(57)【要約】  サイクロン式分離器は、連続的に配列されたサイクロンチャンバ、渦流ファインダ及び拡散器を備え、サイクロンチャンバのための出口通路を形成する。渦流ファインダ及び拡散器は、出口通路に狭窄腰部を協働して画成するテーパ状部分を各別に有する。
2021500176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に配列されたサイクロンチャンバ、渦流ファインダ及び拡散器を備え、前記サイクロンチャンバのための出口通路を形成するサイクロン式分離器であって、
前記渦流ファインダ及び前記拡散器が、前記出口通路に狭窄腰部を協働して画成するテーパ状部分を各別に有することを特徴とするサイクロン式分離器。
【請求項２】
前記渦流ファインダの前記テーパ状部分が、当該渦流ファインダのほぼ全長に沿って延在することを特徴とする請求項１に記載のサイクロン式分離器。
【請求項３】
前記テーパ状部分の下流端部における前記渦流ファインダの横断面積が、前記テーパ状部分の上流端部における前記渦流ファインダの横断面積の５０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のサイクロン式分離器。
【請求項４】
前記テーパ状部分が、互いにすぐ隣接して位置付けられており、それにより、前記テーパ状部分間の交差部が、前記狭窄腰部の最小横断面積からなる単一点を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項５】
前記拡散器が、当該拡散器の前記テーパ状部分内に位置付けられて前記渦流ファインダの方向で尖っている先鋭本体をさらに備え、
前記拡散器の前記先鋭本体が及び前記テーパ状部分が、当該先鋭本体を囲む環状横断面からなる延長通路を協働して画成し、
前記延長通路が、前記渦流ファインダから離間するにしたがって外方へ広がりかつ横断面積を増加させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項６】
前記延長通路が、前記出口通路の長手方向軸から、前記長手方向軸に対して３５°以上５５°以下の角度で外方へ広がることを特徴とする請求項５に記載のサイクロン式分離器。
【請求項７】
前記拡散器の前記テーパ状部分及び前記先鋭本体が、前記延長通路が前記渦流ファインダから離間するにしたがって径方向厚さが減少するように、配設されていることを特徴とする請求項５または６に記載のサイクロン式分離器。
【請求項８】
径方向厚さの前記減少が、前記先鋭本体及び前記拡散器の前記テーパ状部分のうち対向する壁部によって形成されており、前記対向する壁部が、１°以上１０°以下の角度で互いに接近していることを特徴とする請求項７に記載のサイクロン式分離器。
【請求項９】
前記渦流ファインダの前記テーパ状部分または前記拡散器の前記テーパ状部分が、ほぼ錐台状であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項１０】
先鋭本体が、ほぼ錐状であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項１１】
前記テーパ状部分の上流端部における前記拡散器の横断面積が、前記テーパ状部分の下流端部における当該拡散器の横断面積の２０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項１２】
流体流動を方向付けてほぼ接線方向で前記サイクロンチャンバ内に入れるように構成された入口をさらに備えることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項１３】
真空掃除機のための塵埃分離器組立体であって、
請求項１から１２のいずれか１項に記載のサイクロン式分離器を備えることを特徴とする塵埃分離器組立体。
【請求項１４】
並列に配列された複数の前記サイクロン式分離器を備えることを特徴とする請求項１３に記載の塵埃分離器組立体。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の塵埃分離器組立体を備えることを特徴とする真空掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクロン式分離器に関し、これらサイクロン式分離では、サイクロンチャンバから出る流体流動が、渦流ファインダを通して行われる。このようなサイクロン式分離器は、しばしば（排他的ではなく）、真空掃除機におけるサイクロンパックの第２分離段に見られる。本発明は、同様に、このような真空分離器を有する塵埃分離器組立体及びこのような塵埃分離器組立体を備える真空掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
