特許 7500796 集塵装置及び電気掃除機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-07

(45)【発行日】2024-06-17

(54)【発明の名称】集塵装置及び電気掃除機

(51)【国際特許分類】

   A47L 9/16 20060101AFI20240610BHJP

【ＦＩ】

A47L9/16

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023019032

(22)【出願日】2023-02-10

【審査請求日】2023-10-26

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】503376518

【氏名又は名称】東芝ライフスタイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】品川 直子

【審査官】宮部 愛子

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００９３３３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０８１１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０１４５２３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０１５２９０８９（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２０５１６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０２３９７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１３９０３３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ４７Ｌ ９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状部からなり、前記筒状部の内部で含塵空気を旋回させて塵埃を遠心分離するとともに、分離された塵埃を一端部から排出し塵埃が分離された空気を他端部から排出する分離部を備える集塵装置であって、
前記筒状部は、前記集塵装置の中心軸と略同方向の所定の基準線を囲むように複数配置され、
前記分離部は、前記筒状部の他端部に排気口を下流端部に区画して空気を排出する排気筒部を有し、前記排気筒部は、中心軸が前記基準線に対して、一端部である上流端部側よりも他端部である下流端部側が前記基準線に接近するように傾斜し、前記排気筒部の前記中心軸を含む断面で見て、一端部である上流端部から他端部である下流端部に亘り内周面が直線状であり、かつ、一端部である上流端部の断面積より他端部である下流端部の断面積が大きい
ことを特徴とする集塵装置。

【請求項2】

前記筒状部は、含塵空気を内部に導入する導入開口部を他端部側に有し、
前記排気筒部は、前記筒状部の他端部側に挿入され、一端部が前記導入開口部よりも前記筒状部の一端部寄りに位置する
ことを特徴とする請求項１記載の集塵装置。

【請求項3】

前記排気筒部の一端部の断面積は、前記筒状部の他端部の断面積の３０％以下である
ことを特徴とする請求項１記載の集塵装置。

【請求項4】

前記排気筒部の他端部の断面積は、一端部の断面積の１．５倍以上である
ことを特徴とする請求項１記載の集塵装置。

【請求項5】

前記排気筒部の他端部は、前記分離部の下流側に突出しない
ことを特徴とする請求項１記載の集塵装置。

【請求項6】

請求項１ないし５いずれか一記載の集塵装置を備える
ことを特徴とする電気掃除機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、塵埃を遠心分離する分離部を有する集塵装置及びこれを備えた電気掃除機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気掃除機等に用いられる集塵装置として、含塵空気から粗い塵埃つまり粗塵を遠心分離する第一分離部と、第一分離部を通過した空気から細かい塵埃つまり細塵を遠心分離する第二分離部と、を備えるものが知られている。細塵を遠心分離する第二分離部は、円筒状の筒状部からなり、筒状部の内部で含塵空気を旋回させて細塵を遠心分離し、その遠心分離した細塵を一端部側から排出し、細塵が分離された清浄空気を他端部側から排出するように構成されている。

【0003】

筒状部の他端部側には、清浄空気の排出用の排気筒部が配置されている。この排気筒部は、第二分離部での分離性能を向上させるためにはより細くすることが好ましく、吸込仕事率を向上させるためにはより太くすることが好ましい。つまり、排気筒部の太さにおいて、分離性能と吸込仕事率とは互いにトレードオフの関係にあり、これらを両立した集塵装置を構成することが求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２２－１３５５５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、分離部での分離性能及び吸込仕事率を向上した集塵装置及びこ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】

【0006】

実施形態の集塵装置は、分離部を備える。分離部は、筒状部からなり、筒状部の内部で含塵空気を旋回させて塵埃を遠心分離するとともに、分離された塵埃を一端部から排出し塵埃が分離された空気を他端部から排出する。筒状部は、集塵装置の中心軸と略同方向の所定の基準線を囲むように複数配置される。分離部は、筒状部の他端部に排気口を下流端部に区画して空気を排出する排気筒部を有する。排気筒部は、中心軸が基準線に対して、一端部である上流端部側よりも他端部である下流端部側が基準線に接近するように傾斜し、排気筒部の中心軸を含む断面で見て、一端部である上流端部から他端部である下流端部に亘り内周面が直線状であり、かつ、一端部である上流端部の断面積より他端部である下流端部の断面積が大きい。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態の集塵装置の分離部を拡大して示す断面図である。

【図2】同上集塵装置の分解状態を示す断面図である。

【図3】同上集塵装置の一部を示す斜視図である。

【図4】同上集塵装置の一部を図２からさらに分解した状態を示す断面図である。

【図5】同上集塵装置の排気筒部の一端部の断面積と筒状部の他端部の断面積との比率と、分離部における分離可能限界粒子径と、の関係を示すグラフである。

【図6】同上集塵装置の組み立て状態を示す断面図である。

【図7】同上集塵装置の組み立て状態を示す斜視図である。

【図8】同上集塵装置を備える電気掃除機を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0009】

図６及び図７において、１は集塵装置を示す。集塵装置１は、集塵カップ等とも呼ばれ、含塵空気から塵埃を分離して集積する。集塵装置１は、筒状、好ましくは円筒状の外観を呈し、その軸方向を長手方向として構成されている。集塵装置１は、様々な電気機器に様々な角度で適用されるが、本実施形態では、説明を明確にするために、図中に示す矢印Ｄ方向、つまり集塵装置１の長手方向の一端側又は一方側を下方向として説明し、矢印Ｕ方向、つまり集塵装置１の長手方向の他端側又は他方側を上方向として説明する。すなわち、本実施形態における上下方向は、あくまでも説明のために付すものであって、電気機器での集塵装置１の使用状態や使用姿勢における上下方向を限定するものではない。

