JP4770821B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、塵埃を分離する濾過フィルターを有する電気掃除機に関するものである。

近年、吸引風の気流に旋回成分を持たせ、遠心力により気流から塵埃を分離除去するタイプの電気掃除機、いわゆるサイクロン型の電気掃除機が注目を浴びている。この種の電気掃除機は、集塵ケース内に旋回気流を発生させて、旋回気流の遠心力により、吸引した空気流から塵埃を分離し、分離した塵埃を集塵ケース内に堆積させる構成を採用している。

最近では、濾過フィルターを微小な貫通孔を有する金属板とするなどの創意工夫をこらし、濾過フィルターに付着した塵埃の除去を簡便にするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−５２３９４号公報

特許文献１に記述されているように、濾過フィルターを微小な貫通孔を有する金属板とすると、不織布の濾過フィルターに比べて、濾過フィルターに付着した塵埃の除去を簡便にすることができる。

しかし、掃除をする際に吸引された糸状の塵埃（髪の毛やペットの毛、さらには長細い繊維状のリントなど）は、吸引気流とともに濾過フィルターの貫通孔に導かれて突き刺さってしまい、貫通孔に突き刺さった糸状の塵埃にその他の塵埃が付着して、糸状の塵埃が核となって綿ゴミが大きく成長する。すると、捕集した塵埃を排出する際に、綿ゴミが髪の毛などが濾過フィルターの貫通孔にぶら下がって容易に排出できないという課題を有するものであった。

また、塵埃が濾過フィルターに滞留することにより、雑菌が繁殖して不衛生になったり、本来確保できていた塵埃の収容容積が減少したり、濾過フィルターに滞留した塵埃が空気の流れを妨げたりすると言う諸問題につながり、掃除機に必要な吸込み力が低下するという大きな問題にも発展する。

この発明が問題にする糸状の塵埃とは、細長い形状をした塵埃のことであり、髪の毛やペットの毛、さらには細い繊維状のリントなどの塵埃を含む。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、糸状の塵埃が濾過フィルターの貫通孔に入り込んで絡みつき貫通孔を塞ぐことや、捕集した塵埃が落としにくくなることを防止して、濾過機能を長時間維持することができ、かつ掃除作業後に塵埃を容易に排出できる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、電動送風機と、前記電動送風機の上流側に設置され前記電動送風機により吸引した塵埃を含む空気を旋回気流として導入し、前記空気から内部に備えた略円筒形状の濾過フィルターにより前記塵埃を分離する塵埃分離部と、前記塵埃分離部より下方に設けられ前記塵埃分離部で分離された塵埃を収容する塵埃収容部とを備え、前記略円筒形状の濾過フィルターは、平板の表面と裏面との間を貫通する複数の貫通孔を有し前記貫通孔の中心軸方向が前記平板面の法線方向に対して傾斜して形成された平板上の濾過フィルターを略円筒形状にして構成され、前記貫通孔の中心軸方向が、前記略円筒形状の濾過フィルターの上流側表面に沿って流れる前記旋回気流の旋回方向に対して略逆方向となるように配置している。

この構成により、貫通孔の中心軸方向が旋回気流の進行方向と略逆方向になる様に濾過フィルターにおける貫通孔の配置を設定することで、糸状の塵埃を貫通孔入口内部の傾斜面に衝突させ、塵埃が貫通孔の奥（下流側）へ進入することを阻害し、糸状の塵埃が貫通孔に突き刺さって絡みつくことや詰まったりすることを抑制できる。これにより、濾過フィルターの通気性を維持することができ、風量低下を招くことなく、強い吸込み力を長時間維持できかつ、掃除作業後の塵埃の排出作業が容易にできる電気掃除機を提供できるものである。

本発明の電気掃除機は、略円筒形状の濾過フィルターは、平板の表面と裏面との間を貫通する複数の貫通孔を有し前記貫通孔の中心軸方向が前記平板面の法線方向に対して傾斜して形成された平板上の濾過フィルターを略円筒形状にして構成され、貫通孔の中心軸方向が、略円筒形状の濾過フィルターの上流側表面に沿って流れる前記旋回気流の旋回方向に対して略逆方向となるように配置したことにより、貫通孔が糸状の塵埃の進入を妨害するため、糸状の塵埃が貫通孔に突き刺さって絡みつくことや詰まったりすることを抑制できる。そのため、掃除作業が終わって塵埃を排出する時、糸状の塵埃を含む塵埃が濾過フィルターの貫通孔に絡みつかず、塵埃の排出作業が容易にできる。

第１の発明は、電動送風機と、前記電動送風機の上流側に設置され前記電動送風機により吸引した塵埃を含む空気を旋回気流として導入し、前記空気から内部に備えた略円筒形状の濾過フィルターにより前記塵埃を分離する塵埃分離部と、前記塵埃分離部より下方に
設けられ前記塵埃分離部で分離された塵埃を収容する塵埃収容部とを備え、前記略円筒形状の濾過フィルターは、平板の表面と裏面との間を貫通する複数の貫通孔を有し前記貫通孔の中心軸方向が前記平板面の法線方向に対して傾斜して形成された平板上の濾過フィルターを略円筒形状にして構成され、前記貫通孔の中心軸方向が、前記略円筒形状の濾過フィルターの上流側表面に沿って流れる前記旋回気流の旋回方向に対して略逆方向となるように配置した電気掃除機とするものである。

この構成により、貫通孔の中心軸方向が旋回気流の進行方向と略逆方向になる様に濾過フィルターにおける貫通孔の配置を設定することで、糸状の塵埃を貫通孔入口内部の傾斜面に衝突させ、塵埃が貫通孔の奥（下流側）へ進入することを阻害し、糸状の塵埃が貫通孔に突き刺さって絡みつくことや詰まったりすることを抑制できる。これにより、濾過フィルターの通気性を維持することができ、風量低下を招くことなく、強い吸込み力を長時間維持できかつ、掃除作業後の塵埃の排出作業が容易にできる電気掃除機を提供できるものである。