サイクロン式分離器において、分離効率と圧力降下との間には、しばしば、交換条件がある、すなわち、分離効率は、増加し得る（サイクロンを「回旋させる(tuning)」として公知である）が、これは、一般的に、セパレータにわたる大きな圧力降下を結果として生じる。この圧力降下は、例えば、分離器が所定時間で処理し得る流体容積に、または、真空清浄される表面にわたって／通して引き込まれて塵埃をこの表面から取り込み得る空気容積に、影響を与え得る。反対に、サイクロンにわたる圧力降下を低減して（サイクロンを「回旋解除させる(de-tuning)」として公知である）容積流量を増加させ得るが、これは、一般的に、その流体から分離される取込塵埃を少なくする結果を生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、望ましいことは、サイクロン式分離器の分離効率を増加させつつ結果として生じる圧力降下の増加を軽減し得る方法、または、圧力降下を低減しつつ結果として生じる効率低下を軽減し得る方法、を見出すこと、である。本発明の目的は、これを提供すること、かつ／または、改善したまたは代替的なサイクロン式分離器、塵埃分離器組立体もしくは真空掃除機を提供すること、である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１態様によれば、サイクロン式分離器が提供されており、このサイクロン式分離器は、連続的に配列されたサイクロンチャンバ、渦流ファインダ及び拡散器を備え、サイクロンチャンバのための出口通路を形成し、渦流ファインダ及び拡散器は、出口通路に狭窄腰部を協働して画成するテーパ状部分を各別に有する。
【０００５】
広範囲に及び実験及び解析を通して、本発明の発明者が発見したことは、渦流ファインダを有するサイクロン式分離器において、渦流ファインダの内側に形成される渦流破壊気泡が、分離器の性能へ驚くほど著しい効果を有し得ること、である。この気泡は、部分的な閉塞と同種の態様で作用し、流動を気泡の側方で巡回させ、それにより、著しい圧力降下を引き起こす。気泡は、同様に、出口通路を通る流動へ乱流を取り入れ、この乱流は、下流側へ伝搬し、流動を悪化させてさらなる圧力損失を導く。さらに、気泡が存在することにより、サイクロンチャンバ内のサイクロンをより不安定にし得、サイクロンからエネルギーを消失させ、したがって、分離効率を低減させる。
【０００６】
本発明において、狭窄腰部は、出口通路を通る流体への渦流破壊気泡の衝撃を低減させ得、それにより、分離器の性能を改善する。より具体的には、渦流ファインダのテーパ状部分は、渦流ファインダを通り抜ける流動を加速させ得る。これにより、渦流破壊気泡を渦流ファインダの上方へ移動させる（すなわち、下流側へ移動させる）ことが促進され、気泡は、サイクロンの安定性を妨げにくくなる。このため、分離効率は、圧力降下を増加させることなく改善され得る。気泡がさらに下流側にあることは、同様に、気泡の下流側に気泡によって引き起こされた乱流が伝搬し得る空間が少なく、分離効率を犠牲にすることなく圧力降下を低減すること、を意味する。
【０００７】
渦流ファインダのテーパ状部分によって形成される横断面積が減少した後、拡散器のテーパ状部分は、横断面積の増加を提供する。これは、渦流破壊気泡の周りにより余地を形成し得、流動がこの気泡の周りを通過することを容易にし（すなわち、それほど制限なく出口通路を通るように気泡を流動させ）、それにより、分離効率を犠牲にすることなく圧力降下を低減する。同様に、横断面積が増加することは、流動を減速させ得、流動が渦流ファインダのテーパ状部分を通過するにしたがって流動が加速する効果を緩和させ、これは、下流側への流動がより滑らかでありかつ（分離効率を犠牲にすることなく）圧力降下を低減すること、を意味する。
【０００８】
渦流ファインダは、部分的なまたは完全な自由端部付管体とみなされ得、この管体は、ほぼ軸方向にサイクロンチャンバの径方向中央部内へ突出し、サイクロンチャンバから比較的清浄な流体（すなわち、いくつかの取り込まれた塵埃などをサイクロン作用によって分離した流体）を受ける。
【０００９】
拡散器は、流動導管とみなされ得、この流動導管は、下流方向で横断面積における増加を提供する。本発明にかかるサイクロン式分離器において、横断面積におけるこの増加は、拡散器のテーパ状部分によって少なくとも部分的に形成される。
【００１０】
渦流ファインダのテーパ状部分は、渦流ファインダの長さの少なくとも２５％に沿って延在し得る。例えば、渦流ファインダのテーパ状部分は、渦流ファインダの長さの少なくとも５０％に沿って延在し得る。
【００１１】
