JP4425899B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機に関するものである。

従来、電気掃除機においては、サイクロン方式とフィルター方式があり、いずれも塵埃を空気と同時に吸引し、掃除機本体の集塵部に集積させ、集積された塵埃をまとめて廃棄していた。

しかし、粒径が１０マイクロメートル以下の塵埃（以下細塵という）は、その質量の少なさから遠心力の作用を受けがたい。よって、塵埃をダストカップまで吸引して高速に旋回させ、遠心力により塵埃を分離するサイクロン方式では、数ミクロン程度の塵埃の場合は、塵埃の質量が軽いため空気流に分散された状態から遠心分離を行うことができないという問題があった。よく工夫された遠心分離を行っても、粒径が４マイクロメートル以下の細塵は捕集が困難であった。

そこで、サイクロン方式の掃除機においては、さらに細塵を捕集するには、集塵装置の下流側にHEPAフィルター（High Efficiency Particulate Air Filter）等の別フィルターが必要であった。

一方、通常の電気掃除機においても、紙パックや布製の集塵フィルターでは、フィルターの目を細かくして細塵を捕集することも可能であるが、フィルターの目を細かくすれば掃除機の風の吸引力が弱くなる。よって、大きいゴミを吸引することが困難になっていた。このような理由から、細塵を捕獲するためには集塵フィルターの下流側に、更に目の細かいフィルターを多重に設けるか、もしくは、HEPAフィルター等の高価な別のフィルターを設ける必要であった。

このような集塵装置で捕集できなかった細塵を捕獲する電気掃除機の技術としては、特開平４−３４１２２８号公報（特許文献１）のように、電動送風機の下流側に設けられ、微細な塵やほこりなどを電気的に捕集する電気集塵装置を備えた電気掃除機が記載されている。

また、特開２００５−３２４０９４号公報（特許文献２）には、コロナ放電を利用して微粒子を帯電した後、電圧印加された導電性体で微粒子を捕集する粒子凝集器が記載されている。これは、その導電性体の表面において、捕集された微粒子が凝集していき、ある程度の大きさになると、気流によって凝集粒子群が導電性体から引き離されて排気されるという機構の粒子凝集器である。

特許第２５１７８７７号（特許文献３）には、摩擦接触帯電により粒子を帯電することが記載されている。この公報には、微粒子を管との接触帯電により、一方に正の静電気を、他方に負の静電気をそれぞれ帯電させたのち、両者を混合し、電気的に結合させる微粒子複合体の製造方法が記載されている。
特開平４−３４１２２８号公報 特開２００５−３２４０９４号公報 特許第２５１７８７７号公報

ところが、細塵を集塵するために多重のフィルターを掃除機の通気路に設けると、吸引力が低下するので、大きいゴミや、質量の大きい塵埃を強力に吸引することが困難であった。

特開２００５−３２４０９４号公報（特許文献２）に記載の粒子凝集器では、粒子を帯電するためにコロナ放電を利用しているので、流路中に高電圧部を設けている。このような場合に、流路径に相当するような物体、特に糸状の物が本高電圧部に引っ掛ると電極ショートにより火災などが発生する危険性がある。

また、特許第２５１７８７７号公報（特許文献３）に記載の微粒子複合体の製造方法では、２系統の管を用いて、一方の管を通る微粒子は正の静電気に、他方の管を通る微粒子は負の静電気に帯電させた後に、両者を合流している。

このように２系統の流路を設けるには、１つの吸入口を途中で分岐するか、吸入口を２つにするかしなければならない。しかし、１つの吸入口を途中で分岐すると、分岐箇所での微粒子の堆積が発生し易くなる。これを、吸入口を２つにすることで回避すると、それぞれの吸入口間の距離を大きくしなければならず、占有面積が多くなってしまう上に構造も複雑になってしまう。

そこで、この発明の目的は、簡単な構造で、吸込み流量を低下させることがなく、塵埃を帯電して凝集することができる電気掃除機を提供することである。

この発明に従った電気掃除機は、吸気口を有する吸込口体と、吸気を発生させる電動送風機と、電動送風機を内部に有する本体と、吸込口体と本体との間を連通する吸気管と、吸気に含まれる塵埃を正に帯電する第１帯電部と吸気に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有する帯電管とを備え、吸気管は、吸込口体に接続される第１吸気管と、吸気に対して第１吸気管の下流側において第１吸気管の一部が内部に挿入されて第１吸気管と接続される第２吸気管と、吸気に対して第２吸気管の下流側において第２吸気管に接続される第１の接続管と、吸気に対して第１の接続管の下流側において第１の接続管に接続される第３吸気管と、吸気に対して第３吸気管の下流側において第３吸気管と本体とを接続するための第２の接続管とを有し、第１吸気管は、剛性を有し相対的に径が小さく、第２吸気管は、剛性を有し相対的に径が大きく、第１の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きく、使用者が保持するための把手を含み、第３吸気管は、可撓性を有し相対的に径が大きく、第２の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きい電気掃除機であって、帯電管は、第１の接続管または第２の接続管の内部に配置され、かつ、帯電管の下流側の端部または上流側の端部は、第３吸気管に挿入されている。

帯電管は、吸気方向の長さが長ければ長い程、塵埃凝集効果が高くなる。一方、電気掃除機が帯電管を備える場合、帯電管は、吸気が通過する位置に配置されなくてはならないが、配置される位置によっては帯電管の長さが制限されたり、電気掃除機の操作性が低下したりする。

そこで、帯電管が、第１の接続管または第２の接続管の内部に配置されることにより、簡単な構造で、吸込み流量を低下させることがなく、塵埃を帯電して凝集することができる電気掃除機を提供することができる。

