JP6981005B2 - サイクロン分離装置及び電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機に関するものである。

サイクロン分離装置を備えた電気掃除機では、高速流でごみを遠心分離させる旋回室及び集塵室からの騒音が問題となる。これに対し、特許文献１では、集塵容器の周囲を壁で覆い二重構造とすることで、集塵容器から伝搬する騒音を低減している。

特開２０１４−１１１２１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のサイクロン分離装置を備えた電気掃除機においては、集塵容器の周囲を壁で覆うことで集塵容器から伝搬する騒音を低減する構造であるため、電気掃除機の本体部が大型化する課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、従来より小型化した構成で集塵容器から発生する騒音の伝搬を低減するサイクロン分離装置並びにサイクロン分離装置を搭載した電機掃除機を提供することである。

本発明に係るサイクロン分離装置は、流入口から流入した含塵空気を旋回させ、含塵空気からごみを分離する旋回室と、旋回室で分離したごみを捕集する第１集塵室と、旋回室から空気を排出する排出管と、を備え、第１集塵室を構成する外壁の少なくとも外側表面の一部が軟質材で構成された制振材で形成される。

本発明によれば、従来より小型化した構成で集塵容器から伝搬する騒音を低減したサイクロン分離装置並びにサイクロン分離装置を搭載した電機掃除機を提供できる。

本発明の実施の形態１における掃除機本体の斜視図である。 本発明の実施の形態１における掃除機本体の前面図である。 本発明の実施の形態１における集塵ユニットの斜視図である。 本発明の実施の形態１における集塵ユニットの前面図である。 本発明の実施の形態１における集塵ユニットの側面図である。 本発明の実施の形態１における集塵ユニットの上面図である。 図６に示す集塵ユニットのＡ−Ａ部の断面図である。 本発明の実施の形態１における集塵ユニットを分解した状態の斜視図である。 図７に示す集塵ユニットのＢ−Ｂ部の断面図である。 図７に示す集塵ユニットのＣ−Ｃ部の断面図である。 図６に示す集塵ユニットのＡ−Ａ部における集塵状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における集塵ユニットの変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における集塵ユニットの他の変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態２における集塵ユニットの斜視図である。 本発明の実施の形態２における集塵ユニットの前面図である。 本発明の実施の形態２における集塵ユニットの側面図である。 本発明の実施の形態２における集塵ユニットの上面図である。 図１７に示す集塵ユニットのＤ−Ｄ部の断面図である。 図１８に示す集塵ユニットのＥ−Ｅ部の断面図である。 本発明の実施の形態２における集塵ユニットを分解した状態の斜視図である。

添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。各図では、同一又は相当する部分に同一の符号を付している。重複する説明は、適宜簡略化あるいは省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における掃除機本体の斜視図である。図２は、実施の形態１における掃除機本体の全面図である。

図１及び図２において、掃除機本体１は、コードレスタイプの縦型電気掃除機である。図１に示すように、掃除機本体１は、本体ユニット２、取っ手３、吸込管４、延長管５、吸込具６、操作スイッチ７、集塵ユニット１０を有している。以下、掃除機本体１が直立した状態において、取っ手３に対して吸込管４が位置する方向を下方とする。

取っ手３及び吸込管４は、本体ユニット２の長手方向に沿って、本体ユニット２の前側に設けられている。取っ手３は、使用者が清掃時に把持するためものである。取っ手３の前面には、掃除機本体１の運転を制御するための操作スイッチ７が設けられている。吸込管４は、外観上は、取っ手３と連続するように形成されている。吸込管４の下端は、本体ユニット２の下端よりも下方に位置している。延長管５の一端は、吸込管４の下端に接続されている。延長管５の他端は、吸込具６に接続されている。延長管５は、吸込管４及び吸込具６に対して着脱可能に形成されている。

延長管５は、例えば、矩形筒状を呈するまっすぐな部材である。吸込管４は、例えば、延長管５と同様の矩形筒状を呈する。取っ手３の前面及び左右の側面は、延長管５と連続する形状に形成されている。つまり、取っ手３、吸込管４及び延長管５は、外観上は一定の幅で連続するように形成されている。

吸込具６は、下向きに形成された図示しない開口から、例えば床面上のごみ及び塵埃を空気と一緒に吸い込むためのものである。

本体ユニット２および集塵ユニット１０は、内部に取り込んだ空気からごみを分離し、ごみが取り除かれた空気を排出するためのものである。以下、ごみ及び塵埃を含む空気を「含塵空気」、ごみ及び塵埃が取り除かれた空気を「清浄空気」として説明を行う。

