JP4932025B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

この発明は、電気掃除機に関し、より特定的には、旋回気流により塵埃を除去する電気掃除機に関するものである。

従来、電気掃除機は、たとえば特開２００７−２５２８３８号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２００７−２５２８３８号公報

従来の電気掃除機では、ダクト部の一端では、パッキン部材がサイクロン集塵機側に接着剤で接続されている。このような接続では接着剥がれによる気密性の低下等の問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、気密性の高いダクト部を有する電気掃除機を提供することを目的とする。

この発明に従った電気掃除機は、塵埃を含む旋回気流を導入する導入口および空気の出口となる開口を有し、旋回気流により塵埃を集塵するダストカップと、ダストカップの中心部から排気するための内筒排気口が形成され、該内筒排気口を通過する空気を濾過する内筒フィルタと、内筒フィルタを経た空気をさらに排気することにより比較的小さい塵埃を捕集するフィルタが設けられた上部フィルタユニットと、を有するサイクロン集塵装置と、上部フィルタユニットのフィルタを除塵するフィルタ除塵部材とを備え、上部フィルタユニットのフィルタの上方に前記フィルタ除塵部材が設けられ、さらに、上部フィルタユニットの上部を覆う上蓋と、空気の出口となるサイクロン集塵装置の開口部から電動送風機を内蔵した掃除機本体の上部に空気を導くダクト部と、ダクト部とサイクロン集塵装置の開口部との気密を保つ環状のパッキン部材とを備え、サイクロン集塵装置は、掃除機本体に着脱可能に設けられるとともに、ダクト部は掃除機本体に設けられてサイクロン集塵装置からの空気を受入れるダクト開口部を有し、内筒フィルタを経た空気は、フィルタを上方に通過して上蓋を通って、ダクト開口部に設けられたパッキン部材を通って外部へ排気される。
好ましくは、サイクロン集塵装置の開口部とダクト開口部とが接する面が略垂直で設けられている。

好ましくは、パッキン部材のダクト部との接触面には、パッキン部材とダクト部との気密性を保つための突起が設けられている。

この発明の実施の形態に従った電気掃除機の外観図である。 この発明の実施の形態に従った電気掃除機の内部構造を説明するための断面図である。 図２中の電気掃除機を構成するサイクロン集塵機が塵埃を排出する状態を拡大して示す断面図である。 筐体１０と、筐体１０に取り付けられた螺旋状回転圧縮部１２３とを拡大して示す斜視図である。 筐体１０の内部構成を説明するために示す分解斜視図である。 ダクト部１に取付けられるパッキン部材４とそのパッキン部材４と挟み込むパッキン固定部材５，６とを示す分解斜視図である。 ダクト部１に嵌められたパッキン部材４およびパッキン固定部材５，６の断面図である。 図７中のＶＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、この発明の実施の形態に従った電気掃除機の外観図である。まず図１を用いて、この発明の実施の形態に係る電気掃除機４００の概略構成について説明する。図１で示すように、電気掃除機４００は、掃除機本体部４１０、吸気口部４２０、接続管４３０、接続ホース４４０、操作ハンドル４５０などを備えている。掃除機本体部４１０には、図１では示さない電動送風機、サイクロン集塵機および制御装置などが内蔵されている。

電動送風機は、吸気を行なうための送風ファンおよび送風ファンを回転駆動する送風駆動モータを有している。制御装置は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)などの制御機器を有しており、電気掃除機４００を統括的に制御する。具体的には、制御装置では、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って種々の処理を実行する。

操作ハンドル４５０には、ユーザが電気掃除機４００の稼動の有無や運転モードの選択操作などを行なうための操作スイッチが設けられている。また、その操作スイッチ近傍には、電気掃除機４００の現在の状態を表示するＬＥＤ(Light Emitting Diodes)などの表示部も設けられている。

