JPWO2014115588A1 - サイクロン分離装置及びこれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

外部風路からの含塵空気が流れ込む流入口（２１２）と、略円筒形状に形成され、流入口（２１２）から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気と塵埃とを分離する旋回室（２１８）と、旋回室（２１８）の上部円筒部（２１１）の側壁（２１１ａ）に開口する側壁開口部（２１３）を介して塵含空気から分離した塵埃を溜める側壁外集塵室（２３５）と、旋回室内の含塵空気から分離した空気を排出する排出口（２４４）とを備え、側壁開口部（２１３）に、側壁開口部（２１３）を通過する気流の風切音を抑制するリブ（２２０）を設けた。

Description

本発明は、サイクロン分離装置及びこのサイクロン分離装置を用いた電気掃除機に係るもので、特に、サイクロン分離装置の低騒音化に関するものである。

一般的なサイクロン分離装置において、サイクロン分離装置へ流入された含塵空気が旋回室内において遠心力により塵埃と清浄空気とに分離される。この分離された塵埃は集塵室にて捕捉され、清浄空気は排出管を通ってサイクロン分離装置から排出される。この際、旋回室内又は排出管内での旋回気流の風速が大きいため、旋回気流に起因して発生する音が問題となる。この音を低減するために、旋回室内（集塵室へ連通する連通風路を含む）又は排出管内の乱流を抑制することを目的とした技術が開示されている。
例えば、特許文献１では、排出管の内壁から中心に向かって突設され、曲線部及び直線部を備えた騒音低減リブが開示されている。また、特許文献２では、含塵空気が旋回室内を旋回する際の振動に起因する振動音を低減することを目的とした排出管に防振リブを設けたサイクロン分離装置が示されている。さらに、特許文献３では、旋回室から集塵室への連通口にセレーション（歯状刻み）を設けた電気掃除機が示されている。

日本特開２００６−５５６２２号公報 日本特開２０１１−２１２１７２号公報 日本特許第４３３１６５６号公報

しかしながら、上記の特許文献１および特許文献２に開示されている従来技術では、旋回室から集塵室への塵埃移動通路、又は含塵空気のうち比較的大きな塵埃を分離するために設けられた０次開口部を備えたサイクロン分離装置において、塵埃移動通路又は０次開口部から発生する気流音への対策が不十分であった。
また、特許文献３では、旋回室から集塵室への連通口にセレーションを設けることが示されているが、含塵空気の風路途中に設けるため、毛髪又は綿ゴミなどの引っかかり又は圧力損失による騒音の増大などへの対策が不十分であった。

また、旋回室内を旋回する含塵空気から比較的大きな塵埃を分離する０次開口を有するサイクロン分離装置では、含塵空気が０次開口部を通過する際に、特定の周波数成分をピークに持つ気流音が発生するという課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するために為されたものであり、旋回室内を旋回する含塵空気から比較的嵩の大きな塵埃を分離する０次開口部を通過する際に発生する気流音を低減し、かつ０次開口部におけるゴミの引っかかり又は圧力損失を抑制するサイクロン分離装置及びこのサイクロン分離装置を用いた電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明に係るサイクロン分離装置は、外部風路からの含塵空気が流れ込む流入口と、略円筒形状に形成され、流入口から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気と塵埃とを分離する旋回室と、この旋回室の円筒部側壁に開口する側壁開口部を介して塵含空気から分離した塵埃を溜める側壁外集塵室と、旋回室内の含塵空気から分離した空気を排出する排出口とを備え、側壁開口部に、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制するリブを設けたものである。

本発明に係るサイクロン分離装置及びこれを用いた電気掃除機によれば、上記の構成を採用したことにより、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制することが可能になる。