【0010】

集塵装置１は、複数の部材からなる。好ましくは、集塵装置１は、互いに着脱可能な複数の部材からなる。なお、以下、「着脱可能」という文言については、基本的に工具等を用いたり過剰な外力によって一部を破壊したりすることなく標準的なユーザが手動操作により着脱できることを指すものとする。本実施形態では、集塵装置１は、長手方向に互いに着脱可能な複数の部材からなる。

【0011】

図示される例では、集塵装置１は、第一部材２と、第二部材３と、第三部材４と、からなる。第一部材２、第二部材３、及び、第三部材４は、それぞれさらに細かい部材に分解されていてもよいが、本実施形態の集塵装置１の組み立て状態において、基本的に第一部材２、第二部材３、及び、第三部材４は、それぞれが一群として一体的に用いられる部材として説明する。本実施形態では、集塵装置１は、第一部材２と第二部材３との間に第三部材４が挟み込まれて組み立て状態となる。以下、集塵装置１の組み立て状態又は使用状態とは、第一部材２、第二部材３及び第三部材４を互いに一体的に組み付けた状態を言うものとする。

【0012】

そして、集塵装置１には、塵埃を分離する分離部が形成されている。好ましくは、集塵装置１には、複数ステージの分離部が形成されている。本実施形態において、集塵装置１には、含塵空気から粗い塵埃である粗塵Ｄ１を分離する第一ステージ又は上流側ステージである第一分離部５と、第一分離部５を通過した空気から細かい塵埃である細塵Ｄ２をさらに分離する第二ステージ又は下流側ステージである分離部としての第二分離部６と、が形成される。さらに、集塵装置１には、第一分離部５で分離された塵埃である粗塵Ｄ１が集積される第一集積部７と、第二分離部６で分離された塵埃である細塵Ｄ２が集積される第二集積部８と、が形成される。図示される例では、第一分離部５及び第二分離部６は、それぞれ空気から塵埃を遠心分離する遠心分離部である。本実施形態においては、集塵装置１の組み立て状態で、第一分離部５を基準として、第一集積部７が第一分離部５の軸方向の一側である下方に位置し、第二分離部６及び第二集積部８が第一分離部５の軸方向の一側とは反対側である上方に位置するとともに、第二分離部６に対し、第二集積部８が下方に位置する。なお、第一分離部５の軸方向とは、第一分離部５における遠心分離の旋回軸の方向又はそれに平行な方向とする。以下、「平行」という文言については、完全に平行であるものに限らず、公差や誤差の範囲で略平行であるもの、実質的に平行であるものも含むものとする。また、粗塵Ｄ１とは、主として糸屑、髪の毛、綿埃等の繊維状の塵埃、砂粒等の質量が大きい塵埃を言い、細塵Ｄ２とは、主として粒子状又は粉末状で質量が小さい塵埃を言う。なお、本実施形態において、第一分離部５は必須の構成ではない。

【0013】

第一部材２は、カップ部、第一集塵カップ、あるいは集塵容器等とも呼ばれる。第一部材２は、筒状に形成されている。図示される例では、第一部材２は、円筒状に形成されている。第一部材２の内部に第一分離部５と第一集積部７とが配置される。本実施形態において、第一部材２は、第一分離部５と第一集積部７とを構成する部材である。集塵装置１の組み立て状態において、第一部材２の中心軸が、集塵装置１の中心軸と一致する。なお、以下、「一致」という文言については、完全に一致するものに限らず、公差や誤差の範囲内等で略一致するもの、実質的に一致するもの等も含むものとする。

【0014】

例えば、第一部材２は、円形状の底部２０と、底部２０の外縁部から立ち上がる円筒状の側壁部２１と、を有する有底円筒状である。また、第一部材２には、側壁部２１に導入口２２が形成されている。導入口２２は、含塵空気を第一部材２の内部に位置する第一分離部５に導入する開口部である。導入口２２は、集塵装置１及び第一分離部５における気流の最上流に位置する。導入口２２は、側壁部２１の内周面の接線方向に含塵空気を導入するように形成されている。本実施形態では、導入口２２は、側壁部２１の接線方向に延びるダクト状に形成されている。導入口２２は、側壁部２１の上下方向の中間部に位置する。図示される例では、導入口２２は、側壁部２１の上部寄りに位置する。

【0015】

また、図２及び図４に示すように、第一部材２には、第三部材４を第一部材２に保持する保持部２３が形成されている。保持部２３は、第一部材２の内方へと第一部材２の軸方向に対し交差又は直交する方向に突出する板状の突出部として形成されている。

