(57)【要約】【課題】塵埃の捕集効率を向上させ、かつ、集塵装置からの塵埃廃棄時において塵埃の再飛散を抑制することが可能な集塵装置とそれを備えた電気掃除機を提供する。【解決手段】サイクロン集塵部１００は、塵埃を含む気流を旋回させて塵埃を気流から分離させるための流路と、流路内に配置されて塵埃を摩擦接触帯電させるための第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂ、第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂと、流路内に配置されて、第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂ、第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂにおいて摩擦接触帯電させられた塵埃を静電吸着するための分離ブレード１１０とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵埃を含む気流を旋回させて塵埃を気流から分離させるための流路と、
前記流路内に配置されて塵埃を摩擦接触帯電させるための摩擦帯電部と、
前記流路内に配置されて、前記摩擦帯電部において摩擦接触帯電させられた塵埃を静電吸着するための吸着部とを備える、集塵装置。
【請求項２】
前記摩擦帯電部は、塵埃を正に摩擦接触帯電させるための第一帯電部と、塵埃を負に摩擦接触帯電させるための第二帯電部とを含む、請求項１に記載の集塵装置。
【請求項３】
前記第一帯電部と前記第二帯電部とは、気流の流れる方向に沿って並べられて一組の帯電部対を形成するように配置されている、請求項２に記載の集塵装置。
【請求項４】
複数の前記帯電部対を備え、前記複数の前記帯電部対が、気流の流れる方向に沿って並べられて配置されている、請求項３に記載の集塵装置。
【請求項５】
前記流路は、凹状に湾曲した内壁面によって形成され、
前記吸着部は、前記流路を形成する前記内壁面によって囲まれるように、前記流路の内部に配置されている、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項６】
気流を前記流路に流入させるための入口を有し、
前記流路の内壁面は、前記入口から流入した気流を旋回させることにより、塵埃を気流から遠心分離するための円筒状の内周壁面を含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項７】
気流を前記流路に流入させるための入口と、この入口に向かって突出し、前記入口と対向するように配置された突出部とを有し、前記流路の内壁面は、前記入口から流入した気流を前記突出部で分岐させて旋回させることにより塵埃を気流から重力分離するための複数の内壁面を含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項８】
吸込口を有する吸込口体と、
吸気を発生させる電動送風機と、
前記吸込口体と前記電動送風機との間を連通する吸気通路と、
前記吸気通路に配置される集塵室とを備え、
前記集塵室は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の集塵装置を含む、電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には集塵装置と電気掃除機に関し、特定的には、塵埃を含む気流を旋回させることにより、気流から塵埃を分離除去する集塵装置とそれを備える電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、塵埃を含んだ気流を旋回させ、塵埃に遠心力を与えることで気流から分離して、集積室に塵埃を集めるサイクロン集塵装置がある。特許第３７８８５８９号公報（特許文献１）には、このようなサイクロン集塵装置を備えた電気掃除機が記載されている。
【０００３】
また、特開２００６−２３０８１９号公報（特許文献２）には、サイクロン集塵装置のダストボックスの底面の外側を毛皮で摩擦してダストボックスの底面に摩擦静電気を発生させ、ダストボックス内の塵埃を底面に引きつけることによって、集塵効率を向上させる電気掃除機が記載されている。
【特許文献１】特許第３７８８５８９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３０８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許第３７８８５８９号公報（特許文献１）に記載の電気掃除機においては、塵埃に遠心力を与えて、塵埃を気体から分離除去する原理を用いているため、小さい粒子の捕集が困難である。これは、粒子が完全な円運動をしているときの粒子に作用する遠心力Ｚが、Ｚ＝ｍ・Ｕ２／ｒ（ｍ：粒子質量、Ｕ：周分速度、ｒ：円軌道の半径）と表されるように、粒子の質量に比例することによる。このため、小さい塵埃を捕集するために、電気掃除機において集塵装置の下流側にろ過フィルタを設けて、サイクロン集塵装置で取り残した微小塵埃の捕集をおこなう構成とすることが多い。しかしながら、多量の塵埃をろ過フィルタで捕集すると、ろ過フィルタの目詰まりが発生しやすくなり、流量が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
また、サイクロン集塵装置において捕集された微小塵埃は、サイクロン集塵装置の集積室内の空間中に漂っているか、集積室内に軽く堆積した状態となっていることが多い。そのため、集積室の塵埃を他の場所に廃棄する際に、塵埃の再飛散が発生し、廃棄作業者が不快に感じたり、再飛散した塵埃を吸引してしまうことによって健康に悪影響を及ぼしたりするおそれがあるという問題がある。
【０００６】
特開２００６−２３０８１９号公報（特許文献２）に記載の電気掃除機においては、ダストカップの底面の外側面で発生させた静電気を利用しようとしているが、底面を構成する部材の導電率が大きくなければ、底面の外側から内側に、有効量の電荷は移動しない。一方、導電率を大きくすると、ダストカップの底面の外側で発生した摩擦静電気は、底面を構成する面部材の厚み内部に拡散する。したがって、実際には、このような構成でダストカップの内面に静電気を発生させて塵埃を吸着させることは非常に困難である。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、塵埃の捕集効率を向上させ、かつ、集塵装置からの塵埃廃棄時において塵埃の再飛散を抑制することが可能な集塵装置とそれを備えた電気掃除機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に従った集塵装置は、塵埃を含む気流を旋回させて塵埃を気流から分離させるための流路と、流路内に配置されて塵埃を摩擦接触帯電させるための摩擦帯電部と、流路内に配置されて、摩擦帯電部において摩擦接触帯電させられた塵埃を静電吸着するための吸着部とを備える。
【０００９】
塵埃を含む気流を旋回させて塵埃を分離させるための流路内に摩擦帯電部が配置されることによって、塵埃は、旋回しながら摩擦帯電部と接触して、摩擦によって帯電する。摩擦接触帯電によって塵埃は充分に荷電されるので、塵埃が気流に乗って吸着部の近傍を通過するとき、吸着部と荷電した塵埃との間にクーロン力が働いて吸着部に塵埃が静電吸着される。このようにして、従来は未捕集のまま集塵装置から排出されていたような小さな塵埃が捕集されるので、捕集効率が向上する。また、飛散しやすい小さな塵埃が吸着部に吸着されているので、塵埃廃棄時の再飛散を抑制することができる。
【００１０】
このようにすることにより、塵埃の捕集効率を向上させ、かつ、集塵装置からの塵埃廃棄時において塵埃の再飛散を抑制することが可能な集塵装置を提供することができる。
【００１１】
この発明に従った集塵装置においては、摩擦帯電部は、塵埃を正に摩擦接触帯電させるための第一帯電部と、塵埃を負に摩擦接触帯電させるための第二帯電部とを含むことが好ましい。
【００１２】
例えば、特開２００６−２３０８１９号公報（特許文献２）に記載の電気掃除機においては、摩擦帯電極性はプラスかマイナスのどちらか片極性を考慮した構成であるため、様々な種類の塵埃には対応できない。また、塵埃がプラスかマイナスのどちらか片方の極性にしか帯電しない場合には、クーロン力（静電気力）による塵埃同士の凝集効果が小さくなる。