本発明の実施の形態１を示す電気掃除機の斜視図である。 本発明の実施の形態１を示す電気掃除機の掃除機本体の斜視図である。 本発明の実施の形態１を示す電気掃除機の掃除機本体の上面図である。 本発明の実施の形態１を示す電気掃除機の図３の掃除機本体のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態１を示す電気掃除機の掃除機本体の斜視図（サイクロン分離装置を外した状態）である。 本発明の実施の形態１を示すサイクロン分離装置の上面図である。 本発明の実施の形態１を示すサイクロン分離装置の下面図である。 本発明の実施の形態１を示す図６のサイクロン分離装置のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態１を示すサイクロン分離装置の要部である側壁開口部に設けられたリブの構成を説明する図である（集塵部ケースを外した状態）。 本発明の実施の形態１を示す図９のサイクロン分離装置のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の実施の形態２を示すサイクロン分離装置の要部である側壁開口部に設けられたリブの構成を説明する図である（集塵部ケースを外した状態）。 本発明の実施の形態１及び実施の形態２に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。 本発明の実施の形態１及び実施の形態２に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。 本発明の実施の形態１に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。 本発明の実施の形態１に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。 本発明の実施の形態２に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。 本発明の実施の形態２に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１を示す電気掃除機の斜視図である。図２は本発明の実施の形態１を示す電気掃除機の掃除機本体の斜視図である。図３は本発明の実施の形態１を示す電気掃除機の掃除機本体の上面図である。図４は本発明の実施の形態１を示す電気掃除機の図３の掃除機本体のＡ−Ａ断面図である。図５は本発明の実施の形態１を示す電気掃除機の掃除機本体の斜視図（サイクロン分離装置を外した状態）である。図６は本発明の実施の形態１を示すサイクロン分離装置の上面図である。図７は本発明の実施の形態１を示すサイクロン分離装置の下面図である。図８は本発明の実施の形態１を示す図６のサイクロン分離装置のＢ−Ｂ断面図である。図９は本発明の実施の形態１を示すサイクロン分離装置の要部である側壁開口部に設けられたリブの構成を説明する図である（集塵部ケースを外した状態）。図１０は本発明の実施の形態１を示す図９のサイクロン分離装置のＣ−Ｃ断面図である。なお、各図において同じ部分にはこれと同じ符号を付している。図１２は本発明の実施の形態１及び実施の形態２に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。図１３は本発明の実施の形態１及び実施の形態２に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。図１４は本発明の実施の形態１に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。図１５は本発明の実施の形態１に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。

以下、図１から図１０、及び、図１２から図１５を用いて説明する。
実施の形態１に示す電気掃除機１は、掃除機本体１００と、これにホース端部２１が接続されるサクションホース２と、このサクションホース２の他端に一端が接続される接続パイプ３と、この接続パイプ３の他端に一端が接続される吸引パイプ４と、この吸引パイプ４の他端に接続される吸込口体５とから構成される。
以後、掃除機本体１００に対し、サクションホース２が接続される方向を前、反対方向を後、この前後方向に対し、前方に向かって右方向、左方向をそれぞれ右、左と定義するものとする。

サクションホース２は可撓性を備えた蛇腹状を呈する部材からなる。
接続パイプ３は途中で折れ曲がった円筒状の部材からなり、掃除をする人が持って操作するための取っ手３１が設けられている。取っ手３１には後述する電動送風機１０２の駆動開始、停止、出力の調整などを行う運転を制御するための操作スイッチ３２が設けられている。
吸込口体５は、下向きに形成された開口から掃除面上のごみ（塵埃）を空気と一緒に吸い込むためのものであり、被掃除面である床面又は絨毯などの塵埃を掻き上げる回転ブラシ（図示せず）を備えている。
また、サクションホース２、接続パイプ３、吸引パイプ４及び吸込口体５の内部にはリード線（図示せず）が配設され、操作スイッチ３２からの制御信号又は掃除機本体１００からの電力を掃除機本体１００又は吸込口体５の回転ブラシに伝達する。

（掃除機本体）
掃除機本体１００には、電源コード１０１を介して商用電源から供給される電力により吸引風を発生する電動送風機１０２が内蔵されている（図４参照）。この電動送風機１０２により、被掃除面から塵埃とともに吸引された吸引風の中の空気から塵埃と清浄空気とを分離するサイクロン分離装置２００が、掃除機本体１００に着脱自在に装着される（図２及び図５参照）。後述するように、サイクロン分離装置２００が掃除機本体１００に装着されると、吸込口体５、吸引パイプ４、接続パイプ３、サクションホース２を経由して掃除機本体１００、サイクロン分離装置２００及び掃除機本体１００の順に連通し、含塵空気を吸引し、塵埃と清浄空気とを分離し、清浄空気を掃除機本体外に排出する風路が形成される。

掃除機本体１００の前部には、サクションホース２のホース端部２１が接続されるホース接続口１０３が形成される。
また、掃除機本体１００の上面には、略凹部形状をなし、サイクロン分離装置２００が前方下向きの斜めに収容されるサイクロン分離装置収容部１１０が形成され、サイクロン分離装置収容部１１０の底面略中央には、サイクロン分離装置ハンドル部２０１が収容されるハンドル収容部１１１が形成される（図５参照）。

