(57)【要約】動力式空気清浄システム（１）および空気清浄方法が開示されている。当該システムは、空気入口（４）から清浄な空気出口（５）まで当該システムを貫いて延びる流路（２２）を備えている。前記流路に沿って設けられたモータ駆動ファン２４がデブリ含有空気を入口に引き込み、Ａ−Ａ軸回りに回転し、回転流を形成する。該回転流は、回転流の最外側もっとも重いデブリを有するようにデブリ含有空気を階層化。吐出ポート（２５）は、当該システムの階層化された回転流から周囲に粒状デブリ含有空気を排出するために設けられている。回転流の内部に位置し、出口の上流の流路を横切る空気フィルタ（９）が、階層化された回転流の最内側から空気を濾過する。モータ駆動ファンは、周期的な空気流要求をもつ場合でも当該システム内を正の空気圧に維持するために動作し、回転空気流が空気フィルタの外表面を掃除し、フィルタ上のデブリの蓄積を最小にする。
2005525214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力式空気清浄システムであって、
入口から出口へ前記システムを延通する流路と、
前記入口の方へ粒子状デブリ含有空気を引き込み、そして、軸まわりにそれを回転するために前記流路に沿って位置づけられ、回転流の最も外側の軌道に最も重い粒子でデブリ含有空気を階層化する回転流を形成するモータ駆動ファンと、
前記システム内の前記階層化された回転流から周囲へ粒子状デブリ含有空気を噴出する吐出ポートと、
前記階層化された回転流の最も内側の軌道からの空気を濾過するために前記出口の上流側の前記回転流内に、そして、前記流路の全域に位置づけられる空気フィルタと
を備えてなる動力式空気清浄システム。
【請求項２】
前記フィルタは、前記デブリ含有空気がそのまわりに回転される前記軸の方向に細長い請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項３】
前記細長いフィルタの外側周囲表面が、円筒形である請求項２記載の空気清浄システム。
【請求項４】
空気で運ばれる粒子に作用する空気速度および遠心力を増加するために、デブリ含有空気の前記回転流の体積を圧縮する圧縮アセンブリをさらに備えてなる請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項５】
前記圧縮アセンブリが、前記モータ駆動ファンのためのサポートを供給する請求項４記載の空気清浄システム。
【請求項６】
前記圧縮アセンブリが、前記流路内に複数の固定ベーンを含んでなる請求項４記載の空気清浄システム。
【請求項７】
さらに、前記圧縮アセンブリの下流側の前記流路にセパレータ−吐出チャンバを備え、前記回転流の最も外側の軌道が、前記吐出ポートに達するまで、前記セパレータ−吐出チャンバの外側壁に乗って進む請求項４記載の空気清浄システム。
【請求項８】
前記フィルタが、前記セパレータ−吐出チャンバ内の中央に位置づけられている請求項７記載の空気清浄システム。
【請求項９】
さらに、ほぼ円筒形ハウジングを備え、前記入口および前記出口が、前記ハウジングのそれぞれの両端部に配置され、そして、前記流路が、ハウジングを延通する請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項１０】
前記吐出ポートが、前記出口から径方向外方に前記ハウジングの出口端部に配置されている請求項９記載の空気清浄システム。
【請求項１１】
前記フィルタが、その前記出口端部から前記ほぼ円筒形ハウジングの中央長手方向軸に沿って延在する請求項９記載の空気清浄システム。
【請求項１２】
さらに、前記ハウジング内に前記ハウジングの前記出口端部から遠い前記フィルタの端部を支持するブラケットを備えてなる請求項１１記載の空気清浄システム。
【請求項１３】
可変空気流要求を有する装置に使用される動力式空気清浄システムであって、前記システムが、
前記装置に空気を供給するために、入口から出口へ前記システムを延通する流路と；
前記入口の方へ前記粒子状デブリ含有空気を引き込み、そして、軸まわりにそれを回転するために、前記流路に沿って位置され、回転流の最も外側の軌道に最も重い粒子でデブリ含有空気を階層化する回転流を形成するモータ駆動ファンと、
前記システム内の前記階層化された回転流から周囲へ粒子状デブリ含有空気を噴出する吐出ポートと、