【００１３】
摩擦帯電部が、塵埃を正に摩擦接触帯電させるための第一帯電部と、塵埃を負に摩擦接触帯電させるための第二帯電部とを含むことによって、塵埃はプラスかマイナスのいずれかの極性に帯電し、集塵装置において旋回する気流中には、プラスとマイナスの両方の極性の塵埃が混在することになる。
【００１４】
帯電した塵埃を含む気流が旋回することによって、帯電した塵埃どうしが接近し、静電気力で吸着し合って、クラスター状の塵埃塊が形成される。さらに、帯電していない塵埃が帯電した塵埃と吸着することによってもクラスター状の塵埃塊が形成される。このようにして形成された塵埃塊どうしは、吸着前の塵埃よりも大きいので、互いに接近し、吸着しやすい。そのため、さらに塵埃塊どうしが吸着しあって、より大きな塵埃塊に成長する。
【００１５】
このような塵埃塊は、吸着部において静電吸着されて、気流から取り除かれる。塵埃塊は、当初、気流中に含まれていた塵埃よりも質量が大きいので、気流の旋回によって気流から取り除かれやすくなっており、吸着部にも吸着されやすい。塵埃が塵埃塊となって気流から取り除かれて吸着部に吸着されやすいので、集塵装置内の塵埃を廃棄するときに、塵埃が飛散しにくくなる。
【００１６】
このようにすることによって、塵埃どうしがクーロン力によって引き合いやすく、凝集して塵埃塊となり、気流から旋回によって分離除去されやすく、また、吸着部に吸着しやすくなる。
【００１７】
また、吸着部に吸着した塵埃の正または負の余剰電荷と、気流に含まれる負または正に帯電した塵埃との間でクーロン力による凝集が生じて、気流中の塵埃がさらに吸着部に吸着される。このようにして、吸着部に吸着される塵埃の量を増加させて塵埃の捕集効率を向上させ、また、塵埃廃棄時の再飛散を抑制することができる。
【００１８】
この発明に従った集塵装置においては、第一帯電部と第二帯電部とは、気流の流れる方向に沿って並べられて一組の帯電部対を形成するように配置されていることが好ましい。
【００１９】
このようにすることにより、第一帯電部と接触して正に摩擦接触帯電した塵埃と、第二帯電部と接触して負に摩擦接触帯電した塵埃とが接近する頻度が高くなる。正に帯電した塵埃と負に帯電した塵埃との接触頻度が高くなることによって、塵埃どうしがクーロン力によって凝集してクラスター状になる割合が高くなる。このようにして、旋回によって気流から分離除去される塵埃や、吸着部に吸着される塵埃の量を増加させることができる。
【００２０】
この発明に従った集塵装置は、複数の帯電部対を備え、複数の帯電部対が、気流の流れる方向に沿って並べられて配置されていることが好ましい。
【００２１】
このようにすることにより、第一帯電部と接触して正に摩擦接触帯電した塵埃と、第二帯電部と接触して負に摩擦接触帯電した塵埃とが接近する頻度をさらに高めて、塵埃どうしをクーロン力によって凝集しやすくすることができる。
【００２２】
この発明に従った集塵装置においては、流路は凹状に湾曲した内壁面によって形成され、吸着部は、流路を形成する内壁面によって囲まれるように、流路の内部に配置されていることが好ましい。
【００２３】
塵埃を含む気流は、凹状に湾曲した内壁面に沿って旋回する。内壁面が凹状に湾曲していることによって、内壁面の近くでは気流の速度が大きく、内壁面から離れるに従って、気流の速度が小さくなる。このように、気流の速度、すなわち、風速が小さい位置では、小渦や剥離流れも生じやすい。凹状に湾曲した内壁面によって囲まれるように、風速の遅い流路の内部に吸着部が配置されることによって、塵埃が吸着部に吸着しやすくなり、また、吸着部に吸着した塵埃が気流によって再飛散しにくくなる。
【００２４】
この発明に従った集塵装置は、気流を流路に流入させるための入口を有し、流路の内壁面は、入口から流入した気流を旋回させることにより、塵埃を気流から遠心分離するための円筒状の内周壁面を含むことが好ましい。
【００２５】
このようにすることにより、円筒の内壁面との摩擦接触帯電によって塵埃は充分に荷電されるので、塵埃が気流に乗って吸着部の近傍を通過するとき、吸着部と荷電した塵埃との間にクーロン力が働いて吸着部に塵埃が静電吸着される。このようにして、従来は未捕集のまま集塵装置から排出されていたような小さな塵埃が捕集されるので、捕集効率が向上する。また、飛散しやすい小さな塵埃が吸着部に吸着されているので、塵埃廃棄時の再飛散を抑制することができる。
【００２６】
この発明に従った集塵装置は、気流を流路に流入させるための入口と、この入口に向かって突出し、入口と対向するように配置された突出部とを有し、流路の内壁面は、入口から流入した気流を突出部で分岐させて旋回させることにより塵埃を気流から重力分離するための複数の内壁面を含むことが好ましい。
【００２７】
気流の主流は旋回状態を維持しないので、流路全体の流路抵抗が小さくなる。流路全体の流路抵抗が小さくなるので、流れの圧力損失が小さくなる。
【００２８】
このようにすることにより、集塵装置の圧力損失を最小限に抑えることができる。
【００２９】
この発明に従った電気掃除機は、吸込口を有する吸込口体と、吸気を発生させる電動送風機と、吸込口体と電動送風機との間を連通する吸気通路と、吸気通路に配置される集塵室とを備え、集塵室は、上記のいずれかの集塵装置を含むことが好ましい。
【００３０】
このようにすることにより、塵埃の捕集効率を向上させ、かつ、集塵装置からの塵埃廃棄時において塵埃の再飛散を抑制することが可能な電気掃除機を提供することができる。
【００３１】
また、微小な塵埃も吸着部に吸着させて気流中から除去することができる集塵装置を備えた電気掃除機であるので、電気掃除機の排気の清浄度が向上し、塵埃が作業環境に放出されなくなる。このようにして、電気掃除機を使用している清掃作業者が塵埃を吸引することによる悪影響を回避することができる。また、電気掃除機が捕集した塵埃を他の容器へ廃棄する際の再飛散も抑制することができるので、作業者が塵埃を吸引することによる悪影響を回避することができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、この発明によれば、塵埃の捕集効率を向上させ、かつ、集塵装置からの塵埃廃棄時において塵埃の再飛散を抑制することが可能な集塵装置とそれを備えた電気掃除機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３４】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態として、集塵装置を備えた電気掃除機の全体を概略的に示す図である。図中の二点鎖線は、吸気の流れる方向を示す。
【００３５】
図１に示すように、電気掃除機１は、吸込口を有する吸込口体１０と、吸気を発生させる電動送風機や集塵室を収容する本体５０を備える。吸込口体１０には、吸気通路の一部として吸引パイプ２０、取っ手を備える接続パイプ３０、サクションホース４０が順次接続されて、サクションホース４０は本体５０に接続されている。吸込口から吸込口体１０の内部に流入した気体は、吸込口体１０、吸引パイプ２０、接続パイプ３０、サクションホース４０を順に通って、本体５０の内部に流入し、本体５０の内部において塵埃を除去されて、本体５０の外部に排気される。
【００３６】
図２は、この発明の第１実施形態として、電気掃除機の本体の構成を概略的に示す図である。図中の二点鎖線の矢印は、吸気の流れを示す。
【００３７】
図２に示すように、本体５０は、内部に、吸気通路の一部として、集塵室として塵埃捕集手段５１と、電動送風機として電動送風機部５４と、塵埃捕集手段５１と電動送風機部５４とを接続するための経路部５３と、電動送風機部５４から本体５０の外部へ排気するための排気経路部５７を備える。電気掃除機１の本体５０にはサクションホース４０が接続されており、電動送風機部５４を駆動させることによって、サクションホース４０内の吸気は、塵埃捕集手段５１に流入し、経路部５３を通って電動送風機部５４に流れ込み、排気経路部５７を通って、本体５０の外部に排気される。
【００３８】
塵埃捕集手段５１の内部には、本発明の集塵装置の一例であるサイクロン集塵部１００と、ろ過フィルタ５２とが配置されている。塵埃捕集手段５１に流入した吸気は、サイクロン集塵部１００およびろ過フィルタ５２で塵埃が除去された後、経路部５３を通って電動送風機部５４に吸入される。