この発明に従った電気掃除機は、吸気口を有する吸込口体と、吸気を発生させる電動送風機と、電動送風機を内部に有する本体と、吸込口体と本体との間を連通する吸気管と、吸気に含まれる塵埃を正に帯電する第１帯電部と吸気に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有する帯電管とを備え、吸気管は、吸込口体に接続される第１吸気管と、吸気に対して第１吸気管の下流側において第１吸気管の一部が内部に挿入されて第１吸気管と接続される第２吸気管と、吸気に対して第２吸気管の下流側において第２吸気管に接続される第１の接続管と、吸気に対して第１の接続管の下流側において第１の接続管に接続される第３吸気管と、吸気に対して第３吸気管の下流側において第３吸気管と本体とを接続するための第２の接続管とを有し、第１吸気管は、剛性を有し相対的に径が小さく、第２吸気管は、剛性を有し相対的に径が大きく、第１の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きく、使用者が保持するための把手を含み、第３吸気管は、可撓性を有し相対的に径が大きく、第２の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きい電気掃除機であって、帯電管は、第１の接続管または第２の接続管の内部に配置され、第３吸気管は、第１の接続管の内部に一部が挿入されて第１の接続管に接続され、帯電管は、第３吸気管の内部に少なくとも一部が挿入されて第１の接続管の内部に配置され、吸気の下流側に位置する帯電管の下流端は、吸気の下流側に位置する第１の接続管の下流端よりも、吸気の上流側に位置する。

このようにすることにより、可撓性を有する第３吸気管が湾曲しても、剛性を有する第１の接続管によって湾曲度合いが制限され、第３吸気管の内部に挿入された帯電管にかかる応力が大幅に緩和される。したがって、帯電管内の圧力損失が高くならないように帯電管の内径を大きくしたり、帯電管を二重構造としたりすることも可能となる。

また、このようにすることにより、帯電管の下流端が第３吸気管で包み込まれて気密性の高い構造となるので、帯電管を構成する部品について超音波溶着したりねじ止めをしなくても、空気が漏れない。このため、帯電管の製造時間の短縮や、製造効率の向上、製造コストの低減などにより、利益率を向上することができる。

この発明に従った電気掃除機は、吸気口を有する吸込口体と、吸気を発生させる電動送風機と、電動送風機を内部に有する本体と、吸込口体と本体との間を連通する吸気管と、吸気に含まれる塵埃を正に帯電する第１帯電部と吸気に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有する帯電管とを備え、吸気管は、吸込口体に接続される第１吸気管と、吸気に対して第１吸気管の下流側において第１吸気管の一部が内部に挿入されて第１吸気管と接続される第２吸気管と、吸気に対して第２吸気管の下流側において第２吸気管に接続される第１の接続管と、吸気に対して第１の接続管の下流側において第１の接続管に接続される第３吸気管と、吸気に対して第３吸気管の下流側において第３吸気管と本体とを接続するための第２の接続管とを有し、第１吸気管は、剛性を有し相対的に径が小さく、第２吸気管は、剛性を有し相対的に径が大きく、第１の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きく、使用者が保持するための把手を含み、第３吸気管は、可撓性を有し相対的に径が大きく、第２の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きい電気掃除機であって、帯電管は、第１の接続管または第２の接続管の内部に配置され、帯電管は、吸気の流れる方向を軸としてこの軸の回りに回転自在であるように保持されている。

第１または第２の接続管の内部で帯電管が回転しないように、第１または第２の接続管と帯電管の位置が互いに固定されるように帯電管が保持されると、掃除の際の取り回し時にねじれ力が働き、使用者が作業しにくい。

そこで、このようにすることにより、電気掃除機の操作性が向上し、使用者がストレスを受けることなく操作することができるので、掃除時間の短縮、消費電力の低減などを高めることができる。また、可撓性を有する第３吸気管が回転することによる力が帯電管にかかりにくくなるため、帯電管の変形や破損などを防ぐことができて、安全で長寿命な電気掃除機を達成することができる。

以上のように、この発明によれば、簡単な構造で、吸込み流量を低下させることがなく、塵埃を帯電して凝集することができる電気掃除機を提供することができる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１から図４は、この発明の実施形態にかかる帯電管の帯電部によって塵埃が帯電されて凝集することを説明する図である。

図１は、この発明の一つの実施の形態として、帯電管の第１と第２の帯電部の構成を説明する図である。

図１に示すように、第１帯電部１０および第２帯電部１１は、円筒管を軸方向に２分割したハーフパイプ形状をしている。第１帯電部１０は材質が塵埃を正に帯電させる材質で構成されている。また、第２帯電部１１の材質は塵埃を負に帯電させやすい材質で形成されている。このハーフパイプ形状は、帯電の性能、構成部分の機能により適宜変形した形状にすることが可能である。

図２は、この発明の一つの実施の形態として、帯電管の第１と第２の帯電部の組み立てを説明する図である。

図２に示すように、図１に示す第１帯電部１０と第２帯電部１１を組み合わせると、図２に示される帯電管１２に組み合わせることができ、内部を気密に保って気流を流すことが可能となる。帯電管１２が形成された第１帯電部１０と第２帯電部１１の、一方の接合面１３と他方の接合面１４に垂直な面をＡ−Ａ'断面とする。

