サイクロン分離装置
【課題】圧縮部材の一部を弾性体で構成することにより,これら破損を回避することができる耐久性の良いサイクロン分離装置を提供すること。
【解決手段】内周面が略円筒状の捕集容器と,前記捕集容器内に設けられ,該捕集容器の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記垂直中心軸の周りに回転可能な圧縮部材とを備え,前記捕集容器の周方向に設けられた空気流入口から吸い込まれた空気を前記捕集容器の略円筒状の内周面に沿って旋回させた後,前記捕集容器の中心部からフィルタ手段を経て排気することにより,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記フィルタ手段において捕集するサイクロン分離装置において,前記圧縮部材の一部あるいは全部が弾性体で構成されてなることを特徴とするサイクロン分離装置。
【解決手段】内周面が略円筒状の捕集容器と,前記捕集容器内に設けられ,該捕集容器の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記垂直中心軸の周りに回転可能な圧縮部材とを備え,前記捕集容器の周方向に設けられた空気流入口から吸い込まれた空気を前記捕集容器の略円筒状の内周面に沿って旋回させた後,前記捕集容器の中心部からフィルタ手段を経て排気することにより,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記フィルタ手段において捕集するサイクロン分離装置において,前記圧縮部材の一部あるいは全部が弾性体で構成されてなることを特徴とするサイクロン分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は,捕集対象物を遠心分離するサイクロン分離装置に係り,特に,捕集された比較的大きい捕集対象物の捕集量を増加させることの出来るサイクロン分離装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から,略円筒状の捕集容器の中心部に設けられた排気部から前記捕集容器内の空気を排気することにより,前記捕集容器の円周部に設けられた空気吸い込み部から吸い込まれた空気を前記捕集容器の内周面に沿って旋回させた後,フィルタ手段を経て前記排気部から排気し,前記空気に含まれる比較的大きい塵埃を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい塵埃を前記フィルタ手段において捕集するサイクロン分離装置の一例としてのサイクロン集塵装置が,特許文献1として知られている。
このサイクロン集塵装置は,比較的大きい塵埃を旋回させることで遠心力によって捕集し,空気流に乗って飛翔する比較的小さい塵埃については,空気流中においたフィルタ手段によって捕集するものであるため,騒音が少なく,集塵効率についても改善されたものである。
【0003】
上記のようなサイクロン集塵装置を一般家庭で使用すると,布団や衣類から生じる綿ホコリが集塵ごみ容積の大半を占める。この綿ホコリを構成する繊維等は,それ自体が弾性を持つため,塵埃の密度は小さく,頻繁に集塵部から取り除く(捨てる)必要がある。また,このような塵埃は,軽くて容易に飛散するため,外部のごみ箱等に廃棄する際,塵埃が舞い散って再飛散することで使用者が不快に感じるという問題がある。
【0004】
しかしながら,上記特許文献1に記載のサイクロン集塵装置は,あくまで空気の流れに頼って塵埃を捕集するものであるため,捕集された前記繊維などの低密度の埃を一定以上に圧縮することが出来ず,限られた塵埃の捕集空間における塵埃の集積度をそれほど向上させることが出来るものではない。従って,捕集された塵埃を頻繁に捨てないと捕集効率が低下するので,ゴミを捨てる手間がかかる点,あるいは,塵埃を捨てる時に,塵埃が硬く圧縮されておらず,空気中で分散されやすいので,ごみ箱等に廃棄する際,塵埃が舞い散って再飛散することによる不快感を解消することが出来ないという問題を解決することが出来ない。
【0005】
このような課題を解決するためには,捕集された塵埃を出来るだけ固く圧縮する必要がある。このような,塵埃の圧縮手段を備えたサイクロン分離装置が本出願人によって出願された(特願2008−072942)。このサイクロン分離装置は,内周面が略円筒状の捕集容器を備え,該捕集容器の円周部にその周方向に設けられた空気流入口から吸い込まれた空気を前記略円筒状の内周面に沿って旋回させた後,前記捕集容器の中心部からフィルタ手段を経て排気することにより,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記フィルタ手段において捕集するものであり,さらに前記捕集容器内に,該捕集容器の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記垂直中心軸の周りに回転可能な圧縮部材を備えたものである。
このサイクロン分離装置では,上記圧縮部材が上記垂直中心軸を中心に回転することによって,上記螺旋状曲面の下面で捕集された塵埃などの捕集対象物が硬く圧縮され,ゴミを捨てる手間が省力され,あるいは,塵埃を捨てる時に,塵埃が空気中で分散され,ごみ箱等に廃棄する際,塵埃が舞い散って再飛散することによる不快感を解消することが出来るといった,多くの長所が発揮される。
【特許文献1】特開2006−75584号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このように上記出願(特願2008−072942)の明細書に記載されたサイクロン分離装置は優れた機能を発揮するものであるが,上記圧縮部材の螺旋部は,薄肉部材となっているため,捕集対象物を圧縮する際に捕集対象物からの応力によって,その終端部や外周部,あるいは回転軸部と螺旋部の接続部などに応力が集中しこれらの部分が破損する場合が考えられる。また,ユーザが集塵部や螺旋状圧縮部材のメンテナンスを行う場合に,誤って圧縮部材を落下させた場合にも,同様に破損する危険性がある。
従って,本発明は上記事情に鑑み創案されたものであり,前記圧縮部材の一部を弾性体で構成することにより,これら破損を回避することができる耐久性の良いサイクロン分離装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために,本出願にかかるサイクロン分離装置は,
内周面が略円筒状の捕集容器と,
前記捕集容器内に設けられ,該捕集容器の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記垂直中心軸の周りに回転可能な圧縮部材とを備え,
前記捕集容器の周方向に設けられた空気流入口から吸い込まれた空気を前記捕集容器の略円筒状の内周面に沿って旋回させた後,前記捕集容器の中心部からフィルタ手段を経て排気することにより,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記フィルタ手段において捕集するサイクロン分離装置において,
前記圧縮部材の一部あるいは全部が弾性体で構成されてなることを特徴とするサイクロン集塵装置として構成されている。圧縮部材の一部としては,例えば,圧縮部材の終端部のみが弾性体である場合が考えられる。また,螺状の圧縮部材の外周部が弾性体である場合も考えられる。さらに,螺旋状圧縮部材の内周部が弾性体である場合も考えられる。あるいは,上記弾性体の表面にコーティング処理がされている場合も考えられる。
【0008】
前記捕集対象物が,塵埃である場合には,本発明に係るサイクロン分離装置は,サイクロン集塵装置として適用される。
【発明の効果】
【0009】
本発明は,内周面が略円筒状の捕集容器と,前記捕集容器内に設けられ,該捕集容器の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記垂直中心軸の周りに回転可能な圧縮部材とを備え,前記捕集容器の周方向に設けられた空気流入口から吸い込まれた空気を前記捕集容器の略円筒状の内周面に沿って旋回させた後,前記捕集容器の中心部からフィルタ手段を経て排気することにより,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記フィルタ手段において捕集するサイクロン分離装置において,前記圧縮部材の一部あるいは全部が弾性体で構成されてなることを特徴とするサイクロン分離装置として構成されている。
【0010】
上記のように構成された本発明では,前記圧縮部材の終端部や外周部あるいは内周部が,捕集対象物を圧縮する際にその応力によって破損することや,ユーザの過失によって床面などに落下した場合に破損することが防止され,圧縮部材の耐久性あるいは信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は,本発明の実施の形態に係る電気掃除機Xの外観図,図2及び図3は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための断面図,図4は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた螺旋状回転圧縮部を説明するための図((a)は,下方から見た斜視図,(b)は,上方から見た斜視図),図5は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた上部フィルタユニット13を説明するための図,図6は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を螺旋状回転圧縮部を中心として説明するための断面図,図7は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための分解斜視図,図8は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの螺旋状回転圧縮部への回転力伝達経路を説明するための断面図,図9は,螺旋状回転圧縮部の回転によって,塵埃が圧縮・積層される状況を説明するサイクロン集塵装置Yの断面図,図10〜12は,螺旋状回転圧縮部を終端部側から見た斜視図,である。
【0012】
まず,図1を用いて,本発明の実施の形態に係る電気掃除機Xの概略構成について説明する。
図1に示すように,前記電気掃除機Xは,掃除機本体部1,吸気口部2,接続管3,接続ホース4,操作ハンドル5などを備えて概略構成されている。前記掃除機本体部1には,不図示の電動送風機,サイクロン集塵装置Y,制御装置(不図示)などが内蔵されている。なお,前記サイクロン集塵装置Yについては後段で詳述する。
