JP2006102736A - サイクロン集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 浄化された空気の排気過程で発生する乱流流動による圧力損失を減少し、空調騒音を減少させることのできるサイクロン集塵装置を提供する。
【解決手段】 サイクロン集塵装置が開示される。開示されたサイクロン集塵装置は、１次サイクロンユニットと１次サイクロンユニットからの排気が誘導される流入流路及び排気パイプを有する少なくとも１つの２次サイクロンユニットを含むサイクロン集塵装置において、排気パイプは、２次サイクロンユニットから排出される空気をガイドする流路ガイド部材を含む。２次サイクロン部の排気パイプに流路ガイド部を設置し、排気過程で発生する乱流流動による圧力損失を減少するので、真空吹込源の負荷が減少されてサイクロン集塵装置の作動に所要される消費電力を節減できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、真空掃除機に関し、より詳しくは複数のサイクロン集塵装置が並列的に配置される多重サイクロン集塵装置に関する。

サイクロン集塵装置は、吹込まれた空気を高速で回転させて、空気中に含まれた塵埃を遠心分離して捕集する。このようなサイクロン集塵装置は、永久的に用いることができるという長所があるが、ダスト袋やダストフィルタを用いる集塵装置に比べて微細ゴミを捕集する能力は劣っている。従って、最近には微細ゴミを捕集できる多重サイクロン集塵装置が開発されている。

多重サイクロン集塵装置は、１次サイクロン部と２次サイクロン部とからなり、１次サイクロン部は、体積の大きなゴミを先ず分離し、２次サイクロン部は、１次サイクロン部で浄化された空気をもう１回遠心分離して微細ゴミを捕集する。従って、多重サイクロン集塵装置は、従来のサイクロン集塵装置に比べて微細ゴミの捕集効率に優れている。

ところが、このように多重サイクロン集塵装置を構成する場合、集塵装置内部の流路が複雑となるので、真空吹込源の負荷が増加し、空調騒音が発生する等の問題がある。即ち、２次サイクロン部で浄化された空気は、回転気流の慣性力により回転気流を形成しつつ２次サイクロン部に形成された排気パイプを通じて排出されるが、この時、排気パイプを通じて排出される空気は、排気パイプの内壁面と衝突するか、２次サイクロン部から排出される空気と衝突して排気パイプ内部で乱気流が形成されながら圧力損失を誘発することができる。このような圧力損失は、真空吹込源の負荷を増加させ、消費電力を増加させる。

このような多重サイクロン集塵装置の一例は、ＷＯ０２／０６７７５５Ａ１（２００２．０９．０６）に示されている。ＷＯ０２／０６７７５５Ａ１においては、２次サイクロン部の排気パイプに中心体を設置して排気パイプの圧力損失を減少させる。ところが、該中心体は、排気パイプの中央部分を塞いでいるので、髪の毛のような汚染物質により前記排気パイプがよく塞がるという問題点がある。

また、中心体が設置された２次サイクロン部の排気パイプの断面積は、何も設置されていない排気パイプの断面積に比べて狭小であるので、中心体が設置された排気パイプを通過する空気の流速がはるかに急激に増加する。このように急激な排出空気の流速増加は、排気パイプにおける空調騒音を誘発して、サイクロン集塵装置の作動騒音の増加にまでつながるという問題点もまたある。

本発明は前記のような問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的としては浄化された空気の排気過程で発生する乱流流動による圧力損失を減少し、空調騒音を減少させることのできるサイクロン集塵装置を提供することにある。

前記のような目的を達成するための本発明によるサイクロン集塵装置は、１次サイクロンユニットと前記１次サイクロンユニットからの排気が誘導される流入流路及び排気パイプを有する少なくとも１つの２次サイクロンユニットを含むサイクロン集塵装置において、前記排気パイプは、前記２次サイクロンユニットから排出される空気をガイドする流路ガイド部材を含むことを特徴とする。