【００３９】
電動送風機部５４は、空気を吸引するファン５５と、ファン５５を駆動するモータ５６とから構成されている。ファン５５から排出された気流は、モータ５６付近等を冷却しながら、排気経路部５７に到達して、本体５０の外部に排気される。
【００４０】
図３は、サイクロン集塵部の構造を示す断面図である。図中の二点鎖線の矢印は、気流の流れを示す。
【００４１】
図３に示すように、サイクロン集塵部１００は、概略円筒形状に形成され、上部に配置された上蓋部１０１と、下部に配置されたダストカップ１０２とから構成されている。ダストカップ１０２の内壁面は、円筒の内面状に形成されており、凹状に湾曲している。ダストカップ１０２の側面には、入口として流入口１０３が設けられている。サイクロン集塵部１００に流入した塵埃を含む気流は、流入口１０３からダストカップ１０２の内部に、ダストカップ１０２の内壁面に接線をなすような角度で流入する。ダストカップ１０２の内部の空間は、遮蔽部材１０８によって、上部が分離室１０４、下部が集積室１０５に分けられている。分離室１０４の中心には排気筒１０６が配置される。排気筒１０６は、その底面が閉じられていて、その内部が上蓋部１０１の内部と連通するように上面が開口した円筒形の部材である。排気筒１０６の周壁には格子状に排気口１０７が形成されている。
【００４２】
排気筒１０６の下端には、分離室１０４と集積室１０５の境界部である遮蔽部材１０８が接合されている。遮蔽部材１０８の外径は分離室１０４の内径および集積室１０５の内径より小さく、遮蔽部材１０８の外周と集積室１０５の内壁との間には隙間１０９が存在している。遮蔽部材１０８において、集積室１０５の底面に対向する面には、吸着部として分離ブレード１１０が接合されている。分離ブレード１１０は、湾曲した板状に形成されており、集積室１０５の底面に向かって延びるように遮蔽部材１０８の下面に接合されている。
【００４３】
なお、本発明の集塵装置の一例であるサイクロン集塵部１００では、流路は、気流がサイクロン集塵部１００の流入口１０３から流入して、矢印で示すように、ダストカップ１０２の分離室１０４と集積室１０５を通り、排気筒１０６からサイクロン集塵部１００の外部に気流が流出するまでの空間である。
【００４４】
図４は、ダストカップの全体を示す斜視図である。
【００４５】
図４に示すように、ダストカップ１０２は、複数の材質によって形成されている部材を用いて構成されている。ダストカップ１０２の本体は、帯電順列の中央より若干マイナス側であるＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂から形成されている。塵埃を摩擦接触帯電させる摩擦帯電部として、第一帯電部１２１ａと、第一帯電部１２１ｂと、第二帯電部１２２ａと、第二帯電部１２２ｂとが、ダストカップ１０２の内周側壁面上に配置されている。
【００４６】
塵埃を正に摩擦接触帯電させる第一帯電部１２１ａと第一帯電部１２１ｂは、帯電順列のマイナス側であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂を用いて形成されている。塵埃を負に摩擦接触帯電させる第二帯電部１２２ａと第二帯電部１２２ｂは、帯電順列のプラス側であるＰＡ（ポリアミド）樹脂を用いて形成されている。第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂ、第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂは、それぞれ、ダストカップ１０２の周方向に沿って中心角がほぼ９０°の範囲の内周側面上に配置されている。第一帯電部１２１ａと第一帯電部１２１ｂとは、ダストカップ１０２の中心をはさんで対向するように配置されている。また、第二帯電部１２２ａと第二帯電部１２２ｂも同様に、ダストカップ１０２の中心をはさんで対向するように配置されている。すなわち、２個の第一帯電部１２１ａと第一帯電部１２１ｂは、ダストカップ１０２の円周方向に四分割された内周面のうち対向する二面を形成している。また、第二帯電部１２２ａと第二帯電部１２２ｂは、ダストカップ１０２の円周方向に四分割された内周面のうち、対向する二面を形成している。第一帯電部１２１ａと第二帯電部１２２ａとは隣り合うように配置されて、一組の帯電部対を形成している。また、第一帯電部１２１ｂと第二帯電部１２２ｂとが隣り合うように配置されて、一組の帯電部対を形成している。
【００４７】
図５は、図３に示すサイクロン集塵部をＶ−Ｖ線の方向から見た断面図である。図中の二点鎖線の矢印は気流のうち主流の流れを示し、一点鎖線の矢印は、分流の流れを示す。
【００４８】
図５に示すように、ダストカップ１０２の円筒軸に沿って、分離ブレード１１０の軸１１０ａが配置され、軸１１０ａから４枚の分離ブレード１１０がダストカップ１０２の側壁に向かって放射状に延びている。それぞれの分離ブレード１１０は湾曲しており、気流の主な流れ、すなわち、図中に二点鎖線で示す主流の流れる方向に沿って、湾曲して形成された凹面が上流側に位置し、湾曲して形成された凸面が下流側に位置するように配置されている。４枚の分離ブレード１１０は、互いに９０°ずつ間隔を開けて配置されている。分離ブレード１１０の縁と集積室１０５の内壁との間には、空間１１１が存在する。分離ブレード１１０は、微小塵埃の吸着部として作用するように、若干マイナス側であるＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂によって形成されている。
【００４９】
次に、図３から図５を用いて、サイクロン集塵部１００の動作を説明する。
【００５０】
流入口１０３から分離室１０４に入った気流は、分離室１０４の内壁に沿って高速で旋回する。旋回気流中の塵埃には遠心力Ｚが作用して気流から分離されて、ダストカップ１０２の内壁へ押しつけられる。その後、気流は旋回しながら下降し、隙間１０９を通って集積室１０５に入る。図３中において一点鎖線で示す矢印Ａのように旋回しながら下降する気流は、集積室１０５の底面に到達した後は上昇に転じる。このように、分離ブレード１１０のまわりの間隙を旋回する気流の主流Ｂに対して、分離ブレード１１０に衝突する分流Ｃや、分離ブレード１１０に巻込まれる形で生じる小渦や剥離流れである分流Ｄなどが生じる。分流Ｃは分離ブレード１１０によって急激に方向転換するので、その際にも回転遠心力と同様の塵埃分離に作用する力が生じる。分流Ｄにおいては小径の渦による遠心分離によって塵埃分離に作用する力が生じる。また、この渦に塵埃が捕らえられた状態のままとなるので、気流変動や電気掃除機１の運転停止によって、ダストカップ１０２の円筒軸中心部に塵埃が集積する。また、剥離流れから分離された塵埃もダストカップ１０２の円筒軸中心部に集積する。その後、上昇に転じた旋回気流は下降旋回気流の内側を通って図３に示す矢印Ｅのように上昇する。隙間１０９を経て、遮蔽部材１０８を越えて分離室１０４に戻ってきた気流は、排気筒１０６に向かって進み、最終的には排気口１０７から排気筒１０６の内部に吸い込まれて、上蓋部１０１を通ってから、電動送風機部５４に吸入される。
【００５１】
このように、ダストカップ１０２に流入した気流は、その内壁に沿って旋回するとき、ＰＴＦＥ樹脂壁面の第一帯電部１２１ａ、ＰＡ樹脂壁面の第二帯電部１２２ａ、ＰＴＦＥ樹脂壁面の第一帯電部１２１ｂ、ＰＡ樹脂壁面の第二帯電部１２２ｂに接触するので、ＰＴＦＥ樹脂壁面とＰＡ樹脂壁面に交互に接触することになる。気流から分離された塵埃はＰＴＦＥ樹脂によって形成された第一帯電部１２１ａまたは第一帯電部１２１ｂと摩擦接触することによって、正に帯電する。また気流から分離された塵埃は、ＰＡ樹脂によって形成された第二帯電部１２２ａまたは第二帯電部１２２ｂと摩擦接触することによって、負に帯電する。
【００５２】
