JP4889386B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

この発明は、一般的には電気掃除機に関し、特定的にはサイクロン集塵装置を備えた電気掃除機に関するものである。

従来、サイクロン集塵装置を備えた電気掃除機においては、塵埃をダストカップ容器の中で高速に旋回させ、遠心力により分離している。しかし、細塵はその質量の少なさから遠心力の作用を受け難く、内筒メッシュフィルターの目の間から抜け出る。このため、細塵を捕捉するためにサイクロン集塵装置の下流側にＨＥＰＡフィルター（High Efficiency Particulate Air Filter）等の別のフィルターが必要であった。

なお、特開平４−３４１２２８号公報（特許文献１）には、サイクロン集塵装置を備えていないが、電動送風機の下流側に設けられ、微細な塵やほこりなどを電気的に捕集する電気集塵装置を備えた電気掃除機が記載されている。
特開平４−３４１２２８号公報

しかしながら、上記のＨＥＰＡフィルター等の別フィルターを用いて細塵を捕集するためには、フィルターの目を細かくしなければならない。しかし、フィルターの目を細かくすれば、吸気において圧力損失が生じるので、電気掃除機の本来の吸塵力（仕事率）が低下するという問題があった。

そこで、この発明の目的は、仕事率が低下することがなく、細塵の捕集性能を向上させることが可能な、サイクロン集塵装置を備えた電気掃除機を提供することである。

この発明に従った電気掃除機は、吸気口を有する吸込口体と、吸気を発生させる電動送風機と、吸込口体と電動送風機との間を連通する吸気通路と、吸気通路に配置され、流入する吸気を旋回させて塵埃を分離するサイクロン集塵装置と、サイクロン集塵装置の下流側であって電動送風機の下流側のみに配置された電気集塵装置とを備える。

この発明の電気掃除機においては、サイクロン集塵装置の下流側に配置された電気集塵装置の放電電極により、サイクロン集塵装置から抜け出た細塵にイオンシャワーを浴びせることができる。これにより帯電した細塵を静電作用で電気集塵装置の捕獲電極に吸着させることによって、サイクロン集塵装置を備えた電気掃除機の捕塵率を向上させることができる。また、電気集塵装置を設けることによって仕事率が低下することがない。

特にサイクロン集塵装置の中に進入した塵埃は、サイクロン集塵装置を構成する集塵容器の内壁面と塵埃との摩擦により、電位の高い静電気を帯びることになる。たとえば、塵埃が集塵容器の中で旋回したときに、その集塵容器の内壁面と塵埃との摩擦により塵埃に正の電位が付与されるように集塵容器の材質を選定すれば、サイクロン集塵装置から抜け出た細塵は、結果として正の電位を帯びることになる。

このようにサイクロン集塵装置から抜け出た細塵は、電気集塵装置に進入する前に正の電位が付与されているので、電気集塵装置によるイオンシャワーを浴びることにより、さらに高い電位を得ることができる。このため、より高い電位を得て荷電された細塵は、電気集塵装置の捕獲電極との間の静電吸着力（クーロン力）もより強くなるので、サイクロン集塵装置を備えた電気掃除機に電気集塵装置を設けることによって、細塵の捕集率をより効果的に向上させることができる。

この発明の電気掃除機においては、電気集塵装置の下流側に配置されたフィルターをさらに備える。

この発明の電気掃除機においては、電気集塵装置は対向する放電電極と捕獲電極とを含む。また、この発明の電気掃除機は、電気集塵装置の上流側に設けられ、電気集塵装置の内部における風速のピーク値を下げる風速変更部を備える。

電気集塵装置の内部において、吸気の風速が均一でない場合、電機集塵装置内に吸気の通過しない部分が生じ、塵埃の捕集効率が低下する。また、電気集塵装置を通過する吸気の風速が増大すると、塵埃の捕集効率が低下する。

そこで、電気集塵装置の上流側に風速変更部を備えることによって、電気集塵装置を通過する吸気の風速のピーク値を下げる。このようにすることにより、電気集塵装置内の風速が均一になり、電気集塵装置での塵埃の集塵効率が向上する。また、電気掃除機の外部への排気の巻上げを減少させることができる。

以上のようにこの発明によれば、仕事率が低下することがなく、サイクロン集塵装置を備えた電気掃除機の捕塵率を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一つの実施の形態として電気掃除機の概略的な全体の構成を示す斜視図である。

図１に示すように、本発明の電気掃除機は、掃除機本体１と、延長管２ａと、接続ホース２ｂと、吸込口体３とを備える。延長管２ａと接続ホース２ｂは、吸込口体３から吸引された空気を掃除機本体１に供給するための供給路を構成する。吸込口体３は、後述する電動送風機４の運転により、空気吸込口（図示しない）を介して空気を吸引する。

