(57)【要約】      （修正有）【課題】塵埃の分離効率の大幅な低下を抑制できる集塵装置、掃除機を提供する。【解決手段】集塵装置１００は、第１吸気口及び第１排気口を有する吸気部と、複数の遠心分離ユニット２と、排気部３と、を備える。各々の遠心分離ユニットは、第１排気口と連通する第２吸気口と、第１遠心分離装置２１と、第２遠心分離装置２３と、第２排気口２０２と、を有する。第１遠心分離装置は、第１軸Ｘ１と、該第１軸と平行な第１軸方向に延びる円筒状の第１分離部２１１と、を有する。第２遠心分離装置は、第２軸Ｘ２と、該第２軸と平行な第２軸方向一方に向かうにつれて細くなる中空の円錐台状の第２分離部２３１と、を有する。排気部は、第２排気口２０２と連通する第３吸気口３０１と第３排気口３０２とを有する。第１排気口から各々の遠心分離ユニットの内部を経由して第３吸気口に空気が流れる通路はそれぞれ異なり、且つ、互いに並列に設けられる。【選択図】図３
2020116188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気部と、複数の遠心分離ユニットと、排気部と、を備え、
前記吸気部は、
自装置の外部からの空気を吸い込む第１吸気口と、
前記吸気部内の空気を排出する第１排気口と、
を有し、
各々の前記遠心分離ユニットは、
前記第１排気口と連通する第２吸気口と、
第１軸と、該第１軸と平行な第１軸方向に延びる円筒状の第１分離部と、を有する第１遠心分離装置と、
第２軸と、該第２軸と平行な第２軸方向一方に向かうにつれて細くなる中空の円錐台状の第２分離部と、を有する第２遠心分離装置と、
前記遠心分離ユニット内の空気を排出する第２排気口と、
を有し、
前記排気部は、
前記第２排気口と連通する第３吸気口と、
前記排気部内の空気を排出する第３排気口と、
を有し、
前記第１排気口から各々の前記遠心分離ユニットの内部を経由して前記第３吸気口に空気が流れる通路はそれぞれ異なり、且つ、互いに並列に設けられる、集塵装置。
【請求項２】
吸気部は、
前記第１吸気口と前記第１排気口とを連通する吸気通路部と、
前記吸気通路部の内部に設けられる分流板と、
をさらに有し、
前記分流板は、前記吸気部における前記第１吸気口の側の端部を区画し、前記吸気通路部に沿って前記第１吸気口から前記第１排気口に向かって延びる、請求項１に記載の集塵装置。
【請求項３】
前記第１分離部の外周部に設けられた開口を介して該第１分離部の内部と連通する第１塵埃収容部をさらに備え、
前記第１分離部は、前記第１分離部と前記第１塵埃収容部との間を仕切る仕切り部を含む、請求項１又は請求項２に記載の集塵装置。
【請求項４】
前記第１分離部は、案内板をさらに含み、
前記案内板は、前記開口の縁部の一部から前記第１塵埃収容部の内部に延びる、請求項３に記載の集塵装置。
【請求項５】
前記第２遠心分離装置は、前記第２分離部の内部と外部とを連通する吸気管を複数有し、
前記吸気管は、前記第２軸を中心とする周方向一方に延びるとともに、周方向一方に向かうにつれて前記第２軸から離れる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項６】
前記吸気管は、前記第２遠心分離装置に設けられた吸気開口の縁部から周方向一方に延び、
前記第２吸気口は、少なくとも周方向他方に面する、請求項５に記載の集塵装置。
【請求項７】
前記吸気管が延びる方向は、周方向一方に向かうにつれて第２軸方向他方に傾く、請求項５又は請求項６に記載の集塵装置。
【請求項８】
前記第２軸は、水平方向と平行又は鋭角で交わる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項９】
前記第２軸は、第２軸方向一方に向かうにつれて鉛直下方に延びる、請求項８に記載の集塵装置。
【請求項１０】
各々の前記遠心分離ユニットは、前記第２分離部の第２軸方向一方における端部に設けられる第２塵埃収容部をさらに有する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項１１】
前記第２遠心分離装置は、前記第１遠心分離装置の内部に配置される、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項１２】
前記第１遠心分離装置の内部に配置される前記第２遠心分離装置の数は複数である、請求項１１に記載の集塵装置。
【請求項１３】
前記遠心分離ユニットは、前記第２遠心分離装置を囲む筒状の整流部材をさらに有し、
前記整流部材は、該整流部材の内部と外部とを連通する孔部を複数有する、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項１４】
前記排気部は、前記第３吸気口と前記第３排気口とを連通する排気通路部をさらに有し、
前記排気通路部は、前記第３吸気口と前記第３排気口とを隔てる有蓋筒状のフィルタを有する、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の集塵装置と、
前記集塵装置に取り付けられ、該集塵装置内において前記第１吸気口から前記第３排気口に向かう空気の流れを発生させる送風装置と、
