JP4528641B2 - 電気掃除機 - Google Patents
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Description
また、特許文献2に記載のものは、上流サイクロンユニット及び下流サイクロンユニットを備えるサイクロン式分離装置であって、上流サイクロンユニットが、第1端部及び第2端部を具備する少なくとも1つのサイクロン分離室を備え、下流サイクロンユニットが、第1端部及び第2端部を具備する少なくとも1つのサイクロン分離室を備えるサイクロン式分離装置である。ここで、上流及び下流サイクロンユニットは、下流サイクロンユニットの少なくとも1つの前記サイクロン分離室の配向が、前記上流サイクロンユニットの少なくとも1つの前記サイクロン分離室の配向に対して実質的に逆になるように互いに対して配置されている。
さらに、第1分離室で分離できなかった細かな塵埃は第2分離室で分離されて、第2塵埃収容部に溜められるので、塵埃捕捉(集塵)性能を向上でき、第2分離室の後段に配したフィルターの目詰まりを遅くすることができ、塵埃を集塵した場合でも掃除機の吸引力や風量の低下を抑えた電気掃除機を実現できる。
また、下ケース101は、この掃除機本体1を床面に走行させるための走行車輪208と案内車輪(図示せず)を備えている。さらに、上ケース150の上部にはハンドル207が転回可能に取り付けられており、掃除機本体1を持ち運ぶ事ができる。ここで、集塵部103を掃除機本体1に装着する際に、フィルター枠163と一体となった弾性シール部172がめくれないように、フィルターカバー113aにはガイド113bを設け、集塵部103が正しく装着できるようにしている。
ここで、本発明の実施の形態では遠心分離を利用したサイクロンを用いて説明する。ここでは、集塵ケース105は第1分離室104と、第2分離室114と、第1塵埃収容部105aと、第2塵埃収容部105bで構成され、集塵部103はこの集塵ケース105とフィルターで構成される。
さらに、第1分離室104で空気から分離されなかった細かくて密度の小さな塵埃は第2分離室114で分離されて、第2塵埃収容部105bに溜められるので塵埃捕捉(集塵)性能を向上でき、第2分離室114の後段に配したフィルターA106aに流入する塵埃を減少することができる。さらに、後段に配した第2のフィルター161に流入する塵埃も減少することができる。この結果、フィルターA106aや第2のフィルター161の目詰まりを遅くすることができ、塵埃を集塵した場合でも掃除機の吸引力や風量の低下を抑えた電気掃除機を実現できる。
なお、本実施の形態では、掃除機本体1内の空気の流れを図5に示すように2つの経路に分けているので、第1塵埃収容部105a内に溜まった塵埃には空気の流れ方向に圧力差を生じ、この圧力差によって塵埃が常時圧縮される。さらに、第1塵埃収容部105aに塵埃が多く溜まると第1連通口117と第1排気口144の間の圧力差が大きくなり、第1塵埃収容部105aに溜まった塵埃はより強く圧縮される。
この圧力差は、第1塵埃収容部105aに溜まった塵埃が多くなるほど大きくなるので、第1塵埃収容部105aに塵埃が多くなればなるほど圧縮量が多くなるという特徴を併せ持っている。従って、第1塵埃収容部105a内に溜まった塵埃は、フィルターB106bの手前で層状に堆積していき、かつ微細な粉塵も一緒に堆積していく。このため、繊維塵の間に粉塵がまぎれ込んでいくので、ごみ捨て時に粉塵が舞い上がりにくくなるという効果も得られる。
さらに、第1分離室104で遠心分離され第1塵埃収容部105aへ搬送された塵埃は、第1分離室104へ逆流しにくいので、第1塵埃収容部105aへ搬送された塵埃が再飛散すること無く、集塵性能を高くすることができる。ここで図8に示すように、第1塵埃収容部105a内にリブ156や、リブ157を配置して、第1塵埃収容部105a内に生成される渦を抑制している。このため、第1塵埃収容部105aに流入した塵埃が、再び第1分離室104に流入するのを抑えることができる。塵埃が第1分離室104へ再飛散するのを抑えることができるので、集塵性能を向上することができる。
