WO2012049891A1 - 真空吸引式掃除機用パックフィルター - Google Patents

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WO2012049891A1
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filter
filter element
surface area
suction
pack
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Inventor
哲夫 桑田
明彦 草間
Original Assignee
三立機器株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/14—Bags or the like; Rigid filtering receptacles; Attachment of, or closures for, bags or receptacles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/009—Carrying-vehicles; Arrangements of trollies or wheels; Means for avoiding mechanical obstacles

Definitions

  • the present invention relates to a pack filter used for a vacuum suction type vacuum cleaner.
  • the sucked foreign matter is collected in a bag-like container commonly called a pack filter.
  • the collected foreign matter is discarded together with the pack filter taken out from the main body of the vacuum cleaner, and the foreign matter processing method using this disposable pack filter is the mainstream of the current vacuum suction cleaner.
  • the pack filter there is a possibility that fine dust may leak out from around the suction port. Therefore, the paper pack filter is used as the primary filter, and the fine dust is collected by the secondary filter.
  • fine dust can be completely collected only by the paper pack of the primary filter, and the fact that the clogging phenomenon is likely to occur is a problem that many users complain of.
  • a vacuum suction cleaner using a cyclone as the primary filter is also on the market.
  • the amount of suction air in this case is the amount of foreign matter contained in the airflow (the amount of dust), the structure of a suction nozzle such as a nozzle with a floor brush or a gap nozzle, or the condition of the floor to be cleaned is carpet. It depends on factors such as whether it is flooring or flooring. In other words, the amount of suction air changes from large to small and small to large due to the above-described work factors or structural causes, and the pulsation continues without being stabilized.
  • Patent No. 2589355 is a prior art, which is made of a paper outer bag having air permeability and a paper made coarser than the outer bag.
  • a dust collector for an electric vacuum cleaner comprising: an inner bag; and a breathable inner bag formed of a sheet-like body having synthetic resin ultrafine fibers disposed inside the inner bag It is an invention of a bag.
  • the present invention has a problem that the air permeability decreases and the suction performance decreases when the paper is made finer.
  • a coarse inner bag is arranged between the bag and the outer bag and the inner bag due to wind pressure is prevented from coming into close contact with each other and an airflow passage is secured.
  • the idea is that the inner bag is used for maintaining the interval, but the space to prevent the close contact is extremely limited depending on the thickness of the inner bag.
  • the multi-layer structure is merely an integral structure in which the filters are laminated as a whole, and therefore it is judged that the time until the inner bag is clogged can only be extended.
  • the inner bag and the outer bag are in close contact with each other by the wind pressure, so the pressure per unit area is too high, and it is impossible to contain fine dust without leakage.
  • the present invention has been made paying attention to the above points, and the problem is that it eliminates leakage of fine dust in dust collection by a vacuum suction type vacuum cleaner, and encloses fine dust without leaking, thereby improving dust collection efficiency. It is to raise it further.
  • Another object of the present invention is to suppress the clogging phenomenon of the pack filter and reduce the dust collection load in the secondary filter.
  • the present invention comprises at least three bag-shaped filter elements having a surface area different from large, medium, and small as a pack filter used in a vacuum suction type vacuum cleaner,
  • the filter elements are stacked to form at least a three-stage filter, and the bag ports of the filter element having the largest surface area, the intermediate filter element, and the filter element having the smallest surface area are combined as a suction port, and the pack filter is stacked.
  • an inner space is formed between the filter element having the smallest surface area and the intermediate filter element, and an outer space is formed between the filter element having the largest surface area and the intermediate filter element.
  • the pressure when the airflow collides with the filter element with the smallest surface area is the largest, the pressure when the airflow collides with the filter element with the largest surface area is the smallest, and the pressure when the airflow collides with the intermediate filter element If the intermediate pressure is between the maximum pressure and the minimum pressure, it can be said that foreign matter is collected through at least three steps of pressure drop.
  • the present invention comprises at least three bag-like filter elements having a surface area different from large, medium and small, and constitutes a filter of at least three stages by stacking the filter elements, and all the filter element bags. Combine the mouth to make the suction port.
  • At least three bag-shaped filter elements having different surface areas are at least 3 such as a filter element having a medium surface area in a filter element having the largest surface area and a filter element having a smallest surface area in the middle filter element.
  • a space between them At the stage, there is a space between them. That is, at least the inner space between the filter element with the smallest innermost surface area and the middle filter element of the pack filter, and the filter element with the largest outer surface area between the middle filter element and the middle filter element. Form an outer space. This is because the inner space and the outer space cause the filter elements to swell to their respective surface areas due to the suction airflow, and sufficiently exhibit the filtering effect by the filter.