前記階層化された回転流の最も内側の軌道からの空気を濾過するために、前記出口の上流側の前記回転流内に、そして、前記流路の全域に位置づけられる空気フィルタと
を備え、
前記モータ駆動ファンが、前記装置によって要求される空気流のすべての速度で前記システム内の前記階層化された回転流から前記周囲へ噴出するために、正の空気流圧力を維持するように作動可能である可変空気流要求を有する装置に使用される動力式空気清浄システム。
【請求項１４】
可変空気流要求を有する装置に使用される動力式空気清浄システムであって、前記システムが、
前記装置に空気を供給するために、入口から出口へ前記システムを延通する流路と、
前記入口の方へ前記粒子状デブリ含有空気を引き込み、そして、軸まわりにそれを回転するために、前記流路に沿って位置づけられ、回転流の最も外側の軌道に最も重い粒子でデブリ含有空気を階層化する回転流を形成するモータ駆動ファンと、
前記システム内の前記階層化された回転流から周囲へ粒子状デブリ含有空気を噴出する吐出ポートと、
前記階層化された回転流の最も内側の軌道からの空気を濾過するために前記出口の上流側の前記回転流内に、そして、前記流路の全域に位置づけられる空気フィルタと
を備え、
前記モータ駆動ファンが、前記フィルタに蓄積されるデブリを最小にするために、前記装置によって要求される空気流のすべての速度で正の空気流圧力を維持するように作動可能である可変空気流要求を有する装置に使用される動力式空気清浄システム。
【請求項１５】
前記可変空気流要求を有する前記装置が、前記エンジンの前記空気吸い込み口によって前記システムの出口に可変真空状態を用いる内燃機関である請求項１４記載の空気清浄システム。
【請求項１６】
空気清浄方法であって、
前記システム内に位置づけられるモータ駆動ファンで、粒子状デブリ含有空気を空気清浄システムの方へを引き込む工程と、
回転流の最も外側の軌道に最も重い粒子で前記回転流を階層化するために、前記システム内に前記デブリ含有空気の回転流を形成する工程と、
前記システムの出口への途中で空気によって前記フィルタへの自己清浄作用を与えるために、フィルタを通る前記回転流の最も内側の軌道からの空気を流動する工程と、
前記システム内の前記階層化された回転流から前記周囲へ粒子状デブリ包含空気を戻す工程と
を含む空気清浄方法。
【請求項１７】
前記戻す工程が、前記システム内に前記階層化された回転流を中断することなく行われる請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記戻す工程が、前記周囲へ前記システムの吐出ポートを自由に通って階層化された回転流を流動する工程を含んでいる請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記空気清浄システムの出口へ可変真空状態を形成する可変空気流要求によって装置に空気を供給する際に使用される請求項１６記載の方法であって、前記方法が、さらに、装置によって要求される空気流のすべての速度で、前記システムから周囲へ粒子状デブリ含有空気を戻すべく、正の空気流圧力を維持するために、モータ駆動ファンを作動する工程を含み、前記フィルタへのデブリの蓄積が、少なくとも空気流要求の低速のあいだに、除去されることを可能とする方法。
【請求項２０】
前記装置が、前記システムの出口から空気を供給される内燃機関である請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
空気清浄方法であって、
システム内に位置づけられるモータ駆動ファンで粒子状デブリ含有空気を空気清浄システムの方へ引き込む工程と、
回転流の最も外側の軌道に最も重い粒子で前記回転流を階層化するために、前記システム内に前記デブリ含有空気の回転流を形成する工程と、
周囲へ前記システムの吐出ポートを自由に通って階層化された回転流を流動することによって、前記システム内の前記階層化された回転流から周囲へ粒子状デブリ含有空気を戻す工程と、
前記出口に真空状態を形成することによって、前記システムの出口を通る前記システム内の前記回転流の最も内側から空気を引き出す工程と
を含む空気清浄方法。
【請求項２２】