第２の発明は、特に第１の発明における濾過フィルターの貫通孔は、上流側孔径が小さく、下流側孔径が大きく構成されている。この構成により、濾過フィルターの濾過作用は上流側の小さな孔径で決定されて、塵埃の通過を濾過フィルターの上流側で阻止し、塵埃による貫通孔の詰まりを抑制することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明における濾過フィルターの貫通孔は、上流側孔と、下流側孔と、前記上流側孔と前記下流側孔とを連通させる連通部孔とで構成され、前記連通部孔の孔径は、前記上流側孔および前記下流側孔の孔径より小さく構成されている。この構成により、濾過フィルターの貫通孔内の上流側孔と下流側孔に凹部が形成され、糸状の塵埃の先頭部や粒状の塵埃が上流側孔の凹部ではね返って貫通しにくくなり、濾過フィルターへの糸状の塵埃（髪の毛など）の絡みつきや詰まりが抑えられ、良好な濾過フィルターとすることができる。よって、濾過フィルターの清掃メンテナンス性に優れた
電気掃除機を提供できる。

第４の発明は、特に第１から第３の発明において、濾過フィルターの貫通孔は、金属板にエッチング加工で形成され、１つの貫通孔は、濾過フィルターの上流側表面に形成する第１のエッチング穴と、下流側表面に形成する第２のエッチング穴の位置を面方向にシフトしてエッチング加工を施し、前記第１、第２のエッチング穴を結合させて形成したものである。この構成は、エッチングで形成した貫通孔が所定の傾斜角を有するように仕上がり、シフト量を変更することにより開ける孔の角度を変えることができる。そのため糸状の塵埃の絡みつきが少ない濾過フィルターを安価に作成することができ、捕集した塵埃を容易に排出できる電気掃除機を提供することができる。また、濾過フィルターの貫通孔はエッチング加工によりエッチング溶液によって溶かすことにより孔を形成していく構成により、濾過フィルターは表面の凹凸が極めて小さくなり、濾過フィルター表面への塵埃の堆積や絡みつきがほとんどなくなり、濾過フィルターの清掃メンテナンス性に優れた電気掃除機を提供できる。また、濾過フィルターの基材を金属板とする構成により、エッチングの加工性に優れ、また静電気による塵埃、特に細塵の付着を抑制する良好な濾過フィルターを安価に作成することができ、捕集した塵埃を容易に排出できる電気掃除機を提供することができる。

第５の発明は、特に第４の発明において、第１のエッチング穴の凹部に底面を形成し、吸引した塵埃が前記底面に衝突することで、略円筒形状の濾過フィルターへ塵埃が突き刺さるのを抑えるようにしたものである。この構成により、旋回気流に乗って旋回しながら前記濾過フィルターの表面に到達した糸状の塵埃の先頭部が貫通孔に近づいて吸引気流によって貫通孔内に入り込んでも、上流側の第１のエッチング穴の凹部に形成した底面に衝突させて糸状の塵埃が貫通孔の奥へ進入することを阻害し、糸状の塵埃が貫通孔に突き刺さって絡みつくことや詰まったりすることを抑制できる。

第６の発明は、特に第４または第５の発明において、第１のエッチング穴と第２のエッ
チング穴の境界にできるエッジ部分を除去し、貫通孔内の連通部分を滑らかにし傾斜面に近い形状にしたものである。この構成により、貫通孔の内部形状が滑らかに形成されるから、塵埃の絡みつきを少なくする効果が得られる。

以下に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、本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、図２は、本発明の実施の形態１における電気掃除機を示している。

図２に示すように、掃除機本体１内には、吸引気流を発生させる電動送風機２１が内蔵されており、また、掃除機本体１の外部には、車輪３およびキャスター４が取り付けられており、床面を自在に移動できる。さらに、電動送風機２１の上流側には、通気口を有する隔壁２６を介して、電動送風機２１により吸引した塵埃を含む空気を導入する集塵ケース５が掃除機本体１に対して着脱自在に設置されている。

また、集塵ケース５は、径の異なる複数の中空円筒を多段に連ねた形状からなり、本実施の形態１では３段構成で、上段から順に、ケース上部２２ａ、ケース中央部２２ｂ、塵埃収容部２４からなり、このケース上部２２ａとケース中央部２２ｂとを塵埃分離部２３とするものであり、ケース上部２２ａには塵埃を含む空気を接線方向より導入する吸引口６を備えて構成されている。

集塵ケース５は、吸引口６から最下段の塵埃を堆積させる塵埃収容部２４まで連通されており、吸引口６から電動送風機２１に至る風路は、集塵ケース５の塵埃分離部２３に設けた開口部２５にて掃除機本体１の隔壁２６と連通させて形成している。さらには塵埃分離部２３には、円筒状の濾過フィルター２７を設置している。

また、図１に示すように吸引口６には、吸引ホース７、延長管８が順次接続されており、延長管８の先端に吸込具９を取り付けており、電動送風機２１を運転することにより、家屋内の床面上の塵埃を吸引することができる。

この円筒状の濾過フィルター２７は、本実施の形態１では、上流側に粗塵フィルターからなる円筒形状の第１の濾過フィルター２７ａと、この第１の濾過フィルターより下流側の外周に設けた細塵フィルターからなる円筒形状の第２の濾過フィルター２７ｂとの２層構造から構成されている。

この第１の濾過フィルター２７ａと第２の濾過フィルター２７ｂは、集塵ケース５の吸引口６と電動送風機２１とが連通する第１の風路である主風路２９ａの途中に配置している。

また、吸引口６から電動送風機２１に至る主風路２９ａは、第１の濾過フィルター２７ａ内から第２の濾過フィルター２７ｂ外周の空間全周にわたり設けられている。

次に、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）により、集塵ケース５と円筒状の濾過フィルター２７の詳細について説明する。