本発明の好ましい実施例によると、前記流路ガイド部材は、前記排気パイプの内周面に形成された複数のガイドリブを含むことが良い。前記ガイドリブは、前記排気パイプの内周面から中心に向けて突設されることがよい。

この時、前記ガイドリブは、前記排気パイプの中央部に空気流動路を形成することが好ましい。

また、前記ガイドリブは、前記排気パイプの入口端から空気移動方向に離隔するように設置されることができ、曲線部と直線部を含むことが良い。

この時、前記曲線部は、前記排気パイプの入口端側に、前記直線部は、前記排気パイプの出口側に形成され、前記曲線部と前記直線部は、一体に形成されることができる。

また、前記曲線部は、排出される空気に含まれた異物がかからないように曲線処理されたラウンド部を含むことができ、ツイスト状に捩じれて形成されても良い。

本発明の最適な実施例によるサイクロン集塵装置は、１次サイクロンユニットと前記１次サイクロンの周りに配置される複数の２次サイクロンボディーを含むサイクロンボディーユニットと；前記サイクロンボディーユニットの上部に結合され、２次サイクロンユニットの流入流路及び排気パイプを含む入出口ユニットと；前記複数の第２サイクロンユニットから排出される空気を集めて掃除機ボディー側に誘導するカバーと；前記サイクロンボディーユニットと前記入出口ユニットとの間に設置される密封部材と；前記サイクロンボディーユニットの下部に結合されて捕集されたゴミを回収するホコリ回収筒とを含み、前記排気パイプは、内周面から中心部に向けて突設された少なくとも１つのガイドリブを含むことが良い。

前記ガイドリブは、前記排気パイプの内周面に沿って一定間隔で配置されることがよく、前記排気パイプの内周面から、前記排気パイプの内径の０．０５倍乃至０．４５倍だけ突設されることが好ましい。

また、前記ガイドリブは、直線部と曲線部とを含み、前記曲線部は、ツイスト状に捩じれていることが良い。

以上のような本発明によると、２次サイクロン部の排気パイプに流路ガイド部を設置し、排気過程で発生する乱流流動による圧力損失を減少するので、真空吹込源の負荷が減少されてサイクロン集塵装置の作動に所要される消費電力を節減できる。

また、流路ガイドが排気パイプを通じて排出される排出空気の流速を減少させるので、急速な流速変化により排気パイプで発生する空調騒音を減少できる。

以下、本発明の好ましい一実施の形態を添付した図面と共に説明する。

図１乃至図３に示されたように、サイクロン集塵装置１００は、サイクロンボディーユニット１１０、サイクロンボディーユニット１１０の上側に結合される入出口ユニット１２０、カバー１３０、サイクロンボディーユニット１１０の下部面に着脱自在に結合されるホコリ回収筒１４０、サイクロンボディーユニット１１０と入出口ユニット１２０との間に設置されて吹込流失を防止する密封部材１５０及び入出口ユニット１２０の排気パイプに設置される流路ガイド部材２００（図２参照）を含む。

サイクロンボディーユニット１１０は、図２に示されたように、ボディー中央付近に形成された１次サイクロンユニット１１１と１次サイクロンユニット１１１の周りに配置される２次サイクロンユニットボディー１１２ａを含む。１次サイクロンユニット１１１には、体積の大きなゴミが回収され、２次サイクロンユニット１１２には、微細ゴミが捕集される。

入出口ユニット１２０は、図３に示されたように、サイクロンボディーユニット１１０の上部面に結合され、１次サイクロンユニット１１１で排出される空気を２次サイクロンユニット１１２を構成する２次サイクロンボディー１１２ａにそれぞれ分配する２次サイクロンユニット１１２の流入流路１２１と排気パイプ１２２がそれぞれの２次サイクロンボディー１１２ａ毎に配置される。