【0016】

さらに、本実施形態では、第一部材２には、第三部材４を支持する部材支持部２４が形成されている。部材支持部２４は、第三部材４が第一部材２の内部の第一分離部５（図６に示す）及び第一集積部７（図６に示す）に落ち込まないように支持する部分である。部材支持部２４は、側壁部２１の上端部に対して段差状にさらに拡径された受け皿状に形成されている。本実施形態において、部材支持部２４は、保持部２３よりも上方に形成され、第一部材２の上端部を構成している。部材支持部２４の上端部は、端部開口２５となっている。本実施形態では、端部開口２５が第一集積部７に集積された粗塵Ｄ１を廃棄するための塵埃廃棄口として機能する。なお、塵埃廃棄口については、第一部材２の下端部に形成し、底部２０により開閉可能としてもよい。

【0017】

好ましくは、第一部材２は、透明な部材により形成され、外部から内部、つまり第一分離部５及び第一集積部７の少なくとも一部が目視可能となっている。そこで、図７に示すように、第一部材２には、側壁部２１に目印部２１０が形成されている。目印部２１０は、図６に示す第一集積部７における粗塵Ｄ１の集積限界の目安となる。図７に示すように、目印部２１０は、底部２０に対して上方に離れ、かつ、導入口２２よりも下方の位置にある。第一部材２において、基本的に目印部２１０以下の領域又は目印部２１０から底部２０の上面までの領域が第一集積部７（図６に示す）として機能し、その上方が第一分離部５（図６に示す）として機能する。つまり、ユーザが第一集積部７（図６に示す）に集積されている粗塵を第一部材２の外部から目視し、その位置を目印部２１０の位置と比べることで、第一集積部７（図６に示す）に粗塵がまだ集積できるか、粗塵を廃棄すべきか、を判断できるようになっている。本実施形態では、目印部２１０は、側壁部２１の外周面において、周方向に延びる線として形成されているが、これに限らず、文字や図柄等で表示されていてもよいし、それらの組み合わせ等が用いられてもよい。

【0018】

図６及び図７に示す第二部材３は、第二分離部組立、あるいは分離体等とも呼ばれる。第二部材３の内部に、第二分離部６が配置される。第二部材３は、第三部材４を通じて第一部材２に少なくとも下端部側が内挿される内挿部３０と、第一部材２及び第三部材４の上方であり外部に位置する部材本体部３１と、を有する。

【0019】

内挿部３０は、部材本体部３１の下端部から下方に突出する。第一部材２に内挿された内挿部３０は、第一部材２の側壁部２１に対して内方に離れて、第一部材２又は側壁部２１と同軸状に配置される。内挿部３０は、円筒状に形成されている。内挿部３０は、第一分離部５内に挿入され、内挿部３０の内部の空間部が、第一分離部５からの排気部であって、第一分離部５と第二分離部６とを連通する連通部の一部として機能する。また、本実施形態において、内挿部３０は、補助的に第一分離部５の遠心分離の旋回中心を構成する。

【0020】

図示される例では、内挿部３０は、円筒状のフィルタ部３００を有する。フィルタ部３００は、第一分離部５における気流の最下流となる部分である。フィルタ部３００は、上下方向において、導入口２２と少なくとも一部がラップする位置にある。フィルタ部３００は、外周壁に通気口３０００を有する。通気口３０００を通じて、第一分離部５から空気が流出して第二分離部６へと流れる。本実施形態では、通気口３０００は、フィルタ３００１により覆われている。これに限らず、小面積の通気口３０００が多数形成されることにより通気口３０００自体がフィルタとして機能するように構成されていてもよい。

【0021】

また、内挿部３０は、接続部３０１を有する。接続部３０１は、集塵装置１の組み立て状態で、第一分離部５及び第一集積部７と、第二集積部８及び／又は第二分離部６と、を気密に接続する。接続部３０１は、フィルタ部３００の上端側に位置する。接続部３０１は、通気口３０００よりも上方の位置にある。接続部３０１は、フィルタ部３００の外周壁から外方に突出している。接続部３０１は、フィルタ部３００の全周に亘り連なる円環状に形成され、フィルタ部３００と同軸状に配置されている。

【0022】

図２及び図６に示すように、接続部３０１は、シール部３０１０を有する。シール部３０１０は、接続部３０１の全周に亘り連なる円環状であり、集塵装置１の組み立て状態で、第三部材４に対して外周部が径方向に圧接されることで、第一集積部７と第二集積部８又は第二分離部６とを気密にシールする。シール部３０１０は、例えば弾性を有するエラストマあるいはシリコンゴム等により形成されている。

【0023】

また、本実施形態において、内挿部３０は、圧縮部３０２をさらに有する。圧縮部３０２は、シェード部等とも呼ばれる。圧縮部３０２は、フィルタ部３００の下端部に連なって形成されている。圧縮部３０２は、フィルタ部３００と同軸状であって、フィルタ部３００よりも径大の円筒状に形成され、フィルタ部３００に対して段差状に拡大されて連なっている。圧縮部３０２は、第一部材２の内部を第一分離部５と第一集積部７とに上下に概略仕切る仕切り部となっている。圧縮部３０２は、集塵装置１の組み立て状態で、第一部材２の下部である底部２０に上下方向に対向するとともに、底部２０に対し上方に離れた位置にある。圧縮部３０２は、下方が開口された有蓋円筒状となっている。図示される例では、圧縮部３０２は、フィルタ部３００の内部と連通する圧縮開口３０２０を上端部の中央部に有する。圧縮開口３０２０は、第一集積部７に集積された粗塵Ｄ１の少なくとも一部を圧縮部３０２内に圧縮するためのフィルタ３０２１により覆われている。