図３（ａ）に示すように、集塵ケース５は、縦型の中空円筒を３段に連ねた形状であり、吸引口６は図３（ｃ）に示すように、ケース上部２２ａ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れている。本実施の形態１では、集塵ケース５を中空円筒としたが、円筒は真円に限定せず楕円形状、８角形や１０角形などの多角形形状等でもよく、吸引口６より接線方向から流入した気流が、集塵ケース５の内面に沿って旋回気流が生じる形状であれば良い。

また、円筒状の濾過フィルター２７においても同様に、円筒は真円に限定せず楕円形状や８角形や１０角形などの多角形形状等でもよく、集塵ケース５の内面に沿って発生した旋回気流が、第１の濾過フィルター２７ａ内の円筒中空部においても発生し得る形状であれば良い。また、吸入口６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構わない。

従って、塵埃分離部２３におけるケース上部２２ａ内面に沿って発生した旋回気流ならびに、第１の濾過フィルター２７ａ内の円筒中空部に発生した旋回気流を形成する通路を旋回気流通風路とするものである。

また発生した旋回気流を塵埃収容部２４方向に発生させるよう、ケース上部２２ａに設けた吸引口６の配置は、塵埃分離部２３に設けた開口部２５の上端部より、吸引口６の下端部が上方になるよう配置されているものである。この様に吸引口６の配置位置を開口部２５より高くすることで、吸引口６からケース上部２２ａの接線方向より導入された空気は、開口部２５側の吸引力作用で下方向である塵埃収容部２４方向への旋回気流として発生する。この旋回しながら下降を続ける旋回気流により、綿ゴミなどの粗塵５２は風圧を受けて旋回下降し塵埃収容部２４に導かれるものである。

集塵ケース５の下部には、吸引した塵埃を堆積させる塵埃収容部２４が設けられており、さらに、塵埃収容部２４側の集塵ケース５の底面は、開閉蓋３１となっており、ヒンジ３２を介して、開閉蓋３１を開き、塵埃収容部２４内の塵埃を排出できるよう構成されている。

また、集塵ケース５は本実施の形態１ではアクリル樹脂により構成されているが、少なくともその一部を透視部材で構成することにより、上方などより内部の塵埃量などを目視で容易に確認できるので好ましい。透明部材としては、ＡＢＳ、ポリプロピレン、アクリル樹脂などが部材として容易に入手でき、加工性が良い点で好ましい。

また、図３（ｂ）に示すように、円筒形状の集塵ケース５の吸引口６と塵埃収容部２４の間の内壁には、集塵ケース５と円筒状の濾過フィルター２７間の外側全周にわたり設けた空間部３３が形成されており、集塵ケース５内部と電動送風機２１の吸引口がこの空間部３３を介して連通することとなる。

さらに、集塵ケース５のケース上部２２ａの内面は、円筒状の濾過フィルター２７を構成する内側の第１の濾過フィルター２７ａの内面と全体として１つの面となっている。すなわち、集塵ケース５の内面に突出した突起物がない状態となっている。

円筒状の濾過フィルター２７は、図３（ｄ）に示すように、円筒形状の集塵ケース５内部を取り囲むように円筒形状となっている。吸引気流に対して上流側に位置する粗塵フィルターからなる第１の濾過フィルター２７ａは、吸引気流中の塵埃から綿埃、毛髪などの比較的サイズの大きい塵埃を除塵するものであり、下流側に位置する細塵フィルターからなる第２の濾過フィルター２７ｂは、粒子径の細かい砂塵、花粉、ダニ糞などの塵埃を気流中から除塵するものである。

このように、除塵する塵埃のサイズに応じて複数層の円筒状の濾過フィルター２７を設けることで、濾過フィルターの目詰まりの頻度を低減し、風量持続性能を延ばすことができるが、単一層であっても構わない。

この第１の濾過フィルター２７ａとしては、金属メッシュ、パンチングメタル、樹脂メッシュなど、砂塵などの細塵が通り抜けられる比較的孔径の大きな部材を用いるのが好ましく、本実施の形態１では、貫通孔径が１００〜３００ミクロンの微小な開口の貫通孔を設けた金属メッシュを用いている。

一方、第２の濾過フィルター２７ｂとしては、不織布、パルプ、ガラス繊維、ＨＥＰＡフィルターなどを用いることができるが、比較的細かい粒子を効率よく除去できる不織布部材などをプリーツ加工しひだ折りした形状部材を連結し、円筒状に設置することで、通気抵抗を低減しながら、除塵性能を確保することができる。また塵埃付着面に、ＰＴＦＥの多孔質部材をコーディングしたフィルターを用いると、塵離れが良くなることから、第２の濾過フィルター２７ｂの目詰まりを抑制することができる点でより好ましい。

図４は図３（ｄ）に示す第２の濾過フィルター２７ｂの一部を拡大した要部断面図である。

本実施の形態１では、図３（ｄ）および図４に示すように、特に、貫通孔径が約０．５ミクロンのＰＴＦＥ膜をＰＥＴ樹脂で剛性を持たせたシート状のフィルターをプリーツ加工し、ひだ折り形状のフィルター４１にし、両端部を連結して円筒形状にしたものを用いている。

なお、ひだ折り形状のフィルター４１の外周部において、吸引気流の上流側にあたるひだ折り形状部材の内面のくぼみ部４２は略Ｕ字形状にＲ＝２〜５ｍｍ程度の丸みを持たせている。尚、ひだ折り形状フィルター４１の第１の濾過フィルター２７ａと近接する側のひだには、特にくぼみ部分は持たせてない。

また、第２の濾過フィルター２７ｂであるひだ折り形状のフィルター４１の外部は、この上端および下端の数ｍｍ範囲のみ、樹脂やシール剤等でシールされているシール部４３を設け、上下方向からの通気性を遮断している。