を備える、掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集塵装置、掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆるサイクロン、ボルティックスなどと呼ばれる遠心分離装置を用いて空気の流れから塵埃を分離する遠心分離ユニットを搭載する掃除機が知られている。たとえば、特表２００２−５３２１７８号公報は、１つのサイクロン式分離装置を搭載する掃除機を開示している。該サイクロン式分離装置では、外側サイクロンと内側サイクロンは同心状に配置され、両者の共通軸は水平に配置されている。また、特表２０１４−５０４５３４号公報は、１つのサイクロン分離装置を搭載する自律真空掃除機を開示している。該サイクロン分離装置では、第１のサイクロンの長さ方向軸線が水平方向に配置され、複数の第２のサイクロンが第１のサイクロンの下流に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５３２１７８号公報
【特許文献２】特表２０１４−５０４５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のサイクロン式分離装置のように遠心分離ユニットが１つしか搭載されない場合、該遠心分離ユニット内で塵埃の詰まりなどが生じると、遠心分離ユニット内での塵埃の分離効率が大幅に低下する虞がある。さらには、空気の流れから塵埃を分離できなくなる虞がある。
【０００５】
本発明は、塵埃の分離効率の大幅な低下を抑制できる集塵装置、掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な集塵装置は、吸気部と、複数の遠心分離ユニットと、排気部と、を備える。前記吸気部は、自装置の外部からの空気を吸い込む第１吸気口と、前記吸気部内の空気を排出する第１排気口と、を有する。各々の前記遠心分離ユニットは、前記第１排気口と連通する第２吸気口と、第１遠心分離装置と、第２遠心分離装置と、前記遠心分離ユニット内の空気を排出する第２排気口と、を有する。前記第１遠心分離装置は、第１軸と、該第１軸と平行な第１軸方向に延びる円筒状の第１分離部と、を有する。前記第２遠心分離装置は、第２軸と、該第２軸と平行な第２軸方向一方に向かうにつれて細くなる中空の円錐台状の第２分離部と、を有する。前記排気部は、前記第２排気口と連通する第３吸気口と、前記排気部内の空気を排出する第３排気口と、を有する。前記第１排気口から各々の前記遠心分離ユニットの内部を経由して前記第３吸気口に空気が流れる通路はそれぞれ異なり、且つ、互いに並列に設けられる。
【０００７】
本発明の例示的な掃除機は、上述の集塵装置と、送風装置と、を備える。前記送風装置は、前記集塵装置に取り付けられ、該集塵装置内において前記第１吸気口から前記第３排気口に向かう空気の流れを発生させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の例示的な集塵装置、掃除機によれば、塵埃の分離効率の大幅な低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施形態に係る掃除機の構成例を示すブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本実施形態に係る掃除機の各部の断面の構成図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る集塵ユニットの斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る集塵ユニットの断面斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る集塵ユニットの他の断面斜視図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る遠心分離ユニットの構造を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、第２吸気口にて空気が流入する方向と吸気管が延びる方向との関係を示す断面図である。
【図７】図７は、第２遠心分離装置の他の構成例を示す。
【図８】図８は、第１変形例に係る遠心分離ユニットの構造を拡大して示す断面図である。
【図９】図９は、第２変形例に係る遠心分離ユニットの構造を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して例示的な実施形態を説明する。
【００１１】
なお、本明細書では、被清掃面Ｆは、水平面と平行であり、鉛直方向と垂直である。鉛直方向のうち、被清掃面Ｆから集塵装置１００に向く方向は、「鉛直上方」である。集塵装置１００から被清掃面Ｆに向く方向は、「鉛直下方」である。
【００１２】
また、遠心分離ユニット２において、第１遠心分離装置２１の中心軸を第１軸Ｘ１と呼ぶ。第１軸Ｘ１と平行な方向を「第１軸方向ＤＸ１」と呼ぶ。第１軸方向ＤＸ１のうち、第１遠心分離装置２１の吸気口である第２吸気口２０１から開口部２１１１への向きを「第１軸方向一方ＤＸ１ａ」と呼び、開口部２１１１から第２吸気口２０１への向きを「第１軸方向他方ＤＸ１ｂ」と呼ぶ。また、第１軸Ｘ１と直交する方向を「第１径方向」と呼ぶ。第１径方向のうち、第１軸Ｘ１へと近づく向きを「第１径方向内方」と呼び、第１軸Ｘ１から離れる向きを「第１径方向外方」と呼ぶ。また、第１軸Ｘ１を中心とする円周に沿う方向を「第１周方向」と呼ぶ。
