JPWO2017090480A1 - サイクロン式集塵装置 - Google Patents
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Abstract
本願発明の例示的な実施形態に係るサイクロン式集塵装置は、前後方向に延びる筒状であり、前端面および後端面を有する捕集容器と、前記捕集容器の周面に接続され、空気が流入する流入部と、前記後端面を貫通し、一部が前記捕集容器の内部に配置される内筒と、を備え、前記内筒は、前記捕集容器内に位置する部分の周面において、前記空気が流出する流出口を有し、前記後端面は、前記前端面に対して幅が広く、前記流入部は、前側に偏って配置される。【選択図】図2
Description
本発明は、サイクロン式集塵装置に関する。
従来、サイクロン式集塵機構を横姿勢で用いた電気掃除機が提案されている(例えば、日本国公開公報特開2004−16607号公報を参照)。
日本国公開公報特開2004−16607号公報に記載のサイクロン式集塵機構は、ほぼ円筒形状の主集塵室と、主集塵室の周側面に隣接して形成された副集塵室を備えている。そして、主集塵室および副集塵室は、長手方向の一方が開口している。また、主集塵室および副集塵室は、開口と、反対側の底付近に設けられた、連通口で連通されている。主集塵室および副集塵室開口は、集塵カバーで覆われる。集塵カバーには、集塵カバーで開口を覆ったときに、主集塵室の中央部分に位置する筒体が、設けられる。そして、主集塵室の周側面には、空気取入口が設けられている。
このサイクロン式集塵機構は、主集塵室内で渦を描いた気流が、主集塵室の長手方向に移動し、主集塵室の底に向かって移動する。そして、渦を描いて流れた空気は、筒体の先端から筒体を通って、集塵ケースの外部に流出する。空気の流れは、渦を描いた流れから、筒体の先端から筒体を通る流れに転じる。このとき、空気から塵埃が分離される。分離された塵埃は、主集塵室の底付近に形成された連通口から副集塵室に移動し、副集塵室に蓄積される。
日本国公開公報特開2004−16607号公報に記載のサイクロン式集塵機構では、ほぼ円筒形状の主集塵室の周側面に隣接した形成された副集塵室を備えている。そして、空気取込口から取り込まれた空気が、主集塵室内で渦を描いて流れる構成である。そのため、主集塵室に塵埃を分離することができる大きさが必要である。そして、その主集塵室の周側面に副集塵室を設ける必要があり、集塵効率を維持した状態での小型化には限界がある。
そこで、本発明は、集塵効率を低下させることなく小型化可能なサイクロン式集塵装置を提供することを目的とする。
本発明の例示的なサイクロン式の集塵装置は、前後方向に延びる筒状であり、前端面および後端面を有する捕集容器と、前記捕集容器の周面に接続され、空気が流入する流入部と、前記後端面を貫通し、一部が前記捕集容器の内部に配置される内筒と、を備え、前記内筒は、前記捕集容器内に配置される部分の周面において、前記空気が流出する流出口を有し、前記後端面は、前記前端面に対して幅が広く、前記流入部は、前側に偏って配置される。
本発明のサイクロン式集塵装置によれば、集塵効率を低下させることなく小型化可能である。
<第1実施形態>
以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明にかかるサイクロン式集塵装置の斜視図である。図2は、図1に示すサイクロン式集塵装置の分解斜視図である。図3は、図1に示すサイクロン式集塵装置をIII−III線で切断した断面図である。図4は、図3に示すサイクロン式集塵装置をIV−IV線で切断した断面図である。図5は、図3に示すサイクロン式集塵装置をV−V線で切断した断面図である。
以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明にかかるサイクロン式集塵装置の斜視図である。図2は、図1に示すサイクロン式集塵装置の分解斜視図である。図3は、図1に示すサイクロン式集塵装置をIII−III線で切断した断面図である。図4は、図3に示すサイクロン式集塵装置をIV−IV線で切断した断面図である。図5は、図3に示すサイクロン式集塵装置をV−V線で切断した断面図である。
なお、以下の説明では、サイクロン式集塵装置Aの内筒の軸方向を前後方向と定義する。そして、図3に示すように、前後方向を水平方向として左側を前方と定義する。また、図3に示す方向にサイクロン集塵装置Aを配置したときの縦方向を上下方向として定義する。さらに、図3に示すサイクロン集塵装置Aの前方に対して左右を定義する。以下の説明では、この前後方向、左右方向および上下方向を用いて各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この方向の定義により、本発明にかかるサイクロン式集塵装置の向きを限定する意図はない。
<1. サイクロン式集塵装置の構成>
図1、図2に示すように、本実施形態にかかるサイクロン式集塵装置Aは、捕集容器100と、内筒200と、送風機300と、スリーブ400と、集塵メッシュ500と、を有している。送風機300は、捕集容器100の後側の端部と連結されている。スリーブ400は、筒形状を有しており、両端が開通している。スリーブ400の前側の端部が捕集容器100の後述する集塵カバー14と、接続されている。スリーブ400の後側の端部が送風機300の後述するカバー33と接続されている。すなわち、スリーブ400は、一端が捕集容器100に接続され、他端が送風機300に接続されている。
図1、図2に示すように、本実施形態にかかるサイクロン式集塵装置Aは、捕集容器100と、内筒200と、送風機300と、スリーブ400と、集塵メッシュ500と、を有している。送風機300は、捕集容器100の後側の端部と連結されている。スリーブ400は、筒形状を有しており、両端が開通している。スリーブ400の前側の端部が捕集容器100の後述する集塵カバー14と、接続されている。スリーブ400の後側の端部が送風機300の後述するカバー33と接続されている。すなわち、スリーブ400は、一端が捕集容器100に接続され、他端が送風機300に接続されている。
内筒200の前側の部分は、捕集容器100の内部に配置されている。また、内筒200の後述するフランジ21とスリーブ400の後述する吹出口42には、集塵メッシュ500が配置されている。
<1.1 捕集容器の構成>
捕集容器100は、前蓋11と、空気取入部材12と、旋回筒13と、集塵カバー14と、を有している。捕集容器100は、前蓋11と、空気取入部材12と、旋回筒13と、集塵カバー14とが、前後方向に、この順番で、連結されている。また、旋回筒13の内部には、旋回筒13の一部を仕切る仕切部材15が、配置されている。
捕集容器100は、前蓋11と、空気取入部材12と、旋回筒13と、集塵カバー14と、を有している。捕集容器100は、前蓋11と、空気取入部材12と、旋回筒13と、集塵カバー14とが、前後方向に、この順番で、連結されている。また、旋回筒13の内部には、旋回筒13の一部を仕切る仕切部材15が、配置されている。
<1.1.1 前蓋の構成>
前蓋11は有底筒形状であり、底面111が前端面を構成している。図1、図2に示すように、前蓋11の底面111は長円形状である。しかしながら、これに限定されるものではない。底面111の形状は、円形であってもよいし、楕円形状、長円形状であってもよい。また、半円形と半楕円とを組み合わせた形状であってもよい。底面11の形状は、捕集容器100の形状に対応した形状である。
前蓋11は有底筒形状であり、底面111が前端面を構成している。図1、図2に示すように、前蓋11の底面111は長円形状である。しかしながら、これに限定されるものではない。底面111の形状は、円形であってもよいし、楕円形状、長円形状であってもよい。また、半円形と半楕円とを組み合わせた形状であってもよい。底面11の形状は、捕集容器100の形状に対応した形状である。
前蓋11は、底面111と反対側が開口しており、開口が空気取入部材12に着脱可能に取り付けられる。詳細は後述するが、前蓋11は、サイクロン式集塵装置Aの内部で捕集した塵埃を廃棄するときに開閉される。前蓋11は、空気取入部材12に対して着脱されるものであるが、これに限定されるものではない。例えば、ヒンジ状の開閉機構を備えていてもよいし、前蓋11の一部が開閉する構成であってもよい。内部に溜まった塵埃を外部に排出できる構成を広く採用することができる。