  • the number of filter elements is at least three, although there is a significant effect even with a two-stage filter element, but it is confirmed that the purpose can be achieved more completely with a three-stage filter element. Because.
  • the reason why the surface area of at least three bag-like filter elements is different from large, medium, and small is that the suction airflow that reaches each filter element reaches the filter at the lowest possible speed and sucks it. This is to collect fine dust flowing along with the air current. That is, the suction airflow is at least three speeds from the suction port formed by combining the bag mouths of at least three filter elements first into the smallest filter element and finally through the largest filter element. It can be said that it goes through a decline.
  • the flow velocity of the suction airflow is the largest with the smallest filter and the surface area is the smallest, fine dust hitting the filter with a particle size close to the lower limit may pass through the airflow.
  • the flow velocity of the suction airflow is reduced due to the passage resistance of the filter element with the smallest surface area, so even fine dust that has passed through the small filter element can be collected if it hits the filter.
  • the same operation is repeated up to the filter element having the largest surface area.
  • the three bag-shaped filter elements have different surface areas of large, medium, and positive, so the pressure when the airflow collides with the small filter element is the largest when the airflow collides with the small filter element, and the large filter element has the airflow.
  • the pressure at the time of collision is the smallest, and the pressure at the time of collision of the air flow with the intermediate filter element is intermediate between the maximum pressure and the minimum pressure. In this way, at least three stages of pressure drop are generated, and the suction airflow is gradually reduced in pressure, and the flow velocity is further reduced from a larger stage, so that fine dust is surely collected. It is something that can be done.
  • the structure or performance of the filter element itself is not particularly considered. In other words, the above discussion is based on the assumption that the mesh of each filter element is the same. It can be said that at least three bag-shaped filter elements having a surface area different from large, medium, and small can remarkably improve dust collection efficiency even if the filter performance is the same.
  • An object of the present invention is to collect fine dust reliably and efficiently, in particular, by reducing the flow velocity of the suction air flow as low as possible and reducing the pressure to reach the filter.
  • the pack filter of the present invention is not limited to dust, and of course, any object that flows with a suction airflow can be collected.
  • the fine dust is a particle having a particle size that cannot be collected unless it is a HEPA filter. Since the present invention is constructed and operates as described above, the suction airflow passes through at least three filter elements, the flow velocity is gradually reduced, and at least three pressure drops are generated. Since the pressure is gradually reduced, it is possible to eliminate the leakage of fine dust in the dust collection by the vacuum suction type vacuum cleaner and contain the fine dust without leakage, thereby further improving the dust collection efficiency. Play.
  • the clogging phenomenon of the pack filter is also suppressed by the stepwise reduction of the suction airflow, so that the dust collection load on the secondary filter, that is, the final filter such as the HEPA filter, is reduced. Can do.
  • FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing Example 1 of a pack filter for a vacuum suction type vacuum cleaner according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view showing Example 2 of the pack filter for a vacuum suction type vacuum cleaner according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the external appearance of the first example.
  • FIG. 4 is a side view of the main part showing an example of a vacuum suction type cleaner using the pack filter according to the present invention.
  • FIG. 5 is a side view showing the whole of the above.
  • FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view illustrating a first example of a pack filter 10 according to the present invention
  • 11 is a filter A which is a filter element having the smallest surface area
  • 12 is a filter B which is a filter element having an intermediate surface area
  • Reference numeral 13 denotes a filter C which is a filter element having the largest surface area.
  • each filter A, B, C of Example 1 is a bag-like thing each consisting of a substantially smooth curved surface, and can be formed by processing, for example, a woven fabric or a nonwoven fabric made of synthetic fibers.
  • These filter elements constitute at least a three-stage filter, and the large filter element, the intermediate filter element, and the bag opening of the small filter element are closed together by welding or bonding to form the suction port 16.
  • FIG. 2 is a conceptual sectional view similar to FIG. 1 showing a pack filter 20 of Example 2 according to the present invention, 21 is a filter element A having the smallest surface area, and 22 is a filter having an intermediate surface area. Filters B and 23 which are elements indicate a filter C which is a filter element having the largest surface area. The surface area of similarly Filter A and FIG. 1 S A, the surface area of the filter B S B, the surface area of the filter C when the S C, and S A ⁇ S B ⁇ S C . Each of the filters A, B, and C in Example 2 is a bag having corners that are bent and formed.
  • Example 2 can be formed by a more general bending process using, for example, a woven fabric or a nonwoven fabric made of synthetic fibers, and thus is more mass-productive than that of Example 1 and is provided at a lower cost. can do.
