JP7104545B2 - 集塵装置および電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、含塵空気を旋回させて塵埃を遠心分離する分離部と、前記分離部により分離された塵埃を溜める集塵部とを有する集塵装置およびこれを備えた電気掃除機に関する。

従来、電気掃除機に用いられる集塵装置として、含塵空気を旋回させて塵埃を遠心分離するものがある。このような集塵装置は、上部が分離部、下部が集塵部となる円筒状のケースの内方に排気筒が同軸状に配置され、ケースの内面と排気筒との間で含塵空気を旋回させて塵埃を分離するようになっている。

排気筒への塵埃の付着の抑制、および、塵埃の分離性能の向上のために、例えば分離部と集塵部との境界部分に配置された遮蔽部材の外縁部に、分離部側に突出する障壁が形成されているものが知られている。しかしながら、排気筒への塵埃の付着の抑制、および、塵埃の分離性能のさらなる向上が望まれている。

特許第３７８８５８９号公報

本発明が解決しようとする課題は、通気部への塵埃の付着を抑制しつつ、塵埃の分離効率を向上した集塵装置およびこれを備えた電気掃除機を提供することである。

実施形態の集塵装置は、含塵空気を旋回させて塵埃を遠心分離する分離部と、前記分離部により分離された塵埃を溜める集塵部と、を具備する。集塵装置は、筒状のケースと、構造部と、を備える。ケースは、含塵空気が内方へと導入される導入口を有する。構造部は、ケースの内方に位置してケースの内面との間に含塵空気の旋回流が形成される。この構造部は、筒状の通気部と、筒状の拡大部と、開口部と、円弧状の壁部と、を有する。通気部は、旋回流を排出する。拡大部は、通気部の集塵部側に位置し、通気部よりも外方に拡大される。開口部は、拡大部の通気部側の面において、通気部よりも外方に拡大された位置に形成される。壁部は、少なくとも開口部の外方に対応する位置にて拡大部の通気部側の面から分離部側へと突出する。開口部は、周方向において導入口と対向する位置を除く位置にある。壁部は、ケースの長手方向において導入口とオーバーラップしている。壁部同士が導入口と対向する位置で周方向に離れていることで、壁部が導入口と対向しない位置にある。

一実施形態の集塵装置を、一部を切り欠いて示す側面図である。 同上集塵装置の一部を示す側面図である。 同上集塵装置の斜視図である。 同上集塵装置の構造部の一部を示す斜視図である。 同上集塵装置の構造部の一部を図４とは反対方向から示す斜視図である。 同上集塵装置の構造部の一部の平面図である。 同上集塵装置の構造部の一部の側面図である。 同上集塵装置を備えた電気掃除機を示す斜視図である。

以下、一実施形態について図１ないし図８を参照して説明する。

図１ないし図３において、１は集塵装置を示す。集塵装置１は、吸引源により吸い込まれる含塵空気から塵埃を分離捕集するもので、後述する電気掃除機２に用いられる。

そして、集塵装置１は、含塵空気を旋回させて塵埃を遠心分離する、遠心分離式の集塵装置である。集塵装置１は、風路構成として、含塵空気が導入される導入口３と、導入口３により導入された含塵空気から塵埃を遠心分離する分離部である第１遠心分離部４と、第１遠心分離部４で分離された塵埃を捕集する集塵部である第１集塵部５と、第１遠心分離部４で分離されなかった塵埃をさらに遠心分離する例えば複数の第２遠心分離部６と、第２遠心分離部６で分離された塵埃を捕集する第２集塵部７と、塵埃が分離された空気が排出される排出口８とを備えている。すなわち、本実施形態の集塵装置１は、多段の遠心分離部を備える構成となっているが、第２遠心分離部６および第２集塵部７は必須の構成ではない。

また、集塵装置１は、構造的に、ケース10と、分離体11とを備え、これらケース10と分離体11とが着脱可能となっている。

ケース10は、例えば合成樹脂等の部材により筒状に形成されている。本実施形態において、ケース10は、有底円筒状に形成されている。このため、ケース10は、外側面部である円筒状の外周面部12と、外周面部12の端部を覆う底部13とを有し、内面14が円筒面状に形成されているとともに、一端側、すなわち図１中の上側が開口されている。また、ケース11には、導入口３が形成され、この導入口３からケース11の内面14に沿って含塵空気が導入されて旋回流が形成されるようになっている。そして、ケース10の内部には、一端側、すなわち図１中の上側に第１遠心分離部４が形成され、他端側、すなわち図１中の下側に第１集塵部５が形成される。