<1.1.2 空気取入部材の構成>
空気取入部材12は、捕集容器100の内部に空気を取り入れるとともに、空気の流れを制御する。空気取入部材12は、前側の端面で前蓋11と接続し、後側の端面で旋回筒13と接続する。なお、空気取入部材12と前蓋11および空気取入部材12と旋回筒13とは、空気が漏れないように、すなわち、気密に接触している。
空気取入部材12は、捕集容器100の内部に空気を取り入れるとともに、空気の流れを制御する。空気取入部材12は、前側の端面で前蓋11と接続し、後側の端面で旋回筒13と接続する。なお、空気取入部材12と前蓋11および空気取入部材12と旋回筒13とは、空気が漏れないように、すなわち、気密に接触している。
図2等に示すように、空気取入部材12を前後方向と直交する面で切断した断面形状は、前蓋11の同断面と同じ形状である。すなわち、空気取入部材12は、前後方向に見て、長円形状を有している。なお、空気取入部材12も、前蓋11と同様、円形状、楕円形状および半円と半楕円を組み合わせた形状等とすることが可能である。また、前蓋11および空気取入部材12の外周形状を意図的に異なるものとしてもよい。このようにすることで、前蓋11と空気取入部材12との境界部分に、段差が、形成される。段差に指をかけることで、前蓋11を容易に着脱可能になる。
空気取入部材12は、凹部120と、貫通口121と、流入部122と、導入路123と、排出口124と、を備えている。凹部120は、空気取入部材12の後側の端面に形成されている。凹部120は、前後方向と直交する面で切断した断面が、略円形状である。凹部120は、軸方向(ここでは、中心軸C1方向)に延びる筒形状を有している。そして、凹部120は、奥側(ここでは、前側)、すなわち、軸方向において、開口と反対側に閉じた面を有している。以下の説明において、凹部120の奥側の面を含む部分を、凹部120の底部と称する。凹部120の底部の中心は、空気取入部材12の長軸方向(上下方向)の中央より、上方である。凹部120の底部の中心は、内筒200の後述する中心軸C1と上下方向に重なる。
図3に示すように、凹部120の底面は、前方、すなわち、前蓋11側に突出している。そして、突出している部分の中央に貫通口121が形成されている。つまり、凹部120の底面の中央部分に、前後方向に貫通する貫通口121が形成されている。詳細は後述するが、旋回筒13の内部に残った塵埃を前蓋11に移動させる開口である。なお、凹部120は、前方に突出している必要はなく、平面状であってもよい。
流入部122は、捕集容器100の内部に空気を流入させる開口である。流入部122は、空気取入部材12の長軸方向の凹部120と反対側の外周面に接続されている。図2、図4に示すように、流入部122は、空気取入部材12の下端から内部に向かって上方に延びる管形状である。流入部122の一方の端部は、空気取入部材12の外部に突出している。流入部の他方の端部は、導入路123と接続している。
導入路123は、流入部122と凹部120とを繋ぐ管である。導入路123は、凹部120の内面に沿った管形状である。流入部122から取り入れられた空気は、導入路123を通って、凹部120の内部に流入する。導入路123を通過し、凹部120に吹出された空気は、凹部120の内側面に沿って流れる。
排出口124は、空気取入部材12の、長軸方向において、凹部120と反対側、すなわち、図2中、下部に形成されている。排出口124は、旋回筒13の内部に蓄積された塵埃が、前蓋11に移動するための開口である。旋回筒13から前蓋11への塵埃の移動の詳細は、後述する。なお、本実施形態の空気取入部材12において、排出口124は、2個設けられているが、1つの排出口124を流入部122が、横切っていると考えることも可能である。そして、流入部122が、空気取入部材12に沿って接続される場合、排出口124は、1個としてもよい。排出口124は、塵埃を前蓋11に移動できる形状および面積を有していれば、個数および形状は限定されるものではない。
<1.1.3 旋回筒の構成>
旋回筒13は、前後方向に延びる筒形状の部材である。旋回筒13には、空気取入部材12から空気が流入する。旋回筒13の内部では、流入した空気が、内面を沿って流れる。そして、流入した空気の流れ(以下、気流と称する場合がある)が、旋回筒13の内部を、旋回しつつ、前側から後側に移動する。すなわち、気流は、旋回筒13の内部をらせん状に流れる。
旋回筒13は、前後方向に延びる筒形状の部材である。旋回筒13には、空気取入部材12から空気が流入する。旋回筒13の内部では、流入した空気が、内面を沿って流れる。そして、流入した空気の流れ(以下、気流と称する場合がある)が、旋回筒13の内部を、旋回しつつ、前側から後側に移動する。すなわち、気流は、旋回筒13の内部をらせん状に流れる。
旋回筒13は、前側開口131と、後側開口132とを有している。旋回筒13は、前端で空気取入部材12と接続されている。旋回筒13は、後端に、端部開口132を覆う集塵カバー14が取り付けられている。前側開口131および後側開口132は、旋回筒13を前後方向と直交する面で切断した端面となっているが、これに限定されるものではない。前側開口131および後側開口132が含まれる面が、前後方向に対して、直角以外の角度となっていてもよい。しかしながら、空気の流れに対する無駄な抵抗を抑制するため、前側開口131および後側開口132は、前後方向と直交する面で切断した形状であることが好ましい。
旋回筒13の前側開口131は、空気取入部材12の下流側の端部と同じ形状および面積である。すなわち、旋回筒13の前側開口131は、前後方向に見て、長円形状を有している。なお、旋回筒13の前側開口131は、前蓋11および空気取入部材12と同様、円形状、楕円形状および半円と半楕円を組み合わせた形状等とすることが可能である。旋回筒13は、前側開口131を空気取入部材12で覆われる。そのため、空気取入部材12の後側の端面と、旋回筒13の前側開口131とを、異なる形状および大きさとする場合、空気取入部材12の後側の端面が、旋回筒の前側開口131よりも大きい。なお、旋回筒13と空気取入部材12は、分離可能であってもよいし、固定されたものであってもよい。分離可能とすることで、旋回筒13の内部の清掃等が容易になる。
旋回筒13の前側開口131および後側開口132は、いずれも、上下方向に延びる長円形状である。そして、後側開口132が、前側開口131に比べて大きい。
旋回筒13の内部には、内筒200と、仕切部材15とが配置される。図3に示すように、内筒200は、中心軸C1が前後方向と平行である。そして、図3に示すサイクロン式集塵装置Aは、内筒200の中心軸C1を通り、上下方向と平行な面で切断した断面である。図3における旋回筒13の断面を、断面d1とする。断面d1は、内筒200を挟んで、下側に第1の辺d11が、上側に第2の辺d12を有している。
図3に示すように、断面d1は、台形である。第1の辺d11は、内筒200の中心軸C1に対して傾いている。第1の辺d11の内筒200の中心からの距離は、前側より後側が、長くなっている。一方、第2の辺d12は、内筒200の中心軸C1と、平行である。
図3に示すように、断面d1は、後側が、下方に拡幅している。すなわち、旋回筒13は、上端が、前後方向と平行であり、下端が、前後方向に対して、後側が下方に向かって幅が広がる形状を有している。図2、図3に示すように、旋回筒13の上部は、前後方向の任意の点で、前後方向と直交する面で切断した断面形状が、同一である。そして、旋回筒13の下部の、前後方向と直交する面で切断した断面形状は、前後方向で変化する形状を有している。なお、本実施形態に示す旋回筒13では、上部の内面の断面は、半円の円筒形状である。そして、旋回筒13の上部の内面の半円部分は、空気取入部材12の凹部120の内側面と同じ曲率半径を有する。
