WO2019065085A1

WO2019065085A1 - サイクロンユニット及びそれを備えたクリーナ

Info

Publication number: WO2019065085A1
Application number: PCT/JP2018/032391
Authority: WO
Inventors: 直人一橋
Original assignee: 工機ホールディングス株式会社
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-04-04
Also published as: JPWO2019065085A1; JP6888684B2

Abstract

従来よりもさらに集じん性能を向上させたサイクロンユニット及びそれを備えたクリーナを提供する。軸方向に延び塵埃を含む外気を接線方向に吸引する吸引口を有する円筒容器状の外筒（２１）と、外筒（２１）の内部に軸方向一端と接続して同軸上に配置され外筒内の空気を外部に排出する円筒部（４２）を有する内筒ユニット（４１）を有し、吸引された空気を外筒（２１）内で旋回させて遠心力を利用して空気と塵埃を分離するようにしたサイクロンユニットにおいて、円筒部（４２）は、外筒の一端と接続され連続した壁部を有する第１筒部（４２ａ）と、径方向内外を連通させる第２筒部（４２ｂ）を有し、第１筒部（４２ａ）の周方向における一部の領域が径方向外側に拡径した突出部（４８）を形成した。突出部（４８）を形成したことにより、外筒（２１）内で旋回する旋回流の剥離現象を防ぐことができ、集塵効果が向上する。

Description

サイクロンユニット及びそれを備えたクリーナ

本発明はサイクロン式のクリーナの改良に関し、粉塵分離性能を向上させることにより集塵性能を向上させたサイクロンユニット及びそれを備えたクリーナに関する。

従来の携帯用のクリーナ（掃除機）は、ハウジング内部にモータと、集塵ファンを内蔵し、ハウジングの前方には集塵ファンの回転により吸引した粉塵等を溜める集塵室が配置される。集塵室には粉塵等を含む空気を吸引するための吸引口が設けられ、吸引口と軸方向に離れる反対側には吸引した粉塵等を濾過するための袋状の濾材等のフィルタ装置が着脱可能に配置される。ハウジングの一部にはモータを起動、停止するためのスイッチが配置され、モータの回転によって生ずる空気流によって、吸引口から粉塵混じりの空気を吸い込み、集塵室の空気を軸方向に流すことによってフィルタ装置を通過させて粉塵を集めるようにした。近年では上記したような粉塵混じりの空気をフィルタ装置だけで分離するフィルタ方式、紙パック方式に加えて、いわゆる“サイクロン方式”のクリーナが実用化されている。

サイクロン方式のクリーナは、円筒状の旋回室の外周側から接線方向に向けて粉塵混じりの空気を流入させ、旋回室内にて形成される強力な旋回流によって空気中に含まれる粉塵を遠心分離するものである。旋回流によって分離された粉塵は、外筒の外壁内側に衝突して外壁内面に沿って落下して集塵室側に移動する。旋回室の軸心付近の粉塵と分離された空気は、排気筒を介して軸方向に排出されることにより遠心力による連続的な集塵を可能とする。このようなサイクロン方式のクリーナとして特許文献１の技術が知られている。特許文献１では、吸入空気を接線方向に旋回室内に導き、旋回室内にてトルネード状の旋回流を発生させる。旋回室には、軸方向の外側と内側を連通させる排気管が設けられ、排気管の外周面の一部に設けられた開口から空気を吸引するようにした。排気管の閉じた下端には、外周縁が略逆ロート状に径方向外側に延出すると共にその縁部を柔軟性を持つ薄膜とした整流板が設けられる。この際、整流板外周縁と旋回室の壁面との間隔を、排気管と壁面との間隔の１／２以下に狭めることにより、集塵室の底にたまった粉塵がこの空気の流動（旋回流）により巻き上げられてしまい排気管から排出されることを防ぐようにした。

特開２００６－２０８３３号公報

上述した特許文献１では分離した塵埃が舞い上がることにより排気筒に進入することがある程度抑制できる。しかしながら、集塵室内にたまった塵埃の旋回室内への侵入防止をさらに低減させたいという要望があった。また、旋回室における塵埃と空気の分離を、さらに効率良く行いたいとの要望もあった。

発明者が旋回室内での空気の流れを検証した結果、特許文献１に示すような円筒状の排気管を有し、排気管の外周にそって旋回流を発生させるサイクロンユニットにおいては、旋回室で生ずる旋回流の内側に位置する排気筒の外面と旋回流との間に、気流の剥離現象が生じることを見いだした。この剥離現象は周方向の一部の領域（剥離領域）にだけ生ずるもので、剥離領域では旋回流の流速が低下して、塵埃と空気の分離効率が低下していた。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、従来よりもさらに集じん性能を向上させたサイクロンユニットおよびそれを備えたクリーナを提供することにある。本発明の他の目的は、旋回流によって一度分離されて集塵室内に蓄積した粉塵が、再び舞い上がって旋回室内に戻り排気口から外部に排出されることを効果的に抑制できるサイクロンユニットおよびそれを備えたクリーナを提供することにある。本発明のさらに他の目的は、旋回室における旋回流の乱れを防止して、一部で発生する排気筒外面と旋回流との間の気流の剥離現象を回避できるようにしたサイクロンユニットおよびそれを備えたクリーナを提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。本発明の一つの特徴によれば、軸方向に延び塵埃を含む外気を接線方向に吸引する吸引口を有する円筒容器状の外筒と、外筒の内部に軸方向一端と接続して同軸上に配置され外筒内の空気を外部に排出する内筒ユニットを有し、外気を外筒内で旋回させて遠心力を利用して空気と塵埃を分離するようにしたサイクロンユニットにおいて、内筒ユニットは軸方向に伸びる円筒部を有し、円筒部の一部には周方向における一部の領域が径方向外側に拡径した突出部を有するように構成した。この円筒部は、外筒の一端と接続されて連続した円筒状の壁部を有する第１筒部と、第１筒部と軸方向に並べて配置され内外を径方向に連通させる空気通過部が形成される第２筒部を有し、突出部は第１筒部の外周側に設けられる。また、突出部は第１筒部において、外筒の吸引口と対面可能な位置であって軸方向に全体的に又は部分的に重なる位置に配置される。

本発明の他の特徴によれば、突出部を通る軸方向と垂直な断面形状は、周方向の一部の外縁が真円状であり、残りの輪郭が楕円状に形成される。例えば、周方向の半分を真円状として、残りを楕円形とすれば良い。さらに、突出部は、軸心から吸引口側の外縁位置までの距離が、軸心から反吸引口側の外縁位置までの距離よりも長くなるようにした。このように突出部の形成される第１筒部の旋回方向上流側と下流側の形状を、非対称形状することにより、第１筒部の周囲を旋回する空気流の流れを整えることできる。突出部は円筒部の一端側と連続して配置され、突出部の軸方向の長さは吸引口の軸方向の長さよりも短くし、軸方向において第１筒部の一部又は全域に形成されるようにした。サイクロンユニットの軸方向と垂直断面で見た際の突出部の径方向に最も突出する最大突出点は、軸線からみて吸引口からの空気が流入する上流側に位置するように構成した。また、第２筒部は、軸方向に伸びる複数の枠によって形成され、枠の間の開口部分が空気を径方向に連通可能とする空気通過部とされ、空気通過部には空気を濾過するためのフィルタが設けられる。さらに、内筒ユニットの第２筒部の第１筒部と離れる側の端部に、軸方向に閉鎖すると共に外縁位置から径方向外側に突出するダストガードを設けた。以上のような特徴を有するサイクロンユニットを用い、サイクロンユニットの排気口から空気を吸引するファンと、ファンを回転させるモータと、吸引口に接続される接続管を用いて携帯型のハンディクリーナを実現した。