分離体11は、ケース10に対して係止部15により着脱可能に係止される。また、分離体11は、ケース10の内方に位置する構造部である内挿部16を備えている。内挿部16は、ケース14の内面14との間に含塵空気の旋回流が形成される部分である。内挿部16は、例えばケース10に対して同軸、又は略同軸に配置される。また、内挿部16は、第１遠心分離部４から空気を排出する筒状の通気部である排気筒20を備えている。排気筒20は、円筒状に形成されている。また、排気筒20は、通気穴21を備えている。通気穴21は、排気筒20の周囲に例えば複数形成されている。また、通気穴21は、例えばフィルタである排出フィルタ22により覆われていてもよい。

また、内挿部16は、筒状の拡大部24を備えている。図１、図２、図４ないし図７に示すように、拡大部24は、第１遠心分離部５と第１集塵部６との境界を形成するものである。また、拡大部24は、排気筒20の第１集塵部６側に位置している。さらに、拡大部24は、排気筒20よりも外方に拡大されて形成されている。つまり、拡大部24は、排気筒20よりも径寸法が大きく形成されている。また、拡大部24は、排気筒20と同軸、又は略同軸に配置される。さらに、拡大部24は、第１集塵部６側、すなわちケース10の底部13に対向する側が開口する、有蓋円筒状に形成されている。したがって、拡大部24は、筒状の側面部26と、排気筒20側の面である天面部27とを備えている。

側面部26は、本実施形態において、拡大部24の外周面を構成している。側面部26は、円筒状に形成され、ケース10の軸方向に沿って延びている。また、側面部26は、ケース10の内面14に対して離間対向されている。つまり、側面部26とケース10の内面14との間には、間隙が形成されている。この間隙は、排気筒20とケース10の内面14との間隙よりも狭く形成されている。したがって、側面部26とケース10の内面14との間では、含塵空気の旋回流の流速が排気筒20とケース10の内面14との間よりも速くなっている。また、側面部26の底部13に対向する端部は、底部13に対して離間されている。さらに、側面部26には、羽根部である突出部30が形成されている。突出部30は、側面部26に対して外方に突出している。つまり、突出部30は、側面部26に対して径方向に突出している。また、突出部30の外縁部は、ケース10の内面14に対して離れて位置している。さらに、突出部30は、例えば拡大部24の周方向に連続して形成されているとともに、両端部が互いに連続されておらず、離れている。すなわち、本実施形態において、突出部30は、間欠部31を備えている。また、突出部30は、第１集塵部５側に突出面32を備えている。さらに、本実施形態において、突出部30は、突出面32とは反対側である第１遠心分離部４側に、反対側突出面33を備える板状に形成されている。

間欠部31は、導入口３に対向する位置の旋回流の下流側に形成されている。すなわち、突出部30は、本実施形態において、少なくとも導入口３に対向する位置で不連続となるように形成されている。

突出面32は、側面部26に対して外方に突出している。すなわち、突出面32は、拡大部24に対して径方向に突出して形成されている。また、突出面32は、導入口３に対向する位置で導入口３に対して第１集塵部５側に位置している。さらに、突出面32は、上流端が導入口３に対して旋回流の上流側半周以内に位置している。そして、突出面32は、複数の整流部35と、これら整流部35を連結する連結部36とを備えている。

各整流部35は、含塵空気の旋回流の上流側から下流側へと第１集塵部５側に向かう螺旋状に形成されている。各整流部35は、上流端が導入口３側から旋回流の下流側に向かって側面部26に対して徐々に外方へと突出して形成されている。本実施形態において、整流部35は、例えば２つ形成されている。つまり、本実施形態において、旋回流の上流側に位置する整流部35と、下流側に位置する整流部35とが設定されている。上流側に位置する整流部35の下流端は、下流側に位置する整流部35の上流端よりも旋回流の上流側に位置していてもよいし、下流側に位置する整流部35の上流端と周方向にラップしていてもよい。また、整流部35は、上流端以外の位置においても、側面部26に対して外方へと突出する量が一定でなくてもよく、この量は任意の位置で増減してもよい。例えば、下流に位置する整流部35の下流端は、本実施形態において、旋回流の下流側に向かって、側面部26に対して徐々に突出する量が小さくなるように形成されている。

