JP5736976B2 - 電気掃除機 - Google Patents

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Description

本発明は、イオン発生器を有する電気掃除機に関するものである。
従来の電気掃除機は、電動送風機によって吸気を発生させ、塵埃を含む空気を集塵装置に取り込み、紙パック式のようにフィルターで塵埃をろ過したり、サイクロン式のように塵埃を含む空気を旋回してその遠心力により塵埃を分離して、集塵する。
電気掃除機において、吸気が通過する吸気通路を構成する部材は、空気との摩擦により帯電する。また、空気と塵埃の摩擦により塵埃が帯電する。特に空気と塵埃とを旋回して両者を分離するサイクロン式掃除機においては、空気が集塵装置内の壁面に沿って旋回するので集塵装置が帯電しやすい。また、空気との摩擦によって帯電した塵埃も空気とともに集塵装置内を旋回するので、帯電した塵埃が集塵装置内の壁面接触することによっても集塵装置が帯電する。
集塵装置や集塵装置の内部の塵埃が帯電すると、電気掃除機の使用者が集塵装置内に溜められた塵埃を廃棄するときに、塵埃が集塵装置の内壁面に付着して廃棄しにくくなったり、塵埃が集塵装置から飛び出して周囲に飛び散ったりすることがあるといった問題があった。
塵埃や集塵装置の帯電を防ぐためには、吸気にイオンを供給する方法がよく用いられる。帯電している塵埃の逆極性のイオンが塵埃に付着することで塵埃の帯電を抑え、微細な塵埃が凝集しやすくなり、塵埃を大きくすることができるという効果もある。その結果、フィルターや旋回による空気と塵埃の分離効果を高められるので吸引力の持続に繋がる。
従来の電気掃除機では、イオン発生器を吸気側に設け、さらに塵埃を含む空気の吸気路とは別の吸気路をイオン発生器に設けることで、イオン発生器内に塵埃が進入することを抑制し、イオン発生器が塵埃に汚染されてイオンの発生が減少してしまうことを防いでいる。その結果、イオンを安定して供給することができる。しかしながら、塵埃を含む空気の吸気路とは別の吸気路を設けると、吸引力が低下する。特に、塵埃捕集室に塵埃が溜まった場合に吸気路内の圧力が高くなり(圧力は大気圧より低い状態)、この状態での吸引性能の低下が問題となる。そこで、イオン発生器に設けられる吸気路に弁機構を設けることで、吸気路内の圧力が高くなったとき弁が閉まり、吸引力の低下を防止するものがある(例えば特許文献1参照)。
特開2011−15881 (4頁、図4)
しかしながら、上記の従来の電気掃除機では、弁機構による部品点数の増加や、高圧時には弁が閉まるのでイオンを安定して供給できないという課題があった。
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたものであり、塵埃の付着によるイオン発生器の汚損を防止するとともに、吸気風路に対して簡単な構造で、安定してイオンを供給することの出来る電気掃除機を提供することを目的とする。
本発明の電気掃除機は、電動送風機と、電動送風機の駆動により吸込口から吸気して排気口より排気する風路中に配設された集塵装置と、集塵装置の上流側の吸気風路にイオンを供給するイオン発生器と、を備え、イオン発生器は、箱状の筐体と、この筐体の中に配設されイオンを発生するイオン発生部と、筐体に設けられイオン発生部と吸気風路とを連通する開口部と、筐体に設けられこの筐体の外部からイオン発生部に電力を供給するリード線が挿通される穴部とを有し、電動送風機が駆動され吸気風路内が負圧になると、筐体の外気が筐体内から開口部を経由して吸気風路に侵入可能な隙間を穴部とリード線との間に形成し、イオン発生器は、開口部が吸気風路の湾曲部に連通するように設けられているものである。