掃除機本体１００の後部右側にはサイクロン分離装置接続口１０４が形成され、サイクロン分離装置２００に含塵空気が流入する流入口２１２（後述する）と接続される。そして、ホース接続口１０３とサイクロン分離装置接続口１０４とを連通する吸気ダクト１０５が、サイクロン分離装置収容部１１０の右側方の内部に形成される（図５において破線で示す）。

掃除機本体１００の後部の左右略中央には、サイクロン分離装置接続口１０４に隣接するように掃除機本体接続口１０６が形成され、塵埃が分離された清浄空気がサイクロン分離装置２００から流出する排出口２４４（後述する）と接続される。掃除機本体接続口１０６は、電動送風機１０２を経由して、清浄空気を掃除機本体１００の外部へ排気する排気口（図示せず）と連通し、掃除機本体接続口１０６、電動送風機１０２及び排気口が排気風路（図示せず）を形成する。

掃除機本体１００には、両側面から上方に立設した門状の掃除機本体ハンドル１０９が設けられる。また、後部には、電源コード１０１が収容されるコードリールが格納される。また、後部底面には回転軸が固定された１対の車輪１０７が設けられる。さらに、前部底面には回転軸が回動自在のキャスター１０８が設けられる。

（サイクロン分離装置）
図６から図８に示すように、サイクロン分離装置２００は全体として略円筒状の形状をなし、略円筒形状の旋回部ケース２１０と、旋回部ケース２１０の回りを取り囲む集塵部ケース２３０と、旋回部ケース２１０の上部に接続される排出部ケース２４０とから構成される。

旋回部ケース２１０には、後述するように、特許請求の範囲でいう流入口２１２、旋回室２１８、側壁開口部２１３及びリブ２２０が形成される。
集塵部ケース２３０には、後述するように、特許請求の範囲でいう側壁外集塵室２３５が形成される。
排出部ケース２４０には、後述するように、特許請求の範囲でいう排出口２４４が形成される。

旋回部ケース２１０は、上端が開口し、上部が略円筒形状の上部円筒部２１１と、上部円筒部２１１の下端に連なるように形成される円錐部２１５と、円錐部２１５の外側を取り囲む下部円筒部２１４とから構成される。

上部円筒部２１１の側壁２１１ａの上部には、外部風路である吸気ダクト１０５からの含塵空気が流れ込む流入口２１２が形成される。上部円筒部２１１の側壁２１１ａの下部には、側壁開口部２１３が形成される。側壁開口部２１３には、後述するリブ２２０が形成される。また、上部円筒部２１１に連なって、円錐部２１５の外側に円筒状で下端部に下端開口部２１４ａを有する下部円筒部２１４が形成される。さらに、上部円筒部２１１の外周には、後述する集塵部ケース２３０の上端部２３３を塞ぐフランジ部２１１ｂが形成される。

円錐部２１５の下端には開口部２１５ａが形成され、下部円筒部２１４の下端開口部２１４ａよりも上方に位置する。
上部円筒部２１１及び円錐部２１５の内部は、流入口２１２から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気と塵埃とを分離する旋回室２１８を形成する。
また、下部円筒部２１４と、後述する集塵部ケース２３０の底部２３２と、円錐部２１５の外側とで囲まれた空間が円錐部外集塵室２１９を形成する。
後述するように、旋回部ケース２１０の上端には、排出部ケース２４０が接続される。

集塵部ケース２３０は、外壁部２３１が略円筒状で底部２３２を有する有底のケースで、上端部２３３が開口する。上端部２３３は旋回部ケース２１０の上部円筒部２１１の外周に形成されるフランジ部２１１ｂにより覆われる。底部２３２には、旋回部ケース２１０の下部円筒部２１４の下端開口部２１４ａの内周壁に嵌合するように円筒状の隔壁部２３２ａが立設される。そして、下端開口部２１４ａの下端縁と底部２３２との間にパッキンなどのシール部材２３４が設けられる。

また、外壁部２３１の内側と旋回部ケース２１０の下部円筒部２１４の外部との間に形成される空間が側壁外集塵室２３５を形成し、旋回室２１８内を旋回する含塵空気のうち側壁開口部２１３を通過した比較的重量の大きい塵埃が側壁外集塵室２３５の下部に溜まる。

なお、外壁部２３１には、サイクロン分離装置２００の集塵部ケース２３０の底部に溜まった塵埃を廃棄するときに、使用者がサイクロン分離装置２００を持ち運ぶためのサイクロン分離装置ハンドル部２０１が形成される。

集塵部ケース２３０は、使用者が塵埃のたまり具合を確認出来るように、透明性の高い樹脂で成形される。このとき、使用者は、塵埃の視認が良いため、不快に感じることがある。この改善として、集塵部ケース２３０を透明樹脂で成形し、その外側にハーフミラー蒸着によるめっき層を形成してもよい。