連結部36は、一の整流部35の下流端側と他の整流部35の上流端側とを連結して形成されている。連結部36は、各整流部35に対して滑らかに連続して形成されている。また、本実施形態において、連結部36は、上流側に位置する整流部35の下流端側と下流側に位置する整流部35の上流端側とを連結して形成されている。このため、連結部36は、上流側に位置する整流部35の下流端側から下流側に位置する整流部35の上流端側に向けて第１遠心分離部４側に傾斜している。すなわち、連結部36の傾斜方向は、各整流部35の傾斜方向とは異なっている。このため、突出部30は、連結部36に対応する位置で湾曲して形成されている。

反対側突出面33は、基本的に突出面32と平行に形成されている。反対側突出面33は、連結部36に対応する位置で外方に向かって旋回流の下流側へと傾斜して形成されていてもよい。つまり、反対側突出面33は、その位置での側面部の法線方向に対して、旋回流の下流側に傾斜して形成されていてもよい。

なお、突出面32および反対側突出面33は、それぞれ平面状に限定されるものではなく、例えば第１遠心分離部４側、あるいは第１集塵部５側などに湾曲して形成されていてもよい。

天面部27は、排気筒20の軸方向に対して交差する方向に沿って形成されている。また、天面部27には、開口部37が形成されている。開口部37は、天面部27において、排気筒20よりも拡大されて外方に延出する部分に形成されている。また、開口部37は、天面部27において、その外縁部、つまり天面部27の外周に沿って複数形成されている。例えば、各開口部37は、周方向に沿って湾曲する円弧状の長穴として形成されている。さらに、開口部37は、周方向に離れた位置にそれぞれ配置されている。また、開口部37は、例えばフィルタである通気フィルタ38により覆われていてもよい。

また、天面部27には、通気開口部40が形成されていてもよい。通気開口部40は、排気筒20と対向する天面部27の中央部に配置されている。通気開口部40は、例えば円穴として形成されている。また、通気開口部40は、フィルタである圧縮フィルタ41により覆われていてもよい。

さらに、天面部27には、排気筒20と拡大部24とを着脱可能に接続するための接続部44が形成されていてもよい。接続部は、例えば通気開口部40の周囲から突出して排気筒20の拡大部24側の端部と係合される係合部45と、天面部27にて開口部37よりも内方の位置から第１遠心分離部４側に突出して排気筒20を位置決めする位置決め部46とを備えていてもよい。なお、接続部44は、必須の構成ではない。

また、天面部27には、壁部48が形成されている。壁部48は、天面部27に対して第１遠心分離部４側にリブ状に突出して形成されている。壁部48は、少なくとも開口部37の外方に対応する位置に形成されている。具体的に、壁部48は、開口部37の外方であって、開口部37の少なくとも一部に沿う位置であり、壁部48の端部は、開口部37の端部に対して短くてもよいし、開口部37の端部と略同一の位置でもよいし、開口部37の端部に対して長く突出していてもよい。さらに、壁部48は、第１遠心分離部４側の端部48aが、導入口３の最も第１集塵部５側の位置Ｅよりも第１遠心分離部４側に突出している。また、壁部48は、導入口３の最も第１集塵部５側の位置Ｅよりも、壁部48の第１遠心分離部４側の端部48aが第１遠心分離部４側に突出する量Ｍは、ケース10の長手方向である軸方向の導入口幅Ｗに対して１／４以下に設定されている。なお、天面部27の排気筒20側の位置は、例えば導入口３の最も第１集塵部５側の位置Ｅと面一、又は略面一でもよいし、第１遠心分離部４側にあってもよいし、第１集塵部５側にあってもよい。さらに、壁部48は、例えば一対形成されている。これら壁部48は、導入口３に対向する位置と、その反対側の位置とで、互いに離れて位置している。このため、各壁部48は、軸方向に見て、円弧状に湾曲して形成されている。

また、分離体11は、区画部50を備えている。区画部50は、ケース10との間に第２集塵部７を区画する部分である。区画部50は、例えばシール部材51を備えている。シール部材51は、ケース10の一端側に拡大して形成された段差部52に対して圧接されて、ケース10の一端側を閉塞するとともに、ケース10の段差部52よりも一端側の部分を第２集塵部７として第１遠心分離部４および第１集塵部５から隔離して区画する。また、区画部50には、第２遠心分離部６により遠心分離された塵埃を第２集塵部７に導く導塵部である傾斜部53が形成されていてもよい。