集塵ユニット１０は、含塵空気からごみ及び塵埃を分離し、分離したごみ及び塵埃を一時的に溜めておくためのものであり、吸込管４の後側かつ本体ユニット２の下方に配置され、本体ユニット２に対し着脱可能に構成される。集塵ユニット１０は、内部で含塵空気を旋回させることにより、遠心力によってごみ及び塵埃を空気から分離する。つまり、集塵ユニット１０は、サイクロン分離機能を有するサイクロン分離装置である。集塵ユニット１０については、後段で詳細な構造および機能について説明する。

吸込管４の後面には、集塵ユニット１０の内部に通じる接続口（図示なし。）が形成されている。つまり、吸込具６、延長管５及び吸込管４は、外部から集塵ユニット１０の内部に至る吸気風路を形成する。集塵ユニット１０の内部は、上部に形成された開口を介して本体ユニット２の内部に通じている。本体ユニット２の内部は、排気口（図示なし。）を介して外部に通じている。つまり、本体ユニット２の内部には、集塵ユニット１０から外部に至る排気風路が形成されている。

また、本体ユニット２の内部には、図示しない電動送風機、２次電池及び回路基板が設けられている。電動送風機は、吸気風路及び排気風路に気流を発生させるためのものである。電動送風機は、２次電池と電気的に接続され、２次電池から電力を供給されることにより駆動する。回路基板は、２次電池から電動送風機への電力供給を制御する。

電動送風機は、操作スイッチ７に対する操作に応じて駆動する。電動送風機が駆動すると、吸気風路に吸引力が作用し、吸込具６から含塵空気が吸い込まれる。吸込具６に吸い込まれた含塵空気は、延長管５及び吸込管４を通過して集塵ユニット１０の内部に取り込まれる。集塵ユニット１０では、含塵空気からごみ及び塵埃が分離される。集塵ユニット１０から排出された清浄空気は、電動送風機を通過する。電動送風機を通過した清浄空気は、本体ユニット２に設けられた排気口より外部に排出される。

次に、図３から図１１を参照し、集塵ユニット１０について詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態１における集塵ユニットの斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１における集塵ユニットの前面図である。図５は、本発明の実施の形態１における集塵ユニットの側面図である。図６は、本発明の実施の形態１における集塵ユニットの上面図である。図７は、図６に示す集塵ユニットのＡ−Ａ部の断面図である。図８は、本発明の実施の形態１における集塵ユニットを分解した状態の斜視図である。図９は、図７に示す集塵ユニットのＢ−Ｂ部の断面図である。図１０は、図７に示す集塵ユニットのＣ−Ｃ部の断面図である。図１１は、図６に示す集塵ユニットのＡ−Ａ部における集塵状態を示す断面図である。

図３から図８において、集塵ユニット１０は、集塵容器１１と、ユニット流入口１２と、流入管３１と、排出管３４とを備えている。排出管３４の壁面は排出口３３が形成されている。旋回室２０は、円筒部２０ａと、先端部が切り取られた中空の円錐形状である円錐部２０ｂで構成される。円筒部２０ａおよび円錐部２０ｂは、中心軸が上下方向を向くように配置され、円錐部２０ｂの中心軸は、円筒部２０ａの中心軸と一直線状に配置される。円錐部２０ｂは、上端部が円筒部２０ａの下端部に接続され、上端部から下方に向かうにしたがって径が小さくなる。

旋回室２０の側壁は、一部を開口して、第１開口部の具体的な構成である０次開口２１を形成する。０次開口２１は、例えば、円筒部２０ａの下端部寄りのある位置から円錐部２０ｂの上端部に渡って形成される。０次開口２１は、第２開口部の具体的な構成である１次開口２３より高い位置、即ち上流側に形成される。０次開口２１は、例えば図８に示すように、旋回室２０で空気が旋回する方向（旋回方向）に対する下流側の縁部が、下方に向かうに従って上流側に近づくように湾曲する。

旋回室２０の外周を覆うように、第１集塵室の具体的な構成である０次集塵室２２が形成される。０次集塵室２２は、０次開口２１を介して旋回室２０と連通する。

円錐部２０ｂは、下端部が下方を向いて開口し、１次開口２３を形成する。１次開口２３の下方には、１次開口２３を介して旋回室２０と連通する第２集塵室の具体的な構成である１次集塵室２４が形成される。

