(57)【要約】      （修正有）【課題】サイクロン式電気掃除機のサイクロン部の出口部の開口部が塞がれるリスクを減少させることを可能にした電気掃除機を提供する。【解決手段】吸引力を発生する電動送風機と、電動送風機に吸引力により外部から含塵空気を吸入する吸込口体と、吸込口体１と電動送風機との間に配され、流入口１０２、旋回室１０３及び出口部１０４を備え、流入口１０２から流入した吸気を旋回室１０３により旋回し、塵埃を分離した後に吸気を出口部１０４から排気するサイクロン部１０１と、旋回室１０３の長手軸方向に形成された開口部１０６と、開口部１０６に隣接して設けられ、旋回室１０３で分離された塵埃を補集する補集部１０７とを備える。出口部１０４は、塵埃が分離された後の該吸気を排出するための複数の開口部１０４ａを備え、回転可能に支持され、旋回室１０３の旋回気流よりも高速で回転する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引力を発生する電動送風機と、
前記電動送風機に吸引力により外部から含塵空気を吸入する吸込口体と、
前記吸込口体と前記電動送風機との間に配され、流入口、旋回室及び出口部を備え、前記流入口から流入した吸気を前記旋回室により旋回し、塵埃を分離した後に該吸気を前記出口部から排気するサイクロン部と、
前記旋回室の長手軸方向に形成された開口部と、
前記開口部に隣接して設けられ、前記旋回室で分離された塵埃を補集する補集部と
を備え、
前記出口部は、
塵埃が分離された後の該吸気を排出するための複数の開口部を備え、
回転可能に支持され、前記旋回室の旋回気流よりも高速で回転することを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
前記出口部は、前記旋回室内に突出して設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記出口部は、前記旋回室の長手軸線方向と略平行に伸びるように配置されていることを特徴とする請求項２記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記出口部は、側壁の一部に前記開口部が形成された突出部を備え、
前記突出部は、略円錐形状又は略円錐形状を構造の一部に備えていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電気掃除機。
【請求項５】
前記出口部は、側壁の一部に前記開口部が形成された突出部を備え、
前記突出部は、略円筒形状又は略円筒形状を構造の一部に備えていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電気掃除機。
【請求項６】
前記出口部は、前記旋回室の長手軸線方向と直交するように、前記旋回室の上部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【請求項７】
前記出口部の開口部は、スリット又はドット状に配列されたパターン形状からなることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の電気掃除機。
【請求項８】
前記出口部の下流側に位置する風路の内部に塵埃センサを
備えたこと特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の電気掃除機。
【請求項９】
前記出口部は、その壁面に脱臭手段を備えることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の電気掃除機。
【請求項１０】
前記出口部は、その壁面に抗菌手段を備えることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気掃除機に関し、特に、サイクロン式電気掃除機の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のサイクロン式電気掃除機は、集塵室内において、粗塵やそれよりも大きい中サイズの塵埃をサイクロン旋回部で吸い込み、気流と分離してダストケース内に捕集し、旋回部で捕集できずに通過した微細塵埃はその下流側の集塵フィルタで捕集していた。このため、繰り返し使用によってフィルタに目詰まりが生じてしまい、吸い込み風量が、使用回数を重ねる毎に徐々に低下して吸引性能が悪くなってしまう、という課題があった。
【０００３】