前記電動送風機は,吸気を行うための送風ファン及び該送風ファンを回転駆動する送風駆動モータを有している。前記制御装置は,CPUやRAM,ROMなどの制御機器を有してなり,前記電気掃除機Xを統括的に制御する。具体的には,前記制御装置では,前記CPUが前記ROMに記憶された制御プログラムに従って各種の処理を実行する。
なお,前記操作ハンドル5には,ユーザが前記電気掃除機Xの稼働の有無や運転モードの選択操作などを行うための操作スイッチ(不図示)が設けられている。また,その操作スイッチの近傍には,前記電気掃除機Xの現在の状態を表示するLEDなどの表示部(不図示)も設けられている。
【0013】
前記掃除機本体部1は,該掃除機本体部1の前端に接続された前記接続ホース4と,該接続ホース4に接続された前記接続管3とを介して前記吸気口部2に接続されている。
従って,前記電気掃除機Xでは,前記掃除機本体部1に内蔵された前記電動送風機(不図示)が作動されることにより,前記吸気口部2からの吸気が行われる。そして,前記吸気口部2から吸気された空気は,前記接続管3及び前記接続ホース4を通じて前記サイクロン集塵装置Yに流入する。前記サイクロン集塵装置Yでは,吸い込まれた空気から塵埃が遠心分離される。なお,前記サイクロン集塵装置Yで塵埃が分離された後の空気は,前記掃除機本体部1の後端に設けられた不図示の排気口から排気される。
【0014】
以下,図2〜6を参照しつつ,本発明に係るサイクロン集塵装置の一例であるサイクロン集塵装置Yについて詳説する。
図2及び図3に示すように,前記サイクロン集塵装置Yは,筐体10,内周面が略円筒状で,上記筐体10に対して着脱自在の集塵容器11(捕集容器の一例),内筒12,上部フィルタユニット13,塵埃受部14及び除塵駆動機構15などを備えて概略構成されている。
前記サイクロン集塵装置Yでは,前記集塵容器11,前記内筒12,前記上部フィルタユニット13,及び前記塵埃受部14が,垂直の中心軸Pを中心に同軸状に配置されている。また,前記サイクロン集塵装置Yは,前記掃除機本体部1に着脱可能に構成されている。
上記筐体10は,フィルタ122を備えた内筒12を備えている。
このサイクロン集塵装置Yでは,略円筒状の集塵容器11の中心部に設けられた前記内筒12から前記集塵容器11内の空気を排気することにより,前記集塵容器11の円周部に設けられた空気流入口111a(図7参照)から吸い込まれた空気を集塵容器11の内周面に沿って旋回させた後,フィルタ手段の一例である前記上部フィルタユニット13などを経て前記内筒12を経て排気し,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記集塵容器11の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記上部フィルタユニット13などにおいて捕集するものである。
【0015】
前記集塵容器11は,吸い込まれた空気から分離された塵埃を収容するための内周面が円筒状で,且つ外形も円筒状の容器である。前記集塵容器11は,前記サイクロン集塵装置Yの筐体10に着脱可能に構成されている。ユーザは,前記掃除機本体部1から前記サイクロン集塵装置Yを取り出した後,該サイクロン集塵装置Yから前記集塵容器11を取り外して,該集塵容器11内の塵埃を廃棄する。なお,前記サイクロン集塵装置Yの筐体10と前記集塵容器11との間には,環状のシール部材161が設けられている。このシール部材161により,前記筐体10及び前記集塵容器11の間の空気の漏れが防止される。
また,前記集塵容器11の底部には,前記内筒12に設けられた後述の回転軸部123bに嵌合する嵌合部11aが設けられている。前記嵌合部11aの外周部には,前記内筒12の回転軸部123bとの隙間を埋めるための環状のシール部材11bが設けられている。このシール部材11bにより,前記回転軸部123b及び前記集塵容器11の間の空気の漏れが防止される。
【0016】
さらに,前記集塵容器11には,前記接続ホース4(図1参照)が接続される接続部111が設けられている。前記吸気口部2から前記接続管3及び前記接続ホース4を通じて吸い込まれた空気は,前記接続部111から前記集塵容器11内に流入する。
ここで,前記接続部111の前記集塵容器11への空気流入口(不図示)は,前記接続ホース4からの空気が前記集塵容器11内で旋回するように形成されている。具体的に,前記空気流入口(不図示)は,前記集塵容器11側の出口が該集塵容器11の円周方向に向くように形成されている。従って,前記集塵容器11では,吸い込まれた空気を旋回させることで該空気に含まれた塵埃が遠心力によって分離(遠心分離)される。そして,前記集塵容器11で遠心分離された塵埃は,該集塵容器11の底部に収容される(図2,3の塵埃D1)。
一方,塵埃が分離された後の空気は,前記集塵容器11から矢印(図2)で示す排気経路112に沿って前記掃除機本体部1に設けられた不図示の排気口から外部に排気される。ここで,前記集塵容器11から前記排気口(不図示)までの前記排気経路112上には,前記内筒12,前記塵埃受部14,及び前記上部フィルタユニット13が順に配置されている。
【0017】
前記内筒12は,前記集塵容器11内に配置された円筒状の部材である。ここで,前記内筒12は,前記塵埃受部14によって回転可能に支持されている。具体的に,前記内筒12は,該内筒12の上端に設けられた環状の凹部12aが,前記塵埃受部14の下端に設けられた環状の支持部14cに支持されることにより回転可能な状態で吊り下げられている。なお,前記内筒12を回転可能に支持する構成は,これに限られるものではない。例えば,前記内筒12の上下の端部を軸支することが一例として考えられる。
さらに,前記内筒12の上端には,後述の傾斜除塵部材134に設けられた係合部134cに係合する複数の連結部12bが設けられている。前記連結部12bは,前記内筒12の上端の開口縁部に上方に突出して設けられたリブである。
前記内筒12は,前記連結部12b及び前記係合部134cの係合によって,前記傾斜除塵部材134に一体回転可能に連結されている。これにより,前記内筒12は,前記傾斜除塵部材134に連動して回転することになる。なお,前記内筒12及び前記傾斜除塵部材134の連結構造はこれに限られない。例えば,前記内筒12及び前記傾斜除塵部材134各々に設けられた嵌合部を嵌合させることにより一体回転可能に連結する構成が考えられる。
【0018】
また,前記内筒12の上部には,前記集塵容器11で塵埃が分離された後の空気を,前記上部フィルタユニット13に向けて排気するための内筒排気口121が形成されている。そして,前記内筒排気口121には,該内筒排気口121全体を覆う円筒状を成す内筒フィルタ122が設けられている。前記内筒フィルタ122は,前記内筒排気口121を通過する空気を濾過する。
例えば,前記内筒フィルタ122は,メッシュ状のエアフィルタ等である。なお,前記内筒フィルタ122は,前記内筒排気口121の内側又は外側のいずれに設けられていてもよい。また,前記排気口121及び前記内筒フィルタ122に換えて,前記内筒12にメッシュ状の孔を形成する構成も考えられる。その場合は,そのメッシュ状の孔が前記内筒排気口121及び前記内筒フィルタ122として機能する。
【0019】
一方,前記内筒12の下部には,集塵容器11の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記集塵容器11内の塵埃を圧縮するための螺旋状回転圧縮部123が設けられている。
ここで,図2及び図3に加えて螺旋状回転圧縮部123の斜視図である図4を参照しつつ,前記螺旋状回転圧縮部123について説明する。
図2〜4に示されているように,前記螺旋状回転圧縮部123には,上記螺旋状曲面を備えた螺旋部123a,回転軸部123b,円盤状遮蔽部材123cが設けられている。
前記回転軸部123bは,前記集塵容器11の底部に設けられた前記嵌合部11aに嵌合される中空円筒である。前述したように,前記回転軸部123b及び前記嵌合部11aの間には前記シール部材11b(図2,3参照)が介在する。
【0020】
円盤状遮蔽部材123cは,前記集塵容器11内において,後述する旋回流の遠心分離力により塵埃を分離する上側空間の部分(分離部104)と,塵埃を蓄積する下側空間の部分(集塵部105)との仕切りの役割を果たす。これにより,捕集した塵埃が巻き上がり,内筒フィルタ122を詰まらせる事を防ぐ。また,円盤状であるため,サイクロン気流中に含まれる塵埃が引っかかることが無く,塵埃を効率的に集塵容器11の底部へ誘導することができる。
【0021】
前記のように,前記回転軸部123bには,該回転軸部123bを中心にして,前記集塵部105の底面に向かって螺旋状に延び,その上下面が,前記垂直中心軸Pを中心とする螺旋状曲面を備えて湾曲した板状の螺旋部123a(圧縮部材の一例)が設けられている。前記螺旋部123aは,後述するように前記内筒12が回転されるとき,前記集塵容器11内に蓄積された塵埃を集塵容器11の底部に向かって移動させる。この時,前記圧縮部材の前記螺旋状曲面が,該螺旋状曲面を螺子と想定したときに,該圧縮部材の回転により螺子が後退するように形成されていることにより,この螺旋状曲面でゴミを圧縮することができる。
この時,前記螺旋部123aの前記螺旋状曲面は図6矢印Aの旋回気流と同様の傾斜方向をもって形成されていることが好ましい。このような螺旋部123aを図6矢印Aの旋回と反対方向に回転させることで前記集塵容器11内の塵埃は,該集塵容器11内面との摩擦によって,該集塵容器11底部へ移動することになる。
ただし,前記螺旋部123aの前記螺旋状曲面を,前記集塵容器11の内周面に沿って旋回する気流の傾き方向とは反対の方向に傾斜させることも可能である。この時,螺旋部123aの回転方向は,図6矢印Aの旋回気流の旋回方向と同一,即ち,螺旋部123aを螺子と想定したとき,螺旋部123aの回転により螺子が後退する方向になる。
さらに,前記内筒12が回転されるとき,前記集塵容器11の底部まで移動した塵埃に対して前記螺旋部123aは,前記集塵容器11の底部との摩擦によって,上記底面との間で塵埃を回転により回転軸中心から外側に向かって押し出し,螺旋部123aの終端部123eと集塵容器11の底部との間で圧縮することになる。このような構成によれば,塵埃が回転によって固く圧縮されるので,前記集塵容器11の塵埃の蓄積可能量を増加させることができる。従って,例えば前記集塵容器11の小型化を実現することが可能である。また,このように機械的に固く圧縮された塵埃は,容易に解けないので,取り出し時にも空気中に飛散する問題がなく,そのままの形でゴミとして廃棄することが出来る。