以上に示した旋回筒13は、一例であり、これに限定されない。旋回筒13の内面の前後方向の任意の点で前後方向と直交する面で切断した断面形状が、楕円形状でもよいし、半円と半楕円とを組み合わせた形状であってもよい。また、これらもあくまで例示であり、これらに限定されない。旋回筒13の内面は、前後方向と直交する面で切断したときの断面形状が、全周にわたって、微分可能な形状であることが好ましい。すなわち、断面形状が、全周にわたって、連続して滑らかな形状であることが好ましい。このように、微分可能な形状とすることで、旋回筒13の内面を旋回する空気の流れが邪魔されにくい。これにより、空気の流れが乱流になりにくく、塵埃が遠心力により分離されやすくなる。なお、流入した空気の流れ、および、空気に含まれる塵埃の分離については、後述する。なお、空気の流れを整流したり、塵埃を分離したりする以外の目的で、意図的に、旋回筒13の内面に突起、凹部等を設けた構成としてもよい。
旋回筒13の内部には、仕切部材15が設けられる。仕切部材15は、旋回筒13の内部を上下に分割する。仕切部材15は、円筒を、周方向に、一定の間隔で、切断した形状である。仕切部材15の曲げ方向の内側は、空気取入部材12の凹部120の内側面と、同じ曲率を有している。図3、図5に示すように、仕切部材15は旋回筒13を、上部の内周領域133と、下部の蓄積領域134に仕切っている。内周領域133には、内筒200が配置される。蓄積領域134は、旋回筒13の内部に流入した空気に含まれる塵埃を、蓄積する空間である。
図5に示すように、仕切部材15は、通風部151と、導風部152とを有している。通風部151は、径方向に気流が、通過可能な孔が、設けられている。なお、図2、図5等で示す通風部151は、仕切部材15の軸方向に延びるスリット状であるが、これに限定されるものではない。例えば、通風部151は、円、楕円、多角形等の断面を有する貫通孔を、無数に形成したものであってもよい。また、通風部151は、大きな貫通孔を形成し、貫通孔を覆うように、網(メッシュ)を取り付けてもよい。通風部151は、空気は通過するが、塵埃は通過しない大きさ、形状を広く採用することができる。
そして、導風部152は、旋回筒13の内部を流れる気流を、旋回する方向に導くガイドである。導風部152において、気流は、周方向に流れる。そのため、導風部152は、厚み方向に貫通していない板を曲げた形状を有している。
仕切部材15は、空気の流れをガイドするとともに、蓄積領域134に蓄積されている塵埃が、舞い上がることを抑制する。仕切部材15は、旋回筒13内を旋回する気流の上流側が、導風部152であり、下流側が通風部151である。仕切部材15の効果の詳細については、後述する。
<1.1.4 集塵カバーの構成>
集塵カバー14は、旋回筒13の後側開口132を覆う。なお、集塵カバー14は、旋回筒13に対して着脱可能である。集塵カバー14は、旋回筒13の後側開口132と、気密に接触している。集塵カバー14は、板状の部材であり、押え部141と、貫通孔142とを有している。押え部141は、旋回筒13側に突出している。押え部141は、円筒形状の内側面を有しており、内筒200の後述するフランジ21が配置される。貫通孔142は、円形状の開口である。内筒200が、貫通孔142を貫通する。詳細は後述するが、内筒200は、旋回筒13に対する配置角度が決められている。そのため、内筒200のフランジ21と、集塵カバー14の押え部141とに、内筒200の角度を決める、位置決め部を設けていてもよい。位置決め部としては、嵌り合うことで角度を決める構成、または、押え部141およびフランジ21の形状を楕円、多角形等の円以外の形状とする構成を挙げることができる。また、これら以外にも、角度を正確に決めることができるものを、広く採用することができる。
集塵カバー14は、旋回筒13の後側開口132を覆う。なお、集塵カバー14は、旋回筒13に対して着脱可能である。集塵カバー14は、旋回筒13の後側開口132と、気密に接触している。集塵カバー14は、板状の部材であり、押え部141と、貫通孔142とを有している。押え部141は、旋回筒13側に突出している。押え部141は、円筒形状の内側面を有しており、内筒200の後述するフランジ21が配置される。貫通孔142は、円形状の開口である。内筒200が、貫通孔142を貫通する。詳細は後述するが、内筒200は、旋回筒13に対する配置角度が決められている。そのため、内筒200のフランジ21と、集塵カバー14の押え部141とに、内筒200の角度を決める、位置決め部を設けていてもよい。位置決め部としては、嵌り合うことで角度を決める構成、または、押え部141およびフランジ21の形状を楕円、多角形等の円以外の形状とする構成を挙げることができる。また、これら以外にも、角度を正確に決めることができるものを、広く採用することができる。
<1.2 内筒の構成>
内筒200は、前端が閉じているとともに、前後方向に延びる筒形状である。内筒200は、中心軸C1が、空気取入部材12の凹部120の中心軸と一致して、旋回筒13内に配置されている。旋回筒13に流入した空気は、内筒200の内部に流入した後、外部に流出する。内筒200を前後方向と直交する面で切断した断面は、円形状である。
内筒200は、前端が閉じているとともに、前後方向に延びる筒形状である。内筒200は、中心軸C1が、空気取入部材12の凹部120の中心軸と一致して、旋回筒13内に配置されている。旋回筒13に流入した空気は、内筒200の内部に流入した後、外部に流出する。内筒200を前後方向と直交する面で切断した断面は、円形状である。
内筒200は、前側が後側に比べて小径となっている。内筒200は、空気取入部材12から流入した空気の流れを、旋回させるガイドとしての役割を果たす。また、内筒200は、旋回筒13に流入した空気を、旋回筒13の外部に流出させる役割も果たす。なお、内筒200は、この形状に限定されない。例えば、前後で同一径を有する形状であってもよい。
内筒200には、フランジ21、流出口22が形成されている。また、内筒200の外周面には、整流板23が設けられている。内筒200は、後端が開口している。フランジ21は、内筒200の開口の外周面に設けられており、内筒200の径方向外側に広がる板状である。フランジ21は、集塵カバー14の押え部141に嵌る形状である。フランジ21は、前面を集塵カバー14(の押え部141)で、後面をスリーブ400で押される。これにより、内筒200の前後方向の移動およびがたつきが抑制される。
流出口22は、内筒200の、旋回筒13内に位置する部分に、形成される。流出口22は、内筒200の外面と内面とを貫通する貫通孔である。旋回筒13内部の空気は、流出口22を通過して、内筒200の内部に流入し、その後、後端より外部に流出する。図3に示すように、流出口22は、内筒200の後側に配されている。つまり、流出口22は、内筒200の後端面(集塵カバー14)側に偏って配置される。このように、流出口22を後側に構成することで、導入路123から流出した空気が、旋回する流れにならず、流出口22から直接排出されることを抑制する。なお、流出口22が、構成される位置としては、空気が、安定して旋回した流れとなった部分よりも、後方側を挙げることができる。
内筒200は、旋回筒13の内部の塵埃が、外部に流出しないようにする役割も果たす。例えば、旋回筒13内では、後述する動作によって、多くの塵埃は、蓄積領域134に流入し、蓄積領域134にとどまる。一方で、蓄積領域134に流入せず、内周領域133の内部で旋回する塵埃が、発生する場合もある。
塵埃の外部への排出を、抑制するために、本実施形態の内筒200では、流出口22は、塵埃の外形よりも小さい貫通孔を、複数個設けた構成である。これにより、流出口22は、空気を円滑に流出させることができる。また、流出口22は、塵埃の旋回筒13の外部への流出を抑制している。なお、流出口22は、内筒200を旋回筒13の内部に配置したとき、内筒200の下面に設けられる。このように、下面に設けることで、気流が停止したとき、気流によって流出口22側の引っ張られていた、塵埃を内筒200の下方に落下する。また、内筒200の上側は、気流を旋回方向にガイドする。
なお、図2、図3等に示す流出口22は、周方向および軸方向に一定間隔で配列されている。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、内筒200の周方向に、空気の流れに基づいて、空気の圧力が高くなる部分と、低くなる部分とがある場合、その圧力分布に合せて、流出口22の配置を決定してもよい。空気取入部材12の流入部122から流入する空気を流出させる構成を広く採用することができる。