流入流路１２１は、１次サイクロンユニット１１１の周辺に複数が配置される２次サイクロンボディー１１２ａのそれぞれに連結されることができるように図４に示されたように、排気パイプ１２２を包むように形成される。

排気パイプ１２２は、２次サイクロンボディー１１２ａの大略中央付近に配置され、排気パイプ１２２の入口端１２２ａが２次サイクロンボディー１１２ａの内側に一定の深さ（Ｈ、図７参照）で挿入されるように設置される。排気パイプ１２２には、排出される空気の流速を減少し、層流流動を誘導するための流路ガイド部材２００が設置される。流路ガイド部材２００に関しては、後で詳しく説明する。

カバー１３０は、図３に示されたように、入出口ユニット１２０の上側に結合され、排気パイプ１２２で排出される空気を集めて、上部面に形成された連結孔１３１を通じて掃除機本体側へ排出する。

ホコリ回収筒１４０は、サイクロンボディーユニット１１０の下部面に着脱自在に設置される。

流路ガイド部材２００は、図４に示されたように、排気パイプ１２２の内部に設置されるものであって、排気パイプ１２２に流入された空気の流速を減少させ、流入された空気の層流流動を誘導して乱流発生を抑制する。

流路ガイド部材２００は、排気パイプ１２２の内部に別途部材で設置されてもよいが、本発明の好ましい実施例によると、図５に示されたように、排気パイプ１２２の内周面から中心に向けて突設される。

以下においては、本発明の好ましい実施例として、排気パイプ１２２と一体に形成され、図５及び図６に示されたように、ツイスト形態で捩れた４つのガイドリブ２１０を有する流路ガイド部材２００を説明する。

流路ガイド部材２００は、図５に示されたように、排気パイプ１２２の中央に空気流動路２１１を形成するように一定間隔で配置される４つのガイドリブ２１０で形成される。空気流動路２１１は、排気パイプ１２２の大略中央部に形成されるが、空気流動路２１１を介して排出される浄化された空気は、ガイドリブ２１０の干渉を受けないので、ガイドリブ２１０により誘導される排出空気に比べて速い速度で排出される。また、空気流動路２１１を介して、２次サイクロンユニット１１２でまだろ過されていなかった髪の毛のようなゴミが排出される。このガイドリブ２１０は、排気パイプ１２２の内周面から排気パイプ１２２の中心に向けて排気パイプ１２２の内径の０．０５乃至０．４５倍だけ突設される。

ガイドリブ２１０は、図５及び図６に示されたように、曲線部２１０ａと直線部２１０ｂを有し、図７に示されたように入口端１２２ａから所定距離（Ｄ）だけ離隔されて、排気パイプ１２２の内側に設置される。

曲線部２１０ａは、排気パイプ１２２の入口端１２２ａに向け、ツイスト形状に捩れて形成される。曲線部２１０ａは、２次サイクロンボディー１１２ａで排気パイプ１２２を介して排出される空気の流速を減少させ、排出される空気を直線部２１０ｂへガイドする。捩れた形状の曲線部２１０ａは、２次サイクロンユニット１１２で回転しながら排出される空気の流路を緩慢に案内して、排気パイプ１２２を介して排出される空気が急激な流路変化により乱気流を形成することを防止する。

直線部２１０ｂは、排気パイプ１２２の長手方向と並んで形成され、曲線部２１０ａから誘導された空気を層流化して排気パイプ１２２の出口端１２２ｂに誘導する。

図８は、ガイドリブ２１０の配置形状を検討するために排気パイプ１２２を展開した図であって、示されたように、曲線部２１０ａが捩れた方向は、全て同一に形成される。

以下、本発明によるサイクロン集塵装置１００の動作を、添付の図面と共に説明する。

本発明によるサイクロン集塵装置１００に塵埃が含まれた空気が吹き込まれると、吹き込まれる空気は、図２に示された矢印のように、１次サイクロンユニット１１１の内周面に沿って旋回しながら、ホコリ回収筒１４０に旋回しながら下降する。そして、塵埃が含まれた空気は、高速で旋回及び下降をしながら、空気中に含まれた塵埃等が遠心分離され、１次的に体積の大きなゴミは、ホコリ回収筒１４０の底面に重なることになる。