さらに、第1塵埃収容部105aに塵埃が多く溜まると自動的に第2分離室114へ流れる空気の風量Bが増え、第1塵埃収容部105aへ入り難くなった塵埃は第2分離室114で空気から分離されて、第2塵埃収容部105bに溜まるので、塵埃捕捉(集塵)性能を維持できる。また、第1塵埃収容部105a内に溜まる塵埃の量が増えると、第1塵埃収容部105aを通過するときの通気抵抗が増えるので、第1塵埃収容部105aを通過する風量が低下する。従って、第1塵埃収容部105a内に臭いを発生させ易い塵埃が多くたまった時には、この塵埃を通過する空気の量が減り、臭いを掃除機外に出しにくくなるという効果もある。
つまり、高い吸込仕事率を得ることができ、集塵した塵埃の量が多くなっても高い捕塵性能を維持し、さらに、フィルターA106aや第2のフィルター161の目詰まりを遅くすることができるので、これらのフィルターのメンテナンス回数を低減することができる。また、第1塵埃収容部105aで捕捉した塵埃を空気流により圧縮するので、捕捉した微細塵を飛散しないように確実に保持しておくことができる。
吸込仕事率WAの値が吸込仕事率WBの値より小さい場合は、風量Bが風量Aより多い状態といえる。これは、掃除機の出力である吸込仕事率が大きいという事は、圧力損失曲線の勾配が小さく通気抵抗が小さい事を意味するので、より多くの風量が流れやすいことを示している。
これらの流速を向上できるので、被掃除面のゴミをより多く吸い込むことができる。つまり、使用者が清掃にかかる時間の短縮化や、使用者の労力を軽減することにつながる。また、風量が多くなるので第1流入部115の流速も向上できるので、第1分離室104での塵埃を分離する能力が向上し、集塵性能を向上することにもつながる。
ここで、フィルターA106aと、フィルターB106bとは、メッシュ状の網フィルターとか、金網とか、微小な穴を有する金属板とか、微小な穴を有するプラスチックの平板などで構成されている。塵埃を含んだ空気は第1分離室104の第1連通口117から第1塵埃収容部105aに流入し、フィルターB106bで空気中の比較的大きな塵埃がせき止められ、フィルターB106bの手前から堆積していく。フィルターB106bを通過した細かい塵埃は、第2のフィルター161で捕捉され集塵される。ここで、補助フィルター112は、誤って集塵部103を装着せずに掃除機本体1を運転した場合、電動送風機107に塵埃が吸入されないように作用する。
ここで、図8や図9に示すように第1分離室104は、この第1分離室104の下部に設けた第1内筒キャップ152と弾性シール部材154を介して気密状態に当接している。さらに、第1分離室104の外筒135と第1内筒キャップ152とは、弾性シール部材151を介して気密状態に当接している。また、第1分離室104は、この第1分離室104の上部に設けた第2内筒キャップ153と弾性シール部材158を介して、気密状態に当接している。また、第2内筒キャップ153と連絡口120とが気密状態に当接している。ここで、第1分離室104と第2分離室114の軸方向は鉛直方向を向いているが、鉛直方向でなく斜め方向に傾いていたり、横方向を向いていてもかまわない。
第1流入部115から流入した含塵空気流が旋回上昇し易いように、第1分離室104には第1内筒131と外筒135に螺旋状に巻き付いた隔壁132を設けている。なお、隔壁132と第1内筒131との接合部や、隔壁132と外筒135との接合部は丸みをつけて接合しているので、この接合部に塵埃が溜まりにくいとともに、空気流の通気損失を増加させにくい。