排出部ケース２４０は、排出管２４１と蓋部２４２とから構成される。
排出管２４１は旋回部ケース２１０の上部円筒部２１１の中心軸と同軸の円筒部２４１ａと円筒部２４１ａの下部に連なる円錐部２４１ｂとから構成され、円筒部２４１ａの下部と円錐部２４１ｂの円錐面には多数の微細孔２４１ｃが穿設されている。

蓋部２４２の内部は、一端が排出管２４１の上端開口と連通し、排出管２４１の中心軸に対し折れ曲がる方向の排出ダクト２４３を形成する。蓋部２４２の内部の他端、つまり排出ダクト２４３の排出端は排出口２４４を形成する。排出口２４４は、掃除機本体１００の掃除機本体接続口１０６と接続される。

（側面開口部に設けられるリブ）
本発明の要部である、側壁開口部２１３に形成されるリブ２２０の構成について説明する。
図９に示すように、側壁開口部２１３は略１／４円の扇状形状をなし、上部円筒部２１１の管軸方向の寸法が４５ｍｍ、円周方向の寸法が３０ｍｍである。また、上部円筒部２１１の内径は８０ｍｍである。また、上部円筒部２１１の肉厚は１．８ｍｍである。

図９、図１０に示すように、リブ２２０は側壁開口部２１３を通過する気流の風切音を抑制するものである。リブ２２０を含む上部円筒部２１１の材質はＡＢＳ樹脂であるが、ポリプロピレン樹脂など熱可塑性樹脂を用いてもよい。リブ２２０は、旋回室２１８内の旋回気流の上流側から側壁２１１ａの旋回気流に沿った接線方向に延設し（接線方向の高さが６ｍｍ）、その先端部２２１は自由端となっている。ここで、側壁２１１ａの内面とリブ２２０の内面とは、それぞれの曲率中心が上部円筒部２１１の回転軸と同じとなるようになめらかに連なっている。リブ２２０の外面が側壁２１１ａの外面より上部円筒部２１１の回転軸側に窪んでいる。リブ２２０の肉厚は１ｍｍ以下が望ましい。このように、リブ２２０の肉厚を薄くしたので、リブ２２０の弾性が高まり、先端の自由端での弾性変形がしやすくなる。

また、図９に示すように、リブ２２０の上端及び下端に切欠部２２２を設けてもよい。上端及び下端に切欠部２２２（それぞれ幅１ｍｍ程度）を設けることにより、リブ２２０の弾性がさらに高まり、先端の自由端がより弾性変形しやすくなる。
後述するように、この弾性変形により、側壁開口部２１３を通過する気流がつくる規則的な渦を乱し、特定周波数での騒音レベルを低減することができる。

次に、電気掃除機全体の動作について説明する。
掃除機本体１００に内蔵された電源コード１０１をコンセントに接続し、操作スイッチ３２を操作して電動送風機１０２を駆動すると、電動送風機１０２が吸引風を発生し、被掃除面上の塵埃を含む含塵空気が吸込口体５、吸引パイプ４、接続パイプ３、サクションホース２を経由し、ホース接続口１０３から掃除機本体１００内に吸い込まれる。次に含塵空気はホース接続口１０３から吸気ダクト１０５を経由して、サイクロン分離装置接続口１０４から流入口２１２を介してサイクロン分離装置２００内に吸い込まれる。
サイクロン分離装置２００内での動作は後述する。

サイクロン分離装置２００内で塵埃が分離された清浄空気は、サイクロン分離装置２００の排出口２４４を経由して、掃除機本体接続口１０６から再び掃除機本体１００内に吸い込まれる。掃除機本体１００内に吸い込まれた清浄空気は、電動送風機１０２を経由して、排気口から掃除機本体１００の外部へ排気される。

次に、サイクロン分離装置２００内での動作を説明する。
流入口２１２から吸い込まれた含塵空気は旋回室２１８内に導入され、旋回部ケース２１０の上部円筒部２１１の側壁２１１ａに沿って旋回する旋回気流を形成する（図１０の実線の矢印参照）。この旋回気流は、上部円筒部２１１の中心軸近傍の流速の大きい強制渦領域と、その外側の流速の小さい自由渦領域とを形成しながら、下方（円錐部２１５側）に流れていく。