掃除機本体１は、電動送風機４とサイクロン集塵装置５とを備える。電動送風機４は、吸込口体３、延長管２ａ、接続ホース２ｂおよびサイクロン集塵装置５を通じて空気を吸引するものである。サイクロン集塵装置５は、電動送風機４によって吸引された空気を旋回させ、この空気に含まれる塵埃を遠心分離するものであり、掃除機本体１に対して着脱可能に設けられている。

図２は、図１に示される構成を有する従来の電気掃除機の主要な塵埃の濾過状態を模式的に示す図である。

図２に示すように、サイクロン集塵装置を備えた従来の電気掃除機では、掃除機本体１（図１）に収納された電動送風機４が駆動されると、吸込口体３の空気吸込口より空気が吸引され、延長管２ａ、接続ホース２ｂを通じて、塵埃８ａがサイクロン集塵装置５に送られる。サイクロン集塵装置５では、サイクロン集塵室５ａにて空気中に含まれる塵埃が遠心分離され、集塵容器としてのダストカップ５ｂに集積される。一方、塵埃が除去された空気は、その後、サイクロン集塵装置５の内筒フィルター５ｃを通じて濾過されて、細塵８ｂを含む空気になる。

細塵８ｂは、電動送風機４の上流側に配置されたフィルター６にてさらに細かく濾過され、微細塵８ｃとなる。微細塵８ｃを含む空気は、電動送風機４を通過した後、最後の排気フィルター７を通過し、超微細塵８ｄを含む空気となる。超微細塵８ｄを含む空気は、掃除機本体１に設けられた排出口（図示せず）から機外に排出される。

しかしながら、サイクロン集塵装置を備えた従来の電気掃除機では、細塵を除去するためにはフィルター６の目を細かくしなければならないので、仕事率が低下するという問題がある。

図３は、図１に示される構成を有する本発明の一つの実施の形態としての電気掃除機の主要な塵埃の濾過状態を模式的に示す図である。

図３に示すように、従来の電気掃除機と同様に、サイクロン集塵装置を備えた本発明の電気掃除機では、掃除機本体１（図１）に収納された電動送風機４が駆動されると、吸込口体３の空気吸込口より空気が吸引され、延長管２ａ、接続ホース２ｂを通じて、塵埃８ａがサイクロン集塵装置５に送られる。サイクロン集塵装置５では、サイクロン集塵室５ａにて空気中に含まれる塵埃８ａが遠心分離され、集塵容器としてのダストカップ５ｂに集積される。一方、塵埃８ａが除去された空気は、その後、サイクロン集塵装置５の内筒フィルター５ｃを通じて濾過されて、細塵８ｂを含む空気になる。

本発明の一つの実施の形態では、掃除機本体１に電気集塵装置９を設置する。具体的には、図３に示すように、電気集塵装置９を電動送風機４の下流側に配置する。この実施の形態では、電気集塵装置９は、サイクロン集塵装置５の下流側として、電動送風機４の下流側に配置しているが、サイクロン集塵装置５と電動送風機４との間に配置してもよい。

電気集塵装置９は、対向する一方と他方の電極として放電電極９ａと捕獲電極９ｂとを備え、放電電極９ａと捕獲電極９ｂには高圧電源９ｃが接続されている。放電電極９ａと捕獲電極９ｂとの間に高圧電源９ｃより高圧電位を印加することによって、サイクロン集塵装置５で遠心濾過された後の細塵８ｂを帯電させた後、捕獲電極９ｂに静電吸着させる。これにより、電気集塵装置９を通過した空気は、微細塵８ｃを含み、排気フィルター７を通じて、超微細塵８ｄを含む空気となり、掃除機本体１から機外に排出される。

このようにして、従来例のように圧力損失の大きいフィルター６を使用せずに、掃除機本体から排出される細塵の捕集率を向上させることが可能となる。いいかえれば、本発明の電気掃除機はサイクロン集塵装置５の下流側に配置された電気集塵装置９の放電電極９ａによって、サイクロン集塵装置５を通過した細塵８ｂにイオンシャワーを浴びせ、帯電させた細塵８ｂを電気集塵装置９の捕獲電極９ｂに静電吸着させることにより、サイクロン集塵装置５を備えた電気掃除機の捕塵率を向上させることができる。