  • the difference between Example 1 and Example 2 is in terms of production efficiency as described above, and the shape shown is also for convenience, and is formed using a thin plastic sheet or film as in Example 1. Therefore, since each filter element swells when it receives a suction airflow, it changes to a rounded shape with rounded corners, which is not much different from that of Example 1.
  • the bag opening of the filter element having the largest surface area, the intermediate filter element, and the filter element having the smallest surface area is closed by welding or bonding to form the suction opening 26.
  • a mouth frame 27 is attached to the suction port 26.
  • Filtration speeds V 1 , V 2 , V 3 in the filter element are as follows.
  • the surface area of each filter, ⁇ since a S B ⁇ S C, V 1 > V 2> S A becomes V 3. Accordingly, the filtration speed is maximum in the filter A, intermediate in B, and minimum in C.
  • the filtration speeds V 1 , V 2 , and V 3 in each filter element are thus reduced, and the flow velocity of the suction airflow is reduced as much as possible.
  • the suction airflow also expands when it flows into the internal space 18 of the filter elements 11 and 21 with a small surface area from the suction ports 16 and 26, passes through the filter elements 11 to 23, and passes through the filter elements 11 and 21 with a small surface area to the inner space. 14, 24, to the outer spaces 15, 25, and further to the outer space 19 of the filter element 13, while flowing out.
  • FIG. 3 shows the appearance of the pack filter 10 of Example 1 above.
  • the filter A is the filter element 11 having the smallest surface area
  • the filter B is the filter element 12 having the intermediate surface area
  • the filter element 13 is the largest surface area.
  • a certain filter C has a structure in which pressure is dropped to the inner space 14, the outer space 15, and the outer space 19 of the filter element 13 by being separated from each other through the inner space 14 and the outer space 15.
  • the pack filters 10 and 20 of the present invention can be used by being mounted on, for example, a vacuum suction cleaner 30 shown in FIGS.
  • 31 is a vacuum cleaner main body
  • 32 is a suction drum part arranged in the lower part, and is attached to the vacuum cleaner main body 31 so that attachment or detachment is possible.
  • a pipe is attached as a connection portion 33 at a position matching the suction ports 16 and 26 of the pack filters 10 and 20 on the side surface of the suction body portion 32, and the pack filters 10 and 20 are connected to the connection portion 33 with the mouth frame 17, It is fitted at the portion 27 and attached in an airtight manner. For this reason, in the vacuum suction type vacuum cleaner 30 using the pack filters 10 and 20 of the present invention, there is no possibility that dust will leak out from around the suction port.
  • the connection pipe 33 is connected to a suction nozzle hose.
  • the pack filters 10 and 20 according to the present invention are housed in an airtight space inside the suction body 32, and the airtight space functions as the external space 19 of the filter element 13 described above.
  • 39 is a carriage type vacuum cleaner frame having wheels 39a and 39b, and 41 is a lever.
  • the lever 41 is pivotally supported on the cleaner frame 39 by the end support shaft 41a, and is supported by the suction shaft portion 40 having the motor 35 and the blowers 36 and 37 by the intermediate support shaft 41b.
  • the suction body 32 is open only at the top, but the top opening is airtightly closed by the lid 40a when the suction unit 40 is connected.
  • Said vacuum suction type vacuum cleaner 30 is an example at the time of applying this invention to a commercial vacuum cleaner.
  • the secondary filter 38 using a HEPA filter is mainly made of glass fiber having a diameter of 1 to 10 ⁇ m. According to JIS regulations, “99.97% or more of particles having a rated air volume and a particle size of 0.3 ⁇ m.
  • the air filter has the performance of an air filter having a particle collection rate of 245 Pa and a desired pressure loss of 245 Pa or less (JIS Z 8122).
  • a cooling blower 37 is provided for cooling the suction blower 36, and each filter exhausts by a filter.
  • the vacuum suction type vacuum cleaner 30 to which the present invention is configured as described above the air flow sucked from the nozzle flows into the internal space 18 of the filter elements 11 and 21 having a small surface area as described above. And then pass through the filter elements 11 to 23, from the filter elements 11 and 21 having a small surface area to the inner spaces 14 and 24, to the outer spaces 15 and 25, and further to the outer space 19 of the filter element 13.
  • the filter elements 11, 21 are sufficiently formed in the external space 19 in the suction drum 32. 12, 12, 13, 23 can be expanded and fine dust can be contained without leakage. In this way, the sufficiently cleaned suction airflow is sent to the secondary filter, and finally filtered, and then the highly purified air is exhausted.
  • the pack filter of the present invention can be applied to any vacuum suction cleaner, for example, for home use. There is no obstacle to using it in a vacuum cleaner. We have already touched on how to determine the surface area of at least three bag-shaped filters, so we will not repeat them here.