好ましくは、渦流ファインダのテーパ状部分は、渦流ファインダのほぼ全長に沿って延在する。すなわち、渦流ファインダは、好ましくは、渦流ファインダの長さのほぼすべてに沿って拡散器に向けて狭まる。これにより、出口通路の狭窄腰部内へ流体がより滑らかに入ること（すなわち、横断面積における急激な変化が少ないこと）が可能となり、乱流及び／または圧力降下を低減する。
【００１２】
代替例として、渦流ファインダは、テーパ状部分の上流側及び／または下流側に位置付けられたほぼ一定の横断面積の一部を有し得る。上記部分がテーパ状部分の下流側にある場合において、これは、狭窄腰部の一部を形成する。
【００１３】
テーパ状部分の下流端部における渦流ファインダの横断面積は、テーパ状部分の上流端部における渦流ファインダの横断面積の５０％以上８０％以下、例えば６０％以上７０％以下であり得る。
【００１４】
これにより、横断面積の十分な低減を提供して出口通路を通る流動を加速し、気泡を所望なように位置付ける一方、過度な妨害なく出口通路を通過する流動に対して狭窄腰部において十分な横断面積を依然として提供するという利点を提供し得る。
【００１５】
テーパ状部分は、互いにすぐ隣接して位置付けられ得、それにより、テーパ状部分間の交差部は、狭窄腰部の最小横断面積における単一点を形成する。すなわち、渦流ファインダのテーパ状部分から出る流動は、拡散器のテーパ状部分にすぐに入り得る。
【００１６】
これにより、後述のように、狭窄腰部の形状は、渦流ファインダのテーパ状部分から出る流動の自然な膨張により密接に適合することが可能となり得る。それにもかかわらず、上述のように、テーパ状部分は、例えば一定の横断面積からなる通路によって、互いに間隔をあけ得る。
【００１７】
任意で、
拡散器は、拡散器のテーパ状部分内に位置付けられて渦流ファインダの方向で尖っている先鋭本体をさらに備え、
拡散器の先鋭本体が及びテーパ状部分は、先鋭本体を囲む環状凹断面からなる延長通路を協働して画成し、
延長通路は、渦流ファインダから離間するにしたがって外方へ広がりかつ横断面積を増加させる。
【００１８】
先鋭本体は、拡散器のテーパ状部分の内側にある空間の一部を占有し、それにより、テーパ状部分によって画成される出口通路の一部の横断面積を低減する。本体が尖っているので、本体が占有する横断面積は、渦流ファインダから離間するにしたがって増加する。
これは、ある程度、拡散器のテーパ状部分によって形成される横断面積における増加の影響を弱める。したがって、拡散器のテーパ状部分の所定テーパ角に関して、横断面積における増加は、先鋭本体がないときよりもより穏やかである。よって、先鋭本体は、横断面積における増加が急すぎる出口通路を通る流体流動（乱流を引き起こし得る）が存在することなく、拡散器のテーパ状部分がより大きなテーパ角（すなわち、対向する壁部間のより大きな角度）を有することを可能とし得る。このより大きな角度により、拡散器、ひいては分離器全体を軸方向に短くすることを可能とし得る。
【００１９】
狭窄腰部分の一の副作用は、出口通路内の流動の旋回が強度において増加し得ること、である。先鋭本体によって提供された拡散器におけるテーパ角の増加（横断面積の所定の増加率）は、流動の旋回成分を滑らかにする際により効率的であり、それにより、流動からエネルギーを回収する。
【００２０】
延長通路は、出口通路の長手方向軸から長手方向軸に対して３５°以上５５°以下、例えば長手方向軸に対して４０°以上５０°以下の角度で外方へ広がり得る。
【００２１】
これにより、延長通路は、流体流動が渦流ファインダから自由空間内へ出る場合に狭窄腰部を通る流体流動がとる拡張角により緊密に一致することが可能となり得る。そして、これにより、延長通路内におけるエネルギー回収を改善し得る。
【００２２】
拡散器のテーパ状部分及び先鋭本体は、延長通路が渦流ファインダから離間するにしたがって径方向厚さにおいて減少するように、構成され得る。
【００２３】
延長通路を狭くすることは、延長通路が渦流ファインダから離間するにしたがって外方へ広がることによって引き起こされる横断面積における増加をある程度補償する。したがって、延長通路にわたる横断面積における増加は、延長通路の径方向厚さが一定のままである場合よりもより穏やかであり、これにより、延長通路を通過する流動内に乱流を取り入れることを減少させ得る。
【００２４】
この配置が多くの状況において有利であり得るが、本発明は、これに限定されない。延長通路は、替わりに、一定の径方向厚さからなるままであり得る、または、もっと言えば、渦流ファインダから離間するにしたがって径方向厚さにおいて増加し得る。
【００２５】
径方向厚さにおける上記減少は、先鋭本体の対向する壁部及び拡散器のテーパ状部分の対向する壁部が１°以上１０°以下の角度で互いに接近することによって、設けられ得る。