本発明のさらに他の特徴によれば、内筒ユニットの円筒部には内外を径方向に連通する空気通過部が形成され、該空気通過部に対して軸方向において一端と反対の他端側に隣接するように径方向外側に突出する壁面を有するダストガードを設けた。外筒の内部は、内筒ユニットの位置する旋回室と、旋回室よりも反開口側にあって分離された塵埃を貯める集塵室を有し、集塵室の旋回室との接続部分に、曲率半径Ｒ１を有するように内径を絞り込んだ絞り部を設けることによって、絞り部下端の内径がダストガードの最大径と同等以下になるように構成した。この絞り部は、曲率半径Ｒ１にて外筒を内側に絞り込む第１の屈曲部と、第１の屈曲部よりも他端側で曲率半径Ｒ２にて第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部を含んで構成される。サイクロンユニットのダストガードは傘状の形状であって、開口面が集塵室側に向くように配置される。また、ダストガードは反集塵室側が凸となる円錐形状と、円錐形状の集塵室側端部から軸方向に延びる円筒形状を接続した形状であって、円錐形状の一部が内筒ユニットの内側に入り込むようにして内筒ユニットに接続されるように形成した。ここで、集塵室の絞り部の下端の内径と、ダストガードの外径が略等しくなるように形成すると良い。ダストガードと外筒および絞り部の下端との間に間隙が設けられ、間隙は径方向における第１の距離Ｃ１と軸方向における第２の距離Ｃ２との比が１：０．５～１：２の範囲となるようにした。サイクロンユニットの軸線を通る断面視において、絞り部はダストガードの下端外縁位置を中心に半径Ｒ１の円弧状の内壁面にて形成される。また、内筒ユニットは、外筒の一端に接続される第１筒部と、第１筒部に隣接して配置され空気通過部を有する第２筒部と、を有する円筒部と、第２筒部に対して第１筒部とは反対側に接続されるダストガードを有する。このようなサイクロンユニットを用いて、サイクロンユニットの排気口から空気を吸引するファンと、ファンを回転させるモータと、サイクロンユニットの吸引口に接続される接続管を設けてクリーナを構成した。

本発明によれば、サイクロンユニットの円筒部に、周方向における一部の領域が径方向外側に拡径した突出部を設けたので、剥離領域を無くすことができ分離性能の退化を防止できる。また、外筒の一部を内側に向けて絞り込んだ絞り部を形成したので、旋回流によって一度分離されて集塵室内に蓄積した粉塵が、再び舞い上がって旋回室内に戻り排気口から外部に排出されることを効果的に抑制できる。

本発明の実施例に係るクリーナ１の全体形状を示す斜視図である。本発明の実施例に係るクリーナ１の内部構造を示す縦断面図である。図２のサイクロンユニットを構成する部品の展開断面図である。図３の内筒ユニット４１の拡大図である。図３のサイクロンユニットを組み立てた状態を示す縦断面図である。図５のＣ－Ｃ部の断面図である。図３の内筒ユニット４１の部分斜視図であって、円筒部４２とダストガード４６部分の形状を示す図である。サイクロンユニット２０における吸入空気の流れを説明するための図である。外筒２１の絞り部２４の形状を説明するための部分拡大図である。内筒ユニット４１で生ずる剥離現象を説明するための図であって、図５のＣ－Ｃ部の断面図である。本発明の第２の実施例に係るサイクロンユニットの部分縦断面図である。本発明の第３の実施例に係るサイクロンユニットの外筒８１の形状を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向、内筒ユニット又は円筒部の一端側、他端側の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

図１は本発明の実施例に係るクリーナ１の全体形状（但し、ノズル部を除く）を示す斜視図である。本実施例では図１の状態のように長手方向が略水平方向になる状態を基準に、上下方向を定義して説明する。クリーナ１は、作業者が片手で持ちながら集塵作業を行ういわゆる携帯型の掃除機であって、電源に電池パック９０を用いることにより電源コードを不要とした、いわゆるコードレスタイプの掃除機である。クリーナ１は、モータと集塵ファンを収容する本体ハウジング２を有するクリーナ本体部と、クリーナ本体部の先端に着脱可能とされるサイクロンユニット２０と、図示しないノズルが取り付けられるパイプ６５と、パイプ６５からサイクロンユニット２０の入口を接続するパイプ取付部１５を含んで構成される。パイプ取付部１５に形成される管路と、パイプ取付部１５に接続される管路が、サイクロンユニット２０へ吸引口に接続される接続管路を形成する。略円筒状の本体ハウジング２は合成樹脂の一体成形によって長手方向を含む鉛直面で２分割されるように構成され、後方側の径がやや細くされたモータ収容部２ａとなり、その前方側に径がやや太く形成されたフィルタ収容室２ｂが形成される。本体ハウジング２の上側には、作業者が把持するための把持部３が設けられ、長手方向の一端側には電池パック９０が装着される。電池パック９０は、電動工具等で用いられるものを用いることができ、ラッチボタン９１を押しながら電池パック９０を上方にスライドさせると、本体ハウジング２から取り外すことができる。電池パック９０を充電するには、本体ハウジング２から取り外し、図示しない外部充電器を用いて行う。把持部３は側面視で略Ｄ字状の形状であって、作業者が片手で把持するのに好適な形状とされる。

本体ハウジング２の長手方向の他端側には、略円筒状の外筒２１が装着される。外筒２１はサイクロンユニット２０の筐体を形成するもので、吸引された空気を旋回させて旋回流を発生させる旋回室２２を形成するとともに、集塵されたゴミを貯蔵する集塵室２３を形成するための容器である。外筒２１はプラスチック等の合成樹脂の一体成形にて製造され、本体ハウジング２に近い側に太径の円筒部たる旋回室２２が配置され、旋回室２２に隣接するようにやや細径のカップ状の集塵室２３が設けられる。旋回室２２の側面にはパイプ６５が接続されるパイプ取付部１５が設けられ、図示しないノズルからパイプ６５を通って吸引された粉塵混じりの空気を、旋回室２２の内部に流れるような流路を形成する。パイプ取付部１５は合成樹脂の一体成形にて製造されるもので、本体ハウジング２に固定される。外筒２１は本体ハウジング２に対して所定角度だけ回転可能なように構成され、外筒２１を本体ハウジング２に対して軸方向に移動させて所定の位置まで突き当て、突き当てた状態で周方向に回転させることにより本体ハウジング２に取り付けられる。外筒１の取り外し時にはその逆の移動をさせれば良い。取付基台１４は外筒２１の外周面を保持する保持部材となるものであって、本体ハウジング２と一体に形成される。本体ハウジング２の後方側の端部付近には、後述するモータによって吸引された空気を外部に排出するための複数の空気孔６が周方向に多数形成される。

図２は本発明の実施例に係るクリーナ１の断面図である。本体ハウジング２の内部には、回転軸の軸線が軸線Ａ１と平行になるようにモータ９が配置され、モータ９の回転軸には吸引風の流れを生成するためのファン８が設けられる。モータ９は、例えば直流モータであって、本体ハウジング２に取り付けられた電池パック９０を電源とする。モータ９の回転は、本体ハウジング２の把持部３の上部に設けられる図示しないスイッチによりＯＮまたはＯＦＦにされる。スイッチは、２段階に切り替えできるように構成し、モータ９の回転が速くて吸い込み力が大きい「ＨＩＧＨ（強）」モードと、モータ９の回転が低くて吸い込み力が小さい「ＬＯＷ（弱）」モードのいずれかで運転させることができる。本実施例では、モータ９の電源として電池パック９０を用いているが、交流モータを用いてＡＣコードにおり供給される交流電源により駆動されるクリーナとしても良い。また、本実施例のモータ９やファン８の種類は特に限定されず、マイコンとインバータ回路を用いてブラシレスモータを駆動するものであっても良い。