特にサイクロン集塵装置５の中に進入した塵埃８ａは、サイクロン集塵装置５を構成する集塵容器としてのダストカップ５ｂの内壁面と塵埃８ａとの摩擦により、電位の高い静電気を帯びることになる。たとえば、塵埃８ａがサイクロン集塵室５ａの中で旋回したときに、集塵容器としてのダストカップ５ｂの内壁面と塵埃８ａとの摩擦により塵埃８ａに正の電位が付与されるようにダストカップ５ｂの材質を選定すれば、サイクロン集塵装置５から抜け出た細塵８ｂは、結果として正の電位を帯びることになる。

このようにサイクロン集塵装置５から抜け出た細塵８ｂは、電気集塵装置９に進入する前に正の電位が付与されているので、電気集塵装置９によるイオンシャワーを浴びることにより、さらに高い電位を得ることができる。このため、より高い電位を得て荷電された細塵８ｂは、電気集塵装置９の捕獲電極９ｂとの間の静電吸着力（クーロン力）もより強くなるので、サイクロン集塵装置５を備えた電気掃除機に電気集塵装置９を設けることによって、細塵８ｂの捕集率をより効果的に向上させることができる。

図４は電気集塵装置の帯電メカニズムを模式的に示す図である。

図４にて矢印で示すように、電気集塵装置９に流入した細塵は放電電極９ａと捕獲電極９ｂとの間のイオンシャワーにより正電位に帯電され、捕獲電極９ｂに静電吸着される。しかしながら、電気掃除機のように吸気の流速が高速の場合、たとえば、１０〜３０ｍ／ｓｅｃ程度の場合、帯電された細塵が捕獲電極９ｂに吸着されるためには、図４に示すように、捕獲電極９ｂの長さＬを十分な長さに設定する必要がある。捕獲電極９ｂの長さＬが十分でない場合、細塵は捕獲電極９ｂに吸着される前に捕獲電極９ｂを通過してしまうという問題がある。

図５は、本発明のもう一つの実施の形態として電気集塵装置の別の形態を模式的に示す図である。

図５に示すように、上記の問題を解決するために、電気集塵装置９を構成する捕獲電極９ｂの長さＳは、上述の捕獲電極９ｂの長さＬより短く設定されている。すなわち、上述の捕獲電極９ｂの長さＬは、電気掃除機の吸気の流速が高速であっても、帯電された細塵を静電作用で捕獲電極９ｂに吸着するために十分必要な長さに設定されていたが、この実施の形態の捕獲電極９ｂの長さＳは、細塵をイオンシャワーで帯電させるためのみに必要な長さに設定されているので、長さＬより短い長さである。このため、帯電された細塵を捕獲するために、電気集塵装置９の下流側にフィルターが配置されている。この実施の形態では、相対的に大きな面積の導電性繊維からなる導電性フィルター１０が電気集塵装置９の下流側に配置されている。これにより、帯電された細塵は導電性を有する繊維との間のクーロン力により、静電吸着されて捕獲される。したがって、この実施の形態では、電気集塵装置９の下流側に導電性繊維からなる導電性フィルター１０を配置することによって、電気集塵装置９で正電位に荷電された細塵は、電気集塵装置９の捕獲電極９ｂを通過しても、導電性フィルター１０の濾過効果と、細塵と導電性繊維との間のクーロン力とにより、濾過され、かつ吸着されることになる。その結果、電気集塵装置の小型化を図ることができるとともに、サイクロン集塵装置を備えた電気掃除機の捕塵性能をさらに向上させることができる。

図６は、本発明のさらにもう一つの実施の形態として電気集塵装置の別の形態を模式的に示す図である。

図６に示すように、上述の導電性フィルター１０が電気集塵装置９の捕獲電極９ｂに電気的に接続されている。具体的には、導電性フィルター１０に形成された接続端子１０ａと、捕獲電極９ｂに形成された接続端子９ｄとが電気的に接続されるとともに、高圧電源９ｃに接続されている。このようにすることにより、導電性フィルター１０が高圧電源９ｃに接続されているため、正電位に帯電された細塵の電位が電源側に戻ることになる。したがって、正電位に帯電された細塵が吸着することによって導電性フィルター１０の電位が高くなっても、導電性フィルター１０の電位上昇による細塵の吸着力の低下が解消されるので、より効果的に細塵を静電吸着することが可能となる。

また、この実施の形態では、導電性フィルター１０を電気集塵装置の捕獲電極９ｂに電気的に接続することにより、導電性フィルター１０を捕獲電極として利用するができるので、実質的に捕獲電極の面積を増大させることができ、帯電した細塵の捕集性能を向上させることができる。