【００２６】
この角度は、横断面積における増加率に減少を提供し得、この減少は、上記利点を提供するのに十分であるが、それにもかかわらず、適切に減速される出口通路を通る流体流動に関して横断面積を十分に全体的に増加させた延長通路を形成する。
【００２７】
延長通路は、出口渦流内へ排気するように構成され得る。これにより、（出口渦流が旋回成分として同じ方向において螺旋を描くとすると）エネルギーを出口拡散器から出る流体のうち残りの旋回成分から回収することが可能となり得る。
【００２８】
出口渦流は、渦流出口に向けて横断面積において増加し得る。これにより、渦流の長さに沿う圧力差を最小化し、それにより、乱流を低減し得る。対照的に、出口渦流が一定の横断面を有する場合には、圧力は、渦流のうち渦流出口から最も上流側の部分において（この部分が延長通路の関連する周方向セクションからの流体のみを受けるので）比較的低くなり、さらに下流側の渦流における圧力は、（この部分が渦流のうち渦流の上流側の部分からの流体及び延長通路の関連する周方向セクションからの流体を受けるので）より高くなる。
【００２９】
代替例として、拡散器は、プレナムチャンバ内へまたは接線方向出口通路内へ排気するように構成され得る。これにより、拡散器の複雑性を低減し、製造することをより容易にまたはより安価にし得る。
【００３０】
渦流部分のテーパ状部分または拡散器のテーパ状部分は、ほぼ錐台状であり得る。例えば、テーパ状部分双方は、ほぼ錐台状であり得る。替わりにまたは同様に、先鋭本体は、ほぼ錐状であり得る。
【００３１】
錐状／錐台状面を使用することにより、分離器の簡素化を増加させ、分離器を製造することをより容易にし得る。
【００３２】
代替例として、テーパ状部分のうちの一方もしくは双方及び／または先鋭本体は、凸状または凹状面を有し得る。例えば、先鋭本体は、弾丸の先端部と同種の形状を有し得る、かつ／または、一方のテーパ状部分は、トランペット状であり得る。これにより、出口通路は、出口通路を通る流体の自然な流動に適合することが可能となり、乱流を通るエネルギー消耗を低減し得る。
【００３３】
テーパ状部分の上流端部における拡散器の横断面積は、テーパ状部分の下流端部における拡散器の横断面積の２０％以上５０％以下、例えば３０％以上４０％以下であり得る。
【００３４】
横断面積におけるこの変化は、有利な妥協を提供し得、横断面の増加がある急すぎであり乱流を流動に取り入れがちである流動を示すことなく、横断面積における十分な増加を提供して流動を比較的短い長さの流動経路で比較的迅速に減速させる。
【００３５】
疑義を回避するために、先鋭本体がテーパ状部分に位置付けられている場合において、この横断面積比は、先鋭本体が存在しない場合にテーパ状部分の内側における仮想横断面積ではなくむしろ延長通路の横断面積に関する。
【００３６】
先鋭本体は、その全体の直径の１０％未満の、例えば５％未満の曲率半径を有する先端部を有し得る。これにより、渦流ファインダから拡散器への横断面積に関するより滑らかな移行が可能となり得る。
【００３７】
サイクロン式分離器は、流体流動を方向付けてほぼ接線方向でサイクロンチャンバ内に入れるように構成された入口をさらに備え得る。
【００３８】
これにより、入流体流動を方向付けて軸方向でサイクロンチャンバに入れるように入口（例えば、サイクロンチャンバの頂部または壁部内へ螺旋状経路に続く入口）を構成した配列よりも、分離器が軸方向で短くなり得る。
【００３９】
本発明の第２態様によれば、真空掃除機のための塵埃分離器組立体が提供され、この塵埃分離器組立体は、本発明の第１態様にかかるサイクロン式分離器を備える。
【００４０】
塵埃分離器組立体は、並列に配列された複数の上記サイクロン式分離器を備え得る。
【００４１】
一のまたはそれぞれのサイクロン式分離器は、一次分離段の下流側に位置付けられ得る。一次分離段は、例えば、メッシュもしくは粗いフィルタ、一次サイクロン式分離段、または、バッフルチャンバのような慣性分離器からなる別の形態を備え得る。
【００４２】
本発明の第３態様によれば、真空掃除機が提供されており、この真空掃除機は、本発明の第２態様による塵埃分離器組立体を備える。
【００４３】
塵埃分離器組立体は、真空掃除機の主本体に解放可能に取り付けられるように構成され得る。
【００４４】
例としてのみ、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】本発明が関連する一般的なタイプのサイクロン式分離器を示す概略断面側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの位置Ａにおける真空分離器を示す概略断面平面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態にかかるサイクロン式分離器を示す概略断面側面図である。