図３は、図２に示す帯電管をＡ−Ａ'線の方向から見た断面図である。

図３は、細塵が本発明により帯電されるモデルを説明している。以下、図３に基づいて、塵埃の帯電状態を説明する。

電動送風機との接続により吸気管に気流が発生すると、塵埃として数ミクロン程度の細塵１５Ａ、細塵１６Ａ、細塵１７Ａが帯電管１２の入口１８より出口１９に向かって搬送される。細塵１５Ａが第１帯電部１０の近くに搬送され、第１帯電部１０に接触したとき、摩擦帯電作用により細塵１５Ａは、正に帯電させられる。また細塵１７Ａは、第２帯電部１１の近くに搬送され、第２帯電部１１に接触したとき、摩擦帯電作用により細塵１７Ａは、負に帯電させられる。このようにして正に帯電した細塵１５Ａは、負に帯電した細塵１７Ａと帯電管１２の中で混ざり合い、静電気力により相互に吸引されるので吸着し、塵埃塊１９Ａを形成する。帯電管１２と帯電部の形状を適宜長く設定することにより塵埃塊１９Ａは、第１帯電部１０、第２帯電部１１と再度接触することになり、更に帯電される。このようにして細塵１５Ａ、細塵１７Ａ、塵埃塊１９Ａは、帯電と吸着を繰り返すので、塵埃塊１９Ａは更にサイズが大きくなる。図３では、第１帯電部１０もしくは第２帯電部１１と細塵が一回の衝突で１回の吸着を行うように図示されているが、帯電管１２の長さと直径を適宜設定することで、複数回の接触を行わせることができる。また材質の選定を適宜行うことで、細塵１５Ａ、細塵１７Ａと第１帯電部１０と第２帯電部１１が接触するときの帯電量を選択し、設定することができる。

図４は、本発明により塵埃塊が形成される他の場合のモデルを示す図である。

図４に示すように、図３と同様にして第１帯電部１０と第２帯電部１１に接触した細塵１５Ｂ、細塵１７Ｂが、気流もしくは静電気の吸引作用により相互に吸着し、更に近傍を浮遊している帯電されていないもしくは空気により微量に帯電した細塵１６Ｂと吸引することにより大きい塵埃塊（クラスタ）１９Ｂが形成される。

帯電管には、内面に隆起部を設けてもよい。

図５は、本発明の一つの実施の形態として、内面に隆起部を設けた場合の本発明の帯電管の構造説明図である。また、図６は、図５の隆起部の詳細形状を説明する図である。

図５と図６を用いて、帯電管の内面側の構造を説明する。

図５に示すように、帯電管２の入口１８から出口１９に向かって、偏向部として多数の隆起部１０２、隆起部１０３が形成されている。帯電管２の管長は２００ｍｍであり、内径は４０ｍｍである。気流を帯電管２の上流から下流に向かって通風すると、帯電管２の周辺の気流や塵埃は、多数の隆起部１０２、隆起部１０３によって方向を隆起部の斜面の向きに応じて周回方向に変更されながら下流側に向かう。隆起部の形状は、平坦な三角錐形状をしており、図６のごとく入口側は緩やかな２面の傾斜が向かい合うように設けられ、出口側は、入口側の傾斜よりも急な角度が設けられている。

また、隆起部１０２は、塵埃を正に帯電させることができる材質から選択されている。そして、隆起部１０３は、塵埃を負に帯電させることができる材質から選択されている。帯電管２の内面周回方向には、隆起部１０２の隣に隆起部１０３が形成されている。また、帯電管２の気流の上流から下流に向かって隆起部１０２、次には隆起部１０３、が交互に配列されている。このように、塵埃を含む気流が周回方向に偏向されても、下流方向に吸引されても、塵埃を含む気流は、交互に隆起部１０２と隆起部１０３に近付くように配置されている。

図６は、隆起部１０２もしくは隆起部１０３の概略形状と断面の説明図である。隆起部１０２は、三角錐形状であり、底辺長さＷ１、高さＬ１の二等辺三角形の面が帯電管２の内面に接している。隆起部１０２と隆起部１０３は同じ形状をしている。気流の上流側から下流側に開く上記二等辺三角形の頂角の角度θ１は、３５°に設定した。底辺長さＷ１は５ｍｍ、高さＬ１は、９．５ｍｍ、帯電管２の内面方向への高さＬ２は２．４ｍｍとした。三角錐の辺のうちの上記二等辺三角形を形成しない３辺は、半径が１ｍｍ程度の丸み形状となっている。

このように形成された帯電管を電気掃除機にて使用する場合、電気送風機が駆動されると、帯電管２の入口１８から出口１９に向かって、塵埃を含む気流が流れる。入口１８より吸引された塵埃は、大きな塵埃と共に隆起部１０２、隆起部１０３が交互に配置された隆起領域１０１を通過するので、細塵は次々と正もしくは負の電荷が付与される。接触による電荷付与の原理は第１実施形態の帯電原理と同様である。入口側から緩やかな傾斜で偏向された気流は、隆起部１０２、隆起部１０３の頂点部より急に内側面側に偏向されるので、小さな気流の渦が形成され易くなる。この小さな渦の形成と傾斜面による気流の偏向が交互に繰り返されるので、細塵は正および負の電荷を効率よく帯電することが可能となる。正、負に帯電された細塵は、相互に吸着する。正負に帯電した細塵がクラスタとなり、電気的にほぼ中和されても、このクラスタが、さらに隆起部１０２、もしくは、隆起部１０３に接触することで再度、帯電するのでクラスタは大きく成長する。

このようにして、細塵のクラスタを、よく設計されたサイクロン集塵機の集塵限界の４マイクロメートルより大きく成長させることができ、サイクロン方式における遠心分離を行っても、細塵を集塵することが可能となる。また、フィルター方式の電気掃除機においても目の大きい集塵フィルターを採用することが可能になる。フィルターの目の細かいフィルターを用いた場合は、フィルターの目詰まりを起こすまでの時間が長くなり、長寿命となる。HEPAフィルターを用いた場合であっても、HEPAフィルターの寿命を長くすることが可能となる。