図７は、本発明のさらに別の実施の形態として電気集塵装置の別の形態を模式的に示す図である。

図７に示すように、帯電された細塵を捕獲するために電気集塵装置９の下流側に配置されるフィルターとして、上述の導電性フィルター１０の代わりにエレクトレット繊維からなるエレクトレットフィルター（静電フィルターともいう）１１が採用されている。このように構成すると、エレクトレットフィルター１１に保持された永久電荷との間のクーロン力により、帯電された細塵を効率よく、静電吸着により捕獲することができる。したがって、この実施の形態では、電気集塵装置９の下流側に、たとえば、通気抵抗の少ない不織布のエレクトレット繊維で構成されたエレクトレットフィルター１１を配置することにより、電気集塵装置９で荷電された細塵を正負に荷電されたエレクトレット繊維との間のクーロン力で効果的に捕集することができ、細塵の捕集性能を向上させることができる。

図８は、本発明のさらにまた別の実施の形態として電気集塵装置の別の形態を模式的に示す図である。

図８に示すように、帯電された細塵を捕獲するために電気集塵装置９の下流側に配置されるフィルターが、上述の導電性フィルター１０とエレクトレットフィルター１１との積層構造から構成されている。この実施の形態では、一例として、フィルターは、一層の導電性フィルター１０を二層のエレクトレットフィルター１１ａ、１１ｂで挟んだ構造から構成されている。このように構成することにより、帯電した細塵と導電性フィルター１０との間のクーロン力と、帯電した細塵とエレクトレットフィルター１１ａ、１１ｂとの間のクーロン力との二重のクーロン力により、帯電した細塵をさらに効果的に静電吸着することができる。したがって、この実施の形態では、電気集塵装置９の下流側に配置されたフィルターを導電性フィルター１０とエレクトレットフィルター１１ａ、１１ｂとの積層構造で構成することによって、導電性フィルター１０による効果とエレクトレットフィルター１１ａ、１１ｂによる効果との両方を得ることができるので、細塵の捕集効率をさらに向上させることができる。

また、図８に示すように、この実施の形態では、二層のエレクトレットフィルター１１ａ、１１ｂで挟まれた導電性フィルター１０が電気集塵装置９の捕獲電極９ｂに電気的に接続されている。具体的には、導電性フィルター１０に形成された接続端子１０ａと、捕獲電極９ｂに形成された接続端子９ｄとが電気的に接続されるとともに、高圧電源９ｃに接続されている。このようにすることにより、導電性フィルター１０が高圧電源９ｃに接続されているため、正電位に帯電された細塵の電位が電源側に戻ることになる。したがって、正電位に帯電された細塵が吸着することによって導電性フィルター１０の電位が高くなっても、導電性フィルター１０の電位上昇による細塵の吸着力の低下が解消されるので、より効果的に細塵を静電吸着することが可能となる。

さらに、この実施の形態では、導電性フィルター１０を電気集塵装置の捕獲電極９ｂに電気的に接続することにより、導電性フィルター１０を捕獲電極として利用するができるので、実質的に捕獲電極の面積を増大させることができ、帯電した細塵の捕集性能を向上させることができる。

以上のように構成されているので、この実施の形態では、細塵の捕集効率をより効果的に向上させることができる。

なお、フィルターは、複数の導電性フィルターと複数のエレクトレットフィルターとを積層して多層構造から構成してもよい。

図９は、本発明のさらにまた別の実施の形態として電気掃除機の本体内部の概略的な全体の構成を模式的に示す図である。

図９に示すように、掃除機本体１は、略直方体の形状である筐体１ａと、筐体１ａの側面に取り付けられ、筐体１ａを床面１００上にて移動自在に支持する車輪１ｂとを備えている。筐体１ａ内には、サイクロン集塵装置５、電動送風機４、電気集塵装置９、フィルター６、コードリール、電動送風機４の通電を制御する制御回路等が収容されている。図１に示す接続ホース２ｂとサイクロン集塵装置５とが入口筒５ｄを介して連通され、サイクロン集塵室５と電動送風機４とが連結筒２ｃを介して連通され、電動送風機４と電気集塵装置９とが連結筒２ｄを介して連通されている。電気集塵装置９は、排気筒２ｅを介して外部に連通している。フィルター６は、ＨＥＰＡフィルターであり、電動送風機４の上流側に配置されている。図中の矢印は、吸気の流れを示す。

サイクロン集塵装置５では、サイクロン集塵室５ａにて空気中に含まれる塵埃が遠心分離され、集塵容器としてのダストカップ５ｂに集積される。一方、塵埃が除去された空気は、その後、サイクロン集塵装置５の内筒フィルター５ｃを通じて濾過されて、細塵を含む空気になる。