旋回室２１８内の旋回気流に含まれる塵埃には遠心力が作用する。例えば、繊維ごみ又は毛髪といった比較的嵩の大きなごみ（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、上部円筒部２１１の側壁２１１ａに押し付けられながら、旋回室２１８内を落下する。ごみαは、側壁開口部２１３の高さに達すると旋回気流から分離され、側壁開口部２１３を通過して側壁外集塵室２３５に送られる。側壁開口部２１３から側壁外集塵室２３５に進入したごみαは、旋回室２１８内を旋回する気流の旋回方向と同じ方向に移動しながら、側壁外集塵室２３５内を落下し、側壁外集塵室２３５の最下部に達し、捕集される。

一方、側壁開口部２１３から側壁外集塵室２３５に進入しなかったごみは、旋回室２１８の気流に乗って、旋回室２１８内を旋回しながら下方に進む。砂ごみ又は細かな繊維ごみといった比較的嵩の小さなごみ（以下、このようなごみのことを「ごみβ」という）は、開口部２１５ａを通過し、円錐部外集塵室２１９に落下して捕捉される。

旋回室２１８内で旋回する気流は、旋回室２１８の最下部、すなわち、円錐部２１５の下端に達すると、その進行方向を上向きに変えて、旋回室２１８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α及びごみβが除去されている。ごみα及びごみβが取り除かれた気流（清浄空気）は、排出管２４１及び排出ダクト２４３を通過して、排出口２４４からサイクロン分離装置２００の外部に排出される。

次に、側壁開口部２１３を通過する気流に対するリブ２２０の動作について説明する。
図１２及び図１３は、側壁開口部２１３にリブ２２０がない場合の騒音レベルの周波数成分の実測値の例を示す。図１４及び図１５は、側壁開口部２１３にリブ２２０を設けた場合の騒音レベルの周波数成分の実測値の例を示す。いずれの図も、横軸は周波数で、１００Ｈｚから１００００Ｈｚまでの範囲を示す。縦軸は騒音レベル（ｄＢ）である。

測定条件は、いずれも電動送風機１０２の消費電力は８５０Ｗである。図１２は、掃除機本体１００の前後左右中心を通る床面から上方に１．５ｍ位置、図１３は、掃除機本体１００の前後左右中心から左方に１．５ｍ位置で測定した結果である。

パワーメータで測定した騒音レベルの平均値は、図１２の場合が６５．５ｄＢ、図１３の場合が６５．２ｄＢである。また、図１４の場合が６５．２ｄＢ、図１５の場合が６２．７ｄＢである。このように、リブ２２０を設けることにより、騒音レベルの平均値が低減されており、特に掃除機本体１００の前後左右中心から左方位置での騒音レベルの平均値が著しく低減していることがわかる。

また、特定の周波数として１０００Ｈｚにおける騒音レベルについて比較した（図中、楕円で囲んだ部分）。１０００Ｈｚを選定した理由は、上部円筒部２１１の側壁２１１ａに側壁開口部２１３を形成しない場合には１０００Ｈｚにおいて騒音のピークが発生しないことと、１０００Ｈｚの周波数の騒音が耳障りと感じたためであり、１０００Ｈｚでの騒音レベルを低減することを目的とした。
図１２及び図１３における１０００Ｈｚでの騒音レベルに対し、図１４及び図１５における１０００Ｈｚでの騒音レベルがいずれも低減されていることがわかる。

このリブ２２０の作用について説明する。
上部円筒部２１１の側壁２１１ａに形成された側壁開口部２１３から側壁外集塵室２３５へ旋回気流が流れ込むと、笛が鳴るのと同じ原理で、側壁開口部２１３の旋回気流の上流側から接線方向に流れる気流の速度が一定なため、側壁開口部２１３の旋回気流の下流側の縁部から、旋回方向が交互に変わるカルマン渦を作り出し、空気の密度が周期的に変化する。このため、特定の周波数成分をピークに持つ大きな風切音が発生する。

側壁開口部２１３の旋回気流上流側の縁部にリブ２２０を設けると、リブ２２０の先端部２２１が自由端となっているので、旋回気流によりこの自由端が微小に振動する。リブ２２０の肉厚は１ｍｍ以下となっているため、弾性が高まるためである。このため、上流側から接線方向に流れる一定速度の気流は、リブ２２０を通過するとき乱され不規則となり、風切音は特定の周波数をピークに持たなくなる。

また、リブ２２０の上端及び下端に切欠部２２２を設けると、リブ２２０の弾性がさらに高まり、先端の自由端がより弾性変形しやすくなる。したがって、特定の周波数の風切音の低減効果がさらに高まる。