本発明によれば、電動送風機が駆動され吸気風路内が負圧になると、外気がイオン発生器の筐体内を経由して吸気風路に侵入可能な隙間を、筐体に設けた穴部とイオン発生部へ電力を供給するリード線との間に形成したので、塵埃の付着によるイオン発生器の汚損を防止するとともに、吸気風路に対して簡単な構造で、吸引性能の低下を抑制するとともに安定してイオンを供給することができる。
本発明の実施の形態1に係る電気掃除機の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る電気掃除機の集塵装置を示す正面図、側面図および断面図である。 本発明の実施の形態1に係る電気掃除機の掃除機本体の中央断面図である。 本発明の実施の形態1に係る電気掃除機の掃除機本体から集塵装置を取り外した状態の斜視図である。 図4における掃除機本体からイオン発生器を取り外した状態の斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る電気掃除機の掃除機本体に配設されるダクトの斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る電気掃除機の掃除機本体に配設されるダクトにイオン発生器が装着される位置での掃除機本体及びダクトの横断面図である。 本発明の実施の形態1に係る電気掃除機のダクトの掃除機本体への取付位置決め部の位置での横断面図である。 本発明の実施の形態1に係る電気掃除機のダクトの掃除機本体への取付部の位置での縦断面図である。 本発明の実施の形態1に係る電気掃除機のイオン発生器の縦断面図および開口部からみた正面図である。 本発明の実施の形態1に係る電気掃除機のイオン発生器のイオン発生部の構成を説明する図である。 本発明の実施の形態1に係る電気掃除機のイオン発生器のイオンの流れを説明する図である。 本発明の実施の形態2に係る電気掃除機のダクト湾曲部の空気の流れを説明する模式図である。
実施の形態1.
集塵方式としてサイクロン式集塵方式を例にとり説明する。本発明は、サイクロン式集塵方式にかぎらず、紙パック集塵方式の場合にも適用できる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る電気掃除機の外観を示す斜視図である。図2の(a)、(b)及び(c)は、それぞれ、実施の形態1に係る電気掃除機の集塵装置を示す正面図、側面図および断面図である。図3は、実施の形態1に係る電気掃除機の掃除機本体の中央断面図である。図4は、実施の形態1に係る電気掃除機の掃除機本体から集塵装置を取り外した状態の斜視図である。図5は、図4における掃除機本体からイオン発生器を取り外した状態の斜視図である。図6は、実施の形態1に係る電気掃除機の掃除機本体に配設されるダクトの斜視図である。図7は、実施の形態1に係る電気掃除機の掃除機本体に配設されるダクトにイオン発生器が装着される位置での掃除機本体及びダクトの横断面図である。図8は、実施の形態1に係る電気掃除機のダクトの掃除機本体への取付位置決め部の位置での横断面図である。図9は、実施の形態1に係る電気掃除機のダクトの掃除機本体への取付部の位置での縦断面図である。図10の(a)及び(b)は、それぞれ、実施の形態1に係る電気掃除機のイオン発生器の縦断面図および開口部からみた正面図である。図11は、実施の形態1に係る電気掃除機のイオン発生器のイオン発生部の構成を説明する図である。図12は、実施の形態1に係る電気掃除機のイオン発生器のイオンの流れを説明する図である。
図1に示すように、電気掃除機100において、掃除機本体1の前部にあるホース差込口7に、一端にホース差込部6と他端にホース手元部4を持つ軟質の蛇腹ホース5のホース差込部4を接続し、ホース手元部4に延長パイプ3を接続し、さらに吸込具2を接続する。ホース手元部2には複数の操作スイッチ(図示せず)が配設され、操作された操作スイッチに基づき掃除機本体1内部に配設された制御部(図示せず)が、後述する電動送風機の駆動、停止、出力の設定の制御を行う。吸込具2の下面には開口された吸込口2aが形成される。