以上のように構成された本実施の形態１の電気掃除機について、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）を基に、その動作を説明する。

電動送風機２１を運転開始すると、吸引気流が発生し、吸込具９、延長管８、吸引ホース７を通じて、空気とともに床面からの塵埃が集塵ケース５内に吸い込まれる。このとき、集塵ケース５の吸引口６は、円筒断面に対して接線方向に偏心して設置されているため、図５（ａ）に示すように、吸引口６より流入した気流は、集塵ケース５の円筒断面の接線方向から侵入し旋回気流に変化する。

ここで、吸引口６の下端は開口部２５の上端よりも上部に配置されているため、吸引口６から流入する気流は旋回成分を持つとともに、下方向への成分も持つこととなる。そのため、集塵ケース５のケース上部２２ａで発生した旋回気流は、旋回しながら下降を続け、円筒状の濾過フィルター２７付近に到達する。ここで円筒状の濾過フィルター２７の上流側の第１の濾過フィルター２７ａは、集塵ケース５内部に向けた突起物がないため、旋回気流の流れを止めることはなく、さらに、気流は旋回を続けながら、図５（ｂ）に示すように、第１の濾過フィルター２７ａ、第２の濾過フィルター２７ｂを順次通過し、空間部３３を通って、電動送風機２１に吸引される。

ここで、吸引気流と一緒に吸引された塵埃は、気流の流れと共に旋回しながら円筒状の濾過フィルター２７に導かれ、この塵埃の内、砂塵などの細塵５１は、第１の濾過フィルター２７ａを通過し、外側の第２の濾過フィルター２７ｂで濾し取られる。

また、比重が軽く、風圧を受けやすい綿埃や糸状の塵埃などの粗塵５２は、旋回気流で容易に第１の濾過フィルター２７ａ表面上から剥離され、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、第１の濾過フィルター２７ａの円筒中空部で旋回を続けることとなる。この作用により、第１の濾過フィルター２７ａは、気流による自浄作用が働いていることになるため、目詰まりすることなく、吸込力の低下を抑制する。さらに、吸引する塵埃量が増加していくと、粗塵５２は、第１の濾過フィルター２７ａ内を旋回しながら下降し、塵埃収容部２４に導かれる。

次に、第１の濾過フィルター２７ａについて詳細に説明する。

図６（ａ）は、図５（ｂ）中の円筒状の第１の濾過フィルター２７ａの断面構造を示す断面図であり、図６（ａ）に示すように、円筒状の第１の濾過フィルター２７ａは、内周面を上流側フィルター面６１とし、外周面を下流側フィルター面６２とした時、第１の濾過フィルター２７ａの内周側は塵埃収容部２４の上空に位置し、そこには旋回気流５０が上流側フィルター面６１に沿って旋回している。そして、第１の濾過フィルター２７ａの外周側は第１の濾過フィルター２７ａを通過した空気の通風路となり、その通風路中に第２の濾過フィルター２７ｂが配置され、その下流に電動送風機２１が配置される。第１の濾過フィルター２７ａは、上流側フィルター面６１から下流側フィルター面６２までを貫通する傾斜した複数の貫通孔２８が、フィルター面のほぼ全域にわたって分散して形成されている。

図６（ｂ）に示すように、第１の濾過フィルター２７ａの貫通孔２８は、貫通孔２８の中心軸６３がフィルター面の法線６４方向に対して傾斜角度Φの傾斜を有しており、上流側開口２８ａから下流側開口２８ｂへ貫通するベクトル方向におけるＸ方向のベクトル成分が旋回気流の進行方向に対して逆方向としているものである。

このように構成された第１の濾過フィルター２７ａは、以下のように動作する。図７は糸状の塵埃５２ｃを対象物にした動作を説明するための図である。図７（ａ）に示すように、髪の毛等の長細い糸状の塵埃５２ｃが旋回気流５０に乗って濾過フィルター２７ａの上流側で旋回する。旋回気流５０の一部は貫通孔２８の上流側開口２８ａ付近で折り返して貫通孔２８内を流れ、吸引気流７１として下流側に抜ける。

そして、長細い糸状の塵埃５２ｃが貫通孔２８に近づくと、この糸状の塵埃５２ｃの先頭部が吸引気流７１によって貫通孔２８内に引き込まれる。その際、上流側開口２８ａから下流側開口２８ｂへ貫通する貫通孔２８の傾斜方向が旋回気流の進行方向に対して逆方向になるように傾斜しているため、旋回気流に乗って旋回している糸状の塵埃５２ｃが貫通孔２８に入り込もうとすると、糸状の塵埃５２ｃの先端部が貫通孔２８入口内部の傾斜面７２に衝突してしまい、貫通孔２８の奥へ進入することが阻害される。

さらに長細い糸状の塵埃５２ｃは、旋回気流に乗って旋回し慣性力を持っているので、一旦貫通孔２８入口内部の傾斜面７２に衝突してしまうと、その慣性力の作用で貫通孔２８を通り過ぎようとする。さらに糸状の塵埃５２ｃの先頭部以外の部分には、旋回気流５０によって押される力も加わって、貫通孔２８の前方に運ばれて行き、貫通孔２８内に引き込まれつつある先頭部を旋回気流５０の力によって逆方向に引っ張ることになる（図７（ｂ）を参照）。

糸状の塵埃５２ｃの先頭部以外に加わった旋回気流５０の強い力は貫通孔２８に浅く入り込んだ塵埃５２ｃの先頭部を上流側に引っ張ることから、糸状の塵埃５２ｃの先頭部は貫通孔２８内の傾斜面７２を滑るようにすり抜け、第１の濾過フィルター２７ａの内側へと引き戻される。

そして、糸状の塵埃５２ｃは、その後も第１の濾過フィルター２７ａ内の旋回気流５０に乗って旋回し続け、重力によって次第に下降してゆき、下方に在る塵埃収容部２４に収容され捕集される。