【図２Ｂ】サイクロン式分離器の軸方向高さに沿う位置Ｂにおける概略横断面図である。
【図２Ｃ】サイクロン式分離器の軸方向高さに沿う位置Ｃにおける概略横断面図である。
【図２Ｄ】サイクロン式分離器の軸方向高さに沿う位置Ｄにおける概略横断面図である。
【図２Ｅ】サイクロン式分離器の軸方向高さに沿う位置Ｅにおける概略横断面図である。
【図３】図２Ａから図２Ｅのサイクロン式分離器を有する塵埃分離器組立体を有する真空掃除機を示す概略斜視図である。
【図４】図３の真空掃除機の塵埃分離器組立体を示す概略横断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかるサイクロン式分離器を示す流体流動ベクトルダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
疑義を回避するために、本明細書におけるテーパ状部分に関して、渦流ファインダまた拡散器は、その外部形状ではなく、その部分の内部形状がテーパ状であることを言及することを意図している。同様に、テーパ状部分の形状または横断面に関して、テーパ状部分を画成する本体の形状または横断面ではなく、内部形状がテーパ状部分によって画成されていることを言及することを意図している。説明及び図面にわたって、対応する参照符号は、対応する特徴を示す。
【００４７】
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明が関連する一般的なタイプのサイクロン式分離器２の概略図である。分離器２は、サイクロン軸６を画成するサイクロンチャンバ４を有する。この場合において、サイクロンチャンバ４は、上側（図１Ａの観点から）筒状部分８と、分離器２の塵埃出口を形成する開口端部１２で終端する下側錐台状部分１０と、を有する。
【００４８】
分離器２は、筒状部分８と流体連通する入口１４を有する。入口１４は、流体流動（この場合において気流）をサイクロン軸６に対してほぼ接線方向でサイクロンチャンバ４内へ方向付けるように構成されている。
【００４９】
分離器２は、同様に、サイクロンチャンバ４と流体連通する渦流ファインダ１６を有する。渦流ファインダ１６は、この場合に筒状である管体の形態をとる。渦流ファインダ１６は、サイクロンチャンバの（径方向における）中央領域内へサイクロン軸６に沿って軸方向に延在する。この特有の場合において、渦流ファインダ１６は、筒状部分を通って延在し、錐台状部分１０の頂部近くで終端する。しかしながら、他の場合において、渦流ファインダ１６は、任意の適切な軸方向高さで終端し得る。この実施形態にかかる渦流ファインダ１６は、サイクロンチャンバ４と一体的に（例えば射出成形によって）形成されているが、他の実施形態において、渦流ファインダは、サイクロンチャンバに取り付けられる別個の構成部材であり得る。
【００５０】
渦流ファインダは、開口端部１８、この場合において完全開口端部を有し、この開口端部を通して、サイクロンチャンバ４内の空気は、渦流ファインダに入り得る。渦流ファインダ１６の他端部は、プレナムチャンバ２２内へ開口するダクト２０に接続されている。渦流ファインダ１６及びダクト２０は、共に、サイクロンチャンバのための出口通路２４を形成し、この出口通路を通して、サイクロンチャンバ４内の空気は、プレナムチャンバ２２を通過し得る。
【００５１】
使用時において、塵埃を取り込んだ気流は、例えばプレナムチャンバ２２に接続された真空モータ（図示略）によって発生した吸引に起因して、分離器２内に引き込まれる。塵埃含有空気は、入口１４を通ってサイクロンチャンバ４に入る。入口１４の接線方向位置合わせに起因して、サイクロンチャンバ４に入る空気は、筒状部分８の壁部によって回転させられる。空気は、サイクロンを形成し、サイクロンチャンバ４の筒状部分８及び錐大部分８双方においてサイクロン軸６回りに回転する。取り込んだ塵埃の一部または全ては、公知の態様で、遠心力を受けて外方へ放り出され、開口端部１２を通してサイクロンチャンバ４から出る。そして、比較的清浄な空気は、（図１Ａの観点から）上方へ螺旋上昇し、渦流ファインダ１６を通してサイクロンチャンバ４から出る。その後、空気は、ダクト２０を通して渦流ファインダ１６からプレナムチャンバ２２内を通る。
【００５２】