通常であれば、微小な塵埃は分離された状態のまま重力落下する事はなく、再度気流に乗って、ダストカップ１０２内に捕集されずに排気筒１０６から排出される場合が多い。しかし、正負それぞれに帯電した塵埃は、気流に乗って移動する間に塵埃どうしの距離が近付くとクーロン力で引付け合って凝集し、クラスター状となる。そのため、塵埃の質量が増加するので、気流から遠心力によって分離されやすくなり、また重力落下もしやすいので捕集効率が向上する。本発明の第１実施形態のサイクロン集塵部１００の構成では、気流に対して、第一帯電部１２１ａ、第二帯電部１２２ａ、第一帯電部１２１ｂ、第二帯電部１２２ｂが交互に配置されているので、正荷電した塵埃と負荷電した塵埃の距離が近付く頻度が高まる。そのため、塵埃同士が凝集してクラスター状となりやすく、塵埃の捕集効率が向上する。
【００５３】
ここで、プラス帯電した微小な塵埃Ｘの分離ブレード１１０への吸着について説明する。
【００５４】
塵埃Ｘは、気流から分離されて、表面がマイナス帯電するダストカップ１０２の本体部分、すなわち、主にＰＡ樹脂壁面を構成している第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂと、分離ブレード１１０によって吸着される。しかし、分離ブレード１１０以外の部分、例えば、第二帯電部１２２ａと第二帯電部１２２ｂの表面近傍においては気流が高速旋回しているので、一旦吸着された塵埃Ｘは第二帯電部１２２ａと第二帯電部１２２ｂの表面には保持されずに再飛散する。一方、分離ブレード１１０部分の表面においては、高速でない小渦や剥離流れが生じているため、分離ブレード１１０は塵埃Ｘを吸着しやすい上、塵埃Ｘの再飛散もおこりにくい。このように、分離ブレード１１０を、気流から塵埃を遠心分離させるための円筒の軸心部に配置することにより、塵埃の捕集効率を高めることができる。
【００５５】
次に、マイナス帯電した微小な塵埃Ｙについて述べる。分離ブレード１１０の表面はマイナス帯電しやすいので、塵埃Ｙは、そのままでは、分離ブレード１１０との間にクーロン反発力が生じて吸着されない。しかし、分離ブレード１１０にプラス帯電した塵埃Ｘが多量に吸着された状態であれば、分離ブレード１１０の表面はプラス帯電されたのと同様の状態であるため、塵埃Ｙも、塵埃Ｘが吸着された分離ブレード１１０上に吸着されて、分離ブレード１１０には塵埃Ｘと塵埃Ｙが積層する多積層状態となる。
【００５６】
このように、塵埃を摩擦接触帯電する摩擦帯電部が片極性だけである場合に比べて、摩擦帯電部が正負の両極性である場合の方が、分離ブレード１１０への塵埃吸着量は増加することになる。
【００５７】
以上のような構成により、塵埃の捕集率が高いサイクロン集塵部１００を実現することができる。また、従来の集塵装置ではダストカップ１０２の底面の塵埃上に集積していた微小塵埃が、吸着部を兼ねる分離ブレード１１０に多く吸着されているので、ダストカップ１０２から他の容器に塵埃を移す際に飛散する塵埃の量も減少する。
【００５８】
なお、この発明の第１実施形態においては、吸着部は気流の減速と塵埃の吸着を目的とするため、ブレード形状としたが、円筒形状や複数本の棒形状などでもよい。
【００５９】
また、分離ブレード１１０は集積室１０５の中心部に配置したが、流速が速いなどの理由によって塵埃が再飛散しやすい場所でなければ、集積室１０５以外に配置されてもよく、サイクロン集塵部１００の下流側に設ける構成としても良い。
【００６０】
以上のように、集塵装置としてのサイクロン集塵部１００は、塵埃を含む気流を旋回させて塵埃を気流から分離させるための流路と、流路内に配置されて塵埃を摩擦接触帯電させるための第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂ、第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂと、流路内に配置されて、第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂ、第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂにおいて摩擦接触帯電させられた塵埃を静電吸着するための分離ブレード１１０とを備える。
【００６１】
塵埃を含む気流を旋回させて塵埃を分離させるための流路内に第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂ、第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂが配置されることによって、塵埃は、旋回しながら第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂ、第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂと接触して、摩擦によって帯電する。摩擦接触帯電によって塵埃は充分に荷電されるので、塵埃が気流に乗って分離ブレード１１０の近傍を通過するとき、分離ブレード１１０と荷電した塵埃との間にクーロン力が働いて分離ブレード１１０に塵埃が静電吸着される。このようにして、従来は未捕集のままサイクロン集塵部１００から排出されていたような小さな塵埃が捕集されるので、捕集効率が向上する。また、飛散しやすい小さな塵埃が分離ブレード１１０に吸着されているので、塵埃廃棄時の再飛散を抑制することができる。
【００６２】
このようにすることにより、塵埃の捕集効率を向上させ、かつ、サイクロン集塵部１００からの塵埃廃棄時において塵埃の再飛散を抑制することが可能なサイクロン集塵部１００を提供することができる。
【００６３】
また、サイクロン集塵部１００においては、摩擦帯電部は、塵埃を正に摩擦接触帯電させるための第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂと、塵埃を負に摩擦接触帯電させるための第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂとを含む。
【００６４】
摩擦帯電部が、塵埃を正に摩擦接触帯電させるための第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂと、塵埃を負に摩擦接触帯電させるための第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂとを含むことによって、塵埃はプラスかマイナスのいずれかの極性に帯電し、サイクロン集塵部１００において旋回する気流中には、プラスとマイナスの両方の極性の塵埃が混在することになる。
【００６５】
帯電した塵埃を含む気流が旋回することによって、帯電した塵埃どうしが接近し、静電気力で吸着し合って、クラスター状の塵埃塊が形成される。さらに、帯電していない塵埃が帯電した塵埃と吸着することによってもクラスター状の塵埃塊が形成される。このようにして形成された塵埃塊どうしは、吸着前の塵埃よりも大きいので、互いに接近し、吸着しやすい。そのため、さらに塵埃塊どうしが吸着しあって、より大きな塵埃塊に成長する。
【００６６】
このような塵埃塊は、分離ブレード１１０において静電吸着されて、気流から取り除かれる。塵埃塊は、当初、気流中に含まれていた塵埃よりも質量が大きいので、気流の旋回によって気流から取り除かれやすくなっており、分離ブレード１１０にも吸着されやすい。塵埃が塵埃塊となって気流から取り除かれて分離ブレード１１０に吸着されやすいので、サイクロン集塵部１００内の塵埃を廃棄するときに、塵埃が飛散しにくくなる。
【００６７】
このようにすることによって、塵埃どうしがクーロン力によって引き合いやすく、凝集して塵埃塊となり、気流から旋回によって分離除去されやすく、また、分離ブレード１１０に吸着しやすくなる。
【００６８】
また、分離ブレード１１０に吸着した塵埃の正または負の余剰電荷と、気流に含まれる負または正に帯電した塵埃との間でクーロン力による凝集が生じて、気流中の塵埃がさらに分離ブレード１１０に吸着される。このようにして、分離ブレード１１０に吸着される塵埃の量を増加させて塵埃の捕集効率を向上させ、また、塵埃廃棄時の再飛散を抑制することができる。
【００６９】
また、サイクロン集塵部１００おいては、第一帯電部１２１ａと第二帯電部１２２ａ、第一帯電部１２１ａと第二帯電部１２２ｂとは、気流の流れる方向に沿って並べられて一組の帯電部対を形成するように配置されている。
【００７０】