また逆に、同じ糸状の塵埃５２ｃであっても長さの短いものは、一旦糸状の塵埃５２ｃが貫通孔２８内に入り込めば、貫通孔２８内の吸引気流７１で吸い込まれて第１の濾過フィルター２７ａを通過し、下流に配置された第２の濾過フィルター２７ａに達する。

また、この旋回気流による慣性力は、慣性力の影響を受けやすい比重の大きい塵埃には、上記同様の慣性力による作用がより強くもたらされるものであり、例えば砂ゴミ等の前記糸状の塵埃５２ｃよりも比重の大きい塵埃の場合は、旋回気流による慣性力をより強く受け、貫通孔２８を勢いよく通り過ぎようとし、吸引気流７１の吸引力に引き込まれずに済むのである。

次に、貫通孔２８の傾斜方向について、図８を用いて詳細に説明する。図８は、濾過フィルター２７ａを塵埃分離部２３内に装着した状態での貫通孔２８の傾斜方向を拡大イメージ化した模式図であり、円筒状の濾過フィルター２７ａの内側（上流側）から見た図である。

図８に示す様に、第１の濾過フィルター２７ａの貫通孔２８における上流側開口２８ａから下流側開口２８ｂへ向かう貫通孔中心軸６３のベクトル方向は、旋回気流５０の進行方向と真逆方向（１８０度）に位置させるのが、最も貫通孔２８への塵埃侵入詰まりを防ぐ効果が得られるものであり（図８（ａ）を参照）、貫通孔２８内に入りかけた糸状の塵埃５２ｃを、慣性力や旋回気流５０の力によって第１の濾過フィルター２７ａの上流側に引き戻す効果が得られる。

しかしながら、図５（ｃ）に示す様に、旋回気流の進行方向は、旋回しながら塵埃収容部２４方向の下向きの方向成分も持つため、図８（ｂ）に示す様に、旋回気流５０の進行方向は左下を向いており、この旋回気流が左回りに旋回しながら下降している状態において、貫通孔中心軸６３のベクトル方向が図８（ａ）のままの配置だと、塵埃を貫通孔２８入口内部の傾斜面７２に衝突させ、塵埃が貫通孔２８の奥（下流側）へ進入することを阻害する塵埃侵入防止効果が、真逆方向（１８０度）に比べ低下するものである。

従って、旋回気流が左回りに旋回下降方向に旋回している状態においては、図８（ｂ）に示す様に、貫通孔中心軸６３のベクトル方向が旋回気流５０の進行方向と真逆方向（１８０度）になる様に、第１の濾過フィルター２７ａにおける貫通孔２８の配置を設定することが望ましい。

更に図８（ａ）における貫通孔中心軸６３のベクトル方向を、旋回気流５０の進行方向と真逆方向（１８０度）基準から、９０度方向ならびに２７０度方向に下流側開口２８ｂを変化させるにつれ、塵埃侵入防止効果を弱くなる。効果としては、旋回気流５０の進行方向と直交するまでの範囲において効果的に得られるものであり、０〜９０度および２７０〜３６０度の範囲では旋回気流５０が塵埃を貫通孔２８内へ押し込む作用が発生するので逆効果となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る電気掃除機について、図９を参照しながら説明する。図９は、第１の濾過フィルター２７ａの貫通孔２８を拡大した要部断面図であり、図６（ｂ）の変形例であり、電気掃除機の構成は図１〜図５までに示す実施の形態１と同様である。

図９に示すように、貫通孔２８は、第１の濾過フィルター２７ａの下流側に向けて開放した形状、即ち、上流側の孔径ｒ２に対して下流側の孔径ｒ３が大きくなっている。その孔径の比ｒ３／ｒ２は１〜２倍にすると良い。貫通孔２８の下流側開口の孔径ｒ３を大きくすると、貫通孔２８の下流側孔内と糸状の塵埃５２ｃとの間の摩擦を小さくすることができ、実効径となる上流側開口２８ａを通過した塵埃が下流側に流れ易くなり、塵離れが良くなるため、貫通孔２８内で塵埃が詰まる確率を小さくすることができる。

また、上流側の孔径ｒ２に対して下流側の孔径ｒ３が大きくすることで、上流側でゴミの侵入防止を図りつつ貫通孔２８の内部体積を広げることができ、貫通孔２８を流れる気流の通気圧損を減らすことができ、ゴミ侵入防止と通気圧損低減の両立を図ることができるものである。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る濾過フィルターの製造方法について、図１０を用いて説明する。

図１０は、エッチング工程の工程順を示す図であり、図１０（ａ）において、０．１〜０．３ｍｍ厚の金属板１０１の表面と裏面にレジストを塗布し、露光工程によって表面と裏面にお互いに平面方向の位置がシフトした開口１０３ａ、１０３ｂ（直径０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ）を有するレジストパターン１０２を形成する。

次に、図１０（ｂ）において、金属板１０１の表面と裏面の両側からエッチング液でエッチングする。そして、表面からエッチングする第１のエッチング穴１０４と裏面からエッチングする第２のエッチング穴１０５とが結合すると、金属板１０１に表面と裏面とを結ぶ貫通孔２８が形成され、その時点でエッチング液でのエッチングを完了し、レジストパターン１０２を除去してエッチング工程を完了する（図１０（ｃ）を参照）。なお、この工程後、貫通孔２８の一方向から他方へエッチング液を流し込むか、噴射して仕上がりエッチングすると、第１のエッチング穴（上流側孔）１０４と第２のエッチング穴（下流側孔）１０５の境界にできるエッジ部分（図１０（ｂ）中の１０７ａ、１０７ｂ）が除去されて、連通部１０６の部分が滑らかになり、図７（ｂ）の貫通孔２８の傾斜面７２のような滑らかな形状に近づけることができる。