最近の研究で強調されたことは、停滞渦及び旋回渦の領域である「渦流破壊気泡」が、例えば図１Ａに示す位置Ｘにおいて、この一般的なタイプの分離器の渦流ファインダの内側に形成し得ること、である。広範囲な研究及び実験の後、本願の発明者が発見したことは、この気泡が分離器の性能に相当の影響を有し得ること、である。例えば、停滞領域は、渦流ファインダ内の障害として機能し得、渦流ファインダを通る流動を抑制し、その結果、分離器を通る圧力降下を全体として増加させる。さらに、気泡が引き起こした渦は、サイクロンチャンバ４内のサイクロンに影響を与え得、このサイクロンの安定性を低減する。これは、サイクロン内のエネルギーを焼失させ、遠心分離のために利用可能なエネルギーを低減し、それにより、分離器２の分離効率を低減する。依然としてさらに、気泡内の渦流は、渦流ファインダ１６内で気泡を通過して流動する流体内に乱流を取り入れ得、この乱流は、下流へ伝搬し、流動をより不安定にする。再び、これは、分離器にわたる圧力降下を増加させ得る。
【００５３】
図２Ａから図２Ｅは、本発明の第１実施形態にかかるサイクロン式分離器３０の概略図である。この実施形態におけるサイクロン式分離器３０は、図１Ａ及び図１Ｂの分離器２と構造及び機能が類似しており、したがって、ここでは、差異のみを説明する。
【００５４】
図１Ａ及び図１Ｂの分離器２における渦流ファインダ１６は、ダクト２０に接続されているが、本発明によれば、渦流ファインダ１６は、（この実施形態において一体的に形成された）拡散器３２に接続されている。渦流ファインダ１６及び拡散器３２は、サイクロンチャンバ４のための出口通路２４を連続的に形成するように構成されている。出口通路２４は、長手方向軸を画成し、この長手方向軸は、サイクロン軸６と位置合わせしている。図１Ａ及び図１Ｂの配置に関して、この実施形態において、出口通路２４は、プレナムチャンバ２２内に至る。
【００５５】
渦流ファインダ１６及び拡散器３２それぞれは、テーパ状部分３４、３６を有する。この場合において、渦流ファインダのテーパ状部分３４は、錐台状であり、渦流ファインダ１６の全軸方向長さに沿って延在し、拡散器のテーパ状部分３６は、錐台状である。
【００５６】
テーパ状部分３４、３６は、互いに向けて狭くなっており、それにより、出口通路２４に狭窄腰部３８を形成する。したがって、出口通路２４の横断面積は、渦流ファインダ１６のテーパ状部分３４において拡散器３２に向買うにしたがって（すなわち、下流方向で）減少し、拡散器のテーパ状部分３６において渦流ファインダ１６から離間するにしたがって（すなわち、下流方向で）増加する。したがって、出口ダクト２４に沿って通過する気流は、テーパ状部分３４に沿って加速し、そして、テーパ状部分３６に沿って減速する。
【００５７】
渦流ファインダ１６のテーパ状部分３４を通る流動の加速は、渦流破壊気泡の位置を下流側へ（すなわち、図２Ａの観点から上方へ）、例えば位置Ｙまで移動させる効果を有する。気泡を上方へ高く位置させると、気泡は、サイクロンの安定性への影響が小さくなり、したがって、分離効率への影響が小さくなる。また、これは、気泡とプレナムチャンバ２２との間の流動路が短く、この流動路内では、乱流は、伝搬してエネルギーを失う。他方、拡散器３２のテーパ状部分３６を通る流動の下方を見ると、エネルギー損失量を低減し得、このエネルギー損失は、狭窄腰部３８の下流側で生じ、テーパ状部分３６が横断面積を増加させることは、空気が渦流破壊気泡の周りを流動するための空間をより提供し得る。
【００５８】
先鋭本体３９は、拡散器３２のテーパ状部分３６内に位置付けられており、この先鋭本体は、渦流ファインダの方向で尖っている（すなわち、上流方向で狭くなる）。この場合において、先鋭本体３９は、錐状であり、先鋭本体の直径の約２％の半径を有する鋭点４０で終端する。
【００５９】
先鋭本体３９は、拡散器３２の下流側セクション４３の内側に位置付けられた筒状支持体４１に取り付けられている（かつ、この場合において一体的に形成されている）。筒状支持体４１は、例えば筒状支持体と下流側セクションとの間を延在する支持ロッド（図示略）によって、下流側セクション４３内の位置で保持されている。理解することは、下流側セクション４３がテーパ状部分３６に対して別個であるとして説明されているが、テーパ状部分が渦流ファインダ１６に向けてテーパ状となっているので、下流側セクションが、替わりに、拡散器の別個の部品ではなくむしろテーパ状部分の部品を形成するとみなされ得ること、である。同様に、筒状支持体４１は、別個の構成要素ではなくむしろ（非先鋭本体ではあるにもかかわらず）先鋭本体の部品としてみなされ得る。
【００６０】
拡散器のテーパ状部分３６及び先鋭本体３９は、協働して延長通路４２を画成しており、この延長通路は、環状横断面を有し、先鋭本体３９を囲む。延長通路４２は、出口通路２４の長手方向軸（すなわち、この場合においてサイクロン軸６）に関して外方へ広がっており、渦流ファインダ１６から離間するにしたがって（すなわち、下流方向で）、横断面積が増加する。