図９から図１１において、流入管３１は、一端が外側を向いて開口し、この一端は、ユニット流入口１２を形成する。ユニット流入口１２は、吸込管４から集塵ユニット１０にごみを含む空気を取り込むための開口であり、集塵ユニット１０が掃除機本体１に収納された状態において、吸込管４の後方に形成された接続口に接続される。流入管３１は、他端部が円筒部２０ａに接続され、円筒部２０ａの内側を向く壁面で開口する。この他端は、流入口３２を形成する。流入口３２は、流入風路を通過したごみを含む空気を、旋回室２０に取り込むための開口である。

流入管３１は、円筒部２０ａの上部に接続される。上述した０次開口２１は、流入口３２より低い位置、即ち下流側に形成される。流入管３１は、ごみを含む空気が旋回室２０に接線方向から流入するように、円筒部２０ａに側方から接続される。

旋回室２０の中央には、上面から内部に突出するように排出管３４が設けられる。排出管３４は、例えば、円筒と円錐を組み合わせた形状で、壁面に通気を行うための微細孔が形成される。この微細孔が排出口３３である。排出管３４と旋回室２０とは、中央軸が一致するように形成される。

次に、上記構成を有する集塵ユニット１０の動作について説明する。
図９から図１１において、電動送風機の吸引動作が開始されると、含塵空気は、上述した通り、吸気風路を通過して接続口に到達し、接続口と接続されるユニット流入口１２を通過し集塵ユニット１０に流入する。集塵ユニット１０に流入した含塵空気は、円筒部２０ａの内周面に沿うように、旋回室２０に接線方向から流入し、円筒部２０ａの壁面に沿って旋回する。この旋回する含塵空気の流れである旋回気流により、含塵空気に含まれるごみに遠心力が作用し、含塵空気からごみが分離される。そして、円筒部２０ａで比較的に体積の大きなごみが分離され、円筒部２０ａの側壁に形成された０次開口２１を介して０次集塵室２２に捕集される。その後、下方の円錐部２０ｂで体積の小さなごみが分離され、１次開口２３を介して下方の１次集塵室２４に捕集される。矢印５０は旋回気流の流れを模式的に示すものである。

上記の旋回気流（旋回室２０内の空気）に含まれるごみには、遠心力が作用する。例えば、繊維ごみ、毛髪などの比較的に体積の大きなごみ（以下、このようなごみのことを「ごみα」という）は、この遠心力によって、円筒部２０ａの内周面（旋回室２０の内壁面）に押し付けられながら、旋回室２０内を落下する。ごみα４５は、０次開口２１の高さに達すると旋回気流から分離され、０次開口２１を通過して０次集塵室２２に送られる。０次開口２１から０次集塵室２２に進入したごみα４５は、旋回室２０内を旋回する気流の方向（旋回方向）と同じ方向に移動しながら、０次集塵室２２内を落下する。そして、ごみα４５は、０次集塵室２２の最下部に達し、捕集される。

０次開口２１から０次集塵室２２に進入しなかったごみは、旋回室２０内の気流に乗って、旋回室２０内を旋回しながら下方に進む。砂ごみ、細かな繊維ごみといった比較的に体積の小さなごみ（以下、このようなごみのことを「ごみβ」という）は、一次開口２３を通過する。そして、ごみβ４６は、１次集塵室２４に落下して捕捉される。

旋回室２０内で旋回する気流は、旋回室２０の最下部に達すると、その進行方向を上向きに変えて、旋回室２０の中心軸に沿って上昇する。この上昇気流を形成する空気からは、ごみα４５及びごみβ４６が除去されている。ごみα４５及びごみβ４６が取り除かれた気流（清浄空気）は、排出口３３を通過して、旋回室２０の外に排出される。旋回室２０から排出された空気は、排出管３４を通過して本体ユニット２の排気風路に送られる。

電動送風機が吸引動作を行うことにより、上述したように、ごみα４５が０次集塵室２２に、ごみβ４６が１次集塵室２４に集積されていく。これらのごみα４５及びごみβ４６は、集塵容器１１を集塵ユニット１０から取り外すことにより、簡単に捨てることができる。集塵容器１１は、０次集塵室２２および１次集塵室２４の一部を構成し、かつ集塵ユニット１０の外郭の一部を構成する。点線部３５は、ゴミα４５が堆積できる上限箇所を模式的に示すものである。

集塵容器１１は、壁面の少なくとも一部が制振材で構成される。この制振材は集塵容器１１の振動を吸収するものであれば他の材質でもよく、例えば、軟質材を使用しても良い。さらに、可視光が透過できる光透過性の軟質材又は透明な軟質材を用いることも可能である。旋回室２０では、高速流による含塵空気の旋回により騒音が発生する。この騒音は、０次開口２１を介して０次集塵室２２に伝搬し、０次集塵室２２の外壁を振動させて、外部に伝搬される。そのため、０次集塵室２２の外壁を構成する集塵容器１１を軟質材で構成することで、従来より掃除機本体１を小型化した構成で、集塵ユニット１０で発生する騒音が外部に伝搬することを抑制し、騒音を低減できる。さらに、光透過性の軟質材又は透明な軟質材で構成すれば、集塵容器１１に溜まったごみを外部から視認でき、溜まったごみの量に応じてごみ捨てを行うことができるため、使い勝手が向上する。

