(57)【要約】      （修正有）【課題】塵分離部の導入口から出口に向かって流れる間に重力等の物理的な力を働かせて塵と空気を直接分離し、空気だけを排出させる真空掃除機の提供。【解決手段】重力は空気の流速には関係なく働き、働く時間を長くすることで有効な手段となる。重力の塵に働く時間を長くするために主流１の流れを拡散板２で拡散させて流速を遅くする。空気を導入口５から出口６まで螺旋状に設けた空気案内板３で導き水平で旋回させる。塵分離部での滞留時間を長くし重力を長時間働かせることで塵分離効果を高める。主流１の流速を遅くすることではく離の生成が抑えられ粘性による阻害力も少なくなる。【選択図】図１
2007097807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気は理想流体ではなく粘性を持つニュートン流体であることを考慮し、真空掃除機は管路系の流れに於ける急拡大管であり主流１の高速な流れによってははく離を招くが、主流１の流速には関係なく働く重力を主として塵分離に利用するようにしたもので、導入口５から入る主流１の流速を遅くし塵分離部で水平に旋回させることで滞留時間が長くなるようにして主流１の塵７に重力の働く時間が長くなるように工夫して塵分離に利用したもので、塵分離部側面で下方向に向けた導入口５から導入された主流１に含まれる大きな塵７を慣性力で下方に配置した塵溜め容器８に落とした後、塵分離部の上面部に導入口５から中央部上面の出口６に導く螺旋状に設けた空気案内板３により主流１の流れが水平面で旋回しながら上面中央部の出口６に向かって流れるようにして塵分離部での主流１の滞留時間を長くすることで塵７に重力の働く時間が長くなり主流１の流れの外に塵７を分離し、分離された塵７を重力で下方に配置した塵溜め容器８に落とすようにした真空掃除機。
【請求項２】
塵分離部の上面部に導入口５から中央部の出口６に向けて螺旋状に設けた空気案内板３の上方部に多数の小穴を備えたもので塵７を重力で降下させ塵７の少なくなった上方部の主流１を中央部に設けた出口６に向けて誘導する機能を持たせた空気案内板３を備えた請求項１記載の真空掃除機。
【請求項３】
塵分離部で下方向に向けた導入口５の周囲に小穴を備えた拡散板２を設け主流１の流れを拡散させて流れに垂直な断面積を広げることで流れの速度を遅くし塵７に重力の働く時間が長くなるようにして塵分離効果を高めた請求項１及び請求項２記載の真空掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
真空掃除機に於いて、吸い込み口（省略）から吸引ホース（省略）を経て吸引される塵を含む空気の流れが塵分離部の導入口５から出口６に向かって流れる間に重力等の物理的な力を働かせて塵と空気を直接分離し、空気だけを塵分離部の出口６から排出させるようにした真空掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、掃除機に紙パックやフィルターを使用したものがあるが、集塵するにつれて目詰等により集塵能力は低下し紙パックの交換やフィルターの掃除等が必要であった。
【０００３】
サイクロン方式の掃除機も有るが構造が複雑となり、塵の分離に遠心力を効果的に働かせているとは言えない。
【特許文献１】特表２００２−５３２１７８号
【非特許文献１】流体力学入門、森北出版、石綿良三著
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
真空掃除機に紙パックやフィルターを用いず、吸い込み口（省略）から吸引ホース（省略）を経て吸引される塵７を含んだ空気の流れが塵分離部の導入口５から出口６に向かって流れる間に物理的な力を働かせて塵７を流れの外に出して分離した後に、空気だけを塵分離部の出口６より吸引フアン９で排出させる。
【０００５】
流体力学に於いて空気は理想流体ではなく、粘性を持つニュートン流体であり、その持つ特質を真空掃除機に於いては考慮されなければならない。また掃除機に於いてはマッハ数（Ｍａｃｈ  ｎｕｍｂｅｒ）は０．３以上にはならないと思われ圧縮性の影響は少なく非圧縮性流体と見なす事が出来る。
【０００６】
真空掃除機に於いて、吸引ホースの断面積と塵分離部の断面積とを比べればその断面積は大きく異なる。管路系の流れに於いて、掃除機はその流れの断面積がステップ状に大きく変化する急拡大管であると言える。
【０００７】
急拡大管では拡がり直後にはく離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）を生じる。