前記システムの出口を通る空気の引き出しのすべての速度で前記システムから前記周囲へ粒子状デブリ含有空気を戻すべく、正の空気流圧力を維持するために、モータ駆動ファンを作動する工程をさらに含む請求項２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、システムが使用される装置に清浄な空気を供給するために、効率よくデブリ含有空気からデブリを除去する改良された動力式、空中噴出空気清浄システムおよび空気清浄方法に関する。たとえば、本発明は、換気システムなどの空気流適用全般に関連して、熱交換器および暖房および空調システムのための一定の空気流供給装置として、そして、可変空気流要求を有する装置、特に、清浄な空気が供給されるそれらの空気吸い込み口に可変真空を用いる内燃機関に関連して有効である。
【発明の開示】
【０００２】
［背景および要旨］
デブリが含有される空気を引き込む内燃機関、換気システムおよび他の装置に使用される、空気よりも重い粒子を空気から遠心力を応用して分離する空気吸い込み口は、周知である。空気を清浄にするために空気分配システムに直列形フィルタを使用することも、さらに、それ自体周知である。とはいえ、空気フィルタは、そのフィルタを通過する空気からのデブリによって詰まりやすく、それにより、結局、そのフィルタを通る空気流への制限を増大し、そして、フィルタを通る空気が供給される、電子的に制御された内燃機関などの関連装置の作動性能を減少する。頻繁なフィルタの取り換えおよび短いサービス間隔が、さらに、必要とされ、それにより、作動コストを増加する。前述の問題を減少、あるいは、回避すると同時に、デブリ含有空気からデブリを効率よく除去するように、遠心分離と空気フィルタ作用とを組み合わす改良された空気清浄システムおよび空気清浄方法が必要とされている。
【０００３】
本発明による動力式空気清浄システムは、空気入口から清浄な空気出口へそのシステムを延通する流路を備えている。モータ駆動ファンは、その入口の方へ粒子状デブリ含有空気を引き込み、そして、軸まわりにそれを回転するために流路に沿って位置され、回転流の最も外側の軌道に最も重い粒子で階層化する回転流を形成する。吐出ポートは、システム内の階層化された回転流から周囲へ粒子状デブリ含有空気を噴出するために設けられている。空気フィルタは、階層化された回転流の最も内側からの空気を濾過するために、回転流内に、そして、清浄な空気出口上流の流路の全域に位置されている。本発明の開示された例示的な実施例によれば、そのフィルタは、デブリ含有空気がそのまわりに回転される軸の方向に細長いものである。回転流内のフィルタの外側周囲表面は、フィルタに蓄積されるデブリを最小にするために階層化された回転流の最も内側の軌道によって押し流される。
【０００４】
本発明の空気清浄方法は、システム内に位置されるモータ駆動ファンで粒子状デブリ含有空気を空気清浄システムの方へ引き込む工程と、回転流の最も外側の軌道に最も重い粒子でその回転流を階層化するためにシステム内にデブリ含有空気の回転流を形成する工程と、システムの出口の途中のフィルタを通る回転流の最も内側の軌道からの空気を流動する工程と、システム内の階層化された回転流から周囲へ粒子状デブリ含有空気を戻す工程とを備えている。例示的な実施例によれば、空気は、可変空気流要求を装置に供給され、それは、空気清浄システムの出口へ可変真空状態を形成し、そして、その方法は、さらに、装置によって要求される空気流のすべての速度で、システムから周囲へ粒子状デブリ含有空気を戻すべく、システムにおいて正の空気流圧力を維持するために、モータ駆動ファンを作動する工程を含んでいる。回転流内に位置されるシステムのフィルタに作用するその正の空気流圧力は、フィルタに蓄積されるデブリを最小に保つ。その結果、システムは、空気フィルタを自己清浄する。
【０００５】
本発明の以上、他の特徴および利点は、単なる例示のために、本発明により１つの好ましい実施例を示す、添付の図面に関連して行われるとき、以下の説明からいっそう明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
ここでは、図面を参照すると、実施例による図１ないし図６の動力式空気清浄システム、あるいは、装置１は、図２に概略的に示されるように、清浄な空気の供給を必要とする内燃機関、あるいは、他の装置などの装置２８の空気吸い込み口２９に連結されて示されている。そのシステムは、空気入口４から清浄な空気出口５へシステムを延通する装置２８の空気吸い込み口２９まで清浄な空気を供給する流路２２を備えている。その流路は、システムのほぼ円筒形ハウジング２３内に位置されている。ハウジング２３は、接合クリップ７によってサービスフランジアセンブリ６で互いに着脱自在に連結される２つの着脱自在のコンポーネント−電動化ファンハウジング２と、フィルタハウジング３とによって形成されている、図７を参照。このために、ハウジング２、３のそれぞれは、接続フランジ１６、１７をそれぞれ有している。ハウジング２、３は、図６では、互いに取り外されて示され、そして、図８および図９、または、図１２および図１３では、それぞれ分離して示されている。
