(57)【要約】【課題】従来からの一般電気掃除機内にあるフィルターで大きな塵埃等をまともに受けることによるフィルターの目詰まり障害による時間経過による吸引力の低下、また、前記フィルターの目詰まり障害をフィルター除去という形態で解決した流入口が絞られた第二サイクロン分離機を複数個持つサイクロン式集塵装置は流入口が絞られる故、電力の浪費という課題があった。【解決手段】本発明装置の１次工程目は、遠心力と重力を用い塵埃等を混合空気から分離し装置下方に夾雑物を溜置き、２次工程目では、前記遠心力の働き難い場所で流路に高低差を持たせ重力で以って更に夾雑物を除くことで、前記フィルター除去と本発明装置内の流路内の流体を層流状で安定性を高めることで課題の解決や改善を可能としている。【選択図】図１
2013230451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒内外周（３）に沿わせる形態で塵埃等が混入した混合空気を流入させ、前記円筒内外周（３）の中心近くに前記混合空気を排出する第１排出管（１０）を設け、該１次排出管（１０）の導入口（１１）を覆う覆い筒（１２）を被せ、前記混合空気を前記覆い筒（１２）を介して前記１次排出管（１０）の導入口（１１）と高低差を付け流入させるための遮蔽機能筒（８）を築き、遠心力と重力を用いて前記混合空気から分離された塵埃等を装置本体下方に前記遮蔽機能筒（８）で隔てられた状態で溜置き、前記塵埃等が除かれた空気を装置本体（１）下方から排出菅（１０）を介して排出することを特徴とした遠心重力落下式分離装置。
【請求項２】
前記塵埃等が除かれた空気に対し、前記１次排出菅（１０）の下方に塵埃等を溜め置く３工程目の溜置き部屋（１５）を設け、該溜置き部屋（１５）に前記空気を流入させ微細な塵埃等を落下させて溜置き除かれた空気を、装置本体の上端に貫通させる複数本の第２排出菅（１７）を通して該第２排出菅（１７）の排出口（１８）から排出することを特徴とした請求項１記載の遠心重力落下式分離装置。
【請求項３】
サイクロン部（４）に沿わせ遠心力で回転する回転流の下方の溜置き部屋（７）に複数の境界分離ブロックを配置していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の遠心重力落下式分離装置。
【請求項４】
前記円筒内外周（３）の外周内壁に凹凸形状を配置することを特徴とした請求項１から３何れか１項記載の遠心重力落下式分離装置。
【請求項５】
本装置の排出管入口付近をラッパ状に加工することを特徴とした請求項１から４何れか１項記載の遠心重力落下式分離装置。
【請求項６】
前記排出管出口付近をラッパ状に加工することを特徴とした請求項５記載の遠心重力落下式分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心力と重力を用い、塵埃等を混合空気から分離し装置内に留め、綺麗な空気を排出する装置に関する分野である。
【背景技術】
【０００２】
概ね従来のサイクロン式集塵装置は、外部から塵埃等の混入空気を装置内に流入させ遠心力で前記塵埃等を分離させているが、装置作動中はサイクロン部内で前記塵埃等が舞い続けており、他のサイクロン集塵装置の一部には、作動時間の経過と供に吸入仕事率と集塵力が著しく低下し、直接的に多量の塵埃等を受け止める集塵用フィルターを配している装置もある。
【０００３】
先行技術文献に記載のサイクロン式集塵装置の一つの方式（特許文献１）は、分離装置流入口の面積の大小に因って塵埃等の混合空気の流速を調整し適切な遠心力で以って、第一サイクロン分離機に加え、次に要の複数の小さい第二サイクロン分離機を用いる（特許文献２）ことから、本発明の遠心重力落下式分離装置より小さく微細な塵埃等を分離することが可能と考えるが、引き換えに前記第二サイクロン分離機の流入口の面積を絞らざるを得ないので単位電力当たりの吸入仕事率の低さや装置動作時の騒音等が認められる。    
【０００４】
また従来の電気掃除機一般は、電気モーターで真空引きにしながら塵埃等の混合空気を吸引する方式で、フィルター式、サイクロン式を問わず混合空気が乱流になり、集塵装置内の流入空気口を絞ることや大きな塵埃等の混合空気の高速回転音と再混合の発生音等、流体力学の層流を考慮しない設計レイアウトが原因と推察される騒音も確認できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０９１５４８号
【特許文献２】特許第４７９８５８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記背景技術に基づき、外部から流入してくる塵埃等の混合空気の出来得る限りの層流化、一度分離された塵埃等の再混合化の防止抑制と、サイクロン式集塵装置内で流入空気口の面積を絞らざるを得ないことと、従来からの一般電気掃除機内にあるフィルターで大きな塵埃等をまともに受けることによるフィルターの目詰まりが原因の吸入仕事率低下等の課題の解決又は改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