電動送風機４は、略直方体の形状の箱体内に、連結筒２ｃに接続され、吸気を発生されるファン４ａと、ファン４ａを回転駆動する回転部４ｂと、ブラシ４ｃを有する。

電気集塵装置９は、略直方体の形状の箱体と、箱体内に収容された放電電極９ａと、高圧電極９ｅと、２つの捕獲電極９ｂを含む。高圧電極９ｅと２つの捕獲電極９ｂとが捕集部９ｈを形成する。放電電極９ａは、棒状のタングステン製の電極であり、高圧電極９ｅと捕獲電極９ｂは、略長方形の板状のＳＵＳ（ステンレス鋼）製の電極である。放電電極９ａ及び高圧電極９ｅは、箱体の長手方向に並べられ、放電電極９ａが上流側に配置されている。２つの捕獲電極９ｂは、放電電極９ａと高圧電極９ｅをはさむように、所定の間隔を開けて対向している。各電極は、高圧電源９ｃに電気的に接続されている。放電電極９ａと、高圧電極９ｅには、高圧電源９ｃが商用交流電源からの交流電圧を基に生成した高電圧が印加される。また、捕獲電極９ｂは、接地電位に接続される。この実施の形態では、電気集塵装置９の一方の電極としての捕獲電極９ｂも、他方の電極としての放電電極９ａも、高圧電極９ｅも、電動送風機４の下流側に配置されている。

電気集塵装置９は、塵埃に作用するクーロン力を利用した捕集動作を行う。電気集塵装置９内の各電極に電気的に接続された高圧電源９ｃは、商用交流電源から得た交流電圧をトランス及び整流回路にて昇圧することにより、例えば５[ｋＶ]の負の直流電圧を発生させるようにしてあり、発生した５[ｋＶ]の電圧を放電電極９ａ及び高圧電極９ｅに印加する。この場合、捕獲電極９ｂは接地電位に接続され、放電電極９ａ及び高圧電極９ｅに５[ｋＶ]の電圧が印加されると、放電電極９ａと捕獲電極９ｂとの間にコロナ放電が発生する。

このとき、放電電極９ａ近傍の強電界による電離域で生成された電子が、吸気中の粒子を負イオン化し、これが塵埃と付着したり、電離域で塵埃を直接に負イオン化したりすることにより、塵埃と、高圧電極９ｅ及び捕獲電極９ｂとの間にクーロン力が発生し、塵埃が高圧電極９ｅから捕獲電極９ｂへ引き寄せられて捕集される。電動送風機４から発生する塵埃は負イオン化しやすいので、放電部で吸気中の粒子を負イオン化することにより、電動送風機４から発生する粉塵に多く含まれるカーボン粒子をより効率よく捕集することができる。

この実施の形態では、カーボンを主成分とするブラシ４ｃを用いているので、回転部４ｂに含まれる整流子とブラシ４ｃの接触によって発生した塵埃にはカーボン粒子が多く含まれる。ブラシ４ｃの材料は、整流子との相関関係によって選定されるため、ブラシ４ｃの材料が貴金属などのようにカーボンと異なる場合、ブラシと整流子との接触によって発生する塵埃の成分も異なる。放電電極９ａは、電動送風機４で発生する塵埃の成分もしくはブラシ４ｃの材料などに応じて、電動送風機４で発生する塵埃を効率よく捕集できる極性に変更することもできる。

たとえば、電動送風機４において発生する塵埃を正イオン化する場合、負イオン化する場合と比べて放電によって生成されるオゾンの生成率を低く抑えることができ、家電製品として実用化しやすいという利点がある。

上記のように、放電電極９ａによって塵埃を帯電することにより、塵埃の帯電量（特に微粒子の帯電量）を最大表面電荷密度まで大幅に増加することができる。発明者が検討した結果、放電電極９ａによる帯電は、自然に帯電している量と比べて平均で約１００倍の帯電量となる（微粒子の場合はさらに多い４００倍）。帯電量が多ければ、捕獲電極９ｂと帯電した塵埃との間により強いクーロン力が働くために捕集効率が向上する。さらに、塵埃を強制的に一方の極性に帯電させるため、塵埃の成分による極性のばらつきをなくすことができる。このようにすることにより、様々な種類の塵埃を効率よく捕集することができる。