ファン８の前方側には、ファン８に流入する空気流を整流するためのファンガイド７が設けられる。ファンガイド７は、ファン８の軸心付近の空気を吸引するために形成された貫通孔を形成した壁面であり、ファンガイド７の上流側には２次フィルタ５５が設けられる。２次フィルタ５５はフィルタ押さえ部材５６によって外筒２１内に保持される。

電池パック９０は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充電可能な二次電池を用いることができ、クリーナ１の使用により電圧が低下した際には、電池パック９０をクリーナ１から取り外して外部充電器を用いて充電を行う。本体ハウジング２の前方側に設けられるサイクロンユニット２０は、外筒２１と、その内側に収容される内筒ユニット４１によって主に構成される。外筒２１は、本体ハウジング２に対してねじ込み構造にして、本体ハウジング２に対して相対的に回転させて取り付け、逆方向に回転させることで取り外し可能なように構成する。

内筒ユニット４１は、外筒２１の開口部分（モータ９側に近い開口）を閉鎖する閉鎖壁４９を形成すると共に、閉鎖壁４９の開口から軸方向に伸びる円筒部４２が形成される。円筒部４２は外筒２１と同軸上に形成された管路であって、モータ９に近い一端側が開口（排気口５０）となり、モータ９と反対側の端部がダストガード４６にて閉鎖された形状となる。内筒ユニット４１の円筒部には径方向外側から内側に空気を流すことができる空気通過部４４ａが形成され、網状の一次フィルタ４７（後述）が設けられる。本実施例のサイクロンユニット２０は一次フィルタ４７に加えて、２次フィルタ５５も設けられるが、いずれか一方または双方を省略しても良い。

２次フィルタ５５を設けるために内筒ユニット４１の収容室５３ａの一端側（モータ側）が開口部５４となり、開口部５４側から軸方向内部に２次フィルタ５５が収容される。２次フィルタは、太さの異なる数種類の繊維でできた不織布を一緒にプリーツ状に折り曲げたもので、市販されている公知のフィルタ素材を用いて製造できる。内筒ユニット４１のモータ９側の端部は、２次フィルタ５５を保持するためフィルタ押さえ部材５６（図１）によって内筒ユニット４１内に保持される。

外筒２１の側面（円筒面）には吸引口となる開口部２８ａが形成される。開口部２８ａはパイプ取付部１５の出口と対向させることによって外筒２１によって形成される旋回室２２への流入口を形成する。パイプ取付部１５は本体ハウジング２に対して固定される非回転部材であって、外筒２１が軸線Ａ１を中心に回転させながら本体ハウジング２に取り付けられた後に、パイプ取付部１５の出口側開口１５ｂが開口部２８ａと相対する。パイプ取付部１５は軸線Ａ１と平行な軸線Ｃ１（図３参照）を中心とする軸方向に伸びる所定の長さを有する管路であり、出口側開口１５ｂ付近において略９０度曲げられて、出口側開口１５ｂの中心軸線Ｂ１（図３参照）が外筒２１の開口部２８ａの軸線Ｂ１と一致するように形成される。外筒２１の他方側には開口１５ｂが形成され、パイプ６５が内側に挿入されるように段差部１６が形成される。段差部１６を形成したことによってパイプ６５のパイプ取付部１５への内挿位置が規定される。パイプ６５は、合成樹脂の一体成形で形成された管路であって、一端側の開口６５ａ（図３参照）と他端側開口（図示せず）が形成され、他端側の開口には吸込用のノズルが設けられる。ノズルとしては、床用ノズルや、スキマノズル、ブラシ付きのノズル等のいずれかの公知のノズルを接続することができる。

図示しない電源スイッチをオンにしてモータを回転させると、ファン８（図２参照）が回転することにより点線で示すような空気流ＡＦが発生する。空気流ＡＦはパイプ６５からパイプ取付部１５に流れ、パイプ取付部１５から開口部２８ａを介して旋回室２２の内部に流れる。この際、旋回室２２の内壁に沿うように接線方向に空気を導くことにより、旋回室２２において円筒部４２の周囲に旋回する空気流を生成する。旋回する空気流によって空気よりも比重の重い粉塵は外筒２１の壁面にあたり、遠心力によって集塵室２３の方向に移動し、最終的には集塵室２３内に蓄積する。旋回室２２における吸入空気の旋回は、軸心Ａ１と同軸に起こるものであるが、開口部２８ａから吸引空気が連続的に流入するため、回転しながら回転面に垂直成分のある方向へ変化する動きとなり、螺旋状、トルネード状、又はサイクロン気流とも言われる動きとなる。この結果、旋回流による遠心力が径方向外向きだけでなく、軸線Ａ１と平行方向にも働くことになる。一方、粉塵と分離された空気のうち、内周側の空気が空気通過部４４ａを介して円筒部４２内に吸引され、排気口５０を介して２次フィルタ５５の方向に流れる。２次フィルタ５５を通過した空気は、ファン８により吸引されてモータ９の外周側の流路を通って空気孔６から本体ハウジング２の外部に排出される。尚、点線で示す空気流ＡＦは、円筒部４２内を１周してから排気筒によって排出されるように図示しているが、実際にはきわめて多数回の旋回となるような強力な旋回流が発生する。

図３は、サイクロンユニット２０を構成する部品の展開断面図である。サイクロンユニット２０は、開口部２５と底面２６を有する円筒形の容器たる外筒２１と、外筒２１の内部に収容される内筒ユニット４１によって主に構成される。内筒ユニット４１は外筒２１の開口部２５を閉鎖すると共に、軸方向に排出される空気の排気口５０を形成する。本実施例の内筒ユニット４１は、２次フィルタ５５の収容室も形成する。２次フィルタ５５はサイクロンユニット２０の機能を補助するために追加されるものであって、濾過フィルタを用いて塵埃を収集するものである。

外筒２１は、軸線Ａ１方向にみてモータ９に近い側の内部に旋回室２２を形成し、モータ９と遠い側（反モータ側）の内部に集塵室２３を形成する。外筒２１の旋回室２２のモータ９側の端部（一端側）は、開口部２５が形成され、開口部２５の外周側には本体ハウジング２に装着するための取付け用リブ２７が形成される。取付け用リブ２７は周方向に複数箇所（例えば３箇所）形成される。外筒２１を本体ハウジング２（図１参照）に取り付ける際は、本体ハウジング２の取り付け用の開口部分に外筒２１を周方向に取付け用リブ２７の位置合わせをしながら軸方向に押し当てて、外筒を周方向に所定量、例えば６０度程度回転させることにより取付け用リブ２７と取付基台１４に形成された図示しない凹部と嵌合させることにより、外筒２１を本体ハウジング２に対して固定する。また、外筒２１の取り外しの際は、この逆の手順でおこなう。装着した際に外筒２１と本体ハウジング２の接合部から空気の漏れが生じないようにパッキン等を併用しても良い。

外筒２１の形状は、内側形状が重要であって、旋回流をおこすために軸線Ａ１と垂直な断面形状が円形の内壁面を有する。外壁面の形状は任意であるので、外壁面にデザイン的な凹凸や模様、強度向上のためのリブ等の形成をするのは任意である。従来の外筒２１は、旋回室２２と集塵室２３が同一径を有するか、あるいは砲弾型のように集塵室に向けて絞り込まれた滑らかな円筒状の内壁面を形成することによって軸方向に旋回室２２から集塵室２３に至る内壁面の内径の変化が滑らかなものであった。本実施例では旋回室２２と集塵室２３の径が明らかに異なる段差状の形状とし、遷移領域たる絞り部２４においてその形状が急激に変化する。ここでは旋回室２２を太径として、集塵室２３をやや細径とし、集塵室２３の遷移領域において内壁面の接線方向が軸線Ａ１と略垂直になるまで内側に絞り込むような形状にした。集塵室２３は、軸線Ａ１方向にほぼ一定の径を有する筒状である。但し、合成樹脂の成形加工の関係から、絞り部２４の反モータ側端部の直径Ｄ３が底面２６の直径Ｄ４よりもわずかに大きいように形成される。尚、軸方向に見て吸入された空気の旋回する領域（旋回室）と旋回された空気から分離された粉塵を集塵する領域（集塵室）の境界は、外筒２１内における粉塵の移動状況を見たとしても明確ではない。そこで、本明細書では軸線Ａ１方向にみてダストガード４６の下端よりもモータに遠い側、即ち底面２６に近い反モータ側を集塵室２３と定義し、ダストガード４６の下端よりもモータ９や閉鎖壁４９に近い側を旋回室２２と定義する。従って、吸入空気による旋回流の発生は、旋回室２２内だけでなくて集塵室２３内にも発生する。