  • the volume of the outer space is about 10-30% of the inner space. It is desirable to increase. By flowing from the filter element 11, 21 having the smallest surface area into the inner spaces 14, 24 and from the intermediate filter elements 12, 22 into the outer spaces 15, 25, the suction airflow is reduced in speed and pressure is reduced. However, since the area is effective by the square of the dimensional increase rate, the increase rate of the intermediate filter elements 12 and 22 is the same as the increase rate of the surface area with respect to each preceding element of the filter elements 13 and 23 having the largest surface area. There is no need, and the downstream increase rate may be gradually reduced.

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Abstract

真空吸引式掃除機による集塵において微細塵埃の漏れをなくし、微細塵埃を漏れなく封じ込め、以って集塵効率をより一層高める。真空吸引式掃除機に使用するパックフィルターについて、表面積を大、中、小と異にする少なくとも３個の袋状のフィルター要素（１１）、（１２）、（１３）を備え、上記フィルター要素を重ねて少なくとも３段階のフィルターを構成するとともに、表面積の最も大きいフィルター要素と中間のフィルター要素及び表面積の最も小さいフィルター要素の袋口を合わせて吸引口（１６）とし、上記パックフィルターを重ねた、少なくとも、表面積の最も小さいフィルター要素と中間のフィルター要素との間には内側空間（１４）、中間のフィルター要素と表面積の最も大きいフィルター要素との間には外側空間（１５）を形成する。

Description

真空吸引式掃除機用パックフィルター
　本発明は、真空吸引式掃除機に使用するパックフィルターに関するものである。
　真空吸引式掃除機では、吸引した異物をパックフィルターなどと通称されている袋状容器に捕集する。捕集した異物は、掃除機本体から取り出したパックフィルターごと廃棄するものであり、この使い捨て方式のパックフィルターによる異物の処理方式は現在の真空吸引式掃除機の主流になっている。パックフィルターでは、その吸引口回りから微細な塵埃の漏れ出る恐れがあるため、紙パックフィルターを１次フィルターとして使用し、微細塵埃は２次フィルターによって濾過集塵しているのが実情である。しかし、１次フィルターの紙パックのみで微細塵埃を完全に捕集できる構造のものがなく、また、目詰まり現象を起こし易いことも使用者から不満が多く出る問題である。目詰まり現象は、様々な粒径の異物が吸引されることと、フィルター単位面積当りの吸引圧力が関係することであるので、従来のパックフィルターは本質的な問題を含んでいるとも言える。
　１次フィルターとしてサイクロンを用いる真空吸引式掃除機も販売されている。この場合の吸引空気量は、気流に含まれている異物の量（ゴミの多少）、床ブラシ付きのノズルや隙間ノズルなどの吸引ノズルの構造、或いは清掃対象である床の状態がカーペットであるかフローリングであるかなどの要因によって変化する。つまり、上記のような作業上の要因又は構造上の原因によって、吸引空気量が大~小、小~大と変化し、安定することがなく、絶えず脈動し続けることになる。その結果、サイクロン方式だけでは安定した性能を発揮できないため集塵効率も変化し、結局、吸引した異物を濾過方式の２次フィルターによって分離することも必要であり、そのため２次フィルターに掛かる負担も相当大きいものとなる。
