を閉じ、上端面は隔壁２１ｆと着脱可能に連通する。

本発明の内筒２２は、塵埃分離部２１ｅの範囲内を上筒２２ｄ、塵埃収容部２１ｄの範囲内を下筒２２ｅと呼んでおり、下筒２２ｅには上筒２２ｄおよび下筒２２ｅよりも径の大きな傘部２２ｃを備えている。また、傘部２２ｃと下筒２２ｅにより、傘部２２ｃと内側の下筒２２ｅとで空間２５が形成される。空間２５は、吸引した塵埃の舞い戻りを抑制するために設けている。

ダストケース２０内部の空気の流れの詳細は後述するが、流入口２１ｂから入った空気の出口は上筒２２ｄに設けたメッシュ２２ａであるため、塵埃分離部２１ｅで発生する旋回流は旋回しながら塵埃収容部２１ｄを経てメッシュ２２ａへ流れる。従って、塵埃分離部２１ｅに搬送された塵埃２６は、メッシュ２２ａ側へ戻る動きをするが、前述した傘部２２ｃと下筒２２ｅで形成される空間があることで塵埃２６の舞い戻りが抑制される。このように、吸引した塵埃２６を含む空気から、比較的大きな塵埃２６を分離して塵埃収容部２１ｄに収容する構造を第一のサイクロン分離構造と呼ぶ。

上筒２２ｄは高さの略半分程度上側にメッシュ２２ａを備え、下側はメッシュを設けない筒状であり、下筒２２ｅは下側へ細くなった円錐台状で、上筒２２ｄと下筒２２ｅは内部で連通している。上筒２２ｄと下筒２２ｅで形成される筒体は、内部に第二の内筒２２ｈを備えている。第二の内筒２２ｈは両端が開口し、上部は外筒２１のフィルタ装着部２１ｃと連通している。前述したメッシュ２２ａの範囲は略半分程度としているが、本実施例では上筒２２ｄの高さにより決定し、必要なメッシュ２２ａの開口面積であればこの限りでない。必要な開口面積とは、例えば流入口２１ｂと同等以上とする、または第二の内筒２２ｈの開口面積と同等以上とするなどである。

このような構造により、上筒２２ｄと下筒２２ｅで形成される筒体（内筒２２）が第二の内筒２２ｈを覆う第二の外筒となり、第二のサイクロン分離構造を構成する。言い換えると、内筒２２は、第二のサイクロン分離構造の外筒（第二の外筒）を兼ねている。また、第二のサイクロン分離構造は、内筒２２のメッシュ２２ａが流入口となる。

第二の内筒２２ｈは、上筒２２ｄの内部にあるため当然のことながら上筒２２ｄの内壁面と第二の内筒２２ｈの外周との間には空間が生まれる。前述したように、第二の内筒２２ｈは上端が開口しているため、上筒２２ｄの天面は第二の内筒２２ｈの開口以外は閉塞したドーナツ状の天面となっている。天面は本実施例では平面としているが、この限りでなく、図には示さないが、流れを整流するような上方に広がる円錐台形状やベルマウス形状でも良く、更には放射状にリブを設けることで整流の効果を高め通気損失を低減しても良い。

また、第二の内筒２２ｈの外周には、羽根２２ｇを備えており、羽根２２ｇは上筒２２ｄのメッシュ２２ａよりも下側で、第二の内筒２２ｈの下端面よりも上側の範囲としている。第二の内筒２２ｈの下端面と羽根２２ｇとの距離は大きく取った方が良いが、大きくするほどダストケース２０の高さが大きくなるため、ダストケース２０の大きさに合わせて適宜設定する。

また羽根２２ｇは、前述した上筒２２ｄ内壁面と第二の内筒２２ｈと空間の幅をもち下向きに傾斜している。傾斜角度は、通気損失や旋回流の発生を考慮する必要があり、図に示す角度とは限らない。