また、リブ２２０は、旋回室２１８の上部円筒部２１１内の旋回気流の上流側から側壁２１１ａの接線方向に延設するとともにその先端部２２１を自由端としたので、毛髪又は綿ゴミなどの引っかかりが抑制されるとともに、圧力損失による騒音の発生も抑制される。

このように、実施の形態１のサイクロン分離装置によれは、外部風路からの含塵空気が流れ込む流入口と、略円筒形状に形成され、流入口から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気と塵埃とを分離する旋回室と、この旋回室の円筒部側壁に開口する側壁開口部を介して塵含空気から分離した塵埃を溜める側壁外集塵室と、旋回室内の含塵空気から分離した空気を排出する排出口とを備え、側壁開口部に、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制するリブを設けたので、旋回気流によりリブの自由端が微小に振動し、上流側から接線方向に流れる一定速度の気流は、リブを通過するとき乱され不規則となり、風切音は特定の周波数をピークに持たなくなる。したがって、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制することができ、騒音の小さいサイクロン分離装置及びこれを用いた電気掃除機を得ることができる。

また、リブの上端及び下端に切欠部を設けたので、リブの弾性がさらに高まり、先端の自由端がより弾性変形しやすくなる。したがって、特定の周波数の風切音の低減効果がさらに高まる。

また、リブを、旋回室の上部円筒部内の旋回気流の上流側から旋回室側壁の接線方向に延設するとともにその先端を自由端としたので、毛髪又は綿ゴミなどの引っかかりが抑制されるとともに、圧力損失による騒音の発生も抑制される。

実施の形態２．
図１１は本発明の実施の形態２を示すサイクロン分離装置の要部である側壁開口部に設けられたリブの構成を説明する図である（集塵部ケース２３０を外した状態）。図１６は本発明の実施の形態２に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。図１７は本発明の実施の形態２に示すサイクロン分離装置の効果を説明する図である。いずれの図も、横軸は周波数で、１００Ｈｚから１００００Ｈｚまでの範囲を示す。縦軸は騒音レベル（ｄＢ）である。
実施の形態２は実施の形態１の側壁開口部２１３に設けたリブ２２０と形状だけが異なるものであり、他の構成は実施の形態１に記載の構成と同一である。

図１１に示すように、側壁開口部２１３に設けたリブ２２３は、山部２２３ａと谷部２２３ｂとを交互に有する鋸歯状形状となっている。谷部２２３ｂの底から山部２２３ａの先端までの高さは６ｍｍ〜９ｍｍ程度である。なお、この鋸歯状形状は紋章学ではシェブロンと呼ばれる。図１１に示すように、リブ２２３は５個の山部２２３ａと６個の谷部２２３ｂが形成されている。リブ２２３の上端及び下端の谷部は、実施の形態１の切欠部２２２を兼ねる。

次に、側壁開口部２１３を通過する気流に対するリブ２２３の動作について説明する。
図１６及び図１７は、側壁開口部２１３にリブ２２３を設けた場合の騒音レベルの周波数成分の実測値の例を示す。測定条件は実施の形態１に記載した条件と同じであり、電動送風機１０２の消費電力は８５０Ｗである。図１６は、掃除機本体１００の前後左右中心を通る床面から上方に１．５ｍ位置、図１７は、掃除機本体１００の前後左右中心から左方に１．５ｍ位置で測定した結果である。ここでも、側壁開口部２１３にリブ２２３がない場合の騒音レベルの周波数成分の実測値の例である図１２及び図１３と比較する。

実施の形態１と同様に、パワーメータで測定した騒音レベルの平均値は、側壁開口部にリブ２２３がない図１２の場合が６５．５ｄＢ、図１３の場合が６５．２ｄＢである。また、図１６の場合が６４．４ｄＢ、図１７の場合が６１．２ｄＢである。このように、リブ２２３を設けることにより、騒音レベルの平均値が低減されており、特に掃除機本体１００の前後左右中心から左方位置での騒音レベルの平均値が著しく低減していることがわかる。

また、実施の形態１と同様に、特定の周波数として１０００Ｈｚにおける騒音レベルについて比較した（図中、楕円で囲んだ部分）。
図１２及び図１３における１０００Ｈｚでの騒音レベルに対し、図１６及び図１７における１０００Ｈｚでの騒音レベルがいずれも低減されていることがわかる。

このリブ２２３の作用について説明する。
実施の形態１で説明したとおり、上部円筒部２１１の側壁２１１ａの側壁開口部２１３から側壁外集塵室２３５へ旋回気流が流れ込むと、側壁開口部２１３の旋回気流上流側から接線方向に流れる気流の速度が一定なため、側壁開口部２１３の旋回気流の下流側の端部から、旋回方向が交互に変わるカルマン渦を作り出し、空気の密度が周期的に変化する。このため、特定の周波数成分をピークに持つ大きな風切音が発生する。