このような課題を解決するため、吸い込み気流と塵埃を高性能に分離するサイクロン旋回技術を搭載した電気掃除機が登場した。この電気掃除機は、集塵フィルタで微細塵埃の捕集をほとんど担っておらず、微量の捕集しかする必要がないため、集塵フィルタの塵埃の蓄積による圧力損失の上昇が非常に生じにくくなっている。このため、長期間の運転を行っても、吸い込み吸引力が落ちにくい特徴を有している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５０８９３４号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１においては、サイクロン旋回部の出口（多数の貫通孔）が塞がれるリスクを減少させることを目的とし、分離チャンバからの出口を形成する多数の貫通孔を有した壁を含むシュラウドを備えた分離装置において、シュラウドが壁から分離チャンバ内へ延びるリップをさらに備え、そのリップが、それを通る複数の孔部を有していることを特徴とする分離装置が提案されている。しかしながら、分離チャンバ内を旋回する気流は乱流であるために風速分布が発生してしまい、特に旋回風速が遅くなる場所では貫通孔（開口部）に塵埃が付着して閉塞する確率が高くなる傾向にあった。しかも、吸引された大量の汚れや塵埃には、重量が比較的軽く気流の動きに支配的に旋回し、かつ、塵埃サイズが貫通孔より大きな綿ゴミを多量に随伴しているため、随伴される汚れや塵埃を少なくさせる多少の効果はあるものの、貫通孔が閉塞されるリスクを回避することは困難であった。従って、特許文献１の電気掃除機は、上記の課題に対して有効な解決策には成り得なかった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、サイクロン式電気掃除機のサイクロン部の出口部の開口部が塞がれるリスクを減少させることを可能にした電気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】
【０００７】
本発明に係る電気掃除機は、吸引力を発生する電動送風機と、前記電動送風機に吸引力により外部から含塵空気を吸入する吸込口体と、前記吸込口体と前記電動送風機との間に配され、流入口、旋回室及び出口部を備え、前記流入口から流入した吸気を前記旋回室により旋回し、塵埃を分離した後に該吸気を前記出口部から排気するサイクロン部と、前記旋回室の長手軸方向に形成された開口部と、前記開口部に隣接して設けられ、前記旋回室で分離された塵埃を補集する補集部とを備え、前記出口部は、塵埃が分離された後の該吸気を排出するための複数の開口部を備え、回転可能に支持され、前記旋回室の旋回気流よりも高速で回転するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る電気掃除機によれば、サイクロン部の出口部は、旋回室の旋回気流よりも高速で回転するので、出口部の開口部（多数の貫通孔あるいはそれ以外の形状）が閉塞されるリスクが減少し、吸い込み風量の低下が無く、高い旋回分離性能を長期間維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電気掃除機の全体構成を示す図である。
【図２】図１の掃除機本体の特徴部分の模式図である。
【図３】図２の出口部の他の例の概略図である。
【図４】図２の旋回室と出口部の回転方向の関係を説明するための概略図である。
【図５】図４の出口部の回転数と出口部を通過できる粒子の中央粒子径の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る電気掃除機の掃除機本体の特徴部分の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る電気掃除機の掃除機本体の特徴部分の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る電気掃除機の全体構成を示す図である。
図１に示されるように、電気掃除機１０は、吸込口体１と、吸引パイプ２と、接続パイプ３と、ホース４と、サイクロン式の掃除機本体５とを備えている。
吸込口体１は、床面上の塵埃及び含塵空気を吸い込む。吸込口体１の出口側には、真直な円筒状の吸引パイプ２の一端が接続されている。吸引パイプ２の他端には、取手２ａが設けられており、中途にて若干折れ曲がった接続パイプ３の一端が接続されている。接続パイプ３の他端には、可撓性を有する蛇腹状のホース４の一端が接続されている。さらに、ホース４の他端には、掃除機本体５が接続されている。吸込口体１、吸引パイプ２、接続パイプ３及びホース４は、塵埃及び含塵空気を外部から掃除機本体５の内部に流入させるための流通路の一部を構成する。
【００１１】
図２は、図１の電気掃除機の掃除機本体５の特徴部分の模式図である。
