(57)【要約】本発明は、それぞれが入口を有し相互に平行配置された複数のサイクロン１０４と、サイクロン１０４の入口に空気流を送るためにサイクロン１４２の上流に設けられた通路１４２とを備えたサイクロン式分離器を提供する。このサイクロン式分離器は、分離手段１７０が通路１４２内の空気流を多数に分離された空気路１４２ａの中に分離するために通路１４２に設けられ、かつ空気路１４２ａの個数がサイクロン１０４の個数に等しく、かつ、各空気路１４２ａの断面積が、流れの方向に沿って減少する。また、本発明は、それぞれが入口を有し相互に平行配置された複数のサイクロン１０４と、サイクロン１０４の入口に空気流を送るためにサイクロン１４２の上流に設けられた通路１４２とを備えたサイクロン式分離器１００の操作方法を提供する。その方法は、以下のステップを有している。すなわち、（ａ）埃を含有する空気流を通路１４２に導き、（ｂ）埃を含有する空気流をサイクロン１０４の個数に等しい個数である複数の空気流部分に分離し、そして、（ｃ）埃を含有する空気流の方向に各空気流部分の断面積を減少するものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが入口を有し相互に平行配置された複数のサイクロンと、それらサイクロンの入口に空気流を送るためにそれらサイクロンの上流に設けられた一つの通路とを備えたサイクロン式分離器であって、
通路内の空気流を多数に分離された空気路の中に分離させるために分離手段が前記通路内に設けられ、かつ前記空気路の個数が前記サイクロンの個数に等しく、さらに、各空気路の断面積が流れの方向に沿って減少し、各空気路の断面積が各サイクロン入口で最小となるサイクロン式分離器。
【請求項２】
各空気路が、空気流が分離される通路における分岐点と各サイクロンの入口との間で残っている空気路から分離したままである請求項１記載のサイクロン式分離器。
【請求項３】
各空気路が、空気流が分離される通路における分岐点と各サイクロンの入口との間で残っている空気路と同じ長さである請求項２記載のサイクロン式分離器。
【請求項４】
各流路の長さが、各サイクロン入口での各空気路の有効半径の少なくとも５倍である請求項１から３のいずれか一項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項５】
各流路の長さが、各サイクロン入口での各空気路の有効半径の少なくとも７倍である請求項４記載のサイクロン式分離器。
【請求項６】
各流路の長さが、各サイクロン入口での各空気路の有効半径の少なくとも９倍である請求項５記載のサイクロン式分離器。
【請求項７】
各流路の断面積が、ほとんどの流路の長さに沿って実質的に一定の割合で減少する請求項１から６のいずれか一項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項８】
各サイクロン入口での各空気路の断面積が、空気流が分離される通路における分岐点での前記空気路の断面積の４０％未満である請求項７記載のサイクロン式分離器。
【請求項９】
各サイクロン入口での各空気路の断面積が、空気流が分離される通路における分岐点での前記空気路の断面積の３０％未満である請求項８記載のサイクロン式分離器。
【請求項１０】
各サイクロン入口での各空気路の断面積が、空気流が分離される通路における分岐点での前記空気路の断面積の２０％未満である請求項９記載のサイクロン式分離器。
【請求項１１】
前記分離手段が前記通路に配置された障壁部材を備える請求項１から１０のいずれか一項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項１２】
近接した前記障壁部材が前記通路に沿って流れ方向に互いに近付く請求項１１記載のサイクロン式分離器。
【請求項１３】
各障壁部材が、その下流端にまたはその下流端近傍に、サイクロン入口ダクトを備える請求項１１または１２記載のサイクロン式分離器。
【請求項１４】
前記サイクロン及び前記空気路の個数が６個以上である請求項１から１３のいずれか一項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項１５】
前記サイクロン及び前記空気路の個数が７個である請求項１４記載のサイクロン式分離器。
【請求項１６】
前記サイクロンがサイクロン式分離器の長手方向軸線回りに等角に配置される請求項１から１５のいずれか一項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項１７】