ただし,このサイクロン集塵装置Yでは,上記のように螺旋部123aの終端部123eと集塵容器11の底部との間で塵埃を固く圧縮するので,上記終端部123eにかかる応力が大きくなる。このような応力に対する対応については,後述される。
【0022】
一方,前記内筒12の内筒フィルタ122で濾過された後の空気は,該内筒12内を通じて前記上部フィルタユニット13に導かれる。
ここで,図2及び図3に加えて図5を参照しつつ,前記上部フィルタユニット13について説明する。ここに,図5(a)は,前記上部フィルタユニット13を上方から見た斜視図,図5(b)は,前記上部フィルタユニット13を下方から見た斜視図である。
前記上部フィルタユニット13は,HEPAフィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)131,フィルタ除塵部材132及び傾斜除塵部材134などを有している。
【0023】
前記HEPAフィルタ131は,前記内筒12から排気されて前記排気経路112上を流れる空気をさらに濾過するエアフィルタの一種である。
前記HEPAフィルタ131は,前記垂直中心軸Pの周りに環状に配置固定された複数枚のフィルタの集合で構成されている。なお,複数枚のフィルタ各々は,例えば図5(b)に示すような骨組みに固定される。また,前記HEPAフィルタ131に含まれた複数枚のフィルタは,略水平方向に凹凸を繰り返すプリーツ状に配置されている。これにより,前記HEPAフィルタ131におけるフィルタ面積が十分に確保されている。なお,前記HEPAフィルタ131の下端と前記筐体10との間には,環状のシール部材162が設けられている。これにより,前記HEPAフィルタ131と前記筐体10との間の空気の漏れが防止される。
また,図2及び図3に示すように,前記HEPAフィルタ131の中央には,後述のフィルタ除塵部材132に設けられた連結部133が嵌挿される中空部131aが形成されている。また,前記中空部131aには,前記連結部133を回転可能に支持する支持部131bが設けられている。
【0024】
前述したように,前記サイクロン集塵装置Yでは,前記内筒フィルタ122及び前記HEPAフィルタ131の二段階で空気を濾過することにより塵埃の捕集力が高められている。
但し,前記HEPAフィルタ131に塵埃が堆積して目詰まりが生じると,空気の通過抵抗が大きくなる。そのため,前記電動送風機(不図示)の負荷が大きくなり吸塵力が低下するおそれがある。そこで,前記上部フィルタユニット13には,前記HEPAフィルタ131に付着した塵埃を除去する前記フィルタ除塵部材132が設けられている。
【0025】
前記フィルタ除塵部材132は,前記HEPAフィルタ131の中央部に設けられた前記支持部131bによって回転可能に支持されている。具体的に,前記フィルタ除塵部材132には,前記支持部131bに回転可能に支持される連結部材133が設けられている。
また,前記連結部133には,該連結部133に設けられたネジ穴133aに前記傾斜除塵部材134がネジ133bで螺着される。これにより,前記フィルタ除塵部材132及び前記傾斜除塵部材134が一体回転可能に連結される。なお,前記傾斜除塵部材134及び前記HEPAフィルタ131の間には,隙間を埋める環状のシール部材163が設けられている。これにより,前記傾斜除塵部材134及び前記HEPAフィルタ131の間の空気の漏れが防止される。
【0026】
前記フィルタ除塵部材132は,図2及び図5(a)に示すように,前記HEPAフィルタ131の上端部に接触するように該HEPAフィルタ131に沿って所定間隔で配置された二つの接触部132aを有している。前記接触部132aは板バネ状の弾性部材である。なお,前記接触部132aは,板バネ状の弾性部材に限られるものではない。また,前記接触部132aは,一つであっても或いはさらに複数であってもよい。
そして,前記フィルタ除塵部材132には,その外周部にギア132bが形成されている。このギア132bは,図2及び図3に示すように,前記サイクロン集塵装置Yに設けられた除塵駆動機構15に設けられたギア15aに噛合される。
【0027】
ここに,前記除塵駆動機構15は,図2に明らかな如く,前記掃除機本体部1側に設けられた不図示の駆動モータ(駆動手段の一例)(以下,「除塵駆動モータ」という)に連結される減速器及び該減速器に連結されたギア15aを有している。前記除塵駆動機構15では,前記除塵駆動モータの回転力が前記減速器を介して前記ギア15aに伝達される。そして,前記除塵駆動機構15のギア15aの回転力は,前記ギア132bに伝達される。これにより,前記フィルタ除塵部材132が回転される。
そして,上記フィルタ除塵部材132の回転は,前記したように,傾斜除塵部材134に伝達され,傾斜除塵部材134と一体に回転する内筒12及び内筒12と一体の螺旋状回転圧縮部123が前記垂直中心軸Pの周りに回転する。
なお,本実施の形態では,前記除塵駆動モータによって前記フィルタ除塵部材132が回転される場合を例に挙げて説明するが,前記除塵駆動モータに換えて,前記フィルタ除塵部材132を手動で回転させることのできる機構を設けることも他の実施例として考えられる。
さらに,除塵駆動モータ以外の別のモータによって,螺旋状回転圧縮部123を回転させることも当然考えられる。上部フィルタユニット13の除塵と,螺旋状回転圧縮部123の回転とを別に行いたい場合には,このような別駆動の方を採用することも考えられる。
【0028】
前記フィルタ除塵部材132が回転されると,該フィルタ除塵部材132に設けられた二つの前記接触部132a各々は,プリーツ状に形成された前記HEPAフィルタ131に断続的に衝突して振動を与える。従って,前記HEPAフィルタ131に付着した塵埃は,前記フィルタ除塵部材132から与えられる振動によって叩き落とされる。なお,前記除塵駆動モータ(不図示)が作動されるタイミングは,例えば前記電気掃除機Xにおける集塵動作の開始前や終了後であることが望ましい。これにより,前記電動送風機による吸気によって前記HEPAフィルタ131に下流側への気流がない状態で,前記HEPAフィルタ131の除塵を効果的に行うことができる。
【0029】
また,前述したように,前記塵埃受部14は,前記内筒12を回転可能に支持している。具体的に,前記塵埃受部14の開口14a縁部の下端には,前記内筒12の上端に設けられた環状の前記凹部12aに嵌合される環状の前記支持部14cが設けられている。これにより,前記内筒12は,前記塵埃受部14によって回転可能な状態で吊り下げられている。
【0030】
次に,前記した螺旋状回転圧縮部123の構造についてさらに詳しく説明する。
前述したように,サイクロン集塵装置Yは,概略円筒形状に形成され,上部に配置された上部フィルタユニット13と,下部に配置された集塵容器11とを備えて構成されている。
集塵容器11内に収納された前記内筒12の下端には,分離部104と集塵部105の境界部である円盤状遮蔽部材123cが一体的に接合されている。上記円盤状遮蔽部材123cとその下部の前記螺旋部123aの外径は,ほぼ同じで,分離部104の内径より小さく,円盤状遮蔽部材123cの外周と集塵容器11の内壁との間には隙間(クリアランス)106(図6)が存在している。隙間(クリアランス)106は,分離部104において分離した塵埃を集塵部105へ移動する場合に,ある程度の体積を持つ塵埃においてもスムーズに移動することができ,かつ一度集塵部105に移動・蓄積した塵埃を巻き上げ,内筒フィルタ122を詰まらさないようにするに適した値である。実験によれば13mm程度が望ましいことが分かった。
【0031】
さらにまた,上記螺旋部123aと集塵容器11内面との間の隙間(クリアランス)107は,集塵容器11の径が集塵容器11の底部に向かい小さくなる部分であるため,集塵容器11の底部に向かって小さくなるように構成されている。これにより,塵埃と集塵容器11の内壁側面との摩擦が大きくなり,螺旋状回転圧縮部123による中心軸P方向に塵埃を移動させる力が大きくなるため,さらに効率的に圧縮が行なわれる。
【0032】
また,円盤状遮蔽部材123cは,高さ方向に所定の厚みを持つ。円盤状遮蔽部材123cの高さ方向の厚みは,分離部104における遠心分離性能に影響し,本実施例では,実験により求めた13mm程度としている。
【0033】
また,螺旋状回転圧縮部123の螺旋部123aは,前記したように上下の螺旋状曲面に挟まれて湾曲した板状に形成されており,円盤状遮蔽部材123cから下方に向かってほぼ垂直に伸びる回転軸部123bを中心にして,集塵容器11の底面に向かって始端部123d(円盤状遮蔽部材123cとの接続部)から終端部123e(下端)までが1周分以上,回転軸部123bの周囲に巻き付くように形成されている。上記巻き付き角度の望ましい数字としては,1.6周分である。このような巻き付きによって,螺旋部123aは,集塵容器11の内周面にそったサイクロン旋回気流(図6に矢印Aで示す)の回転方向に沿って下方に向かって傾斜する螺旋状の旋回面が形成されている。
【0034】
また,螺旋状回転圧縮部123の螺旋部123aの終端部123e(下端)と集塵部105の底面との間には,隙間(クリアランス)108(図6参照)が介在している。これにより,回転軸中心から外側に向け押し出し,圧縮することが出来る塵埃量を大幅に増加することが出来る。
また上記隙間108の幅は,集塵部105の底部に押し付けられ,圧縮された塵埃が螺旋部分の終端部123eと集塵部105底部の間に詰まることによる破損や,異物等の詰まりを出来るだけ起こさないように余裕を持った値とすべきであるが,そのような隙間108を設けても,なお,螺旋部分の終端部123eと集塵部105底部の間に塵埃が詰め込まれることで,上記終端部123eには大きい応力が作用する。本実施例では,IEC規格に基づくDMT標準ゴミTYPE8を試験ゴミとして10g使用した実験により求めた上記隙間108の幅を6〜13mm程度としている。
【0035】
以上のように構成された電気掃除機の動作について以下に説明する。
図3,図6に示すように,分離部104の周方向に形成された接続部111の空気流入口111aから集塵容器11の分離部104に入った気流は,図6の矢印Aのように,分離部104の円筒状の内周面に沿って高速で旋回する。旋回気流中の比較的大きい塵埃には遠心力が作用して気流から分離され,集塵容器11の内壁へ押し付けられる。図2に示すように,空気の排気口121が,下方にあるため,その後,気流は旋回しながら,集塵部105に入る。図6において二点鎖線で示す矢印Aのように旋回する気流(主流)は,集塵部105の底面に到達した後は上昇に転じる。図6の例では,この螺旋状回転圧縮部123のまわりの間隙107を旋回する気流の回転方向と螺旋状回転圧縮部123の螺旋部123aの傾き方向が一致しており,サイクロン旋回気流を妨げることがない。このため,圧力損失が少なく効率的な遠心分離が可能であり,高い吸い込み仕事率が得られる。