遠心重力落下式分離装置１に吸入空気口２から塵埃等の混合空気を流入させ、円筒内外周３に沿わせサイクロン部４内で層流状態の前記混合空気に含有する比較的大きい塵埃等を遠心力と塵落し溝５の抵抗と重力で分離し落下の後に境界ブロック６郡を通過させることで１次工程目の溜置き部屋７に集塵し、前記円筒内外周３の前記サイクロン部４内で回る前記混合空気の遠心力が働き難い内側の遮蔽機能筒８の遮蔽筒導入口９より比較的大きい前記塵埃等が取り除かれた混合空気を流入させ、排出菅１０の排出導入口１１を覆う覆い筒１２の遮蔽により、前記１次工程目の前記溜置き部屋７で除かれなかった比較的小さい塵埃等を２次工程目の溜置き部屋１３に落下させ、前記塵埃等が除かれた綺麗とされる空気を前記排出菅導入口１１から前記排出菅１０を経て排出菅出口１４を通して本発明の遠心重力落下式分離装置１の下端から排出する手段を講じる。
【０００８】
前記遠心重力落下式分離装置１の前記１次工程目の前記溜置き部屋７と前記２次工程目の前記溜置き部屋１３で取り除かれた綺麗とされる前記空気に含まれ更に微細な塵埃等の対応するため、
図３の１次溜置き用排出菅１５の排出口を装置下方の３次工程目の溜置き部屋１６に流入させ相当に微細な前記塵埃等を溜置いた後、前記３次工程目の溜置き部屋１６の上方に２次溜置き用排出菅１７を貫通接続させ、片一方を装置本体の上端を貫通させ排出菅出口１８を通して相当微細な前記塵埃等が除かれた綺麗な空気を排出する。
【発明の効果】
【０００９】
既存の紙パック式掃除機は、大小含めた多量の塵埃等を紙パック等のフィルターで受け止める構造から、運転時間の経過に相応し、前記フィルターに多量の前記塵埃等が目詰まりすることに伴って抵抗が増大し集塵力減少の課題を包含していたが、本発明の遠心重力落下式分離装置１は、新しいフィルター機能が在り続けるのと同様の集塵力と集塵継続力を発揮する。    
【００１０】
故に紙パック式掃除機のフィルター目詰まりによる集塵力減少の課題を解決するべく〔０００５〕記載の特許文献１（特許第４０９１５４８号）を始めとするサイクロン式掃除機が発明され、小さい塵埃等を分離するためには一時的に流速を増加させる必要があり、微細な塵埃等を分離に対しては、混合空気の流入口が絞られた複数個の小さい形状のサイクロンを必要とせざるを得ないことから消費電力当たりの吸入仕事率が芳しくない、本発明の遠心重力落下式分離装置１は、流体力学の特性から流入空気口を絞ることなく出来得る限りの層流状を理想とすることから、消費電力当たりの吸入仕事率が長時間運転後の前記紙パック式掃除機と前記サイクロン式掃除機の何れよりも優れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る正面断面図
【図２】本発明に係る上面断面図
【図３】本発明に係る溜置き上方排出形式の正面断面図
【図４】中心を囲う複数の覆い筒形式の正面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の遠心重力落下式分離装置の吸引動力については、既存の掃除機と同様に夾雑物の除去の後工程に掃除機吸引用モーターを設置し、塵埃等の混合空気を真空引きの要領で集塵する形態である。
【００１３】
外部から塵埃等の混合空気を流入させ集塵する方法として、吸入空気口２からサイクロン部４内に円筒内外周３に沿う形で前記吸入空気口２を少し上方に流入させるように設置すると前記塵埃の多くが遠心力によって前記円筒内外周３を回り続けてしまうことから、塵落し溝５を前記円筒内外周３の環状に張り巡らせることによって、比較的大きい塵埃等を分離し落下させ境界ブロック６郡の下方に通過させて１次工程溜置き部屋１３に留め置くことで再混合を防ぎ安定した状態で集塵され続ける特徴を有した形態である。
【００１４】
比較的大きな前記塵埃等を除いた混合空気を前記遠心力の働き難い中心付近に遮蔽機能筒８を設け、該遮蔽機能筒８の上方の遮蔽筒導入口９から前記混合空気を流入させ、前記遮蔽機能筒８と前記排出菅１０との間にある２次工程目の溜置き部屋１３は、比較的小さな塵埃等を分離溜置くための空間である。
【００１５】
前記空間（２次工程溜置き部屋１３）で比較的小さな前記塵埃等が除かれ綺麗とされる空気を重力に逆らいながら持上げ、該重力を用いて前記混合空気内の比較的小さな前記塵埃等を落下させた後、前記排出菅導入口１１から前記排出菅１０を経て排出菅出口１４を通じて排出させる形態で実施する。
【００１６】
更に前記排出菅１０内の綺麗とされる前記空気を、より一層綺麗な空気として装置外に排出させるため、該排出菅１０内の綺麗とされる空気を図３の３次工程目の溜置き部屋１６に流入させ相当に微細な塵埃等を溜置き、該溜置き部屋１６内にも遮蔽機能壁１９を加え設けて性能向上を図ることも一考で、最終的な工程は、前記３次工程目の溜置部屋１６内の上方に通じている２次排出菅１７内に流入させながら重力を用いて前記溜置き部屋１６内に落下させるべく前記２次排出菅１７の内径と本数を工夫して設置し、該２次排出菅１７を図３の装置本体の上端から貫通させ２次排出菅出口１８を経て、より一層綺麗な空気を排出させることも可能。
