JP5101720B1 - サイクロン分離装置およびこれを備える電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクロン分離装置において、捕集容器の内周面と圧縮部材の円筒部との間にゴミが残りにくいようにする。
【解決手段】サイクロン分離装置１０１は、捕集容器１１と、開閉自在な底蓋１６と、回転可能な圧縮部材２３とを備え、吸い込まれた空気を内周面１１ｒに沿って旋回させた後、フィルタを経て排気することにより、ゴミを捕集する装置である。圧縮部材２３は、底蓋１６から離隔して配置される円板部２３ｄと、円板部２３ｄから下方に延在する回転軸部２３ｂと、圧縮部材２３の外周面に巻きつくように設けられた螺旋状突出部２３ａと、円板部２３ｄから上方に延在する円筒部２３ｃとを備える。螺旋状突出部２３ａは、円筒部２３ｃおよび回転軸部２３ｂにそれぞれ配置されている。回転軸部２３ｂにおける螺旋状突出部２３ａのピッチに比べて円筒部２３ｃにおける螺旋状突出部２３ａのピッチが小さくなっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、サイクロン分離装置およびこれを備える電気掃除機に関するものである。

従来から、電気掃除機に用いられるための数多くのサイクロン分離装置ないし集塵装置が提案されている。たとえば特開２０１０−１１９６２３号公報（特許文献１）、特開２０１０−２５２９９８号公報（特許文献２）、実願昭５３−１５２３９６号（実開昭５５−６８５５３）のマイクロフィルム（特許文献３）に記載されたものがある。

特許文献１に記載されたサイクロン分離装置は、略円筒状の内周面を有する捕集容器を備え、捕集容器内に回転可能な圧縮部材を備えている。圧縮部材は「螺旋状回転圧縮部」とも呼ばれ、螺旋状曲面を有する。このサイクロン分離装置では、除塵動作としてモータにより圧縮部材が回転する。１回の除塵動作として数秒間にわたって圧縮部材が回転する。圧縮部材が回転すれば、捕集容器内に溜まったゴミは螺旋状曲面によって下方へと誘導され、捕集容器の底部に圧縮される。

特許文献２に記載された電気掃除機のサイクロン集塵室においては、サイクロン分離筒テーパ部の途中に笠部が設けられているが、溜まったゴミを圧縮する構造ではない。特許文献２に示された構成では、集塵室の下端に底蓋が設けられている。溜まったゴミを捨てる際に、底蓋を開放する。底蓋を開放することによって、集塵室内のゴミは、重力に従い自然落下する。この構成では、ゴミを圧縮しないので、予定位置より上にゴミがひっかかって残り、そのまま高い位置でゴミが溜まることもありうる。

特許文献３に記載された集塵装置では、円筒状の本体内に大きな空間があり、そのため、溜まっているゴミが少量の場合には、ゴミが本体内で暴れて舞い上がることとなる。

特開２０１０−１１９６２３号公報 特開２０１０−２５２９９８号公報 実願昭５３−１５２３９６号（実開昭５５−６８５５３）のマイクロフィルム

特許文献１に記載されたサイクロン分離装置においては、圧縮部材の上部は大きな直径を有する円筒状の部分（以下「円筒部」という。）となっている。円筒部と捕集容器の内周面との間には隙間がある。捕集容器内に溜まるゴミの量が多くなると、円筒部と捕集容器の内周面との間にまでゴミが入り込むようになる。

このようにゴミが入り込んだ場合、１回の除塵動作でゴミを圧縮しきれない場合が生じてくる。円筒部の外周面に螺旋状曲面が設けられていない場合はもちろん、たとえ円筒部の外周面に螺旋状曲面が設けられているとしても同様である。