エッチングした直後の濾過フィルター１０１ａは、平板状をしており、平板状の金属板に傾斜を有した複数の貫通孔２８をフィルター面の全域に分散して形成されている。そして、図１０（ｃ）に示すように、貫通孔２８は、上流側開口２８ａと下流側開口２８ｂが平面方向にシフトし、上流側開口２８ａの開口中心点と下流側開口２８ｂの開口中心点を結ぶ貫通孔２８の中心軸６３が、フィルター面の法線６４方向に対して傾斜角度φを有するように形成される。

そして、この濾過フィルター１０１ａを電気掃除機の集塵ケース５に装着する時、平板状の濾過フィルター１０１ａを円筒状に丸めた状態で塵埃分離部２３に組み込まれ、円筒状の第１の濾過フィルター２７ａとして用いられる。

このようにして作られた第１の濾過フィルター２７ａの貫通孔２８は、表面側の第１のエッチング穴（上流側孔）１０４と、裏面側の第２のエッチング穴（下流側孔）１０５とを連通する連通部１０６の部分の孔径が小さく、上流側孔１０４及び下流側孔１０５の孔径が大きくなっている。従って、孔径の小さい連通部１０６の孔径がフィルター作用を持たせる実効径となる。

また、エッチング加工により作られた濾過フィルター２７ａは、加工時に機械的な応力が加わらないため、加工時の基材の変形が少なく、濾過フィルター２７ａ表面が滑らかに仕上がり、濾過フィルター表面への塵埃の堆積や絡み付きを抑制することができる。したがって、濾過フィルター２７ａを清掃する際は、塵埃の除去作業が容易であり、清掃回数は少なくて済み、メンテナンス性に優れた濾過フィルターとして電気掃除機に活用することができる。

第１の濾過フィルター２７ａの基材として金属板１０１を用いた場合、静電気によって塵埃が濾過フィルター２７ａに付着すること、特に細塵が付着することを抑制することができ、貫通孔２８の目詰まりを起こしにくい。また、金属板１０１の基材は、パンチングやエッチングなどの加工性に優れ、貫通孔２８の内部形状が滑らかに成形されるから、塵埃の絡みつきを少なくする効果が得られる。

さらに、エッチング工程後に板状のフィルターを円筒状にする際にも成形が容易であり、濾過フィルターを安価に成形することができる。なお、第１の濾過フィルター２７ａの基材として、静電防止剤やカーボンブラック、金属の微粉等の静電防止材を含有した樹脂板を用いても、金属板を用いた場合と同様の効果が得られる。

次に、上述したエッチング方法で作られた第１の濾過フィルターの動作について、図１１、図１２を参照しながら説明する。図１１（ａ）は大きな粒状塵埃５２ａを分離する分離動作を説明するための図であり、図１１（ｂ）は小さな粒状塵埃５２ｂを分離する分離動作を説明するための図であり、図１２は糸状の塵埃５２ｃを分離する分離動作を説明するための図である。

図１１（ａ）は、円筒状の第１の濾過フィルター２７ａの１つの貫通孔２８を拡大した要部断面図である。図１１（ａ）に示すように、円筒状の第１の濾過フィルター２７ａは、内周面を上流側フィルター面６１とし、外周面を下流側フィルター面６２とし、第１の濾過フィルター２７ａの内周側は塵埃収容部２４（図示せず）の上空に位置し、そこには旋回気流５０が旋回している。そして、第１の濾過フィルター２７ａの外周側は第１の濾過フィルター２７ａを通過した空気の通風路となり、その通風路中に第２の濾過フィルター２７ｂ（図示せず）が配置され、その下流に電動送風機２１（図示せず）が配置される。第１の濾過フィルター２７ａには、上流側フィルター面６１から下流側フィルター面６２までを貫通し、かつ中心軸が傾斜した複数の貫通孔２８がフィルター面のほぼ全域に亘って分散して形成されている。

図１１（ａ）に示すように、吸い込んだ塵埃が大きな粒状の塵埃（又は比重の重い塵埃）５２ａである場合、塵埃５２ａは旋回気流５０に乗って濾過フィルター２７ａの上流側の空間を旋回する。旋回する多くの塵埃５２ａは、遠心力の作用が働くため、旋回気流５０の流れ方向より外側に向けに移動して上流側フィルター面６１に叩き付けられる。そして、上流側フィルター面６１の貫通孔２８に近づき貫通孔２８内に入り込む塵埃５２ａは、吸引気流７１の影響で少し軌道を変えて連通部１０６側に引き寄せられるが、旋回気流５０による慣性モーメントの力が吸引気流７１より勝り、第１のエッチング穴１０４（上流側孔の凹部）の底面にぶつかって跳ね返り、貫通孔２８の外へ放り出される。

貫通孔２８の外へ放り出された塵埃５２ａは、旋回気流５０に乗って貫通孔２８よりも前方へと運ばれ、更に旋回気流５０に乗って旋回し続け、次第に重力で下降してゆき、下方にある塵埃収容部２４へ収容される。

図１１（ｂ）に示すように、吸い込んだ塵埃が小さい粒状の塵埃又は比重の軽い塵埃５２ｂである場合、旋回気流５０による慣性モーメントの力が小さい粒状の塵埃又は比重の軽い塵埃５２ｂには大きく作用しないため、旋回気流５０に乗って貫通孔２８に偶然近づいて中に入った塵埃５２ｂは、吸引気流７１の影響で軌道が大きく変更され、連通部１０６側に向けて引き寄せられて貫通孔２８を通り抜け、貫通孔２８を通り抜けた塵埃５２ｂは第１の濾過フィルター２７ａの外周に在る第２の濾過フィルター２７ｂへと運ばれ第２の濾過フィルター２７ｂで捕集される。