　先行技術には特開平２−１１６３３８号（特許第２５８９３５５号）があり、それは、通気性を有する紙製の外袋と、この外袋の内側に配設されこの外袋より目の粗い紙製の中袋と、この中袋の内側に配設され合成樹脂製極細繊維を有するシート状体にて形成された通気性を有する内袋とを具備したことを特徴とする電気掃除機の集塵袋の発明である。同発明は重層構造の集塵袋において微細塵の捕集効率を向上させるために、紙の目を細かくすると、通気性が低下して吸い込み性能が低下することを問題点とし、外袋と内袋との間に目の粗い中袋を配置して、風圧による外袋と中袋の密着を防止し、気流の通路を確保しようとするものである。中袋を間隔保持に利用するという発想であるが、中袋の厚さによって密着を防止する程度の空間は極めて限定的である。そもそも、重層構造は全体的にフィルターが積層され一体構造となったものに過ぎないから、内袋が目詰まりするまでの時間を延長できるだけであると判断される。また、上記発明のものでは、中袋がなければ、風圧によって内袋と外袋が密着する条件であるから、単位面積当たりの圧力が高過ぎ、微細塵埃を漏れなく封じ込めることに無理がある。
　本発明は前記の点に着目してなされたもので、その課題は、真空吸引式掃除機による集塵において微細塵埃の漏れをなくし、微細塵埃を漏れなく封じ込め、以って集塵効率をより一層高めることである。また、本発明の他の課題は、パックフィルターの目詰まり現象を抑制し、２次フィルターにおける集塵負荷の軽減を図ることである。
　前記の課題を解決するため、本発明は、真空吸引式掃除機に使用するパックフィルターとして、表面積を大、中、小と異にする少なくとも３個の袋状のフィルター要素を備えており、上記フィルター要素を重ねて少なくとも３段階のフィルターを構成するとともに、表面積の最も大きいフィルター要素と中間のフィルター要素及び表面積の最も小さいフィルター要素の袋口を合わせて吸引口とし、上記パックフィルターを重ねた、少なくとも、表面積の最も小さいフィルター要素と中間のフィルター要素との間には内側空間、中間のフィルター要素と表面積の最も大きいフィルター要素との間には外側空間を形成するという手段を講じたものである。
　本発明は上記したように微細塵埃の漏れをなくし、微細塵埃を漏れなく封じ込めることを目的とするものである。本発明者は、長年にわたる真空吸引式掃除機の開発を通じて、微細塵埃は微細であるためにフィルターを通過し易く、これを捕集するには、これまで主として行われてきたようなフィルター性能に依存するのでは限界があり、微細塵埃が出来るだけ低速でフィルターに到達することが必要であるという知見を得ている。そしてこの低速化による微細塵埃の捕集の実現のために、表面積を大小異にする少なくとも３個の袋状のフィルター要素を必要とするものである。表面積の最も小さいフィルター要素に気流が衝突する際の圧力が最も大きく、表面積の最も大きいフィルター要素に気流が衝突する際の圧力が最も小さく、中間のフィルター要素に気流が衝突する際の圧力は上記最大の圧力と最小の圧力の中間とすれば、上記少なくとも３段階の圧力降下を通じて異物を捕集するものともいえる。
　本発明は、表面積を大、中、小と異にする少なくとも３個の袋状のフィルター要素を備えて、上記フィルター要素を重ねて少なくとも３段階のフィルターを構成するとともに、全部のフィルター要素の袋口を合わせて吸引口とする。表面積を異にする少なくとも３個の袋状のフィルター要素は、表面積の最も大きいフィルター要素の中に表面積が中間のフィルター要素、中間のフィルター要素の中に表面積の最も小さいフィルター要素というように少なくとも３段階に、しかも、間に空間を設けて重ねる。即ち、上記パックフィルターの、少なくとも、最内側の表面積の最も小さいフィルター要素と中間のフィルター要素との間には内側空間、中間のフィルター要素と最外側の表面積の最も大きいフィルター要素との間には外側空間を形成する。内側空間及び外側空間は、吸引気流によってフィルター要素が夫々の表面積にまで膨らんで、十分にフィルターによる濾過効果を発揮させるためである。なお、フィルター要素の個数を少なくとも３個とするのは、２段階のフィルター要素による場合でも著しい効果はあるが、３段階のフィルター要素によるものとすれば、より完全に目的を達成できることを確認しているからである。
　上記の構成において、少なくとも３個の袋状のフィルター要素の表面積を大、中、小と異にする理由は、各フィルター要素に到達した吸引気流の流速を出来るだけ低速でフィルターに到達させ、吸引気流とともに流動して来る微細塵埃を捕集するためである。即ち、吸引気流は、少なくとも３個のフィルター要素の袋口を合わせて形成される吸引口から最も小さいフィルター要素に最初に流入し、最後に最も大きいフィルター要素から流出するまで、少なくとも３段階の速度低下を経るといえる。その吸引気流の流速は最も小さいフィルターで最大であり、その表面積は最小であるので、フィルターに当たった微細塵埃でも下限に近い粒径のものは気流に乗って通過してしまう可能性がある。しかし、次の段階では表面積の最も小さいフィルター要素の通過抵抗によって吸引気流の流速は低下しているので、上記小さいフィルター要素を通過した微細塵埃でもフィルターに当たれば捕集可能となる。以下、表面積の最も大きいフィルター要素まで同様の作用が繰り返される。