このようにすることにより、第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂと接触して正に摩擦接触帯電した塵埃と、第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂと接触して負に摩擦接触帯電した塵埃とが接近する頻度が高くなる。正に帯電した塵埃と負に帯電した塵埃との接触頻度が高くなることによって、塵埃どうしがクーロン力によって凝集してクラスター状になる割合が高くなる。このようにして、旋回によって気流から分離除去される塵埃や、分離ブレード１１０に吸着される塵埃の量を増加させることができる。
【００７１】
また、サイクロン集塵部１００は、複数の帯電部対を備え、複数の帯電部対が、気流の流れる方向に沿って並べられて配置されている。
【００７２】
このようにすることにより、第一帯電部１２１ａ、第一帯電部１２１ｂと接触して正に摩擦接触帯電した塵埃と、第二帯電部１２２ａ、第二帯電部１２２ｂと接触して負に摩擦接触帯電した塵埃とが接近する頻度をさらに高めて、塵埃どうしをクーロン力によって凝集しやすくすることができる。
【００７３】
また、サイクロン集塵部１００においては、流路は凹状に湾曲したダストカップ１０２の内壁面によって形成され、分離ブレード１１０は、流路を形成するダストカップ１０２の内壁面によって囲まれるように、ダストカップ１０２の内部に配置されている。
【００７４】
塵埃を含む気流は、凹状に湾曲したダストカップ１０２の内壁面に沿って旋回する。ダストカップ１０２の内壁面が凹状に湾曲していることによって、内壁面の近くでは気流の速度が大きく、内壁面から離れるに従って、気流の速度が小さくなる。このように、気流の速度、すなわち、風速が小さい位置では、小渦や剥離流れも生じやすい。凹状に湾曲した内壁面によって囲まれるように、風速の遅い流路の内部に分離ブレード１１０が配置されることによって、塵埃が分離ブレード１１０に吸着しやすくなり、また、分離ブレード１１０に吸着した塵埃が気流によって再飛散しにくくなる。
【００７５】
また、サイクロン集塵部１００は、気流を流路に流入させるための流入口１０３を有し、ダストカップ１０２の内壁面は、流入口１０３から流入した気流を旋回させることにより、塵埃を気流から遠心分離するための円筒状の内周壁面を含む。
【００７６】
このようにすることにより、円筒の内壁面との摩擦接触帯電によって塵埃は充分に荷電されるので、塵埃が気流に乗って分離ブレード１１０の近傍を通過するとき、分離ブレード１１０と荷電した塵埃との間にクーロン力が働いて分離ブレード１１０に塵埃が静電吸着される。このようにして、従来は未捕集のままサイクロン集塵部１００から排出されていたような小さな塵埃が捕集されるので、捕集効率が向上する。また、飛散しやすい小さな塵埃が分離ブレード１１０に吸着されているので、塵埃廃棄時の再飛散を抑制することができる。
【００７７】
また、電気掃除機１は、吸込口を有する吸込口体１０と、吸気を発生させる電動送風機部５４と、吸込口体１０と電動送風機部５４との間を連通する吸気通路と、吸気通路に配置される塵埃捕集手段５１とを備え、塵埃捕集手段５１は、上記のいずれかのサイクロン集塵部１００を含む。
【００７８】
このようにすることにより、塵埃の捕集効率を向上させ、かつ、サイクロン集塵部１００からの塵埃廃棄時において塵埃の再飛散を抑制することが可能な電気掃除機１を提供することができる。
【００７９】
また、微小な塵埃も分離ブレード１１０に吸着させて気流中から除去することができるサイクロン集塵部１００を備えた電気掃除機１であるので、電気掃除機１の排気の清浄度が向上し、塵埃が作業環境に放出されなくなる。このようにして、電気掃除機１を使用している清掃作業者が塵埃を吸引することによる悪影響を回避することができる。また、電気掃除機１が捕集した塵埃を他の容器へ廃棄する際の再飛散も抑制することができるので、作業者が塵埃を吸引することによる悪影響を回避することができる。
【００８０】
（第２実施形態）
第１実施形態では、掃除機形状に適した特殊なサイクロン集塵構造について説明したが、通常よく用いられるサイクロン構造に本発明を適用してもよい。
【００８１】
図６は、この発明の第２実施形態として、サイクロン集塵装置の全体を概略的に示す斜視図である。
【００８２】
図６に示すように、第２実施形態のサイクロン集塵装置２は、入口として流入口２０３を有するダストカップ２０２と、ダストカップ２０２の上部に接続される分離室２０４と、ダストカップ２０２の下部に接続される集積室２０５と、内筒排気部２０６とを備える。ダストカップ２０２は、ほぼ円筒状で、上方の径が大きく、下方の径が小さい、テーパー形状に形成されている。このように、ダストカップ２０２の内壁面は、凹状に湾曲している。流入口２０３、分離室２０４、ダストカップ２０２、集積室２０５、内筒排気部２０６が流路を形成している。集積室２０５と内筒排気部２０６は、吸着部の一例である。内筒排気部２０６の構成は、第１実施形態の排気筒１０６（図３）と同様の構成である。
【００８３】
ダストカップ２０２は、複数の材質によって形成されている部材を用いて構成されている。塵埃を摩擦接触帯電する摩擦帯電部としては、塵埃を正に摩擦接触帯電させる第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂと、塵埃を負に摩擦接触帯電させる第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂとが、ダストカップ２０２の側壁面上に配置されている。
【００８４】
塵埃を正に摩擦接触帯電させる第一帯電部２２１ａと第一帯電部２２１ｂは、帯電順列のマイナス側であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂を用いて形成されている。塵埃を負に摩擦接触帯電させる第二帯電部２２２ａと第二帯電部２２２ｂは、帯電順列のプラス側であるＰＡ（ポリアミド）樹脂を用いて形成されている。第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂ、第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂは、それぞれ、ダストカップ２０２の周方向に沿って中心角がほぼ９０°の範囲の内周側面上に配置されている。第一帯電部２２１ａと第一帯電部２２１ｂとは、ダストカップ２０２の中心軸をはさんで対向するように配置されている。また、第二帯電部２２２ａと第二帯電部２２２ｂも同様に、ダストカップ２０２の中心軸をはさんで対向するように配置されている。すなわち、２個の第一帯電部２２１ａと第一帯電部２２１ｂは、ダストカップ２０２の円周方向に四分割された内周面のうち、対向する二面を形成している。また、第二帯電部２２２ａと第二帯電部２２２ｂは、ダストカップ２０２の円周方向に四分割された内周面のうち、対向する二面を形成している。第一帯電部２２１ａと第二帯電部２２２ａとは隣り合うように配置されて、一組の帯電部対を形成している。また、第一帯電部２２１ｂと第二帯電部２２２ｂとが隣り合うように配置されて、一組の帯電部対を形成している。
【００８５】
集積室２０５の内壁と内筒排気部２０６は、微小塵埃の吸着部として作用するように、帯電順列において若干マイナス側の樹脂、例えば、ＡＢＳ樹脂等によって形成されている。
【００８６】
次に、サイクロン集塵装置２の動作を説明する。
【００８７】
流入口２０３から分離室２０４に入った気流は、分離室２０４の内壁に沿って高速で旋回する。旋回気流中の塵埃には遠心力Ｚが作用して気流から分離されて、ダストカップ２０２の内壁へ押しつけられる。その後、気流は旋回しながら下降し、集積室２０５に入る。旋回しながら下降する気流は、集積室２０５の底面に到達した後は上昇に転じる。その後、上昇に転じた旋回気流は下降旋回気流の内側を通って上昇する。分離室２０４に戻ってきた気流は、内筒排気部２０６に向かって進み、最終的には排気口から内筒排気部２０６の内部に吸い込まれて、サイクロン集塵装置２の外部に排気される。
【００８８】
このように、ダストカップ２０２に流入した気流は、その内壁に沿って旋回するとき、ＰＴＦＥ樹脂壁面の第一帯電部２２１ａ、ＰＡ樹脂壁面の第二帯電部２２２ａ、ＰＴＦＥ樹脂壁面の第一帯電部２２１ｂ、ＰＡ樹脂壁面の第二帯電部２２２ｂに接触するので、ＰＴＦＥ樹脂壁面とＰＡ樹脂壁面に交互に接触することになる。気流から分離された塵埃はＰＴＦＥ樹脂によって形成された第一帯電部２２１ａまたは第一帯電部２２１ｂと摩擦接触することによって、正に帯電する。また気流から分離された塵埃は、ＰＡ樹脂によって形成された第二帯電部２２２ａまたは第二帯電部２２２ｂと摩擦接触することによって、負に帯電する。