帯電した塵埃の捕集にエレクトレットフィルターのみを用いる場合、塵埃とエレクトレット化されたフィルターの繊維との距離が離れるとクーロン力は極端に小さくなってしまう。そこで、電気集塵装置９において高圧電極９ｅに電圧を印加する。高圧電極９ｅと捕獲電極９ｂとの間、つまり捕集部９ｈ内に一定の電界が発生するため、捕獲電極９ｂと帯電した塵埃との距離にかかわらず大きなクーロン力が発生し、フィルターの目を大幅に大きくした場合でも高い集塵効率を得ることが出来る。発明者が検討した結果、エレクトレットフィルターを用いた場合のクーロン力が約１．４４×１０^‐15[N]であるのに対し、電気集塵装置の場合、約６．４×１０^‐14[N]であり、約４４倍ものクーロン力を得ることができる。

このように、電気集塵装置９において放電電極９ａと捕獲電極９ｂを設ける構成により、少ない圧力損失で高い捕集効率を実現することができる。

ＨＥＰＡフィルター６は、サイクロン集塵装置５で捕集できない微細な塵埃を捕集する。しかし、ＨＥＰＡフィルター６の目よりも径の小さい微細な塵埃は、ＨＥＰＡフィルター６によって完全に捕集されずに電動送風機４を通過する。また、電動送風機４で発生した粉塵にもサブミクロン領域の粒子が含まれており、サブミクロン領域の粒子はＨＥＰＡフィルター６による捕集が難しい。一方、電気集塵装置９においては、コロナ放電により帯電した塵埃をクーロン力によって捕集する。そのため、塵埃の大きさが捕集効率に与える影響は少ない。したがって、本実施の形態の電気掃除機１は、サイクロン集塵装置５とＨＥＰＡフィルター６と電気集塵装置９を併用することによって、電動送風機４から発生する塵埃と、ＨＥＰＡフィルター６の目よりも径の小さい微細な塵埃を効率よく捕集することができる。

ＨＥＰＡフィルターの捕集効率は９９[%]であるが、仕事率は約４０[W]低下する。ＨＥＰＡフィルターと同程度の捕集効率を、エレクトレットフィルターを用いて得る場合には、約１２０[W]の仕事率低下が起こる。一方、電気集塵装置９を用いると、仕事率の低下は４[W]未満に抑えることができ、同様の捕集効率を得ることができる。

本実施の形態では、電気集塵装置９は圧力損失が小さく、仕事率の低下が１[W]未満であり、電気集塵装置９に代えてＨＥＰＡフィルターを用いた場合の約４０[W]低下や、エレクトレットフィルターを代わりに用いた場合の約１５[W]低下と比べて、非常に小さい値となっている。

このように、電気集塵装置９を用いることによって、高い吸い込み仕事率を維持しながら、電動送風機４で発生した塵埃を捕集することができる。

また、電気集塵装置９はフィルター７の捕塵による目詰まりなどが発生せず、吸引力の低下が起こらないため、吸引力の低下が少ないというサイクロン式電気掃除機の特徴をより活かすことができる。

さらに、電気集塵装置９においては、目詰まりが発生しないので、サイクロン集塵室５ａの内部における風速の低下も起こらず、サイクロン集塵効率が低下しない。このため、サイクロン集塵効率の向上および吸引力向上のために、電動送風機４のモータの回転数を上げる必要がない。このようにすることにより、電動送風機４のモータの回転数を上げることによって塵埃が増加して、掃除機本体外に排出される塵埃も増加することを防ぐことができる。

さらに、吸気通路の圧力損失も小さいため、電動送風機４への負荷も小さく、電動送風機４のモータへの負荷増加による発塵量増加も防ぐことができる。

図１０は、本発明のさらにまた別の実施の形態として、電気掃除機の本体内部に備える風速変更部の概略的な構成を模式的に示す図である。

図１０に示すように、電気集塵装置９の上流に、風速のピーク値を下げる風速変更部１２を設ける。図中の矢印は塵埃を含む吸気を示す。

風速変更部１２としては、たとえば、圧力損失の低い空気調和機などでよく用いられるエアフィルタ（捕集効果がある）、１００メッシュ程度の目の粗いメッシュ（薄型でコンパクト）、コルゲート（放熱効果が得られる）、ハニカム（静音効果が得られる）、ペーパー（コストパフォーマンスがよい）、複数の経路で構成されたもの（整流効果が高い）、通気性の高いシート、その他様々なものを用いることができる。紙、不織布や網目状のもの、またはそれらで構成されるフィルター、エレクトレット化されたフィルター、経路を分割するパイプなど、整流を目的として配置する他の整流手段であってもよい。但し、圧力損失の増加がいたずらに大きくならないように注意が必要である。