はく離とは流線が壁面から離れ、その後方に逆流をともなう循環領域ができる状態をいう。
（流体力学入門、森北出版、石綿良三著を引用）
【０００８】
塵分離部の導入口５より導入され塵分離部の出口６に向かって流れる空気の流れを主流１と呼べば吸引された塵７は主流１の内に含まれて運ばれてくる。
【０００９】
主流１の流れは導入口５近くでは圧力が高く、吸引フアン９で吸引される出口６近くでは圧力が低くなり、圧力勾配に依って導入口５側から出口６側に向かって流れ下流に向かって圧力の低下する流れである。
【００１０】
急拡大管である真空掃除機に於いて、空気等のニュートン流体では粘性等に依って主流１の流れに伴ってはく離が生じるが、これはニュートン流体に於いて主流１の流れの外部に生じる二次的な流れであり塵の分離には直接的には関係する事はない。
【００１１】
はく離領域は主流１の流れの外側に生じるものであって主流１の流れに従動する流れであり塵分離の効果を高めることは無く、主流１の流れの外部に在るはく離領域を積極的に回転させる事は塵溜め容器８の底に捕獲された塵７をかき乱すこととなるので採らない。
【００１２】
空気との比重差が大きな塵７は物理的な力が効果的に働き分離が容易であるが、比重差が小さな塵７をいかに分離するかが課題であり主眼を置く。
【００１３】
空気は粘性を有するニュートン流体であり、また急拡大管である真空掃除機に於いて、塵分離の物理力としてはく離等の少ない最適な物理力を選択する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
大きな塵や空気との比重差の大きな塵７は物理的な力が効果的に働き容易に分離出来るが、物理力が働かせ難く分離が困難である空気との比重差の小さな塵７を分離する事に主眼を置く。
【００１５】
塵分離部で塵分離のため主流１の流れに働かせる物理力として遠心力や慣性力を利用するには主流１の高速な流れや回転させる必要があり、回転させるには導入口５と出口６との間に主流１の流れに対して凸となる曲面の板を設ければ出来るが、構造上、導入口５と出口６の位置で定まる主流１の流れを一回転以上回転させることは実現が困難である。
【００１６】
急拡大管である真空掃除機で、主流１に働かせる塵分離の物理力として遠心力や慣性力を利用するには速い流れや回転が必要であるが、其れは同時にはく離を生じさせ、物理力は塵７の質量に作用し一方粘性による阻害力は塵７の表面積に作用するため、特に軽い塵７に対しては物理力は働かせ難く逆に粘性による阻害力は強く働き効果は相殺され、塵分離の物理力として慣性力や遠心力が必ずしも最適なものとは言えず、また塵分離部で実現できる主流１の回転も限られたものでしかない。
【００１７】
一方、主流１の塵７に働かせる塵分離の物理力として重力は主流１の流速には関係なく働き、流速を遅くでき塵分離部での滞留時間を長く出来る手段さえ有れば塵７に重力を働かせる時間を長く出来て、且つ粘性による阻害力も少なく、且つはく離領域の生成を抑えることが出来て塵分離の有力な手段となる。
【００１８】
主流１に含まれる大きな塵７は塵分離部側面で下方向に向けて設けた導入口５より慣性力で下方に配置した塵溜め容器８に落とすことが出来る。
【００１９】
塵の分離に重力を利用するには塵分離部で主流１の流速を遅くして滞留時間を長くし塵７に重力の働く時間を長くする必要があるが、主流１の流れは下流に向かって圧力の低下する流れであり流れに垂直の断面積は広がることは無い。
【００２０】
塵分離部で主流１の滞留時間を長くするには主流１を拡散させ流れに垂直な断面積を広げることで主流１の流速を遅くする必要がある。
【００２１】
導入口５の周囲に設けた小穴を備える拡散板２は主流１の流れを拡散させて流れに垂直の断面積を広げることで流速を遅くする。
【００２２】
主流１の塵分離部での滞留時間を長くし塵７に重力を長時間働かせる手段として、導入口５から出口６に向かう螺旋状に設けた空気案内板３により主流１を水平面で旋回させながら導入口５から上面中央部に設けた出口６に向かって流れるようにする。
【００２３】
螺旋状の空気案内板３の上方部に小穴を備え重力で塵７を降下させ塵の少なくなった上方の空気を上面中央部の出口６に向かって導く様にする事もできる。
【００２４】
空気との比重差が小さく空気中に浮遊するような極めて軽い粉塵に物理力を働かせて分離することは困難であるが、掃除後に窓を開け部屋の空気を入れ換える等で対応は可能であり、必用が有れば出口６側にフィルターを用いる等の補助的手段を設ける。
【発明の効果】
【００２５】