掃除機本体1は、集塵装置であるサイクロン式集塵部10が収容される集塵室20と、送風室12を有する。サイクロン式集塵部10へは、ホース差込口7から掃除機本体の吸込部である第1の本体吸気口7aを経由して接続される。送風室12内には電動送風機13が設けられる。
サイクロン式集塵部10は掃除機本体1の上部に着脱自在に設けられる。ダクト8により、第1の本体吸気口7aとサイクロン式集塵部10のサイクロン吸気口10aとが連通する。サイクロン式集塵部10のサイクロン吸気口10aとサイクロン排気口10bとが連通する(図2参照)。サイクロン排気口10bは掃除機本体1に設けた第2の本体吸気口11と接続される。第2の本体吸気口11は送風室12と連通する。送風室12は、サイクロン式集塵部10に対し、ダクト8と反対側に取り付けられる排気部14と連通する。排気部14には多数の穴から構成される排気口14aが設けられる。なお、送風室12から排出される空気の一部は、制御部の制御基板(図示せず)を冷却し、電源コードリールを冷却して、排気口14aとは別の排気口(図示せず)から掃除機本体1の外部へ排気される。
このように、吸込具2の下面に形成された吸込口2aから、排気部14に形成された排気口14aに至る風路が形成され、この風路中に集塵装置であるサイクロン式集塵部10が配設される。また、サイクロン式集塵部10の上流側の風路である吸気風路にイオンを供給するイオン発生器9が設けられる(図4参照)。
図2(a)、(b)及び(c)は、それぞれ、サイクロン式集塵部10の正面図、側面図及び断面図である。サイクロン式集塵部10は、第1の遠心分離筒101の中心軸A103及び第2の遠心分離筒102の中心軸B104と略平行になるように配置されており、分離した塵埃を溜めるための集塵装置内集塵室105を備えている。ハンドル106は、サイクロン式集塵部10の前面側上面に設けられ、掃除機本体1及びサイクロン式集塵部9の持ち運び共用である。
図3は掃除機本体1にサイクロン式集塵部10がセットされた状態の中央断面図である。第1の本体吸気口7aと、後述するダクト8の連結部である第1部材81の第1のダクト吸気口8aとは、パッキン21によりシールされている。
図6はダクト8の外観を示す。ダクト8は、第1部材81、第2部材82、第3部材83、及び第4部材84の4部品から構成され、それぞれ、パッキン8fを介して接続される。第1部材81は、第1の本体吸気口7aとパッキン21を介して接続される第1のダクト吸気口8aを有する。第2部材32は略L字形状で湾曲部を有し、後述するイオン発生器9の開口部9cと接続される第2のダクト吸気口8cが形成される。第3部材83は、下面に掃除機本体1との取り付けの位置決め部8eを有する(図8参照)。第4部材84は、サイクロン式集塵部10のサイクロン吸気口10aと接続されるダクト排気口8bを有する。また、取付部8dを有し、ネジ23により掃除機本体1に固定される(図9参照)。
図10(a)及び(b)は、それぞれ、イオン発生器9の縦断面図及び第2のダクト吸気口8cと接続される開口部9c側から見た正面図である。イオン発生器9は、箱状の筐体9aと、その中に収容されイオンを発生するイオン発生部9bと、筐体9aに設けられイオン発生部9bと吸気風路とを連通する開口部9cと、筐体9aに設けられ筐体9aの外部からイオン発生部9bに電力を供給する2本のリード線9d、9eがそれぞれ挿通される穴部9f、9gとを備える。2本のリード線9d及び9eは直流高電圧発生装置(図示せず)と接続され、それぞれ、5kV程度の負電圧及びゼロ電圧が出力される。この直流高電圧発生装置は制御部により、起動、電圧値の調整などが制御される。
リード線9d、9eと穴部9f、9gとの間には、それぞれ隙間9h、9iが形成される。開口部9cの前側(第2のダクト吸気口8cと対向する側)には、パッキン9jが設けられる。また、筐体9aの下面には、筐体9aを掃除機本体1へ取り付けるための取付部9kが設けられる。取付部9kの穴にネジ24を挿通して掃除機本体1へ固定する(図12参照)。