この発明の電気掃除機は、以上に示した第１と第２の帯電部を有する帯電管を備える。以下に、この発明の電気掃除機の実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図７は、本発明の第１実施形態として、本発明の電気掃除機の全体を示す図であり、図８は、本発明の電気掃除機の本体の構成の説明図である。

図７と図８に示すように、電気掃除機５００においては、吸込口体として吸引口５０１は、第１吸気管として延長管細側５１１、第２吸気管として延長管太側５１２、把手５０３ａを有する第１の接続管として接続管５０３、第３吸気管として折り曲げ自在のサクションホース５０４と順次連結され、第２の接続管として連結部５０５を経由して本体として掃除機本体５０６に接続されている。掃除機本体５０６には、電動送風機５６７、集塵部５６１、集塵ケース５６３、HEPAフィルター５７０、コードリール（図示せず）、電動送風機５６７の通電を制御する制御回路（図示せず）等が収容されている。

図７、図８中には、塵埃を含んだ空気の流れが矢印で示されている。電動送風機５６７が駆動すると、吸引口５０１から空気が吸引され、塵埃を含む空気が、延長管細側５１１、延長管太側５１２、接続管５０３、サクションホース５０４、連結部５０５を通り、掃除機本体５０６へと搬送される。掃除機本体５０６に吸引された塵埃は、集塵部５６１、電動送風機５６７、HEPAフィルター５７０を通り排気部５７１より排出される。このようにして吸引口５０１より吸引された塵埃の中でサイズの大きい塵埃は、集塵部５６１に集積される。また、塵埃が捕集され清浄になった空気は、電動送風機５６７を冷却するために電動機５６９内部を通過し、掃除機本体５０６の外に排気される構造となっている。また、掃除機本体５０６の側面には、回転自在に設けられ、掃除機本体５０６を床面５０８上にて移動自在に支持する車輪５０７が備えられている。

延長管細側５１１の外径と、延長管太側５１２の内径とは略同等であり、延長管細側５１１を延長管太側５１２の内部へスライドして延長管全体の長さを伸縮することができるので、使用者は各人に適した状態で掃除をすることができる。

上述したように、乱流を発生させて気流を攪拌するための突起を帯電管の内面に備えると、本発明の帯電管による塵埃の凝集性能が向上するが、突起の有無に関わらず、帯電管の吸気方向の長さが長ければ長い程、塵埃の凝集性能が向上する。したがって、塵埃の凝集効果についての観点からすれば、できるだけ長い帯電管を配置するように電気掃除機５００を設計することが好ましく、少なくとも１５〜２０ｃｍ程度の長さの帯電管が必要である。一方、帯電管は電気掃除機５００において吸気が通過する位置に配置されなければならないが、配置する位置によっては、帯電管の長さが制限されたり、電気掃除機５００の操作性が低下したりすることがある。帯電管を配置することができる位置としては、延長管細側５１１、延長管太側５１２、接続管５０３、連結部５０５のいずれかの内部が考えられる。

そこで、本発明者は、電気掃除機５００において、吸気に含まれる塵埃を正に帯電する第１帯電部と吸気に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有する帯電管を配置する場所について、以下のように検討した。

（１）圧力損失（吸込み仕事率）についての検討
電気掃除機において、吸込み流量と真空度の積で表される吸込み仕事率は掃除性能に直結する重要な指標であり、その性能向上には吸引経路の圧力損失を低減しなければならない。そのためには、吸気が通過する各管の内径が、大きく、且つ均等であれば良い。延長管細側５１１、延長管太側５１２、接続管５０３、連結部５０５のうちのどの部分でも、帯電管が配置される部分は、帯電管の壁の厚さと帯電管の内部に形成されている隆起部によって、圧力損失が生じる。しかし、延長管細側５１１は他の箇所よりも管の内径が小さく、本来、圧力損失が高い部分である。延長管細側５１１の内部に帯電管を配置すれば、さらに圧力損失が増加する。したがって、延長管細側５１１の内部に帯電管を配置することは適当でない。

（２）耐衝撃性についての検討
電気掃除機５００で掃除をおこなう際、使用状況によっては電気掃除機５００の各箇所が家具等に接触して、その接触した箇所に大きな衝撃が加わることがある。帯電管を配置した箇所にこのような衝撃が加わると、帯電管の強度が低下したり、帯電管の位置がずれたりして、塵埃の凝集効果が低下するおそれがある。したがって、帯電管を配置する位置は、衝撃応力が少ない位置でなければならない。

電気掃除機５００の使用状況から判断すると、接続管５０３には使用者が直接保持する把手５０３ａが配置されているため、ほとんど衝撃が加えられることはない。一方、連結部５０５は、把手５０３ａから接続管５０３、サクションホース５０４を介して接続されているために作用力が伝わりにくく、家具等との接触頻度は高い。しかし、連結部５０５は、使用者の作用力が伝わりにくい分、家具などに接触したとしても、加わる衝撃応力は小さい。また一方で、延長管細側５１１と延長管太側５１２は、家具等との接触頻度が高いだけでなく、使用者の力が直接加わるので、家具等に接触したときの衝撃応力も大きい。特に、延長管細側５１１は、使用者の手元からの距離が長いため家具等との接触頻度が高く、また管の径が小さいために、本来強度が低い。