特に、図１１に示すように、使用時にごみを多く溜められるように、０次開口２１を集塵ユニット１０の前面側に配置する場合、使用者に含塵空気の旋回による騒音が届きやすくなり、騒音の低減が必要になる。従って、集塵容器１１から騒音が伝搬することを防止する構造が必要になる。

次に集塵ユニットの変形例について説明する。
図１２は、本発明の実施の形態１における集塵ユニットの変形例を示す断面図である。この断面図は、図６のＡ−Ａ部での断面図を示すものである。
図１２において、集塵容器１１を硬質材で構成し、その表面に薄肉なフィルム状軟質材４０を硬質材の外側に重ねる構成である。このフィルム状軟質材４０は、可視光が透過できる光透過性又は透明な特性を備える構成にしてもよい。本構成により、集塵容器１１の強度を保ちつつ、軟質材を外郭に使用しているため、外部への音の伝搬を抑制し、騒音を低減できる効果がある。なお、フィルム状軟質材４０を硬質材の内側に重ねる構成としても同様な効果を得られる。

また、図１３は、本発明の実施の形態１における集塵ユニットの他の変形例を示す断面図である。この断面図は、図６のＡ−Ａ部での断面図を示すものである。
図１３において、集塵容器１１を硬質材で構成し、その内周壁の０次開口２１に対向する位置に部分的に軟質材４１を使用する。この軟質材４１は、可視光が透過できる光透過性又は透明な特性を備える構成にしてもよい。０次開口２１は、旋回室２０の高速流が通過するため、０次開口２１の端部で剥離が発生し、これが騒音の原因となる。そのため、本構成のように、騒音源の近傍に軟質材４１を設置することで、集塵容器１１の壁面への音の伝搬を効率よく抑制できるとともに、集塵容器１１を硬質材で形成しているため強度を保つことができ、振動に対し揺れにくくなり騒音を低減できる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２の集塵ユニットについて図１４から図２０を用いて説明する。なお、図１４から図２０中、実施の形態１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１４は本発明の実施の形態２における集塵ユニット１０の斜視図、図１５は集塵ユニット１０の前面図、図１６は集塵ユニットの側面図、図１７は集塵ユニットの上面図、図１８は図１７に示す集塵ユニットのＤ−Ｄ部の断面図を各々示すものである。

図１４から図１８において、集塵ユニット１０は、円筒形状の集塵容器１１を備え、集塵容器１１の上方に旋回室２０、集塵室２６は集塵容器１１の下方に形成される。
排出管３４の底部から延在して隔壁２５が設けられる。隔壁２５は、旋回室２０と集塵室２６とを区画する。

図１９は図１８に示す集塵ユニットのＥ−Ｅ部の断面図、図２０は本発明の実施の形態２における集塵ユニットを分解した状態の斜視図である。
図１９及び図２０において、流入管３１は、実施の形態１と同様に、一端が外側を向いて開口し、この一端は、ユニット流入口１２を形成する。他端は、旋回室２０の側壁を開口し、流入口３２を形成する。そして、流入管３１は、ごみを含む空気が旋回室２０に接線方向から流入するように、旋回室２０に側方から接続される。

旋回室２０の中央には、上面から内部に突出するように排出管３４が設けられる。排出管３４は、例えば、円筒形状で、側面に微細な穴が形成された排出口３３を備える。排出管３４と旋回室２０と中心軸が一致するように形成される。

次に集塵ユニットの動作について説明する。
集塵ユニット１０に流入した含塵空気は、旋回室２０の内周面に沿うように、旋回室２０に接線方向から流入し、壁面に沿って旋回する。この旋回する流れにより、含塵空気に含まれるごみに遠心力が作用し、含塵空気からごみが分離され、集塵室２６に捕集される。

ごみが取り除かれた空気（清浄空気）は、排出口３３を通過して、旋回室２０の外に排出される。旋回室２０から排出された空気は、排出管３４を通過して本体ユニット２の排気風路に送られる。