羽根２２ｇは、上筒２２ｄのメッシュ２２ａより下の内壁面と接しており、内壁面と羽根２２ｇとの間に微小の隙間があっても良いし、内壁面と羽根２２ｇとが一体化されていても良い。内壁面と羽根２２ｇとが一体化されている場合は、第二の内筒２２ｈと羽根２２ｇとの間に微小の隙間があっても良く、言い換えると第二の内筒２２ｈと羽根２２ｇは一体化していなくても良い。また、羽根２２ｇを上筒２２ｄ内壁面と第二の内筒２２ｈの両方と一体化して、隙間のない構造にしても良い。本実施例の内筒２２は、天面がドーナツ状に開口し内部に第二の内筒２２ｈを備えているが、第二の内筒２２ｈを外筒２１の隔壁２１ｆに備えても良い。このとき羽根２２ｇは、第二の内筒２２ｈと一体化される場合と、上筒２２ｄ内壁面と一体化させる場合が考えられるが、どちらでも構わない。第二の内筒２２ｈを外筒２１に備えることで、着脱する内筒２２は、二重構造でない簡素な構造にできるため、使用者が手入れしやすく、洗った後に乾燥しやすい等の利点がある。

下筒２２ｅは両端が開口しており、上方が広い略円錐台形状で、下筒２２ｅの上端部の内径は、上筒２２ｄの下端部内径と同じ寸法であり滑らかに繋がっている。下筒２２ｅを上方が広い円錐台形状（下方が窄まった円錐台形状）としているのは、塵埃収容部２１ｄの容積を大きくするためと、詳細は後述するが内筒２２内で分離する微細塵埃２７の分離性能を高めるためである。

分離した微細塵埃２７を溜めるため、下筒２２ｅには、微細塵埃収容部を備えている。微細塵埃収容部２２ｊは、下方に広がった略円錐台形状の筒体で、下端は下筒２２ｅ下端の外径よりも大きく下筒２２ｅの下方を少し覆うように下筒２２ｅ周に形成されている。本実施例では、微細塵埃収容部２２ｊは略円錐台形状としているがこの限りではなく、円筒形状でもよい。また、下筒２２ｅ下端は微細塵埃収容部２２ｊ下端よりも下側にある。蓋２３を閉じた際、蓋２３中央の凸部２３ｄと微細塵埃収容部２２ｊ下端が接して気密を保持し、凹部２３ｅと下筒２２ｅ下端との間には隙間を設けている。下筒２２ｅおよび微細塵埃収容部２２ｊの下端は、蓋２３中央の突出部２３ｃの形状によるため、前述したように、蓋２３の凸部２３ｄと下筒２２ｅ下端が接し、凹部２３ｅと微細塵埃収容部２２ｊ下端との間に隙間があれば、下筒２２ｅおよび微細塵埃収容部２２ｊの下端の位置は同一面であっても、下筒２２ｅ下端が下側にあっても良い。このような構造も、微細塵埃２７の分離性を高めるためであり、分離した微細塵埃２７の舞い戻りを抑制する効果がある。また、蓋２３中央の突出部２３ｃの有無に関わらず、下筒２２ｅ下端と微細塵埃収容部２２ｊ下端が蓋２３と接していても、微細塵埃収容部２２ｊ下端に切り欠きを設ければ同様の効果が得られる。または、本実施例では微細塵埃収容部２２ｊを設けているが、更に構造を簡素化するために下筒２２ｅを長くすることで微細塵埃２７の分離性を高めることも可能である。

以上のような構造のダストケース２０で塵埃２６を含む空気を吸引した状態を、 図９を用いて説明する。図９は、図６に示すＢ－Ｂ線の断面図であり、図中の矢印は吸引した際の空気の流れを示す。

ダストケース２０の流入口２１ｂから流入する塵埃を含んだ空気は、流入口２１ｂが外筒２１の内壁面に対し接線方向に接続しているため、塵埃分離部２１ｅで旋回流となる。この旋回流により、塵埃２６は遠心力で外筒２１の内壁面を旋回しながら、塵埃収容部２１ｄへ搬送される。このとき、遠心力で分離しきれない微細塵埃２７は上筒２２ｄ上方に備えたメッシュ２２ａを通過する。