また、流出口22として、複数個の円形の貫通孔を配列しているが、これに限定されない。例えば、軸方向に延びるスリット状の孔、または、周方向に一定の長さを有する帯状の孔等であってもよい。旋回筒13の内部を流れた空気が、内筒200の内部に流入する構成の開口を広く採用することができる。このように、流出口22を、スリット状または帯状とする場合、網状(メッシュ状)の部材を取り付ける。これにより、塵埃が、通過することを抑制する。
<1.2.1 整流板の構成>
整流板23は、内筒200の外部に取り付けられる。整流板23は、内筒200の上部に取り付けられている。そして、整流板23は、旋回して流れる気流の下流側が、内筒200の中心軸C1と直交する面に対して、後側にずれている。このように、整流板23が設けられることで、旋回筒13の内面の上部と内筒200の上面との間を流れる気流を、後側に向けて整流する。これにより、気流は、旋回筒13の内部を、前後方向にらせん状に流れる。
整流板23は、内筒200の外部に取り付けられる。整流板23は、内筒200の上部に取り付けられている。そして、整流板23は、旋回して流れる気流の下流側が、内筒200の中心軸C1と直交する面に対して、後側にずれている。このように、整流板23が設けられることで、旋回筒13の内面の上部と内筒200の上面との間を流れる気流を、後側に向けて整流する。これにより、気流は、旋回筒13の内部を、前後方向にらせん状に流れる。
<1.3 送風機の構成>
送風機300は、軸方向に吸い込む気流を発生させる送風装置である。ここでは、送風機300は、遠心ファンである。これにより、遠心ファンによって大きな負圧を発生させることができる。送風機300は、羽根車31と、電動機32と、カバー33とを備えている。電動機32は、電気の力で回転力を発生する。ここでは、モータである。電動機32は、出力軸321を備えている。電動機32に電力が、供給されることで、出力軸321は周方向に回転する。
送風機300は、軸方向に吸い込む気流を発生させる送風装置である。ここでは、送風機300は、遠心ファンである。これにより、遠心ファンによって大きな負圧を発生させることができる。送風機300は、羽根車31と、電動機32と、カバー33とを備えている。電動機32は、電気の力で回転力を発生する。ここでは、モータである。電動機32は、出力軸321を備えている。電動機32に電力が、供給されることで、出力軸321は周方向に回転する。
羽根車31は、空気の流れを発生させる。羽根車31は、ここでは、放射状に延びるインペラ311が、周方向に配列された遠心羽根車(例えば、ターボインペラ)としている(後述の図7参照)。しかしながら、これに限定されるものではなく、気流を発生させる形状のものを広く採用することができる。送風機300では、羽根車31が、出力軸321に取り付けられている。羽根車31は、送風機300の回転中心軸回り回転する。つまり、羽根車31は、送風機300の回転中心軸を中心に回転する。
カバー33は、前側に円形の平面状の前壁部330を有し、後側に延びる筒形状である。カバー33は、吸込口331と、吐出部332とを備えている。吸込口331は、前壁部330に設けられており、前壁部330を貫通する開口を含む。つまり、カバー33は回転中心軸方向に開口する吸込口331を含む。また、吸込口331は、外側に延びる円柱形状に突出した突出部も含んでいる。吐出部332は、羽根車31の回転によって、カバー33の空気が吐出される開口である。
カバー33は、電動機32の外装であるモータケース322の外部に嵌ることで、取り付けられる。カバー33は、出力軸321に取り付けられた羽根車31を、覆う。つまり、カバー33は、羽根車31を囲む。すなわち、送風機300は、回転中心軸を中心に回転する羽根車31と、羽根車31を囲むカバー33とを有する。このとき、吸込口331の開口の中心が、送風機300の回転中心軸と重なる。吸込口331の開口は、中心が送風機300の中心軸重なるように設けることで、効率よく空気を吸い込むことができる。しかしながら、これに限定されない。送風機300の回転中心軸と開口の中心が、多少ずれていてもよいが、回転中心軸が、開口に位置するように設けられることが、好ましい。つまり、回転中心軸方向から投影した際に、吸込口331の内側に送風機300の回転中心軸が配置されることが好ましい。これにより、圧力損失を抑制できる。
送風機300において、電動機32に電力を供給することで、出力軸321が回転する。出力軸321の回転によって、羽根車31が、回転する。羽根車31が、回転することで、吐出部332から空気が、吹出されるとともに、吸込口331から空気が、吸い込まれる。これにより、空気取入部材12の流入部122から空気が流入する。送風機300は、従来用いられている送風装置と同じ構成を有しており、詳細な説明については省略する。
<1.4 スリーブの構成>
スリーブ400は、前後に延びる円筒形状である。スリーブ400は、前側の端部に前縁面41を備えている。前縁面41の中央部分には、開口が設けられている。つまり、スリーブ400は、両端が開通した筒形状を有している。前縁面41の開口の辺縁部から、後方に延びる吹出口42が、設けられている。吹出口42は、後側に向かって内径が小さくなる。吹出口42を設けることで、圧力損失を低減している。なお、吹出口42は、ここでは、ベルマウスである。しかしながら、これに限定されない。
スリーブ400は、前後に延びる円筒形状である。スリーブ400は、前側の端部に前縁面41を備えている。前縁面41の中央部分には、開口が設けられている。つまり、スリーブ400は、両端が開通した筒形状を有している。前縁面41の開口の辺縁部から、後方に延びる吹出口42が、設けられている。吹出口42は、後側に向かって内径が小さくなる。吹出口42を設けることで、圧力損失を低減している。なお、吹出口42は、ここでは、ベルマウスである。しかしながら、これに限定されない。
吹出口42には、集塵メッシュ500を配置するための凹部421が設けられている。なお、吹出口42は、スリーブ400に設けられているが、これに限定されるものではなく、内筒200に設けられていてもよい。また、吹出口42としているが、円筒形状であってもよい。スリーブ400とカバー33とは、後述する拡張型消音器を構成する。
スリーブ400は、前後方向の投影面の形状が、送風機300のカバー33の前壁部330の前後方向の投影面の形状と一致する。つまり、スリーブ400の後端部は、カバー33の前壁部330と軸方向に一致し、気密に密着する。
<1.5 集塵メッシュの構成>
集塵メッシュ500は、内筒200から流出される空気に含まれる塵埃を捕集するフィルタを含む。内筒200では、流出口22で塵埃の通過を抑制している。しかしながら、空気取入部材12から流入した空気には、捕集容器100で分離できない大きさの微細な塵埃が含まれている場合がある。このような塵埃は、仕切部材15の通風部151および流出口22を通過して、気流とともに内筒200の外部に排出される。集塵メッシュ500に含まれるフィルタは、このような微細な塵埃を捕集する。
集塵メッシュ500は、内筒200から流出される空気に含まれる塵埃を捕集するフィルタを含む。内筒200では、流出口22で塵埃の通過を抑制している。しかしながら、空気取入部材12から流入した空気には、捕集容器100で分離できない大きさの微細な塵埃が含まれている場合がある。このような塵埃は、仕切部材15の通風部151および流出口22を通過して、気流とともに内筒200の外部に排出される。集塵メッシュ500に含まれるフィルタは、このような微細な塵埃を捕集する。
<2 サイクロン式集塵装置の詳細>
次に、サイクロン式集塵装置Aの詳細について図面を参照して説明する。図3に示すように、捕集容器100では、旋回筒13の前端に、空気取入部材12が取り付けられる。このとき、前側開口131は、貫通口121および排出口124以外の部分で、覆われる。そして、空気取入部材12の前側に前蓋11を取り付ける。空気取入部材12の前面は、前蓋11に覆われる。前蓋11と空気取入部材12および空気取入部材12と旋回筒13の前端とは、密着している。そのため、前蓋11と空気取入部材12および空気取入部材12と旋回筒13の前端との境界部分から空気が漏れない。