　他方、３個の袋状フィルター要素は表面積を大、中、正と異にするので、吸引口から吸引され、小さいフィルター要素に気流が衝突する際の圧力が最も大きく、大きいフィルター要素に気流が衝突する際の圧力が最も小さく、中間のフィルター要素に気流が衝突する際の圧力は上記最大の圧力と最小の圧力の中間となる。このようにして少なくとも３段階の圧力降下を生じて、吸引気流は段階的に低圧化されて行き、かつ、流速も大きい段階からより低速化されて行くので、微細塵埃を確実に捕集することができるものである。
　上記の説明では、フィルター要素自体の構造ないし性能については、特に、条件に入れていない。言い換えるならば、上記は、各フィルター要素のメッシュが同じであることを前提とした議論である。表面積を大、中、小と異にする少なくとも３個の袋状のフィルター要素はフィルターの性能が同じものであっても、集塵効率を著しく高められるということができる。各フィルター要素に気流が衝突する際の圧力が同じでも、各フィルター要素のメッシュや、通過抵抗等の条件が変化すれば捕集効果も変わり得るのであるから、圧力が暫時低下する本発明では、例えば、メッシュを段階的に小さくするなどフィルター要素の条件を変更することで、微細塵埃の捕集性能をより精密に設定することができるのは当然である。即ち、本発明ではフィルター構造や材料等の選択によって、さらに、性能向上を図る余地がある。
　本発明は、このように吸引気流の流速を出来るだけ低速で、かつまた、低圧化してフィルターに到達させることで、特に、微細な塵埃を確実かつ効率的に捕集することを目的としている。本発明のパックフィルターによって捕集できるものは塵埃に限らず、吸引気流とともに流動して来るものであれば全て捕集の対象となることは勿論であるが、なお、本発明において捕集の対象となる微細塵埃は、例えば、ＨＥＰＡフィルターでなければ捕集できない程度の粒径のものまでである。
　本発明は以上のように構成されかつ作用するものであるから、吸引気流は少なくとも３個のフィルター要素を通過することによって段階的に流速が低速化されるとともに、少なくとも３段階の圧力降下を生じて、段階的に低圧化されて行くので、真空吸引式掃除機による集塵において微細塵埃の漏れをなくし、微細塵埃を漏れなく封じ込め、以って集塵効率をより一層高めることができるという効果を奏する。また、本発明によれば、吸引気流の段階的な低速化によってパックフィルターの目詰まり現象も抑制されるので、２次フィルター、即ち、ＨＥＰＡフィルター等の最終フィルターにおける集塵負荷の軽減を図ることができる。
図１は本発明に係る真空吸引式掃除機用パックフィルターの例１を示す断面説明図である。
図２は同じく本発明に係る真空吸引式掃除機用パックフィルターの例２を示す断面説明図である。
図３は例１のものの外観を示す斜視図である。
図４は本発明に係るパックフィルターを使用する真空吸引式掃除機の一例を示す要部の側面図である。
図５は同上の全体を示す側面図である。
　以下図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図１は本発明に係るパックフィルター１０の例１を示す概念的な断面図であり、１１は表面積の最も小さいフィルター要素であるフィルターＡ、１２は中間の表面積を有するフィルター要素であるフィルターＢ、１３は表面積の最も大きいフィルター要素であるフィルターＣを示している。フィルターＡの表面積をＳＡ、フィルターＢの表面積をＳＢ、フィルターＣの表面積をＳＣとするとき、ＳＡ＜ＳＢ＜ＳＣである。なお、例１の各フィルターＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれがほぼ滑らかな曲面から成る袋状のものであり、例えば、合成繊維から成る織布、不織布等を加工して形成することができる。
　各フィルター要素の表面積が、どの程度割合で大きくなければならないかについて特に制限はないが、フィルターＣについてはフィルターＢが十分に膨らみ得る外側空間１５を形成できること、また、フィルターＢについてはフィルターＡが十分に膨らみ得る内側空間１４を形成できることが最小限度の条件となる。これらのフィルター要素により少なくとも３段階のフィルターを構成するとともに、大きいフィルター要素と中間のフィルター要素及び小さいフィルター要素の袋口を溶着、又は接着により閉じ合わせて吸引口１６とする。１７は吸引口に取り付けた口枠を示す。
　図２は本発明に係る例２のパックフィルター２０を示す、図１と同様に概念的な断面図であり、２１は表面積の最も小さいフィルター要素であるフィルターＡ、２２は中間の表面積を有するフィルター要素であるフィルターＢ、２３は表面積の最も大きいフィルター要素であるフィルターＣを示す。図１と同様にフィルターＡの表面積をＳＡ、フィルターＢの表面積をＳＢ、フィルターＣの表面積をＳＣとするとき、ＳＡ＜ＳＢ＜ＳＣとする。例２の各フィルターＡ、Ｂ、Ｃは、夫々が折り曲げて成形した角をもつ袋状のものである。例２のものは、例えば、合成繊維から成る織布、不織布等を用いて、より一般的な曲げ加工によって形成することができるので、例１のものよりも量産性が良く、より安価に提供することができる。