また、第1流入部115の第1流入部115の第1分離室側側端部115aと第1内筒131を結ぶ案内壁137を設けている。ここで、案内壁137の形状は、第1流入部115から第1分離室104内に流入した流れを外筒135側へ向けるように、外筒135側へ膨らんだ凸形状、あるいは、変曲部137aを持つ「く」の字状をしている。また、案内壁137の形状の各辺は直線状の部分や、あるいは、円弧状の部分をつなげればよい。また、変曲部137aは、丸みをつけて滑らかに各辺を結ぶようにするのが好ましい。なお、この案内壁137の変曲部137aと外筒135との隙間は、20mm以上に設定すると、爪楊枝などの細長いものを吸い込んでも、引っ掛かりにくいのでより好ましい。
また、第1内筒131の外周側には第1分離室104の空気の一部を排気する排気穴133を備えている。本実施の形態では、図9に示すように、第2内筒キャップ153に筒部134を設け、この筒部134に排気穴133を設けている。なお、第1内筒131と筒部134はは弾性シール部材159を介して当接している。この排気穴133は、第2内筒キャップ153を成形時に筒部134に直径が約2mmの多数の穴を成形により設けてもかまわないし、目開きの広い樹脂繊維性の網フィルターを筒部134と一体にインサート成形により構成して設けてもかまわない。なお、目開きとは、網フィルターとか金網の目の大きさ(糸と糸の間の隙間の大きさ)や、金属板とか、プラスチックの板とか、内筒131に設けた微小な穴の大きさとする。
ここで、第1分離室104内に流入した含塵空気は、前記案内壁137により、直接排気穴133に流れにくいので、塵埃がこの排気穴133を塞ぐのを防げ、排気穴133の流路面積が低下しにくく、掃除機の吸込風量の低下を防げるので、吸引力を持続することができる。
また、第1分離室104内に流入した含塵空気は、前記案内壁137により第1分離室104の外径側である外筒135側へ偏流することができるので、塵埃はより強い遠心分離作用を受け、第1連通口117を通じて集塵ケース105へと搬送される。この結果、集塵性能を向上できる。また、塵埃により前記排気穴133が塞がれにくいので、第1分離室104から排気穴133を通じて第2分離室114へ流入する空気流の通気抵抗を増加させにくいので、掃除機の吸込風量の低下を防げ、吸引力を持続することができる。
ここで、第1塵埃収容部105aの塵埃を破棄する第1塵埃廃棄口は第1排気口144が兼ねている。この第1排気口144と、第2塵埃収容部105bの塵埃を破棄する第2塵埃廃棄口147と、ポケット162の開口部は、いずれもフィルター枠140側に設けている。つまり、塵埃を廃棄する際、一度の動作で第1塵埃収容部105aと第2塵埃収容部105bとポケット162内に溜まった塵埃を廃棄できるので、使用者が手入れをする個所の数を低減すると共に、手入れをする個所が分かり易いサイクロン分離式の集塵部を備えた電気掃除機を実現できる。
ここで、フィルターA106aと、フィルターB106bが共通の蓋体であるフィルター枠140に区画されて形成されている。また、前記フィルターA106aおよび、前記フィルターB106bに網フィルターを用いる際は、1インチ当たりのメッシュ数が100から400程度のものを用いると、30μmから200μm程度の目開きに設定することができる。金網や、微小な穴を有する平板などを用いる際も、目開きを30μmから200μm程度に設定すればよい。筒部134に設けた排気穴133は直径約1mmから2mmの穴や、目開きが1mmから2mmの網フィルターを用いている。これは、運転停止時に掃除機本体1を移動するときなどに、第1塵埃収容部105aから塵埃がこぼれ、例えば小石とか、繊維の固まったものなどの比較的大きなゴミが排気穴133を通じて第2分離室114内に入るのを防ぐため、このような大きさの目開きとしている。