【００６１】
先鋭本体３９は、拡散器３２のテーパ状部分３６の内側にある空間を占有し、この空間は、そうでなければ、出口通路２４を通る気流を利用可能である。したがって、先鋭本体３９は、テーパ状部分３６の内側の横断面積を低減させる。これにより、狭窄腰部３８を通過する気流が横断面積の増加に遭遇することが突然すぎることは、このような横断面積の増加が流動に乱流を取り入れて圧力降下を増加させるので、回避され得る（そのために、点４０がより丸まっておりそしてテーパ状部分３６に入る気流が点の上流側において表面積における急激な増加に達する場合に、より空力学的であり得るので、先鋭本体３９の点４０は、丸まっているよりも鋭い。）
【００６２】
すなわち、横断面積の所定増加速度に関して、先鋭本体３９が存在することは、テーパ状部分３６がより急にテーパ状とされ得ること、を意味する。この特有の場合において、テーパ状部分３６のテーパ角４４（ひいては延長通路４２の広がり角度）は、約５０°である。比較的大きなテーパ／広がり角は、渦流ファインダ１６のテーパ状部分３４から延長通路に入る気流の自然な膨張（すなわち、流動がテーパ状部分３４から自由空間内へ出た場合に生じる気流の広がり）に対して延長通路４２の形状がより密接に一致し得るという点で、有益であり得る。これにより、流動内のエネルギーを節約することに役立ち得る。
【００６３】
この実施形態の出口ダクト２４は、出口ダクトを通る気流の自然な膨張に対してさらに調整されており、渦流ファインダ１６のテーパ状部分３４と拡散器３２のテーパ状部分３６とを互いにすぐに隣接して位置付け、それにより、テーパ状部分３４、３６間の交差部４７が狭窄腰部３８の最小横断面積の単一点を形成する。これに対して、テーパ状部分３４、３６が横断面積が一定の部分によって間隔を空けている場合に、渦流ファインダのテーパ状部分３４から出て、気流が拡散器のテーパ状部分３６に入る前にその部分の壁部「内へ膨張する」気流に起因して損失が生じ得る。
【００６４】
この実施形態において、その中に先鋭本体３９が存在すること及び先鋭本体の形状に起因して、拡散器３２のテーパ状部分３６内の横断面積における増加は、延長通路４２の直径における増加（すなわち、広がり）に起因する。しかしながら、特有の実施形態において、予想される流動状態は、横断面積の増加速度に望ましいことが、延長通路４２が延長通路の軸方向長さに沿って均一な径方向厚さを有する場合よりも低いこと、を意味する。したがって、拡散器のテーパ状部分３６及び先鋭本体３９は、延長通路４２が渦流ファインダ１６から離間する径方向厚さにおいて減少するように（したがって、横断面積の増加速度がより低い）、構成されている。より具体的には、テーパ状部分３６のテーパ角４４は、先鋭本体３９のテーパ角４６よりも若干小さい。したがって、先鋭本体３９及びテーパ状部分３６の両壁部は、下流方向で互いに近付く。この場合において、これらは、約５°の角度４８で互いに近付く。
【００６５】
理解することは、出口ダクト２４を通る流動への出口ダクト２４の影響が渦流ファインダ１６及び拡散器３２によって提供される横断面積における変化の少なくとも一部に依存すること、である。この場合において、渦流ファインダ１６のテーパ状部分３４は、テーパ状部分の下流端部（図２Ａのおける位置Ｃの近く）において所定横断面積を提供し、この横断面積は、テーパ状部分の上流端部（位置Ｂの近く）の横断面積の約６５％である。拡散器３２において、テーパ状部分３６及び先鋭本体３９は、テーパ状部分３６の上流端部（位置Ｄの近く）における延長通路４２の横断面積を提供し、この横断面積は、テーパ状部分の下流端部（位置Ｅの近く）における横断面積の約４０％である。拡散器の下流側セクション４３が同様にテーパ状であるので、このセクションは、横断面積における追加の増加をもたらす。拡散器３２全体を通るテーパ状部分３６の上流端部における横断面積は、下流側セクション４３の下流端部における横断面積の約３０％である。したがって、出口ダクト２４全体を通る横断面積は、おおよそ２倍である。
【００６６】