掃除機本体部４１０は、掃除機本体部４１０の前端に接続された接続ホース４４０と、接続ホース４４０に接続された接続管４３０とを介して吸気口部４２０に接続されている。したがって、電気掃除機４００では、掃除機本体部４１０に内蔵された電動送風機が作動することにより、吸気口部４２０からの吸気が行なわれる。そして、吸気口部４２０から吸気された空気は、接続管４３０および接続ホース４４０を通じてサイクロン集塵装置に流入する。サイクロン集塵装置では、吸い込まれた空気から塵埃が遠心分離される。なお、サイクロン集塵装置で塵埃が分離された後の空気は、掃除機本体部４１０の後端に設けられた排気口から排出される。

以下、本発明に係るサイクロン集塵装置の一例であるサイクロン集塵装置について説明する。

図２は、この発明の実施の形態に従った電気掃除機の内部構造を説明するための断面図である。図３は、図２中の電気掃除機を構成するサイクロン集塵機が塵埃を排出する状態を拡大して示す断面図である。図２および図３で示すように、サイクロン集塵装置３００は、筐体１０、内周面がほぼ円筒状で、上記筐体１０に対して着脱自在の集塵容器１１（捕集容器の一例）、内筒１２、上部フィルタユニット１３、塵埃受部１４および除塵駆動機構などを備えて概略構成されている。

サイクロン集塵装置３００では、集塵容器１１、内筒１２、上部フィルタユニット１３および塵埃受部１４が、垂直の中心軸Ｐを中心に同軸上に配置されている。また、サイクロン集塵装置３００は、掃除機本体部４１０に着脱可能に構成されている。

上記上蓋の一例である筐体１０は、内筒フィルタ１２２を備えた内筒１２を備えている。

このサイクロン集塵装置３００では、ほぼ円筒状の集塵容器１１の中心部に設けられた内筒１２から集塵容器１１の空気を排気することにより、集塵容器１１の内周部に設けられた空気流入口１１１ａから吸い込まれた空気を集塵容器１１の内周面に沿って旋回させた後、フィルタ手段の一例である上部フィルタユニット１３などを経て内筒１２を経て排気し、空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を集塵容器１１の底部で捕集するとともに、比較的小さい捕集対象物を上部フィルタユニット１３などにおいて捕集するものである。

集塵容器１１は、吸い込まれた空気から分離された塵埃を収容するための内周面が円筒状で、かつ外形も円筒状の容器である。集塵容器１１は、サイクロン集塵装置３００の筐体１０に着脱可能に構成されている。

集塵容器１１の底部には、底蓋３１０が開閉自在に取付けられている。図２では底蓋３１０が閉じた状態を示している。ユーザは、掃除機本体部４１０からサイクロン集塵装置３００を取り出した後、底蓋３１０を開くことで集塵容器１１内の塵埃を廃棄する。

サイクロン集塵装置３００の筐体１０と集塵容器１１との間には、環状のシール部材１６１が設けられている。このシール部材１６１により、筐体１０および集塵容器１１間の空気の漏れが防止できる。

また、集塵容器１１の底蓋３１０には、内筒１２に設けられた回転軸部１２３ｂに嵌合する嵌合部１１ａが設けられている。嵌合部１１ａの外周部には、内筒１２の回転軸部１２３ｂとの隙間を埋めるための環状のシール部材１１ｂが設けられている。このシール部材１１ｂにより、回転軸部１２３ｂおよび集塵容器１１の間の空気の漏れを防止できる。

さらに、集塵容器１１には、接続ホース４４０が接続される接続部１１１が設けられている。吸気口部４２０から接続管４３０および接続ホース４４０を通じて吸い込まれた空気は、接続部１１１から集塵容器１１内に流入する。