【0024】

部材本体部３１は、第一部材２及び第三部材４の蓋部又は第一集積部７及び第二集積部８の蓋部として機能する。部材本体部３１は、内挿部３０と同軸状の円筒状に形成されている。

【0025】

本実施形態において、部材本体部３１は、内挿部３０の上端部と連なって形成された底面部３１０を有する。底面部３１０は、円形板状に形成され、内挿部３０の上端部の全周から外方へとフランジ状に延びている。底面部３１０の外縁部寄りの位置には、底面部３１０から上方に立ち上がる円筒状の側面部３１１が形成され、側面部３１１の上端部の全周からさらに外方へと、フランジ部３１２が延びている。そして、フランジ部３１２の下部に、シール部３１３が配置されている。シール部３１３は、フランジ部３１２の全周に亘り連なる円環状であり、集塵装置１の組み立て状態で、第三部材４に上下方向に圧接されることで、第二部材３と第三部材４とを、又は、第二集積部８と第三部材４の外方とを、気密にシールする。シール部３１３は、例えば弾性を有するエラストマあるいはシリコンゴム等により形成されている。

【0026】

また、部材本体部３１は、フランジ部３１２の外方にカバー部３１４を有する。カバー部３１４は、部材本体部３１の外殻及び集塵装置１の上端部側の外殻を構成する。カバー部３１４は、円筒状に形成されている。カバー部３１４は、上端部がフランジ部３１２よりも上方に延びている。

【0027】

さらに、部材本体部３１は、カバー部３１４の上端部寄りの位置に、天面部３１５を有する。天面部３１５は、カバー部３１４の上端部側を覆っている。天面部３１５は、集塵装置１の上端部を構成する。天面部３１５は、円形状に形成されている。天面部３１５には、突起部３１５０が形成されている。突起部３１５０は、天面部３１５の外縁部近傍に沿って位置する円環状のリブである。天面部３１５の上面と突起部３１５０とにより、集塵装置１の下流側の空間部が囲まれている。

【0028】

また、部材本体部３１には、底面部３１０、カバー部３１４及び天面部３１５により囲まれる空間部、つまり部材本体部３１の内部に、第二分離部６を構成する筒状部３１６が配置されている。すなわち、集塵装置１の組み立て状態で、第一分離部５に対して上方に第二分離部６が位置する。本実施形態において、筒状部３１６は、所定の基準線Ｃを囲むように複数配置されている。所定の基準線Ｃは、例えば第二部材３又はカバー部３１４の中心軸であり、第一部材２の中心軸及び／又は第一分離部５の中心軸及び／又は集塵装置１の中心軸とも一致する。つまり、基準線Ｃは、第一分離部５の中心軸と同方向である。同方向とは、完全に同じ方向に限らず、公差や誤差の範囲で略同方向であるもの、実質的に同方向であるものも含むものとする。複数の筒状部３１６により囲まれる部材本体部３１の内部の空間部が、内挿部３０の内部の空間部と連通する風路部３１７となっている。風路部３１７は、内挿部３０の内部の空間部とともに、第一分離部５と第二分離部６とを連通する連通部の一部として機能する。筒状部３１６の配置は、基準線Ｃを中心とする円環状であって、好ましくは、周方向に等角度又は略等角度に離れて位置する。

【0029】

筒状部３１６は、分離筒等とも呼ばれる。筒状部３１６は、筒状、好ましくは円筒状に形成されている。図示される例では、筒状部３１６は、下端部が小径で上端部が大径の截頭円錐状又は円錐台状に形成されている。すなわち、筒状部３１６は、下端部の断面積に対し、上端部の断面積が大きい。本実施形態において、筒状部３１６の断面積は、下端部から上端部へと、一定又は略一定の増加率で徐々に増加するように形成されている。そのため、筒状部３１６の外周面及び内周面は、中心軸Ｌ１を含む断面で見て、基準線Ｃ側とその反対側とで、それぞれ直線状となっている。ここで、筒状部３１６の断面積とは、筒状部３１６の内部において、筒状部３１６の中心軸Ｌ１に対して直交する方向の断面積を言う。

【0030】

筒状部３１６には、導入開口部３１６０が形成されている。導入開口部３１６０は、第一分離部５を通過した含塵空気を第二分離部６に導入する開口部である。導入開口部３１６０は、風路部３１７から空気を各筒状部３１６内に分配する分配開口部である。導入開口部３１６０は、第二分離部６における気流の最上流に位置する。導入開口部３１６０は、筒状部３１６の内周面の接線方向に含塵空気を導入するように形成されている。導入開口部３１６０は、筒状部３１６の上端部寄りに位置する。導入開口部３１６０は、天面部３１５に近接している。本実施形態では、導入開口部３１６０を含む筒状部３１６の上端部の位置において、筒状部３１６の断面積が一定となっている。