そこで、本発明は、捕集容器の内周面と圧縮部材の円筒部との間にゴミが残りにくく、円滑にゴミを圧縮することができるサイクロン分離装置および電気掃除機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づくサイクロン分離装置は、略円筒状の内周面を有し、底部が開口し、外壁の途中に上記内周面に至るように貫通した空気流入口を有する捕集容器と、上記底部を塞ぐ開閉自在な底蓋と、上記捕集容器の内部に配置され、上記捕集容器の上記内周面の中心軸を中心として回転可能な圧縮部材と、上記圧縮部材の上側において上記捕集容器の中心部に配置されたフィルタとを備える。このサイクロン分離装置は、上記空気流入口から吸い込まれた空気を上記捕集容器の上記内周面に沿って旋回させた後、上記フィルタを経て排気することにより、上記空気に含まれる第１サイズの捕集対象物を上記捕集容器の底部で捕集すると共に、上記第１サイズより小さい第２サイズの捕集対象物を上記フィルタにおいて捕集するサイクロン分離装置である。上記圧縮部材は、上記底蓋から離隔して配置される円板部と、上記円板部から上記中心軸に沿って上記底蓋に向かって延在する回転軸部と、上記圧縮部材の外周面に巻きつくように設けられた螺旋状突出部と、上記円板部から上記中心軸に沿って上記底蓋とは反対側に向かって延在する円筒部とを備える。上記螺旋状突出部は、上記円筒部および上記回転軸部にそれぞれ配置されている。上記回転軸部における上記螺旋状突出部のピッチに比べて上記円筒部における上記螺旋状突出部のピッチが小さくなっている。

本発明によれば、たとえ捕集容器の円筒部と内周面との間にゴミが入り込んでいた場合であっても、円筒部の外周の螺旋状突出部によって効率良くそのゴミを下方に誘導することができる。したがって、捕集容器の内周面と圧縮部材の円筒部との間にゴミが残りにくく、円滑にゴミを圧縮することができるサイクロン分離装置とすることができる。

本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置が内蔵される電気掃除機の模式図であり、実施の形態２における電気掃除機の模式図でもある。 図１に示した電気掃除機に含まれる掃除機本体の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置に含まれる内筒の、フィルタが付いている状態の側面図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置に含まれる圧縮部材の第１の方向から見た側面図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置に含まれる圧縮部材の第２の方向から見た側面図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置に含まれる圧縮部材の第１の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置に含まれる圧縮部材の第２の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置の、底蓋を開放した状態の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置の、捕集容器の内周面の第１の例を示すための部分断面図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置の、捕集容器の内周面の第２の例を示すための部分断面図である。

（実施の形態１）
（構成）
図１〜図９を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるサイクロン分離装置１０１について説明する。サイクロン分離装置１０１は、たとえば図１に示す電気掃除機２０１に用いられるものである。電気掃除機２０１は、掃除機本体１と、吸気口部２と、接続管３と、接続ホース４と、操作ハンドル５とを備えている。電気掃除機２０１に含まれる掃除機本体１を拡大したところを図２に示す。サイクロン分離装置１０１は掃除機本体１に取り付けられている。掃除機本体１は、前側に、開口部８ａを有するホースコネクタ８を備えている。掃除機本体１は、移動するための車輪９を下側に備えている。サイクロン分離装置１０１は上側に把持部６を備えている。ユーザが把持部６をつかんで持ち上げることによって、サイクロン分離装置１０１は掃除機本体１から取り出される。取り出されたサイクロン分離装置１０１の断面図を図３に示す。サイクロン分離装置１０１は、掃除機本体１の外装の一部をなす上外装部１０と、捕集容器１１と、内筒１２と、上部フィルタユニット１３と、圧縮部材２３と、気流接続部７と、除塵駆動部１５と、底蓋１６とを備える。図３では、内筒１２の外周面に取り付けられているメッシュ状のフィルタを取り外した状態を表示している。本来は、図４に示すように内筒１２の外周面にはメッシュ状のフィルタ１２ｆが取り付けられている。