側壁開口部２１３の旋回気流上流側の端部に山部２２３ａと谷部２２３ｂとを交互に有する鋸歯状形状のリブ２２３を設けると、リブ２２３の先端部（山部２２３ａ）が自由端となっているので、旋回気流によりこの自由端が微小に振動する。また、リブ２２３の上端及び下端に切欠部２２２（それぞれ幅１ｍｍ程度）を設けることにより、リブ２２３の弾性がさらに高まり、先端の自由端がより弾性変形しやすくなる。

さらに、リブ２２３に旋回気流が通過すると、旋回室２１８内の早い流速を有する旋回気流と側壁外集塵室２３５内の遅い流速を有する旋回気流とが一度に混合することなく、それぞれ山部２２３ａと谷部２２３ｂとを結ぶ線上で徐々に気流が混合されるため、騒音の原因となる渦の発達を抑制する。この結果、騒音の更なる低減を図ることが出来る。

また、リブ２２３の上端及び下端に切欠部２２２を設けたので、リブ２２３の弾性がさらに高まり、先端の自由端がより弾性変形しやすくなる。したがって、特定の周波数の風切音の低減効果がさらに高まる。

また、リブ２２３は、旋回室２１８の上部円筒部２１１内の旋回気流の上流側から側壁２１１ａの接線方向に延設するとともにその先端部（山部２２３ａ）を自由端としたので、毛髪又は綿ゴミなどの引っかかりが抑制されるとともに、圧力損失による騒音の発生も抑制される。

実施の形態２では、実施の形態１と同様に、リブ２２３の肉厚を１ｍｍ以下としたが、上部円筒部２１１と同じ肉厚である１．８ｍｍとしてもよい。リブ２２３の先端部での剛性が増して振動が低減するものの、それぞれ山部２２３ａと谷部２２３ｂとを結ぶ線上で徐々に気流が混合されるため、騒音の原因となる渦の発達を抑制する効果がある。

このように、実施の形態２のサイクロン分離装置によれは、外部風路からの含塵空気が流れ込む流入口と、略円筒形状に形成され、流入口から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気と塵埃とを分離する旋回室と、この旋回室の円筒部側壁に開口する側壁開口部を介して塵含空気から分離した塵埃を溜める側壁外集塵室と、旋回室内の含塵空気から分離した空気を排出する排出口とを備え、側壁開口部に、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制するリブを設け、このリブを、山部と谷部とを交互に有する鋸歯状形状としたたので、旋回気流によりリブの自由端が微小に振動し、上流側から接線方向に流れる一定速度の気流は、リブを通過するとき乱され不規則となる効果に加え、山部と谷部とを結ぶ線上で徐々に気流が混合されるため、騒音の原因となる渦の発達を抑制する効果がある。その結果、風切音は特定の周波数をピークに持たなくなる。したがって、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制することができ、騒音の小さいサイクロン分離装置及びこれを用いた電気掃除機を得ることができる。

また、リブの上端及び下端に切欠部を設けたので、リブの弾性がさらに高まり、先端の自由端がより弾性変形しやすくなる。したがって、特定の周波数の風切音の低減効果がさらに高まる。

また、リブを、旋回室の上部円筒部内の旋回気流の上流側から旋回室側壁の接線方向に延設するとともにその先端を自由端としたので、毛髪又は綿ゴミなどの引っかかりが抑制されるとともに、圧力損失による騒音の発生も抑制される。

１ 電気掃除機、２ サクションホース、２１ ホース端部、３ 接続パイプ、３１ 取っ手、３２ 操作スイッチ、４ 吸引パイプ、５ 吸込口体、１００ 掃除機本体、１０１ 電源コード、１０２ 電動送風機、１０３ ホース接続口、１０４ サイクロン分離装置接続口、１０５ 吸気ダクト、１０６ 掃除機本体接続口、１０７ 車輪、１０８ キャスター、１０９ 掃除機本体ハンドル、１１０ サイクロン分離装置収容部、１１１
ハンドル収容部、２００ サイクロン分離装置、２０１ サイクロン分離装置ハンドル部、２１０ 旋回部ケース、２１１ 上部円筒部、２１１ａ 側壁、２１１ｂ フランジ部、２１２ 流入口、２１３ 側壁開口部、２１４ 下部円筒部、２１４ａ 下端開口部、２１５ 円錐部、２１５ａ 開口部、２１８ 旋回室、２１９ 円錐部外集塵室、２２０ リブ、２２１ 先端部、２２２ 切欠部、２２３ リブ、２２３ａ 山部、２２３ｂ
谷部、２３０ 集塵部ケース、２３１ 外壁部、２３２ 底部、２３２ａ 隔壁部、２３３ 上端部、２３４ シール部材、２３５ 側壁外集塵室、２４０ 排出部ケース、２４１ 排出管、２４１ａ 円筒部、２４１ｂ 円錐部、２４１ｃ 微細孔、２４２ 蓋部、２４３ 排出ダクト、２４４ 排出口。