図２に示されるように、掃除機本体５は、集塵室１００を備えている。集塵室１００には、サイクロン部（旋回部）１０１及び捕集部１０７が収納されている。サイクロン部１０１は、流入口１０２、旋回室１０３及び出口部１０４を備えており、流入口１０２から流入した塵埃を含んだ吸気は、旋回室１０３により旋回し、塵埃が分離された後にその吸気が出口部１０４から排気される。旋回室１０３は、例えば円錐状をなしており、上記のように吸気を旋回させて空気と塵埃・汚れを分離する機能を備えている。旋回室１０３の旋回気流は、例えば風速２０〜３０ｍ／ｓで５，０００〜６，０００ｒｐｍとなるように、流入口１０２及び旋回室１０３及び出口部１０４の構造が最適設計されており、粗塵やそれよりも小さい中サイズの塵埃、微細の塵埃を高い効率で空気と旋回分離することができる。
【００１２】
出口部１０４は、その壁面の一部に複数の開口部１０４ａを有し、軸回転可能な構造を有しており、旋回室１０３内に突出して設けられている。出口部１０４は、ベアリングやカップリング（何れも図示せず）を介して回転モータ１０５と接続されており、数万〜数十万ｒｐｍの高速の回転動作が可能になっている。旋回室１０３の旋回気流は、上記のように風速２０〜３０ｍ／ｓで５，０００〜６，０００ｒｐｍとなるが、出口部１０４はそれよりも高速で回転する。旋回室１０３内で塵埃と分離された空気は、出口部１０４の開口部１０４ａから、微細塵フィルタ（図示せず）を介して電動送風機（図示せず）側に吸引される。
【００１３】
旋回室１０３の長手軸方向には開口部１０６が形成されており、その開口部１０６に対向するようにして捕集部１０７が形成されている。捕集部１０７の内部では旋回室１０３の気流が一部流入するが、風速は１ｍ／ｓｅｃ以下の弱風になるように、旋回室１０３及び開口部１０６が最適設計されている。このため、捕集部１０７に蓄積したゴミが旋回室１０３の長手軸線方向に設けられた開口部１０６を通過して再び旋回室１０３へ逆流することはない。
【００１４】
ここで、サイクロン部１０１の動作の概要について説明する。
サイクロン部１０１は、吸入風路を経て流入口１０２から含塵空気を取り込むと、含塵空気は、旋回室１０３の側壁に沿ってほぼ水平に流入するため旋回気流となり、中心軸近傍の強制渦領域とその外周側の準自由渦領域とを形成しながら、その経路構造と重力とにより下向きに流れていく。塵埃は下降する旋回流に乗って旋回室１０３の下方に進む。これにより、ごみが開口部１０６を介して捕集部１０７内に送られ、そこで堆積し圧縮される。ごみが除去された空気は、旋回室１０３の中心軸に沿って上昇し、出口部１０４から排出される。
【００１５】
以上のように、流入口１０２から取り込まれた含塵空気は、符号１１０に示されるような螺旋状の軌跡を辿って出口部１０４から排出される。そして、出口部１０４から排出された空気は、微細塵フィルタ（図示せず）、電動送風機（図示せず）等を経由して掃除機本体５から排出される。
【００１６】
本実施の形態１においては、出口部１０４が旋回室１０３の旋回気流よりも高速で回転しており、吸い込み風量低下の原因である出口部１０４の開口部１０４ａの塵埃付着をなくすことが可能になっており、開口部１０４ａの閉塞を回避することができる。このため、吸い込み風量の低下が無く、高い旋回分離性能を得ることができる。その理由を以下に更に詳細に説明する。
【００１７】
塵埃が付着する最大の原因は、旋回室１０３内の気流が乱流であるために大きな風速分布が発生して、特に旋回風速が遅くなる場所で開口部１０４ａに塵埃が付着することにある。家庭ゴミに多く含まれる綿ゴミは、開口部１０４ａを最も閉塞させやすい傾向がある。綿ゴミは軽量で気流の動きに支配的に旋回するため、旋回分離されずに開口部１０４ａに付着しやすい傾向がある。また、綿ゴミ等の塵埃が付着すると、それを起点に成長して粗大化するため、その閉塞頻度は高くなる。
【００１８】
開口部１０４ａに塵埃が付着して閉塞するという課題に対しては、旋回室１０３の気流の風速分布を無くすことが最も効果的な方策であり、本実施の形態１によれば、出口部１０４が旋回気流よりも高速に回転することで、開口部１０４ａと旋回する塵埃との相対的な速度差を大きくすることができるため、旋回気流の風速分布を打ち消すことができる。
【００１９】
また、出口部１０４が高速回転することにより、塵埃が接触しても物理的衝撃によって跳ね飛ばすことができる。通常、旋回気流中に含まれる塵埃は多量の静電気を帯びているが、出口部１０４の表面も旋回気流による摩擦によって静電気を帯びる傾向にあるため、塵埃が出口部１０４に非常に付着しやすい状態になるが、静電的な誘引力に勝る衝撃力を与えることができる。
【００２０】
従って、開口部１０４ａに塵埃が付着して閉塞するという課題に対しては、物理的衝撃によって付着しようとする塵埃を跳ね飛ばすことも効果的な方策であり、本実施の形態１によれば、出口部１０４を高速回転させることにより上記の課題を効果的に抑制している。
【００２１】
次に、上記のサイクロン部１０１について更に詳細に説明する。
最初に出口部１０４の形状について説明する。