この実施形態のサイクロン式分離器３０は、真空掃除機の塵埃分離器組立体の一部を形成する。図３は、真空掃除機６０全体を概略的に示しており、この真空掃除機は、この場合において、アプライト型真空掃除機である。真空掃除機は、掃除機ヘッド６４と「アプライト型」本体６６とを支える転動組立体６２を有する。アプライト型本体６６は、ヘッド６４に対して傾けられ、床にわたって真空掃除機６０を操縦するためのハンドル６８を有する。使用時において、ユーザは、ハンドル６８を把持し、ハンドル６８が便利な高さに配列されるまでアプライト型本体６６を傾ける。そして、ユーザは、掃除機ヘッド６４を床上を通過させて塵埃及び他の破片を床から取り上げるために、ハンドル６８を用いて床にわたって真空掃除機６０を転動させ得る。塵埃及び破片は、真空掃除機６０の基板に収容されたモータ駆動型ファン（図示略）の形態にある吸引発生器によって掃除機ヘッド内に引き込まれ、ファンが発生させた吸引圧力を受けて従来の態様で塵埃分離器組立体７０へダクト移送され、この塵埃分離器組立体７０は、図２Ａから図２Ｅのサイクロン式分離器３０を備える。塵埃は、塵埃分離器組立体７０の内側にある空気から分離され、そして、比較的清浄な空気は、周辺環境へ戻るように排気される。
【００６７】
この実施形態の塵埃分離器組立体７０は、取り外し可能なサイクロンパックであり、図４において独立して概略的に示される。塵埃分離器組立体は、直列に配列された一次サイクロン段７２及び二次サイクロン段７４を有する。一次サイクロン段７２は、接線方向入口（図示略）を有する単一のサイクロンチャンバ７８を有し、この接線方向入口を通して、汚染空気は、掃除機ヘッド６４とほぼ筒状の有孔シュラウド８０の形態にある出口を有する。一次サイクロンチャンバ７８は、一次塵埃収集チャンバ８２の上方に位置しており、この一次塵埃収集チャンバは、一次サイクロンチャンバ７８内の空気から分離された比較的粗い塵埃を蓄える。空気ダクト８４は、シュラウド８０の背後から二次サイクロン段７４まで延在する。
【００６８】
二次サイクロン段７４は、並列に接続された複数のほぼ同一のサイクロン式分離器を備え、これらサイクロン式分離器それぞれは、図２Ａから図２Ｅに示すようなサイクロン式分離器３０の形態をとる。空気ダクト８４は、枝部８４ｂに分岐し、枝部それぞれは、二次段７４のサイクロン式分離器３０のうちの１つの接線方向入口１４に給送し、それにより、一次段７２によって分離された空気は、その後、二次段７４のサイクロン式分離器３０のうちの１つを通過し、そのため、微細な塵埃は、空気から分離され得る。サイクロンチャンバ４の開口端部１２は、（この場合において、一次塵埃収集チャンバ８２内に同心円状に受けられている）二次塵埃収集チャンバ８６の上方に位置付けられており、この二次塵埃収集チャンバを通して、サイクロンチャンバ３０内で分離された塵埃は、重力を受けて落下し得る。
【００６９】
プレナムチャンバ２２は、出口通路８８と連通しており、この出口通路を通して、二次サイクロン段７４からの空気は、吸引モータ（図示略）内へ引き込まれる。フィルタ９０は、出口通路８８の内側に位置付けられており、このフィルタは、一次及び二次段７２、７４によって分離されていない気流内の塵埃を除去する。一次及び二次塵埃収集チャンバ８２、８６は、蓋体９２によってこれらの下端部で閉じられており、蓋体は、開放され得、それにより、公知の態様で塵埃収集チャンバを空にする。蓋体９２は、開口部９３を有しており、出口通路８８内の空気は、蓋体を閉じると、使用時において、この開口部を通過する。
【００７０】
当然ながら、上述した実施形態への様々な改変が、添付の特許請求の範囲で規定されている発明の範囲から逸脱することなくなされ得る。例えば、上記実施形態において拡散器３２がプレナムチャンバ２２内へ排気するように構成されているが、他の実施形態において、拡散器３２は、出口渦巻部内へ排気するように構成され得る。図５は、流体流動ベクトルダイアグラムであり、出口通路２４を通る流動の様々な部分が追従する経路を示すベクトル９４を示しており、この出口通路は、このような一実施形態を示す。この場合において、出口渦巻部９５は、延長通路４２の頂部によって画成された環状経路に沿って、上方から見て反時計回り方向で、サイクロン軸回りに渦巻部出口９６まで螺旋を描く。この場合において、出口渦巻部９５によって取られた経路に直交する横断面積は、渦巻部出口９６に向けて増加する。
【００７１】
疑義を回避するため、上述した任意選択的なかつ／または好ましい特徴は、任意の適切な組合せで、特に添付の特許請求の範囲で設定された組み合わせで、利用され得る。本発明の一態様に関連して説明した特徴は、同様に、適切であれば、本発明の別の態様に適用され得る。
【符号の説明】
【００７２】
４  サイクロンチャンバ、１４  接線方向入口、１６  渦流ファインダ、２４  出口通路，出口ダクト、３０  サイクロン式分離器，サイクロンチャンバ、３２  拡散器、３４  テーパ状部分、３６  テーパ状部分、３８  狭窄腰部、３９  先鋭本体、４０  鋭点、４２  延長通路、６０  真空掃除機、８８  出口通路
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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