接続部１１１の集塵容器１１への空気流入口１１１ａは、接続ホース４４０からの空気が集塵容器１１内で旋回するように形成されている。具体的には、空気流入口１１１ａは、集塵容器１１の接線方向に向くように形成されていることで、空気流入口１１１ａから吸い込まれた空気は集塵容器１１の内周に沿って旋回する。したがって、旋回する空気に含まれた塵埃は旋回により遠心力で集塵容器１１の内周面に押し付けられ、そのために旋回の速度を失って集塵容器１１の底に落下し、旋回空気から分離（遠心分離）される。そして、集塵容器１１で遠心分離された塵埃は、集塵容器１１の底部に収容される。

一方、塵埃が分離された後の空気は、集塵容器１１から矢印１１２ａで示す排気経路に沿って掃除機本体部４１０に設けられた排出口から外部に排気される。ここで、集塵容器１１から排気口までの排気経路１１２上には、内筒１２、塵埃受部１４および上部フィルタユニット１３が順に配置されており、空気流中の比較的細かい塵埃が内筒１２および上部フィルタユニット１３に設けられたフィルタにより取り除かれる。

内筒１２は、集塵容器１１内に配置された円筒状の部材である。ここで、内筒１２は、塵埃受部１４によって回転可能に支持されている。具体的に、内筒１２は、内筒１２の上端に設けられた環状の凹部１２ａが塵埃受部１４の下端に設けられた環状の支持部１４ｃに支持されることにより、塵埃受部１４と一体に回転可能な状態で吊り下げられている。なお、内筒１２を回転可能に支持する構成は、これに限られるものではない。たとえば内筒１２の上下の端部を軸支することが一例として考えられる。

内筒１２は、傾斜除塵部材１３４に一体回転可能に連結されている。これにより、内筒１２は、傾斜除塵部材１３４に連動して回転することになる。なお、内筒１２および傾斜除塵部材１３４の連結構造はこれに限られない。たとえば、内筒１２および傾斜除塵部材１３４各々に設けられた嵌合部を嵌合させることにより一体回転可能に連結する構成が考えられる。

また、内筒１２の上部には、集塵容器１１で塵埃が分離された後の空気を、上部フィルタユニット１３に向けて排気するための内筒排気口１２１が形成されている。そして、内筒排気口１２１には、内筒排気口１２１全体を覆う円筒状をなす内筒フィルタ１２２が設けられている。内筒フィルタ１２２は、内筒排気口１２１を通過する空気を濾過する。

たとえば、内筒フィルタ１２２は、メッシュ状のエアフィルタなどである。なお、内筒フィルタ１２２は、内筒排気口１２１の内側または外側のいずれに設けられていてもよい。また、内筒排気口１２１および内筒フィルタ１２２に代えて、内筒１２にメッシュ状の孔を形成する構成も考えられる。その場合は、メッシュ状の孔が内筒排気口１２１および内筒フィルタ１２２として機能する。

内筒１２の下部には、集塵容器１１の塵埃を圧縮するための垂直中心軸周りに回転可能な螺旋状回転圧縮部１２３が設けられている。螺旋状回転圧縮部の斜視図である図４を参照しつつ螺旋状回転圧縮部１２３について説明する。

図２および図３で示されているように、螺旋状回転圧縮部１２３には、螺旋状曲面を備えた螺旋部１２３ａと、回転軸部１２３ｂと、円盤状遮蔽部材１２３ｃとが設けられている。

回転軸部１２３ｂは、集塵容器１１の底部に設けられた嵌合部１１ａに嵌合される中空円筒である。前述したように、回転軸部１２３ｂおよび嵌合部１１ａの間にはシール部材１１ｂが介在する。

円盤状遮蔽部材１２３ｃは、集塵容器１１内において、旋回流の遠心分離力により塵埃を分離する上部空間の部分（分離部１０４）と、塵埃を蓄積する下部空間の部分（集塵部１０５）との仕切りの役割を果たす。これにより、捕集した塵埃が巻き上がり、内筒フィルタ１２２を詰まらせることを防ぐ。また円盤状であるため、サイクロン気流中に含まれる塵埃が引っかかることがなく、効率的に塵埃を集塵容器１１の底部へ誘導することができる。