【００１３】
また、第２遠心分離装置２３の中心軸を第２軸Ｘ２と呼ぶ。第２軸Ｘ２と平行な方向を「第２軸方向ＤＸ２」と呼ぶ。第２軸方向ＤＸ２のうち、吸気開口２３２１から第２塵埃収容部２４への向きを「第２軸方向一方ＤＸ２ａ」と呼び、第２塵埃収容部２４から吸気開口２３２１への向きを「第２軸方向他方ＤＸ２ｂ」と呼ぶ。また、第２軸Ｘ２と直交する方向を「第２径方向」と呼ぶ。第２径方向のうち、第２軸Ｘ２へと近づく向きを「第２径方向内方」と呼び、第２軸Ｘ２から離れる向きを「第２径方向外方」と呼ぶ。また、第２軸Ｘ２を中心とする円周に沿う方向を「第２周方向ＤＲ２」と呼ぶ。第２周方向ＤＲ２のうち、吸気管２３３が吸気開口２３２１の縁部から延びる向きを「第２周方向一方ＤＲ２ａ」と呼び、第２周方向一方ＤＲ２ａとは逆の向きを「第２周方向他方ＤＲ２ｂ」と呼ぶ。
【００１４】
但し、第１遠心分離装置２１の中心軸である第１軸Ｘ１が第２遠心分離装置２３の中心軸である第２軸Ｘ２と同じである場合、第１軸方向ＤＸ１は、第２軸方向ＤＸ２と同じ方向である。第１軸方向一方ＤＸ１ａは第２軸方向一方ＤＸ２ａと同じ向きであり、第１軸方向他方ＤＸ１ｂは第２軸方向他方ＤＸ２ｂと同じ向きである。
【００１５】
また、第１軸Ｘ１が第２軸Ｘ２と同じである場合、第１径方向は、第２径方向と同じ方向である。第１径方向内方は第２径方向内方と同じ向きであり、第１径方向外方は第２径方向外方と同じ向きである。
【００１６】
また、第１軸Ｘ１が第２軸Ｘ２と同じである場合、第１周方向ＤＲ１は、第２周方向ＤＲ２と同じ方向である。第１周方向一方ＤＲ１ａは第２周方向一方ＤＲ２ａと同じ向きであり、第１周方向他方ＤＲ１ｂは第２周方向他方ＤＲ２ｂと同じ向きである。
【００１７】
なお、以上に説明した方向は、実際の機器に組み込まれた場合において適用されるものではない。
【００１８】
また、本明細書において、方位、線、及び面のうちのいずれかと他のいずれかとの位置関係において、「平行」は、両者がどこまで延長しても全く交わらない状態のみならず、実質的に平行である状態を含む。また、「垂直」及び「直交」はそれぞれ、両者が互いに９０度で交わる状態のみならず、実質的に垂直である状態及び実質的に直交する状態を含む。つまり、「平行」、「垂直」及び「直交」はそれぞれ、両者の位置関係に本発明の主旨を逸脱しない程度の角度ずれがある状態を含む。
【００１９】
＜１．実施形態＞
＜１−１．掃除機＞
図１Ａは、本実施形態に係る掃除機５００の構成例を示すブロック図である。図１Ｂは、本実施形態に係る掃除機５００の各部の断面の構成図である。図１Ｂでは、掃除機５００は、水平面と平行な被清掃面Ｆ上に載置される。なお、本実施形態では、後述する第１遠心分離装置２１の中心軸である第１軸Ｘ１が、後述する第２遠心分離装置２３の中心軸である第２軸Ｘ２と同じ軸である。
【００２０】
本実施形態に係る掃除機５００は、いわゆる掃除ロボットであり、たとえば、被清掃面Ｆを自立走行して掃除する自走式の電機掃除装置である。掃除機５００は、たとえば、被清掃面Ｆ上の塵埃を空気とともに吸引して捕集する。
【００２１】
掃除機５００は、集塵ユニット５０１と、センサ部５０２と、電源部５０３と、駆動部５０４と、モータユニット５０５と、主動輪５０６と、従動輪５０７と、制御部５０８と、筐体５０９と、を備える。なお、集塵ユニット５０１は、後に説明する。
【００２２】
センサ部５０２は、たとえば、赤外線センサであり、壁及び家具のような障害物、段差などを検出する。電源部５０３は、たとえば二次電池であり、掃除機５００の各構成部に電力を供給する。駆動部５０４は、掃除機５００の各々の構成要素を制御し、特にモータユニット５０５の駆動を制御する。モータユニット５０５は、主動輪５０６を駆動する駆動装置である。主動輪５０６は、従動輪５０７とともに掃除機５００を走行させる車輪である。筐体５０９は、集塵ユニット５０１、センサ部５０２、電源部５０３、駆動部５０４、モータユニット５０５、及び制御部５０８などを内部に収容する。
【００２３】
＜１−２．集塵ユニット＞
次に、図１Ｂから図４を参照して、集塵ユニット５０１の構成を説明する。図２は、本実施形態に係る集塵ユニット５０１の斜視図である。図３は、本実施形態に係る集塵ユニット５０１の断面斜視図である。図４は、本実施形態に係る集塵ユニット５０１の他の断面斜視図である。図２から図４において、集塵ユニット５０１は、水平面と平行な被清掃面Ｆ上に載置される。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う集塵ユニット５０１の断面を示す。図３の断面は、鉛直方向と第１軸Ｘ１とに平行な仮想の平面で集塵ユニット５０１を切断した場合の断面である。図４は、図２のＢ−Ｂ線に沿う集塵ユニット５０１の断面を示す。図４の断面は、鉛直方向と平行であり且つ第１軸Ｘ１と垂直な仮想の平面で集塵ユニット５０１を切断した場合の断面である。