なお、前記フィルターA106aと、前記フィルターB106bとは、共通の素材を用いてフィルター枠140にインサート成形すると製造し易く、また、コストも低減できる。この際、集塵ケース105とフィルター枠140間の気密を確保する弾性体シール140aおよび、集塵ケース105を第1塵埃収容部105aと連絡通路145に分ける壁109aに当接する弾性体シール140b、および、第1塵埃収容部105aと連絡通路145の下部に設けている第2塵埃収容部105bとを仕切る壁109bに当接する弾性体シール140dにより、フィルターA106aとフィルターB106bを区画し、第1塵埃収容部105aからゴミがこぼれないようにしている。また、第2塵埃収容部105bは集塵ケース105とフィルター枠140間の気密を確保する弾性体シール140a、前記壁109bとこの壁109bと当接する弾性体シール140d、および、この第2塵埃収容部105bの下部に設けているポケット162とを区切る壁109cに当接する弾性体シール140cにより、第2塵埃収容部105bから塵埃がこぼれるのを防いでいる。また、このように流路を区画することで、フィルターA106aとフィルターB106bと、第1塵埃収容部105aから第2排気口146や、ポケット162にゴミが流出するのを防いでいる。
ここで、フィルター枠140の第2塵埃廃棄口147に対向する部分には、穴のない壁139が設けられ、ゴミ捨て時などのフィルター枠140を開放するときを除いては、 この壁139が第2塵埃廃棄口147を閉じるようにしている。なお、この壁139の周囲には前記弾性体シール140aと、前記弾性体シール140dと、前記弾性体シール140cとを設けている。
次に、図10に示すように第1連通口117付近の筒部134には、排気穴133に塵埃が付着しないように排気穴133を設けていない。また、第1連通口117付近は筒部134を外筒135の中心軸側によせて、塵埃の搬送の邪魔にならないようにしている。また、筒部134は図に矢印で示す旋回方向の下流に行くに従って、第2内筒141との間の距離が徐々に減るようなボリュート形状にして、第2分離室114で十分な旋回流が発生できる形状としている。さらに、第2流入部125はボリュート形状の筒部134の下流側に配置しているので、空気流の乱れを低減して第2分離室へ空気を流し入れるので、通気損失を低減しつつ、第2分離室での集塵性能を向上できる。
また、第1分離室104内で遠心分離できずに、前記排気穴133へ細かな繊維塵が流れても、この排気穴133は直径約1mmから2mmの穴であるので繊維塵はこの排気穴133を通過し、塵埃により排気穴133が塞がれにくいので、第1分離室104から、第2分離室へ流入する空気流の通気抵抗を増加させにくいので、掃除機の吸込風量の低下を防げ、吸引力を持続することができる。
ここで、図10で示した筒部134の代わりに図11に示すように、筒部134と外筒135の中心軸からの距離が、第1内筒キャップ152側から第2内筒キャップ153側へ徐々に大きくなるように形成すると、塵埃が筒部134に引っ掛かりにくくなる。また、第1分離室104を空気流が旋回上昇する際に、流路面積の急変が抑えられ通気抵抗を小さくすることができ、より吸込仕事率を向上できる。
また、排気穴133を吹き抜けた塵埃は、第2分離室114、フィルターA106a、第2のフィルター161により捕塵することができる。なお、集塵ケース105内の塵埃を廃棄する際に、使用者がフィルター枠140を開放して塵埃を廃棄するので、このフィルターA106aや、フィルターB106bに付着した塵埃や、フィルターの汚れを目視で確認できるので、汚れがひどい場合には清掃を早期に行うことができる。
ここで、第2分離室114で分離できなかった細かな繊維塵が連絡口120から連絡通路145に流出する際に、急拡大による渦流が生じ、この細かな繊維塵はフィルターA106aの連絡口120から遠い方であるフィルターA106aの下方から塵埃が堆積するので、主流域であるフィルターA106aの連絡口120に近い箇所は塵埃が付着しにくい。このため、第1分離室104から第2分離室114を通じ、連絡口120から流出する空気流の通気抵抗を増加させにくいので、掃除機の吸込風量の低下を防げ、吸引力を持続することができるという特長を持つ。