上流サイクロンが複数の前記サイクロンの上流に配置される請求項１から１６のいずれか一項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項１８】
吸引掃除機の一部を形成する請求項１から１７のいずれか一項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項１９】
明細書に説明し、かつ、添付した図面に実際に記載したサイクロン式分離器。
【請求項２０】
それぞれが入口を有し相互に平行配置された複数のサイクロンと、前記サイクロンの入口に空気流を送るために前記サイクロンの上流に設けられた通路とを備えたサイクロン式分離器の操作方法であって、
（ａ）埃を含有する空気流を前記通路に導くステップと、
（ｂ）埃を含有する空気流を前記サイクロンの個数に等しい個数である複数の空気流部分に分離するステップと、
（ｃ）埃を含有する空気流の方向に各空気流部分の断面積を減少するステップと、
を有するサイクロン式分離器の操作方法。
【請求項２１】
各空気路の断面積が、埃を含有する空気が各サイクロンの入口に到達する前に、少なくとも６０％まで縮小されている請求項２０記載のサイクロン式分離器。
【請求項２２】
各空気路の断面積が、埃を含有する空気が各サイクロンの入口に到達する前に、少なくとも７０％まで縮小されている請求項２１記載のサイクロン式分離器。
【請求項２３】
各空気路の断面積が、埃を含有する空気が各サイクロンの入口に到達する前に、少なくとも８０％まで縮小されている請求項２２記載のサイクロン式分離器。
【請求項２４】
各空気路の断面積が、実質的に一定の割合で縮小されている請求項２０から２３のいずれか一項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項２５】
埃を含有する空気が、前記通路に通過される前に上流サイクロンによって通過される請求項２０から２４のいずれか一項に記載のサイクロン式分離器。
【請求項２６】
明細書に説明し、かつ、添付した図面に実際に記載したサイクロン式分離器の分離方法。
【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する。本発明は、特に、吸引掃除機に使用するサイクロン式分離器に関するものであるが、これに限定するものではない。また、本発明は、前述した型式のサイクロン式分離器を操作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サイクロン式分離器はよく知られており、広範囲に適用されて使用されている。最近およそ１０年程前から、吸引掃除機において空気流から粒子を分離するサイクロン式分離器の利用が進み、市場に出回っている。吸引掃除機に使用されるサイクロン式分離器の詳細な説明は、とりわけ特許文献１、特許文献２、及び特許文献３になされている。これら及び他の先行文献から、２つのサイクロンユニットを直列に設け、空気流を少なくとも２つのサイクロンを連続的に通過させるようにしたものが知られている。これによって、大きな埃その他の廃棄物が第１のサイクロンで空気流から取出され、第２のサイクロンを最適な条件で操作させながら、有効な方法で極めて微細な粒子を有効に除去できることとなる。この種の構成は、幅広いサイズ分布を持った種々の物質を含んだ空気流を取扱うときに有効である。吸引掃除機においては特に有効である。
【特許文献１】
米国特許第３４２５１９２号明細書
【特許文献２】
米国特許第４３７３２２８号明細書
【特許文献３】
欧州特許第４２７２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
また、公知のサイクロン式分離器としては、例えば特許文献４に示すように、複数のサイクロンが相互に並行配置されたものがある。さらに、公知のサイクロン式分離器としては、例えば特許文献５に示すように、そのような複数の並行サイクロンが単一サイクロンの下流に配置されたものがある。しかしながら、これら並行サイクロンの入口は通常、プレナムチャンバーを通っている。プレナムチャンバーには、並行サイクロンの入口が直接連通している。並行サイクロンの他の構成要素には、プレナムチャンバーから各サイクロンの入口に導かれる一様のダクトが含まれる。例えば特許文献６を参照されたい。
【特許文献４】
米国特許第２８７４８０１号明細書
【特許文献５】
米国特許第３４２５１９２号明細書