　例１と例２の差は、上記のような生産効率上のものであり、図示した形状も便宜上のものであって、例１と同様に薄いプラスチックシートないしはフィルムを用いて形成されているものであることから、各フィルター要素は吸引気流を受ければ膨らむので、角が取れて全体に丸みを帯びた形状に変わり、例１のものとあまり変わらなくなる。表面積の最も大きいフィルター要素と中間のフィルター要素及び表面積の最も小さいフィルター要素の袋口を溶着、又は接着により閉じ合わせて吸引口２６とする。吸引口２６には口枠２７が取り付けられる。
　例１、例２に記載した表面積ＳＡ、ＳＢ、ＳＣを有するパックフィルター１０、２０において、ブロワ（後述する吸引ブロワ３６、３７と同様のもの。）による吸引風量をＱとすると、各フィルター要素における濾過速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は以下のとおりである。
フィルターＡの濾過速度＝Ｖ１＝ＳＡ÷Ｑ
フィルターＢの濾過速度＝Ｖ２＝ＳＢ÷Ｑ
フィルターＣの濾過速度＝Ｖ３＝ＳＣ÷Ｑ
各フィルターの表面積は、ＳＡ＜ＳＢ＜ＳＣであるから、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３となる。従って、濾過速度はフィルターＡにおいて最大であり、Ｂにおいて中間となり、Ｃにおいて最小となるので、フィルターＡとフィルターＢを通過できた微細塵埃でも、最後のフィルターＣで捕捉されることになる。図１と図２に、２．通過、３．通過、４．捕集とあるのはこのことを意味している。
　本発明では、各フィルター要素における濾過速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３がこのように低下し、吸引気流の流速が出来る限り低速化する。吸引気流は吸引口１６、２６から表面積の小さいフィルター要素１１、２１の内部空間１８へ流入することでも膨張し、各フィルター要素１１~２３を通過し、表面積の小さいフィルター要素１１、２１から内側空間１４、２４へ、また、外側空間１５、２５へ、さらに、フィルター要素１３の外部空間１９へと膨張しながら流出する。これによって、少なくとも３段階、最初の膨張を含めるならば４段階の圧力降下を生じる。こうして吸引気流は段階的に低圧化され、かつ、流速も大きい段階からより低速化されて行くことで、微細塵埃を漏れなく封じ込めることができる。本発明のパックフィルター１０、２０は、このような吸引気流の低速化と低圧化を経て、微細塵埃を各フィルター要素に到達させるものであり、かくして微細塵埃の漏れもほぼ完全に解消する。
　図３は上記例１のパックフィルター１０の外観を示したものである。袋状の外形的形態を観察する限り特別のものではないが、表面積の最も小さいフィルター要素１１であるフィルターＡ、中間の表面積を有するフィルター要素１２であるフィルターＢ、表面積の最も大きいフィルター要素１３であるフィルターＣが、夫々内側空間１４、外側空間１５を介して截然と分離され、内側空間１４、外側空間１５そしてフィルター要素１３の外部空間１９へと圧力降下を生じる構造を有するものであることが分かるであろう。なお、フィルター要素１１、２１、１２、２２、１３、２３それ自体の構造ないし性能については、特に、条件に入れていないが、しかし、現在公知の濾過機能を有する材料を用いてフィルター要素１１、２１、１２、２２、１３、２３を形成し得ることは選択事項であり、自由になし得ることである。
　本発明のパックフィルター１０、２０は、例えば、図４及び図５に示す真空吸引式掃除機３０に装着して使用することができる。図中、３１は掃除機本体、３２はその下部に配置した吸引胴部であり、掃除機本体３１に着脱可能に取り付けられている。吸引胴部３２の側面にはパックフィルター１０、２０の吸引口１６、２６と適合する位置にパイプが接続部３３として取り付けられており、上記パックフィルター１０、２０は接続部３３に口枠１７、２７の部分にて嵌め込んで気密に取り付けられる。このため、本発明のパックフィルター１０、２０を用いる真空吸引式掃除機３０では、吸引口周りから塵埃の漏れ出る恐れはない。なお、接続パイプ３３には吸引ノズルのホースが接続される。
　３４は袋押さえ部材、３５は駆動源であるモーター、３６は吸引用ブロワ、３７は冷却用ブロワ、３８は２次フィルターであり、いわゆるＨＥＰＡフィルターとして知られる、高性能のエアフィルターを使用することができる。本発明のパックフィルター１０、２０は吸引胴部３２の内部の気密空間に収められており、上記気密空間は、前述のフィルター要素１３の外部空間１９として機能する。さらに、３９は車輪３９ａ、３９ｂを有する台車式の掃除機枠、４１はレバーである。レバー４１は、掃除機枠３９に端部支軸４１ａで軸支されるとともに、上記モーター３５及びブロワ３６、３７を有する吸引機部４０に中間支軸４１ｂで軸支されており、他端のハンドル４１ｃを上げ下げして吸引機部４０を吸引胴部３２に対して分離、接続する際に使用する。なお、吸引胴部３２は上部のみ開口しているが、上部開口は吸引機部４０の接続時にリッド４０ａによって気密に閉塞される。