内筒ユニット４１は外筒２１と同軸状に配置される。内筒ユニット４１は外筒２１の開口部２５を閉鎖する蓋手段として機能すると共に、外筒２１内の空気を排出するための排気手段としての機能を果たす。内筒ユニット４１は外筒２１の内側にはめ込むようにして装着されるので、外筒２１によって本体ハウジング２に固定されることになる。内筒ユニット４１には、外筒２１の開口部２５を閉鎖するための円環状の壁部となる閉鎖壁４９と、閉鎖壁４９の内周側に開口するものであって軸線Ａ１と同軸に配置される筒状の円筒部４２によって主に構成される。円筒部４２は、その周囲に旋回流を発生させるための案内部材としての役割と、排出される空気の旋回室２２からの出口を形成する。旋回室２２からの出口は、円筒部４２の第２筒部４２ｂに形成された径方向に開口する複数のスリットにより形成される。複数のスリットは、径方向に伸びる複数の枠４４によって形成される。円筒部４２の、モータ９とは離れる側の端部は閉鎖面として集塵室２３から軸方向に空気を吸引しないようにする。このように構成することにより旋回室２２内で旋回している空気の内側部分、即ち粉塵の混入率が少ない空気成分だけを排気することができる。本実施例では、円筒部４２の反モータ側端部に、図３のような断面視で見た際に傘状となるダストガード４６を設けた。ダストガード４６は、集塵室２３側に開口部が向くように配置されるものであって円筒部４２に固定される。ここでは合成樹脂の一体成形によってダストガード４６部分も円筒部４２と一体に成形される。

内筒ユニット４１のモータ側（一端側）の形状は、閉鎖壁４９によってサイクロンユニット２０を適用する機器に応じて任意に構成できる。ここでは、ハンディ型のクリーナ１に適用する関係から２次フィルタ５５を収容するための収容室５３ａが形成される。また、閉鎖壁４９の外周側には、外筒２１の開口部２５に嵌合させるための円筒面たる第１取付部５１が形成される。さらに、第１取付部５１に隣接するモータ側部分に、第１取付部５１よりもやや径の大きな円筒面たる第２取付部５２が形成される。第２取付部５２には本体ハウジング２と一体に成形される取り付け保持用の保持円筒面１７（図１参照）が当接する面である。第１取付部５１、第２取付部５２、円筒壁５３は段差状に接続され、第２取付部５２、円筒壁５３の内側段差部分を用いて２次フィルタ５５が保持される。ここでは２次フィルタ５５の詳細形状の図示を省略していて単なるハッチング面にて示しているが、実際には底面に空気通過孔が形成されたカップ状の容器内に、フィルタ素材を収容し、その開口部を網状又はスリット状の蓋にて固定したものである。２次フィルタ５５のモータ側端部付近には、蓋部の外縁位置がフランジ部５５ａとして図示されている。

パイプ取付部１５は、吸引される空気の流路として、軸線Ａ１と平行方向に円筒パイプを配置し、外筒２１の内部方向に管路を曲げることによって接続するものである。パイプ取付部１５は一方側端部が入口側開口１５ａとなり、他端側開口が出口側開口１５ｂとなる。入口側開口１５ａはその面が空気の流れ方向と直交するように配置され、パイプ取り付け部の内側部分が円弧状に曲げられた湾曲壁部１５ｃが形成され、パイプ６５の軸線Ｃ１に沿って流れてくる空気流の方向を曲げて、軸線Ａ１と直交する方向に向ける。パイプ取付部１５の入口側開口１５ａ側内周側には、パイプ６５が挿入されるため、その挿入位置を制限するための段差部１６がパイプ取付部１５に形成される。尚、本実施例のパイプ取付部１５とパイプ６５は単なる差し込み式としたが、固定用のネジを用いたり、何らかの嵌合手段を用いて固定するようにしても良い。

次に図４を用いて内筒ユニット４１の詳細をさらに説明する。内筒ユニット４１の円筒部は、外周部分が閉鎖状態の第１円筒部４２ａと、軸線Ａ１と平行な枠４４により形成され径方向の内側と外側に空気が移動可能なように形成した第２筒部４２ｂにより形成される。ここでは軸線Ａ１と平行に伸びる６本の枠４４（詳細は図）が形成され、柱状の枠４４以外の部分が、開口とされて径方向外側から内側への空気の流入を許容する。枠４４の外周面には網状のフィルタ４７が形成され、開口部分を介して粉塵が通過できないように制限する。用いられるフィルタ４７としては、合成樹脂製の網として、内筒ユニット４１を取り外して水洗い等ができるようにすると好ましい。また、長年の使用によって網目が塞がれないように、網目に粉塵が固着しないような表面形状として、モータを停止した際に粉塵が容易にフィルタ４７より脱落するようにすると良い。フィルタ４７の反モータ側（他端側）にはダストガード４６が設けられる。

ダストガード４６は、反集塵室側が凸となる形状の円錐部４６ａと、円錐部４６ａの外縁と接続される円筒部４６ｂによって形成され、円錐部４６ａの傾斜面が円筒部４２よりも径方向外側に突出するように外径を大きく形成することにより、円筒部４２よりも径方向外側かつ反モータ側に広がるような斜面４６ｄが形成される。モータ９の回転中に網状のフィルタ４７に付着した塵埃、特にフィルタ４７を通過できない塵埃は、モータ９が停止してファン８による風の流れが停止すると、重力によりフィルタ４７の表面から落下してダストガード４６の斜面４６ｄにあたり、集塵室２３内に落下する。このように円錐部４６ａの傾斜面が円筒部４２よりも径方向外側に突出するように形成されることにより、フィルタ４７を通過できない塵埃を集塵室２３の方向に移動させることが可能となる。また、円錐部４６ａだけでなく円筒部４６ｂも形成したので、旋回室２２の外周面から集塵室２３内への流路を絞ることができる。この流路を絞る効果は、旋回室２２内での粉塵の分離効果を向上させることと、分離して集塵室２３内に収集された粉塵が再び旋回室２２内に戻ることを抑制するためである。

第１筒部４２ａの外周面は、周方向の略半分においてその面が径方向外側に突出するようにした突出部４８が付加的に形成される。突出部４８は第１筒部４２ａと同一素材で形成される。突出部４８を設ける軸線Ａ１方向の範囲（突出範囲４３）は、閉鎖壁４９との境界から第１筒部４２ａの端部（第２円筒部４２ｂとの境界）近くまでである。突出部４８の軸線Ａ１と垂直な断面形状は、突出範囲４３内のどの位置の断面でも同じであり、その具体的な突出形状は、図５、６にて後述する。