回転軸部１２３ｂには、回転軸部１２３ｂを中心にして、集塵部１０５の底面に向かった螺旋状に延び、その上下面が垂直中心軸Ｐを中心とする螺旋状曲面を備えた湾曲した板状の螺旋部１２３ａ（圧縮部材の一部）が設けられている。螺旋部１２３ａは、後述するように内筒１２が回転するときに集塵容器１１内に蓄積され、集塵容器１１の内周面に接触して回転させることに抵抗がある集塵を、ねじの運び作用によって集塵容器１１の底部に向かって移動させる。このとき、圧縮部材の螺旋状曲面が螺旋状曲面をねじと想定したときに圧縮部材の回転によりねじが後退するように形成されることにより、この螺旋状曲面で塵を圧縮することができる。

このとき、螺旋部１２３ａの螺旋状曲面は旋回気流と同様の傾斜方向をもって形成されることが好ましい。このような螺旋部１２３ａを旋回と反対方向に回転させることで集塵容器１１内の塵埃は、集塵容器１１内面との摩擦によって、集塵容器１１底部へ移動することになる。

但し、螺旋部１２３ａの螺旋状曲面を、集塵容器１１の内周面に沿って旋回する気流の傾きとは反対方向に傾斜させることも可能である。このとき、螺旋部１２３ａの回転方向は旋回気流の旋回方向と同一方向、すなわち螺旋部１２３ａをねじと想定したとき、螺旋部１２３ａの回転によりねじが後退する方向となる。

さらに、内筒１２が回転するとき、集塵容器１１の底部まで移動した塵埃に対して螺旋部１２３ａは集塵容器１１の底部との摩擦によって上記底面との間で塵埃を回転により回転軸中心から外側に向かって押出し圧縮することになる。このような構成とすれば、塵埃が回転によって固く圧縮されるので、集塵容器１１の塵埃の蓄積可能量を増加させることができる。したがって、集塵容器１１の小型化を実現することも可能である。また固く圧縮された塵埃は、容易に解けないので、取出し時にも空気中に散乱する問題がなく、そのままの形で塵として廃棄することができる。

また、上記のように螺旋状回転圧縮部１２３が螺旋状回転圧縮部が回転することによって螺旋部１２３ａにより圧縮された塵埃の一部は、長い髪の毛などを含んでいるので螺旋部１２３ａに絡みつく。そのため、上記のように底蓋３１０を開放して、集塵容器１１の底部に形成した開口３３０から塵埃を放出しようとしても簡単には外部に放出されない。また、塵埃を勢いよく放出すると塵埃に含まれる細かいちりなどが空気中に散乱し、部屋を汚すことになる。そのため、何らかの方法で、簡単な操作で塵埃をゆっくり外部に放出する機構が必要である。そのために設けられた塵埃を簡単な操作でゆっくり外部に放出するための機構について以下に説明する。

図４は、筐体１０と、筐体１０に取り付けられた螺旋状回転圧縮部１２３とを拡大して示す斜視図である。図５は、筐体１０の内部構成を説明するために示す分解斜視図である。上部フィルタユニット１３を内部に備えた筐体１０の上面には取っ手３１４が設けられている。取っ手３１４は外部から操作可能な操作部材の一例である。

取っ手３１４は、筐体１０とは独立して垂直軸芯の周りに回転自在である。取っ手３１４の内部には、傾斜面を構成する上側取っ手内蔵ギヤ３１６が一体に内蔵されており、上側取っ手内蔵ギヤ３１６と同じく斜面を構成する下側取っ手内蔵ギヤ３１８が噛合っている。上側取っ手内蔵ギヤ３１６が回転すると下側取っ手内蔵ギヤ３１８が上記傾斜に押されて下方向に移動する。したがって、取っ手３１４を回転させることで上側取っ手内蔵ギヤ３１６が下側取っ手内蔵ギヤ３１８と噛合って取っ手３１４の回転が下側取っ手内蔵ギヤ３１８に伝えられる。