【０００７】
電動モータ１３の出力シャフトに取り付けられるファンブレード１０を備えるモータ駆動ファン２４は、粒子状デブリ含有空気を入口４に引き込み、そして、軸Ａ−Ａまわりにそれを回転するために、流路２２に沿って位置され、回転流の最も外側の軌道に最も重い粒子を有するデブリ含有空気を階層化するシステム内に回転流を形成する。固定ルーバー、あるいは、ベーン１２を有する角度を付けたルーバー／エンジンマウントアセンブリの形状をとる圧縮アセンブリ１１は、ファンブレード１０の下流側でファンハウジング２内に位置されている。圧縮アセンブリは、空気で運ばれる物に作用する空気速度および遠心力を増大するために、システム入口の方に引き込まれるデブリ含有空気の回転流の体積を圧縮する。モータ駆動ファン２４は、図３、図４、図８および図９に見られるように、角度を付けたルーバー／モエンジンマウントアセンブリ１１によってファンハウジング内でそのモータ１３に支持されている。
【０００８】
セパレータ−吐出チャンバ１８は、角度を付けたルーバー／エンジンマウントアセンブリの下流側で空気清浄システムの流路内に設けられている、図３ないし図６、図９および図１５。デブリ含有空気の回転流パターンの最も外側の軌道は、清浄な空気出口の径方向外方にハウジングの出口端部において出口５まわりに形成される円環状吐出ポート２５に達するまで、そのセパレータ−吐出チャンバの外側壁２７に乗って進められる。その吐出ポートは、条板１５によって分離される一連の周辺放射状噴出スロット８によって形成されている。その吐出ポートは、システム内で階層化された回転流から周囲へ粒子状デブリ含有空気を噴出する。
【０００９】
図１０および図１５の少なくとも１つのメインの一次空気フィルタエレメント２０のフィルタパッケージの形状をとる図２ないし図４、図６および図１５の空気フィルタ９と、フィルタ要素２０内に位置される図１１および図１４の任意の二次的安全空気フィルタエレメント２１とは、空気が清浄な空気出口５へ流動するとき、システム内における階層化された回転流の最も内側からの空気を濾過するために、回転流内に、そして、出口上流の流路の全域に位置されている。そのフィルタ９は、出口端部からセパレータ−吐出チャンバ内のほぼ円筒形ハウジング２３の中央長手方向軸Ａ−Ａの方向に細長く、そして、その長手方向軸に沿って延在して、それは、図５の清浄な空気出口オリフィス１９に取り付けられている。そのフィルタ９の上流側端部は、図９のサポートフランジ３０に連結されるフィルタ圧縮ブラケット１４によって、モータ１３の端部に支持されている。
【００１０】
フィルタ９の外側表面に蓄積されるデブリは、セパレータ−吐出チャンバ１８内のデブリ含有空気の回転流内にフィルタを位置し、そして、たとえば、チャンバ内の階層化された回転流を妨害することなく、チャンバの端部において吐出ポート２５を自由に通ってチャンバ１８内の階層化された回転流から粒子状デブリ含有空気を戻すことによって最小にされる。フィルタ９への自己清浄作用は、さらに、システムの出口５へ可変真空状態を形成する内燃機関などの周期的な空気流要求を有する装置２８の空気吸い込み口２９へ空気を供給する際に、フィルタの外側表面に正の空気流圧力を維持し、そして、装置によって要求される空気流のすべての速度でシステムから周囲へデブリ含有空気を戻すために、モータ駆動ファンを作動することによって、高められるということが分かった。空気清浄システム１は、それが設置されるエンジン、あるいは、装置２８が必要とするよりも多量の空気流を生成されるように設計され、それによって、フィルタへ一定した正の空気流圧力を供給し、空気フィルタに蓄積されるデブリを最小に保ち、そして、セパレータ−吐出チャンバの端部に位置される一連の放射状噴出スロット８によって形成される３６０゜の噴出ポート２５からの効果的な空気流をもたらす。
【００１１】