なお、連絡口120を抜け、第2排気口146から抜けた繊維塵などが、フィルターA106aに堆積していく際、これらの繊維塵は流れに押されて、フィルターA106aに圧縮されて堆積した状態になる。この時、これらの繊維塵がある質量以上の固まりになると、塵埃を廃棄するためにフィルター枠140を開いた際に前記繊維塵に衝撃力が働き、前記繊維塵がフィルターA106aから剥離するので、廃棄することができる。この結果、フィルターA106aの通気抵抗が減少し、掃除機の吸込風量が回復し、吸引力が回復するという効果も得られる。
また、第1分離室104から第2内筒キャップ153と一体になった筒部134を取り外し、清掃用ブラシを用いて清掃することもできるが、筒部134の排気穴133はゴミが付着しにくいので、使用者は塵埃廃棄時には、通常フィルター枠140に一体となったフィルターA106aやフィルターB106bを清掃すればよく、省力化が図れる。
ここで、フィルターA106aと、前記フィルターB106bに帯電防止処理を施すと、これらのフィルターに付着した塵埃が離れやすく、清掃が容易にできる。また、前記フィルターA106aと、前記フィルターB106bに撥水処理を行えば、これらのフィルターを水洗いした場合の清掃性が向上する。また、導電膜であるITO膜(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化薄膜)を蒸着とか、溶着とか、スパッタリングとかにより、前記フィルターA106aと、前記フィルターB106bの上流側にコーティングすると、これらのフィルターに付着した塵埃が塵埃廃棄時にこれらのフィルターから離れやすくできる。
つまり、第2のフィルター161の下端部はフィルター枠140の下端部より、上側になるように設置されている。従って、第2のフィルター161のフィルター面から剥離した塵埃は、第2のフィルター161の山と山の間を通って、集塵ケース105の下方で、連絡通路145の下部にあるポケット162側に塵埃が移行し易くなっており、このポケット162に塵埃が蓄積する。
第2のフィルター161の清掃は、フィルター枠140とフィルター枠163を開けた状態にして、集塵ケース105を含めて、清掃用ブラシを使って第2のフィルター161の表面をこすることや水洗いすることにより行えばよい。なお、清掃用ブラシ168の刷毛部分の高さを第2のフィルター161のひだ折りの山の高さより高くしておくと、刷毛部分が第2のフィルター161のひだ折りの谷の部分にまで届くので、奥の塵埃を掻き出し易い。
Claims (4)
- 外筒と前記外筒の内周側の第1内筒とを有し、含塵空気から塵埃を分離する第1分離室と、
前記外筒の下部に設けられ、該第1分離室に含塵空気を流入する第1流入部と、
前記第1分離室で分離された塵埃を収容する第1塵埃収容部と、
前記第1分離室の上部に設けられ、該第1塵埃収容部と前記第1分離室とを連通する第1連通口と、
前記第1内筒と前記第1内筒の内周側の第2内筒とを有し、含塵空気から塵埃を分離する第2分離室と、
前記第1分離室の上部に設けられた前記第1分離室の排気穴と、
前記第1分離室の前記排気穴から前記第2分離室へ含塵空気を流入する第2流入部と、
前記第2分離室で分離された塵埃を収容する第2塵埃収容部と、
前記第1塵埃収容部に設けられ、前記第1連通口とは別の第1排気口と、
前記第2分離室と連通する第2排気口とを備え、
前記第2分離室は、前記第1塵埃収容部とは並列に配置され、
前記第2流入部は、前記第1連通口よりも上流側に設けられ、
前記第1分離室では、前記第1流入部から流入した空気が前記第1内筒の外周側を旋回しながら下側から上側へ向かい、前記排気穴および前記第1連通口に至り、
前記第2分離室では、前記第2流入部から流入した空気が前記第1内筒の内周側を旋回しながら上側から下側へ向かった後に、前記第2内筒の内部を通過して、前記第2排気口に至り、