【0031】

また、筒状部３１６は、内部で分離された塵埃、つまり細塵Ｄ２を下端部から排出する。すなわち、筒状部３１６の下端部は、細塵Ｄ２を第二集積部８に排出する塵埃排出口３１６１となっている。筒状部３１６の下端部は、底面部３１０に開口された開口部３１００に対し上方から挿入されているため、塵埃排出口３１６１が底面部３１０の下部に露出している。開口部３１００は、内挿部３０の上端部の外方の位置に形成されている。開口部３１００から底面部３１０の下部に露出する塵埃排出口３１６１は、集塵装置１の組み立て状態で、第二集積部８の上方に対向して位置する。すなわち、塵埃排出口３１６１の上下方向の投影範囲は、第二集積部８と少なくとも一部が重なる位置にある。

【0032】

また、筒状部３１６は、塵埃つまり細塵Ｄ２が分離された空気である清浄空気を上端部から排出する。筒状部３１６の上端部の内方に、清浄空気を排出する排気口３１６２が形成されている。排気口３１６２は、集塵装置１及び第二分離部６における気流の最下流に位置する。排気口３１６２は、天面部３１５に開口されている。排気口３１６２は、筒状部３１６と同軸状に配置された排気筒部３１６３の上端部として形成されている。排気筒部３１６３は、筒状、好ましくは円筒状に形成されている。図示される例では、排気筒部３１６３は、下端部が小径で上端部が大径の截頭円錐状又は円錐台状に形成されている。すなわち、排気筒部３１６３は、上流端である下端部の断面積Ｓａに対し、下流端である上端部の断面積Ｓｂが大きい。第二分離部６での圧力損失を抑制するために、好ましくは、上端部の断面積Ｓｂは、下端部の断面積Ｓａの１．５倍以上、より好ましくは１．９倍以上である。また、第二分離部６での分離性能を向上するために、好ましくは、下端部の断面積Ｓａは、筒状部３１６の上端部の断面積Ｓｃの３０％以下である。筒状部３１６の上端部の断面積Ｓｃとは、導入開口部３１６０の位置での断面積とする。本実施形態において、排気筒部３１６３の断面積は、下端部から上端部へと、一定又は略一定の増加率で徐々に増加するように形成されている。そのため、排気筒部３１６３の外周面及び内周面は、中心軸Ｌ２を含む断面で見て、基準線Ｃ側とその反対側とで、それぞれ直線状となっている。ここで、排気筒部３１６３の断面積とは、排気筒部３１６３の内部において、集塵装置１の中心軸又は基準線Ｃに対して直交する方向の断面積を言う。また、ここで比較される筒状部３１６の上端部の断面積Ｓｃについても、筒状部３１６の上端部の内部において、集塵装置１の中心軸又は基準線Ｃに対して直交する方向の断面積とする。

【0033】

なお、排気口３１６２の下流側には、第二分離部６の排気口３１６２から排出される空気に微細塵がごく僅かに残留している場合にその微細塵を捕集するフィルタ等が配置されていてもよい。

【0034】

また、排気筒部３１６３は、天面部３１５の下面から下方に突出する。排気筒部３１６３の下端部は、導入開口部３１６０よりも下方まで延びている。また、排気筒部３１６３の上端部は、導入開口部３１６０よりも上方であって、天面部３１５の上面と面一となっている。そのため、排気筒部３１６３の下流端は、第二分離部６及び集塵装置１の下流側の空間部である天面部３１５の上方に突出していない。

【0035】

また、本実施形態において、図１及び図６に示すように、筒状部３１６は、上端部の中心が下端部の中心よりも基準線Ｃに近接するように傾斜している。つまり、筒状部３１６の中心軸Ｌ１は、下端部から上端部に向かって基準線Ｃに徐々に接近するように傾斜している。本実施形態では、排気筒部３１６３も筒状部３１６と同様に傾斜しており、筒状部３１６の中心軸Ｌ１が排気筒部３１６３の上流端部である下端部の中心を通り、好ましくは、筒状部３１６の中心軸Ｌ１と排気筒部３１６３の中心軸Ｌ２とが一致している。筒状部３１６の上端部の中心は、排気口３１６２の中心であり、下端部の中心は塵埃排出口３１６１の中心である。すなわち、排気口３１６２の中心に対して、塵埃排出口３１６１の中心が、集塵装置１の中心軸又は基準線Ｃと直交する方向において、この中心軸又は基準線Ｃから遠い側にある。好ましくは、筒状部３１６及び排気筒部３１６３の傾斜は、カバー部３１４に近接する位置、すなわち基準線Ｃから最も遠い位置の外周面が基準線Ｃに対して平行であって鉛直上下方向に沿い、基準線Ｃ側である風路部３１７側が基準線Ｃに対して傾斜するように設定されている。そのため、風路部３１７は、上流端側である下端部から下流端側である上端部へと、徐々に縮小されるように形成されている。

【0036】

好ましくは、筒状部３１６及び排気筒部３１６３は、それらの中心軸Ｌ１，Ｌ２に対して直交する断面が円形となるようにそれぞれ形成されている。そのため、本実施形態において、塵埃排出口３１６１及び排気口３１６２は、上下方向から見てそれぞれ楕円形状となっている。