したがって、帯電管を配置することができる位置について耐衝撃性が高い順に並べると、接続管５０３＞連結部５０５＞延長管太側５１２＞延長管細側５１１、の順となる。

（３）塵埃凝集機能（製品寿命）についての検討
延長管細側５１１と延長管太側５１２からなる延長管をどれくらい伸縮して使用するかは使用者や掃除の目的によって異なり、延長管が最も短く縮められた状態、すなわち、延長管細側５１１を最大限、延長管太側５１２の内部に収めた状態で使用される場合もある。このときは延長管細側５１１が延長管太側５１２の内部にスライドして収容された状態となるため、延長管太側５１２の内壁面のほとんどは塵埃に触れない。したがって、延長管太側５１２に帯電管を配置しても、延長管を短く縮めて使用する場合には、塵埃がほとんど帯電管の内壁に接触せず、接触帯電しないので、塵埃の凝集効果を高めることができない。

また、吸引経路の気密性を保つため、延長管細側５１１の外径と、延長管太側５１２の内径は同等であり、さらに気密性を高めるために延長管細側５１１の下流端にパッキンを備える場合もある。このような構成では、延長管細側５１１の外壁面と延長管太側５１２の内壁面（またはパッキン）が頻繁に擦れ合う。したがって、延長管太側５１２の内部に帯電管を配置すると、帯電管の損傷が生じる。また、帯電管が、内面に乱流を生じさせて気流の攪拌をするための突起を備える場合、このような帯電管を延長管太側５１２に配置すると、延長管太側５１２は延長管細側５１１を内部に収容できなくなるので、伸縮機能を果たさなくなる。したがって、延長管太側５１２に帯電管を配置すると、塵埃凝集の効果が得られない場合があり、また、帯電管の損傷が生じるおそれがある。

（４）操作性、取り回し性についての検討
長さ１５〜２０ｃｍ程度の帯電管を配置した際の外形寸法の変化は、延長管細側５１１と延長管太側５１２に配置した場合は生じない。しかし、接続管５０３または連結部５０５に配置した場合、外形寸法に変化が現れる。

把手５０３ａを含む接続管５０３と掃除機本体５０６に接続される連結部５０５は、どちらもサクションホース５０４にも接続されている。使用者は把手５０３ａを保持して延長管を操作し、また、掃除機本体５０６は、使用者の移動に合わせるように移動する。このような使用者の操作や移動を妨げないようにするために、サクションホース５０４は屈曲自在であるように形成されている。このため、把手５０３ａと掃除機本体５０６との間に剛性の高い部材が含まれることは好ましくない。

ある程度の長さが必要とされる帯電管が接続管５０３または連結部５０５の内部に配置されると、接続管５０３または連結部５０５も帯電管の長さに合わせて長くされなければならない。特に、連結部５０５に帯電管が配置されて連結部５０５の長さが長くなることは、掃除機本体５０６長さが増大するのと同等であるため、掃除時における電気掃除機５００の取り回し性が低下する。このため、使用者のストレスや掃除時間の増加、それに伴う消費電力の増加といった問題が生じることがある。一方、接続管５０３に帯電管が配置されると、接続管５０３の長さが増加することにより、サクションホース５０４の可撓性を有する箇所が手元から下流側に移動することになるため、若干の操作性の低下が生じる。

以上の検討の結果を表１に示す。表１においては、各項目の効果の実現について、帯電管を配置したときに非常に好ましい位置については◎、好ましい位置については○、やや好ましくない位置については△、適さない位置については×が記載されている。

表１より、圧力損失（吸込み仕事率）、耐衝撃性、塵埃凝集機能（製品寿命）、操作性、取り回し性のすべての項目について総合的に判断すると、帯電管は、接続管５０３に配置されるのが最も好ましく、連結部５０５に配置されることも好ましいといえる。

そこで、この発明の第１実施形態においては、帯電管は、接続管５０３の内部に配置する。

図９は、この発明の第１実施形態にかかる帯電管の全体を示す図である。

図９に示すように、帯電管２００は、第１帯電部２０１と、第２帯電部２０２と、外枠２０３を備える。図９には、第２帯電部２０２が外枠２０３に嵌め込まれ、第１帯電部２０１がまだ外枠２０３に嵌め込まれていない状態を示す。

第１帯電部２０１と第２帯電部２０２は、円筒管を軸方向に２分割したハーフパイプ形状をしている。外枠２０３は、第１帯電部２０１と第２帯電部２０２の２つのハーフパイプを合わせて形成される円筒管の外径よりも大きな内径の円筒管で形成されている。第１帯電部２０１は、ポリプロピレンで形成されており、塵埃を充分に正に接触帯電させることができる。第２帯電部２０２は、ポリアミドで形成されており、塵埃を充分に負に接触帯電させることができる。外枠２０３は、加工性などに優れたＡＢＳ樹脂で形成されている。

外枠２０３の周方向に沿って配置される嵌合部として、外枠２０３には、溝２０３ｂが形成されている。第１帯電部２０１には、ハーフパイプの軸方向に垂直な端面に突起（凸部またはつば部）２０１ａと突起（凸部）２０１ｂが形成され、第２帯電部２０２には、ハーフパイプの軸方向に垂直な端面に突起（凸部またはつば部）２０２ａが形成されている。また、外枠２０３の外周には、電気掃除機５００の接続管５０３と帯電管２００を嵌合するための溝２０３ｃが形成されている。