吸気が風速変更部１２を通過することにより、電気集塵装置９の内部における風速のピーク値が小さくなり、空気流および風速分布が均一となる。このようにすることにより、放電電極９ａにおいて吸気に含まれる塵埃を効率よく帯電することができ、捕獲電極９ｂにおいて効率よく集塵することができる。また、流路の面積が大きくなるため、吸気流量に対する排気の風速が低下し、掃除機本体１の外部へ排気する場合の巻上げを少なくすることができる。さらに、電気集塵装置９の内部における単位面積当たりの風速が低下するため、吸気中の塵埃が電気集塵装置９内に存在する時間が長くなり、クーロン力を受けやすくなり、電気集塵装置９の内部における集塵効率を向上することができる。

なお、本実施の形態においては、ＨＥＰＡフィルター６を設ける構成としたが、フィルターはＨＥＰＡフィルターに限るものではなく、紙や不織布等で構成されたフィルター、エレクトレットフィルターなどの高性能集塵フィルターでもよい。また、電気集塵装置９の各電極の形状及び配置等は、図９に示す形状及び配置等に限るものではなく、他の形状、他の配置等であってもよい。

風速変更部１２は、単位面積当たりの風速が大きい部分の電気集塵装置９において放電電極９ａにワイヤーを用い、そのワイヤーによって風速のピーク値を下げる構成であってもよい。また、放電電極９ａに棒状のものを用い、その棒状のものによって風速のピーク値を下げる構成にする方法でもよい。または、放電電極９ａに板状のものを用い、その板状のものによって風速のピーク値を下げる構成にする方法でもよい。

これらのように、放電電極９ａの形状によって風速のピーク値を下げる構成にする場合は、風速のピーク値を下げる効果を得ると共に、電気集塵装置９としての性能も向上させることができるので、より高い集塵効率を得ることが出来る。

また、風速のピーク値を下げる風速変更部１２として集塵効果のあるものを用いると、風速のピーク値を下げながら集塵することが出来るため、より高い効果が得られる。

また、風速変更部１２に電圧を印加することにより、風速のピーク値を下げながらクーロン力による塵埃の捕集を行うことができ、より高い効果が得られる。

図１１は、本発明のさらにまた別の実施の形態として電気掃除機の本体内部の概略的な全体の構成を模式的に示す図である。

図１１に示すように、電気集塵装置９の他方の電極としての放電電極９ａと接地電極９ｆからなる放電部９ｇを電動送風機４の上流に配置し、電気集塵装置９の一方の電極としての捕獲電極９ｂと高圧電極９ｃからなる捕集部９ｈを電動送風機４の下流に配置する。その他の構成は図９に示す電気掃除機と同様である。電動送風機４から発塵するカーボン粒子は、導電率が高いため、帯電させることが比較的難しい。そこで、カーボン粒子を直接帯電させるのではなく、電動送風機４の上流に放電部９ｇを配置し、吸気に含まれる粒子を、電動送風機４に流入する前に帯電させる。このようにすることにより、カーボン粒子と帯電した粒子とをクーロン力によって凝集させることができる。このようにして、カーボン粒子など帯電しにくい塵埃等を効率よく捕集することができる。この実施の形態では、細塵を捕獲する、電気集塵装置の一方の電極としての捕獲電極９ｂを含む捕集部９ｈは電動送風機４の下流側に配置され、細塵をイオンシャワーによって帯電させる、他方の電極としての放電電極９ａを含む放電部９ｇは電動送風機４の上流側に配置されている。

図１２は、本発明の別の実施の形態として、電気集塵装置９を電動送風機４の上流側に配置した電気掃除機の概略的な全体図である。

図１２に示すように、電動送風機４の上流に電気集塵装置９が配置され、その他の部分は図９に示す電気掃除機と同様である。

従来の電気掃除機と、本発明の電気掃除機について、排気中に含まれる粒子の大きさと数との関係を調べた実験結果について説明する。

図１２に示す電気掃除機１の構成では、ＨＥＰＡフィルター６の下流に電気集塵装置９を配置しているので、ＨＥＰＡフィルター６の目よりも径の小さい微細な塵埃が、ＨＥＰＡフィルター６において捕集されなくても、電気集塵装置９で捕集することができる。しかしながら、電動送風機４の上流に電気集塵装置９を配置しているので、電動送風機４において発生する塵埃を捕集することはできない。