【0037】

また、図２及び図６に示すように、第二部材３には、第二部材３を第一部材２又は第三部材４に対して着脱可能に組み付けるための分離体係止手段である取付部３１８が設けられている。取付部３１８は、任意の構成としてよいが、本実施形態では、取付部３１８は、第二部材３を、第三部材４を上下方向に跨いで第一部材２に対して係止する係止部として構成されている。図示される例では、取付部３１８は、上下方向に長手状の操作部３１８０を有する。操作部３１８０の上端部側が、カバー部３１４の外面に対し、コイルばね等の付勢手段３１８１によって第二部材３又はカバー部３１４の外方に付勢された状態で保持されている。また、操作部３１８０の下端部側がカバー部３１４の下端部から下方に延びている。操作部３１８０の下端部には、係止爪部３１８００が内方に向けて突出している。そして、係止爪部３１８００が、第一部材２の上端部寄り、例えば部材支持部２４の外部に形成された係止受け部２６に引っ掛かることで、取付部３１８により第二部材３が第一部材２に対して上方に抜け止めされるように構成されている。また、操作部３１８０を付勢手段３１８１の付勢に抗してカバー部３１４側に押し込むことで、係止爪部３１８００が係止受け部２６から離れることにより、第二部材３の第一部材２への係止が解除される。本実施形態では、取付部３１８及び係止受け部２６は、それぞれ一対ずつ設定され、集塵装置１の中心軸を基準として互いに反対側の位置に配置されている。

【0038】

また、本実施形態において、図７に示すように、第二部材３には、集塵装置１を電気機器に対して装着するための装着部３１９が設けられている。装着部３１９は、カバー部３１４に形成され、上端部側がカバー部３１４の上端部よりも上方に突出している。装着部３１９は、集塵装置１の中心軸を基準として導入口２２とは反対側にある。図示される例では、装着部３１９の上端部側は、電気機器に対して集塵装置１を着脱する際に集塵装置１を回動させるための回動起点となっている。

【0039】

図４及び図６に示す第三部材４は、集塵体、第二集塵カップ等とも呼ばれる。第三部材４の内部に、第二集積部８が配置される。第三部材４は、第一部材２の端部開口２５に対し着脱可能となっている。第三部材４は、概略円筒状又は円環状に形成されている。第三部材４には、内部に第二集積部８を区画する受け部４０が形成されている。受け部４０の内部の第二集積部８は、円環状又は円弧状であって、上部が開口され下部が閉塞されたポケット状の凹状部となっている。集塵装置１の組み立て状態で、受け部４０すなわち第二集積部８の上部の開口が、第二分離部６に対して下方に離れた位置で塵埃排出口３１６１に上下に対向している。

【0040】

また、本実施形態において、受け部４０の下端部には、保持受け部４２が形成されている。保持受け部４２は、第一部材２の保持部２３を受けて、第一部材２に対し第三部材４を保持する。図示される例では、保持受け部４２は、周方向に沿う溝状に形成され、保持部２３が周方向に挿入されるように構成されており、保持受け部４２を保持部２３に対し周方向にずらした位置で第一部材２に支持した第三部材４を周方向に相対的に回動させることにより、保持受け部４２に保持部２３が挿入されることで第一部材２に対し第三部材４が保持されるように構成されている。本実施形態では、保持部２３と保持受け部４２とにより、第三部材４を第一部材２に係止する集塵体係止手段が構成されている。

【0041】

さらに、本実施形態において、図２及び図６に示すように、受け部４０の上端部には周壁部４３が連なって形成されている。周壁部４３は、円筒状に形成され、集塵装置１の組み立て状態で、上下方向において、第一部材２の部材支持部２４と第二部材３のカバー部３１４との間に位置して、集塵装置１の上下方向の中間部の外殻の一部を構成する。集塵装置１の組み立て状態で、周壁部４３の内方に、第二部材３の側面部３１１が重なって位置し、周壁部４３の上端部に対しシール部３１３が上下方向に圧接される。周壁部４３の外側下部にシール部４４が配置されている。シール部４４は、周壁部４３の全周に亘り連なる円環状であり、集塵装置１の組み立て状態で、第一部材２の部材支持部２４の上端部に上下方向に圧接され、第三部材４と第一部材２との隙間を、又は、第一集積部７と第一部材２の外方とを、気密にシールする。シール部４４は、例えば弾性を有するエラストマあるいはシリコンゴム等により形成されている。

【0042】

また、本実施形態において、周壁部４３の外側部には、第二部材３と第三部材４とを互いに抜け止めする規制部４５が形成されている。規制部４５は、任意の構成としてよいが、本実施形態では、集塵装置１の組み立て状態で、取付部３１８の操作部３１８０に対して周方向両側に位置する。そこで、集塵装置１の組み立て状態で第一部材２に一体的に保持されている第二部材３に対して第三部材４が周方向に相対的に回動しようとしたときに、規制部４５と操作部３１８０とが干渉することにより、第一部材２に対する第三部材４の回動を規制することにより、保持受け部４２に挿入された保持部２３が抜けないようにしている。