本実施の形態におけるサイクロン分離装置１０１は、略円筒状の内周面１１ｒを有し、底部１１ｂが開口し、外壁の途中に内周面１１ｒに至るように貫通した空気流入口７ａを有する捕集容器１１と、底部１１ｂを塞ぐ開閉自在な底蓋１６と、捕集容器１１の内部に配置され、捕集容器１１の内周面１１ｒの中心軸１１ｃを中心として回転可能な圧縮部材２３と、圧縮部材２３の上側において捕集容器１１の中心部に配置されたフィルタ１２ｆとを備える。空気流入口７ａは、サイクロン分離装置１０１が掃除機本体１内に設置されたときにホースコネクタ８の開口部８ａと連通するものである。サイクロン分離装置１０１は、空気流入口７ａから吸い込まれた空気を捕集容器１１の内周面１１ｒに沿って旋回させた後、フィルタ１２ｆを経て排気することにより、前記空気に含まれる第１サイズの捕集対象物を捕集容器１１の底部１１ｂで捕集すると共に、前記第１サイズより小さい第２サイズの捕集対象物をフィルタ１２ｆにおいて捕集し、さらに前記第２サイズより小さい第３サイズの捕集対象物を上部フィルタユニット１３の内部にある図示しないフィルタで捕集するサイクロン分離装置である。

圧縮部材２３を単独で取り出したところを図５、図６に示す。図５と図６とはいずれも圧縮部材２３の側面図であるが、圧縮部材２３をそれぞれ異なる方向から見た側面図である。圧縮部材２３を斜め下から見た状態を図７に示す。圧縮部材２３を斜め上から見た状態を図８に示す。図３に示すように、圧縮部材２３は、底蓋１６から離隔して配置される円板部２３ｄと、円板部２３ｄから中心軸１１ｃに沿って底蓋１６に向かって延在する回転軸部２３ｂと、圧縮部材２３の外周面に巻きつくように設けられた螺旋状突出部２３ａと、円板部２３ｄから中心軸１１ｃに沿って底蓋１６とは反対側に向かって延在する円筒部２３ｃとを備える。螺旋状突出部２３ａは、円筒部２３ｃおよび回転軸部２３ｂにそれぞれ配置されている。図５、図６に示すように、回転軸部２３ｂにおける螺旋状突出部２３ａのピッチＢに比べて円筒部２３ｃにおける螺旋状突出部２３ａのピッチＡが小さくなっている。

内筒１２に設置されたフィルタ１２ｆを外側から内側に向けて通過した空気は、図３に示す上部フィルタユニット１３を経由して排気される。

螺旋状突出部２３ａは、回転軸部２３ｂの下端まで設けられているのではなく、下端から上方に向かってある程度離隔したところで終わっている。すなわち、回転軸部２３ｂの下端からある程度の区間は、螺旋状突出部２３ａがない状態となっている。

捕集容器１１は透明であることが好ましい。透明であれば内部に溜まっているゴミの量を目視で確認することができるからである。回転軸部２３ｂの内部は空洞となっており、下端は開口していることが好ましい。回転軸部２３ｂの下端が開口していれば、上部フィルタユニット１３などによって捕集したゴミを、後述するように、底蓋１６開放時に排出することができるからである。

ゴミの大きさに関して「第１サイズ」、「第２サイズ」、「第３サイズ」という場合、ゴミの径が特定の数値であることのみを指すのではなく、ゴミの径がそれぞれ一定の数値範囲に入っていることをも意味するものとする。

ゴミを排出するために底蓋１６を開放した状態のサイクロン分離装置１０１の断面図を図９に示す。底蓋１６を開放したときには、捕集容器１１の底部１１ｂにおいて回転軸部２３ｂの周りに溜まっていたゴミだけでなく、回転軸部２３ｂの内部に溜まっていたゴミも自然落下により排出される。