【特許文献６】
米国特許第３６８２３０２号明細書
【０００４】
プレナムチャンバーを通る空気の通路は、しばしば不要な圧力損失を引き起こす。なぜならば、並行サイクロンへの比較的小さな入口が、空気が沿って流れる空気路の断面に突然かつかなり劇的な変化を引き起こすからである。したがって、サイクロン式分離器の全体的な効果は不十分である。
【０００５】
本発明の目的は、並行配置された複数のサイクロンを備えたサイクロン式分離器であって、並行サイクロンの入口に送られる空気の圧力低下が最小とされるサイクロン式分離器を提供することである。本発明のさらなる目的は、並行配置された複数のサイクロンを備えたサイクロン式分離器であって、サイクロンへの入口の構成を改善したサイクロン式分離器を提供することである。本発明のさらなる目的は、並行配置された複数のサイクロンを備えたサイクロン式分離器であって、サイクロンの入口による圧力損失が最小となるサイクロン式分離器を提供することである。本発明のさらなる目的は、高い効率を有した、並行配置された複数のサイクロンを備えたサイクロン式分離器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、それぞれが入口を有し相互に平行配置された複数のサイクロンと、サイクロンの前記入口に空気流を送るためにサイクロンの上流に設けられた通路とを備えたサイクロン式分離器を提供する。このサイクロン式分離器は、分離手段が通路内の空気流を多数に分離された空気路の中に分離するために通路に設けられている。空気路の数はサイクロンの数に等しく、かつ、各空気路の断面積が、流れの方向に沿って減少する。
【０００７】
上記構成によって空気路の断面積が徐々にかつ支配的に減少する。そのため、断面積の変化に伴う圧力損失は最小となる。したがって、並行配置された複数のサイクロンへの入口構成に従来関連していた圧力損失は最小限に維持でき、これによって、サイクロン式分離器の全体的な効率が改善する。断面積の突然の変化が回避され、これによって、空気流の乱れが減少し、圧力損失が減少することとなる。
【０００８】
各空気路が、空気流が分離される通路における分岐点と各サイクロンの入口との間で残っている空気路から分離したままであると有利である。これによって、空気路に沿った空気流の乱れが抑制されることとなる。また、サイクロン間での圧力の相違を抑制するよう、空気流が分離される通路における分岐点と各サイクロンの入口との間で空気路が同じ長さであることも有利である。
【０００９】
好ましい構成としては、各流路の長さが、各サイクロン入口での各空気路の有効半径の少なくとも３倍、好ましくは４倍、さらに好ましくは５倍であることである。これによって、各空気路の断面積がその長さとともに徐々に減少する。好ましい構成としては、各空気路の断面積が、その長さとともに実質的に一定の割合で減少することである。
【００１０】
各サイクロンへの入口にある各空気路の断面積が、空気流が分離される通路における分岐点での空気路の断面積の４０％未満であれば有利である。その断面積が３０％であればさらに有利であり、２０％であればなおさら有利である。この構成によって、各サイクロンへの入口での空気流の流速が、サイクロンに良好な分離効果を確実にするのに十分高速であることが保証される。
【００１１】
分離手段は、通路に配置された複数の壁部を備えることが好ましい。空気路の断面積の減少は、有利には、通路に沿った流れの方向に互いに近付く相互に近接した仕切り壁部によって達成される。さらに、各仕切り壁部はその下流端に、または最下流近傍に、サイクロン入口ダクトを備えている。これらの構成が、単独又は組み合わされて、本発明による分離器が使用のために製造される。
【００１２】
上述した分離器は、有利には、吸引掃除機、さらに好ましくは家庭用吸引掃除機の使用のために供される。収納上の理由で、収容可能なサイクロン及び空気路の個数は限られている。しかしながら、サイクロン及び空気路の個数は少なくとも５個さらに好ましくは７個であることが好ましい。また、一つの上流サイクロンが複数のサイクロンの上流に配置されていることが好ましい。これによって、流入する空気流をサイクロンに入る前に上流サイクロンによって事前に清浄化することが可能である。したがって、サイクロンは最適の条件下で操作可能である。
【００１３】
また、本発明は、それぞれが入口を有し相互に平行配置された複数のサイクロンと、サイクロンの入口に空気流を送るためにサイクロンの上流に設けられた通路とを備えたサイクロン式分離器の操作方法を提供する。その方法は、以下のステップを有している。