【００２４】
集塵ユニット５０１は、集塵装置１００と、送風装置３００と、排気ノズル４００と、を備える。言い換えると、掃除機５００は、集塵装置１００、送風装置３００、及び排気ノズル４００を備える。集塵装置１００は、後述する第１吸気口１０１で空気を吸引し、該空気の流れから塵埃を分離する。分離後の空気は、後述する第３排気口３０２から集塵装置１００の外部に排出される。集塵装置１００の後段には、送風装置３００及び排気ノズル４００が接続される。送風装置３００は、排気ノズル４００の内部に配置される。送風装置３００は、集塵装置１００に取り付けられ、集塵装置１００内において第１吸気口１０１から第３排気口３０２に向かう空気の流れを発生させる。送風装置３００は、第３排気口３０２に負圧を発生させて集塵装置１００内の空気を吸引し、排気ノズル４００を介して該空気を掃除機５００の外部に排出する。送風装置３００には、本実施形態では軸流ファンが採用される。但し、この例示に限定されず、遠心ファンなどの他の形式のファンが採用されてもよい。
【００２５】
＜１−３．集塵装置＞
次に、図２から図４を参照して、集塵装置１００の構成を説明する。集塵装置１００は、吸気部１と、複数の遠心分離ユニット２と、排気部３と、第１塵埃収容部４と、を備える。
【００２６】
吸気部１は、第１吸気口１０１と、第１排気口１０２と、を有する。第１吸気口１０１は、集塵装置１００の外部からの空気を吸気部１の内部に吸い込む。第１排気口１０２は、吸気部１内の空気を吸気部１の外部に排出する。第１吸気口１０１の開口端面は、本実施形態では長手方向を有する形状であり、被清掃面Ｆに面している。第１吸気口１０１は、吸気の際、空気とともに、たとえば被清掃面Ｆ上の塵埃も吸い込む。
【００２７】
また、吸気部１は、吸気通路部１１と、分流板１２と、をさらに有する。吸気通路部１１は、吸気部１内で空気が流れる通路である。吸気通路部１１の一方端には、第１吸気口１０１が設けられる。吸気通路部１１の他方端には、第１排気口１０２が設けられる。吸気通路部１１は、第１吸気口１０１と第１排気口１０２とを連通する。
【００２８】
分流板１２は、吸気通路部１１の内部に設けられる。分流板１２は、吸気部１における第１吸気口１０１の側の端部を区画し、吸気通路部１１内の空気の流れに沿って第１吸気口１０１から第１排気口１０２に向かって延びる。本実施形態では、分流板１２は、吸気通路部１１の少なくとも第１吸気口１０１側の一方端部に設けられ、該一方端部の空間を第１吸気口１０１の長手方向に区画する。分流板１２によって吸気部１の第１吸気口１０１側の端部が区画されることにより、第１吸気口１０１の開口端面付近での吸気効率の偏りを抑制できる。たとえば、第１吸気口１０１の開口端面の縁部付近での風量と開口端面の中央部付近での風量とが一様ではない。そのため、吸気部１が区画されない場合では、吸気部１内で乱流が発生し、第１吸気口１０１全体での吸気効率が低下する可能性がある。この傾向は、第１吸気口１０１の長手方向にて特に顕著である。一方、上述のように吸気部１が分流板１２で区画される場合、吸気効率の偏り抑制により、第１吸気口１０１全体での吸気効率の低下を抑制できる。従って、集塵装置１００の吸気効率を向上できる。
【００２９】
次に、遠心分離ユニット２は、吸気部１と排気部３との間に複数設けられ、吸気部１から流入する空気から塵埃を分離する。なお、集塵装置１００に設けられる遠心分離ユニット２の数は、本実施形態では２個であるが、この例示に限定されず３以上の複数であってもよい。
【００３０】
各々の遠心分離ユニット２は、第２吸気口２０１と、第２排気口２０２と、を有する。第２吸気口２０１は、第１排気口１０２と連通する。第２排気口２０２は、遠心分離ユニット２内の空気を排出する。
【００３１】
各々の遠心分離ユニット２は、吸気部１から排気部３に向かう空気の流れに対して互いに並列に接続され、吸気部１の後段において該吸気部１に対して並列に接続されるとともに、排気部３の前段において該排気部３に対して並列に接続される。そのため、各々の遠心分離ユニット２は、集塵装置１００内で互いに並列な空気の通路を形成する。すなわち、集塵装置１００において、第１排気口１０２から各々の遠心分離ユニット２の内部を経由して排気部３の後述する第３吸気口３０１に空気が流れる通路はそれぞれ異なり、且つ、互いに並列に設けられる。
【００３２】
こうすれば、空気が流れる通路が互いに並列に複数設けられるので、たとえば一部の遠心分離ユニット２での塵埃の詰まりなどによって該一部の遠心分離ユニット２を経由する通路での空気の流れが低減又は停止しても、残りの遠心分離ユニット２を経由する通路で空気が流れることができる。この空気の流れにより、第１吸気口１０１での空気の吸引、及び、第３排気口３０２からの空気の排出を維持することができる。従って、点検及び修繕をこまめに実施しなくても、集塵装置１００は、塵埃の分離効率の大幅な低下を抑制でき、空気の吸引による集塵を実施できる。
【００３３】
さらに、空気が流れる通路が互いに並列に複数設けられるので、複数の通路全体の空気抵抗をより小さくできる。従って、たとえば、集塵の際、集塵装置１００内に空気の流れを発生させる送風装置３００などに掛かる負荷を低減できる。より少ない駆動電流で送風装置３００を駆動できるので、送風装置３００を長寿命化でき、さらに送風装置３００の消費電力を低減できる。