次に、サイクロン式集塵装置Aの詳細について図面を参照して説明する。図3に示すように、捕集容器100では、旋回筒13の前端に、空気取入部材12が取り付けられる。このとき、前側開口131は、貫通口121および排出口124以外の部分で、覆われる。そして、空気取入部材12の前側に前蓋11を取り付ける。空気取入部材12の前面は、前蓋11に覆われる。前蓋11と空気取入部材12および空気取入部材12と旋回筒13の前端とは、密着している。そのため、前蓋11と空気取入部材12および空気取入部材12と旋回筒13の前端との境界部分から空気が漏れない。
そして、集塵カバー14の貫通孔142に内筒200を貫通させる。このとき、内筒200のフランジ21が、集塵カバー14の押え部141に嵌り、内筒200が集塵カバー14に対して位置決めされる。そして、集塵カバー14の貫通孔142を貫通した内筒200に整流板23を取り付ける。旋回筒13の内部に仕切部材15を配置する。仕切部材15の前端は、空気取入部材12と接触する。このとき、仕切部材15は、曲げ方向の内側の面が、凹部120の内側面と、前後方向に重なる。
内筒200を旋回筒13の内部に進入させ、集塵カバー14で旋回筒13の後側開口132を覆う。集塵カバー14は、旋回筒13の後端と密着する。このとき、内筒200の前側の先端は、一部が、凹部120の内部に進入する。そして、内筒200に形成された流出口22は、凹部120および旋回筒13の内部で、内筒200の下面に配置される。また、整流板23は、凹部120および旋回筒13の内部で、内筒200の上面に配置される。すなわち、空気が流出する流出口22は、内筒200の捕集容器100内に位置する部分の周面において形成される。換言すると、内筒200は、捕集容器100内に配置される部分の周面において、空気が流出する流出口22を有する。
これにより、集塵カバー14と旋回筒13との境界から、空気が漏れることを抑制する。そして、仕切部材15は、前端を空気取入部材12に、後端を集塵カバー14に、それぞれ挟まれて固定される。
なお、仕切部材15は、空気取付部材12および集塵カバー14に設けられ、図示を省略した保持具で保持されている。また、空気取付部材12と集塵カバー14の押付力で保持するようにしてもよい。以上のようにして、捕集容器100が形成される。
図5に示すように、仕切部材15の導風部152側の端部と、旋回筒13の内面と、の間には、気流に含まれる塵埃が、通過できる大きさの隙間が形成されている。一方、通風部151側の端部と旋回筒13の内面との間は、塵埃が通過できない大きさの隙間が形成されている。なお、隙間が形成されていなくてもよい。塵埃の通過を抑制することができる構成とすればよい。
図3に示すように、捕集容器100において、凹部120の内側面の中心軸、旋回筒13の上部の内面の中心軸、仕切部材15の内側の面の中心軸および内筒200の中心軸C1は、一致している。つまり、旋回筒13において、仕切部材15で仕切られた上側の内周領域133は、中心軸C1と同じ中心軸を有する円筒形状となる。そして、旋回筒13の内周領域133の下部に蓄積領域134が配置される。図3に示すように内筒200は、捕集容器100の内部で上方に偏って配置されている。
図3に示す断面d1において、内筒200は、第2の辺d12側に偏って設けられている。すなわち、内筒200の少なくとも一部が、捕集容器100の第1断面d1において、第1断面d1の内筒200を挟んで対向する2辺d11、d12の他方の辺d12側に偏って配置される。これにより、空気が、気流が安定した部分で、径が大きい部分を通過するため、塵埃を捕集しやすくなる。なお、本実施形態では、内筒200の中心軸C1が、前後方向と平行となっているが、これに限定されるものではない。内筒200の中心軸C1が、前後方向に対して傾いていてもよい。その場合も、内筒200の少なくとも一部が、第2の辺d1側に偏って位置している構成であることが好ましい。
捕集容器100は、前蓋11、空気取入部材12および旋回筒13が連結されることで、内部が筒状に形成されている。また、捕集容器100の前側の端部は、前蓋11の底面111が設けられている。そして、旋回筒13の内周領域133は、空気取入部材12の凹部122と連続される。内周領域133は、貫通口121を介して、前蓋11と繋がる。また、蓄積領域134は、排出口124を介して、前蓋11と繋がる。また、捕集容器100の後側の端部は、集塵カバー14が設けられている。つまり、捕集容器100は、前後方向に延びる筒状であり、前端面(底面111)および後端面(集塵カバー14)を有する。
そして、空気取入部材12の周面に空気が流入する流入部122が設けられている。つまり、サイクロン式集塵装置Aは、捕集容器100の周面に接続され、空気が流入する流入部122を有している。なお、流入部122は、空気取入部材12と同一部材で形成されているが、別部材であってもよい。その場合、流入部122は、空気取入部材12に接続される。
内筒200は、集塵カバー14の貫通孔142を貫通している。そして、集塵カバー14を、旋回筒13の後端に取り付けたとき、内筒200は、旋回筒13の内部に位置している。すなわち、内筒200は、後端面(集塵カバー14)を貫通し、一部が捕集容器100の内部に配置される。
前蓋11の底面111は、旋回筒13の前端と同一の形状を有している。また、集塵カバー14は、旋回筒13の後側開口132を覆う。そして、旋回筒13の後端開口132は、前端開口131に比べて大きい。そのため、集塵カバー14は、底面111に比べて大きい。すなわち、捕集容器100の後端面(集塵カバー14)は、前端面(底面111)に対して幅が広い。
そして、空気取入部材12は、前蓋11と、旋回筒13の間に配置されている。流入部122は、空気取入部材12に設けられている。すなわち、流入部122は、捕集容器100の前側に偏って配置される。これにより、サイクロン式集塵装置Aにおいては、集塵効率を低下させることなく小型化が可能である。
図3において、内筒200の中心軸C1を含む断面で切断した、断面d1には、内筒200を挟んで、対向する第1の辺d11と、第2の辺d12とを有している。そして、第1の辺d11は、前端の中心軸C1との距離よりも、後端の中心軸C1との距離が長い。つまり、捕集容器100の内筒200の中心軸C1を含む断面である第1断面d1において、内筒200を挟んで対向する2辺のうち一方の辺d11は、中心軸C1との距離が異なる2点を含む線である。これにより、集塵能力を低下させることなく、小型化することが可能である。
なお、本実施形態において、第1の辺d11は、直線であるが、曲線であってもよい。
また、図3に示すように、断面d1の第2の辺d12は、内筒200の中心軸C1と平行である。すなわち、第1断面d1の他方の辺d12は、内筒200の中心軸C1と平行である。これにより、他方の辺d12側の幅が広くならないため、捕集容器を小型化することが可能である。
図3に示すように、集塵容器100は、前後方向を水平方向として配置し、一方の辺d11は、前後方向と直交する上下方向の下方に配置される。これにより、下方に、塵埃を蓄積する蓄積領域134を形成することができる。よって、気流が停止したときに、塵埃を蓄積領域134に落下させることができる。
図2、図3に示すように、流出口22は、内筒200の下面に設けられている。つまり、図3の断面d1において、第1の辺d11と対向する部分に流出口22が設けられている。すなわち、流出口22は、内筒200の第1断面d1の一方の辺d11と対向する部分に構成される。これにより、気流を停止したときに、内筒200に吸い寄せられている塵埃を、下方に落下させることができる。
スリーブ400は、前縁面41が集塵カバー14と接触して配置されている。前縁面41は、集塵カバー14と密着しているとともに、内筒200のフランジ21と密着している。フランジ21は、前縁面41に押されている。これにより、内筒200は、回転したり、がたついたりしない。吹出口42には、凹部421が設けられており、凹部421に集塵メッシュ500が、取り付けられている。集塵メッシュ500は、内筒200の後端と密接している。これにより、内筒200の後端から流出する空気は、集塵メッシュ500を通過する。