まず実線矢印について説明する。実線矢印は、第一のサイクロン分離構造の流れである。吸引した塵埃２６は、遠心力で外筒２１の内壁面を旋回しながら塵埃収容部２１ｄへ搬送される。空気の流れは、塵埃収容部２１ｄにおいても旋回しているが、出口は上筒２２ｄのメッシュ２２ａなので、上方へ戻る流れとなる。この上方へ戻る流れにより、塵埃収容部２１ｄに搬送された塵埃２６は、上筒２２ｄ側へ舞い戻ろうとするが、内筒２２に設けた傘部２２ｃにより、舞い戻りが抑制される。また、図には示していないが、蓋２３や外筒２１の内壁面にリブを設け、塵埃収容部２１ｄでの塵埃２６の旋回を抑制し、下筒２２ｅ側へ塵埃２６を集めることで、舞い戻りの抑制している。このように、傘部２２ｃや外筒２１の内壁面に設けたリブにより、塵埃２６の舞い戻りを抑制することで、上筒２２ｄ側へは塵埃２６をあまり含まない空気が戻る。

次に破線矢印について説明する。破線矢印は、第二のサイクロン分離構造の流れである。前述したように、塵埃分離部２１ｅでの旋回流で遠心分離しきれなかった微細塵埃２７は、上筒２２ｄのメッシュ２２ａを通過し、上筒２２ｄ内に流れる。内筒２２内部に設けた第二の内筒２２ｈは下端から吸引しているため、メッシュ２２ａを通過した微細塵埃２７を含む空気は下方へ流れるが、このとき、第二の内筒２２ｈと上筒２２ｄとの間に設けた羽根２２ｇにより旋回成分が加わり、内筒２２の内部で旋回流が発生する。この旋回流により微細塵埃２７は遠心分離される。下筒２２ｅは下方に窄まる円錐台形状であるため、内筒２２内の旋回流は回転半径が小さい下方へ速度を上げながら旋回する。微細塵埃２７は、この旋回流により遠心分離され、下筒２２ｅの下方へ搬送される。下筒２２ｅの端面を越えると、微細塵埃２７は外側に流れ、下筒２２ｅ外周に形成される微細塵埃収容部２２ｊに堆積する。微細塵埃２７を遠心分離した後の空気は、第二の内筒２２ｈの下端を経てフィルタ２４を通過し、掃除機本体２の機外へ排気される。

以上、本発明のダストケース２０は、外筒２１と内筒２２で構成される第一のサイクロン分離構造で遠心分離しきれなかった微細塵埃２７を、第二の内筒２２ｈで形成される第二のサイクロン分離構造を備えた二段階で塵埃２６を分離するサイクロン分離構造であり、第二の内筒２２ｈを覆う外筒となる部分を内筒２２（上筒２２ｄと下筒２２ｅ）が兼ねることで、ダストケース２０の軽量化を図りつつ塵埃分離性能の向上を実現する。

１ 電気掃除機
２ 掃除機本体
３ 延長管
４ 吸口体
１１ 操作ボタン
１３ 接続口
１５ 充電式電池
１６ 電動送風機
１７ 本体基板
１８ 導入管
１９ モータケース
１９ａ 吸込口
２０ ダストケース
２１ 外筒
２１ｂ 流入口
２１ｃ フィルタ装着部
２１ｄ 塵埃収容部
２１ｅ 塵埃分離部
２１ｆ 隔壁
２１ｈ 開口
２２ 内筒
２２ａ メッシュ
２２ｃ 傘部
２２ｄ 上筒
２２ｅ 下筒
２２ｇ 羽根
２２ｈ 第二の内筒
２２ｊ 微細塵埃収容部
２３ 蓋
２３ｃ 突出部
２３ｄ 凸部
２３ｅ 凹部
２４ フィルタ
２５ 空間
２６ 塵埃
２７ 微細塵埃

Claims (3)

1. 電動送風機と集塵部と吸口体とを備える電気掃除機において、前記集塵部は外筒と内筒で構成されサイクロン分離機能を有した第一のサイクロン分離部であり、前記内筒の内部に第二のサイクロン分離部を有し、該第二のサイクロン分離部は、前記内筒が第二の外筒を兼ね、該第二の外筒の内部に第二の内筒を備えたことを特徴とする電気掃除機。
2. 請求項１の電気掃除機において、前記第二のサイクロン分離部は、前記第二の外筒上部に流入経路を備えたことを特徴とする電気掃除機。
3. 請求項１乃至請求項２に記載の電気掃除機は、前記電動送風機に通電する蓄電池を備える。

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