（作用・効果）
本実施の形態では、螺旋状突出部２３ａは、円筒部２３ｃおよび回転軸部２３ｂにそれぞれ配置されており、円筒部２３ｃの方がピッチが小さくなるように設けられているので、たとえ円筒部２３ｃと内周面１１ｒとの間にゴミが入り込んでいた場合であっても、円筒部２３ｃの外周の螺旋状突出部２３ａによって効率良くそのゴミを下方に誘導することができる。円板部２３ｄよりも下側に誘導されたゴミは回転軸部２３ｂの外周の螺旋状突出部２３ａによって底部１１ｂに向けてさらに誘導される。このようにして、底部１１ｂに誘導されて溜まったゴミは、回転軸部２３ｂの回転に伴う螺旋状突出部２３ａの回転によって圧縮される。したがって、本実施の形態におけるサイクロン分離装置１０１は、捕集容器１１の内周面１１ｒと圧縮部材２３の円筒部２３ｃとの間にゴミが残りにくく、円滑にゴミを圧縮することができるサイクロン分離装置とすることができる。

なお、螺旋状突出部２３ａは、図５〜図９に例示したように、円筒部２３ｃおよび回転軸部２３ｂにまたがって連続的に配置されていることが好ましい。この構成を採用することにより、ゴミの誘導をより円滑に行なうことができるからである。螺旋状突出部２３ａは、このように連続的でなく途中で途切れる箇所を含むような形で設けられていても一応の効果を得ることができるが、上述したように円筒部２３ｃおよび回転軸部２３ｂにまたがって連続的に配置されていることが好ましい。

なお、螺旋状突出部２３ａは、多重螺旋状となっていることが好ましい。この構成を採用することにより、螺旋状突出部２３ａをより狭いピッチで配列することができ、ゴミの誘導をより円滑に行なうことができるからである。「多重螺旋」とは二重螺旋、三重螺旋を含み、四重以上の螺旋であってもよい。また、内筒部２３ｃの領域と、回転軸部２３ｂとの領域で異なる数の螺旋を設けることとしてもよい。たとえば、図３、図５〜図８に示した例では、螺旋状突出部２３ａは、内筒部２３ｃにおいては四重螺旋で、回転軸部２３ｂにおいては二重螺旋となっている。このような構成にすることにより、内筒部２３ｃの上下方向の寸法がたとえ小さくても、小さなピッチＡを容易に確保することができる。

螺旋状突出部２３ａは一重螺旋状となっていても一応の効果を得ることができるが、上述したように多重螺旋状となっていることが好ましい。

なお、捕集容器１１の内周面１１ｒは、底蓋１６に近づくほど内径が大きくなるテーパ形状の部分を含むことが好ましい。この構成を採用することにより、底蓋１６が開放されたときにゴミがひっかかることなく円滑に落下することとなる。また、吸い込まれたゴミが空気の流れに乗って圧縮部材２３の周りで回転する際に、少なくともこのテーパ形状部分においては底蓋１６に近づくほど径が広くなるので、ゴミに対しては遠心力と同時に下向きの力成分も作用し、ゴミが下方に導かれやすくなる。このようにしてゴミの誘導をより円滑に行なうことができる。なお、捕集容器１１の内周面１１ｒにおけるテーパ形状の部分の設け方としては、たとえば、図１０、図１１に示すような構成が考えられる。図１０では、捕集容器１１の下端近傍において内周面１１ｒがテーパ形状となっており、捕集容器１１の上部においては内周面１１ｒはストレート形状となっている。図１１では、捕集容器１１の下端近傍では内周面１１ｒはストレート形状となっており、捕集容器１１の上部においては内周面１１ｒがテーパ形状となっている。図１０、図１１では、説明の便宜のため、テーパ形状の勾配を誇張して表示している。実際にはテーパ形状の勾配はわずかなものであってよい。捕集容器１１の内周面１１ｒの形状は、図１０、図１１に示した例に限らず、ストレート形状の部分とテーパ形状の部分とを適宜組み合わせた形状であってもよい。