次に集塵ユニットからの騒音を低減するための構成について説明する。
集塵容器１１は、壁面の少なくとも一部が制振材で構成される。この制振材は集塵容器１１の振動を吸収するものであれば他の材質でもよく、例えば軟質材を使用しても良い。さらに、軟質材又は少なくとも可視光が透過できる構成にしても良い。旋回室２０では、高速流による含塵空気の旋回により騒音が発生する。この騒音は、集塵室２６の外壁を振動させて外部に伝搬する。そのため、集塵室２６の外壁を構成する集塵容器１１を制振材で構成することで、従来より掃除機本体１を小型化した構成で、集塵ユニット１０で発生する騒音が外部に伝搬することを抑制し、騒音を低減できる。さらに、少なくとも可視光が透過できる材料で構成すれば、集塵容器１１に溜まったごみを外部から視認でき、溜まったごみの量に応じてごみ捨てを行うことができるため、従来より使い勝手が向上する。

なお、集塵容器１１を硬質材で構成し、流入口３２の周囲を軟質材又は少なくとも可視光が透過できる軟質材を用いる構成としてもよい。流入口３２は風速変動が大きく騒音の原因となるため、その近傍で振動を抑制し、集塵容器１１の壁面全体に伝搬することを抑制することで、騒音を効率的に低減しつつ、集塵容器１１の強度を保つことができる。
また、実施の形態１および２で用いた軟質材は、例えば、シリコンを含むものを使用することが可能である。

上述の実施の形態１および２では、集塵容器１１を円筒形状としたが、この限りではない。例えば、実施の形態１では、四角柱などの多角柱、楕円等の形状としてもよい。実施の形態２では、旋回室２０を形成する集塵容器１１の上方は円筒形状であることが望ましいが、１次集塵室２４又は集塵室２６を形成する集塵容器１１の下方は円筒以外の形状でもよい。
また、掃除機の構成としてはステック型に限定されず、キャニスター型等に適用することも可能である。

なお、上記各実施の形態で示される構成要素及び構成要素の接続形態等は一例であり、本発明を限定するものではない。つまり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成要素やその接続形態等を他の装置へ展開したり、構成要素やその接続形態等に様々な変形を加えたり、それらを組み合わせることが可能である。

１ 掃除機本体、２ 本体ユニット、３ 取っ手、４ 吸込管、５ 延長管、６ 吸込具、７ 操作スイッチ、１０ 集塵ユニット、１１ 集塵容器、１２ ユニット流入口、２０ 旋回室、２０ａ 円筒部、２０ｂ 円錐部、２１ ０次開口、２２ ０次集塵室、２３ １次開口、２４ １次集塵室、２５ 隔壁、２６ 集塵室、３１ 流入管、３２ 流入口、３３ 排出口、３４ 排出管、３５ 点線部、４０ フィルム状軟質材、４１ 軟質材、４５ ゴミα、４６ ゴミβ、５０ 矢印

Claims (10)

1. 流入口から流入した含塵空気を旋回させ、含塵空気からごみを分離する旋回室と、
   前記旋回室で分離したごみを捕集する第１集塵室と、
   前記旋回室から空気を排出する排出管と、を備え、
   前記第１集塵室を構成する外壁の少なくとも外側表面の一部が軟質材で構成された制振材で形成される
   ことを特徴とするサイクロン分離装置。
2. 前記旋回室の側壁の一部を開口して形成される第１開口部と、
   前記旋回室の外周の少なくとも一部を覆うように形成され、前記第１開口部を介して前記旋回室と連通する前記第１集塵室と、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のサイクロン分離装置。
3. 前記旋回室の側壁の一部を開口して形成される第１開口部と、
   前記旋回室の外周の少なくとも一部を覆うように形成され、前記第１開口部を介して前記旋回室と連通する前記第１集塵室と、を備え、
   前記制振材は、前記第１開口部に対向する位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載のサイクロン分離装置。
4. 前記旋回室の下方に形成される第２開口部と、
   前記第２開口部の下方に配置され前記含塵空気からごみを捕集する第２集塵室と、を備える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のサイクロン分離装置。
5. 前記第１集塵室は、前記旋回室の下方に前記旋回室の壁面を延在して形成され、
   前記旋回室及び前記第１集塵室を構成する壁面の少なくとも一部が制振材で形成される ことを特徴とする請求項１に記載のサイクロン分離装置。
6. 前記流入口の周りの壁面を制振材で形成する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれ１項に記載のサイクロン分離装置。
7. 前記軟質材は光透過性を有する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
8. 前記外壁の内側を硬質材、前記外壁の外側を軟質材で形成する
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のサイクロン分離装置。
9. 前記軟質材は、シリコンを含む
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のサイクロン分離装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のサイクロン分離装置を搭載する
    ことを特徴とする電気掃除機。

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