リブ４５は軸方向に伸びる細長い６本の枠４４の内壁面側に形成される補強材であって、枠４４とリブ４５部分の軸線Ａ１との直交断面形状は略Ｔ字状となる。リブ４５の長さは枠４４よりも軸方向に長くなるように形成され、そのモータ側の端部が第１筒部４２ａの内壁面位置まで到達する。一方、リブ４５の反モータ側の端部は、ダストガード４６に接続され、ダストガード４６と円筒部４２の接続強度を高めている。円筒壁５３の外周面の一部には、内筒ユニット４１を本体ハウジング２（図２参照）に取り付ける際の係合部となるリブ５３ｂ、５３ｃ、５２ａが形成される。これらリブ５３ｂ、５３ｃ、５２ａが、内筒ユニット４１を周方向に所定量だけ回転させると、本体ハウジング側に形成された取付け用凹部（図示せず）と嵌合され、軸方向に抜けないように保持される。

以上のように、排気筒を形成する内筒ユニット４１は、閉鎖壁４９と接続される第１筒部４２ａと、ダストガード４６と接続される第２筒部４２ｂを有し、第２筒部４２ｂによって形成された排気筒によって空気通過部（排気開口）が形成されるので、パイプおよびサイクロンユニットの前端部（反モータ側の端部）を重力方向に抗して上方向に向けた姿勢（倒立姿勢）において、塵埃が集塵室２３から旋回室２２内の円筒部４２付近まで落下した場合であっても、フィルタ４７が倒立姿勢における底部（閉鎖壁４９）に対して高い位置に配置される。従って、倒立姿勢においてクリーナ１を起動させた際も、塵埃が第２筒部４２ｂに設けられたフィルタ４７に付着し難く、目詰まりを抑制できる。

図５は図３のサイクロンユニット２０を組み立てた状態を示す縦断面図である。クリーナ１の図示しないスイッチを操作し、モータ９を起動させることでファン８が回転すると、外筒２１内に吸引力が発生することにより、粉塵等を含んだ空気が吸込ノズルから吸引される。パイプ６５の内部に吸引された空気流ＡＦは、パイプ６５からパイプ取付部１５内に流入し、パイプ取付部１５にて流れる方向が略９０度曲げられて、吸引口を形成する吸引管２８から矢印ＡＦ１の方向に旋回室２２の内部に流入する。空気流ＡＦ１の外筒２１への流入方向は、外筒２１の円筒状の壁面の接線方向であって、流入された空気が外筒２１の内部で壁面に沿って旋回する（但し、図５ではその旋回流の方向は図示していない）。ここで、突出部４８が設けられる位置は、流入する空気流ＡＦ１と軸方向に重なる位置に形成し、ここでは突出部４８の軸方向一端側が閉鎖壁４９に接するように配置される。また、軸線Ａ１方向にみて突出部４８の形成される突出範囲４３（図４参照）が、パイプ取付部１５の開口１５ｂの占める長さと、部分的に重複するように配置される。このように突出部４８を閉鎖壁４９近くに設けることによりサイクロン気流の一端側に突出部４８を形成することができた。

旋回された空気は円筒部４２の周囲を旋回するように流れ、内側に位置する空気が第２筒部４２ｂから矢印ＡＦ３のようにフィルタ４７を通過して吸引され、軸線Ａ１方向モータ側に向けて矢印ＡＦ４のように流れる。矢印ＡＦ４のように排気口５０を通過した空気は、大部分の粉塵が取り除かれているが、わずかながら細かい粉塵が含まれている。細かい粉塵は、２次フィルタ５５を軸線Ａ１方向に流れることにより完全に取り除かれる。２次フィルタ５５を通過した空気ＡＦ５は、図２にて示したようにファン８により吸引されてモータ９の周囲を流れ、空気孔６から本体ハウジング２の外部に排出される。

外筒２１内での強い旋回によって分離された粉塵は、点線ＡＣのように流れる旋回流によって外筒２１の壁面に沿って集塵室２３の内部に移動する。クリーナ１を用いた作業時には、作業者が把持部３（図１参照）を片手で把持し、図示しないノズルを床面に沿って移動させるため、外筒２１の底面２６が下側になり、２次フィルタ５５が上側になることが多い。そのため、集塵室２３内においては、重量の重い粉塵は旋回流ＡＣの動きと重力によって容易に旋回室２２から集塵室２３に移動して底面２６に蓄積する。しかしながら、蓄積した粉塵のうち特に軽い粉塵は、底面に蓄積せずに旋回流ＡＣに乗って再びダストガード４６側に沿って流れてしまう。その際、一部の空気が矢印ＡＣ１の方向に流れ、他方が矢印ＡＣ２のようにダストガード４６の内部にて旋回する。矢印ＡＣ２の流れは集塵室２３内を旋回するだけであるので悪影響はない。しかしながら、矢印ＡＣ１の方向に流れた空気は旋回室２２の内部に戻るため、粉塵成分が第２筒部４２ｂから矢印ＡＦ３のようにフィルタ４７を通過して吸引される虞がある。本実施例ではこの旋回流ＡＣ１に含まれる粉塵成分を減らすことを目的として、ダストガード４６の下端付近と絞り部２４の径方向間隔を狭く形成したため、集塵室２３か旋回室２２に戻る粉塵の量を大幅に抑制することができる。さらに、ダストガード４６の下端付近と絞り部２４の軸方向間隔も狭く形成した。ここではダストガード４６の円筒部４６ｂの外縁下端部と外筒２１との径方向距離（第１の距離）Ｃ１は、軸方向距離（第１の距離）Ｃ２とほぼ同じように形成される。

ダストガード４６の形状は、軸方向の長さｔ３（内側容積部分）の円錐部４６ａと、軸方向の長さｔ４の円筒部４６ｂによって形成した。このため、ダストガード４６で形成される内部空間４６ｅの部分が実質的に集塵室２３の容積に追加されるような状態となる。また、円錐部４６ａの頂点４６ｃは、軸線Ａ１方向に見て第２筒部４２ｂの内側に位置する。この矢印４６ｃで示す頂点付近は、第２筒部４２ｂの内部に突出させても空気流ＡＦ３～ＡＦ４までの空気の流れにさほど影響しない部分であるからである。ダストガード４６の円錐部４６ａの内角θは、ここでは１２４度としているが、９０～１５０度程度の範囲で設定すれば、ＡＣ２の空気の流れを整流する上で効率が良い。

図６は図５のＣ－Ｃ部の断面図であって、軸線Ａ１及び軸線Ｃ１と垂直な断面図である。パイプ取付部１５によって案内された粉塵混じりの空気は、矢印ＡＦ１の方向にサイクロンユニット２０の吸引口となる開口部２８ａを通過して旋回室２２内に吸引される。パイプ取付部１５の軸線Ｃ１と平行な内壁面の断面は、一面が平面壁部１５ｄとされ、それに隣接する部分が湾曲壁部１５ｃとされる。湾曲壁部１５ｃは図３にて示すように吸引される空気を９０度曲げるために形成されたものである。一方、平面壁部１５ｄは旋回室２２の内部に向けて接線方向への空気流を作るために形成されるものであって、外筒２１の平面壁部２２ｂと連続面になるように形成される。空気流ＡＦ１は、平面壁部１５ｄ、２２ｂに沿って旋回室２２の内側空間の接線方向に向けて流入し、旋回室２２の断面形状円形の内壁面２２ａに沿って流れる。また、内壁面２２ａより内周側には円筒部４２の第１筒部４２ａが位置するため、第１筒部４２ａの外壁面に沿って特定方向（軸線Ａ１を図６の方向に見た際には、反時計回り）に回転して、矢印ＡＦ２のように流れる。このように流入した空気は回転流となるが、開口部２８ａから空気が連続的に吸引されるため、旋回流は周方向の回転だけでなく軸方向（軸線Ａ１の反モータ側）にも移動するので、トルネード状の流れとなる。トルネード状に周方向かつ軸方向に移動した空気は、第１筒部４２ａよりも反モータ側に位置する第２筒部４２ｂ（図５参照）において、内周側から空気が吸引され、外筒２１の外部に排出される。