【００８９】
通常であれば、微小な塵埃は分離された状態のまま重力落下する事はなく、再度気流に乗って、ダストカップ２０２内に捕集されずに内筒排気部２０６から排出される場合が多い。しかし、正負それぞれに帯電した塵埃は、気流に乗って移動する間に塵埃どうしの距離が近付くとクーロン力で引付け合って凝集し、クラスター状となる。そのため、塵埃の質量が増加するので、気流から遠心力によって分離されやすくなり、また重力落下もしやすいので捕集効率が向上する。本発明の第２実施形態のサイクロン集塵装置２の構成では、気流に対して、第一帯電部２２１ａ、第二帯電部２２２ａ、第一帯電部２２１ｂ、第二帯電部２２２ｂが交互に配置されているので、正荷電した塵埃と負荷電した塵埃の距離が近付く頻度が高まる。そのため、塵埃同士が凝集してクラスター状となりやすく、塵埃の捕集効率が向上する。
【００９０】
ここで、プラス帯電した微小な塵埃Ｘの集積室２０５の内壁と内筒排気部２０６の内壁への吸着について説明する。
【００９１】
塵埃Ｘは、気流から分離されて、表面がマイナス帯電するダストカップ２０２の本体部分、すなわち、主にＰＡ樹脂壁面を構成している第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂと、集積室２０５の内壁、内筒排気部２０６の内壁によって吸着される。しかし、集積室２０５、内筒排気部２０６以外の部分、例えば、第二帯電部２２２ａと第二帯電部２２２ｂの表面近傍においては気流が高速旋回しているので、一旦吸着された塵埃Ｘは第二帯電部２２２ａと第二帯電部２２２ｂの表面には保持されずに再飛散する。一方、集積室２０５と内筒排気部２０６の表面においては、高速でない小渦や剥離流れが生じているため、集積室２０５と内筒排気部２０６は塵埃Ｘを吸着しやすい上、塵埃Ｘの再飛散もおこりにくい。このように、集積室２０５と内筒排気部２０６を、気流から塵埃を遠心分離させるための円筒の軸心部に配置することにより、塵埃の捕集効率を高めることができる。
【００９２】
次に、マイナス帯電した微小な塵埃Ｙについて述べる。集積室２０５と内筒排気部２０６の表面はマイナス帯電しやすいので、塵埃Ｙは、そのままでは集積室２０５と内筒排気部２０６との間にクーロン反発力が生じて吸着されない。しかし、集積室２０５と内筒排気部２０６にプラス帯電した塵埃Ｘが多量に吸着された状態であれば、集積室２０５と内筒排気部２０６の表面はプラス帯電されたのと同様の状態であるため、塵埃Ｙも、塵埃Ｘが吸着された集積室２０５と内筒排気部２０６上に吸着されて、集積室２０５と内筒排気部２０６には塵埃Ｘと塵埃Ｙが積層する多積層状態となる。
【００９３】
このように、塵埃を摩擦接触帯電する摩擦帯電部が片極性だけである場合に比べて、摩擦帯電部が正負の両極性である場合の方が、集積室２０５と内筒排気部２０６への塵埃吸着量は増加することになる。
【００９４】
以上のような構成により、塵埃の捕集率が高いサイクロン集塵装置２を実現することができる。また、従来の集塵装置ではダストカップ２０２の底面の塵埃上に集積していた微小塵埃が、吸着部を兼ねる集積室２０５と内筒排気部２０６に多く吸着されているので、ダストカップ２０２から他容器に塵埃を移す際に飛散する塵埃の量も減少する。
【００９５】
以上のように、サイクロン集塵装置２は、塵埃を含む気流を旋回させて塵埃を気流から分離させるための流路と、流路内に配置されて塵埃を摩擦接触帯電するための第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂ、第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂと、流路内に配置されて、第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂ、第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂにおいて摩擦接触帯電された塵埃を静電吸着するための集積室２０５と内筒排気部２０６とを備える。
【００９６】
塵埃を含む気流を旋回させて塵埃を分離させるための流路内に第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂ、第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂが配置されることによって、塵埃は、旋回しながら第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂ、第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂと接触して、摩擦によって帯電する。摩擦接触帯電によって塵埃は充分に荷電されるので、塵埃が気流に乗って集積室２０５と内筒排気部２０６の近傍を通過するとき、集積室２０５と内筒排気部２０６と荷電した塵埃との間にクーロン力が働いて集積室２０５と内筒排気部２０６に塵埃が静電吸着される。このようにして、従来は未捕集のままサイクロン集塵装置２から排出されていたような小さな塵埃が捕集されるので、捕集効率が向上する。また、飛散しやすい小さな塵埃が集積室２０５と内筒排気部２０６に吸着されているので、塵埃廃棄時の再飛散を抑制することができる。
【００９７】
このようにすることにより、塵埃の捕集効率を向上させ、かつ、サイクロン集塵装置２からの塵埃廃棄時において塵埃の再飛散を抑制することが可能なサイクロン集塵装置２を提供することができる。
【００９８】
また、サイクロン集塵装置２においては、第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂ、第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂは、塵埃を正に摩擦接触帯電させるための第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂと、塵埃を負に摩擦接触帯電させるための第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂとを含む。
【００９９】
摩擦帯電部が、塵埃を正に摩擦接触帯電させるための第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂと、塵埃を負に摩擦接触帯電させるための第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂとを含むことによって、塵埃はプラスかマイナスのいずれかの極性に帯電し、サイクロン集塵装置２において旋回する気流中には、プラスとマイナスの両方の極性の塵埃が混在することになる。
【０１００】
帯電した塵埃を含む気流が旋回することによって、帯電した塵埃どうしが接近し、静電気力で吸着し合って、クラスター状の塵埃塊が形成される。さらに、帯電していない塵埃が帯電した塵埃と吸着することによってもクラスター状の塵埃塊が形成される。このようにして形成された塵埃塊どうしは、吸着前の塵埃よりも大きいので、互いに接近し、吸着しやすい。そのため、さらに塵埃塊どうしが吸着しあって、より大きな塵埃塊に成長する。
【０１０１】
このような塵埃塊は、集積室２０５と内筒排気部２０６において静電吸着されて、気流から取り除かれる。塵埃塊は、当初、気流中に含まれていた塵埃よりも質量が大きいので、気流の旋回によって気流から取り除かれやすくなっており、集積室２０５と内筒排気部２０６にも吸着されやすい。塵埃が塵埃塊となって気流から取り除かれて集積室２０５と内筒排気部２０６に吸着されやすいので、サイクロン集塵装置２内の塵埃を廃棄するときに、塵埃が飛散しにくくなる。
【０１０２】
このようにすることによって、塵埃どうしがクーロン力によって引き合いやすく、凝集して塵埃塊となり、気流から旋回によって分離除去されやすく、また、集積室２０５と内筒排気部２０６に吸着しやすくなる。
【０１０３】