【0043】

さらに、受け部４０の内壁は、集塵装置１の組み立て状態で第一部材２の内部と連通する挿入開口部４６を囲んでおり、第二部材３の接続部３０１のシール部３０１０が圧接される部分である。受け部４２の内壁の内径である挿入開口部４６の径は、第一部材２の内挿部３０の最大外径より大きい。そのため、挿入開口部４６を通じて、集塵装置１の組み立て状態で第二部材３の内挿部３０が第一部材２の内部の第一分離部５に挿入可能となっている。

【0044】

そして、上記の集塵装置１が用いられる電気機器として、本実施形態では、図８に示される電気掃除機９を例に挙げる。図８には、電気掃除機９の例として、本体部９０を把持して操作するスティック型の電気掃除機を示す。本実施形態の電気掃除機９において、本体部９０には、組み立て状態の集塵装置１が、第二部材３の装着部３１９により着脱可能に取り付けられる。

【0045】

本体部９０には、負圧により吸引力を発生させる電動送風機等の吸引源９１が配置されている。吸引源９１の吸引側つまり吸気流の上流側に連通して、本体部９０には接続口９００が形成されている。接続口９００は、本体部９０に装着された集塵装置１に対して排気口３１６２と気密に接続される。また、本体部９０には、接続口９００に対して離れた位置に、本体部９０に装着された集塵装置１に対して導入口２２と気密に接続される連通口９０１が形成されている。さらに、本体部９０には、連通口９０１と連通する吸引口９０２が形成されている。そのため、吸引口９０２には、連通口９０１、集塵装置１、接続口９００を介して、吸引源９１の吸引力が作用する。吸引口９０２には、風路体である延長管等の直管部９２、又は、風路体である吸込口体等の掃除ヘッド９３が接続される。

【0046】

さらに、本体部９０には、吸引源９１で吸い込んだ空気を本体部９０から排気するための本体排気口９０３が形成されている。また、本体部９０には、ユーザが把持して掃除操作するための把持部９０４が形成されている。把持部９０４には、吸引源９１の動作を設定するスイッチ等の設定手段９４が配置される。さらに、本体部９０には、吸引源９１等の駆動源となる電源部９５、及び、設定手段９４による設定に応じて吸引源９１の動作を制御する制御部９６等が配置されている。電源部９５は、好ましくは電気掃除機９をコードレス式とするために二次電池等の電池とするが、商用電源から電力を取るコードリール装置等を用いてもよい。

【0047】

図示される例では、本体部９０は、長手状に形成され、長手方向の一端部側に吸引口９０２が位置し、長手方向の他端部側に本体排気口９０３、把持部９０４及び電源部９５が位置して、集塵装置１が本体部９０の長手方向においてこれらの間に本体部９０の長手方向に沿って位置するように本体部９０に装着される。

【0048】

これに限らず、電気掃除機９は、床走行型又はキャニスタ型、アップライト型、自走式の掃除ロボット等でもよい。また、集塵装置１は、自走式掃除ロボットの充電装置又はダストステーション等の電気機器に用いられてもよい。

【0049】

次に、一実施形態の動作について説明する。

【0050】

集塵装置１を組み立てる際には、まず、第一部材２の端部開口２５に第三部材４を取り付ける。本実施形態では、第三部材４は、第一部材２の部材支持部２４に載置し、周方向に回動させることで保持受け部４２に保持部２３を挿入させることにより第一部材２に固定する。この状態で、第三部材４のシール部４４が第一部材２の上端部に圧接される。次いで、第三部材４の挿入開口部４６に第二部材３の内挿部３０を挿入し、取付部３１８により第二部材３を第一部材２に係止する。この状態で、接続部３０１のシール部３０１０が挿入開口部４６を囲む内壁４０２に圧接される。

【0051】

このように組み立て状態とした集塵装置１を本体部９０に取り付けると、集塵装置１の導入口２２が本体部９０の連通口９０１と気密に接続され、集塵装置１の排気口３１６２が本体部９０の接続口９００と気密に接続される。そこで、吸引源９１から、集塵装置１及び吸引口９０２に亘り連なる風路が形成される。

【0052】

電気掃除機９は、把持部９０４を把持したユーザが設定手段９４を操作することで吸引源９１の動作を設定すると、その設定に応じて制御部９６が吸引源９１を制御し、負圧が発生する。ユーザは、吸引口９０２に接続した風路体において、掃除ヘッド９３を床面等の被掃除部上に載置し、把持部９０４により電気掃除機９の全体を前後に移動させながら、負圧を利用して掃除ヘッド９３や直管部９２等の風路体から塵埃を空気とともに吸い込む。

【0053】

掃除ヘッド９３等から吸い込まれた含塵空気は、吸引口９０２から連通口９０１を介して導入口２２を通じて集塵装置１の第一分離部５へと導入される。この導入された含塵空気は、図６に示すように、第一部材２の側壁部２１の内周面に沿って旋回する。この旋回により、塵埃のうち、特に重い塵埃である粗塵Ｄ１が第一分離部５で遠心分離される。分離された粗塵Ｄ１は、側壁部２１の内周面に沿って落下し、第一部材２の内部の下部に位置する第一集積部７に集積される。

【0054】

本実施形態では、図６の矢印に模式的に示すように、含塵空気が圧縮部３０２の下部まで旋回し、さらに圧縮部３０２の下部から圧縮開口３０２０へと吸い込まれることで、粗塵Ｄ１を圧縮しながら第一部材２の底部２０、又は、圧縮部３０２の内方にてフィルタ３０２１の下部に押し込む。