１次サイクロンユニット１１１で塵埃が分離された空気は、１次サイクロンユニット１１１の上部面に上昇しつつ、入出口ユニット１２０に形成された複数の流入流路１２１を介してそれぞれの２次サイクロンボディー１１２ａに分散される。

流入流路１２１を介して２次サイクロンユニット１２２に流入された空気は、２次サイクロンボディー１１２ａで回転気流を形成して、体積の小さい微細ゴミを分離し、分離された微細ゴミは、ホコリ回収筒１４０に捕集される。そして、浄化された空気は、排気パイプ１２２を介してカバー１３０により形成される空間部に吐出される。

この時、排気パイプ１２２は、２次サイクロンボディー１１２ａの内部に一定の深さ（Ｈ、図７参照）を有するように設置され、浄化された空気が排気パイプ１２２を通じて排出されながら形成される乱気流が２次サイクロンボディ１１２ａの内部に形成された回転気流を撹乱することを防止する。

一方、排気パイプ１２２には、４つのガイドリブ２１０からなる流路ガイド部材２００が設置され、排気パイプ１２２を介して排出される浄化された空気を層流化して排出する。このような流路ガイド部材２００により、排気パイプ１２２の内部に形成される乱気流により空気の流動が撹乱されながら空気の排出が撹乱されることを防止し、排気パイプ１２２の内部の圧力損失を減少できる。

このように、排気パイプ１２２を通じて排出される空気を層流化するために、ガイドリブ２１０は、図７及び図８に示されたように、同一な方向に捩れたツイスト形状の曲線部２１０ａを有する。曲線部２１０ａは、回転気流を形成しながら排気パイプ１２２に流入される空気の回転を緩慢にガイドして回転しながら流入される浄化された空気の回転を減少する。また、流入された空気の進行方向を遮断して入口端１２２ａを通じて流入される浄化された空気の流速を減少して、相対的に端面積が狭小した排気パイプ１２２で排出空気の流速が急速に早くなりつつ、空調騒音が発生することを防止できる。

また、排気パイプ１２２の中央には、ガイドリブ２１０が存在しない空気流動路２１１（図５参照）が備えられ、髪の毛のようによく絡み合うゴミが流入されても排気パイプ１２２がよく塞がらない。

一方、空気流動路２１１を通過する排出空気は、主気流を形成しながら、排気パイプ１２２の出口端１２２ｂ（図７参照）に排出される。従って、ガイドリブ２１０により排気パイプ１２２の内周面に沿って形成される層流化された空気の流れは、空気流動路２１１を通じて排出される主気流と排気パイプ１２２の内周面が互いに衝突しながら乱気流を形成することを抑制できる。

一方、ガイドリブ２１０は、図８に示されたように、入口端１２２ａから所定距離（Ｄ）だけ離隔される排気パイプ１２２の内側に設置されるので、２次サイクロンユニット１１２で排出される空気が、曲線部２１０ａと衝突しながら停滞気流が形成されても、気流が２次サイクロンボディー１１２ａの内部に形成された回転気流に影響を及ぼすことを防止できる。

このような過程により、ガイド部材２１０が２次サイクロンユニット１１２の排気パイプ１２２で浄化された空気の排気過程で発生する乱流流動による圧力存損失を減少するので、真空吹込源の負荷が減少して、サイクロン集塵装置１００の作動に所要される消費電力を節減できる。

また、ガイド部材２１０が排気パイプ１２２に流入される浄化された空気の流速を減少するので、急激な流速変化により排気パイプ１２２における発生される空調騒音を減少できて、より静かなサイクロン集塵装置１００を提供できる。