あるいは、捕集容器１１の内周面１１ｒは、全体的に、底蓋１６に近づくほど内径が大きくなるテーパ形状となっていることが好ましい。図３に示した例では、捕集容器１１の内周面１１ｒは下方にいくほど内径が大きくなっており、全体としてテーパ形状となっている。テーパ形状の勾配は図３に示した程度にわずかなものであってよい。この構成を採用することにより、捕集容器１１内のどの部位においても底蓋１６に近づくほど径が広くなるので、吸い込まれたゴミが空気の流れに乗って圧縮部材２３の周りで回転する際に、ゴミに対しては遠心力と同時に下向きの力成分も作用し、ゴミが下方に導かれやすくなる。このようにしてゴミの誘導をより円滑に行なうことができる。

（実施の形態２）
（構成）
本発明に基づく実施の形態２における電気掃除機について説明する。本実施の形態における電気掃除機は、図１に示した電気掃除機２０１である。この電気掃除機は、実施の形態１およびその変形例として説明したいずれかのサイクロン分離装置を備える。

（作用・効果）
本実施の形態によれば、捕集容器の内周面と圧縮部材の円筒部との間にゴミが残りにくく、円滑にゴミを圧縮することができる電気掃除機を実現することができる。

なお、今回開示した上記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。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を含むものである。

１ 掃除機本体、２ 吸気口部、３ 接続管、４ 接続ホース、５ 操作ハンドル、６ 把持部、７ 気流接続部、７ａ 空気流入口、８ ホースコネクタ、８ａ 開口部、９ 車輪、１０ 上外装部、１１ 捕集容器、１１ｂ （捕集容器の）底部、１１ｃ 中心軸、１１ｒ 内周面、１２ 内筒、１３ 上部フィルタユニット、１５ 除塵駆動部、１６ 底蓋、２３ 圧縮部材、２３ａ 螺旋状突出部、２３ｂ 回転軸部、２３ｃ 円筒部、２３ｄ 円板部、１０１ サイクロン分離部、２０１ 電気掃除機。

Claims (6)

1. 略円筒状の内周面を有し、底部が開口し、外壁の途中に前記内周面に至るように貫通した空気流入口を有する捕集容器と、
   前記底部を塞ぐ開閉自在な底蓋と、
   前記捕集容器の内部に配置され、前記捕集容器の前記内周面の中心軸を中心として回転可能な圧縮部材と、
   前記圧縮部材の上側において前記捕集容器の中心部に配置されたフィルタとを備え、
   前記空気流入口から吸い込まれた空気を前記捕集容器の前記内周面に沿って旋回させた後、前記フィルタを経て排気することにより、前記空気に含まれる第１サイズの捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に、前記第１サイズより小さい第２サイズの捕集対象物を前記フィルタにおいて捕集するサイクロン分離装置であって、
   前記圧縮部材は、前記底蓋から離隔して配置される円板部と、
   前記円板部から前記中心軸に沿って前記底蓋に向かって延在する回転軸部と、
   前記圧縮部材の外周面に巻きつくように設けられた螺旋状突出部と、
   前記円板部から前記中心軸に沿って前記底蓋とは反対側に向かって延在する円筒部とを備え、
   前記螺旋状突出部は、前記円筒部および前記回転軸部にそれぞれ配置されており、前記回転軸部における前記螺旋状突出部のピッチに比べて前記円筒部における前記螺旋状突出部のピッチが小さくなっている、サイクロン分離装置。
2. 前記螺旋状突出部は、前記円筒部および前記回転軸部にまたがって連続的に配置されている、請求項１に記載のサイクロン分離装置。
3. 前記螺旋状突出部は、多重螺旋状となっている、請求項１または２に記載のサイクロン分離装置。
4. 前記捕集容器の前記内周面は、前記底蓋に近づくほど内径が大きくなるテーパ形状の部分を含む、請求項１から３のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
5. 前記捕集容器の前記内周面は、全体的に、前記底蓋に近づくほど内径が大きくなるテーパ形状となっている、請求項１から３のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のサイクロン分離装置を備える、電気掃除機。

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