(57)【要約】【課題】  粉塵の集塵効率を向上することができるように、改善されたサイクロン集塵装置を提供する。【解決手段】  本発明のサイクロン集塵装置は、吸い込まれた空気からゴミ等を遠心分離する第１のサイクロンと、第１のサイクロンの外側に設けられる複数の第２のサイクロンと、を有する多重サイクロンユニットと；多重サイクロンユニットの上部に結合され、第１および第２のサイクロンを連結する蓋ユニットと；多重サイクロンの下部に結合され、遠心分離されたゴミ等を収集するゴミ収集ユニットとを含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸い込まれた空気に含まれているゴミ等を少なくとも２回補足するためのサイクロン集塵装置において、
吸い込まれた空気からゴミ等を遠心分離する第１のサイクロンと、前記第１のサイクロンの外側に設けられる複数の第２のサイクロンと、を有する多重サイクロンユニットと；
前記多重サイクロンユニットの上部に結合され、前記第１および第２のサイクロンを連結する蓋ユニットと；
前記多重サイクロンユニットの下部に結合され、遠心分離されたゴミ等を収集するゴミ収集ユニットとを含むことを特徴とするサイクロン集塵装置。
【請求項２】
前記第１のサイクロンは、
ゴミ等が含まれている空気が吸い込まれる吸気ポートと；
前記吸気ポートと連通する筒状の内側ケース体と；
前記内側ケース体の内部に設けられるグリル部材と；
前記グリル部材が結合され、前記内側ケース体の上端に設けられる排気口とを含むことを特徴とする請求項１に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項３】
前記吸気ポートの端面は、少なくとも１つのドーム状外壁を有することを特徴とする請求項２に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項４】
前記第１のサイクロンは、前記排気口と前記内側ケース体の内壁とを連結し、前記吸気ポートに連結される空気誘導壁を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項５】
前記空気誘導壁は、螺旋状に漸進的に下方傾斜してなることを特徴とする請求項４に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項６】
前記グリル部材は、複数の微細孔を有する円筒状の本体と、前記本体の下端に拡径してなるスカートを有し、
前記スカートは、円周方向に沿って一部切り欠いて短絡形成されたことを特徴とする請求項２に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項７】
前記スカートは、円周方向に沿って前記切欠部分に向けて下方傾斜してなる傾斜面を有することを特徴とする請求項６に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項８】
前記第２のサイクロンは、前記第１のサイクロンの外周を取り囲むように設けられる外側ケース体と、前記外側ケース体と前記第１のサイクロンとの間に設けられるコーン部材を含み、
前記コーン部材は、上・下部が開放され、開放された上端から、前記蓋ユニットから流れ込まれた汚染された空気と遠心分離済みの清浄の空気が流出入することを特徴とする請求項１に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項９】
前記コーン部材は、複数個が円周方向に沿って一定の間隔をもって配置されて多重サイクロンをなすことを特徴とする請求項８に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項１０】
前記複数のコーン部材は、前記第１のサイクロンの外側に所定の区間を除いた区間にわたって一定の間隔をもって配置されたことを特徴とする請求項９に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項１１】
前記第１および第２のサイクロンとは一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項１２】
前記蓋ユニットは、
前記多重サイクロンユニットの上部に結合され、前記第１のサイクロンから出た空気を前記複数の第２のサイクロンにそれぞれ旋回誘導する遠心流路と、空気排出口を有する第１の蓋体と；
前記第１の蓋体の上部を覆うように結合され、前記空気排出口からの空気が吐出される空気吐出口を有する第２の蓋体とを含むことを特徴とする請求項１に記載のサイクロン集塵装置。
【請求項１３】
前記ゴミ収集ユニットは、前記第２のサイクロンの下部に結合される主収集筒と、前記主収集筒の空間を第１および第２の空間部に画成すべく前記主収集筒に設けられる仕切り部材を含み、