【0036】
また,図6に二点鎖線で示す矢印Aの気流により運ばれる塵埃は,螺旋部123aの終端部123e(下端部)と集塵容器11の底面との間の空間112aに引っかかり(トラップされ),蓄積され,螺旋部123aの螺旋形状の湾曲面に沿って下側から順に積層されていく。このため,さらに圧力損失の増加を防ぐことができる。
【0037】
さらに,螺旋状回転圧縮部123のまわりの間隙107を旋回する気流の回転方向と螺旋状回転圧縮部123の螺旋部123aの傾き方向が一致しているため,蓄積・積層された塵埃は,気流によっても若干圧縮される。これにより,蓄積・積層された塵埃の容積が小さくなり,より効率的な塵埃捕集を達成できる。
【0038】
次に,塵埃の空気流による蓄積と積層の作用について説明する。
前述したように,吸引された塵埃は,分離部104において分離され,隙間106(図6)を通り,集塵部105へ導かれる。集塵部105においては,塵埃は隙間107を通り,隙間108によりせき止められる(トラップされる)ことにより,蓄積される。この蓄積は,螺旋状回転圧縮部123が回転されるごとに既に蓄積された塵埃の上に積層されていく。そのため,この集塵装置では,螺旋部123aに沿って,偏ることなく積層が成長していくため,集塵部105内で偏って蓄積されていくことがなく,同容積の集塵部と比較して集塵可能容量が飛躍的に向上する。
また,螺旋部123aは,サイクロン旋回気流の回転方向に沿って下方に向かって傾斜する方向性をもつ螺旋形状とすることが出来る。この場合には,サイクロンの気流による圧縮効果も得られる。これにより,さらに集塵可能容量が向上する。
【0039】
次に,回転圧縮の作用について具体的に説明する。
たとえば,送風駆動モータの駆動が停止されると,気流が旋回を止める。送風駆動モータの駆動停止が確認された後,除塵駆動機構15が駆動されると,上述したように内筒12,排気口121,円盤状遮蔽部材123c,螺旋状回転圧縮部123,回転軸部123bが一体となって,垂直中心軸Pを中心として,図8の矢印D方向(上面から見て,反時計方向)に回転する。このようにして,除塵駆動機構15による回転が,図8に示される第1の回転軸線152と第2の回転軸線153を介して回転軸部123bに伝達される。
こうして螺旋状回転圧縮部123が回転すると,螺子の原理により,回転軸方向(図9の矢印Eで示す垂直下向き方向)に推力が発生する。この推力により,集塵部105に蓄積されている図9の塵埃200は,回転軸方向に押し出され,集塵容器11の底面に押し付けられることにより回転軸方向に圧縮される。
このとき,図10における螺旋状回転圧縮部123の圧縮部123aは,薄肉であるにもかかわらず,圧縮されたゴミからの反作用で応力がかかるため,塵埃の応力による破損の危険性がある。また,ユーザが長期にわたってサイクロン集塵装置を使用する場合には,例えば微量な汚れが蓄積したものを除去するために,集塵部を分解し,水洗いなどのメンテナンスをする場合が考えられるが,その場合,螺旋状回転圧縮部123を手で取り扱うことになる。その際に誤って床に落下させる危険性があり,上記圧縮時と同様に螺旋部123には,落下時の衝撃力がかかる場合も考えられる。これらの危険性を回避するためには,圧縮部123aを金属や硬質プラスチックで構成することが考えられるが,重量が重くなり,ユーザが落下させてしまった場合,足に落下して怪我をしたりする可能性があるため,不適である。そこで,圧縮部123a全体を硬質ゴムのような弾性体で形成することが考えられるが,ゴムのような材質は表面摩擦が大きいため,螺旋部の摩擦が大きくなる。圧縮部123aは,集塵容器11との摩擦力の差により効率的に捕集対象物を圧縮するため,圧縮部123aの摩擦が大きいことは捕集対象物を効率よく圧縮することの妨げとなる。そこで,前記弾性体の表面をフッ素樹脂など摩擦の少ない材質でコーティングすることで,効率的な圧縮を可能とすることができる。
また,前記圧縮部123aは薄肉にする方が,集塵部の捕集容積を大きくできるため,図10〜12に示すように,螺旋部の一部を例えば硬質ゴムなどの弾性のある材質にすることによって,効率よく捕集対象物を捕集でき,尚且つ圧縮時の応力に対して変形したり,床面からの衝撃を吸収したりすることで,圧縮部123aが破損しないようにすることも考えられる。
図10では,終端部123eが弾性体で構成されている。捕集対象物を圧縮するばあいには,終端部123eが最も応力がかかるため,終端部123eを弾性体にすることにより,終端部の破損を防ぐことが可能となる。
他の例として,図11に示すように,外周部123fを弾性体で構成することも考えられる。これにより,終端部123eの破損を防ぐことに加えて,ユーザが誤って螺旋部を落下させた場合に破損することを防ぎ,あるいはユーザに怪我をさせることが防がれる。
また別の例として,図12では,圧縮部123aの内周部123g(回転軸部123bと接する部分)が弾性体で構成されている。これにより,図11の場合と同様,終端部123aの破損を防ぐことに加えて,ユーザが誤って螺旋状回転圧縮部123を落下させた場合にも圧縮部123aが破損することを防ぎ,あるいはユーザに怪我をさせることを防ぐ。また,弾性体の表面が内周にあるため,外周にある場合に比べて摩擦の増大による圧縮効率の低下を緩和することが可能となる。
また,図10〜12のいずれの場合も,弾性体で構成されている部分をコーティングすることによって,圧縮効率を向上させることは可能である。
【0040】
この集塵装置Yでは,螺旋部123aの回転によって集塵容器の底面との間に蓄積した塵埃に回転を与え,これによって軸中心から外側に向かって押し出すことで圧縮するので,螺旋状回転圧縮部123と集塵容器11の底部との間の塵埃200は,一度圧縮されると,回転停止後,さらには,集塵容器11を解放して圧縮力が解除された後も,圧縮状態が保持される。
【0041】
このように,圧縮状態が保持されることにより,上方から新たに塵埃201が吸引された場合でも,塵埃は集積され,螺旋状回転圧縮部123の回転により,新たな塵埃201をさらに圧縮することが出来,効率的な連続圧縮を行うことが出来る。その結果,実験によれば,同容量の集塵部において約3倍の集塵可能容量向上効果が確認された。
【0042】
また,螺旋状回転圧縮部123が回転し圧縮動作を行うものであるため,螺旋状回転圧縮部123の回転によって塵埃に軸回転中心から外側向きの力が発生する。そのため,塵埃は円筒状の回転軸部123b部分にはあまり付着しない傾向があり,メンテナンス性が飛躍的に高まる。さらに,塵埃が螺旋状回転圧縮部123に付着した場合においても,螺旋状回転圧縮部123が回転することによって,塵埃を下方へ押し出し圧縮する際に塵埃により,剥がされていく。このように,螺旋状回転圧縮部123のメンテナンス性は非常に高い。
【0043】
さらに,前記したように,圧縮後の塵埃はドーナツ型に固められ一体化しているため,ゴミ捨て時のゴミ飛散やこぼれ落ちなどを防ぐことができ,効率的なゴミ捨てが行える。
【産業上の利用可能性】
【0044】
本発明は電気掃除機に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明の実施の形態に係る電気掃除機Xの外観図。
【図2】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための断面図。
【図3】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための断面図。
【図4】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた螺旋状回転圧縮部を説明するための図((a)は,下方から見た斜視図,(b)は,上方から見た斜視図)。
【図5】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた上部フィルタユニット13を説明するための図。
【図6】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を螺旋状回転圧縮部を中心として説明するための断面図。
【図7】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための分解斜視図。
【図8】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの螺旋状回転圧縮部への回転力伝達経路を説明するための断面図。
【図9】螺旋状回転圧縮部の回転によって,塵埃が圧縮・積層される状況を説明するサイクロン集塵装置Yの断面図。
【図10】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた螺旋状回転圧縮部の終端部構造の改善例を説明するための図。
【図11】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた螺旋状回転圧縮部の外周部構造の改善例を説明するための図。
【図12】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた螺旋状回転圧縮部の内周部構造の改善例を説明するための図。
【符号の説明】
【0046】
10…筐体(分離装置本体)
11…集塵容器(捕集容器)
12…内筒
13…上部フィルタユニット
14…集塵受部
15…除塵駆動機構
104…分離部
105…集塵部
123…螺旋状回転圧縮部
123a…螺旋部(圧縮部)
123b…回転軸部
123c…円盤状遮蔽部材
123d…始端部
123e…終端部
123f…外周部
123g…内周部
200,201…塵埃
【技術分野】
【0001】
本発明は,捕集対象物を遠心分離するサイクロン分離装置に係り,特に,捕集された比較的大きい捕集対象物の捕集量を増加させることの出来るサイクロン分離装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から,略円筒状の捕集容器の中心部に設けられた排気部から前記捕集容器内の空気を排気することにより,前記捕集容器の円周部に設けられた空気吸い込み部から吸い込まれた空気を前記捕集容器の内周面に沿って旋回させた後,フィルタ手段を経て前記排気部から排気し,前記空気に含まれる比較的大きい塵埃を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい塵埃を前記フィルタ手段において捕集するサイクロン分離装置の一例としてのサイクロン集塵装置が,特許文献1として知られている。