前記第1分離室に流入した空気は、前記第1排気口を通過する空気流Bと、前記第2分離室から前記第2排気口に至る空気流Aとに分流され、前記空気流Bと前記空気流Aとは合流した後、電動送風機に吸引される流路を構成したことを特徴とする電気掃除機。 - 外筒と前記外筒の内周側の第1内筒とを有し、含塵空気から塵埃を分離する第1分離室と、
前記外筒の下部に設けられ、該第1分離室に含塵空気を流入する第1流入部と、
前記第1分離室で分離された塵埃を収容する第1塵埃収容部と、
前記第1分離室の上部に設けられ、該第1塵埃収容部と前記第1分離室とを連通する第1連通口と、
前記第1内筒と前記第1内筒の内周側の第2内筒とを有し、含塵空気から塵埃を分離する第2分離室と、
前記第1分離室の上部に設けられた前記第1分離室の排気穴と、
前記第1分離室の前記排気穴から前記第2分離室へ含塵空気を流入する第2流入部と、
前記第2分離室で分離された塵埃を収容する第2塵埃収容部とを設け、
前記第2分離室は、前記第1塵埃収容部とは並列に配置され、
前記第2流入部は、前記第1連通口よりも上流側に設けられ、
前記第1分離室では、前記第1流入部から流入した空気が前記第1内筒の外周側を旋回
しながら下側から上側へ向かい、前記排気穴および前記第1連通口に至り、
前記第2分離室では、前記第2流入部から流入した空気が前記第1内筒の内周側を旋回しながら上側から下側へ向かった後に、前記第2内筒の内部を通過し、
前記第1分離室に流入した空気は、前記第1塵埃収容部に流入する空気流Bと、前記第2分離室に流入する空気流Aとに分流し、
前記第1塵埃収容部には、前記第1連通口とは別の第1排気口が設けられ、前記第1塵埃収容部内に溜まった塵埃を空気流で圧縮し、
前記第2塵埃収容部には、前記第2分離室と連通する第2連通口と、収容された塵埃を廃棄する第2塵埃廃棄口を備えたことを特徴とする電気掃除機。 - 外筒と前記外筒の内周側の第1内筒とを有し、含塵空気から塵埃を分離する第1分離室と、
該第1分離室の下部に含塵空気を流し入れる第1流入部と、
該第1分離室の側面に配置した第1塵埃収容部と、
前記第1分離室の上部に設けられ、該第1塵埃収容部と前記第1分離室とを連通する第1連通口と、
前記第1内筒と前記第1内筒の内周側の第2内筒とを有し、含塵空気から塵埃を分離する第2分離室と、
前記第1分離室の上部に設けられた前記第1分離室の排気穴と、
前記第1分離室の前記排気穴から該第1分離室の内部に設けた第2分離室へ流入する第2流入部と、
前記第2分離室の側方または下方に配置した第2塵埃収容部とを設け、
前記第2分離室は、前記第1塵埃収容部とは並列に配置され、
前記第2流入部は、前記第1連通口よりも上流側に設けられ、
前記第1分離室では、前記第1流入部から流入した空気が前記第1内筒の外周側を旋回しながら下側から上側へ向かい、前記排気穴および前記第1連通口に至り、
前記第2分離室では、前記第2流入部から流入した空気が前記第1内筒の内周側を旋回しながら上側から下側へ向かった後に、前記第2内筒の内部を通過し、
前記第1分離室に流入した空気は、前記第1塵埃収容部に流入する空気流Bと、前記第2分離室に流入する空気流Aとに分流し、
前記第1塵埃収容部には、前記第1連通口とは別の第1排気口が設けられ、前記第1塵埃収容部内に溜まった塵埃を空気流で圧縮し、
前記第2塵埃収容部には、前記第2分離室と連通する第2連通口と、収容された塵埃を廃棄する第2塵埃廃棄口を備えたことを特徴とする電気掃除機。 - 請求項2または3において、
前記第1排気口は第1塵埃収容部に溜まった塵埃を廃棄する第1塵埃廃棄口を兼ねるように構成すると共に、該第1塵埃廃棄口と前記第2塵埃廃棄口を隣り合うよう配置し、同一の枠(蓋)体を開放することにより、前記第1塵埃収容部および前記第2塵埃収容部に溜まった塵埃を同時に廃棄できることを特徴とする電気掃除機。
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