前記第１のサイクロンで分離された比較的大粒のゴミは、前記第１の空間部に収集され、前記第２のサイクロンで分離された比較的小粒のゴミは、前記第２の空間部に収集されることを特徴とする請求項１に記載のサイクロン収集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃除機に関し、より詳しくは、吸い込まれた空気中に含まれている各種のゴミを遠心分離して収集するサイクロン集塵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アップライト型またはキャニスター型のような掃除機は、掃除機本体に連結されて被掃除面に這って移動する吸込ブラシを備える。前記掃除機本体の内部は、集塵フィルタが着脱自在に設けられる集塵室と、吸込力を提供するモーターが設けられるモーター駆動室とに区分される。前記構成において、モーターが駆動すると、吸込ブラシに強い吸込力が発生する。この吸込力により被掃除面に存在する粉塵および各種のゴミを含む空気が掃除機本体に吸い込まれる。このように吸い込まれた空気は、掃除機本体の集塵室に設けられた集塵フィルタを経由して排出される。空気中に含まれている各種のゴミ等は、前記集塵フィルタで捕捉され、清浄の空気がモーター駆動室を通って外部に排出される。
【０００３】
しかし、前記のような一般の掃除機は、集塵フィルタを用いて粉塵およびゴミを収集する構造になっているため、消耗品としての粉塵フィルタを必ず具備しなければならない。
【０００４】
また、集塵フィルタがゴミ等でいっぱいになると、それを取り替えなければならない。取り替え時、ゴミ等で汚染された集塵フィルタをユーザーが手で触りながら取り替えるしかないため、不便で且つ非衛生的であるという問題点がある。
【０００５】
このような問題点に鑑みて、最近では、粉塵の集塵効率が高く、捕捉されたゴミ等を取り払ってから継続して半永久的に使えるサイクロン集塵装置が盛んに開発され、使用されてきている。前記サイクロン集塵装置は、遠心分離の原理を利用して空気を遠心分離することでその中に含まれているゴミ等を収集する構造を有する。
【０００６】
ところで、前記サイクロン集塵装置の場合、従来の集塵袋や集塵フィルタを使用せず半永久的なサイクロン集塵構造を有する。従って、サイクロン集塵装置の構造や性能によっては粉塵を完全に捕捉することができず、そのまま通らせてしまうこともある。現状、粉塵の集塵効率を可能な限り向上することができるサイクロン集塵装置の開発が切実に求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、粉塵の集塵効率を向上することができるように、改善されたサイクロン集塵装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明に係るサイクロン集塵装置は、吸い込まれた空気に含まれているゴミ等を少なくとも２回補足するためのサイクロン集塵装置において、吸い込まれた空気からゴミ等を遠心分離する第１のサイクロンと、前記第１のサイクロンの外側に設けられる複数の第２のサイクロンと、を有する多重サイクロンユニットと；前記多重サイクロンユニットの上部に結合され、前記第１および第２のサイクロンを連結する蓋ユニット；および前記多重サイクロンユニットの下部に結合され、遠心分離されたゴミ等を収集するゴミ収集ユニットとを含むことを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記第１のサイクロンは、ゴミ等が含まれている空気が吸い込まれる吸気ポートと；前記吸気ポートと連通する筒状の内側ケース体と；前記内側ケース体の内部に設けられるグリル部材と；前記グリル部材が結合され、前記内側ケース体の上端に設けられる排気口とを含むことが好ましい。
【００１０】
また、前記吸気ポートの端面は、少なくとも１つのドーム状外壁を有することがよい。
【００１１】
また、前記第１のサイクロンは、前記排気口と前記内側ケース体の内壁とを連結し、前記吸気ポートに連結される空気誘導壁を更に含むことがよい。
【００１２】
また、前記空気誘導壁は、螺旋状に漸進的に下方傾斜してなることがよい。
【００１３】
また、前記グリル部材は、複数の微細孔を有する円筒状の本体と、前記本体の下端に拡径してなるスカートを有し、前記スカートは、円周方向に沿って一部切り欠いて短絡形成されたことがよい。
【００１４】
また、前記スカートは、円周方向に沿って前記切欠部分に向けて下方傾斜してなる傾斜面を有することがよい。
【００１５】
また、前記第２のサイクロンは、前記第１のサイクロンの外周を取り囲むように設けられる外側ケース体と、前記外側ケース体と前記第１のサイクロンとの間に設けられるコーン部材を含み、前記コーン部材は、上・下部が開放され、開放された上端から、前記蓋ユニットから流れ込まれた汚染された空気と遠心分離済みの清浄の空気が流出入することがよい。