（ａ）埃を含有する空気流を通路に導き、
（ｂ）埃を含有する空気流をサイクロンの個数に等しい個数である複数の空気流部分に分離し、そして、
（ｃ）埃を含有する空気流の方向に各空気流部分の断面積を減少する。
【００１４】
該方法によって空気路の断面積が徐々に、かつ支配的に減少する。そのため、断面積の変化に伴う圧力損失が最小となるように減少する。その結果、サイクロン式分離器の効果が増加することとなる。
【００１５】
各空気路の断面積が、埃を含有する空気が各サイクロンの入口に到達する前に、少なくとも６０％、好ましくは少なくとも７０％、さらに好ましくは少なくとも８０％まで縮小されていることが好ましい。これによって、各サイクロンへの入口での空気流の流速が、サイクロンに良好な分離効果を確実にするために十分高速のものとなる。また、必須ではないが、各空気路に沿った平滑な空気流を促進するよう、各空気路の断面積が実質的に一定の割合で縮小されることが好ましい。その結果、圧力損失が縮小されることとなる。
【００１６】
好ましい具体例では、埃を含有する空気が通路を通過する前に上流サイクロンを通過する。この構成では、サイクロンを通過する前に埃を含有する空気からより大きな塵埃を上流サイクロンが除去するため、サイクロンが最適な条件下で操作可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１ａ及び図１ｂは、本発明におけるサイクロン式分離器を備えた家庭用の吸引掃除機１０を示す。吸引掃除機１０は直立本体１２を備えており、その下端にはモータケーシング１４が設けられている。クリーナヘッド１６が、モータケーシング１４に連結して取付けられている。吸引掃除機１０が清掃すべき面上を自由に動けるよう、吸引口１８がクリーナヘッド１６に設けられ、車輪２０がモータケーシング１４に回転可能に取付けられている。
【００１８】
サイクロン式分離器１００が、モータケーシング１４の上部にある直立本体１２に取付けられている。サイクロン式分離器１００は、フィルタカバー２２によって形成された略水平な面に設置されている。フィルタカバー２２は、モータケーシング１４の上部に配置され、モータ後部フィルタ（図示せず）のカバーを提供している。また、サイクロン式分離器１００は、該サイクロン式分離器１００の先端部に配置されたクリップ２４によって直立本体１２に固定されている。直立本体１２は、汚れた空気をサイクロン式分離器１００の入口に運ぶための上流ダクト（図示せず）と、きれいな空気をサイクロン式分離器１００から運び出す下流ダクト２６とを備えている。
【００１９】
さらに直立本体１２は、ホースとワンドの組立体２８を備えている。この組立体は、吸引掃除機１０を清掃面上で移動させるための把手部として機能するよう図示したように構成することができる。あるいは、ホースとワンドの組立体２８は、そのワンドの末端２８ａを例えば階段、家具類等、清掃機能を発揮する床面用具（図示せず）とともに使用するために、取り外されてもよい。ホースとワンドの組立体２８の構成及び作用は、本発明の本質ではないので、ここではこれ以上詳述しない。図１ａ及び図１ｂに示された一般的なホースとワンドの組立体２８の構成及び作用は、米国再発行特許第３２２５７号明細書に記載されたものに類似している。米国再発行特許第３２２５７号明細書に開示の内容は本願明細書に取入れるものとする。また、いくつかの道具及びアクセサリー類３０ａ，３０ｂ，３０ｃが、使用していない間に保管する目的で、直立本体１２に取り外し可能に取付けられている。
【００２０】
上述した吸引掃除機１０の特徴の詳細は、本発明の本質ではない。本発明は、吸引掃除機１０の一部を形成するサイクロン式分離器１００の詳細に関するものである。サイクロン式分離器１００が作動するために、モータケーシング１４に配置されたモータが作動し、これにより空気が吸引口１８またはホースとワンドの組立体２８の端部２８ａのいずれかを通って吸引掃除機に入り込む。この汚れた（塵埃を含んだ）空気は、上流ダクトを通ってサイクロン式分離器１００を通過する。その空気は、サイクロン式分離器１００を通過した後、サイクロン式分離器１００の外に出て、直立本体１２の下を通り、下流ダクト２６を通ってモータケーシング１４に送り出される。その清浄化された空気は、フィルタカバー２２を通って吸引掃除機１０から排出される前にモータケーシング１４に配置されたモータを冷却するために使用される。