ここで図６の矢印で示すように、パイプ取付部１５との接合部（開口部２８ａ）側を軸線Ａ１からみて吸引口側と定義し、その反対側を反吸引口側と定義した場合に、第１筒部４２ａの壁厚が旋回流入方向の上流側である吸引口側と、旋回流入方向の下流側である反吸引口側が異なるように構成した。ここでは反吸引口側の厚さｔ１は一定であるが、吸引口側の壁厚が厚さｔ１よりも大きくなるように突出部４８が形成され、最大壁厚がｔ２となるようにした。この結果、第１筒部４２ａ及び突出部４８の軸線Ａ１と垂直面での外縁形状が、吸引口側では楕円形となり、反吸引口側では円形となる。

図７は図３の内筒ユニット４１の部分斜視図であって、円筒部４２とダストガード４６部分の形状を示す図である。ここでは内筒ユニット４１の円筒壁５３（図５参照）の図示は省略している。伸びる円筒部４２は、モータ側（図３で見ると上側）の約１／３が径方向に貫通孔が形成されない円筒部（第１筒部４２ａ）であり、反モータ側（図３で見ると下側）は、周方向に等間隔に配置された６本の枠４４により形成された空気通過部４４ａを有する第２筒部４２ｂである。第２筒部４２ｂは径方向に大きな空気貫通用の開口であり、枠４４の外周側のすべてを覆うように網状のフィルタ４７（図３参照）を貼り付けるものであるが、図７ではフィルタ４７を図示していない。図示しないフィルタ４７は、一次フィルタとなり、網目よりも大きい塵埃が内筒ユニット４１の内側に移動することを阻止できる。６本の枠４４の形成される部分の内周面には、径方向内側に伸びるリブ４５が形成される。リブ４５はそれぞれの枠４４に対応させて配置される補強材であって、枠４４の長手方向（軸線Ａ１方向）と平行にその長手方向が伸びるように配置される。尚、強度的に十分であればリブ４５を設ける必要はないが、ここではリブ４５を設けて枠４４の周方向の幅を極力細く形成して、フィルタ４７の有効通過面積を大きく確保した。枠４４の配置される円筒部分（第２筒部４２ｂ）の反モータ側（図３で見ると下側）には、円筒部４２の前側端部を閉鎖するダストガード４６が形成される。ダストガード４６は図４にて説明したように、円錐部４６ａと円筒部４６ｂを組み合わせた傘状の部材である。尚、図７にて内部空間４６ｅにて示す部分は、図３で見て上側の壁が軸線Ａ１と直交する平坦な面にも見えるが、その形状は図４の断面で示すように凸状に形成されている。

図８はサイクロンユニット２０における吸入空気の流れを説明するための図である。サイクロンユニット２０の外筒２１のモータ側の端部には吸引管２８が形成される。吸引管２８の吸引口となる開口部２８ａは、その形状が略四角形であって、開口面が吸入方向（外筒２１の接線方向）に対して直交するように配置される。点線で示すのが吸入される空気流ＡＦのおおまかな流れであり、吸入空気は図２、図６で示したように旋回室２２内で旋回して空気よりも比重が重い粉塵を旋回流の遠心力によって径方向外側に分離させ、内周側の粉塵をほとんど含まない空気のみを第２筒部４２ｂを介して吸引して（図５の空気流ＡＦ３）、排気口５０から軸方向に空気流ＡＦ４を排出する。尚、図８では空気流ＡＦで２旋回分の矢印としているが、実際には多数回の旋回が連続的に生ずるものである。

図９は、外筒２１の絞り部２４の詳細形状を説明するための部分拡大図である。ダストガード４６は複数の枠４４による枠体（第２筒部４２ｂ）の他端側に固定される。外筒２１の絞り部２４は、図３及び図９のように軸線Ａ１を通る任意の縦断面で見た際に、傘状のダストガード４６の下端外縁位置４６ｆを中心として回転半径Ｒ１の輪郭を持つ円弧状の内壁面にて形成される。このように曲率半径Ｒ１にて外筒２１を内側に絞り込む第１の屈曲部を設けた上で、第１の屈曲部の反モータ側にて第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部をさらに設けた。つまり、本実施例では外筒２１の絞りこんだ部分を戻すようにして再び外側に広げるようにした。本明細書における定義では、外筒２１の絞り部２４の下端位置を、便宜的に、第２の屈曲部の角位置、又は、回転半径Ｒ２の円弧状の曲線部分の中心位置としている。本実施例では第２の屈曲部として、断面形状の拡大図中の左側の丸１のように、ほぼ直角となるような折り曲げ形状、又は段差形状とした。この際、折り曲げ部の頂点位置を周方向に結ぶ輪郭線は、下端外縁位置４６ｆの周方向に結ぶ輪郭線と同径であって、軸線Ａ１に向けて投影すると同位置になる。このように形成すれば、絞り部２４におけるダストガード４６の最大外縁位置４６ｆから外筒２１への距離が軸線方向から径方向にかけて一定になるため、絞り部２４を用いた旋回室２２から集塵室２３への流路制限を一定条件にて効率良く行うことができる。また、絞り部２４の下端位置の断面形状をほぼ直角に折り曲げたので、旋回室２２の壁面に沿って周方向に旋回しながら集塵室２３に流れる粉塵を、径方向内側に向けて案内することができ、集塵室２３内に捕獲された粉塵が再び旋回室２２に戻ることを効率良く阻止できる。

図９の下側で示した断面形状は、左側の丸１のような形状だけに限らず、右側の丸２のように微小の曲率半径Ｒ２になるような屈曲部としても良い。本実施例では、「屈曲」と呼ぶ場合は、明確な角度を有して折り曲げるだけでなく、緩やかに円弧状に曲がるような形状も含むもので、断面形状で見た際に直線とならない形状を広く指すものとする。第２の屈曲部の実質的な効果は丸１と同様であるが、曲率半径Ｒ２を形成したことにより、その付近で生ずる空気流ＡＦの乱れ（乱流）を抑制できる。形成される曲率半径Ｒ２は、その中心位置までの方向が曲率半径Ｒ１とは逆向きになるように形成される。つまり、曲率半径Ｒ２は、外筒２１の内壁面から内側に中心位置が存在するのに対して、曲率半径Ｒ２は外筒２１の内壁面から外側に中心位置が存在する。このように形成したことによって、第１の屈曲部と反対方向にむけて屈曲する第２の屈曲部を形成することができた。

以上のように、集塵室２３の上端付近を絞り部２４として形成すれば、旋回室２２から集塵室２３へスムーズに粉塵が移動する一方、集塵室２３の内部に入り込んだ粉塵が再び旋回室２２に戻る現象を防止することができる。また、ダストガード４６を断面視にて開口面４６ｇからの高さｔ５の五角形としたので、この内側部分の容積が実質的に集塵室２３の容積に加わる形となるので、限られた大きさの外筒２１において、集塵室２３の実質的な容積を大きくすることができる。

図１０は、内筒ユニット４１で生ずる剥離現象を説明するための図であって、図５のＣ－Ｃ部の断面図である。図１０（１）は本実施例の内筒ユニット４１の断面形状を示す図であり、図１０（２）は従来技術を用いて製造した場合の内筒ユニットを製造した場合の仮想従来例である。発明者はサイクロンユニット６０を製造するにあたって集塵室２３内での空気の流れＡＦの状態を観察した。最初に、図１０（２）のような従来技術を用いた内筒ユニット４１’で実験した。この構造は、本実施例の内筒ユニット４１から突出部４８の形成を省いたものである。従って、第１筒部４２ａ’の形状は外周縁が軸線Ａ１を通る垂直断面で円形となる。突出部４８を形成しない点を除いたその他の部分の形状は、図６にて説明した断面形状と同一である。図１０（２）において、モータ９を起動させて外筒２１内に旋回流を形成すると、その旋回流の流れる向きは図６の空気流ＡＦ１、ＡＦ２で示したとおりである。この際、点線のハッチングで示す領域５８が第１筒部４２ａ’の外壁に沿って高速で空気が流れる高速流領域となる。高速流領域は、第１筒部４２ａ’の周囲のうち反吸引口側に形成され、ここでは流入する空気流ＡＦ１の旋回角度がおおよそ０～１８０度に達する部分である。また、高速流領域５８は径方向外側でなくて、径方向内側の内筒ユニット４１’に近い部分に形成される。これは内周側の方が経路長が短く、外周側の外筒２１の壁面に近い部分は経路長が長くなるためである。