【００１６】
また、前記コーン部材は、複数個が円周方向に沿って一定の間隔をもって配置されて多重サイクロンをなすことがよい。
【００１７】
また、前記複数のコーン部材は、前記第１のサイクロンの外側に所定の区間を除いた区間にわたって一定の間隔をもって配置されたことがよい。
【００１８】
また、前記第１および第２のサイクロンとは一体に形成されたことがよい。
【００１９】
また、前記蓋ユニットは、前記多重サイクロンユニットの上部に結合され、前記第１のサイクロンから出た空気を前記複数の第２のサイクロンにそれぞれ旋回誘導する遠心流路と、空気排出口を有する第１の蓋体と；前記第１の蓋体の上部を覆うように結合され、前記空気排出口からの空気が吐出される空気吐出口を有する第２の蓋体とを含むことがよい。
【００２０】
また、前記ゴミ収集ユニットは、前記第２のサイクロンの下部に結合される主収集筒と、前記主収集筒の空間を第１および第２の空間部に画成すべく前記主収集筒に設けられる仕切り部材を含み、前記第１のサイクロンで分離された比較的大粒のゴミは、前記第１の空間部に収集され、前記第２のサイクロンで分離された比較的小粒のゴミは、前記第２の空間部に収集されることがよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るサイクロン集塵装置は、順次にゴミ等を分離する第１および第２のサイクロンを備えることにより集塵効率を高めることができるという効果を奏する。
【００２２】
特に、第２のサイクロンが第１のサイクロンの外側に複数個配設されて多重サイクロンを形成することにより、第１のサイクロンで分離できていない粉塵を効率よく分離することができるという長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態に係るサイクロン集塵装置を詳細に説明することにする。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係るサイクロン集塵装置を示す概略的な斜視図である。同図に示すように、サイクロン集塵装置は、多重サイクロンユニット１１と、前記多重サイクロンユニット１１の上部に結合される蓋ユニット１２と、多重サイクロンユニット１１の下部に結合されるゴミ収集ユニット１３とを備える。
【００２５】
図２、図３および図４に示すように、多重サイクロンユニット１１は、第１のサイクロン２０と、第１のサイクロン２０の外側に配設される複数の第２のサイクロン３０と、を備える。
【００２６】
第１のサイクロン２０は、略円筒状を有する内側ケース体２１と、内側ケース体２１へと空気を吸い込むための吸気ポート２３と、内側ケース体２１の排気口２５に結合されるグリル部材２７と、を備える。内側ケース体２１は、後述する外側ケース体３１と一体に形成される。この内側ケース体２１は、下部が開放されており、上部は、排気口２５を介して開放されている。排気口２５は、内側ケース体２１の内径より小さく形成される。排気口２５と内側ケース体２１の内側面とは、空気誘導壁２６を介して連結される。空気誘導壁２６は、排気口２５の外側から円周方向に沿ってその高さが漸進的に低くなる形状、例えば、螺旋状に所定の距離連続して形成される。空気誘導壁２６の高さの高い側はドーム状に形成され、低い側は、平面状に形成される。ドーム状側の空気誘導壁２６は、吸気ポート２３に連結される。
【００２７】
吸気ポート２３は、ゴミ等を含んでいる空気が内側ケース体２１に流れ込まれるように導く。この吸気ポート２３は、外側ケース体３１の外部から内側ケース体２１まで延在する。吸気ポート２３の外側に設けられた入口２３ａは、非円形の管状をなす。即ち、吸気ポート２３の入口２３ａは、直線状の下部壁ｓ１と垂直壁ｓ２およびドーム状の上部壁ｓ３と、を有する。上部壁ｓ３は、延び続けて空気誘導壁２６に連結される。前記構成の吸気ポート２３は、入口２３ａから吸い込まれる空気を漸進的に下部に向かって導く。そして、空気誘導壁２６は、吸い込まれた空気を下方傾斜して導き、その空気に遠心力を発生させる。図３に示すように、空気誘導壁２６の一部もドーム状に形成する。従って、吸気ポート２３から吸い込まれた空気の移動を自然に導くことができるようになる。特に鋭角でないかまぼこ状の面に沿って空気が導かれるため、渦流発生等が最小化することで大きな遠心力が発生できるようになる。遠心力が大きくなると、ゴミ等の遠心分離の効率も高まるようになる。
【００２８】
グリル部材２７は、内側ケース体２１内で遠心分離された比較的大粒のゴミ等が逆流して排気口２５から抜け出ることを遮断するためのものである。このグリル部材２７は、図５および図６に示すように、多数の微細孔ｈが形成された本体２７ａと、本体２７ａの下端に結合されたスカート２７ｂを有する。本体２７ａは、上端が開放され、円筒状を有する。この本体２７ａの上端は、排気口２５に結合される。このため、本体２７ａの上端には、係合溝２７ｃが形成され、係合溝２７ｃは、図６に示すように、排気口２５の内壁に形成された係合突起２５ａと係合する。即ち、本体２７ａを排気口２５の内側に押し込んだ後、所定の角度回すと、係合溝２７ｃと係合突起２５ａとが相互係合する。