図3に示すように、スリーブ400の内壁面は、内周領域133の内周と同じ内径を有する円筒形状であり、内筒200の中心軸C1と、スリーブ400の中心軸とが一致している。
送風機300は、スリーブ400の後端に接続される。カバー33の前壁部330がスリーブ400の後端と接触される。このとき、前壁部330とスリーブ400の後端とは、密着する。前壁部330とスリーブ400との前後方向の投影面は、同一形状である。そのため、スリーブ400と、前壁部330とを前後方向に重ねることで、スリーブ400の中心軸と送風機300の中心軸(回転中心軸)とが重なる。なお、スリーブ400を集塵カバー14と同一の部材とする、または、カバー33と同一の部材とすることで、送風機300が捕集容器100の後側の端部と連結される。
スリーブ400の前側の端部が捕集容器100と接続される。そして、スリーブ400の後側の端部が送風機400と接続される。そして、スリーブ400の中心軸と内筒200の中心軸とが重なっているため、送風機300の中心軸と内筒200の中心軸とが重なる。すなわち、送風機300と捕集容器100とが連結されたとき、内筒200の中心軸C1と吸込口331の中心軸とが一致する。これにより、圧力損失を減らすことができる。
<サイクロン式集塵装置の動作>
本発明にかかるサイクロン式集塵装置Aの集塵動作について図面を参照して説明する。サイクロン式集塵装置Aでは、捕集容器100と送風機300とが、スリーブ400を介して連結されている。そのため、送風機300を駆動して、吸込口331から空気を吸い込むことで、捕集容器100の内部が負圧になる。これにより、流入部122から空気が吸い込まれる。
本発明にかかるサイクロン式集塵装置Aの集塵動作について図面を参照して説明する。サイクロン式集塵装置Aでは、捕集容器100と送風機300とが、スリーブ400を介して連結されている。そのため、送風機300を駆動して、吸込口331から空気を吸い込むことで、捕集容器100の内部が負圧になる。これにより、流入部122から空気が吸い込まれる。
図4に示すように、流入部122は、導入路123と連通されている。流入部122から流入した空気は、導入路123にガイドされ、凹部120の接線方向に沿う方向に空気を吹出す(図4中、矢印Ar1で示す)。凹部120に流入した気流は、凹部120の内側面に沿って流れる(図4中、矢印Ar11で示す)。なお、導入路123が、凹部120の上下方向の中間部まで延びている。導入路123がこのような構成であることで、凹部120の外周に沿って流れた空気が、導入路123に逆流することを抑制する。また、図3に示すように、内筒200の前端側には、流出口22が形成されていない。そのため、凹部120の内側面と内筒200とが、空気の流れを、内筒200回りに旋回させるガイドの役割を果たす。
図3に示すように、内筒200には、整流板23が設けられている。整流板23は、複数枚設けられており、1枚が、凹部120の内部に配置されている。つまり、凹部120の側壁面を沿って流れる気流は、整流板23に沿って流れる。気流が整流板23に沿って流れることで、気流の速度成分に、後側の成分が追加される。すなわち、整流板23によって、空気の流れは、内筒200の回りを、前から後に向かうらせん状になる。
そして、らせん状に流れた空気が旋回筒13の内部に流入する。旋回筒13の内面は、長円形状であるため、らせん状の空気は、遠心力で旋回筒13の内面に沿って流れる。流れてきた空気には、塵埃が含まれており、空気に比べて重たい塵埃は、旋回筒13の内面に押し当てられつつ、らせん状に移動する。
らせん状の空気の流れは、図5に示す方向になる。なお、図5に示す断面は、前側から後側を見た断面である。図4に示す断面は、後側から前側を見た断面である。そのため各図面上では、気流の旋回方向が逆になっている。すなわち、図4の矢印Ar11と図5の矢印Ff及び矢印Lfが逆方向になっている。しかしながら、中心軸C1を基準にしたときには、旋回方向は同じである。
旋回筒13の内部における、らせん状の空気の流れは、流速が異なる部分が存在する。以下の説明において、流速が速い気流Ff、流速が遅い気流Lfとして示す。そして、流速が速い気流Ffは、内筒よりも遠い部分を流れる。流速が遅い気流Lfは、内筒に近い部分、を流れる。そのため、流速が遅い気流Lfは、導風部152の内筒200側の曲面に沿って流れる。これにより、流速が遅い気流Lfは、内周領域133をらせん状に流れる。
また、流速が速い気流Ffは、旋回筒13の内面に沿って、らせん状に流れる。つまり、仕切部材15の導風部152側の端部と旋回筒13との隙間(図5参照)を通って、蓄積領域134に流れる。流速が速い気流Ffとともに、遠心力で旋回筒13の内面に押し付けられている塵埃も蓄積領域134に流入する。そして、蓄積領域134を流れた流速が速い気流Ffは、仕切部材15の通風部151を通過して、内周領域133に流入する。気流が通風部151を通過するとき、塵埃は、通風部151を通過できない。そのため、塵埃は、蓄積領域134に蓄積される。このように、流速が速い気流Ffに乗って流れる塵埃は、仕切部材15の隙間から、蓄積領域134に流入する。
そして、送風機300が駆動しているときには、内筒200の内側が、外側に比べて圧力が低い。内筒200の近傍には、流速が遅い気流Lfが流れているため、内筒200の接線方向の力が弱い。そのため、内筒200の内面と外面の圧力差によって、内筒200の外側の空気が、流出口22から内筒200の内部に吸い込まれる。また、らせん状に旋回筒13の後側端部まで流れた流速が速い気流Ffも、流出口22から内筒200の内部に流れる。
上述したように、仕切部材15が、気流の流れ方向の上流側に導風部152、下流側に通風路151を設けている。このことから、重い塵埃を蓄積領域134に蓄積することができる。
旋回筒13の内部に流入した塵埃には、軽いものもある。軽い塵埃は、流速が遅い気流Lfに乗って流れることもある。流速が遅い気流Lfに乗って流れた塵埃は、蓄積領域134に進入しない。このような塵埃は、気流が内筒200の流出口22を通過するときに流出口22で止まり、旋回筒13の内部に取り残される。
サイクロン式集塵装置Aに吸い込まれた空気の中には、大小様々な、塵埃が含まれる。大きい塵埃は、仕切部材15の通風部151または流出口22で捕集される。一方、小さい(細かい)塵埃は、通風部151または流出口22で捕集されず、内筒200の内部に進入する。サイクロン式集塵装置Aでは、内筒200に流入した空気が、内筒200の後部の開口から、集塵メッシュ500に送られる。集塵メッシュ500では、通風部151または流出口22で捕集できない塵埃を捕集するフィルタを取り付けている。これにより、細かい塵埃も、捕集される。
なお、集塵メッシュ500は、スリーブ400に対して着脱可能であり、フィルタの交換、洗浄等ができるようになっている。集塵メッシュ500を通過した空気は、吹出口42を通過して、送風機300の吸込口331に吸い込まれる。
サイクロン式集塵装置Aでは、送風機300を駆動することで、流入口122から空気を吸い込み、捕集容器100の内部に塵埃を蓄積する。送風機300が動作しているとき、捕集容器100の内部にらせん状の気流が、発生している。このとき、捕集容器100の蓄積領域134内に蓄積している塵埃は、気流に乗って流れる。これにより、蓄積領域134の塵埃は、仕切部材15の通風部151に吸い上げられている。送風機300を停止すると、捕集容器100の内部の気流が停止する。これにより、仕切部材15の通風部151に吸い上げられている塵埃が、蓄積領域134の内部に落下する。
サイクロン式集塵装置Aでは、捕集容器100に蓄積された塵埃を廃棄するときに、捕集容器100をスリーブ400から分離する。そして、捕集容器100を、前側を下方に移動させることで、蓄積領域134は、排出口124を介して前蓋11に繋がっている。そのため、捕集容器100の前側を下にすることで、蓄積領域134に蓄積された塵埃が、排出口124を介して、前蓋11に移動する。また、内周領域133にも、内筒200の流入口22を通過できない塵埃が存在する。この塵埃は、貫通口121を介して前蓋11に移動する。そして、前蓋11を取り外し、前蓋11に移動した塵埃を廃棄する。