イオン発生部9bには、負電位の針状電極9lと、これに対向するゼロ電位の対向電極9mとを備える。針状電極91には5kV程度の負電圧が印加される。リード線9d及び9eは、それぞれ、針状電極9l及び対向電極9mに接続され、中心部の金属線の周囲がビニールで被覆されている。リード線9d及び9eの直径は、例えば、それぞれ2.1mm及び1.8mmであり、穴部の直径は2.4mm程度である。このように、リード線と穴部との間に隙間が形成され、後述するように、電動送風機13が駆動されて吸気風路が負圧になると、この隙間から筐体9aの外気が筐体9a内に侵入する。
図10(b)に示すように、穴部9f、9gに対しイオン発生部9bは右側に偏在し、開口部9cは左側に偏在している。このように配置することにより、穴部9f、9gから外気とともに塵埃が侵入しても、その外気は開口部9cに向かって流れるのでイオン発生部9bに向かわず、塵埃がイオン発生部9bに付着して汚損することを抑制できる。
図11(a)及び(b)は、それぞれ、イオン発生部9bの電極9l、9m側から見た平面図及び開口部9c側から見た横断面図である。針状電極9iにはリード線9dにより5kV程度の直流負電圧が印加される。対向電極9mは針状電極9lを取り囲むように配置される略コ字状の電極で、リード線9eにより0電位、すなわち、アース電位に保たれる。これらの電極は、針状電極9iの位置に切り欠かれた略コ字状の基板9nの上に配設され、絶縁部材9oで絶縁、固定される。針状電極9iの先端付近に電界が集中してコロナ放電が生じ、マイナスイオンが発生する。
次に動作について説明する。
ホース手元部4の操作スイッチの起動ボタンを押すと、制御部が電動送風機13を駆動するように制御する。電動送風機13の駆動により、電動送風機13の上流側の風路に負圧が発生し、床面等の塵埃は空気と共に吸込具2の下面の吸込口2aから吸引され、延長パイプ3、ホース手元部4からホース差込部6を経由してホース差込口7より掃除機本体1へと導かれる。
掃除機本体1内へ導かれた塵埃を含む空気(塵埃空気)は、第1の本体吸気口7aから第1部材81、第2部材82、第3部材83及び第4部材84からなるダクト8を通過して、第4部材84に設けられたダクト排気口8bから排出される。ダクト排気口8bから排出された塵埃空気は、サイクロン吸気口10aからサイクロン式集塵部10内へ導かれる。サイクロン式集塵部10内に導かれた塵埃空気は、二つの遠心分離筒である第1の遠心分離筒101及び第2の遠心分離筒102の中で旋回流となり、その遠心力により塵埃が分離されて集塵装置内集塵室105に蓄積される。塵埃の取り除かれた空気はサイクロン排気口10bから排出される。
サイクロン排気口10bから排出された空気は、掃除機本体1に設けた第2の本体吸気口11から再び掃除機本体1の内部へ導かれる。その後、電動送風機13を経由して送風室12へ導かれる。送風室12へ導かれた空気は、排気部14に排出され、排気部14に設けられた多数の穴から構成される排気口14aから掃除機本体1の外部へ排気される。なお、送風室12から排出される空気の一部は、制御基板(図示せず)を冷却し、電源コードリールを冷却して、排気口14aとは別の排気口(図示せず)から掃除機本体1の外部へ排気される。
また、電動送風機13の駆動と同時に、制御部は直流高電圧発生装置に高電圧を発生するよう制御する。直流高電圧発生装置は接続されるリード線9d及びリード線9eにそれぞれ5kV程度の負電圧、及びゼロ電圧を出力する。リード線9d,9eに出力された直流電圧が、それぞれ接続されるイオン発生部9b内の針状電極9l及び対向電極9mに印加される。針状電極9l及び対向電極9mの間に直流高電圧が印加されると、電界が集中する針状電極9lの先端付近にコロナ放電が発生し、負イオンが発生する。