【００３４】
次に、排気部３は、第３吸気口３０１と、第３排気口３０２と、排気通路部３１と、を有する。第３吸気口３０１は、第２排気口２０２と連通する。第３排気口３０２は、排気部３内の空気を排出する。排気通路部３１は、第３吸気口３０１と第３排気口３０２とを連通する。排気通路部３１は、排気部３内で空気が流れる通路である。排気通路部３１の一方端には、第３吸気口３０１が設けられる。排気通路部３１の他方端には、第３排気口３０２が設けられる。
【００３５】
排気通路部３１は、第３吸気口３０１と第３排気口３０２とを隔てる有蓋筒状のフィルタ３１１を有する。フィルタ３１１には、たとえばＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particulate air Filter）を採用できる。第３吸気口３０１と第３排気口３０２とをフィルタ３１１で隔てることにより、各々の遠心分離ユニット２から排出される空気に含まれる細かな塵埃をフィルタ３１１によって分離・捕集できる。従って、第３排気口３０２からより清浄な空気を排出できる。また、フィルタ３１１が有蓋筒状であることにより、該フィルタ３１１の通気面積がより広くなる。従って、フィルタ３１１の通気効率及び集塵効果を向上できる。フィルタ３１１は、好ましくは、第３吸気口３０１及び第３排気口３０２に対して着脱可能である。こうすれば、フィルタ３１１の交換が容易にできる。また、フィルタ３１１は、本実施形態では排気通路部３１の内部に設けられるが、この例示に限定されず、排気通路部３１の外部に設けられてもよい。
【００３６】
第１塵埃収容部４は、各々の遠心分離ユニット２の後述する第１遠心分離装置２１の内部と連通し、たとえば各々の第１遠心分離装置２１で分離された比較的大きな塵埃を収容する。
【００３７】
＜１−４．遠心分離ユニット＞
次に、図３から図５を参照して、遠心分離ユニット２の構成を説明する。図５は、本実施形態に係る遠心分離ユニット２の構造を拡大して示す断面図である。図５は、図２のＡ−Ａ線に沿う集塵ユニット５０１の断面の一部である。
【００３８】
各々の遠心分離ユニット２は、第１遠心分離装置２１と、整流部材２２と、第２遠心分離装置２３と、第２塵埃収容部２４と、接続通路部２５と、をさらに有する。
【００３９】
＜１−４−１．第１遠心分離装置＞
第１遠心分離装置２１は、第１軸Ｘ１と、該第１軸Ｘ１と平行な第１軸方向ＤＸ１に延びる円筒状の第１分離部２１１と、を有する。第１軸Ｘ１は、第１分離部２１１の中心軸である。本実施形態では、水平面と平行な被清掃面Ｆ上に集塵装置１００を載置した場合、第１軸Ｘ１は、水平方向と平行である。但し、本実施形態の例示に限定されず、被清掃面Ｆ上に集塵装置１００が載置される状態において、第１軸Ｘ１が延びる第１軸方向ＤＸ１は、水平方向と交わってもよい。
【００４０】
第１遠心分離装置２１では、第１分離部２１１の内部にて、第１遠心分離装置２１の中心軸である第１軸Ｘ１を中心にして空気が第１分離部２１１の内壁に沿って旋回する。これにより、該空気に含まれる比較的大きな塵埃が分離する。つまり、第１遠心分離装置２１は、いわゆるボルティックス式の遠心分離装置である。
【００４１】
第１分離部２１１には、開口部２１１１が設けられる。本実施形態では、開口部２１１１は、第１分離部２１１の第１軸方向一方ＤＸ１ａにおける端部に設けられる。第１塵埃収容部４は、第１分離部２１１の外周部に設けられた開口部２１１１を介して該第１分離部２１１の内部と連通する。空気及び塵埃は、第１分離部２１１内を旋回する。空気は、後述の整流部材２２に設けられた複数の孔部２２３から整流部材２２の内部に流入する。塵埃は、遠心力により、開口部２１１１を介して第１塵埃収容部４に流入する。この際、塵埃は、第１塵埃収容部４の内壁に当たること等によって、第１塵埃収容部４に収容される。
【００４２】
第１分離部２１１は、仕切り部２１１２を含む。仕切り部２１１２は、第１分離部２１１と第１塵埃収容部４との間を仕切る。これにより、第１分離部２１１から第１塵埃収容部４に収容された塵埃が第１分離部２１１内に移動することを抑制できる。
【００４３】
また、第１分離部２１１は、案内板２１１３をさらに含む。案内板２１１３は、開口部２１１１の縁部の一部から第１塵埃収容部４の内部に延びる。本実施形態では、案内板２１１３は、仕切り部２１１２の端部から延びる。これにより、第１塵埃収容部４内の塵埃が、第１分離部２１１内に移動し難くなる。
【００４４】
＜１−４−２．整流部材＞
整流部材２２は、第２遠心分離装置２３を囲む筒状である。本実施形態では、整流部材２２は、第１分離部２１１の内部に設けられる。整流部材２２は、筒部２２１と、円盤状の蓋部２２２と、を有する。筒部２２１は、第１軸Ｘ１を中心にして第１軸方向ＤＸ１に延び、第１分離部２１１の内部空間を第１径方向に区画する。蓋部２２２は、筒部２２１の第１軸方向一方ＤＸ１ａにおける端部を閉じる。蓋部２２２の第１径方向外端部は、筒部２２１に接続される。蓋部２２２の第１径方向内端部は第２遠心分離装置２３の外側面に接続され、本実施形態では後述する第２分離部２３１の外側面に接続される。筒部２２１の第１軸方向他方ＤＸ１ｂにおける端部は、接続通路部２５で閉じられる。