図１０（２）のように内筒ユニット４１の周囲のうち、反吸引口側にて高速流領域５８が形成されると、その反対側の内周側の領域（吸引口側の領域）にて空気流の剥離現象が確認された。図では剥離現象の起きている領域をハッチング５９にて示している。ここで“剥離領域”とは、旋回して流れる空気流ＡＦ２（図６参照）のうち、内周部分が第１筒部４２ａ’の外縁位置から離れた外周側を流れる現象であって、ハッチング５９の部分は空気が流れない領域となる。従って、ハッチング５９の外縁位置よりも外側部分にだけ空気流ＡＦ２が存在することになるので、結果として旋回流速が低下する。ここでは旋回して流れる空気流ＡＦ２（図６参照）が、旋回角１８０度の矢印５８ａ付近から内壁壁面（第１筒部４２ａ’の外周面）から剥離する現象が生じはじめ、旋回角２２５度付近の矢印５８ｂ付近でさらに大きくなり、旋回角２７０度付近の矢印５８ｃ付近で剥離量が極大になる。極大位置を過ぎて空気流ＡＦ２がさらに流れると、旋回角３１５度付近の矢印５８ｄ付近まで徐々に剥離量が減少し、旋回角３６０度付近（次の空気流ＡＦの旋回角０度位置）にて矢印５８ｅに示すように剥離量がなくなる。発明者による実験によると、剥離領域５９は旋回流速が存在しないため、粉塵の遠心分離効果が発生せず分解性能が低下する。また、剥離領域５９の存在は旋回室２２内のスムーズな空気の流れを阻害することになるので好ましくない。従って、その空気の流れの阻害を避けるために、本発明では図１０（１）のように剥離領域を壁面にて塞ぐように、内壁面を径方向外側に向けて突出するように形成した。

図１０（１）では内筒ユニット４１の周囲のうち、反吸引口側に径方向外側に突出する壁面（突出部４８）を形成した。この突出部４８の形状は図１０（２）の剥離領域５９の形状に対応する。即ち、ここでは旋回して流れる空気流ＡＦ２（図６参照）の旋回角１８０度の矢印４８ａ付近から内壁壁面の肉厚が増加し始め、旋回角２２５度付近の矢印４８ｂ付近でさらに大きくなり、旋回角２７０度付近の矢印４８ｃ付近で径方向外側への突出量が極大になる。軸線Ａ１との垂直断面で見て極大突出位置を過ぎると、旋回角３１５度付近の矢印４８ｄ付近まで徐々に突出量が減少し、旋回角３６０度付近（次の空気流ＡＦの旋回角０度位置）にて矢印４８ｅに示すように突出量がゼロになる。このように軸線Ａ１を通り、空気流の流入方向と直交する仮想線Ｅ１よりも吸引口たる開口２８ａに近い側（吸引口側）に突出部４８を形成した。軸線Ａ１と垂直断面で見た吸引口側に形成される突出部４８の外縁輪郭は楕円形状とされ、反吸引口側の第１筒部４２ａの外縁輪郭は真円形状とされる。尚、図７にて前述したように第１筒部４２ａに追加形成される突出部４８は、合成樹脂の一体成形によって同時に形成される。このように本実施例では５９に存在する剥離領域を無くすことで旋回流速の低下を防ぎ、粉塵の分離性能の退化を防止できる。

次に図１１を用いて本発明の第２の実施例に係るサイクロンユニット６０を説明する。第２の実施例では外筒６１の形状、特に、絞り部６４の形状が第１の実施例の外筒２１と異なるだけで、外筒６１以外の部品については第１の実施例で示したサイクロンユニット２０と同一部品を用いるため、同じ部品には同一番号の符号を付している。外筒６１は内筒ユニット４１の円筒部４２の周囲に旋回流を発生させるための旋回室６２と、旋回室６２の反モータ側に接続され、分離された粉塵を収容するための集塵室６３により形成される。旋回室６２の外径や形状は図３で示した第１の実施例の外筒２１と同じとすれば良い。しかしながら、絞り部６４の内側壁面を見た際に明確な段差（図３の段差部３２の内側壁面形状）を有するのではなくて、旋回室６２の内径から緩やかに絞り込むようにした。ここでは、図１１のように軸線Ａ１を通る断面で見た際の絞り部６４が、曲率半径Ｒ１とＲ２を有する２つの曲面を含んで形成されるようにした。絞り部６４の旋回室６２に近い側の形状は、ダストガード４６の開放端の外縁位置４６ｆを中心に曲率半径Ｒ１となる内壁面６４ａを有する。内壁面６４ａの反モータ側は、内壁面６４ａにより内側に絞り込まれた壁面を外側に広げるように、曲率半径Ｒ１とは反対向きの曲率半径Ｒ２を有する内壁面６４ｂによって集塵室６３の一定の内径を有する部分（定径部）に接続するようにした。集塵室６３の定径部においては、軸線Ａ１方向全域にわたってその内径が、集塵室入口の内径（又はダストガード４６の内径Ｄ７）と同等以下である。本実施例では、絞り部６４と旋回室６２の軸方向にみた境界位置は、ダストガード４６の開放端の外縁位置４６ｆから軸線Ａ１と平行線を引いた際に、集塵室６３の内壁面と当接する位置を絞り部６４の下端位置としている。外筒６１の形状変更部分は絞り部６４内に留まる必要は無く、絞り部６４を越えた旋回室６２の端部部分にも及ぶような曲面形状としても良い。旋回室６２から集塵室６３への境界部分の径方向の間隔Ｃ１は、図５で示した間隔Ｃ１と同じとすれば良い。また、ダストガード４６の開放端の外縁位置４６ｆから集塵室６３の内壁面までの軸方向の長さＣ２は、ここでは間隔Ｃ１よりも大きくなるように、即ち、間隔Ｃ１が間隔Ｃ２の１．６倍程度とした。発明者の実験の結果、軸方向の長さＣ２は、間隔Ｃ１の０．５～２．０倍程度とすれば良好な効果が得られることがわかった。

図１１でも第１の実施例と同様の効果を得ることができる。即ち、旋回室６２に形成される高速の旋回気流が集塵室６３内に侵入し難くなるため、集塵室６３内に捕集された塵埃が舞い上がって旋回室６２に逆流することを抑制でき、一端集塵された粉塵が排気筒たる第２筒部４２ｂに至ることを効果的に抑制できる。従って、一度捕集された塵埃が集塵室６３に留まりやすいので、一次フィルタ４７のつまりを抑制でき、集塵性能も高めることができる。

次に図１２を用いて本発明の第３の実施例に係るサイクロンユニットを説明する。第３の実施例では外筒８１の形状、特に、絞り部８４付近の形状が第２の実施例の外筒６１と異なるだけで、外筒８１以外の部品については第１の実施例で示したサイクロンユニット２０と同一部品を用いる。ここでは絞り部８４において内径を絞るように曲率半径Ｒ１の第１の屈曲部８４ａを形成するようにし、絞り部８４の前方（第１の屈曲部よりも反モータ側）に接するように、曲率半径Ｒ２にて前記第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部８４ｂを形成した。この際、旋回室８２から集塵室８３への境界部分の径方向の間隔Ｃ１と、ダストガード４６の開放端の外縁位置４６ｆから集塵室８３の内壁面までの軸方向の長さＣ２は、図１１に示した間隔と同じとすれば良い。