本発明の空気清浄システムおよび空気清浄方法は、現行のサービス間隔以上に空気浄化フィルタの寿命をかなり延ばすことによって、内燃機関および他の装置のための通常のサービス間隔を通して空気浄化フィルタの制限を低く維持することが可能である。空気清浄システムおよび空気清浄方法は、内燃機関へ清浄な空気を供給する際の使用について特に記述してきたが、本発明は、そのような使用に限定されるものではなく、換気システム、熱交換器、空気コンプレッサ、暖房および空調システムを含み、清浄な空気の供給を必要とする様々な装置のための幅広い適用を有している。
【００１２】
本発明により単に１つの実施例を示し、そして、説明してきたが、それらは、それに限定されるものではなく、当業者には周知であるように、非常に多くの変更および修正が可能であるということは理解される。たとえば、本発明の動力式空気清浄システムは、空気フィルタ９なしに装置へ空気を供給するのに使用されることが可能であり、デブリ含有空気からのデブリの遠心分離およびシステム出口における装置からの真空によるシステム内の回転流の最も内側の軌道からの空気の引き出しが、十分な清浄をもたらす。この点については、装置内の正圧は、システムの吐出ポートを通る流れを維持すると同時に、清浄な空気出口における圧力が、空気フィルタ９があっても、あるいは、なくても、本質的に、中性であるということが留意される。その装置は、その要求に応じて清浄な空気出口から清浄な空気を引き込む、たとえば、システムの清浄な空気出口に形成される真空状態が、引っ張る。その結果、ここに示され、そして説明される詳細に限定されることは好ましくなく、その代わり、そのような変更および修正すべてをカバーすることは、添付の特許請求の範囲によって包含される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の１つの好ましい実施例による動力空気清浄システム／装置の前方入口端部から１つの側への斜視図である。
【図２】可変空気流要求を有する装置の空気吸い込み口に連結される、概略的に示される図１の空気清浄システムの後方出口端部から１つの側への斜視図である。
【図３】ハウジング内のコンポーネントを示すために、切り欠きされているハウジングの部分を有する図１に類似するシステムの図である。
【図４】ハウジングの内側のコンポーネントを描くために、切り欠きされているハウジングの部分を有する図２に類似するシステムの図である。
【図５】ハウジングの後方出口端部を通る清浄な空気出口オリフィスを示すために取り除かれているハウジングの部分とシステム内のフィルタとを除けば、図１に類似のシステムの図である。
【図６】互いに分離されているシステムハウジングを形成する着脱自在の電動化ファンハウジングとフィルタハウジングとを有する以外、図１に類似のシステムの斜視図である。
【図７】図５に示されるように、それらの着脱自在の接続クリップを有する接続された着脱自在の電動化ファンハウジングとフィルタハウジングの部分の詳細図である。
【図８】図１のシステムの着脱自在の電動化ファンハウジングの前方入口端部から１つの側への斜視図である。
【図９】図１の着脱自在の電動化ファンハウジングシステムの後方出口端部からの斜視図である。
【図１０】図１のシステムに使用されるメインの一次空気フィルタエレメントの斜視図である。
【図１１】メインの一次空気フィルタエレメントの内側の図１のシステムに任意に使用される二次的安全空気フィルタエレメントの斜視図である。
【図１２】そこに設置されるフィルタを有していない前方端部からのフィルタハウジングの斜視図である。
【図１３】設置されるフィルタを有していないその後方出口端部からのフィルタハウジングの斜視図である。
【図１４】設置される任意の安全フィルタを有している以外、図１２に類似するフィルタハウジングの斜視図である。
【図１５】そこに設置される示されているメインフィルタを有する以外、図１３に類似するフィルタハウジングの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005525214.tif 000011
【図１０】
2005525214.tif 000012
【図１１】
2005525214.tif 000013
【図１２】
2005525214.tif 000014
【図１３】
2005525214.tif 000015
【図１４】
2005525214.tif 000016
【図１５】
2005525214.tif 000017
【国際調査報告】
2005525214.tif 000018