【００４５】
整流部材２２はさらに、該整流部材２２の内部と外部とを連通する孔部２２３を複数有する。孔部２２３は、筒部２２１を厚さ方向に貫通する。孔部２２３の口径は、好ましくは、第１遠心分離装置２１で空気の流れから分離可能な塵埃のサイズよりも小さい。
【００４６】
整流部材２２に複数の孔部２２３が設けられることにより、孔部２２３の口径以上のサイズの塵埃が空気に乗って整流部材２２の内部に流入することを防止できる。従って、第１遠心分離装置２１の第１分離部２１１での塵埃の分離効率を向上できる。
【００４７】
本実施形態では、孔部２２３は、筒部２２１を第１径方向に貫通する。但し、この例示に限定されず、孔部２２３は、第１径方向と鋭角に交わる方向に筒部２２１を貫通してもよい。たとえば、孔部２２３の貫通方向は、第１径方向内方に向かうにつれて第１周方向他方ＤＲ１ｂに傾いてもよい。本実施形態では、第２吸気口２０１から第１分離部２１１内に流入する空気は、第１周方向他方ＤＲ１ｂに流れる。そのため、孔部２２３の貫通方向が上述のように傾くことにより、第１分離部２１１内において、整流部材２２の外部を流れる空気は、よりスムーズに孔部２２３を介して整流部材２２の内部に流入できる。
【００４８】
＜１−４−３．第２遠心分離装置＞
第２遠心分離装置２３は、第１遠心分離装置２１及び整流部材２２よりも下流に設けられる。第２遠心分離装置２３は、好ましくは、第１遠心分離装置２１の内部に配置される。こうすれば、第１遠心分離装置２１が第２遠心分離装置２３の外部に配置される構成と比べて省スペース化できるので、遠心分離ユニット２をコンパクトにできる。但し、この例示に限定されず、第２遠心分離装置２３は、第１遠心分離装置２１の外部に配置されてもよい。
【００４９】
第２遠心分離装置２３は、第２軸Ｘ２と、該第２軸Ｘ２と平行な第２軸方向一方ＤＸ２ａに向かうにつれて細くなる中空の円錐台状の第２分離部２３１と、を有する。第２軸Ｘ２は、第２分離部２３１の中心軸である。本実施形態では前述の如く、第２軸Ｘ２は、第１遠心分離装置２１の中心軸である第１軸Ｘ１と同じである。つまり、本実施形態では、第１分離部２１１及び第２分離部２３１は、第２軸方向ＤＸ２から見て、それぞれ同心円状に配置される。但し、本実施形態の例示に限定されず、第２軸Ｘ２は、第１軸Ｘ１とは異なり且つ該第１軸Ｘ１と平行な軸であってもよい。
【００５０】
水平面と平行な被清掃面Ｆ上に集塵装置１００を載置した場合、第２軸Ｘ２が延びる方向は、水平方向と平行である。こうすれば、水平面と平行な被清掃面Ｆ上に集塵装置１００を載置した場合、第２遠心分離装置２３の第２軸Ｘ２は、水平方向と平行である。そのため、内蔵される第２遠心分離装置２３が要する第１遠心分離装置２１内の空間の第１径方向サイズが小さくなるので、第１遠心分離装置２１の第１分離部２１１の直径方向のサイズをより小さくできる。従って集塵装置１００をより小型化できる。
【００５１】
整流部材２２の内部に流入した空気は、第２遠心分離装置２３の後述する吸気管２３３を介して第２分離部２３１内に流入する。第２遠心分離装置２３では、第２分離部２３１の内部にて、第２遠心分離装置２３の中心軸である第２軸Ｘ２を中心にして空気が中空の円錐台状の第２分離部２３１の内壁に沿って旋回する。これにより、該空気に含まれる塵埃が分離する。つまり、第２遠心分離装置２３は、いわゆるサイクロン式の遠心分離装置である。
【００５２】
第２分離部２３１の第２軸方向一方ＤＸ２ａにおける端部には、第２塵埃収容部２４が設けられる。以下では、該端部を先端部と呼ぶ。該先端部には、開口（図示省略）が設けられる。該開口を介して、第２分離部２３１の内部は、第２塵埃収容部２４の内部と連通する。空気及び塵埃は、第２分離部２３１内を旋回しながら第２軸方向一方ＤＸ２ａ側の第２分離部２３１の先端部に向かう。第２分離部２３１内で分離された空気は、反転して第２軸方向他方ＤＸ２ｂに向かい、第２軸方向他方ＤＸ２ｂ側の第２排気口２０２から排出される。第２分離部２３１内で分離された塵埃は、第２塵埃収容部２４に収容される。
【００５３】
また、第２遠心分離装置２３は、有蓋筒部２３２と、複数の吸気管２３３と、をさらに有する。
【００５４】
有蓋筒部２３２は、第２分離部２３１の第２軸方向他方ＤＸ２ｂにおける端部を覆う。有蓋筒部２３２の第２径方向における外側面には、複数の吸気開口２３２１が設けられる。言い換えると、第２遠心分離装置２３には、複数の吸気開口２３２１が設けられる。また、有蓋筒部２３２の蓋面には、排気開口２３２２が設けられる。排気開口２３２２には、接続通路部２５が接続される。排気開口２３２２は、接続通路部２５を介して、第２排気口２０２と連通する。
【００５５】
各々の吸気管２３３は、第２分離部２３１の内部と外部とを連通する。各々の吸気管２３３は、第２遠心分離装置２３に設けられた吸気開口２３２１の縁部から第２周方向一方ＤＲ２ａに延びる。各々の吸気管２３３の一方端は、各々の吸気開口２３２１に繋がる。吸気管２３３の他方端は、第２遠心分離装置２３の外部と連通する。
【００５６】