本発明によるツイスト形状（Ｆ形）に捩れたガイドリブ２１０の効果を確認するために、流路ガイド部材２００の形状を図９Ａ乃至９Ｅに示されたような、Ａ型乃至Ｆ型に可変させながら平均粒子のサイズが７．５μｍである８種粉塵により、排気パイプ１２２を介して排出される排気速度は２０ｍ／ｓで実験を行った。図９Ａは、排気パイプ１２２を横切る一字状ガイドリブ（Ａ型）、図９Ｂには、排気パイプ１２２を十字に分ける十字状ガイドリブ（Ｂ型）、図９Ｃには、排気パイプ１２２を両分するＳ字状ガイドリブ（Ｃ型）、図９Ｄには、Ｓ字状ガイドリブが上下に積層されたガイドリブ（Ｄ型）、図９Ｅには、排気パイプ１２２を両分するが、互いに反対方向に曲がった曲線部を有するガイドリブ（Ｅ型）である。

実験結果、ガイドリブ２１０を設置していない場合（基本型）と設置した場合（Ａ〜Ｃ型）の集塵効率を比較してみた結果、ガイドリブ２１０は、集塵効率に影響を及ぼさないことを確認できた。これは、ガイドリブ２１０は、１次サイクロンユニット１１１はもちろん、２次サイクロンボディー１１２ａの内部の空気流動に影響を及ぼさないからである。また、図１０のグラフに示されたように、図９Ａ乃至図９Ｅに示したＡ乃至Ｅ型のガイドリブ及び本実施例の捩れた曲線部を有する図５及び図６に示されたＦ型のガイドリブ２１０が設置された場合が、設置されていない場合（基本型）に比べて圧力損失が７〜１５％程度減少し、特に、本実施例のＦ型がＡ乃至Ｅ型のガイドリブより圧力損失が少ないことを確認できた。

一方、本発明の他の実施例として、図１１及び図１２に示されたように、中央に空気流動路２１１を有し、ツイスト形態に捩れたガイドリブ２１０が３つまたは２つ備えられてもよく、図１３に示されたように、曲がった曲線部２２０ａと直線部２２０ｂを有する４つのガイドリブ２２０として流路ガイド部材２００が備えられてもよい。これらの動作に対する説明は、前述の４つが備えられた場合と同一であるので、省略する。

以上、本発明を、本発明の原理を例示するための好ましい実施例と関連して図説したが、本発明は、そのように図説されたままの構成及び作用に限定されない。即ち、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱することなく、本発明に対する多数の変更及び修正が可能であることをよく理解できる。従って、そのような全ての適切な変更及び修正と均等物も、本発明の範囲に属するものとして見なされなければならない。

本発明は、室内で用いられる真空掃除機はもちろん、産業用集塵装置のように多様なサイズの粒子を捕集するろ過装置に用いられる。

本発明によるサイクロン集塵装置の斜視図である。 図１のII−II断面図である。 カバーが分離されたサイクロン集塵装置の斜視図である。 本発明の第１実施例によるサイクロン集塵装置の第１カバーの平面図である。 本発明によるサイクロン集塵装置の入出口ユニットの底面斜視図である。 本発明によるサイクロン集塵装置の排気パイプを抜粋して示した斜視図である。 図２の要部を抜粋して示した斜視図である。 図６の排気パイプを展開した展開図である。 排気パイプに設置されるＡ乃至Ｅ型のガイドリブの形状を示した斜視図である。 排気パイプに設置されるＡ乃至Ｅ型のガイドリブの形状を示した斜視図である。 排気パイプに設置されるＡ乃至Ｅ型のガイドリブの形状を示した斜視図である。 排気パイプに設置されるＡ乃至Ｅ型のガイドリブの形状を示した斜視図である。 排気パイプに設置されるＡ乃至Ｅ型のガイドリブの形状を示した斜視図である。 流路ガイド部が設置されたサイクロン集塵装置の実験結果を示したグラフである。 本発明の第２及び第３実施例による流路ガイド部材を有する排気パイプを拡大して示した図である。 本発明の第２及び第３実施例による流路ガイド部材を有する排気パイプを拡大して示した図である。 本発明の第４実施例による捩れた形状のガイドリブを備えた排気パイプを示した斜視図である。