以上のように、サイクロン式集塵装置Aでは、塵埃を捕集し、捕集した塵埃を簡単に廃棄できる。また、本実施形態にかかるサイクロン式集塵装置Aでは、流入部122を断面が小さい前端面側に配置することで、流入部122の外側に取り付ける外部機器の、取り付けスペースを確保することができる。捕集容器100の内部に流入した空気は、下流側に流れることで、整流される。そのため、下流側が上流側に比べて安定した流れとなっている。そして、捕集容器100は、下流側が拡幅した形状となっている。これにより、安定した流れになる部分で、旋回半径が大きくなるため、より多くの塵埃を蓄積領域134に送ることができる。
本発明にかかるサイクロン式集塵装置Aでは、塵埃を集める能力である集塵能力の低下を抑制し、小型化が可能である。そのため、サイクロン式集塵装置Aが組み込まれる装置、例えば、掃除機等の内部レイアウトの自由度を高めることが可能である。
<拡張型消音器の構成>
以上示したサイクロン式集塵装置Aでは、空気と塵埃を分離するため、気流の流速が、速い方が好ましい。一方、気流の流速を速くすると、風切り音、送風機300の駆動音または気流の圧力による振動等による音が大きくなる。そのため、騒音対策が必要になる。本発明にかかるサイクロン式集塵装置Aにおいて、捕集容器100と送風機300との間に、拡張型消音器を構成している。以下に拡張型消音器について説明する。拡張型消音器は、音波が通過する管路において、管路の一部を拡張させた拡張室を有した構成となっている。管路を通過した音波は、管路が拡張された部分で反射される。この反射波によって、管路内または拡張室で干渉が発生し、音波のエネルギが減衰する。拡張型消音器では、以上の原理によって騒音が低減される。
以上示したサイクロン式集塵装置Aでは、空気と塵埃を分離するため、気流の流速が、速い方が好ましい。一方、気流の流速を速くすると、風切り音、送風機300の駆動音または気流の圧力による振動等による音が大きくなる。そのため、騒音対策が必要になる。本発明にかかるサイクロン式集塵装置Aにおいて、捕集容器100と送風機300との間に、拡張型消音器を構成している。以下に拡張型消音器について説明する。拡張型消音器は、音波が通過する管路において、管路の一部を拡張させた拡張室を有した構成となっている。管路を通過した音波は、管路が拡張された部分で反射される。この反射波によって、管路内または拡張室で干渉が発生し、音波のエネルギが減衰する。拡張型消音器では、以上の原理によって騒音が低減される。
本発明にかかるサイクロン式集塵装置Aにおける拡張型消音器の構成について図面を参照して説明する。図6は、本発明にかかるサイクロン式集塵機の拡張型消音器を拡大した断面図である。図7は、図6に示す拡張型消音器の軸方向投影図である。
図6に示すように、サイクロン式集塵装置Aでは、吹出口42と、吸込口331の先端との間に隙間を形成している。そして、スリーブ400の側壁が、吹出口42と吸込口331とを囲む。吹出口42と、吸込口331とが、音波が通過する管路である。そして、スリーブ400と、カバー33とで囲まれた空間が、拡張室である。すなわち、内筒200から吹出す空気の吹出口42の端部と、吸込口331との間に隙間が設けられており、捕集容器100と送風機300との間に拡張型消音器が構成されている。換言すると、内筒200の捕集容器100の外側に突出した端部と、吸込口331との間に隙間が設けられており、捕集容器100と送風機300との間に拡張型消音器が構成されている。これにより、サイクロン式集塵装置Aの騒音を減らすことができる。
図6に示すように、吹出口42の後側の端部422と、吸込口331の前側の端部333との間に隙間が設けられている。吹出口42または吸込口331からの音波は、隙間から、スリーブ400とカバー33とで囲まれた拡張室に進入する。そして、拡張室内で反射した音波による干渉で、消音される。
図6に示すように、吹出口42は前側から後側に向かって内径が小さくなる(絞られた)形状である。後側の端部422の内径を内径D41、前側の端部423の内径を内径D42とすると、内径D41は、内径D42よりも小さい。なお、前側の端部423から後側の端部422までの間は、前側が後側よりも大きくなっている。
吸込口331は、前側の端部334から後側に向かって内径が小さくなる。そして、最小位置333で内径が最小となる。本実施形態では、最小位置333は、吸込口331の後側の端部から、前側にずれた位置であるが、後側の端部が最小位置であってもよい。つまり、前側の端部334の内径を内径D32、最小位置333の内径を内径D31とすると、内径D32が内径D31よりも大きい。
吹出口42の後側の端部422の内径D41は、吸込口331の最小位置333の内径D31よりも大きくなっている。このように構成することで、吸込口331の後側の端部から吹出される空気の流れの剥離を抑制し、騒音を抑制することができる。なお、内径D41はD32よりも小さいことが好ましい。このように構成することで、吹出口42から吸込口331に吹出される空気の流れの剥離を抑制し、騒音を抑制することができる。
本発明にかかるサイクロン式集塵装置Aでは、図7に示すように、吹出口42の後側の端部422の前後方向の投影面の内部に、羽根車31のインペラ311の一部が、位置している。つまり、吹出口42の後側の端部422を中心軸C1方向に前側から見たとき、羽根車31のインペラ311が見える。このように、形成することで、羽根車31のインペラ311で発生した音が、吸込口331を通って、拡張型消音器の拡張室に入りやすい。そのため、インペラ311で発生した音が、拡張室で打ち消されやすくなり、消音の効果が高くなる。
一般的に、消音効果の大小は、拡張室への入口パイプおよび拡張室からの出口パイプの直径と、拡張室の直径の比で決まる。また、音波の進行方向に沿った拡張室、入り口パイプ、出口パイプの前後方向の長さと、波長との関係で、消音の周波数特性が変わる。なお、ここでいう周波数特性とは、消音効果が大きい周波数や小さい周波数があることを意味している。また、拡張型消音器の消音効果は、単一の周波数に効くのではなく、ある程度の広範囲の周波数に効く。本実施形態によれば、一般に有効な消音量が得られる。
本実施形態のサイクロン式集塵装置Aで構成された拡張型消音器において、スリーブ400の前後方向の長さ、吹出口42と吸込口331との隙間の大きさ等の形状を変更することができる。これにより、消音する音波の周波数帯域を変更することができる。つまり、サイクロン式集塵装置Aでは、スリーブ400を変更することで、送風機のインペラの仕様や回転速度によって決まる騒音の周波数特性を考慮して、消音することができる。また、サイクロン式集塵装置Aにおいては、狭い流路を通過することで風切音が生じる。サイクロン式集塵装置Aの風切音に関しても、スリーブ400を変更することで消音することができる。
<第2実施形態>
本発明にかかるサイクロン式集塵装置を使用した掃除機について図面を参照して説明する。図8は、本発明にかかるサイクロン式集塵装置を使用した掃除機の下側から見た斜視図である。図9は、図8に示す掃除機の断面図である。図10は、図8に示すサイクロン式集塵装置の設置状態を示す斜視図である。
本発明にかかるサイクロン式集塵装置を使用した掃除機について図面を参照して説明する。図8は、本発明にかかるサイクロン式集塵装置を使用した掃除機の下側から見た斜視図である。図9は、図8に示す掃除機の断面図である。図10は、図8に示すサイクロン式集塵装置の設置状態を示す斜視図である。
図8に示す掃除機Cnは、自動的に床面を掃除する自律式の掃除機である。掃除機Cnは、下面に2個の駆動輪W1と、1個の操舵輪W2を備えている。そして、掃除機Cnの下面には、床面にある塵埃を空気とともに吸い込む、吸気口Itが設けられている。掃除機Cnは、駆動輪W1が回動することで、掃除機Cnを移動させる。操舵輪W2は、掃除機Cnの床面と直交する軸周りに回動し、掃除機Cnの移動方向を変更する。
掃除機Cnでは、外装であるボディBdに不図示のセンサが取り付けられており、床面を、障害物をかわしながら移動する。掃除機Cnは、サイクロン式集塵装置Aを駆動しつつ、床面を移動することで、床面上の塵埃を吸い込む。