図６は、第２吸気口２０１にて空気が流入する方向と吸気管２３３が延びる方向との関係を示す断面図である。図６は、図５のＣ−Ｃ線に沿う集塵装置１００の断面を示す。図６の断面は、鉛直方向と平行であり且つ第１軸Ｘ１と垂直な仮想の平面で集塵装置１００を切断した場合の断面である。図６において矢印付きの破線は、空気の流れを示す。図６では、吸気管２３３が吸気開口２３２１の縁部から延びる方向は第２周方向一方ＤＲ２ａであり、第２吸気口２０１から第１分離部２１１内に流入する空気の流れ方向は第２周方向他方ＤＲ２ｂである。
【００５７】
本実施形態では、図６に示すように、吸気管２３３は、第２軸Ｘ２を中心とする第２周方向一方ＤＲ２ａに延びるとともに、第２周方向一方ＤＲ２ａに向かうにつれて第２軸Ｘ２から離れる。より具体的には、吸気管２３３の第２径方向外方における外側壁２３３１が、吸気開口２３２１の縁部から第２周方向一方ＤＲ２ａに延びるとともに、第２周方向一方ＤＲ２ａに向かうにつれて第２軸Ｘ２から離れる。こうすれば、複数の吸気管２３３を通じて第２周方向一方ＤＲ２ａ側から第２周方向他方ＤＲ２ｂ側に向かって第２分離部２３１内に流入する空気を、第２軸Ｘ２を中心とする第２周方向他方ＤＲ２ｂに旋回する第２分離部２３１内の空気の流れに、より均等且つスムーズに合流させることができる。また、第２分離部２３１内の空気の流れが乱れ難いので、第２分離部２３１内を旋回する空気の流れの低下を防止でき、空気の流れをより速くすることができる。従って、第２遠心分離装置２３での塵埃の分離効率を向上できる。また、空気の流れから分離させた塵埃を、第２分離部２３１の第２軸方向一方ＤＸ２ａにおける端部に接続される第２塵埃収容部２４に送り込み易くなる。
【００５８】
さらに、第２軸方向ＤＸ２から見て、第２遠心分離装置２３の外周面に沿う空気の流れは、第２軸Ｘ２を中心とする第２周方向ＤＲ２においてより均等に吸気管２３３に流入するので、第２周方向ＤＲ２において均一に流れ易い。従って、たとえば、図５に示すように、第２分離部２３１の周囲に複数の孔部２２３が設けられた筒状の整流部材２２が設けられる場合、複数の孔部２２３から空気がより均一に流れ込む。よって、空気とともに流れる塵埃によって孔部２２３が詰まることを抑制できる。
【００５９】
また、本実施形態では、第２周方向ＤＲ２において、吸気管２３３が吸気開口２３２１の縁部から延びる方向は、第２吸気口２０１から第１分離部２１１内に流入する空気の流れ方向と逆向きである。つまり、第２吸気口２０１は、少なくとも第２周方向他方ＤＲ２ｂに面する。そのため、第２吸気口２０１から第１分離部２１１内に流入する空気は、上述の吸気管２３３が延びる方向とは逆の第２周方向他方ＤＲ２ｂに向かって流れる。こうすれば、第２周方向ＤＲ２において吸気管２３３が吸気開口２３２１の縁部から延びる方向が第２吸気口２０１から流入する空気の流れ方向と同じ向きである場合と比べて、第１分離部２１１内を流れる空気が、よりスムーズに吸気管２３３内に流入できる。従って、第２分離部２３１内に流入する空気の流れの低下を抑制できるので、第２分離部２３１内を旋回する空気の流れをさらに早くすることができる。従って、第２遠心分離装置２３での塵埃の分離効率をさらに向上できる。
【００６０】
また、本実施形態では、吸気管２３３が延びる方向は、第２周方向一方ＤＲ２ａに向かうにつれて第２軸方向他方ＤＸ２ｂに傾く。こうすれば、複数の吸気管２３３を通じて第２分離部２３１内に流入する空気を、第２分離部２３１内において第２軸Ｘ２を中心とする第２周方向他方ＤＲ２ｂに旋回しながら第２軸方向一方ＤＸ２ａに流れる空気に、よりスムーズに合流させることができる。従って、第２遠心分離装置２３での塵埃の分離効率をより向上できる。また、空気の流れから分離させた塵埃を、第２分離部２３１の第２軸方向一方ＤＸ２ａにおける端部に接続される第２塵埃収容部２４により送り込み易くなる。但し、この例示に限定されず、少なくとも１つの吸気管２３３において、吸気管２３３が延びる方向は、たとえば図７に示すように、第２周方向一方ＤＲ２ａに向かうにつれて第２軸方向ＤＸ２に傾いていなくてもよい。
【００６１】
＜２．変形例＞
次に、実施形態の変形例について説明する。以下では、上述の実施形態と異なる構成について説明する。また、上述の実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
【００６２】
＜２−１．第１変形例＞
図８は、第１変形例に係る遠心分離ユニット２の構造を拡大して示す断面図である。図８は、たとえば図２のＡ−Ａ線に沿う集塵ユニット５０１の断面の一部に対応する。
【００６３】
第１変形例では、第１遠心分離装置２１の中心軸である第１軸Ｘ１は、第２遠心分離装置２３の中心軸である第２軸Ｘ２とは異なる。より具体的には、水平面と平行な被清掃面Ｆ上に集塵装置１００を載置した場合、第１軸Ｘ１が延びる第１軸方向ＤＸ１は、水平方向面と平行である。一方、第２軸Ｘ２は、第１軸Ｘ１と鋭角に交わる。言い換えると、水平面と平行な被清掃面Ｆ上に集塵装置１００を載置した場合、第２軸Ｘ２は、水平方向と鋭角に交わる。このようにしても、内蔵される第２遠心分離装置２３が要する第１遠心分離装置２１内の空間の第１径方向サイズが小さくなるので、第１遠心分離装置２１の第１分離部２１１の直径方向のサイズを小さくできる。従って、集塵装置１００を小型化できる。