第１帯電部２０１は、外枠２０３内に挿入することにより、突起２０１ａが外枠２０３の軸方向に垂直な端面２０３ａに嵌合し、突起２０１ｂが溝２０３ｂに嵌合して、外枠２０３の内側に取り付けられる。また、第２帯電部２０２は、外枠２０３内に挿入することにより、突起２０２ａが外枠２０３の軸方向に垂直な端面２０３ａに嵌合して、外枠２０３の内側に取り付けられる。第２帯電部２０２にも、第１帯電部２０１の突起２０１ｂに相当する突起が形成されており、外枠２０３において図９に示す溝２０３ｂと対向する位置に形成されている溝とこの突起が嵌合する。このようにして、帯電通風部材２００が組み立てられる。

なお、第１帯電部２０１と第２帯電部２０２の両方に突起２０１ｂを設ける構成としたが、本部分へは直接的に回転方向の機械力が働かないため、第１帯電部２０１と第２帯電部２０２のどちらかだけに突起を設ける構成としても良い。また、どちらにも突起を設けずに、圧入により第１帯電部と第２帯電部が外枠２０３内に保持される構成でも良い。

図１０は、帯電管が配置された接続管の断面を示す図である。

図１０に示すように、帯電管２００は、下流側がサクションホース５０４の上流側の一端に覆われるように挿入される一方、上流端から接続管５０３に挿入されている。ここで、帯電管２００の下流端は接続管５０３の下流端より深さｔだけ接続管５０３の内側に保持されている。このようにすることにより、サクションホース５０４が下方に湾曲しても、接続管５０３の下流端により湾曲度合いが制限され、帯電管２００にかかる応力が大幅に緩和される。したがって、帯電管２００内の圧力損失が高くならないように帯電管２００の内径を大きくしたり、帯電管２００を二重構造としたりすることも可能となる。

帯電管２００の下流端にかかる応力を緩和するためには、深さｔを長くすればよいので、接続管５０３を長くすることが考えられる。しかし、これでは把手５０３ａの後方の可動箇所が、把手５０３ａより離れていくことになるため、電気掃除機５００の操作性が低減してしまう。本発明者は、種々の試作品での操作の結果、接続管５０３の内径が５８ｍｍ、帯電管２００の外径が４６ｍｍ、帯電管２００の内径が４２ｍｍの時、深さｔを１９ｍｍとすれば、帯電管２００にかかる応力を充分に低減することができること見出した。余裕度を小さくとれば、深さｔを１２ｍｍとしても帯電管２００の下流端にかかる応力はかなり緩和される。

帯電管２００の外枠２０３には、外周に沿って溝２０３ｃが形成されており、接続管５０３は、内部に帯電管２００を保持するための保持具５１３を備える。保持具５１３は接続管５０３の内部に固定されている。保持具５１３には、突起（凸部）５１３ａが形成されており、突起５１３ａは、溝２０３ｃと嵌合する形状である。したがって、帯電管２００は、サクションホース５０４と接続されて、接続管５０３から抜けないように保持された上で、周方向には回転自在となる。

また、帯電管２００の下流側の端をサクションホース５０４で包み込む構造なので、シール性が高く、第１帯電部２０１、第２帯電部２０２、外枠２０３を密着性の高い構造にしなくても空気が漏れず、超音波溶着やねじ止めなどをしなくてもよい。このため、帯電管２００の製造時間の短縮や、製造効率の向上、製造コストの低減などにより、利益率を向上することができる。

電動送風機５６７が駆動すると、ファン５６８により、吸い込みの気流が発生し、サクションホース５０４、連結部５０５より掃除機本体５０６に塵埃を含む空気が流入し、接続部５６２、集塵フィルター５６４、接続部５６５、ファン５６８、電動機本体５６９、HEPAフィルター５７０、排気口５７１、に向けて送風が行われる。このとき、吸気に含まれる塵埃は、接続管５０３の内部に配置された帯電管２００を通過するときに帯電されて凝集する。細塵、塵埃塊を含む空気は搬送される途中で気流が混合されながら搬送されるので、接触、吸引、吸着が行われ、本発明による塵埃塊が更に大きく成長する。

大きく成長した塵埃塊は、集塵フィルター５６４の目の大きさより大きくなるので、集塵フィルター５６４に捕集される。帯電部を複数個所設けたり、細塵と帯電部の接触を多く出来るような構成を取れば、集塵塊は集塵フィルター５６４の目の大きさより大きくなるので、HEPAフィルター５７０は不要とすることができる。

なお、ここで塵埃塊が集塵フィルター５６４の目の大きさよりも大きく成長されなかった場合は、フィルター５６４を通過することもある。このような場合は、HEPAフィルター５７０を設けて捕集してもよい。

このように、電気掃除機５００は、吸気口を有する吸込口５０１と、吸気を発生させる電動送風機５６７と、電動送風機５６７を内部に有する掃除機本体５０６と、吸込口５０１と掃除機本体５０６との間を連通する吸気管と、吸気に含まれる塵埃を正に帯電する第１帯電部２０１と吸気に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部２０２とを有する帯電管２００とを備え、吸気管は、吸込口５０１に接続される延長管細側５１１と、吸気に対して延長管細側５１１の下流側において延長管細側５１１の一部が内部に挿入されて延長管細側５１１と接続される延長管太側５１２と、吸気に対して延長管太側５１２の下流側において延長管太側５１２に接続される接続管５０３と、吸気に対して接続管５０３の下流側において接続管５０３に接続されるサクションホース５０４と、吸気に対してサクションホース５０４の下流側においてサクションホース５０４と掃除機本体５０６とを接続するための連結部５０５とを有し、延長管細側５１１は、剛性を有し相対的に径が小さく、延長管太側５１２は、剛性を有し相対的に径が大きく、接続管５０３は、剛性を有し相対的に径が大きく、使用者が保持するための把手５０３ａを含み、サクションホース５０４は、可撓性を有し相対的に径が大きく、連結部５０５は、剛性を有し相対的に径が大きい電気掃除機５００であって、帯電管２００は、接続管５０３の内部に配置される。