電動送風機13の駆動により、集塵装置であるサイクロン式集塵部10より上流側の吸気風路に負圧が生じる。この吸気風路の一部を形成する第2部材82に設けられた第2のダクト吸気口8c付近にも負圧が生じることになる。すると、第2のダクト吸気口8cとパッキン9jを介して接続されるイオン発生器9の筐体9a内も負圧となる。そして、筐体9aに設けられた穴部9f、9gとリード線9d、9eとの隙間9h、9iから、筐体9aの外気が筐体9a内に侵入する。この侵入した外気に負イオンが誘引されて、筐体9aの開口部9cを経由して、吸気風路内に負イオンを含んだ外気が供給される。
このように、負イオンは筐体9aの外気に吸引されて吸気風路に供給されるので、吸気風路中の塵埃がイオン発生器9に侵入することがなく、イオン発生部9bが塵埃により汚損されることを抑制できる。また、穴部9f、9gに対しイオン発生部9bは右側に偏在し、開口部9cは左側に偏在しているので、穴部9f、9gから外気とともに塵埃が侵入しても、その外気は開口部9cに向かって流れるのでイオン発生部9bに向かわず、塵埃がイオン発生部9bの電極9l等に付着して汚損することを抑制できる。
イオン発生器9から供給された負イオンは、ダクト9を経由してサイクロン集塵部10へ供給される。そして、正に帯電しているサイクロン集塵部10の内壁を除電し、塵埃が付着するのを抑制する。また、正に帯電している塵埃を除電する。
塵埃が除電されることで塵埃同士に働く斥力が無くなり微細な塵埃が凝集して大きくなる。
電動送風機13を駆動して掃除する場合、本来床面の塵埃を吸引するための吸込口2aから吸気する風路に対し、イオン発生器9の筐体9aの隙間9h,9iからも吸気されるので、塵埃を吸引するための仕事率が低下する。実施の形態1において、イオン発生器9の筐体9aの隙間9h、9iの面積は、合計で円形2mmの穴と同じ程度である。そして、この穴の面積による仕事率の低下は10W程度であることを実験的に確認している。したがって、イオン発生器9の筐体9aに吸気用の隙間を設けても吸引性能の低下を少なくすることができる。
このように、実施の形態1における電気掃除機によれば、電動送風機が駆動され吸気風路内が負圧になると、外気がイオン発生器の筐体内を経由して吸気風路に侵入可能な隙間を、筐体に設けた穴部とイオン発生部へ電力を供給するリード線との間に形成したので、塵埃の付着によるイオン発生器の汚損を防止するとともに、吸気風路に対して簡単な構造で、吸引性能の低下を抑制するとともに安定してイオンを供給することができる。
また、集塵装置の上流側の吸気風路にイオンを供給するようにしたので、帯電した集塵装置の内壁を除電することができる。
また、掃除機本体の吸込部と集塵装置の入口部とを連通するダクト中にイオンが供給されるようにしたので、イオンが供給される第2のダクト吸気口から集塵装置までの距離が短く、第2のダクト吸気口から集塵装置までのダクトの内壁を除電するのに使用されるイオンを低減し、集塵装置へ供給するイオンの量を確保することができる。
また、イオン発生器の筐体の穴部に対し、イオン発生部は右側に偏在し、筐体の開口部は左側に偏在ように配置することにより、穴部から外気とともに塵埃が侵入しても、その外気は開口部に向かって流れるのでイオン発生部に向かわず、塵埃がイオン発生部に付着して汚損することを抑制できる。
なお、実施の形態1の電気掃除機では、集塵装置をサイクロン式集塵部としたが、紙パック集塵方式集塵部としてもよい。紙パックの内壁や、紙パック内の塵埃を除電でき、ゴミの廃棄が容易になる。また、塵埃が除電されることで塵埃同士に働く斥力が無くなり微細な塵埃が凝集して大きくなり、フィルターによる捕集力を上げることができる。
また、実施の形態1の電気掃除機では、イオンが供給される吸気風路として、掃除機本体の吸込部と集塵装置の入口部とを連通するダクトに設けた第2のダクト吸気口としたが、ホース手元部や吸込具に設けてもよい。イオンが供給される位置の下流側の風路の壁面や塵埃が除電されるので、塵埃が壁面に付着することを抑制できる。
実施の形態2.