下側取っ手内蔵ギヤ３１８は、中間体３２０の上面に形成されており、中間体３２０の下面にはクラッチギヤが形成されているので、下側取っ手内蔵ギヤ３１８の下方への移動により中間体３２０とともにクラッチギヤも下方向に移動することになる。

中間体３２０の下方には、隙間を介してフィルタ除塵部材１３２に一体的に固定されたクラッチ受部が設けられており、上記中間体３２０の下方への移動に伴ってクラッチギヤとクラッチ受部とが噛合い、取っ手３１４の回転がクラッチギヤとクラッチ受部から構成されるクラッチ機構を介して、フィルタ除塵部材１３２に伝達され、フィルタ除塵部材１３２に連結された内筒１２およびこれと一体に連結された螺旋状回転圧縮部１２３が回転し、螺旋部１３２ａが回転する。これによって、螺旋部１２３ａのねじの運び作用により螺旋部１２３ａに絡まった塵埃がゆっくりと螺旋部１２３ａの先端方向に運ばれ、底蓋３１０が開くことによって開放された集塵容器１１の底部開口から外部に放出される。

このように操作者によって取っ手３１４が回転されることで塵埃がゆっくりと外部に放出されるので、塵埃に含まれる細かい塵などが舞い上ることを防止し、また、塵が飛散することなく室内がちりによって汚染されることがない。

なお、取っ手３１４から手を離すとばね収容部に内蔵されたばねによって中間体３２０が押し上げられ、クラッチギヤとクラッチ受部から構成されるクラッチ機構が開放される。これによって、取っ手３１４を操作しない限りクラッチ機構が開放状態にあるので、除塵駆動モータ１５１によってフィルタ除塵部材１３２が回転しても取っ手３１４が回転しないので安全である。

内筒１２の内筒フィルタ１２２で濾過された後の空気は、内筒１２を通じて上部フィルタユニット１３に導かれる。

図６は、ダクト部１に取付けられるパッキン部材４とそのパッキン部材４と挟み込むパッキン固定部材５，６とを示す分解斜視図である。図６を参照して、掃除機本体部のダクト部１にはパッキン部材４と、これを押圧してパッキン部材４をダクト部１に固定するためのパッキン固定部材５，６が設けられる。パッキン固定部材５，６は２分割されており、パッキン部材４を上側と下側から挟み込むことでパッキン部材４をダクト部１に固定する。パッキン部材４の材質はゴムであり、パッキン部材４はダクト部１と筐体１０との間の気密性を保ち、音の発生などを防止する働きがある。パッキン固定部材５，６の分割数は２に限られず、さらに多くの数に分割されていてもよい。

図７は、ダクト部１に嵌められたパッキン部材４ならびにパッキン固定部材５，６の断面図である。図８は、図７中のＶＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図７および図８を参照して、ダクト部１の先端にはパッキン固定部材５，６と係合するための立壁５０１が設けられており、立壁５０１にパッキン固定部材５，６の一部分が係合している。パッキン固定部材５，６はパッキン部材４の一部分と立壁５０１とを挟持し、パッキン部材４を立壁５０１側へ押圧する。これにより、パッキン部材４がダクト部１に密着する。パッキン部材４には凸部４１，４２が設けられており、凸部４１，４２が空気導入孔の全周に亘って設けられている。立壁５０１は環状に設けられており、リブ形状である。凸部４１，４２の数は２つに限られず、さらに多い、または少ない凸部を設けてもよい。さらに二つの凸部４１，４２の高さは同じである必要はなく、一方の凸部が他方の凸部より高く形成されていてもよい。凸部４１，４２はパッキン固定部材５によって押圧されることで弾性変形して立壁５０１に密着している。これにより、空気の漏れを防止することができる。