図１３は、従来のサイクロン集塵室を備えた電気掃除機と、図１２に示す本発明の電気掃除機と、図９に示す本発明の電気掃除機とについて、排気中に含まれる粒子の大きさと数との関係を示す図である。この関係を調べる実験に用いた電気掃除機は、従来のサイクロン集塵室を備えた電気掃除機（図１３（Ａ））と、図１２に示す、電動送風機が電気集塵装置の下流側に配置された電気掃除機（図１３（Ｂ））と、図９に示す、電動送風機の下流側に電気集塵機が配置された電気掃除機（図１３（Ｃ））と、図９に示す電気掃除機の電気集塵装置の上流にさらに風速変更部を備えた電機掃除機（図１３（Ｄ））であった。排気中に含まれる粒子の大きさと数は、ＪＩＳ Ｃ ９８０２（家庭用掃除機の性能測定方法）に準拠して測定した。なお、図１３の縦軸は、最大値を１として塵埃の個数を相対的に表した値である。

従来のサイクロン集塵室を備えた電気掃除機（Ａ）と、図１２に示す電気掃除機（Ｂ）について、排気中の粒子の大きさと数との関係を比較すると、図１２に示す電気掃除機（Ｂ）は従来のサイクロン集塵室を備えた電気掃除機（Ａ）とは異なって、電動送風機の上流に電気集塵部を備えることにより、排気粒子数が若干減少した。しかしながら、排気に含まれる塵埃の多くは、電動送風機の上流側に電気集塵装置が配置された電気掃除機（Ｂ）では捕獲されていないことから、電動送風機において発生した塵埃であることが分かる。

一方、図９に示す、電動送風機の下流側に電気集塵機が配置された電気掃除機（Ｃ）においては、電動送風機の回転部とブラシとの接触によって発生した微細な塵埃を電気集塵装置で捕集することができるので、特に塵埃の粒径が０．４μｍよりも小さいとき、排気粒子数を大幅に減少させることができた。

また、図９に示す電気掃除機の電気集塵装置の上流にさらに風速変更部を備えた電機掃除機（Ｄ）においては、風速変更部１２によって電気集塵部内における空気流および風速分布が均一となる。風速変更部１２を備えない電気掃除機（Ｃ）を用いたときの結果と比較すると、さらに集塵効率が向上し、排気粒子数を減らすことが可能となっている。このように、風速変更部１２を設けることによって、よりきれいな排気を実現することができた。

以上に開示された実施の形態や実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態や実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。

本発明の一つの実施の形態として電気掃除機の概略的な全体の構成を示す斜視図である。 図１に示される構成を有する従来の電気掃除機の主要な塵埃の濾過状態を模式的に示す図である。 図１に示される構成を有する本発明の一つの実施の形態としての電気掃除機の主要な塵埃の濾過状態を模式的に示す図である。 電気集塵装置の帯電メカニズムを模式的に示す図である。 本発明のもう一つの実施の形態として電気集塵装置の別の形態を模式的に示す図である。 本発明のさらにもう一つの実施の形態として電気集塵装置の別の形態を模式的に示す図である。 本発明のさらに別の実施の形態として電気集塵装置の別の形態を模式的に示す図である。 本発明のさらにまた別の実施の形態として電気集塵装置の別の形態を模式的に示す図である。 本発明のさらにまた別の実施の形態として電気掃除機の別の形態を模式的に示す図である。 本発明のさらにまた別の実施の形態として、電気掃除機に備えられる風速変更部を模式的に示す図である。 本発明のさらにまた別の実施の形態として電気掃除機の別の形態を模式的に示す図である。 本発明のさらにまた別の実施の形態として電気掃除機の別の形態を模式的に示す図である。 従来の電気掃除機と、本発明の電気掃除機について、排気中に含まれる粒子の大きさと数との関係を調べた実験結果を示す図である。

符号の説明

１：掃除機本体、２ａ：延長管、２ｂ：接続ホース、３：吸込口体、４：電動送風機、５：サイクロン集塵装置、９：電気集塵装置、９ａ：放電電極、９ｂ：捕獲電極、１０：導電性フィルター、１１，１１ａ，１１ｂ：エレクトレットフィルター、１２：風速変更部。

Claims (1)

1. 吸気口を有する吸込口体と、
   吸気を発生させる電動送風機と、
   前記吸込口体と前記電動送風機との間を連通する吸気通路と、
   前記吸気通路に配置され、流入する吸気を旋回させて塵埃を分離するサイクロン集塵装置と、
   前記サイクロン集塵装置の下流側であって前記電動送風機の下流側のみに配置され、且つ、対向する放電電極と捕獲電極とを含む電気集塵装置と、
   前記電気集塵装置の下流側に配置されたフィルターと、
   前記電気集塵装置の上流側に設けられ、前記電気集塵装置の内部における風速のピーク値を下げる風速変更部とを備えた、電気掃除機。

Images