図２に示された出口部１０４は、略円筒形状であるが、これに限られず略円筒形状を構造の一部に有しているものでもよく、さらに略円錐形状又は略円錐形状を構造の一部に有している構造でもよい。また、開口部１０４ａとして、図２の例ではスリット形状の開口パターンが設けられているが、開口パターンはこれに限定されるものではない。
【００２２】
図３は、サイクロン部１０１の出口部１０４の構造の他の例を説明するための概略図である。図３の出口部１０４は、その上部が略円筒形状で、下部が略円錐形状となっている。そして、その開口部１０４ｂは、ドット状の開口パターン３０１をなしており、上記の図２の場合と同様な効果を得ることができる。
【００２３】
図２の出口部１０４の開口部１０４ａのスリット形状も、図３のドット状の開口部１０４ａの開口パターン３０１も、電動送風機の吸引風量と風速、回転モータ１０５の回転速度などの動作パラメータ条件によって、圧力損失を抑えて性能への悪影響が出ないように、電気掃除機１０の掃除機本体５の仕様によって、開口面積を最適に調整すればよい。
【００２４】
次に、サイクロン部１０１の回転動作について図４及び図５を用いて説明する。
図４は、上記の旋回室１０３と出口部１０４の回転方向の関係を説明するための概略図であり、サイクロン部１０１の横断面図である。図中において、４０１は旋回室１０３の空間を仕切る壁である。この壁４０１は、外部から吸引された含塵空気が旋回室１０３に入る流入口１０２と連続しており、外部から吸引された含塵空気が流入口１０２を介して旋回室１０３に入ると、符号４０２で示されるように風が流れる。サイクロン部１０１の出口部１０４の風の流れは、矢印軌跡４０３で示されるように、旋回室１０３内の風の流れ４０２と同じ回転方向であるが、これに限られず、風の流れ４０２と逆方向でもよい。回転方向については、開口パターン３０１と同様に、電動送風機の吸引風量と風速、回転モータ１０５の回転速度などの動作パラメータ条件によって、圧力損失を抑えて性能への悪影響が出ないように、電気掃除機１０の掃除機本体５の仕様によって最適に調整すればよい。
【００２５】
図５は、図４の出口部１０４の回転数と出口部１０４を通過できる粒子の中央粒子径との関係を示すグラフである。本データは、電動送風機による吸い込み風量１．５ｍ3／ｍｉｎにおいて、幅５ｍｍのスリット形状を等ピッチに配置した開口パターンを有する出口部１０４を用いて、タルク４種粉末（ＪＩＳ準拠）を吸入した場合のものであり、出口部１０４を通過する粉末の中央粒子径（μｍ）を測定した結果である。グラフから明確なように、出口部１０４の回転数が高くなるに従い、出口部１０４を通過する粉末の中央粒子径（μｍ）は小さくなっていることが分かる。このような特性を用いれば、出口部１０４の回転数についても、開口パターンや回転方向と同様に、電動送風機の吸引風量と風速、回転モータ１０５の回転速度などの動作パラメータ条件によって、圧力損失を抑えて性能への悪影響が出ないように、電気掃除機の掃除機本体５の仕様によって最適に調整すればよい。
【００２６】
以上のように本実施の形態１によれば、出口部１０４が旋回室１０３の旋回気流よりも高速で回転しており、吸い込み風量低下の原因である出口部１０４の開口部１０４ａ、１０４ｂの塵埃付着をなくすことが可能になっており、開口部１０４ａ、１０４ｂの閉塞を回避することができ、サイクロン式電気掃除機のサイクロン部１０１の出口部１０４の開口部（多数の貫通孔）１０４ａ、１０４ｂが塞がれるリスクを減少させることができ、吸い込み風量の低下が無く、高い旋回分離性能を得ることができる。
【００２７】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る電気掃除機の掃除機本体５の特徴部分の模式図である。なお、図２と同一又は相当部には同一符号を付してある。
本実施の形態２において、サイクロン部１０１の出口部１０４は、図２の実施の形態１と同様に、壁面の一部に開口部１０４ａを備え、軸回転可能な構造を有しているが、その回転軸が旋回室１０３の長手軸方向と直交する方向になるように、旋回室１０３の上部に配置されている。この出口部１０４は、ベアリングやカップリング（何れも図示せず）を介して回転モータ１０５と接続されており、数万〜数十万ｒｐｍの高速の回転動作が可能になっている。本実施の形態２においても、旋回室１０３において塵埃と分離された空気は、開口部１０４ａから電動送風機（図示せず）側へ吸引される。
【００２８】
本実施の形態２の出口部１０４は、旋回室１０３の空間に面する部分の開口部１０４ａから優先的に空気が排出され、有効な開口面積が狭められるため、排出される空気は、上記の実施の形態１の図２の構造よりも、出口部１０４の開口部１０４ａを高風速で通過する。
【００２９】