このサイクロン集塵装置は,比較的大きい塵埃を旋回させることで遠心力によって捕集し,空気流に乗って飛翔する比較的小さい塵埃については,空気流中においたフィルタ手段によって捕集するものであるため,騒音が少なく,集塵効率についても改善されたものである。
【0003】
上記のようなサイクロン集塵装置を一般家庭で使用すると,布団や衣類から生じる綿ホコリが集塵ごみ容積の大半を占める。この綿ホコリを構成する繊維等は,それ自体が弾性を持つため,塵埃の密度は小さく,頻繁に集塵部から取り除く(捨てる)必要がある。また,このような塵埃は,軽くて容易に飛散するため,外部のごみ箱等に廃棄する際,塵埃が舞い散って再飛散することで使用者が不快に感じるという問題がある。
【0004】
しかしながら,上記特許文献1に記載のサイクロン集塵装置は,あくまで空気の流れに頼って塵埃を捕集するものであるため,捕集された前記繊維などの低密度の埃を一定以上に圧縮することが出来ず,限られた塵埃の捕集空間における塵埃の集積度をそれほど向上させることが出来るものではない。従って,捕集された塵埃を頻繁に捨てないと捕集効率が低下するので,ゴミを捨てる手間がかかる点,あるいは,塵埃を捨てる時に,塵埃が硬く圧縮されておらず,空気中で分散されやすいので,ごみ箱等に廃棄する際,塵埃が舞い散って再飛散することによる不快感を解消することが出来ないという問題を解決することが出来ない。
【0005】
このような課題を解決するためには,捕集された塵埃を出来るだけ固く圧縮する必要がある。このような,塵埃の圧縮手段を備えたサイクロン分離装置が本出願人によって出願された(特願2008−072942)。このサイクロン分離装置は,内周面が略円筒状の捕集容器を備え,該捕集容器の円周部にその周方向に設けられた空気流入口から吸い込まれた空気を前記略円筒状の内周面に沿って旋回させた後,前記捕集容器の中心部からフィルタ手段を経て排気することにより,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記フィルタ手段において捕集するものであり,さらに前記捕集容器内に,該捕集容器の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記垂直中心軸の周りに回転可能な圧縮部材を備えたものである。
このサイクロン分離装置では,上記圧縮部材が上記垂直中心軸を中心に回転することによって,上記螺旋状曲面の下面で捕集された塵埃などの捕集対象物が硬く圧縮され,ゴミを捨てる手間が省力され,あるいは,塵埃を捨てる時に,塵埃が空気中で分散され,ごみ箱等に廃棄する際,塵埃が舞い散って再飛散することによる不快感を解消することが出来るといった,多くの長所が発揮される。
【特許文献1】特開2006−75584号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このように上記出願(特願2008−072942)の明細書に記載されたサイクロン分離装置は優れた機能を発揮するものであるが,上記圧縮部材の螺旋部は,薄肉部材となっているため,捕集対象物を圧縮する際に捕集対象物からの応力によって,その終端部や外周部,あるいは回転軸部と螺旋部の接続部などに応力が集中しこれらの部分が破損する場合が考えられる。また,ユーザが集塵部や螺旋状圧縮部材のメンテナンスを行う場合に,誤って圧縮部材を落下させた場合にも,同様に破損する危険性がある。
従って,本発明は上記事情に鑑み創案されたものであり,前記圧縮部材の一部を弾性体で構成することにより,これら破損を回避することができる耐久性の良いサイクロン分離装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために,本出願にかかるサイクロン分離装置は,
内周面が略円筒状の捕集容器と,
前記捕集容器内に設けられ,該捕集容器の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記垂直中心軸の周りに回転可能な圧縮部材とを備え,
前記捕集容器の周方向に設けられた空気流入口から吸い込まれた空気を前記捕集容器の略円筒状の内周面に沿って旋回させた後,前記捕集容器の中心部からフィルタ手段を経て排気することにより,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記フィルタ手段において捕集するサイクロン分離装置において,
前記圧縮部材の一部あるいは全部が弾性体で構成されてなることを特徴とするサイクロン集塵装置として構成されている。圧縮部材の一部としては,例えば,圧縮部材の終端部のみが弾性体である場合が考えられる。また,螺状の圧縮部材の外周部が弾性体である場合も考えられる。さらに,螺旋状圧縮部材の内周部が弾性体である場合も考えられる。あるいは,上記弾性体の表面にコーティング処理がされている場合も考えられる。
【0008】
前記捕集対象物が,塵埃である場合には,本発明に係るサイクロン分離装置は,サイクロン集塵装置として適用される。
【発明の効果】
【0009】
本発明は,内周面が略円筒状の捕集容器と,前記捕集容器内に設けられ,該捕集容器の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記垂直中心軸の周りに回転可能な圧縮部材とを備え,前記捕集容器の周方向に設けられた空気流入口から吸い込まれた空気を前記捕集容器の略円筒状の内周面に沿って旋回させた後,前記捕集容器の中心部からフィルタ手段を経て排気することにより,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記フィルタ手段において捕集するサイクロン分離装置において,前記圧縮部材の一部あるいは全部が弾性体で構成されてなることを特徴とするサイクロン分離装置として構成されている。
【0010】
上記のように構成された本発明では,前記圧縮部材の終端部や外周部あるいは内周部が,捕集対象物を圧縮する際にその応力によって破損することや,ユーザの過失によって床面などに落下した場合に破損することが防止され,圧縮部材の耐久性あるいは信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は,本発明の実施の形態に係る電気掃除機Xの外観図,図2及び図3は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための断面図,図4は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた螺旋状回転圧縮部を説明するための図((a)は,下方から見た斜視図,(b)は,上方から見た斜視図),図5は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた上部フィルタユニット13を説明するための図,図6は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を螺旋状回転圧縮部を中心として説明するための断面図,図7は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための分解斜視図,図8は,本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの螺旋状回転圧縮部への回転力伝達経路を説明するための断面図,図9は,螺旋状回転圧縮部の回転によって,塵埃が圧縮・積層される状況を説明するサイクロン集塵装置Yの断面図,図10〜12は,螺旋状回転圧縮部を終端部側から見た斜視図,である。
【0012】
まず,図1を用いて,本発明の実施の形態に係る電気掃除機Xの概略構成について説明する。
図1に示すように,前記電気掃除機Xは,掃除機本体部1,吸気口部2,接続管3,接続ホース4,操作ハンドル5などを備えて概略構成されている。前記掃除機本体部1には,不図示の電動送風機,サイクロン集塵装置Y,制御装置(不図示)などが内蔵されている。なお,前記サイクロン集塵装置Yについては後段で詳述する。
前記電動送風機は,吸気を行うための送風ファン及び該送風ファンを回転駆動する送風駆動モータを有している。前記制御装置は,CPUやRAM,ROMなどの制御機器を有してなり,前記電気掃除機Xを統括的に制御する。具体的には,前記制御装置では,前記CPUが前記ROMに記憶された制御プログラムに従って各種の処理を実行する。
なお,前記操作ハンドル5には,ユーザが前記電気掃除機Xの稼働の有無や運転モードの選択操作などを行うための操作スイッチ(不図示)が設けられている。また,その操作スイッチの近傍には,前記電気掃除機Xの現在の状態を表示するLEDなどの表示部(不図示)も設けられている。
【0013】
前記掃除機本体部1は,該掃除機本体部1の前端に接続された前記接続ホース4と,該接続ホース4に接続された前記接続管3とを介して前記吸気口部2に接続されている。
従って,前記電気掃除機Xでは,前記掃除機本体部1に内蔵された前記電動送風機(不図示)が作動されることにより,前記吸気口部2からの吸気が行われる。そして,前記吸気口部2から吸気された空気は,前記接続管3及び前記接続ホース4を通じて前記サイクロン集塵装置Yに流入する。前記サイクロン集塵装置Yでは,吸い込まれた空気から塵埃が遠心分離される。なお,前記サイクロン集塵装置Yで塵埃が分離された後の空気は,前記掃除機本体部1の後端に設けられた不図示の排気口から排気される。
【0014】
以下,図2〜6を参照しつつ,本発明に係るサイクロン集塵装置の一例であるサイクロン集塵装置Yについて詳説する。
図2及び図3に示すように,前記サイクロン集塵装置Yは,筐体10,内周面が略円筒状で,上記筐体10に対して着脱自在の集塵容器11(捕集容器の一例),内筒12,上部フィルタユニット13,塵埃受部14及び除塵駆動機構15などを備えて概略構成されている。
前記サイクロン集塵装置Yでは,前記集塵容器11,前記内筒12,前記上部フィルタユニット13,及び前記塵埃受部14が,垂直の中心軸Pを中心に同軸状に配置されている。また,前記サイクロン集塵装置Yは,前記掃除機本体部1に着脱可能に構成されている。
上記筐体10は,フィルタ122を備えた内筒12を備えている。
このサイクロン集塵装置Yでは,略円筒状の集塵容器11の中心部に設けられた前記内筒12から前記集塵容器11内の空気を排気することにより,前記集塵容器11の円周部に設けられた空気流入口111a(図7参照)から吸い込まれた空気を集塵容器11の内周面に沿って旋回させた後,フィルタ手段の一例である前記上部フィルタユニット13などを経て前記内筒12を経て排気し,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記集塵容器11の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記上部フィルタユニット13などにおいて捕集するものである。