【0055】

第一分離部５を旋回する含塵空気の一部は、旋回中心にあるフィルタ部３００の通気口３０００を通過し、その際に、塵埃の一部がフィルタ３００１に捕集される。さらに、通気口３０００及び圧縮開口３０２０を通過して第一分離部５から流出した含塵空気は、風路部３１７を上方へと通過し、導入開口部３１６０から第二分離部６を構成する各筒状部３１６の内部へと分配される。

【0056】

導入開口部３１６０から筒状部３１６の内部へと導入された含塵空気は、筒状部３１６の内周面に沿って旋回する。この旋回により、含塵空気に残留する軽い塵埃である細塵Ｄ２が第二分離部６で遠心分離されて筒状部３１６の内周面に沿って落下し、筒状部３１６の下端部の塵埃排出口３１６１から第二分離部６又は筒状部３１６の外部へと排出され、塵埃排出口３１６１の下方に位置する受け部４０の内部に区画される第二集積部８に落下集積される。

【0057】

第二分離部６の筒状部３１６内を旋回する空気は、細塵Ｄ２が分離されて清浄空気となり、旋回の中心に位置する排気筒部３１６３から排気口３１６２を通じて第二分離部６及び集塵装置１から排出される。集塵装置１から排出された清浄空気は、吸引源９１に吸い込まれ、吸引源９１の各部等を冷却した後、本体排気口９０３から本体部９０の外部へと排気される。

【0058】

このとき、本実施形態では、排気筒部３１６３の上流端側である下端部の断面積Ｓａより下流端側である他端部の断面積Ｓｂを大きくすることで、排気筒部３１６３の下端部側と筒状部３１６の内周面との距離を取って分離性能を向上させることができるとともに、排気筒部３１６３の上端部側の圧力損失を抑制して吸込仕事率を向上させることができ、排気筒部３１６３の断面積つまり太さにおいて互いにトレードオフ関係にある、すなわち互いに負の相関を有する分離性能と吸込仕事率とを両立できる。

【0059】

また、排気筒部３１６３の下端部が筒状部３１６の導入開口部３１６０よりも下端部寄りに位置するため、導入開口部３１６０から筒状部３１６の内部に導入された含塵空気が排気筒部３１６３の下端部から排気筒部３１６３へと直接吸い込まれることを抑制し、第二分離部６での分離性能をより向上できる。

【0060】

特に、排気筒部３１６３の下端部の断面積Ｓａが、筒状部３１６の上端部の断面積Ｓｃの３０％以下であるため、図５に示すように、第二分離部６での分離可能限界粒子径を１・５０μｍ以下として分離性能を向上できるので、含塵空気中の花粉やアレルゲン、ＰＭ２．５等の細塵Ｄ２を分離可能となる。

【0061】

また、排気筒部３１６３の上端部の断面積Ｓｂが、下端部の断面積Ｓａの１．５倍以上であるため、排気筒部３１６３又は第二分離部６で圧力損失をより低減できる。

【0062】

さらに、排気筒部３１６３の上端部が第二分離部６の下流側の空間部に突出しないため、排気筒部３１６３の軸方向長さを最小限に抑えて圧力損失を抑制し、圧力損失に起因する吸込仕事率の低下を抑制できる。

【0063】

そして、上記の集塵装置１を備えることで、分離性能及び吸込仕事率に優れた電気掃除機９を提供できる。

【0064】

特に、排気筒部３１６３の中心軸Ｌ２の上端部が基準線Ｃ側に傾斜しているため、各筒状部３１６の排気口３１６２からの排気を、基準線Ｃ側に集中させて吸引源９１にまとめて吸引できるので、吸込効率がよい。特に、基準線Ｃと一致する集塵装置１の中心軸と吸引源９１の中心軸とを一致させて配置する例では、各排気口３１６２からの排気が吸引源９１に直接向かうので、より吸込効率がよい。

【0065】

なお、一実施形態においては、第一部材２により第一分離部５及び第一集積部７を構成し、第二部材３により第二分離部６を構成し、第三部材４により第二集積部８を構成する例を挙げたが、これに限らず、第一分離部５、第二分離部６、第一集積部７、第二集積部８は、それぞれ単数又は複数の部材により構成されていてよい。

【0066】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲をこれらの実施形態に限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0067】

１ 集塵装置
６ 分離部としての第二分離部
９ 電気掃除機
３１６ 筒状部
３１６０ 導入開口部
３１６２ 排気口
３１６３ 排気筒部
Ｃ 基準線
Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ 断面積

【要約】

【課題】分離部での分離性能及び吸込仕事率を向上した集塵装置及びこれを備える電気掃除機を提供する。
【解決手段】第二分離部６は、筒状部３１６からなり、筒状部３１６の内部で含塵空気を旋回させて塵埃を遠心分離するとともに、分離された塵埃を一端部から排出し塵埃が分離された空気を他端部から排出する。第二分離部６は、筒状部３１６の他端部に、空気を排出する排気筒部３１６３を有する。排気筒部３１６３は、一端部の断面積Ｓａより他端部の断面積Ｓｂが大きい。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】