　上記の真空吸引式掃除機３０は、本発明を業務用の電気掃除機に適用した場合の一例である。ＨＥＰＡフィルターを用いた２次フィルター３８は、主として直径が１~１０μｍのガラス繊維から成り、ＪＩＳの規定によれば、「定格風量で粒径が０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の粒子捕集率を持ち、かつ、所期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能を持つエアフィルター」の性能を有する（ＪＩＳ　Ｚ　８１２２）。なお、吸引用ブロワ３６の冷却のために冷却用ブロワ３７が設けられており、夫々フィルターによる濾過排気を行う。
　このように構成されている本発明を適用した真空吸引式掃除機３０によれば、ノズルから吸引された気流は、前記と同様に表面積の小さいフィルター要素１１、２１の内部空間１８へ流入することで膨張し、各フィルター要素１１~２３を通過し、表面積の小さいフィルター要素１１、２１から内側空間１４、２４へ、また、外側空間１５、２５へ、さらに、フィルター要素１３の外部空間１９へと膨張しながら流出することによって十分に低速化され、かつ、４段階の圧力降下を経て吸引気流は段階的に低圧化され、吸引胴部３２の中の外部空間１９において十分にフィルター要素１１、２１、１２、２２、１３、２３を膨張させるとともに、微細塵埃を漏れなく封じ込めることができる。こうして十分に清浄化された吸引気流を２次フィルターに送り、最終的に濾過の上、極めて高度に清浄化された空気を排気するものである。
　図４、図５においては業務用の電気掃除機に適用した場合を例として説明したが、本発明のパックフィルターはあらゆる真空吸引式掃除機に適用することができるものであり、例えば家庭用の電気掃除機に使用することにも何の障害もない。少なくとも３個の袋状フィルターの表面積をどのように決定すべきかについては、既に一部触れているのでここでは繰り返さないが、敢えて一例を挙げれば外側空間の容積が内側空間の１０~３０％程度は増大することが望ましい。表面積の最も小さいフィルター要素１１、２１から内側空間１４、２４へ、また、中間のフィルター要素１２、２２から外側空間１５、２５へと流入することによって、吸引気流は低速化、かつ、低圧化されるが、面積は寸法増大率の２乗で効いてくるので、中間のフィルター要素１２、２２の増大率と表面積の最も大きいフィルター要素１３、２３の各前段要素に対する表面積の増大率が同じである必要はなく、下流側の増大率を徐々に小さくしても良い。微細塵埃は、表面積を大、中、小と異にする少なくとも３個の袋状のフィルター要素１１、２１、１２、２２、１３、２３で捕捉されると、そのフィルター要素１１、２１の内部の内部空間１８と、内側空間１４、２４及び外側空間１５、２５に溜まり、事後、パックフィルターごと廃棄する。
　１０、２０　パックフィルター
　１１、２１　表面積の小さいフィルター要素
　１２、２２　中間の表面積を有するフィルター要素
　１３、２３　表面積の大きいフィルター要素
　１４、２４　内側空間
　１５、２５　外側空間
　１６、２６　吸引口
　１７、２７　口枠
　１８、２８　内部空間
　１９、２９　外部空間
　３０　真空吸引式掃除
　３１　掃除機本体
　３２　吸引胴部
　３８　接続部
　３４　袋押さえ部材
　３５　モーター
　３６、３７　ブロワ
　３８　２次フィルター
　３９　掃除機枠
　４０　吸引機部
　４１　レバー

Claims (2)

  1. 真空吸引式掃除機に使用するパックフィルターであって、
    表面積を大、中、小と異にする少なくとも３個の袋状のフィルター要素を備え、上記フィルター要素を重ねて少なくとも３段階のフィルターを構成するとともに、表面積の最も大きいフィルター要素と中間のフィルター要素及び表面積の最も小さいフィルター要素の袋口を合わせて吸引口とし、
    上記パックフィルターを重ねた、少なくとも、表面積の最も小さいフィルター要素と中間のフィルター要素との間には内側空間、中間のフィルター要素と表面積の最も大きいフィルター要素との間には外側空間を形成するものとした
    ことを特徴とする真空吸引式掃除機用パックフィルター。
  2. 表面積を大、中、小と異にする少なくとも３個の袋状のフィルター要素は、夫々のメッシュが事実上同じであることを特徴とする請求項１記載の真空吸引式掃除機用パックフィルター。
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