帯電管２００は、吸気方向の長さが長ければ長い程、塵埃凝集効果が高くなる。一方、電気掃除機５００が帯電管２００を備える場合、帯電管２００は、吸気が通過する位置に配置されなくてはならないが、配置される位置によっては帯電管２００の長さが制限されたり、電気掃除機５００の操作性が低下したりする。

そこで、帯電管２００が、接続管５０３の内部に配置されることにより、簡単な構造で、吸込み流量を低下させることがなく、塵埃を帯電して凝集することができる電気掃除機５００を提供することができる。

また、電気掃除機５００においては、サクションホース５０４は、接続管５０３の内部に一部が挿入されて接続管５０３に接続され、帯電管２００は、サクションホース５０４の内部に少なくとも一部が挿入されて接続管５０３の内部に配置され、吸気の下流側に位置する帯電管２００の下流端は、吸気の下流側に位置する接続管５０３の下流端よりも、吸気の上流側に位置する。

このようにすることにより、可撓性を有するサクションホース５０４が湾曲しても、剛性を有する接続管５０３によって湾曲度合いが制限され、サクションホース５０４の内部に挿入された帯電管２００にかかる応力が大幅に緩和される。したがって、帯電管２００内の圧力損失が高くならないように帯電管２００の内径を大きくしたり、帯電管２００を二重構造としたりすることも可能となる。

また、このようにすることにより、帯電管２００の下流端がサクションホース５０４で包み込まれて気密性の高い構造となるので、帯電管２００を構成する部品について超音波溶着したりねじ止めをしなくても、空気が漏れない。このため、帯電管２００の製造時間の短縮や、製造効率の向上、製造コストの低減などにより、利益率を向上することができる。

さらに、電気掃除機５００においては、帯電管２００は、吸気の流れる方向を軸としてこの軸の回りに回転自在であるように保持されている。

接続管５０３の内部で帯電管が回転しないように、接続管５０３と帯電管２００の位置が互いに固定されるように帯電管２００が保持されると、掃除の際の取り回し時にねじれ力が働き、使用者が作業しにくい。

そこで、このようにすることにより、電気掃除機５００の操作性が向上し、使用者がストレスを受けることなく操作することができるので、掃除時間の短縮、消費電力の低減などを高めることができる。また、可撓性を有するサクションホース５０４が回転することによる力が帯電管２００にかかりにくくなるため、帯電管の変形や破損などを防ぐことができて、安全で長寿命な電気掃除機５００を達成することができる。

（第２実施形態）
この発明の第２実施形態においては、図示されていないが、帯電管２００は、サクションホース５０４の下流側の一端に挿入されている。その他の構成は第１実施形態の電気掃除機５００と同様である。

このように、電気掃除機５００は、吸気口を有する吸込口５０１と、吸気を発生させる電動送風機５６７と、電動送風機５６７を内部に有する掃除機本体５０６と、吸込口５０１と掃除機本体５０６との間を連通する吸気管と、吸気に含まれる塵埃を正に帯電する第１帯電部２０１と吸気に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部２０２とを有する帯電管２００とを備え、吸気管は、吸込口５０１に接続される延長管細側５１１と、吸気に対して延長管細側５１１の下流側において延長管細側５１１の一部が内部に挿入されて延長管細側５１１と接続される延長管太側５１２と、吸気に対して延長管太側５１２の下流側において延長管太側５１２に接続される接続管５０３と、吸気に対して接続管５０３の下流側において接続管５０３に接続されるサクションホース５０４と、吸気に対してサクションホース５０４の下流側においてサクションホース５０４と掃除機本体５０６とを接続するための連結部５０５とを有し、延長管細側５１１は、剛性を有し相対的に径が小さく、延長管太側５１２は、剛性を有し相対的に径が大きく、接続管５０３は、剛性を有し相対的に径が大きく、使用者が保持するための把手５０３ａを含み、サクションホース５０４は、可撓性を有し相対的に径が大きく、連結部５０５は、剛性を有し相対的に径が大きい電気掃除機５００であって、帯電管２００は、連結部５０５の内部に配置される。

帯電管２００は、吸気方向の長さが長ければ長い程、塵埃凝集効果が高くなる。一方、電気掃除機５００が帯電管２００を備える場合、帯電管２００は、吸気が通過する位置に配置されなくてはならないが、配置される位置によっては帯電管２００の長さが制限されたり、電気掃除機５００の操作性が低下したりする。

そこで、帯電管２００が、連結部５０５の内部に配置されることにより、簡単な構造で、吸込み流量を低下させることがなく、塵埃を帯電して凝集することができる電気掃除機５００を提供することができる。

また、電気掃除機５００においては、帯電管２００は、吸気の流れる方向を軸としてこの軸の回りに回転自在であるように保持されている。

連結部５０５の内部で帯電管が回転しないように、連結部５０５と帯電管２００の位置が互いに固定されるように帯電管２００が保持されると、掃除の際の取り回し時にねじれ力が働き、使用者が作業しにくい。

そこで、このようにすることにより、電気掃除機５００の操作性が向上し、使用者がストレスを受けることなく操作することができるので、掃除時間の短縮、消費電力の低減などを高めることができる。また、可撓性を有するサクションホース５０４が回転することによる力が帯電管２００にかかりにくくなるため、帯電管の変形や破損などを防ぐことができて、安全で長寿命な電気掃除機５００を達成することができる。