【実施例１】
【００１７】
本発明の該掃除機吸引用モーターの前後に非常に微細な花粉ウィルス等に対応するフィルター（HEPAフィルター等）を設置することで、背景技術のサイクロン式集塵装置の一つの方式（特許文献１）の性能には及ばなかった部分の集塵性能を補うことが可能である。
【実施例２】
【００１８】
既存の掃除機の多くは、排出菅出口１４の後工程に掃除機吸引用モーターで真空引きの形態を用いて塵埃等の混入空気を集塵する形態であるが、本発明装置の吸入部分と排出菅出口１４の後工程の２箇所に掃除機用モーターを設置し、先に、流速（ｖ）、断面積（ｓ）から単位時間当たりの体積流量（Ｖ）を導くと
【００１９】
【数１】
2013230451.tif 000003
【００２０】
〔数式１〕から本発明装置の吸入付近の体積流量Ｖinと排出付近の体積流Ｖexから流量差異係数θを導くと
【００２１】
【数２】
2013230451.tif 000004
【００２２】
流量差異係数θは単体の掃除機用モーターの場合の装置本体内に混合空気の流体が通過する際の損失率を表す指標の係数であることを踏まえ、吸入部分と排出菅出口１４の後工程の２箇所に掃除機用モーターを配して各々の出力を調整することで、吸入仕事率の向上、夾雑物の目標除去率、吸入される混合空気の塵埃等の大きさや質量の傾向に対応することや、装置利用者が求める集塵性能に沿うチューニングを施し性能向上を模索したい。
【実施例３】
【００２３】
本発明の遠心重力落下式分離装置の図４については、遮蔽版の上面の中心付近から比較的小さな塵埃等の混合空気を流入させるように大きな開口を施し、該中心付近を回るように複数の複数用排出菅２０と複数用覆い筒２１を用いることによって、前記中心付近とする理由として、例えるに台風の目のように無風に近い安定した地点の混合空気を次の工程へ導入させる形態も一案である。
【実施例４】
【００２４】
複数の排出菅の下方部をU字に曲げU字菅の形状とし、底部に塵埃落下用の排出口を設け、該排出口から塵埃等をU字菅を通過する際の遠心力と重力を用い、前記塵埃等を他の工程で集積された塵埃等を遮蔽し集塵する形態で溜置き、上方に配置した複数用排出菅排出口から装置外に排出する形態も実施可能である。
【実施例５】
【００２５】
〔００１７〕記載のフィルターの形態として掃除機吸引用モーターの後工程に設置する場合、レイアウト上、前記フィルター形状と面積を大きく柔軟な形状で設置することが可能で、例えば気球と似たようなフィルターを設ける等々、フィルターの取替え時期の長期間化、微細ゴミの集塵、吸入仕事率低下の低減等の利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明装置は、通常の塵埃等の集塵と大容量の集積力、時間経過による不変の集塵力が特長であり、〔０００５〕の特許文献２（特許第４７９８５８５号）に記載の第二サイクロン分離機の掃除機と同条件で比較すると省電力であることが挙げられるが、該本発明装置のサイクロン部４で発生させる遠心力に伴って夾雑物を分離させる特徴と相俟って、中心付近の気体安定性確保の必要性を鑑みると、本発明装置自体を小型化し難いとも言えるので、倉庫、工場、自動車の車内清掃等の概して土足環境に近い場所での利用を思案する。
【００２７】
〔実施例５〕〔００２５〕で記載の通りフィルターの種類選択や自由度の高い形状と、既存の掃除機や空気清浄機のプラズマイオン等の機能を組合せることによって、花粉、細菌レベル対応の家庭、医療、精密機器保管場所等に対応する掃除機としての可能性も模索したい。
【００２８】
前記フィルターの取り付け位置は、本発明の遠心重力落下式分離装置の掃除機吸引用モーターの後工程であることから、前記掃除機吸引用モーター自体から発生する粉塵も前記フィルターで集塵する副次的効果もある。
【符号の説明】
【００２９】
１     遠心重力落下式分離装置
２     吸入空気口
３     円筒内外周
４     サイクロン部
５     塵落し溝
６     境界ブロック
７     １次工程目の溜置き部屋
８     遮蔽機能筒
９     遮蔽筒導入口
１０   排出菅          
１１   排出導入口
１２   覆い筒
１３   ２次工程目の溜置き部屋
１４   排出菅出口
１５   １次溜置き排出菅
１６   ３次工程目の溜置き部屋
１７   ２次溜置き排出菅
１８   ２次溜置き排出菅出口
１９   遮蔽機能壁
２０   複数用排出菅    
２１   複数用覆い筒
２２   複数用排出菅導入口
【図１】
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【図２】
2013230451.tif 000006
【図３】
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【図４】
2013230451.tif 000008