【0015】
前記集塵容器11は,吸い込まれた空気から分離された塵埃を収容するための内周面が円筒状で,且つ外形も円筒状の容器である。前記集塵容器11は,前記サイクロン集塵装置Yの筐体10に着脱可能に構成されている。ユーザは,前記掃除機本体部1から前記サイクロン集塵装置Yを取り出した後,該サイクロン集塵装置Yから前記集塵容器11を取り外して,該集塵容器11内の塵埃を廃棄する。なお,前記サイクロン集塵装置Yの筐体10と前記集塵容器11との間には,環状のシール部材161が設けられている。このシール部材161により,前記筐体10及び前記集塵容器11の間の空気の漏れが防止される。
また,前記集塵容器11の底部には,前記内筒12に設けられた後述の回転軸部123bに嵌合する嵌合部11aが設けられている。前記嵌合部11aの外周部には,前記内筒12の回転軸部123bとの隙間を埋めるための環状のシール部材11bが設けられている。このシール部材11bにより,前記回転軸部123b及び前記集塵容器11の間の空気の漏れが防止される。
【0016】
さらに,前記集塵容器11には,前記接続ホース4(図1参照)が接続される接続部111が設けられている。前記吸気口部2から前記接続管3及び前記接続ホース4を通じて吸い込まれた空気は,前記接続部111から前記集塵容器11内に流入する。
ここで,前記接続部111の前記集塵容器11への空気流入口(不図示)は,前記接続ホース4からの空気が前記集塵容器11内で旋回するように形成されている。具体的に,前記空気流入口(不図示)は,前記集塵容器11側の出口が該集塵容器11の円周方向に向くように形成されている。従って,前記集塵容器11では,吸い込まれた空気を旋回させることで該空気に含まれた塵埃が遠心力によって分離(遠心分離)される。そして,前記集塵容器11で遠心分離された塵埃は,該集塵容器11の底部に収容される(図2,3の塵埃D1)。
一方,塵埃が分離された後の空気は,前記集塵容器11から矢印(図2)で示す排気経路112に沿って前記掃除機本体部1に設けられた不図示の排気口から外部に排気される。ここで,前記集塵容器11から前記排気口(不図示)までの前記排気経路112上には,前記内筒12,前記塵埃受部14,及び前記上部フィルタユニット13が順に配置されている。
【0017】
前記内筒12は,前記集塵容器11内に配置された円筒状の部材である。ここで,前記内筒12は,前記塵埃受部14によって回転可能に支持されている。具体的に,前記内筒12は,該内筒12の上端に設けられた環状の凹部12aが,前記塵埃受部14の下端に設けられた環状の支持部14cに支持されることにより回転可能な状態で吊り下げられている。なお,前記内筒12を回転可能に支持する構成は,これに限られるものではない。例えば,前記内筒12の上下の端部を軸支することが一例として考えられる。
さらに,前記内筒12の上端には,後述の傾斜除塵部材134に設けられた係合部134cに係合する複数の連結部12bが設けられている。前記連結部12bは,前記内筒12の上端の開口縁部に上方に突出して設けられたリブである。
前記内筒12は,前記連結部12b及び前記係合部134cの係合によって,前記傾斜除塵部材134に一体回転可能に連結されている。これにより,前記内筒12は,前記傾斜除塵部材134に連動して回転することになる。なお,前記内筒12及び前記傾斜除塵部材134の連結構造はこれに限られない。例えば,前記内筒12及び前記傾斜除塵部材134各々に設けられた嵌合部を嵌合させることにより一体回転可能に連結する構成が考えられる。
【0018】
また,前記内筒12の上部には,前記集塵容器11で塵埃が分離された後の空気を,前記上部フィルタユニット13に向けて排気するための内筒排気口121が形成されている。そして,前記内筒排気口121には,該内筒排気口121全体を覆う円筒状を成す内筒フィルタ122が設けられている。前記内筒フィルタ122は,前記内筒排気口121を通過する空気を濾過する。
例えば,前記内筒フィルタ122は,メッシュ状のエアフィルタ等である。なお,前記内筒フィルタ122は,前記内筒排気口121の内側又は外側のいずれに設けられていてもよい。また,前記排気口121及び前記内筒フィルタ122に換えて,前記内筒12にメッシュ状の孔を形成する構成も考えられる。その場合は,そのメッシュ状の孔が前記内筒排気口121及び前記内筒フィルタ122として機能する。
【0019】
一方,前記内筒12の下部には,集塵容器11の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記集塵容器11内の塵埃を圧縮するための螺旋状回転圧縮部123が設けられている。
ここで,図2及び図3に加えて螺旋状回転圧縮部123の斜視図である図4を参照しつつ,前記螺旋状回転圧縮部123について説明する。
図2〜4に示されているように,前記螺旋状回転圧縮部123には,上記螺旋状曲面を備えた螺旋部123a,回転軸部123b,円盤状遮蔽部材123cが設けられている。
前記回転軸部123bは,前記集塵容器11の底部に設けられた前記嵌合部11aに嵌合される中空円筒である。前述したように,前記回転軸部123b及び前記嵌合部11aの間には前記シール部材11b(図2,3参照)が介在する。
【0020】
円盤状遮蔽部材123cは,前記集塵容器11内において,後述する旋回流の遠心分離力により塵埃を分離する上側空間の部分(分離部104)と,塵埃を蓄積する下側空間の部分(集塵部105)との仕切りの役割を果たす。これにより,捕集した塵埃が巻き上がり,内筒フィルタ122を詰まらせる事を防ぐ。また,円盤状であるため,サイクロン気流中に含まれる塵埃が引っかかることが無く,塵埃を効率的に集塵容器11の底部へ誘導することができる。
【0021】
前記のように,前記回転軸部123bには,該回転軸部123bを中心にして,前記集塵部105の底面に向かって螺旋状に延び,その上下面が,前記垂直中心軸Pを中心とする螺旋状曲面を備えて湾曲した板状の螺旋部123a(圧縮部材の一例)が設けられている。前記螺旋部123aは,後述するように前記内筒12が回転されるとき,前記集塵容器11内に蓄積された塵埃を集塵容器11の底部に向かって移動させる。この時,前記圧縮部材の前記螺旋状曲面が,該螺旋状曲面を螺子と想定したときに,該圧縮部材の回転により螺子が後退するように形成されていることにより,この螺旋状曲面でゴミを圧縮することができる。
この時,前記螺旋部123aの前記螺旋状曲面は図6矢印Aの旋回気流と同様の傾斜方向をもって形成されていることが好ましい。このような螺旋部123aを図6矢印Aの旋回と反対方向に回転させることで前記集塵容器11内の塵埃は,該集塵容器11内面との摩擦によって,該集塵容器11底部へ移動することになる。
ただし,前記螺旋部123aの前記螺旋状曲面を,前記集塵容器11の内周面に沿って旋回する気流の傾き方向とは反対の方向に傾斜させることも可能である。この時,螺旋部123aの回転方向は,図6矢印Aの旋回気流の旋回方向と同一,即ち,螺旋部123aを螺子と想定したとき,螺旋部123aの回転により螺子が後退する方向になる。
さらに,前記内筒12が回転されるとき,前記集塵容器11の底部まで移動した塵埃に対して前記螺旋部123aは,前記集塵容器11の底部との摩擦によって,上記底面との間で塵埃を回転により回転軸中心から外側に向かって押し出し,螺旋部123aの終端部123eと集塵容器11の底部との間で圧縮することになる。このような構成によれば,塵埃が回転によって固く圧縮されるので,前記集塵容器11の塵埃の蓄積可能量を増加させることができる。従って,例えば前記集塵容器11の小型化を実現することが可能である。また,このように機械的に固く圧縮された塵埃は,容易に解けないので,取り出し時にも空気中に飛散する問題がなく,そのままの形でゴミとして廃棄することが出来る。
ただし,このサイクロン集塵装置Yでは,上記のように螺旋部123aの終端部123eと集塵容器11の底部との間で塵埃を固く圧縮するので,上記終端部123eにかかる応力が大きくなる。このような応力に対する対応については,後述される。
【0022】
一方,前記内筒12の内筒フィルタ122で濾過された後の空気は,該内筒12内を通じて前記上部フィルタユニット13に導かれる。
ここで,図2及び図3に加えて図5を参照しつつ,前記上部フィルタユニット13について説明する。ここに,図5(a)は,前記上部フィルタユニット13を上方から見た斜視図,図5(b)は,前記上部フィルタユニット13を下方から見た斜視図である。
前記上部フィルタユニット13は,HEPAフィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)131,フィルタ除塵部材132及び傾斜除塵部材134などを有している。
【0023】
前記HEPAフィルタ131は,前記内筒12から排気されて前記排気経路112上を流れる空気をさらに濾過するエアフィルタの一種である。
前記HEPAフィルタ131は,前記垂直中心軸Pの周りに環状に配置固定された複数枚のフィルタの集合で構成されている。なお,複数枚のフィルタ各々は,例えば図5(b)に示すような骨組みに固定される。また,前記HEPAフィルタ131に含まれた複数枚のフィルタは,略水平方向に凹凸を繰り返すプリーツ状に配置されている。これにより,前記HEPAフィルタ131におけるフィルタ面積が十分に確保されている。なお,前記HEPAフィルタ131の下端と前記筐体10との間には,環状のシール部材162が設けられている。これにより,前記HEPAフィルタ131と前記筐体10との間の空気の漏れが防止される。
また,図2及び図3に示すように,前記HEPAフィルタ131の中央には,後述のフィルタ除塵部材132に設けられた連結部133が嵌挿される中空部131aが形成されている。また,前記中空部131aには,前記連結部133を回転可能に支持する支持部131bが設けられている。
【0024】
前述したように,前記サイクロン集塵装置Yでは,前記内筒フィルタ122及び前記HEPAフィルタ131の二段階で空気を濾過することにより塵埃の捕集力が高められている。
但し,前記HEPAフィルタ131に塵埃が堆積して目詰まりが生じると,空気の通過抵抗が大きくなる。そのため,前記電動送風機(不図示)の負荷が大きくなり吸塵力が低下するおそれがある。そこで,前記上部フィルタユニット13には,前記HEPAフィルタ131に付着した塵埃を除去する前記フィルタ除塵部材132が設けられている。
【0025】