ここで屈曲部８４ｂは、絞り部８４を越えて大きく絞り戻し部８５にまで伸びるようにした。絞り戻し部８５においてはさらに、前記第２の屈曲部と反対方向に屈曲する第３の屈曲部８５ａを設けて、絞り戻し部８５よりも底面８７側の集塵室８３の内壁形状が円筒形に近くなうようにした。このように絞り部８４と絞り戻し部８５を設けることにより、ダストガード４６と集塵室８３との間隔を径方向及び軸方向に狭めることができるので、第１の実施例及び第２の実施例と同様の効果を得ることができる。尚、絞り部８４と絞り戻し部８５を設けるのは、ダストガード４６と集塵室８３との間隔を径方向及び軸方向に狭める目的である。従って、外筒８１の壁面形状にて図１２のような第１及び第２の屈曲部を形成するのではなく、円筒形の外筒の内側にリング状の別体部材を配置して、図１２のような断面視で径方向内側に向けて突出する凸部を形成することも可能である。このように外筒８１の一部に凸部を形成することで、集塵室８３の底面８７付近に滞留する粉塵が集塵室８３内に戻る現象を抑制することができる。リング状の別体部材は合成樹脂やゴム等によって製造し、外筒の内側に接着すれば良い。

以上、本発明を３つの実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例だけに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、外筒の絞り部の絞り形状は、ダストガード４６の下端外縁と狭い間隔にて隔てるようにして、旋回室側から集塵室側へ向かう経路の径方向及び軸方向の距離を絞り込むことができるならば、任意の絞り形状であっても良い。また、上述の実施例では外筒を一体形状として旋回室と集塵室を同じ筐体にて製造しているが、旋回室部分と集塵室部分が分離できるような分離形状にて形成しても良い。

１…クリーナ、２…本体ハウジング、２ａ…モータ収容部、２ｂ…フィルタ収容室、３…把持部、６…空気孔、７…ファンガイド、８…ファン、９…モータ、１４…取付基台、１５…パイプ取付部、１５ａ…入口側開口、１５ｂ…出口側開口、１５ｃ…湾曲壁部、１５ｄ…平面壁部、１６…段差部、１７…保持円筒面、２０…サイクロンユニット、２１…外筒、２２…旋回室、２２ａ…内壁面、２２ｂ…平面壁部、２３…集塵室、２４…絞り部、２５…開口部、２６…底面、２７…取付け用リブ、２８…吸引管、２８ａ…開口部、３２…段差部、４１…内筒ユニット、４２…円筒部、４２ａ…第１筒部、４２ｂ…第２筒部、４３…突出範囲、４４…枠、４４ａ…空気通過部、４５…リブ、４６…ダストガード、４６ａ…円錐部、４６ｂ…円筒部、４６ｃ…頂点、４６ｄ…斜面、４６ｅ…内部空間、４６ｆ…外縁位置、４６ｇ…開口面、４７…（一次）フィルタ、４８…突出部、４９…閉鎖壁、５０…排気口、５１…第１取付部、５１ａ…凸部、５２…第２取付部、５２ａ…リブ、５３…円筒壁、５３ａ…収容室、５３ｂ、５３ｃ…リブ、５４…開口部、５５…（２次）フィルタ、５５ａ…フランジ部、５６…フィルタ押さえ部材、５８…高速流領域、５９…剥離領域、６０…サイクロンユニット（仮想従来例）、６１…外筒、６２…旋回室、６３…集塵室、６４…絞り部、６４ａ…内壁面（第１の屈曲部）、６４ｂ…内壁面（第２の屈曲部）、６５…パイプ、６５ａ…開口、８１…外筒、８２…旋回室、８３…集塵室、８４…絞り部、８５…絞り戻し部、８７…底面、９０…電池パック、９１…ラッチボタン、ＡＦ…空気の流れ（空気流）、Ａ１…（サイクロンユニットの長手方向）軸線、ｔ１…（反吸引口側の）壁厚、ｔ２…（吸引口側の）壁厚

Claims

軸方向に延び塵埃を含む外気を接線方向に吸引する吸引口を有する円筒容器状の外筒と、前記外筒の内部に前記軸方向一端と接続して同軸上に配置され前記外筒内の空気を外部に排出する内筒ユニットを有し、外気を前記外筒内で旋回させて遠心力を利用して空気と塵埃を分離するようにしたサイクロンユニットにおいて、
前記内筒ユニットは軸方向に伸びる円筒部を有し、前記円筒部には周方向における一部の領域が径方向外側に拡径した突出部を有することを特徴とするサイクロンユニット。
前記円筒部は、前記外筒の前記一端と接続され連続した壁部を有する第１筒部と、前記第１筒部と軸方向に並べて配置され内外を径方向に連通させる第２筒部を有し、
前記突出部は、前記第１筒部に設けられることを特徴とする請求項１に記載のサイクロンユニット。
前記突出部は前記第１筒部において前記吸引口と軸方向に重なる位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載のサイクロンユニット。
前記突出部を通る軸方向と垂直な断面形状は、周方向の一部の外縁が真円状であり、残りの輪郭が楕円状に形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載のサイクロンユニット。
前記突出部は、軸心から吸引口側の外縁位置までの距離が、軸心から反吸引口側の外縁位置までの距離よりも長いことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のサイクロンユニット。
前記突出部の形成される前記第１筒部の旋回方向上流側と下流側の形状を非対称形状としたことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のサイクロンユニット。
前記突出部は前記一端と連続して配置され、前記突出部の軸方向の長さは前記吸引口の軸方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載のサイクロンユニット。
前記突出部は、前記軸方向において前記第１筒部の一部又は全域に形成されることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のサイクロンユニット。
軸方向と垂直断面で見た際の前記突出部の径方向に最も突出する最大突出点は、軸線からみて前記吸引口からの空気が流入する上流側に位置することを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載のサイクロンユニット。
前記第２筒部は、軸方向に伸びる複数の枠によって形成され、枠の間の開口部分が空気を径方向に連通可能とする空気通過部とされ、
前記空気通過部には空気を濾過するためのフィルタが設けられることを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載のサイクロンユニット。
前記内筒ユニットの前記第２筒部の前記第１筒部と離れる側の端部に、軸方向に閉鎖すると共に外縁位置から径方向外側に突出するダストガードが設けたことを特徴とする請求項２から１０のいずれか一項に記載のサイクロンユニット。
請求項１から１１のいずれか一項に記載のサイクロンユニットと、前記サイクロンユニットの排気口から空気を吸引するファンと、前記ファンを回転させるモータと、前記吸引口に接続される接続管を有することを特徴とするクリーナ。
前記排気口から前記ファンに至る部分に、空気を濾過するための２次フィルタを設けたことを特徴とする請求項１２に記載のクリーナ。
軸方向に延び塵埃を含む外気を接線方向に吸引する円筒容器状の外筒と、前記外筒の内部に前記軸方向一端と接続して同軸上に配置され前記外筒内の空気を外部に排出する内筒ユニットを有し、外気を前記内筒ユニットと前記外筒の間で旋回させて遠心力を利用して空気と塵埃を分離するようにしたサイクロンユニットにおいて、
前記内筒ユニットには内外を径方向に連通する空気通過部が形成され、該空気通過部に対して前記軸方向において前記一端と反対の他端側に隣接するように径方向外側に突出する壁面を有するダストガードを設け、
前記外筒の内部は、前記内筒ユニットの位置する旋回室と、前記旋回室よりも他端側にあって分離された塵埃を貯める集塵室を有し、
前記集塵室の前記旋回室との接続部分に、曲率半径Ｒ１を有するように内径を絞り込んだ絞り部を設けることによって、前記絞り部下端の内径が前記ダストガードの最大径と同等以下としたことを特徴とするサイクロンユニット。