符号の説明

１００ サイクロン集塵装置
１１０ サイクロンボディー
１１１ １次サイクロン部
１１２ ２次サイクロン部
１１２ａ ２次サイクロンボディー
１１５ 貫通孔
１１６ グリル部材
１２０ 入出口ユニット
１２１ ユニット流路
１２２ 排気パイプ
１２２ａ 入口端
１２２ｂ 出口端
１３０ カバー
１３１ 連結孔
１４０ ホコリ回収筒
２００ 流路ガイド部材
２１０，２２０ ガイドリブ
２１０ａ 曲線部
２１０ｂ 直線部

Claims (13)

1. １次サイクロンユニットと前記１次サイクロンユニットからの排気が誘導される流入流路及び排気パイプを有する少なくとも１つの２次サイクロンユニットを含むサイクロン集塵装置において、
   前記排気パイプは、前記２次サイクロンユニットから排出される空気をガイドする流路ガイド部材を含むことを特徴とするサイクロン集塵装置。
2. 前記流路ガイド部材は、前記排気パイプの内周面に形成された複数のガイドリブ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。
3. 前記ガイドリブは、前記排気パイプの内周面から中心に向けて突設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。
4. 前記ガイドリブは、前記排気パイプの中央部に空気流動路をなしていることを特徴とする請求項３に記載のサイクロン集塵装置。
5. 前記ガイドリブは、前記排気パイプの入口端から空気移動方向に離隔するよう設置されたことを特徴とする請求項３または４に記載のサイクロン集塵装置。
6. 前記ガイドリブは、曲線部と直線部を含む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。
7. 前記曲線部は前記排気パイプの入口端側に、前記直線部は前記排気パイプの出口側に形成され、前記曲線部と前記直線部とは一体に形成された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。
8. 前記曲線部は、排出される空気に含まれた異物がかからないように曲線処理されたラウンド部を含むことを特徴とする請求項６または７に記載のサイクロン集塵装置。
9. 前記曲線部は、ツイスト状に捩じれたことを特徴とする請求項６または７に記載のサイクロン集塵装置。
10. １次サイクロンユニットと前記１次サイクロンの周りに配置される複数の２次サイクロンボディーを含むサイクロンボディーユニットと；
    前記サイクロンボディーユニットの上部に結合され、２次サイクロンユニットの流入流路及び排気パイプを有する入出口ユニットと；
    前記複数の第２サイクロンユニットから排出される空気を集めて掃除機ボディー側に誘導するカバーと；
    前記サイクロンボディーユニットと前記入出口ユニットとの間に設置される密封部材と；
    前記サイクロンボディーユニットの下部に結合されて捕集されたゴミを回収するホコリ回収筒とを含み、
    前記排気パイプは、内周面から中心部に向けて突設された少なくとも１つのガイドリブを含むことを特徴とするサイクロン集塵装置。
11. 前記ガイドリブは、前記排気パイプの内周面に沿って一定間隔で配置されたことを特徴とする請求項１０に記載のサイクロン集塵装置。
12. 前記ガイドリブは、前記排気パイプの内周面から、前記排気パイプの内径の０．０５倍乃至０．４５倍だけ突設されたことを特徴とする、請求項１１に記載のサイクロン集塵装置。
13. 前記ガイドリブは直線部と曲線部とを含み、前記曲線部は、ツイスト状に捩じれていることを特徴とする請求項１１または１２に記載のサイクロン集塵装置。

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