図１２（ａ）に示すように、吸い込んだ塵埃が髪の毛等、長さを持った長細い糸状の塵埃５２ｃである場合、糸状の塵埃５２ｃは旋回気流５０の流れに乗って旋回し、その糸状の塵埃５２ｃの先頭部が貫通孔２８に近づいて吸引気流７１によって貫通孔２８内に入り込んでも、第１のエッチング穴（上流側孔の凹部）の壁面や底部とぶつかったり、連通部１０６に引っ掛かったりして停止すれば、糸状の塵埃５２ｃの先頭部以外の部分は貫通孔２８より前方へと運ばれる（図１２（ｂ）を参照）。

そして、糸状の塵埃５２ｃの先頭部は吸引気流７１によって下流側へ引っ張られ、それ以外の殆どの部分は旋回気流５０によって上流側へ引っ張られることになるが、旋回気流５０の方が吸引気流７１より強いため、糸状の塵埃５２ｃは貫通孔２８の外（第１の濾過フィルター２７ａの上流側）へと引っ張り出される。そして、上流側に引っ張り出された糸状の塵埃５２ｃは旋回気流５０に乗って旋回を続け、次第に重力で下降してゆき、下方に在る塵埃収容部２４へ収容される。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係る濾過フィルターの製造方法について、図１３を用いて説明する。

図１３は、エッチング工程の工程順を示す図であり、図１３（ａ）において、０．１〜０．３ｍｍ厚の金属板１０１の表面と裏面にレジスト１０２を塗布し、露光工程によって表面と裏面にお互いに位置がシフトした開口１０３ａ、１０３ｂを有するレジストパターンを形成する。このとき、裏面のレジストパターンの開口１０３ｂを表面に比べて１〜２倍大きくする。

次に、図１３（ｂ）において、金属板１０１の表面と裏面の両方からエッチング液でエッチングすると、表面からエッチングする第１のエッチング穴１０４はエッチング深さが浅く、裏面からエッチングする孔径の大きい第２のエッチング穴１０５はエッチング深さが深くなる。これは、エッチングパターンの開口１０３ａ、１０３ｂが小さいために生じる現象であり、開口が大きい方のエッチング速度が速くなり、第２のエッチング穴１０５が深くなる。この現象は、縦方向にのみ起きる現象ではなく横方向にも発生し、エッチング穴はレジストパターンの開口１０３ａ、１０３ｂよりも横方向に広がる。

更にエッチングを進行させると、図１３（ｃ）のように、第１のエッチング穴（上流側孔）１０４と第２のエッチング穴（下流側孔）１０５とが連通する。その連通する部分を連通部１０６として、金属板１０１に表面と裏面とを結ぶ貫通孔２８が形成される。その後、レジストパターンをエッチング除去して貫通孔２８を形成する工程を完了する。

このようにして完成した板状の濾過フィルターは、次の集塵ケース５の組立工程において、集塵ケース５内に組み込まれる際には、円筒状に丸めた状態で塵埃分離部２３に組み込まれ、円筒状の第１の濾過フィルター２７ａとして用いられる。

このようなエッチング工程で作成された第１の濾過フィルター２７ａは、裏面側のエッチング穴（下流側孔）１０５が貫通孔２８の連通部１０６から下流方向へ大きく開放する形状となるため、連通部１０６を通過した塵埃を下流側へ抵抗無く通過させるから、塵離れが良く、塵埃が詰まりにくくすることができる。そのため、掃除作業後に濾過フィルターを掃除する際、濾過フィルターへの糸状の塵埃（毛髪など）の絡みつきや詰まりを更に抑えることができ、濾過フィルターの清掃メンテナンス性に優れた電気掃除機を提供することができる。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５に係る濾過フィルターの製造方法について、図１４を用いて説明する。

図１４は、２枚の濾過フィルターを組み合わせ１枚の濾過フィルターを組み立てる工程順を示す図であり、０．３ｍｍ厚の濾過フィルターを組み立てる場合について説明する。

図１４（ａ）において、０．１５ｍｍ厚の金属板にエッチング或いはパンチングを施して複数の貫通孔を形成した濾過フィルター１４１と濾過フィルター１４１ａとの合計２枚の濾過フィルターを予め準備する。

濾過フィルター１４１は、２枚組み合わせで形成される後述の濾過フィルターでの上流側となり、上流側孔として複数の貫通孔１０４ａ、１０４ｂが形成されている。また、濾過フィルター１４１ａは、２枚組み合わせで形成される後述の濾過フィルターでの下流側となり、下流側孔として複数の貫通孔１０５ａ、１０５ｂが形成されている。

次に、図１４（ｂ）において、２枚の濾過フィルター１４１、１４１ａの位置を、上流側孔１０４ａの一部と下流側孔１０５ａの一部が重なり、上流側孔１０４ｂの一部と下流側孔１０５ｂの一部とが重なる範囲でシフトした状態で重ね合わせて１枚の濾過フィルターを完成する。すると、上流側孔１０４ａと下流側孔１０５ａとが連通部１０６ａによって連通されて貫通孔１４４を構成し、上流側孔１０４ｂと下流側孔１０５ｂとが連通部１０６ｂによって連通されて貫通孔１４５を構成する。

これによって、上流側孔１０４ａの中心点から下流側孔１０５ａの中心点までの平面上の距離と、上流側孔１０４ｂの中心点から下流側孔１０５ｂの中心点までの平面上の距離を同じにすることができ、距離の離れた複数の箇所に在る貫通孔の位置を同じ寸法だけシフトさせて、中心軸が傾斜した複数の貫通孔１４４、１４５を形成した濾過フィルターを容易に組み立てることができる。

このように、２枚の濾過フィルターを重ねて所定の厚みになるように製作された濾過フィルターは、所定の厚みの金属板を１枚用いてエッチング加工する場合に比べると、１枚当たりのエッチング深さが約１／２で完了するため、エッチングの横広がりによる誤差が約１／２になり、形状の揃った複数の貫通孔に仕上げることができる。