以上に開示された実施の形態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と変形を含むものである。

この発明の一つの実施の形態として、帯電管の第１と第２の帯電部の構成を説明する図である。 この発明の一つの実施の形態として、帯電管の第１と第２の帯電部の組み立てを説明する図である。 図２に示す帯電管をＡ−Ａ'線の方向から見た断面図である。 本発明により塵埃塊が形成される他の場合のモデルを示す図である。 本発明の一つの実施の形態として、内面に隆起部を設けた場合の本発明の帯電管の構造説明図である。 図５の隆起部の詳細形状を説明する図である。 本発明の第１実施形態として、本発明の電気掃除機の全体を示す図である。 本発明の電気掃除機の本体の構成の説明図である。 この発明の第１実施形態にかかる帯電管の全体を示す図である。 帯電管が配置された接続管の断面を示す図である。

符号の説明

１０：第１帯電部、１１：第２帯電部、１２：帯電管、２００：帯電管、２０１：第１帯電部、２０２：第２帯電部、５００：電気掃除機、５０１：吸込口、５０３：接続管、５０３ａ：把手、５０４：サクションホース、５０５：連結部、５０６：掃除機本体、５１１：延長管細側、５１２：延長管太側、５６７：電動送風機。

Claims (3)

1. 吸気口を有する吸込口体と、
   吸気を発生させる電動送風機と、
   前記電動送風機を内部に有する本体と、
   前記吸込口体と前記本体との間を連通する吸気管と、
   吸気に含まれる塵埃を正に帯電する第１帯電部と吸気に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有する帯電管とを備え、
   前記吸気管は、前記吸込口体に接続される第１吸気管と、吸気に対して前記第１吸気管の下流側において前記第１吸気管の一部が内部に挿入されて前記第１吸気管と接続される第２吸気管と、吸気に対して前記第２吸気管の下流側において前記第２吸気管に接続される第１の接続管と、吸気に対して前記第１の接続管の下流側において前記第１の接続管に接続される第３吸気管と、吸気に対して前記第３吸気管の下流側において前記第３吸気管と前記本体とを接続するための第２の接続管とを有し、
   前記第１吸気管は、剛性を有し相対的に径が小さく、前記第２吸気管は、剛性を有し相対的に径が大きく、前記第１の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きく、使用者が保持するための把手を含み、前記第３吸気管は、可撓性を有し相対的に径が大きく、前記第２の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きい電気掃除機であって、
   前記帯電管は、前記第１の接続管または前記第２の接続管の内部に配置され、かつ、前記帯電管の下流側の端部または上流側の端部は、前記第３吸気管に挿入されている、電気掃除機。
2. 吸気口を有する吸込口体と、
   吸気を発生させる電動送風機と、
   前記電動送風機を内部に有する本体と、
   前記吸込口体と前記本体との間を連通する吸気管と、
   吸気に含まれる塵埃を正に帯電する第１帯電部と吸気に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有する帯電管とを備え、
   前記吸気管は、前記吸込口体に接続される第１吸気管と、吸気に対して前記第１吸気管の下流側において前記第１吸気管の一部が内部に挿入されて前記第１吸気管と接続される第２吸気管と、吸気に対して前記第２吸気管の下流側において前記第２吸気管に接続される第１の接続管と、吸気に対して前記第１の接続管の下流側において前記第１の接続管に接続される第３吸気管と、吸気に対して前記第３吸気管の下流側において前記第３吸気管と前記本体とを接続するための第２の接続管とを有し、
   前記第１吸気管は、剛性を有し相対的に径が小さく、前記第２吸気管は、剛性を有し相対的に径が大きく、前記第１の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きく、使用者が保持するための把手を含み、前記第３吸気管は、可撓性を有し相対的に径が大きく、前記第２の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きい電気掃除機であって、
   前記帯電管は、前記第１の接続管または前記第２の接続管の内部に配置され、
   前記第３吸気管は、前記第１の接続管の内部に一部が挿入されて前記第１の接続管に接続され、前記帯電管は、前記第３吸気管の内部に少なくとも一部が挿入されて前記第１の接続管の内部に配置され、吸気の下流側に位置する前記帯電管の下流端は、吸気の下流側に位置する前記第１の接続管の下流端よりも、吸気の上流側に位置する、電気掃除機。
3. 吸気口を有する吸込口体と、
   吸気を発生させる電動送風機と、
   前記電動送風機を内部に有する本体と、
   前記吸込口体と前記本体との間を連通する吸気管と、
   吸気に含まれる塵埃を正に帯電する第１帯電部と吸気に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有する帯電管とを備え、
   前記吸気管は、前記吸込口体に接続される第１吸気管と、吸気に対して前記第１吸気管の下流側において前記第１吸気管の一部が内部に挿入されて前記第１吸気管と接続される第２吸気管と、吸気に対して前記第２吸気管の下流側において前記第２吸気管に接続される第１の接続管と、吸気に対して前記第１の接続管の下流側において前記第１の接続管に接続される第３吸気管と、吸気に対して前記第３吸気管の下流側において前記第３吸気管と前記本体とを接続するための第２の接続管とを有し、
   前記第１吸気管は、剛性を有し相対的に径が小さく、前記第２吸気管は、剛性を有し相対的に径が大きく、前記第１の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きく、使用者が保持するための把手を含み、前記第３吸気管は、可撓性を有し相対的に径が大きく、前記第２の接続管は、剛性を有し相対的に径が大きい電気掃除機であって、
   前記帯電管は、前記第１の接続管または前記第２の接続管の内部に配置され、
   前記帯電管は、吸気の流れる方向を軸としてこの軸の回りに回転自在であるように保持されている、電気掃除機。

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