【００２１】
この吸引掃除機１０の操作原理は従来から知られている。本発明は、吸引掃除機１０から分離されたときの図２ａ，２ｂ及び図３に示されたサイクロン式分離器１００に関するものである。
【００２２】
図２ａ，２ｂ及び図３に示されたサイクロン式分離器１００は、単一の上流サイクロン１０２からなる上流サイクロンユニット１０１と、複数の下流サイクロン１０４からなる下流サイクロンユニット１０３とを備えている。上流サイクロンユニット１０２は、閉じられた基部１０８を有する円筒箱１０６から本質的に構成されている。円筒箱の開いた上端１１０は、上流サイクロン１０２の上端を規定している環状の上部モールド部１１２に接している。円筒箱１０６には、汚れた空気を上流サイクロン１０２の内部に導入するために、入口部１１４が設けられている。入口部１１４は、クリーナヘッド１６からサイクロン式分離器１００へ汚れた空気を送る上流ダクトと連通するように形成、配置、及び構成されている。把手部１１６及び捕捉部材１１８が、円筒箱１０６が空にされる必要が生じたときに円筒箱１０６を前記上部モールド部１１２から取り外す手段を設けるために、円筒箱１０６及び上部モールド部１１２にそれぞれ設けられている。必要に応じて、シール材（図示せず）が円筒箱１０６と上部モールド部１１２との間に設けられてもよい。
【００２３】
円筒箱の基部１０８は、必要に応じて空にする目的で円筒箱１０６の内部にさらにアクセスするために、円筒箱の他の部分にヒンジ結合されてもよい。ここに示された実施例では、基部１０８をヒンジで開いて中身を空にする機構が含まれるが、そのような機構の詳細は、係属中の出願に係る発明の目的なので、図の説明以外では詳述しない。
【００２４】
７つの同一の下流サイクロン１０４が、下流サイクロンユニット１０３に設けられている。下流サイクロン１０４は、下流サイクロンユニット１０３の中央の長手方向軸線回りに等角に配置されている。その軸線は、上流サイクロンユニット１０１の長手方向軸線に一致する。その構成は図２ｃに示されている。各下流サイクロン１０４は、最下端で大きく、最上端で小さくなるような形状を有する円錐台である。各下流サイクロン１０４は、下流サイクロンユニット１０３の長手方向軸線１５０の方向に僅かに傾斜した長手方向軸線１４８（図３参照）を有している。この特徴は以下に詳述する。また、各下流サイクロン１０４の最下端の最外部は、下流サイクロンユニット１０３の長手方向軸線１５０から放射状に、円筒箱１０６の壁よりもさらに広がっている。下流サイクロン１０４の最上端は、下流サイクロン１０４の表面から上方に延在した収集モールド部１２０の内部に突出している。収集モールド部１２０は、サイクロン式分離器１００を運搬可能な把手部１２２を支持している。捕捉部材１２４が、サイクロン式分離器１００を直立本体１２の上端に固定する目的で把手部１２２に設けられている。出口部１２６が、サイクロン式分離器１００の外部にきれいな空気を導くために上部モールド部１１２内に設けられている。出口部１２６は、きれいな空気をモータケーシング１４に送る下流ダクト２６と協働するように構成され配置されている。
【００２５】
また、収集モールド部１２０は、上述のように空にする目的で円筒箱１０６の基部１０８を開けるための機構を作動させるために設けられた作動レバー１２８を設けている。
【００２６】
上流サイクロン１０２の内部の構成は、その長さ方向の全体に延在した内壁１３２を含んでいる。内壁１３２によって区画されている内部空間は、後述のように収集モールド部１２０の内部につながっている。内壁１３２の目的は、微細な埃のための収集空間１３４を規定ないし形成することである。内壁１３２及び収集空間１３４の内部には、作動レバー１２８が作動するときに基部１０８が開くための部品がある。その詳細及びこれら部品の操作は、本発明では重要ではなく、ここではこれ以上説明しない。
【００２７】
内壁１３２の外側には、４つの同形状のバッフルあるいはフィン１３６が取付けられ、これらバッフルあるいはフィン１３６は、内壁１３２から外側へ放射状に突出し、円筒箱１０６の方向に向いている。これらバッフル１３６は、内壁１３２と、基部１０８に近接する円筒箱１０６との間に形成された収集空間１３８に大きい塵埃粒子が堆積するのを補助している。バッフル１３６の固有な特徴は、国際公開第００／０４８１６号パンフレットにおいてより詳細に記されている。
【００２８】