なお、上述した実施の形態５では、２枚の金属板を用いた濾過フィルターの製造方法の事例で説明したが、０．１ｍｍ厚の金属板を３枚用いて１つの濾過フィルターを構成しても良く、上述した２枚の金属板を張り合わせる場合に比べてエッチングの仕上がり誤差がより少なくなり、より滑らかに傾斜した複数の貫通孔を有する濾過フィルターを完成することができる。また、重ね合わす金属板の枚数を更に増やせば、貫通孔の傾斜角度は重ね合わす枚数に応じてより大きく傾斜させることができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、糸状の塵埃が濾過フィルターに絡みつくことを防止して、高い吸込み仕事率を確保すると共に、濾過フィルターの清掃や塵埃の排出などのメンテナンス作業の負担を大きく軽減できるもので、家庭用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掃除機に使用することが可能となる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体図 同電気掃除機の本体要部の構成を示す断面図 （ａ）同電気掃除機の集塵ケースの正断面図（ｂ）同集塵ケースの側断面図（ｃ）（ｂ）のＡ−Ａ断面図（ｄ）（ｂ）のＢ−Ｂ断面図 同電気掃除機の第２の濾過フィルターの要部断面図 （ａ）同電気掃除機の集塵ケースにおける吸引口付近の気流を示す平断面図（ｂ）同集塵ケースにおける濾過フィルター付近の気流の流れを示す平断面図（ｃ）同集塵ケースにおける縦方向の気流の流れを示す縦断面図 （ａ）同実施の形態１に係る濾過フィルターの構造を示す要部断面図（ｂ）（ａ）のＡ部を拡大した同濾過フィルターの要部断面図 （ａ）実施の形態１の糸状塵埃を分離する分離動作を説明するための図（ｂ）実施の形態１の糸状塵埃を分離する分離動作を説明するための図 （ａ）同濾過フィルターの貫通孔２８の傾斜方向を説明するための図（ｂ）同貫通孔２８の傾斜方向を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る濾過フィルターの断面構造を示す要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態３に係る濾過フィルターの製造方法を説明するための工程断面図（ｂ）同濾過フィルターの製造方法を説明するための工程断面図（ｃ）同濾過フィルターの製造方法を説明するための工程断面図 （ａ）実施の形態３の大きな粒状塵埃を分離する分離動作を説明するための図（ｂ）実施の形態３の小さな粒状塵埃を分離する分離動作を説明するための図 （ａ）実施の形態３の糸状塵埃を分離する分離動作を説明するための図（ｂ）実施の形態３の糸状塵埃を分離する分離動作を説明するための図 （ａ）本発明の実施の形態４に係る濾過フィルターの製造方法を説明するための工程断面図（ｂ）同濾過フィルターの製造方法を説明するための工程断面図（ｃ）同濾過フィルターの製造方法を説明するための工程断面図 （ａ）本発明の実施の形態５に係る濾過フィルターの製造方法を説明するための工程断面図（ｂ）同濾過フィルターの製造方法を説明するための工程断面図

符号の説明

１ 掃除機本体
５ 集塵ケース
６ 吸引口
２１ 電動送風機
２３ 塵埃分離部
２４ 塵埃収容部
２７ 円筒状の濾過フィルター
２７ａ 第１の濾過フィルター
２７ｂ 第２の濾過フィルター
２８ 貫通孔
２９ａ 第１の風路（主風路）
２９ｂ 第２の風路（副風路）
３１ 開閉蓋
３３ 空間部
４１ プリーツ形状のフィルター
４２ くぼみ部
５０ 旋回気流
５２ｃ 糸状の塵埃
７１ 吸引気流
１０１ 金属板
１０４ 第１のエッチング穴
１０５ 第２のエッチング穴

Claims (6)

1. 電動送風機と、前記電動送風機の上流側に設置され前記電動送風機により吸引した塵埃を含む空気を旋回気流として導入し、前記空気から内部に備えた略円筒形状の濾過フィルターにより前記塵埃を分離する塵埃分離部と、前記塵埃分離部より下方に設けられ前記塵埃分離部で分離された塵埃を収容する塵埃収容部とを備え、
   前記略円筒形状の濾過フィルターは、平板の表面と裏面との間を貫通する複数の貫通孔を有し前記貫通孔の中心軸方向が前記平板面の法線方向に対して傾斜して形成された平板上の濾過フィルターを略円筒形状にして構成され、前記貫通孔の中心軸方向が、前記略円筒形状の濾過フィルターの上流側表面に沿って流れる前記旋回気流の旋回方向に対して略逆方向となるように配置した電気掃除機。
2. 濾過フィルターの貫通孔は、上流側孔径が小さく、下流側孔径が大きく構成されている請求項１に記載の電気掃除機。
3. 濾過フィルターの貫通孔は、上流側孔と、下流側孔と、前記上流側孔と前記下流側孔とを連通させる連通部孔とで構成され、前記連通部孔の口径は、前記上流側孔および前記下流側孔の口径より小さく構成した請求項１または２に記載の電気掃除機。
4. 濾過フィルターの貫通孔は、金属板にエッチング加工で形成され、１つの貫通孔は、濾過フィルターの上流側表面に形成する第１のエッチング穴と、下流側表面に形成する第２のエッチング穴の位置を面方向にシフトしてエッチング加工を施し、前記第１、第２のエッチング穴を結合させて形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
5. 前記第１のエッチング穴の凹部に底面を形成し、吸引した塵埃が前記底面に衝突することで、前記略円筒形状の濾過フィルターへ塵埃が突き刺さるのを抑えるようにした請求項４に記載の電気掃除機。
6. 前記第１のエッチング穴と前記第２のエッチング穴の境界にできるエッジ部分を除去し、前記貫通孔内の連通部分を滑らかにし傾斜面に近い形状にした請求項４または５に記載の電気掃除機。