【００２９】
本体２７ａの下端は塞がっており、下端の外周に沿ってスカート２７ｂが拡径形成されている。スカート２７ｂは、内側ケース体２１の内径よりは小さく、本体２７ａの外径よりは大きな外径を有してなる。スカート２７ｂは、内側ケース体２１内で遠心分離されたゴミ等が逆流することを遮断するためのものである。スカート２７ｂは、円周方向に沿って一部切り欠いた切欠部２７ｄを有する。切欠部２７ｄは、スカート２７ａと内側ケース体２１との間の間隔より大きなゴミ等が落下して分離されるようにするためのものである。そして、スカート２７ｂは、円周方向に沿って切欠部２７ｄに向けて漸進的に下方傾斜してなる傾斜面２７ｅを有する。傾斜面２７ｅは、空気の遠心方向に沿って漸進的に下がるように形成される。従って、スカート２７ｂ上に落下したゴミ等が遠心力により傾斜面２７ｅを滑り落ち、切欠部２７ｄから落下することで分離できるようになる。
【００３０】
第２のサイクロン３０は、内側ケース体２１の外側に円周方向に沿って複数個配設される。この複数の第２のサイクロン３０は、内側ケース体２１を取り囲む外側ケース体３１を空洞の集塵空間として使用する。従って、第２のサイクロン３０は、外側ケース体３１およびコーン状のコーン部材３３からなる。コーン部材３３は、上下が開放された構造を有する。コーン部材３３の上部から空気が渦流を形成し下降するうちに再び上昇して抜け出て、空気中に含まれていた粉塵は遠心分離されてコーン部材３３の下端から落下するようになる。
【００３１】
複数の第２のサイクロン３０が集まって多重サイクロンをなし、第１のサイクロン２０の外側を少なくとも一部分取り囲むように形成される。図２に示すように、第２のサイクロン３０は、第１のサイクロン２０の外側に円周方向に沿って一定の部分にわたって一定の間隔をもって設けられる。即ち、第２のサイクロン３０は、吸気ポート２３が形成された部分を除き、第１のサイクロン２０の外側に配設される。第２のサイクロン３０は、第１のサイクロン２０と一体に形成される。即ち、内側／外側ケース体２１、３１とコーン部材３３、吸気ポート２３等が一体に形成される。
【００３２】
蓋ユニット１２は、第１の蓋体４０と、第２の蓋体５０およびガスケット６０と、を備える。第１の蓋体４０は、第１のサイクロン２０を経て出た空気を第２のサイクロン３０のそれぞれに導くためのものである。この第１の蓋体４０は、サイクロンユニット１１の上部に結合され、その間には、ガスケット６０が介在する。第１の蓋体４０は、図７に示すように、板状の本体４１と、本体４１の中心を基準に放射状に配設された複数の遠心流路４３と、排出孔４５と、を有する。遠心流路４３は、第１のサイクロン２０の排気口２５から排出された空気を渦巻き遠心方向に導いて第２のサイクロン３０の上部の入口に誘導する。即ち、本体４１の中心側に噴き上がった空気は、遠心流路４３に沿って四方に移動して第２のサイクロン３０まで渦巻を引き起こしながら移動する。排出孔４５は、第２のサイクロン３０のコーン部材３３で渦巻を引き起こしながら粉塵が分離された清浄の空気が再び上昇して抜け出るところである。この排出孔４５を抜け出た空気は、第２の蓋体５０の排気ポート５１から排出される。第２の蓋体５０は、第１の蓋体４０を被せるようにして結合され、各排出孔４５から吐出される空気を一度で外部に排出させる。
【００３３】
ガスケット６０は、第２のサイクロン３０のそれぞれに対応する孔６１を有する。孔６１は、排出孔４５とも向かい合うように一定の間隔をもって複数個設けられる。孔６１は、非円形で形成され、遠心流路４３から抜け出る空気の流れを遠心力が増大するようにガイドする役割を果たす。
【００３４】
ゴミ収集ユニット１３は、多重サイクロンユニット１２の下部に着脱自在に結合される。このゴミ収集ユニット１３は、第１および第２のサイクロン２０、３０のそれぞれで遠心分離された比較的大粒のゴミと粉塵とを別に収集するように画成された２つの空間Ａ、Ｂを有する。ゴミ収集ユニット１３は、主収集筒７０と、主収集筒７０の内部に設けられた仕切り部材８０と、からなる。主収集筒７０は、外側ケース体３１と同一の大きさの外径を有し、外側ケース体３１の下端に結合される結合部７１を有する。仕切り部材８０は、内側ケース体２１の下端に結合される円筒状の本体８１と、本体８１の所定の部分から下端まで拡径することで側方に延びて主収集筒７１の内側に連結されるスカート部８３と、を有する。仕切り部材８０の内部と主収集筒７０の下部空間による第１の空間部Ａには、第１のサイクロン２０で分離された比較的大粒のゴミ等が収集される。
【００３５】