本発明に係るサイクロン分離装置は、外部風路からの含塵空気が流れ込む流入口と、略円筒形状に形成され、流入口から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気と塵埃とを分離する旋回室と、この旋回室の円筒部側壁に開口する側壁開口部を介して含塵空気から分離した塵埃を溜める側壁外集塵室と、旋回室内の含塵空気から分離した空気を排出する排出口とを備え、側壁開口部に、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制するリブを設けたものである。

（側壁開口部に設けられるリブ）
本発明の要部である、側壁開口部２１３に形成されるリブ２２０の構成について説明する。
図９に示すように、側壁開口部２１３は略１／４円の扇状形状をなし、上部円筒部２１１の管軸方向の寸法が４５ｍｍ、円周方向の寸法が３０ｍｍである。また、上部円筒部２１１の内径は８０ｍｍである。また、上部円筒部２１１の肉厚は１．８ｍｍである。

このように、実施の形態１のサイクロン分離装置によれば、外部風路からの含塵空気が流れ込む流入口と、略円筒形状に形成され、流入口から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気と塵埃とを分離する旋回室と、この旋回室の円筒部側壁に開口する側壁開口部を介して含塵空気から分離した塵埃を溜める側壁外集塵室と、旋回室内の含塵空気から分離した空気を排出する排出口とを備え、側壁開口部に、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制するリブを設けたので、旋回気流によりリブの自由端が微小に振動し、上流側から接線方向に流れる一定速度の気流は、リブを通過するとき乱され不規則となり、風切音は特定の周波数をピークに持たなくなる。したがって、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制することができ、騒音の小さいサイクロン分離装置及びこれを用いた電気掃除機を得ることができる。

このように、実施の形態２のサイクロン分離装置によれば、外部風路からの含塵空気が流れ込む流入口と、略円筒形状に形成され、流入口から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気と塵埃とを分離する旋回室と、この旋回室の円筒部側壁に開口する側壁開口部を介して含塵空気から分離した塵埃を溜める側壁外集塵室と、旋回室内の含塵空気から分離した空気を排出する排出口とを備え、側壁開口部に、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制するリブを設け、このリブを、山部と谷部とを交互に有する鋸歯状形状としたので、旋回気流によりリブの自由端が微小に振動し、上流側から接線方向に流れる一定速度の気流は、リブを通過するとき乱され不規則となる効果に加え、山部と谷部とを結ぶ線上で徐々に気流が混合されるため、騒音の原因となる渦の発達を抑制する効果がある。その結果、風切音は特定の周波数をピークに持たなくなる。したがって、側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制することができ、騒音の小さいサイクロン分離装置及びこれを用いた電気掃除機を得ることができる。

Claims (6)

1. 外部風路からの含塵空気が流れ込む流入口と、
   略円筒形状に形成され、前記流入口から流れ込んだ前記含塵空気を旋回させて空気と塵埃とを分離する旋回室と、
   該旋回室の円筒部側壁に開口する側壁開口部を介して前記含塵空気から分離した塵埃を溜める側壁外集塵室と、
   前記旋回室内の前記含塵空気から分離した空気を排出する排出口と、を備え、
   前記側壁開口部に、前記側壁開口部を通過する気流の風切音を抑制するリブを設けたことを特徴とするサイクロン分離装置。
2. 前記リブは、前記旋回室内の旋回気流の上流側から前記円筒部側壁の接線方向に延設すするとともにその先端を自由端としたことを特徴とする請求項１記載のサイクロン分離装置。
3. 前記リブは、山部と谷部とを交互に有する鋸歯状形状としたことを特徴とする請求項２記載のサイクロン分離装置。
4. 前記リブの上端及び下端に切欠部を形成した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。
5. 前記リブの肉厚が１ｍｍ以下とす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. 吸引風を発生する電動送風機を内蔵する掃除機本体と、
   請求項１に記載のサイクロン分離装置と、
   を備えたことを特徴とする電気掃除機。

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