前記フィルタ除塵部材132は,前記HEPAフィルタ131の中央部に設けられた前記支持部131bによって回転可能に支持されている。具体的に,前記フィルタ除塵部材132には,前記支持部131bに回転可能に支持される連結部材133が設けられている。
また,前記連結部133には,該連結部133に設けられたネジ穴133aに前記傾斜除塵部材134がネジ133bで螺着される。これにより,前記フィルタ除塵部材132及び前記傾斜除塵部材134が一体回転可能に連結される。なお,前記傾斜除塵部材134及び前記HEPAフィルタ131の間には,隙間を埋める環状のシール部材163が設けられている。これにより,前記傾斜除塵部材134及び前記HEPAフィルタ131の間の空気の漏れが防止される。
【0026】
前記フィルタ除塵部材132は,図2及び図5(a)に示すように,前記HEPAフィルタ131の上端部に接触するように該HEPAフィルタ131に沿って所定間隔で配置された二つの接触部132aを有している。前記接触部132aは板バネ状の弾性部材である。なお,前記接触部132aは,板バネ状の弾性部材に限られるものではない。また,前記接触部132aは,一つであっても或いはさらに複数であってもよい。
そして,前記フィルタ除塵部材132には,その外周部にギア132bが形成されている。このギア132bは,図2及び図3に示すように,前記サイクロン集塵装置Yに設けられた除塵駆動機構15に設けられたギア15aに噛合される。
【0027】
ここに,前記除塵駆動機構15は,図2に明らかな如く,前記掃除機本体部1側に設けられた不図示の駆動モータ(駆動手段の一例)(以下,「除塵駆動モータ」という)に連結される減速器及び該減速器に連結されたギア15aを有している。前記除塵駆動機構15では,前記除塵駆動モータの回転力が前記減速器を介して前記ギア15aに伝達される。そして,前記除塵駆動機構15のギア15aの回転力は,前記ギア132bに伝達される。これにより,前記フィルタ除塵部材132が回転される。
そして,上記フィルタ除塵部材132の回転は,前記したように,傾斜除塵部材134に伝達され,傾斜除塵部材134と一体に回転する内筒12及び内筒12と一体の螺旋状回転圧縮部123が前記垂直中心軸Pの周りに回転する。
なお,本実施の形態では,前記除塵駆動モータによって前記フィルタ除塵部材132が回転される場合を例に挙げて説明するが,前記除塵駆動モータに換えて,前記フィルタ除塵部材132を手動で回転させることのできる機構を設けることも他の実施例として考えられる。
さらに,除塵駆動モータ以外の別のモータによって,螺旋状回転圧縮部123を回転させることも当然考えられる。上部フィルタユニット13の除塵と,螺旋状回転圧縮部123の回転とを別に行いたい場合には,このような別駆動の方を採用することも考えられる。
【0028】
前記フィルタ除塵部材132が回転されると,該フィルタ除塵部材132に設けられた二つの前記接触部132a各々は,プリーツ状に形成された前記HEPAフィルタ131に断続的に衝突して振動を与える。従って,前記HEPAフィルタ131に付着した塵埃は,前記フィルタ除塵部材132から与えられる振動によって叩き落とされる。なお,前記除塵駆動モータ(不図示)が作動されるタイミングは,例えば前記電気掃除機Xにおける集塵動作の開始前や終了後であることが望ましい。これにより,前記電動送風機による吸気によって前記HEPAフィルタ131に下流側への気流がない状態で,前記HEPAフィルタ131の除塵を効果的に行うことができる。
【0029】
また,前述したように,前記塵埃受部14は,前記内筒12を回転可能に支持している。具体的に,前記塵埃受部14の開口14a縁部の下端には,前記内筒12の上端に設けられた環状の前記凹部12aに嵌合される環状の前記支持部14cが設けられている。これにより,前記内筒12は,前記塵埃受部14によって回転可能な状態で吊り下げられている。
【0030】
次に,前記した螺旋状回転圧縮部123の構造についてさらに詳しく説明する。
前述したように,サイクロン集塵装置Yは,概略円筒形状に形成され,上部に配置された上部フィルタユニット13と,下部に配置された集塵容器11とを備えて構成されている。
集塵容器11内に収納された前記内筒12の下端には,分離部104と集塵部105の境界部である円盤状遮蔽部材123cが一体的に接合されている。上記円盤状遮蔽部材123cとその下部の前記螺旋部123aの外径は,ほぼ同じで,分離部104の内径より小さく,円盤状遮蔽部材123cの外周と集塵容器11の内壁との間には隙間(クリアランス)106(図6)が存在している。隙間(クリアランス)106は,分離部104において分離した塵埃を集塵部105へ移動する場合に,ある程度の体積を持つ塵埃においてもスムーズに移動することができ,かつ一度集塵部105に移動・蓄積した塵埃を巻き上げ,内筒フィルタ122を詰まらさないようにするに適した値である。実験によれば13mm程度が望ましいことが分かった。
【0031】
さらにまた,上記螺旋部123aと集塵容器11内面との間の隙間(クリアランス)107は,集塵容器11の径が集塵容器11の底部に向かい小さくなる部分であるため,集塵容器11の底部に向かって小さくなるように構成されている。これにより,塵埃と集塵容器11の内壁側面との摩擦が大きくなり,螺旋状回転圧縮部123による中心軸P方向に塵埃を移動させる力が大きくなるため,さらに効率的に圧縮が行なわれる。
【0032】
また,円盤状遮蔽部材123cは,高さ方向に所定の厚みを持つ。円盤状遮蔽部材123cの高さ方向の厚みは,分離部104における遠心分離性能に影響し,本実施例では,実験により求めた13mm程度としている。
【0033】
また,螺旋状回転圧縮部123の螺旋部123aは,前記したように上下の螺旋状曲面に挟まれて湾曲した板状に形成されており,円盤状遮蔽部材123cから下方に向かってほぼ垂直に伸びる回転軸部123bを中心にして,集塵容器11の底面に向かって始端部123d(円盤状遮蔽部材123cとの接続部)から終端部123e(下端)までが1周分以上,回転軸部123bの周囲に巻き付くように形成されている。上記巻き付き角度の望ましい数字としては,1.6周分である。このような巻き付きによって,螺旋部123aは,集塵容器11の内周面にそったサイクロン旋回気流(図6に矢印Aで示す)の回転方向に沿って下方に向かって傾斜する螺旋状の旋回面が形成されている。
【0034】
また,螺旋状回転圧縮部123の螺旋部123aの終端部123e(下端)と集塵部105の底面との間には,隙間(クリアランス)108(図6参照)が介在している。これにより,回転軸中心から外側に向け押し出し,圧縮することが出来る塵埃量を大幅に増加することが出来る。
また上記隙間108の幅は,集塵部105の底部に押し付けられ,圧縮された塵埃が螺旋部分の終端部123eと集塵部105底部の間に詰まることによる破損や,異物等の詰まりを出来るだけ起こさないように余裕を持った値とすべきであるが,そのような隙間108を設けても,なお,螺旋部分の終端部123eと集塵部105底部の間に塵埃が詰め込まれることで,上記終端部123eには大きい応力が作用する。本実施例では,IEC規格に基づくDMT標準ゴミTYPE8を試験ゴミとして10g使用した実験により求めた上記隙間108の幅を6〜13mm程度としている。
【0035】
以上のように構成された電気掃除機の動作について以下に説明する。
図3,図6に示すように,分離部104の周方向に形成された接続部111の空気流入口111aから集塵容器11の分離部104に入った気流は,図6の矢印Aのように,分離部104の円筒状の内周面に沿って高速で旋回する。旋回気流中の比較的大きい塵埃には遠心力が作用して気流から分離され,集塵容器11の内壁へ押し付けられる。図2に示すように,空気の排気口121が,下方にあるため,その後,気流は旋回しながら,集塵部105に入る。図6において二点鎖線で示す矢印Aのように旋回する気流(主流)は,集塵部105の底面に到達した後は上昇に転じる。図6の例では,この螺旋状回転圧縮部123のまわりの間隙107を旋回する気流の回転方向と螺旋状回転圧縮部123の螺旋部123aの傾き方向が一致しており,サイクロン旋回気流を妨げることがない。このため,圧力損失が少なく効率的な遠心分離が可能であり,高い吸い込み仕事率が得られる。
【0036】
また,図6に二点鎖線で示す矢印Aの気流により運ばれる塵埃は,螺旋部123aの終端部123e(下端部)と集塵容器11の底面との間の空間112aに引っかかり(トラップされ),蓄積され,螺旋部123aの螺旋形状の湾曲面に沿って下側から順に積層されていく。このため,さらに圧力損失の増加を防ぐことができる。
【0037】
さらに,螺旋状回転圧縮部123のまわりの間隙107を旋回する気流の回転方向と螺旋状回転圧縮部123の螺旋部123aの傾き方向が一致しているため,蓄積・積層された塵埃は,気流によっても若干圧縮される。これにより,蓄積・積層された塵埃の容積が小さくなり,より効率的な塵埃捕集を達成できる。
【0038】
次に,塵埃の空気流による蓄積と積層の作用について説明する。
前述したように,吸引された塵埃は,分離部104において分離され,隙間106(図6)を通り,集塵部105へ導かれる。集塵部105においては,塵埃は隙間107を通り,隙間108によりせき止められる(トラップされる)ことにより,蓄積される。この蓄積は,螺旋状回転圧縮部123が回転されるごとに既に蓄積された塵埃の上に積層されていく。そのため,この集塵装置では,螺旋部123aに沿って,偏ることなく積層が成長していくため,集塵部105内で偏って蓄積されていくことがなく,同容積の集塵部と比較して集塵可能容量が飛躍的に向上する。
また,螺旋部123aは,サイクロン旋回気流の回転方向に沿って下方に向かって傾斜する方向性をもつ螺旋形状とすることが出来る。この場合には,サイクロンの気流による圧縮効果も得られる。これにより,さらに集塵可能容量が向上する。
【0039】
次に,回転圧縮の作用について具体的に説明する。
たとえば,送風駆動モータの駆動が停止されると,気流が旋回を止める。送風駆動モータの駆動停止が確認された後,除塵駆動機構15が駆動されると,上述したように内筒12,排気口121,円盤状遮蔽部材123c,螺旋状回転圧縮部123,回転軸部123bが一体となって,垂直中心軸Pを中心として,図8の矢印D方向(上面から見て,反時計方向)に回転する。このようにして,除塵駆動機構15による回転が,図8に示される第1の回転軸線152と第2の回転軸線153を介して回転軸部123bに伝達される。
こうして螺旋状回転圧縮部123が回転すると,螺子の原理により,回転軸方向(図9の矢印Eで示す垂直下向き方向)に推力が発生する。この推力により,集塵部105に蓄積されている図9の塵埃200は,回転軸方向に押し出され,集塵容器11の底面に押し付けられることにより回転軸方向に圧縮される。