上流サイクロン１０２の上側の一部にある内壁１３２の外側には、シュラウド１４０がある。シュラウドは、バッフル１３６から上方に延在し、かつ、内壁１３２とともに空気路１４２を形成している。シュラウド１４０は、上流サイクロン１０２の内部から空気路１４２へ空気を通す貫通部１４４を有している。空気路１４２は下流サイクロン１０４それぞれの入口１４６に接続されている。入口１４６はそれぞれ、渦巻き状に構成されているため、各下流サイクロン１０４に入る空気は各下流サイクロン１０４内にあるらせん状の通路を通過することとなる。
【００２９】
空気路１４２内には、複数の障壁部材１７０がある。障壁部材１７０は、シュラウド１４０の上部と内壁１３２の上部との間に設けられ、軸線１５０回りに等間隔となっている。全部で７個の障壁部材１７０が設けられている。図４は内壁の上部及び７個のうち４個の障壁部材１７０の側面図であり、障壁部材１７０の相互及び内壁１３２の上部との関係を示している。シュラウド１４０の上部は明確化のために図４から省略されている。しかしながら、障壁部材１７０が前述のように分離器１００に配置されたとき、各障壁部材１７０の半径方向最外方壁１７２（図４の斜線部）は、シュラウド１４０に接して、あるいはシュラウド１４０と一体的に形成されている。
【００３０】
各障壁部材１７０は、（上述した）半径方向最外方壁１７２と、半径方向最外方壁１７２と内壁１３２の表面との間で延在している側壁１７４ａ，１７４ｂとを備えている。半径方向最外方壁１７２は通常、下方にテーパの終点を有する三角形状である。側壁１７４ａ，１７４ｂは、各障壁部材１７０に通常のくさび形状を与えるよう、半径方向最外方壁１７２のテーパの終点に近接した鋭縁部１７６を形成するために合流する。障壁部材１７０と、シュラウド１４０と内壁１３２との間及び軸線１５０回りのそれらの構成要素とによって、空気路１４２の下流部が７個の流路１４２ａに分離される。各流路１４２ａはそれぞれ、１対の近接した障壁部材１７０間に配置されており、そして、残りの流路１４２ａと長さ及び形状が実質的に同一である。障壁部材１７０が通常くさび形状であることは、各流路１４２ａの断面積が鋭縁部１７６から離間する方向に減少することを意味する。各流路１４２ａの断面積が減少する割合は通常一定であり、少なくともそのほとんどは長さも一定である。
【００３１】
各流路１４２ａは、その下流端に、サイクロン入口を通ってそれぞれのサイクロン１０４の中に通じるサイクロン入口ダクト１７８を備えている。サイクロン入口は、ダクト１７８の下流の最も遠い点であり、そこでダクト１７８が立体の壁によって四方八方に区切られている。サイクロン入口を越えて、ダクト１７８に沿って通過する空気流は、少なくとも一部において物理的に抑制されることがない。具体例に示すように、サイクロン入口は通常、サイクロン入口に至る流路１４２ａを規定する障壁部材１７０の側壁１７４ａの最上部に平行である。ダクト１７８は、ダクト内でサイクロン分離効果を得るために、ダクトに沿って通過する空気流をらせん状にサイクロン１０４に入れさせるよう形成された構成となっている。ダクト１７８は、サイクロン１０４に対して接線方向に入るよう設けられることが可能であり、あるいは、上述したように、渦巻き状に入るよう設けられることも可能である。
【００３２】
サイクロン入口は円形である必要はない。実際、図示例のものでは、サイクロンはおよそＵ字形状である。しかしながら、実際の断面積を用い、実際に円形であると仮定することでサイクロン入口の有効半径を計算することは可能である。したがって、面積＝π×（半径）２の公式を用いることによって、サイクロン入口の有効半径を計算することができる。具体例で示すように、サイクロン入口の実際の面積は１８０ｍｍ２であるので、実際の半径は７．５７ｍｍである。流路１４２ａの長さは、空気流がサイクロン入口に分離される空気路１４２の分岐点から測定されると、サイクロン入口の有効半径の少なくとも５倍である。通路１４２ａの長さはサイクロン入口の有効半径の少なくとも７倍であることが好ましい。具体例で示すように、通路１４２ａの長さはおよそ６８ｍｍであり、サイクロン入口の有効半径のおよそ９倍である。
【００３３】
上述した相対寸法によって、通路１４２ａの断面積の減少は緩やかでよく、その減少の割合は実質的に一定でよい。その結果、通路１４２ａに沿って通過する空気流は、その過程で過度に高い損失を得ることなく速度が増加することとなる。
【００３４】