図9、図10に示すように、掃除機Cnにおいて、サイクロン式集塵装置Aでは、旋回筒13の蓄積領域134が、内周領域133の下方となっている。そして、空気流入部材12の下側の設けられた、流入部122が、吸気口Itと連結されている。吸気口Itが、空気取入部材12の下部に設けられている。
本発明にかかるサイクロン式集塵装置Aでは、捕集容器100の下部が、後側に向かって下側に拡幅している。そして、前側の端部と、後側の端部の間の隙間に吸気口Itを配置することができる。このように、捕集容器100では、前側が後側に比べて小さく形成されている。そのため、サイクロン式集塵装置Aは、前端側を小型化することができる。これにより、サイクロン式集塵装置Aの配置の自由度を高めることが可能である。
上述した、サイクロン式集塵装置Aでは、前蓋11を、塵埃を廃棄するための蓋として用いている。しかしながら、これに限定されるものではなく、集塵カバー14を開閉して、塵埃を廃棄するようにしてもよい。また、前蓋11および集塵カバー14の両方を開閉可能にしてもよい。つまり、本発明にかかるサイクロン式集塵装置Aにおいて、捕集容器100の前端面(底面111)または後端面(集塵カバー14)の少なくとも一方には、開閉可能な蓋が設けられていてもよい。これにより、捕集容器100に蓄積された塵埃を容易に廃棄できる。
上述した、サイクロン式集塵装置Aでは、捕集容器100の前後方向と直交する面で切断した断面(図5等参照)は、上下方向に延びる長円形状である。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、捕集容器の前後方向と直交する面で切断した断面を、円形状としてもよい。すなわち、捕集容器の前後方向と直交する面で切断した第2断面は、円形状であってもよい。このような構成とすることで、蓄積領域を通過する速度の速い気流の旋回が軸方向に見て円形状となるため、圧力損失を低く抑えることができる。
また、捕集容器の前後方向と直交する面で切断した第2断面を、楕円形状、または半円弧と半楕円弧とを組み合わせた形状、または長円形状のいずれかとしてもよい。このようにすることで、捕集容器を小型化することが可能である。また、捕集容器の第2断面はこれらの形状に限定するものではなく、内部を旋回する気流が、乱流になりにくい形状を広く採用することができる。旋回流が乱流になりにくい形状として、例えば、全周にわたって微分可能な形状を挙げることができる。
上述したサイクロン式集塵装置では、内筒を挟んだ一方側が、傾斜した筒形状としているが、これに限定されない。捕集容器として、少なくとも、一部の前側が後側よりも小さく形成されている筒形状を広く採用することができる。また、捕集容器は、前側から後側に連続して拡幅した形状となっているが、これに限定されない。例えば、段階的に拡幅するような筒形状であってもよい。
上述の実施形態で示した、サイクロン式集塵装置では、前後方向が水平方向で、下部に蓄積領域が位置する配置である。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、前後方向が水平方向と交差する方向であってもよい。また、前後方向が鉛直方向として、利用することも可能である。前後方向を水平方向と交差させる場合、前蓋を下にすることで、蓄積領域に蓄積された塵埃を前蓋に移動させる構成とすることができる。
上述の実施形態で示した、サイクロン式集塵装置において、捕集容器は、前蓋と、空気取入部材と、旋回筒とを分離可能としていたが、同一の部材として形成されていてもよい。捕集容器を一体で形成した場合、流入部は、捕集容器の内部に突入された、パイプ状であってもよい。また、捕集容器の内面側が内面に沿った開口であってもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。
本発明は、自律走行型の掃除機、布団掃除機、縦型の掃除機の集塵機として用いることができる。
A・・・サイクロン式集塵装置、100・・・捕集容器、11・・・前蓋、111・・・底面、12・・・空気取入部材、120・・・凹部、121・・・貫通口、122・・・流入部、123・・・導入路、124・・・排出口、13・・・旋回筒、131・・・前側開口、132・・・後側開口、133・・・内周領域、134・・・蓄積領域、14・・・集塵カバー、141・・・押え部、142・・・貫通孔、15・・・仕切部材、151・・・通風部、152・・・導風部、200・・・内筒、21・・・フランジ、22・・・流出口、23・・・整流板、300・・・送風機、31・・・羽根車、32・・・電動機、321・・・出力軸、33・・・カバー、330・・・前壁部、331・・・吸込口、332・・・吐出部、333・・・最小位置、334・・・前側の端部、400・・・スリーブ、41・・・前縁面、42・・・吹出口、421・・・凹部、422・・・後側の端部、422・・・前側の端部、500・・・集塵メッシュ、Cn・・・掃除機、It・・・吸気口、W1・・・駆動輪、W2・・・操舵輪、Bd・・・ボディ、Ff・・・流速が速い気流、Lf・・・流速が遅い気流、Ar1・・・気流吹出し方向、Ar11・・・旋回する空気の流れ
Claims (14)
- サイクロン式集塵装置であって、
前後方向に延びる筒状であり、前端面および後端面を有する捕集容器と、
前記捕集容器の周面に接続され、空気が流入する流入部と、
前記後端面を貫通し、一部が前記捕集容器の内部に配置される内筒と、
を備え、
前記内筒は、前記捕集容器内に配置される部分の周面において、前記空気が流出する流出口を有し、
前記後端面は、前記前端面に対して幅が広く、
前記流入部は、前側に偏って配置される、サイクロン式集塵装置。 - 前記内筒の中心軸を含む前記捕集容器の断面である第1断面において、前記内筒を挟んで対向する2辺のうち一方の辺は、前記中心軸との距離が異なる2点を含む線である、請求項1に記載の集塵装置。
- 前記第1断面の他方の辺は、前記中心軸と平行である、請求項2に記載のサイクロン式集塵装置。
- 前記第1断面において、前記内筒の少なくとも一部が、前記第1断面の前記内筒を挟んで対向する2辺の他方の辺側に偏って配置される、請求項2に記載のサイクロン式集塵装置。
- 前記集塵容器は、前後方向を水平方向として配置し、
前記一方の辺は、前後方向と直交する上下方向の下方に配置される、請求項2から請求項4のいずれかに記載のサイクロン式集塵装置。 - 前記流出口は、前記内筒の前記第1断面の前記一方の辺と対向する部分に構成される、請求項5に記載のサイクロン式集塵装置。
- 前記流出口は、前記内筒の前記後端面側に偏って構成される、請求項1から請求項6のいずれかに記載のサイクロン式集塵装置。
- 前記捕集容器の前後方向と直交する面で切断した第2断面は、円形状である、請求項1から請求項7のいずれかに記載のサイクロン式集塵装置。
- 前記捕集容器の前後方向と直交する面で切断した第2断面は、楕円形状、または半円弧と半楕円弧とを組み合わせた形状、または長円形状のいずれかである、請求項1から請求項7のいずれかに記載のサイクロン式集塵装置。
- 前記前端面または前記後端面の少なくとも一方には、開閉可能な蓋が設けられている、請求項1から請求項9のいずれかに記載のサイクロン式集塵装置。
- 前記捕集容器の後側の端部と連結する送風機が設けられおり、
前記送風機は、回転中心軸を中心に回転する羽根車と、前記羽根車を囲むカバーとを有し、
前記カバーは回転中心軸方向に開口する吸込口を有し、
回転中心軸方向から投影した際に、前記吸込口の内側に前記回転中心軸が配置される、請求項1から請求項10のいずれかに記載のサイクロン式集塵装置。 - 前記送風機が、遠心ファンである、請求項11に記載のサイクロン式集塵装置。
- 前記送風機と前記捕集容器とが連結されたとき、前記内筒の前記中心軸と前記吸込口の中心軸とが一致する、請求項11または請求項12に記載のサイクロン式集塵装置。
- 両端が開通した筒形状のスリーブをさらに備え、
前記スリーブの一端は、前記捕集容器に接続され、
前記スリーブの他端は、前記送風機に接続され、
前記内筒の前記捕集容器の外側に突出した端部と、前記吸込口との間に隙間が設けられており、
前記捕集容器と前記送風機との間に拡張型消音器が構成されている、請求項13に記載のサイクロン式集塵装置。
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