また、集積室２０５と内筒排気部２０６に吸着した塵埃の正または負の余剰電荷と、気流に含まれる負または正に帯電した塵埃との間でクーロン力による凝集が生じて、気流中の塵埃がさらに集積室２０５と内筒排気部２０６に吸着される。このようにして、集積室２０５と内筒排気部２０６に吸着される塵埃の量を増加させて塵埃の捕集効率を向上させ、また、塵埃廃棄時の再飛散を抑制することができる。
【０１０４】
また、サイクロン集塵装置２においては、第一帯電部２２１ａと第二帯電部２２２ａ、第一帯電部２２１ｂと第二帯電部２２２ｂとは、気流の流れる方向に沿って並べられて一組の帯電部対を形成するように配置されている。
【０１０５】
このようにすることにより、第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂと接触して正に摩擦接触帯電した塵埃と、第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂと接触して負に摩擦接触帯電した塵埃とが接近する頻度が高くなる。正に帯電した塵埃と負に帯電した塵埃との接触頻度が高くなることによって、塵埃どうしがクーロン力によって凝集してクラスター状になる割合が高くなる。このようにして、旋回によって気流から分離除去される塵埃や、集積室２０５と内筒排気部２０６に吸着される塵埃の量を増加させることができる。
【０１０６】
また、サイクロン集塵装置２は、複数の帯電部対を備え、複数の帯電部対が、気流の流れる方向に沿って並べられて配置されている。
【０１０７】
このようにすることにより、第一帯電部２２１ａ、第一帯電部２２１ｂと接触して正に摩擦接触帯電した塵埃と、第二帯電部２２２ａ、第二帯電部２２２ｂと接触して負に摩擦接触帯電した塵埃とが接近する頻度をさらに高めて、塵埃どうしをクーロン力によって凝集しやすくすることができる。
【０１０８】
また、サイクロン集塵装置２は、気流を流路に流入させるための流入口２０３を有し、流路の内壁面は、流入口２０３から流入した気流を旋回させることにより、塵埃を気流から遠心分離するためのダストカップ２０２の円筒状の内周壁面を含む。
【０１０９】
このようにすることにより、ダストカップ２０２の円筒の内壁面との摩擦接触帯電によって塵埃は充分に荷電されるので、塵埃が気流に乗って集積室２０５と内筒排気部２０６の近傍を通過するとき、集積室２０５と内筒排気部２０６と荷電した塵埃との間にクーロン力が働いて集積室２０５と内筒排気部２０６に塵埃が静電吸着される。このようにして、従来は未捕集のままサイクロン集塵装置２から排出されていたような小さな塵埃が捕集されるので、捕集効率が向上する。また、飛散しやすい小さな塵埃が集積室２０５と内筒排気部２０６に吸着されているので、塵埃廃棄時の再飛散を抑制することができる。
【０１１０】
このように、本発明は、摩擦帯電部と吸着部を備えたサイクロン集塵装置２に関するものであり、サイクロン集塵装置２は、特に家庭用の電気掃除機や空気清浄機に利用されることが可能である。
【０１１１】
（第３実施形態）
この発明の第３実施形態の電気掃除機の全体の構成は、図１に示す第１実施形態の電気掃除機１と同様である。
【０１１２】
図７は、この発明の第３実施形態として、集塵装置を備えた電気掃除機の本体の構成を概略的に示す図である。図中の二点鎖線の矢印は、吸気の流れを示す。なお、第１実施形態と同一の部分には、同一符号を付す。
【０１１３】
図７に示すように、第３実施形態の電気掃除機の本体５０の内部の構成が第１実施形態の電気掃除機と異なる点としては、集塵室として塵埃捕集手段５１には、サイクロン集塵部１００（図２）の代わりに集塵装置３００を備える。第３実施形態の電気掃除機のその他の構成と効果は、第１実施形態の電気掃除機１（図１）と同様である。
【０１１４】
図８は、集塵装置の上天板を取り除いた全体を示す斜視図である。
【０１１５】
図８に示すように、集塵装置３００は概略直方体形状に形成されている。集塵装置３００の側面の一つには入口として流入口３０３が設けられている。流入口３０３に対向する壁面の略中心部は、流入口３０３の方向に突出して、突出部として塵埃を正に摩擦接触帯電させる部材である、ＰＴＦＥ樹脂からなる第一帯電部として、正帯電部３２１が配置される。正帯電部３２１の突出した先端部分は、滑らかな曲線形状に形成されている。正帯電部３２１の両隣位置には、塵埃を負に摩擦接触帯電させる部材であるＰＡ樹脂からなる第二帯電部として、左負帯電部３２２ａと右負帯電部３２２ｂとが配置される。集塵装置３００のその他の部分は、全てＡＢＳ樹脂から形成されている。流入口３０３の両隣位置には、吸着部として左吸着部３１０ａと右吸着部３１０ｂとが配置されている。流入口３０３が形成されている側面に隣合う２つの側面には、それぞれ、排気口３０４ａ，３０４ｂが形成されている。
【０１１６】
流入口３０３から排気口３０４ａ，３０４ｂまでの間の空間が流路を形成している。左負帯電部３２２ａと右負帯電部３２２ｂは、入口から流入した気流を正帯電部３２１で分岐させて旋回させることによって塵埃を気流から重力分離するための複数の内壁面の一例である。
【０１１７】
次に、集塵装置３００の動作を説明する。
【０１１８】
図９は、集塵装置の上天板方向から見た断面を示す断面図である。図中の二点鎖線で示す矢印は、気流の流れを示す。
【０１１９】
図９に示すように、流入口３０３から流入した気流は、集塵装置３００の内部において流入口３０３の方向に突出している正帯電部３２１によって、矢印ＦおよびＦ’で示すように、正帯電部３２１の左右両方向へ高速に旋回する。気流は、正帯電部３２１、左負帯電部３２２ａまたは右負帯電部３２２ｂに沿って流れた後、矢印ＧおよびＧ’で示すように、一部の気流は排気口３０４ａ，３０４ｂから流出する。また、一部の気流は矢印ＨおよびＨ’で示すように、集塵装置３００内で小渦となるか剥離流れとなる。
【０１２０】
矢印ＦおよびＦ’で示す気流は特に高速で旋回するので、遠心力の作用半径は一定ではないが、塵埃を気流から遠心分離する力が働く。この力によって気流から分離されて正帯電部３２１と摩擦接触した塵埃は正帯電する。また、一部の塵埃は左負帯電部３２２ａまたは右負帯電部３２２ｂと摩擦接触して負帯電する。
【０１２１】
通常であれば、微小な塵埃は分離された状態のまま重力落下する事はなく、再度気流に乗って、集塵装置３００内に捕集されずに排気口３０４ａ，３０４ｂから排出される場合が多い。しかし、正負それぞれに帯電した塵埃は、気流に乗って移動する間に塵埃どうしの距離が近付くとクーロン力で引付け合って凝集し、クラスター状となる。そのため、塵埃の質量が増加するので、気流から分離されやすくなり、また重力落下もしやすいので捕集効率が向上する。
【０１２２】
また、矢印ＨおよびＨ’で示す小径の渦や剥離流れでは、塵埃が渦に捕らえられた状態のままとなるか、剥離流れから分離されて、塵埃がその底面部に集積する。また、小径の渦や剥離流れが生じる部分では、気流の流れも弱いので、本部分に近い集塵装置３００壁面の部分、すなわち、左吸着部３１０ａと右吸着部３１０ｂへの微小塵埃の吸着量が多くなる。
【０１２３】
第３実施形態の集塵装置３００のような構成であると、気流の主流は旋回状態を維持しないので、塵埃を遠心分離する作用力は第１実施形態と比べると小さい。しかし、気流の主流が旋回状態を維持しないので、流路全体の流路抵抗が小さくなる。流路全体の流路抵抗が小さいので、流れの圧力損失が小さくなる。このため、吸込性能低下を最小限に抑えた上で、微小な塵埃の捕集率も高い集塵装置３００を実現することができる。
【０１２４】
また、集塵装置３００内に浮遊、または捕集された塵埃上に集積していた微小塵埃が、左吸着部３１０ａ、右吸着部３１０ｂ、壁面などに多く吸着されているので、集塵装置３００から他容器に塵埃を移す際の塵埃の飛散量も減少する。
【０１２５】
なお、第３実施形態においては、正帯電部３２１、左負帯電部３２２ａ、右負帯電部３２２ｂは集塵装置３００の内壁として配置されているが、塵埃を摩擦接触帯電させる部材によって形成されていれば、羽根形状としてもよい。
【０１２６】
また、第３実施形態においては、左吸着部３１０ａと右吸着部３１０ｂも集塵装置３００の内壁面として配置されているが、流速が早いなどの理由によって塵埃が再飛散しやすい場所でなければ、集塵装置３００の下流側に設ける構成としてもよい。
【０１２７】
