掃除機のしくみ空気は通り抜け、
ごみは途中に残る。

ごみを動かすのは、流れている空気

掃除機のスイッチを入れると、モーターがファンを回します。ファンが吸込側から排気側へ空気を送り、吸込口の内側の圧力を部屋の空気より低くします。この圧力差があるため、周囲の空気が吸込口へ流れ込みます。浮いたほこりや小さなごみは、その流れから力を受けて、管の中へ運ばれます。

「吸う」と呼んでいますが、空気のない空間がごみを引っ張る、という仕組みではありません。掃除中も空気は入り続け、排気口から出続けます。英語のvacuumという名前から、内部が完全な真空になると考える必要はありません。

ここで追いたいのは、空気の行き先と、ごみの行き先です。空気は本体を通って部屋へ戻ります。ごみは途中の紙パックやダストケースに残します。この二つの道を分けると、吸引・集じん・排気の関係が見えてきます。

モーターは回し、ファンは空気に仕事をする

モーターの仕組みでは、電気エネルギーから軸の回転を取り出しました。掃除機では、この軸で羽根を持つファンを回します。ファンは空気にエネルギーを渡して、流れを作る部品です。モーターだけが回っても、ファンや空気の通り道がなければ、掃除機としての吸引はできません。

ファンの形や段数、固定された案内羽根、モーターの方式は製品ごとに異なります。家庭用掃除機のファンを、すべて扇風機と同じ形の羽根で描くのも適切ではありません。図1は部品の役割を並べた模式図で、ファンは正面から見た記号的な表示です。製品の組立図ではありません。

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紙パックは、空気を通す袋

図1では、ヘッドから入った空気とごみが、ホースを通って紙パックの内側へ届きます。**紙パックの材料は空気を通し、ごみを捕らえます。**空気は袋の材料を通過して、その外側の空間へ出てから、後段へ進みます。密閉された袋に空気をため込んでいるのではありません。

紙パックを取り出すと、ごみを袋ごと捨てられるのは、この集じんの構造によります。ただし袋がいっぱいになったり、材料が細かいほこりで目詰まりしたりすると、空気が通りにくくなります。見た目のごみの量だけで判断せず、交換の目安は製品の説明書で確認します。

図1にはモーター前のフィルターと排気側のフィルターも示しています。これは役割を説明する一例です。配置、数、材質、冷却用の流路は機種により違います。「紙パックがあるから追加のフィルターは不要」「すべての空気が必ずこの順に通る」と一般化はできません。

サイクロンは、回る流れからごみを分ける

サイクロン式は、空気を旋回させてごみを分ける方式です。曲がる空気の流れに対し、粒子は慣性によって同じようには曲がりにくく、外側の壁へ寄ります。旋回する側から見れば、外向きの遠心力による分離として説明できます。壁側へ分かれたごみを、下の容器に集めます。

図2は、側面から接線方向に入り、外側を下り、中央を上って出口へ向かう「逆流式サイクロン」の概念図です。青い外側のらせんと緑の内側のらせんは、別の時間の状態ではなく、同時にある流れを示しています。サイクロン内のらせんは回転する羽根ではなく、流れる空気です。

粒子の大きさや密度、流れの速さ、容器の形によって分かれやすさは変わります。細かい粒子の一部は出口側の空気に残ります。そのため、実際のサイクロン掃除機ではフィルターも組み合わせます。複数の小さなサイクロンを用いる機種もあり、図2の単一の円すい形をすべての製品の断面だと考えないでください。

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1. 接線方向の入口：旋回する空気の流れを作る
2. 外側の下降流：粒子が壁側へ寄り、ごみが下へ進む
3. 中央の上昇流：空気が上部の出口へ向かう
4. 集じん容器：分かれたごみをためる
5. 後段のフィルター：旋回分離だけでは残る粒子を捕らえる

形・集じん方法・電源は、別の分類

「スティック型とサイクロン式はどちらがよい？」という比べ方では、別の分類が混ざっています。スティック型の紙パック式もありますし、キャニスター型のサイクロン式もあります。まず何の違いを知りたいかを分けます。