仕切り部材８０の外側と主収集筒７０の上部との間に設けられる第２の空間部Ｂは、第２のサイクロン３０と連通する。従って、第２の空間部Ｂには、第２のサイクロン３０で遠心分離された粉塵が収集される。主収集筒７０は、外部からゴミの収集量が目視できるように透明な材質で形成することがよい。そして、仕切り部材８０のスカート部８３は、いずれか一方に更に下方傾斜してなることがよい。即ち、更に傾斜したスカート部８３側に粉塵が堆積すると、ゴミの収集量を外部からより容易に目視できるためである。
【００３６】
また、主収集筒７０の底部には、柱９１が立設している。この柱９１は、第１の空間部Ａに収集されたゴミ等が第１の空間部Ａで発生する旋回気流に乗って上昇することを防止する。更には、柱９１と主収集筒７０の内壁とを連結する仕切り壁９３を更に備えることがよい。仕切り壁９３は、主収集筒７０内に収集され堆積していたゴミ等が気流により回転したり動くことを防止するためのものである。
【００３７】
前記構成を有する本発明の実施形態に係るサイクロン集塵装置の作用効果を詳しく説明することにする。
【００３８】
図３および図４に示すように、ゴミ等が含まれている空気は、吸気ポート２３から吸い込まれる。吸い込まれた空気は、空気誘導壁２６に導かれて旋回気流に変わり、内側ケース体２１の内部に流れ込まれる。流れ込まれた旋回気流の遠心作用により比較的大粒のゴミは落下して主収集筒７０の第１の空間部Ａに収集される。そして、比較的清浄の空気は、グリル部材２７を通って排気口２５から抜け出る。排気口２５から抜け出て上昇した空気は、第１の蓋体４０にぶつかって拡散しながら遠心流路４３に沿って第２のサイクロン３０のそれぞれに進入する。進入した空気は、遠心流路４３の形状によって旋回気流にて導かれて各第２のサイクロン３０で遠心動作が２次に行われる。従って、第２のサイクロン３０のそれぞれでは、第１のサイクロンで分離し切っていない粉塵が分離されて落下し、旋回気流は、再び第１の蓋体４０の排出孔４５から第２の蓋体５０側に排出される。第２のサイクロン３０で分離され落下した粉塵は、前記第２の空間部Ｂ内に堆積し収集される。そして、第１の蓋体４０の排出孔４５から排出された空気は、第２の蓋体５０の排気ポート５１から所定の経路に沿って排出される。排気ポート５１には、吸込力を提供する駆動モーターを直接または間接的に連結することができる。無論、吸気ポート２３側に駆動モーターを連結してもよい。
【００３９】
このように、比較的大容量を有する第１のサイクロン２０をもって比較的大粒のゴミを収集することができる。そして、第１のサイクロン２０で分離し切っていない粉塵は、多重の第２のサイクロン３０で分離することにより集塵効率が高められる。特に、第２のサイクロン３０は、第１のサイクロン２０の外側に多数個配設された多重サイクロン形態で設けられるため、粉塵等の集塵効率が高められる。
【００４０】
図示してはいないが、前記構成を有する本実施形態のサイクロン集塵装置は、種々の形態の掃除機に選択的に採用して使用可能であるということは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のサイクロン集塵装置は、家庭向け掃除機、オフィス向け掃除機、産業用掃除機、食堂等の店舗向け掃除機、ロボット掃除機等の各種の掃除機のいずれにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係るサイクロン集塵装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示すサイクロン集塵装置の分離斜視図である。
【図３】図２に示す多重サイクロンユニットのＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】図２に示す多重サイクロンユニットのＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図５】図３に示すグリル部材を拡大して示す斜視図である。
【図６】図５に示すグリル部材が排気口に結合された状態を示す要部断面図である。
【図７】図２に示す第１の蓋体の底面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１  多重サイクロンユニット
１２  蓋ユニット
１３  ゴミ収集ユニット
２０  第１のサイクロン
２１  内側ケース体
２３  吸気ポート
２５  排気口
２６  空気誘導壁
２７  グリル部材
３０  第２のサイクロン
３１  外側ケース体
３３  コーン部材
４０  第１の蓋体
５０  第２の蓋体
６０  ガスケット
７０  主収集筒
８０  仕切り部材
【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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