以上のように、第３実施形態の集塵装置３００は、気流を流路に流入させるための流入口３０３と、この流入口３０３に向かって突出し、流入口３０３と対向するように配置された正帯電部３２１とを有し、流路の内壁面は、入口から流入した気流を正帯電部３２１で分岐させて旋回させることにより塵埃を気流から重力分離するための複数の内壁面として左負帯電部３２２ａと右負帯電部３２２ｂを含む。
【０１２８】
このようにすることにより、集塵装置３００の圧力損失を最小限に抑えることができる。
【実施例】
【０１２９】
本発明の集塵装置を用いて得られた集塵効果について説明する。
【０１３０】
本発明の第１実施形態の電気掃除機が備える集塵装置について、ダストカップの壁面の材質を変化させて、分離ブレードや遮蔽部材への塵埃の付着量を調べた。
【０１３１】
本発明の電気掃除機が備えるサイクロン集塵部のダストカップとしては、内径１１６ｍｍ、高さ１１３ｍｍで、下方ほど内径が小さくなるように形成されているものを用いた。本発明の電気掃除機の電動送風機に１０００Ｗ入力時、吸込み仕事率は５５０Ｗの条件で測定を行なった。本発明の電気掃除機に８６０Ｗ入力すると、ダストカップの流入口における流速は２２ｍ／秒であり、この設定にて粉体３ｇを吸引させた。粉体種類はＪＩＳ試験粉体タルク４種で、主組成ＳｉＯ２、粒子中位径７．２μｍ〜９．２μｍ、密度２．７〜２．９ｇ/ｃｍ３であった。
【０１３２】
サイクロン集塵部のダストカップとして、以下に説明する（構成１）、（構成２）、（構成３）の３種類の構成を有する集塵装置について測定を行なった。
【０１３３】
（構成１）
第１実施形態と同様に、ダストカップの壁面にＰＴＦＥ樹脂とＰＡ樹脂が嵌め込まれて、それぞれ第一帯電部と第二帯電部を形成する構成であった。分離室と集積室とを区切る遮蔽部材と、吸着部としての分離ブレードは、ＡＢＳ樹脂によって形成されたものを用いた。
【０１３４】
（構成２）
上記の（構成１）のダストカップにおいて、ＰＡ樹脂の代わりに、ＡＢＳ樹脂をはめ込んだ。すなわち、（構成２）の集塵装置においては、第一帯電部はＰＴＦＥ樹脂によって形成され、第二帯電部はＡＢＳ樹脂によって形成される構成であった。分離室と集積室とを区切る遮蔽部材と、吸着部としての分離ブレードは、ＡＢＳ樹脂によって形成された。
【０１３５】
（構成３）
上記の（構成２）のダストカップにおいて、さらに、ＰＴＦＥ樹脂の代わりに、ＡＢＳをはめ込んだ。すなわち、（構成３）の集塵装置は、摩擦帯電部としてＡＢＳ樹脂によって形成されたダストカップの壁面を備える構成であった。分離室と集積室とを区切る遮蔽部材と、吸着部としての分離ブレードは、ＡＢＳ樹脂によって形成された。
【０１３６】
（構成１）〜（構成３）の構成を有する集塵装置を備える電気掃除機の各々に粉体吸引させた場合、ダストカップの底に集積した捕集分を除くと、遮蔽部材および分離ブレードへの粉体付着重量は、（構成１）では１．４３５ｇ、（構成２）では１．３１５ｇ、（構成３）では１．１７６ｇであった。この結果から、（構成１）＞（構成２）＞（構成３）の順に塵埃の捕集量が多いことが確認できた。
【０１３７】
また、分離ブレードへの粉体積層状態を、表面電位計（ＳＩＭＣＯ社ＦＭＸ−００２）にて計測した表面電位によって調べた。分離ブレードの表面電位がゼロ電位に近ければ近いほど、分離ブレードの表面には、正負それぞれに帯電した粉体が積層していると考えられる。分離ブレードの各測定点における表面電位の平均は、（構成１）では＋１．３ｋＶ、（構成２）では＋１．７ｋＶであった。粉体組成と正負帯電部材の仕事関数の大小によって、正負の摩擦接触帯電量バランスが偏っているが、（構成１）の表面電位は（構成２）の表面電位と比較してゼロ電位に近いことから、正負それぞれに帯電した粉体が積層していると考えられる。
【０１３８】
図１０は、粉体を吸引させた後に電気掃除機から取り外された、（構成１）の集塵装置の分離ブレード（Ａ）と、従来のサイクロン集塵装置の分離ブレード（Ｂ）を示す図である。
【０１３９】
図１０の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、本発明の（構成１）の集塵装置の分離ブレード１１０には塵埃１３０が積層し、分離ブレード１１０を視認することができない部分が多かった。積層した塵埃１３０の一部は、分離ブレード１１０を集塵装置から取り外したときに、積層した状態のままで剥がれ落ちた。一方、従来のサイクロン集塵装置の分離ブレード９１０には、分離ブレード９１０の全体に薄く塵埃９３０が付着していた。
【０１４０】
図１１は、粉体を吸引させた後に電気掃除機から取り外された、（構成１）の集塵装置のダストカップの底面の内側（Ａ）と、従来のサイクロン集塵装置のダストカップの底面の内側（Ｂ）を示す図である。
【０１４１】
図１１の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、本発明の（構成１）のダストカップ１０２の底には分離ブレード１１０（図１０）を取り外すときに剥がれ落ちた塵埃１３０があったが、壁面を構成している第一帯電部１２１ａ、第二帯電部１２２ａや底面には、塵埃１３０はほとんど付着していなかった。一方、従来の導電性の材質によって形成されているダストカップ９０２の底面や内壁面には、塵埃９３０が付着していた。
【０１４２】
このように、本発明の（構成１）の集塵装置では、塵埃は、ダストカップの内壁面や底面にはほとんど付着せず、分離ブレードに積層することがわかった。塵埃が分離ブレードに積層し、分離ブレードから剥がれ落ちる場合にも積層した状態のままで剥がれ落ちやすいので、集塵装置内の塵埃を廃棄する際に、塵埃が微小な粒子になって飛散することを抑制することができる。
【０１４３】
なお、上記の実施の形態では、主に、遠心力によって塵埃を気体から分離する集塵装置とそれを備える電気掃除機について説明したが、少なくとも塵埃を含む気体を旋回させることによって塵埃を気流から分離する集塵装置とそれを備える電気掃除機に本発明を適用することができる。
【０１４４】
以上に開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態と実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】この発明の第１実施形態として、集塵装置を備えた電気掃除機の全体を概略的に示す図である。
【図２】この発明の第１実施形態として、電気掃除機の本体の構成を概略的に示す図である。
【図３】サイクロン集塵部の構造を示す断面図である。
【図４】ダストカップの全体を示す斜視図である。
【図５】図３に示すサイクロン集塵部をＶ−Ｖ線の方向から見た断面図である。
【図６】この発明の第２実施形態として、サイクロン集塵装置の全体を概略的に示す斜視図である。
【図７】この発明の第３実施形態として、集塵装置を備えた電気掃除機の本体の構成を概略的に示す図である。
【図８】集塵装置の上天板を取り除いた全体を示す斜視図である。
【図９】集塵装置の上天板方向から見た断面を示す断面図である。
【図１０】粉体を吸引させた後に電気掃除機から取り外された、（構成１）の集塵装置の分離ブレード（Ａ）と、従来のサイクロン集塵装置の分離ブレード（Ｂ）を示す図である。
【図１１】粉体を吸引させた後に電気掃除機から取り外された、（構成１）の集塵装置のダストカップの底面の内側（Ａ）と、従来のサイクロン集塵装置のダストカップの底面の内側（Ｂ）を示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１：電気掃除機、２：サイクロン集塵装置、１０：吸込口体、２０：延長管、３０：接続パイプ、４０：サクションホース、５１：塵埃捕集手段、５４：電動送風機部、１００：サイクロン集塵部、１０３，２０３，３０３：流入口、１１０：分離ブレード、２０５：集積室、２０６：内筒排気部、３００：集塵装置、３１０ａ：左吸着部、３１０ｂ：右吸着部、１２１ａ，１２１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ：第一帯電部、１２２ａ，１２２ｂ，２２２ａ，２２２ｂ：第二帯電部、３２１：正帯電部、３２２ａ：左帯電部、３２２ｂ：右帯電部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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