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コードレス式の電池は、モーターや制御回路へ電気を供給します。電池の仕組みで扱う化学反応がエネルギーの入口です。電池容量、運転モード、ブラシの使用条件などで運転時間は変わるので、容量だけから実際の掃除時間は決まりません。

ごみを捨てる方法も違います。紙パック式は袋ごと交換し、紙パック不要の方式はケースのごみ捨てやフィルターの手入れを行います。サイクロン式でも手入れは必要です。「紙パック不要＝フィルター不要」ではありません。

圧力差・風量・Wの数字を分けて読む

**圧力差は空気を流す駆動力に関係し、風量は一定時間に流れる空気の体積です。**この二つは別の量です。吸込口を完全にふさぐと、低い圧力が保たれても、外から入る風量はほぼなくなります。吸い付く感じの強さだけで、ごみを運ぶ流れの大きさは判断できません。運転中の吸込口をふさいで確かめる必要はありません。

吸込仕事率は、決められた測定方法で圧力差と風量から求める、吸込能力の目安です。単位はWですが、電気をどれだけ使うかを示す消費電力とは異なります。また、床から実際にごみを取る性能には、ヘッド、ブラシ、ごみのたまり具合、床材なども関係します。

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最大風量と最大の圧力差を、同時に出せる値として組み合わせるのも誤りです。ファンには風量と圧力の関係があり、実際の流量はホースやフィルターなどの抵抗との組み合わせで決まります。

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1. 消費電力：入力として使う電力
2. 圧力差と風量：異なる二つの量
3. 吸込仕事率：測定条件での圧力差と風量から求める指標

吸いにくいときは、空気の道をたどる

いつもよりごみが残るとき、原因はモーターの出力不足だけとは限りません。紙パックやケースがいっぱい、フィルターの目詰まり、ホースの詰まり、ヘッドの毛絡みなどでも掃除の働きは変わります。流路の抵抗が増えると空気の流れが減り、ブラシが止まればごみを浮かせる働きも落ちます。

外れているカバーや不適切な取り付けは、意図しない場所から空気が入る原因にもなります。大きな音がしているから十分に流れている、ケースが空だからフィルターもきれい、とは限りません。電源を切ってから、説明書に従ってヘッド、管、集じん部、フィルターの順に確認すると、役割を分けて考えられます。

フィルターには水洗いできるものと、できないものがあります。洗える部品も乾燥条件を守って戻します。すべての機種へ同じ洗い方や乾燥時間を当てはめず、その製品の指定を使います。掃除機の内部を分解したり、フィルターを外したまま運転したりする手順を、この原理図から導かないでください。

空気は戻り、ごみは途中に残る

空気清浄機も、ファンで空気をフィルターへ通します。ただし主な対象は部屋の空気に浮く粒子で、掃除機のように床のごみをヘッドから集める働きとは違います。粒子を捕らえるフィルターと、においに関わる気体成分を扱う材料も分けて考えます。

排気が出るのは、吸い込んだ空気が本体を通り抜けているためです。排気側の温かさにはモーターなどの発熱も関係しますが、冷却用の経路は機種によって異なります。どの方式でも、集じん部・フィルター・流路の密閉を含む全体で、排気に含まれる粒子を抑えます。「目に見えるごみが取れたから、微粒子もすべて除けた」とは言えません。

掃除機を説明するときは、電気→モーターの回転→ファンが空気にする仕事→空気がごみを運ぶ→集じん部で分けるとつなげてみてください。吸込口と排気口を結ぶ空気の道、その途中で止まるごみの道が、掃除機の働きの中心です。

ドライヤーの仕組みもファンで空気を動かします。掃除機がごみを運んで分けるのに対し、ドライヤーは風と熱で水分の蒸発を助けます。吸込口から吹出口までの道を比べると、同じ送風に加えた仕事の違いが分かります。