【００６４】
また、水平面と平行な被清掃面Ｆ上に集塵装置１００を載置した状態において、第２軸Ｘ２は、第２軸方向一方ＤＸ２ａに向かうにつれて鉛直下方に延びてもよい。たとえば、第２分離部２３１の先端部の開口は、有蓋筒部２３２の排気開口２３２２よりも鉛直下方に設けられる。こうすれば、各々の第２遠心分離装置２３において空気から分離した塵埃を、重力によって、第２遠心分離装置２３の第２軸方向一方ＤＸ２ａに移動させることができる。さらに、分離された塵埃を、重力により、第２遠心分離装置２３の第２軸方向一方ＤＸ２ａにおける端部に設けられた第２塵埃収容部２４に移動させることもできる。従って、第２遠心分離装置２３での塵埃の分離能力を向上させることができる。
【００６５】
＜２−２．第２変形例＞
図９は、第２変形例に係る遠心分離ユニット２の構造を拡大して示す断面図である。図９は、たとえば図２のＡ−Ａ線に沿う集塵ユニット５０１の断面の一部に対応する。
【００６６】
第２変形例では、第１遠心分離装置２１の内部に配置される第２遠心分離装置２３の数は複数である。つまり、遠心分離ユニット２は、複数の第２遠心分離装置２３を備える。第１遠心分離装置２１の内部に複数の第２遠心分離装置２３を配置することにより、遠心分離ユニット２をよりコンパクトにできるとともに、第２遠心分離装置２３全体で吸引する第１遠心分離装置２１内の空気をより多くできる。従って、第２遠心分離装置２３全体において、吸気の際の空気抵抗を低減し、より高い吸引効率を実現できる。なお、該数は、図９では３つであるが、この例示に限定されず、２つ又は４以上の複数であってもよい。
【００６７】
整流部材２２の内部に流入した空気は、各々の第２遠心分離装置２３の第２分離部２３１内に流入する。各々の第２遠心分離装置２３では、第２分離部２３１の内部にて第２軸Ｘ２を中心にして空気が第２分離部２３１の内壁に沿って旋回することにより、該空気に含まれる塵埃が分離する。
【００６８】
各々の第２遠心分離装置２３の第２分離部２３１の内部は、該第２分離部２３１の先端部に設けられる開口を介して、第２塵埃収容部２４の内部と連通する。第２分離部２３１内を旋回しながら第２分離部２３１の先端部に向かう空気は、該先端部から反転して排気開口２３２２に向かう。この際、第２分離部２３１内で分離された塵埃は、第２塵埃収容部２４に収容される。
【００６９】
また、各々の第２遠心分離装置２３の排気開口２３２２はそれぞれ、接続通路部２５に接続され、該接続通路部２５を介して第２排気口２０２と連通する。排気開口２３２２に到達した空気は、接続通路部２５を介して排気部３に排出される。
【００７０】
なお、図９では、各々の第２遠心分離装置２３の第２軸Ｘ２は、第１遠心分離装置２１の第１軸Ｘ１と平行であり、水平面と平行な被清掃面Ｆ上に集塵装置１００を載置した状態において水平方向と平行である。つまり、各々の第２遠心分離装置２３は、横置きされる。但し、図９の例示に限定されず、少なくとも１つの第２遠心分離装置２３の第２軸Ｘ２は、第１軸Ｘ１と交わってもよいし、水平面と平行な被清掃面Ｆ上に集塵装置１００が載置される場合に水平方向と交わってもよい。つまり、少なくとも１つの第２遠心分離装置２３は、水平面と平行な被清掃面Ｆに対して斜め置きされてもよいし、第２軸Ｘ２が鉛直方向に延びるように縦置きされてもよい。
【００７１】
＜３．その他＞
以上、本発明の実施形態を説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、空気の流れから塵埃を分離する遠心分離ユニットを搭載する装置に有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１００・・・集塵装置、１・・・吸気部、１０１・・・第１吸気口、１０２・・・第１排気口、１１・・・吸気通路部、１２・・・分流板、２・・・遠心分離ユニット、２０１・・・第２吸気口、２０２・・・第２排気口、２１・・・第１遠心分離装置、２１１・・・第１分離部、２１１１・・・開口部、２１１２・・・仕切り部、２１１３・・・案内板、２２・・・整流部材、２２１・・・筒部、２２２・・・蓋部、２２３・・・孔部、２３・・・第２遠心分離装置、２３１・・・第２分離部、２３２・・・有蓋筒部、２３２１・・・吸気開口、２３２２・・・排気開口、２３３・・・吸気管、２３３１・・・外側壁、２４・・・第２塵埃収容部、２５・・・接続通路部、３・・・排気部、３０１・・・第３吸気口、３０２・・・第３排気口、３１・・・排気通路部、３１１・・・フィルタ、４・・・第１塵埃収容部、３００・・・送風装置、４００・・・排気ノズル、５００・・・掃除機、５０１・・・集塵ユニット、５０２・・・センサ部、５０３・・・電源部、５０４・・・駆動部、５０５・・・モータユニット、５０６・・・主動輪、５０７・・・従動輪、５０８・・・制御部、５０９・・・筐体、Ｆ・・・被清掃面、Ｘ１・・・第１軸、Ｘ２・・・第２軸
【図１Ａ】
2020116188.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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