さらに、分離体11は、ケース10の一端側を覆う分離本体部55を備えている。分離本体部55は、ケース10の外部に位置している。また、分離本体部55の内部には、図示しないが、排気筒20から排出された空気を第２遠心分離部６に導く導風部が形成されている。さらに、分離本体部55の内部には、第２遠心分離部６を構成するコーン部57が複数形成されている。コーン部57は、ケース10側に向かって縮径される円錐状に形成され、円環状に配置されている。そして、各コーン部57は、内部に導入された含塵空気を旋回させて塵埃を分離し、分離された塵埃を、傾斜部53から第２集塵部７に排出するようになっている。また、分離本体部55の内部には、図示しないが、第２遠心分離部６から排出される空気を排出口８に導く排風部が形成されている。排風部には、例えばフィルタが配置されていてもよい。そして、分離本体部55には、排出口８が形成されている。また、分離本体部55には、集塵装置１を電気掃除機２に対して着脱するための着脱機構58が形成されていてもよい。

電気掃除機２は、集塵装置１が着脱可能に取り付けられる本体部60を備えている。また、電気掃除機２は、吸引源となる電動送風機61を備えている。さらに、電気掃除機２は、電動送風機61の動作を制御する図示しない制御部を備えている。また、電気掃除機２は、電動送風機61の起動および停止を操作する操作部63を備えている。本実施形態において、電気掃除機２は、例えば長手状の本体部60に対して着脱可能な風路体64を備える長尺状のスティック型の電気掃除機を例に挙げるが、例えば本体部60が床面上を走行可能なキャニスタ型などでもよいし、自律走行可能な自走式のものでもよい。

次に、上記一実施形態の動作を説明する。

電気掃除機11を用いた掃除の際、ユーザは、集塵装置１を本体部60に装着し、操作部63を操作して電動送風機61を動作させ、風路体64を用いて、電動送風機61の駆動により生じた負圧を利用して被掃除面の塵埃を空気とともに吸い込む。

含塵空気は、風路体64から本体部60を経由して導入口３から集塵装置１に吸い込まれる。このとき、含塵空気は、導入口３により、ケース10の内面14の接線方向に沿って導入されて、内挿部16とケース10の内面14との間に旋回流Ａを生じさせる。

この旋回流Ａは、排気筒20と内面14との間で旋回して第１遠心分離部４により塵埃を遠心分離しつつ、拡大部24の側面部26と内面14との間で流速が速められるとともに、突出部30に沿って旋回しながら第１集塵部５へと流れる。このとき、塵埃が各整流部35に沿って流れる旋回流Ａによって下方に徐々に圧縮される。

この後、旋回流Ａは、拡大部24の内方へと入り込み、一部が開口部37を通過して循環し、他部が通気開口部40を通過する。このとき、第１集塵部５内に溜められた塵埃を圧縮する。

排気筒20へと通過した含塵空気は、導風部から第２遠心分離部６のコーン部57へと導入され、コーン部57内で旋回されて、さらに微細な塵埃が分離されて第２集塵部７に溜められる。そして、塵埃が分離された空気は、排風部を介して排出口８から集塵装置１の外部へと排出されるとともに、電動送風機61に吸い込まれ、電動送風機61を冷却した後排気される。

ここで、第１集塵部５に溜められた塵埃が増加すると、旋回流Ａが流れにくくなり、含塵空気が負圧によって排気筒20側へと流れ込もうとする。このとき、突出面32が、一の整流部35の下流端側と他の整流部35の上流端側とを連結して形成された連結部36を備えることで、連結部36によって、含塵空気が負圧によって排気筒20側へと流れ込もうとすることを抑制し、塵埃の巻き上げを抑制できる。

また、突出部30は、少なくともいずれか２つの隣接する整流部35間に間欠部31を備えるため、比較的大きい塵埃は、突出部30に引っ掛かることなく間欠部31から第１集塵部５へと溜められやすくなる。

特に、間欠部31は、導入口３に対向する位置の旋回流Ａの下流側に形成されているため、導入口３から導入された含塵空気中の比較的大きい塵埃が、直ちに間欠部31から第１集塵部５へと溜められやすくなり、塵埃の分離効率を向上できる。

また、整流部35の上流端が導入口３側から旋回流Ａの下流側に向かって側面部26に対して徐々に外方へと突出して形成されているため、旋回流Ａに沿って第１集塵部５へと送り込まれる塵埃が突出部30に引っ掛かりにくい。