以上のように、本実施の形態２によれば、出口部１０４を図６に示されるように配置したことにより、上記の実施の形態１に記載した構造と同様の効果が得られ、サイクロン式電気掃除機のサイクロン部１０１の出口部１０４の開口部１０４ａが塞がれるリスクを減少させることができ、吸い込み風量の低下が無く、高い旋回分離性能を得ることがでる。
【００３０】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る電気掃除機の掃除機本体５の特徴部分の模式図である。なお、図２と同一又は相当部には同一符号を付してある。
本実施の形態３においては、出口部１０４の下流側に位置する風路内に、塵埃センサ７０１が配置されている。塵埃センサ７０１は、出口部１０４を通過した空気中に含まれる塵埃粒子を検知することを目的とする。
含塵空気の塵埃濃度は、掃除される対象および環境によって異なる場合があり、例えば、細かな粉末を大量に吸引するなどの掃除を行った場合には、微細塵の濃度が極めて高くなることが考えられる。このような場合には、塵埃センサ７０１が、粒子径１μｍ以上の塵埃が、所定の閾値濃度を超えた数値で検知し、制御装置７０２が、回転モータ１０５の回転数を制御して出口部１０４の回転数を上昇させる。このように、通過する塵埃濃度が、常時、閾値以下になるように、塵埃センサ７０１の出力をモニターリングすることにより、出口部１０４の回転数を制御する。なお、塵埃センサ７０１は、その検知方式を選ばないが、１μｍ以下の粒子径を検知できるものが好ましい。
【００３１】
以上のように、本実施の形態３によれば、出口部１０４の下流側に位置する風路内に塵埃センサ７０１を配置し、塵埃濃度を検知して出口部１０４の回転数を制御するようにしたので、サイクロン式電気掃除機のサイクロン部１０１の出口部（多数の貫通孔）１０４が塞がれるリスクを減少させることができ、吸い込み風量の低下が無く、高い旋回分離性能を得ることができる。
【００３２】
実施の形態４．
次に、上述の実施の形態１〜実施の形態３のサイクロン部１０１の脱臭機能等を実施の形態４として説明する。
本実施の形態４において、サイクロン部１０１の出口部１０４の表面は、脱臭機能、抗菌機能又はこれら両方の機能を有している。
旋回室１０３の内部では、掃除で吸い込まれた塵埃および汚れが気流によって激しく動かされるため、臭気が発生しやすい状態となる。また、塵埃の捕集部１０７と空間的に遮蔽されていないため、捕集部１０７に蓄積された塵埃や汚れから発生した臭気が旋回室１０３に進入する可能性がある。これらの臭気は、従来の電気掃除機の場合には、排気口から機外へ排出されて、使用者に対して不快感を与え、室内の空気質を悪化させていた。
【００３３】
本実施の形態４においては、出口部１０４がその表面に脱臭機能を有しているため、空気が通過する際に、臭気を高効率で吸着することができ、吸着した臭気物質は、分解除去される。高性能除去できる理由は、出口部１０４が高速旋回している点であり、臭気物質が通過する際の接触確率を飛躍的に上昇させ、高いワンパス除去率を得ることを実現する。また、塵埃に含まれる雑菌が出口部１０４に付着して衛生性を低下してしまう課題についても、出口部１０４の表面に抗菌機能を付与することによって、極めて効果的に抑制させることができる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態４によれば、出口部１０４の表面が脱臭機能を備えているので、サイクロン式電気掃除機のサイクロン部１０１及び捕集部１０７の塵埃及び汚れから発生する臭気を高性能に除去し、また、抗菌機能の付与によって衛生性を維持することができる。
【００３５】
なお、上記の実施の形態１〜実施の形態４においては、本発明の特徴部分を中心に説明したが、本発明は、例えば、旋回室１０３の周壁の一部を開口してダストケースを設けたり、出口部１０４の下流側に第２のサイクロン部を設けることを排除するものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１ 吸込口体、 ２ 吸引パイプ、２ａ 取手、３ 接続パイプ、 ４ ホース、５ 掃除機本体、１０ 電気掃除機、１００ 集塵室、１０１ サイクロン部、１０２ 流入口、１０３ 旋回室、１０４ 出口部、１０４ａ 開口部、１０５ 回転モータ、１０６ 開口部、１０７ 捕集部、３０１ 開口パターン、４０１ 壁、７０１ 塵埃センサ、７０２ 制御装置。
【図１】
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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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