この発明に従った電気掃除機は、塵埃を含む旋回気流を導入する導入口および空気の出口となる開口を有し、旋回気流により塵埃を集塵するダストカップとしての集塵容器１１を有するサイクロン集塵装置３００と、空気の出口となる開口から電動送風機２を内蔵した掃除機本体に空気を導くダクト部１と、ダクト部１とサイクロン集塵装置３００の開口部との気密性を保つパッキン部材４と、パッキン部材をダクト部１に固定するパッキン固定部材５，６とを有する。

パッキン部材４のダクト部１との接触面には、パッキン部材４とダクト部１との気密性を保つための突起４１，４２が設けられている。ダクト部１の空気流入面全周には、パッキン部材のダクト部の空気流入部への脱落防止のための脱落防止壁面としての立壁５０１が設けられている。パッキン固定部材５，６はほぼＵ字形状である。

今回開示された実施の形態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えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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変更が含まれることが意図される。

１ ダクト部、２ 電動送風機、４ パッキン部材、５，６ パッキン固定部材、１０ 筐体、１１ｂ シール部材、１１ａ 嵌合部、１１ 集塵容器、１２ 内筒、１２ａ 凹部、１３ 上部フィルタユニット、１４ 塵埃受部、１４ｃ 支持部、４１，４２ 凸部、１０４ 分離部、１０５ 集塵部、１１１ 接続部、１１１ａ 空気流入口、１１２ 排気経路、１１２ａ 矢印、１２１ 内筒排気口、１２２ 内筒フィルタ、１２３ｃ 円盤状遮蔽部材、１２３ｂ 回転軸部、１２３ 螺旋状回転圧縮部、１２３ａ 螺旋部、１３２ フィルタ除塵部材、１３２ａ 螺旋部、１３４ 傾斜除塵部材、１６１ シール部材、３００ サイクロン集塵装置、３１０ 底蓋、３２０ 中間体、３３０ 開口、４００ 電気掃除機、４１０ 掃除機本体部、４２０ 吸気口部、４３０ 接続管、４４０ 接続ホース、４５０ 操作ハンドル、５０１ 立壁。

Claims (2)

1. 塵埃を含む旋回気流を導入する導入口および空気の出口となる開口を有し、旋回気流により塵埃を集塵するダストカップと、
   前記ダストカップの中心部から排気するための内筒排気口が形成され、該内筒排気口を通過する空気を濾過する内筒フィルタと、
   前記内筒フィルタを経た空気をさらに排気することにより比較的小さい塵埃を捕集するフィルタが設けられた上部フィルタユニットとを有するサイクロン集塵装置と、
   前記上部フィルタユニットのフィルタを除塵するフィルタ除塵部材とを備え、
   前記上部フィルタユニットのフィルタの上方に前記フィルタ除塵部材が設けられ、さらに、
   前記上部フィルタユニットの上部を覆う上蓋と、
   前記空気の出口となるサイクロン集塵装置の開口部から、電動送風機を内蔵した掃除機本体の上部に空気を導くダクト部と、
   前記ダクト部と前記サイクロン集塵装置の開口部との気密を保つ環状のパッキン部材とを備え、
   前記サイクロン集塵装置は、前記掃除機本体に着脱可能に設けられるとともに、前記ダクト部は前記掃除機本体に設けられてサイクロン集塵装置からの空気を受入れるダクト開口部を有し、
   前記内筒フィルタを経た空気は、前記フィルタを上方に通過して前記上蓋を通って、前記ダクト開口部に設けられた前記パッキン部材を通って外部へ排気される、電気掃除機。
2. 前記サイクロン集塵装置の開口部と前記ダクト開口部とが接する面が略垂直で設けられている、請求項１に記載の電気掃除機。

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