このとき,図10における螺旋状回転圧縮部123の圧縮部123aは,薄肉であるにもかかわらず,圧縮されたゴミからの反作用で応力がかかるため,塵埃の応力による破損の危険性がある。また,ユーザが長期にわたってサイクロン集塵装置を使用する場合には,例えば微量な汚れが蓄積したものを除去するために,集塵部を分解し,水洗いなどのメンテナンスをする場合が考えられるが,その場合,螺旋状回転圧縮部123を手で取り扱うことになる。その際に誤って床に落下させる危険性があり,上記圧縮時と同様に螺旋部123には,落下時の衝撃力がかかる場合も考えられる。これらの危険性を回避するためには,圧縮部123aを金属や硬質プラスチックで構成することが考えられるが,重量が重くなり,ユーザが落下させてしまった場合,足に落下して怪我をしたりする可能性があるため,不適である。そこで,圧縮部123a全体を硬質ゴムのような弾性体で形成することが考えられるが,ゴムのような材質は表面摩擦が大きいため,螺旋部の摩擦が大きくなる。圧縮部123aは,集塵容器11との摩擦力の差により効率的に捕集対象物を圧縮するため,圧縮部123aの摩擦が大きいことは捕集対象物を効率よく圧縮することの妨げとなる。そこで,前記弾性体の表面をフッ素樹脂など摩擦の少ない材質でコーティングすることで,効率的な圧縮を可能とすることができる。
また,前記圧縮部123aは薄肉にする方が,集塵部の捕集容積を大きくできるため,図10〜12に示すように,螺旋部の一部を例えば硬質ゴムなどの弾性のある材質にすることによって,効率よく捕集対象物を捕集でき,尚且つ圧縮時の応力に対して変形したり,床面からの衝撃を吸収したりすることで,圧縮部123aが破損しないようにすることも考えられる。
図10では,終端部123eが弾性体で構成されている。捕集対象物を圧縮するばあいには,終端部123eが最も応力がかかるため,終端部123eを弾性体にすることにより,終端部の破損を防ぐことが可能となる。
他の例として,図11に示すように,外周部123fを弾性体で構成することも考えられる。これにより,終端部123eの破損を防ぐことに加えて,ユーザが誤って螺旋部を落下させた場合に破損することを防ぎ,あるいはユーザに怪我をさせることが防がれる。
また別の例として,図12では,圧縮部123aの内周部123g(回転軸部123bと接する部分)が弾性体で構成されている。これにより,図11の場合と同様,終端部123aの破損を防ぐことに加えて,ユーザが誤って螺旋状回転圧縮部123を落下させた場合にも圧縮部123aが破損することを防ぎ,あるいはユーザに怪我をさせることを防ぐ。また,弾性体の表面が内周にあるため,外周にある場合に比べて摩擦の増大による圧縮効率の低下を緩和することが可能となる。
また,図10〜12のいずれの場合も,弾性体で構成されている部分をコーティングすることによって,圧縮効率を向上させることは可能である。
【0040】
この集塵装置Yでは,螺旋部123aの回転によって集塵容器の底面との間に蓄積した塵埃に回転を与え,これによって軸中心から外側に向かって押し出すことで圧縮するので,螺旋状回転圧縮部123と集塵容器11の底部との間の塵埃200は,一度圧縮されると,回転停止後,さらには,集塵容器11を解放して圧縮力が解除された後も,圧縮状態が保持される。
【0041】
このように,圧縮状態が保持されることにより,上方から新たに塵埃201が吸引された場合でも,塵埃は集積され,螺旋状回転圧縮部123の回転により,新たな塵埃201をさらに圧縮することが出来,効率的な連続圧縮を行うことが出来る。その結果,実験によれば,同容量の集塵部において約3倍の集塵可能容量向上効果が確認された。
【0042】
また,螺旋状回転圧縮部123が回転し圧縮動作を行うものであるため,螺旋状回転圧縮部123の回転によって塵埃に軸回転中心から外側向きの力が発生する。そのため,塵埃は円筒状の回転軸部123b部分にはあまり付着しない傾向があり,メンテナンス性が飛躍的に高まる。さらに,塵埃が螺旋状回転圧縮部123に付着した場合においても,螺旋状回転圧縮部123が回転することによって,塵埃を下方へ押し出し圧縮する際に塵埃により,剥がされていく。このように,螺旋状回転圧縮部123のメンテナンス性は非常に高い。
【0043】
さらに,前記したように,圧縮後の塵埃はドーナツ型に固められ一体化しているため,ゴミ捨て時のゴミ飛散やこぼれ落ちなどを防ぐことができ,効率的なゴミ捨てが行える。
【産業上の利用可能性】
【0044】
本発明は電気掃除機に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明の実施の形態に係る電気掃除機Xの外観図。
【図2】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための断面図。
【図3】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための断面図。
【図4】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた螺旋状回転圧縮部を説明するための図((a)は,下方から見た斜視図,(b)は,上方から見た斜視図)。
【図5】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた上部フィルタユニット13を説明するための図。
【図6】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を螺旋状回転圧縮部を中心として説明するための断面図。
【図7】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための分解斜視図。
【図8】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの螺旋状回転圧縮部への回転力伝達経路を説明するための断面図。
【図9】螺旋状回転圧縮部の回転によって,塵埃が圧縮・積層される状況を説明するサイクロン集塵装置Yの断面図。
【図10】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた螺旋状回転圧縮部の終端部構造の改善例を説明するための図。
【図11】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた螺旋状回転圧縮部の外周部構造の改善例を説明するための図。
【図12】本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた螺旋状回転圧縮部の内周部構造の改善例を説明するための図。
【符号の説明】
【0046】
10…筐体(分離装置本体)
11…集塵容器(捕集容器)
12…内筒
13…上部フィルタユニット
14…集塵受部
15…除塵駆動機構
104…分離部
105…集塵部
123…螺旋状回転圧縮部
123a…螺旋部(圧縮部)
123b…回転軸部
123c…円盤状遮蔽部材
123d…始端部
123e…終端部
123f…外周部
123g…内周部
200,201…塵埃
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内周面が略円筒状の捕集容器と,
前記捕集容器内に設けられ,該捕集容器の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記垂直中心軸の周りに回転可能な圧縮部材とを備え,
前記捕集容器の周方向に設けられた空気流入口から吸い込まれた空気を前記捕集容器の略円筒状の内周面に沿って旋回させた後,前記捕集容器の中心部からフィルタ手段を経て排気することにより,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記フィルタ手段において捕集するサイクロン分離装置において,
前記圧縮部材の一部あるいは全部が弾性体で構成されてなることを特徴とするサイクロン分離装置。
【請求項2】
前記圧縮部材の前記螺旋状曲面の終端部が弾性体である請求項1記載のサイクロン分離装置。
【請求項3】
前記圧縮部材の前記螺旋状曲面の外周部分が弾性体である請求項1記載のサイクロン分離装置。
【請求項4】
前記圧縮部材の前記螺旋状曲面の内周部分が弾性体である請求項1記載のサイクロン分離装置。
【請求項5】
前記弾性体の表面に摩擦を低減するコーティングがなされている請求項1〜4のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
【請求項1】
内周面が略円筒状の捕集容器と,
前記捕集容器内に設けられ,該捕集容器の垂直中心軸を中心とする螺旋状曲面を備え,前記垂直中心軸の周りに回転可能な圧縮部材とを備え,
前記捕集容器の周方向に設けられた空気流入口から吸い込まれた空気を前記捕集容器の略円筒状の内周面に沿って旋回させた後,前記捕集容器の中心部からフィルタ手段を経て排気することにより,前記空気に含まれる比較的大きい捕集対象物を前記捕集容器の底部で捕集すると共に,比較的小さい捕集対象物を前記フィルタ手段において捕集するサイクロン分離装置において,
前記圧縮部材の一部あるいは全部が弾性体で構成されてなることを特徴とするサイクロン分離装置。
【請求項2】
前記圧縮部材の前記螺旋状曲面の終端部が弾性体である請求項1記載のサイクロン分離装置。
【請求項3】
前記圧縮部材の前記螺旋状曲面の外周部分が弾性体である請求項1記載のサイクロン分離装置。
【請求項4】
前記圧縮部材の前記螺旋状曲面の内周部分が弾性体である請求項1記載のサイクロン分離装置。
【請求項5】
前記弾性体の表面に摩擦を低減するコーティングがなされている請求項1〜4のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2010−57815(P2010−57815A)
【公開日】平成22年3月18日(2010.3.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−228603(P2008−228603)
【出願日】平成20年9月5日(2008.9.5)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年3月18日(2010.3.18)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年9月5日(2008.9.5)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】
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