塵分離の物理的な力として主流１の流速には関係なく働く重力を利用し、塵分離部の導入口５から入る主流１を拡散板２で拡散させ主流１の流れに垂直な断面積を広げることで流速を遅くし、螺旋状に設けた空気案内板３で主流１を旋回させることで滞留時間を長くして塵７に重力の働く時間を長くして塵分離に利用したもので、はく離等が抑えられ粘性による阻害力も少なく出来また掃除機の構造を簡略化出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
塵分離の物理力として慣性力や遠心力を利用するには速い主流１の流れや回転を必要とするが塵分離部で実現できる主流１の回転は限られたものであり、はく離を生じ粘性による阻害力も強く働き必ずしも最適なものであるとは言えない。
【００２７】
一方、重力は主流１の流速に関係無く働き流速を遅くし塵分離部での滞留時間を長くすることで塵７に重力の働く時間を長く出来て塵分離の有力な手段となり、はく離を抑えられ粘性による阻害力も少なく出来る。
【００２８】
塵分離部の側面で下方向に向けて設けた導入口５から導入される主流１に含まれる大きな塵７を慣性力で下方に配置した塵溜め容器８に落とした後、導入口５の周囲に小穴を備えた拡散板２を設け主流１の流れを拡散させて流れに垂直な断面積を広げることで流速を遅くする。
【００２９】
塵分離部の上面部に導入口５から出口６に導く螺旋状の空気案内板３を設け主流１を水平面で旋回させながら中央部の出口６に導き主流１の塵分離部での滞留時間を長くして重力の塵７に働く時間を長くして塵分離に利用し、分離された塵７を重力で下方の塵溜め容器８に落下させる。
【００３０】
空気案内板３の上方部に小穴１１を備え塵７を降下させて塵７の少なくなった上方部の主流１を中央部の出口６に向けて導く機能を持たせる事もできる。
【実施例１】
【００３１】
図１は本発明を円筒形掃除機に応用した実施例１の塵分離部の図２Ａ−Ａの横断面図であり、塵７を含む空気は吸引口（省略）から吸引され吸引ホース（省略）を経て塵分離部の側面下向きに設けた導入口５から導入される。
【００３２】
導入口５から導入される主流１に含まれる大きな塵７は塵分離部側面で下方向に向けて設けられた導入口５から慣性力で下方に配置した塵溜め容器８に落とされる。
【００３３】
主流１の流れは下流に向かって圧力の低下する流れであり流れに垂直な断面積は広がることはないが、小穴１１を備えた拡散板２は主流１を拡散させ流れに垂直な断面積を広げて主流１の流速を遅くする働きをする。
【００３４】
流速の遅くなった主流１は塵分離部上面に螺旋状に設けられた空気案内板３に沿って旋回しながら上面中央部の出口６に向かって流れ塵分離部での滞留時間を長く出来て塵７に重力を長時間働かせることで含まれる塵７は主流１の流れの外に分離され、分離された塵７は重力により下方に配置した塵溜め容器８に落下する。
【００３５】
また空気案内板３の上方部に小穴１１を設け塵７が重力で降下し塵７の少なくなった上方部の主流１を上面中央部に設けた出口６に導く機能を持たせることも出来る。
【００３６】
出口保護板４は小穴を設けた板であり出口６を保護し空気が一部に集中することを避ける働きをする。
【００３７】
出口保護板４は通気抵抗の少ないフィルターとすることも出来る。
【００３８】
空気案内板３は下方が開放されているので幅の広さは主流１が導入口５から空気案内板３の下端を乗り越えて直接出口６に流れないように配慮する必要がある。
【００３９】
塵分離部での滞留時間を長くするため拡散板２で主流１を拡散させて流速を遅くし螺旋状に設けた空気案内板３で主流１を旋回させることで重力を塵７に長時間働かせることが出来て塵分離の効果を高めることが出来る。
【００４０】
主流１の流速を遅くすることではく離を抑えられ空気の粘性による阻害力も少なく出来て構造を簡略化することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
粘性を有するニュートン流体と固体粒子を分離する集塵装置等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明掃除機の実施例１に於ける塵分離部の図２Ａ−Ａによる横断面図
【図２】本発明掃除機の実施例１に於ける塵分離部の縦断面図
【符号の説明】
【００４３】
１      主流
２      拡散板
３      空気案内板
４      出口保護板
５      導入口
６      出口
７      塵
８      塵溜め容器
９      吸引フアン
１０      モーター
１１      小穴
（吸引口、及び、吸引ホースは図面より省略する）
【図１】
2007097807.tif 000003
【図２】
2007097807.tif 000004