実施の形態1の電気掃除機では、第2のダクト吸気口を第2部材の直管部分付近に設けたが、湾曲部87付近に設けるものである。
図13は、本発明の実施の形態2に係る電気掃除機のダクト湾曲部の空気の流れを説明する模式図である。
図13(a)は、ダクト85の横断面図であり、二つの直管部86が湾曲部87を介して接続されている。同図中Cはダクト85中の空気流を示す。
図13(b)は、図13(a)のI−I線断面図である。同図中Dは、同断面内の還流を示す。
直管部86を流れる流体である空気に対し、湾曲部87では遠心力が働く。流速の大きい管中央部の空気に作用する遠心力は、管壁付近の流速の小さい空気に作用する遠心力よりも大きいので、管中央部の空気は曲がりの外側である外周部B側へ押しやられ、管壁近くの空気は壁に沿って曲がりの内側である内周部A側へ回り込む。また、I―I線断面内の壁面の圧力分布は、外周部B側で高く、内周部A側で低いことが知られている。その結果、図13(b)に示すように、矢印Dのような還流が生じる。
内周部A付近の還流Dは壁面から管中央方向に流れるので、内周部A付近にイオン発生器9と連通する第2のダクト吸気口8cを設ければ、イオン発生器9で発生したイオンが還流Dにより効率よくダクト87内に供給される。
内周部A付近に限らず、第2のダクト吸気口8cを湾曲部87の外周に設けてもよい。空気流Cに還流Dの流れが加わるので、壁面付近の流速が増し、ベルヌイの定理から圧力が低下するので、イオン発生器9で発生したイオンが効率よくダクト85内に供給される。
このように、実施の形態2における電気掃除機によれば、吸気風路の湾曲する部分からイオンを供給するようにしたので、イオン発生器で発生したイオンが効率よく吸気風路内に供給される。
1 掃除機本体、
2 吸込具、
2a 吸込口、
3 延長パイプ、
4 ホース手元部、
5 蛇腹ホース、
6 ホース差込部、
7 ホース差込口、
7a 第1の本体吸気口(掃除機本体の吸込部)、
8 ダクト、
81 第1部材、
82 第2部材、
83 第3部材、
84 第4部材、
8a 第1のダクト吸気口、
8b ダクト排気口、
8c 第2のダクト吸気口、
8d 取付部、
8e 位置決め部、
8f パッキン、
85 ダクト、
86 直管部、
87 湾曲部、
9 イオン発生器、
9a 筐体、
9b イオン発生部、
9c 開口部、
9d リード線、
9e リード線、
9f 穴部、
9g 穴部、
9h 隙間、
9i 隙間、
9j パッキン、
9k 取付部、
9l 針状電極、
9m 対向電極、
9n 基板、
9o 絶縁部材、
10 サイクロン式集塵部(集塵装置)、
10a サイクロン吸気口、
10b サイクロン排気口、
101 第1の遠心分離筒、
102 第2の遠心分離筒、
103 中心軸A、
104 中心軸B、
105 集塵装置内集塵室、
106 ハンドル、
11 第2の本体吸気口、
12 送風室、
13 電動送風機、
14 排気部、
14a 排気口、
20 集塵室、
21 パッキン、
22 上ケース、
23 ネジ、
24 ネジ、
100 電気掃除機、
A 内周部、
B 外周部、
C 空気流、
D 還流。

Claims (3)

  1. 電動送風機と、
    前記電動送風機の駆動により吸込口から吸気して排気口より排気する風路中に配設された集塵装置と、
    前記集塵装置の上流側の吸気風路にイオンを供給するイオン発生器と、を備え、
    前記イオン発生器は、箱状の筐体と、該筐体の中に収容されイオンを発生するイオン発生部と、前記筐体に設けられ前記イオン発生部と前記吸気風路とを連通する開口部と、前記筐体に設けられ該筐体の外部から前記イオン発生部に電力を供給するリード線が挿通される穴部とを有し、
    前記電動送風機が駆動され前記吸気風路内が負圧になると、前記筐体の外気が前記筐体内から前記開口部を経由して前記吸気風路に侵入可能な隙間を前記穴部と前記リード線との間に形成し
    前記イオン発生器は、前記開口部が前記吸気風路の湾曲部に連通するように設けられていることを特徴とする電気掃除機。
  2. 前記集塵装置が掃除機本体に配設され、
    前記掃除機本体の吸込部と前記集塵装置の入口部とを連通するダクトを備え、
    前記ダクト中にイオンが供給されるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の電気掃除機。
  3. 前記イオン発生器は、前記開口部が前記湾曲部の内周側に連通するように設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気掃除機。
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