さらに、突出面32が導入口３に対向する位置で導入口３に対して第１集塵部５側に位置するため、導入口３からの含塵空気の導入を突出面32によって妨げにくい。

また、突出面32は、上流端が導入口３に対して旋回流Ａの上流側半周以内に位置するので、導入口３から導入された含塵空気を効率よくガイドして旋回流Ａを形成することができる。

また、突出部30の突出面32とは反対側の第１遠心分離部４側の反対側突出面33が、連結部36に対応する位置で外方に向かい旋回流Ａの下流側へと傾斜して形成されているので、反対側突出面33に沿って旋回流Ａに含まれる塵埃が、この反対側突出面33が傾斜した位置から第１集塵部５に向かって容易に溜められる。

さらに、旋回流Ａを排出する筒状の排気筒20よりも外方に拡大された拡大部24の排気筒20側の天面部27において、排気筒20よりも外方に拡大された位置に形成される開口部37の外方に対応して、拡大部24の排気筒20側の天面部27から第１遠心分離部４側に壁部48を突出することにより、壁部48とケース10の内面14とが対向する距離を取って旋回流Ａを強めることができるとともに、開口部37を通過する気流を壁部48によって排気筒20の外方に導くことができる。このため、排気筒20への塵埃の付着を抑制しつつ、塵埃の分離効率を向上できる。

また、壁部48の第１遠心分離部４側の端部48aが、導入口３の最も第１集塵部５側の位置Ｅよりも第１遠心分離部４側に突出しているので、壁部48とケース10の内面14との対向する距離を十分に確保して旋回流Ａを強めることができ、塵埃の分離性能をより向上できる。

導入口３の最も第１集塵部５側の位置Ｅよりも、壁部48の第１遠心分離部４側の端部48aの第１遠心分離部４が突出する量Ｍが、ケース10の長手方向の導入口幅Ｗに対して１／４以下に設定されているので、壁部48とケース10の内面14とが対向する距離を十分に確保して旋回流Ａを強めつつ、排気筒20に対して吸い込まれる気流を壁部48により妨げにくくなる。

なお、上記一実施形態において、ケース10は、底部13を開閉可能とし、第１集塵部５および第２集塵部７に溜められた塵埃を下方から排出するようにしてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 集塵装置
２ 電気掃除機
３ 導入口
４ 分離部である第１遠心分離部
５ 集塵部である第１集塵部
10 ケース
14 内面
16 構造部である内挿部
20 通気部である排気筒
24 拡大部
37 開口部
48 壁部
48a 端部
Ａ 旋回流

Claims (5)

1. 含塵空気を旋回させて塵埃を遠心分離する分離部と、前記分離部により分離された塵埃を溜める集塵部と、を具備した集塵装置であって、
   前記含塵空気が内方へと導入される導入口を有する筒状のケースと、
   前記ケースの内方に位置して前記ケースの内面との間に前記含塵空気の旋回流が形成される構造部と、を備え、
   前記構造部は、
   前記旋回流を排出する筒状の通気部と、
   前記通気部の前記集塵部側に位置し、前記通気部よりも外方に拡大された筒状の拡大部と、
   前記拡大部の前記通気部側の面において、前記通気部よりも外方に拡大された位置に形成される開口部と、
   少なくとも前記開口部の外方に対応する位置にて前記拡大部の前記通気部側の面から前記分離部側へと突出する円弧状の壁部と、を有し、
   前記開口部は、周方向において前記導入口と対向する位置を除く位置にあり、
   前記壁部は、前記ケースの長手方向において前記導入口とオーバーラップし、前記壁部同士が前記導入口と対向する位置で周方向に離れていることで、前記壁部が前記導入口と対向しない位置にある
   ことを特徴とする集塵装置。
2. 前記壁部は、前記分離部側の端部が、前記導入口の最も前記集塵部側よりも前記分離部側に突出している
   ことを特徴とする請求項１記載の集塵装置。
3. 前記導入口の最も前記集塵部側よりも、前記壁部の前記分離部側の端部の前記分離部側が突出する量は、前記ケースの長手方向の前記導入口幅に対して１／４以下に設定されている
   ことを特徴とする請求項２記載の集塵装置。
4. 前記開口部は、前記拡大部の前記通気部側の面において、この面の外縁部に沿って複数形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の集塵装置。
5. 請求項１ないし４いずれか一記載の集塵装置を備える
   ことを特徴とした電気掃除機。

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