実施例では、各通路１４２ａの断面積は、空気流が分離される空気路１４２の分岐点で測定して、およそ９８５ｍｍ２である。サイクロン入口の断面積が１８０ｍｍ２である場合、このことは断面積がおよそ８０％減少したことを示す。ここに示されていない他の具体例において、その減少は許容できる面積の減少である８０％、７０％、及び６０％より幾分少なくなり得る。したがって、サイクロン入口の断面積は、空気流が分離される空気路１４２の分岐点での流路１４２ａの面積の６０％から８０％の間となり得る。
【００３５】
前述のように、各下流サイクロン１０４の長手方向の軸線は、下流サイクロンユニット１０３の長手方向の軸線１５０の方向に傾斜している。各下流サイクロン１０４の上端は、その下端よりも長手方向の軸線１５０に近接している。具体的には、適当な軸線１４８の傾斜角は、実際には７．５°である。
【００３６】
下流サイクロン１０４の上端は、前述のように収集モールド部１２０の内部に突出している。収集モールド部１２０の内部には、下流サイクロン１０４の上端が接続する部屋１５２が形成されている。収集モールド部１２０と下流サイクロン１０４の表面とによって、下流サイクロン１０４間に軸線方向に延在する通路を形成している。通路１５４は、内壁１３２によって形成された収集空間１３４に接続されている。したがって、下流サイクロン１０４の小さい方の端部を出た塵埃が部屋１５２から通路１５４を通って収集空間１３４まで通過することが可能となる。
【００３７】
各下流サイクロン１０４は、渦巻きファインダ１５６として形成された空気の出口を有している。各渦巻きファインダ１５６は、通常どおり、各下流サイクロン１０４のより大きな端部の中央に設けられている。この実施例では、中央本体１５８は、各渦巻きファインダ１５６内に設けられている。各渦巻きファインダは環状室１６０に連通し、環状室１６０はさらに出口部１２６に連通している。
【００３８】
上述したこの装置の操作方法は以下のとおりである。汚れた空気（塵埃が含まれた空気）は、入口部１１４を通ってサイクロン式分離器１００に入る。入口部１１４の構成は、円筒箱１０６の壁に実質的に接線方向となっており、このため、入ってきた空気が円筒箱１０６の内側にあるらせん状の通路を通っていく。大きめの塵埃粒子は、綿埃その他の大きめの廃棄物とともに、周知のように、粒子に作用する遠心力の影響によって、基部１０８に近接する収集空間１３８に堆積される。部分的に清浄とされた空気が基部１０８から離間して内方かつ上方へ移動し、シュラウド１４０の貫通部１４４を通って上流サイクロン１０２を出て、空気路１４２の中を通過する。
【００３９】
一旦空気路１４２の内側で、部分的に清浄された空気が軸線１５０と平行に上方に移動し、７つの空気流部分に分離される。そのとき、空気が障壁部材１７０の最下点の鋭い縁部１７６を通過する。それから、それぞれ単一の空気流部分はそれぞれの通路１４２ａに沿って通じている。そのとき、空気流部分の断面積が、それぞれの通路１４２ａの断面積が減少することによって減少している。減少の割合は、障壁部材１７０の形状及び構成によって支配され、図示された具体例の場合、少なくとも空気流部分が通路１４２ａの長さのほとんどに沿って流れる間、減少の割合は実質的に一定である。
【００４０】
通路１４２ａの形状及び構成によって、空気流部分は、空気流部分が通路１４２ａ及びサイクロン入口に入るまでの間、少なくとも６０％まで断面積が減少する。示した実施例では、断面積の減少する割合はおよそ８０％である。このことは、空気流部分が通路１４２ａを出てそれぞれのサイクロン１０４に入るとき、空気流部分が比較的高速で移動している。
【００４１】
各空気流部はそれぞれの入口１４６を通って下流サイクロン１０４の一つに入る。上述したように、各入口１４６は、入ってきた空気を下流サイクロン１０４の内側にあるらせん状の通路に送らせる渦巻き状の入口である。テーパ状とされた下流サイクロン１０４の形状によって、さらに回転分離が下流サイクロン１０４の内側に起こるため、非常に微細な塵埃の粒子が主の空気流から分離される。塵埃の粒子が下流サイクロン１０４の最上端を出る一方、きれいな空気が、軸１４８に沿って下流サイクロン１０４の下端に戻り、渦巻きファインダ１５６を通過して出ていく。きれいな空気は渦巻きファインダ１５６から環状室１６２の中を通って出口部１２６に進んでいく。他方、下流サイクロン１０４の空気流から分離された塵埃は、部屋１５２から通路１５４を通って収集空間１３４に落下する。
【００４２】
サイクロン式分離器１００を空にする必要があるとき、基部１０８は円筒箱１０６の側壁からヒンジで解放されることが可能であるため、収集空間１３４，１３８に収集された埃その他の廃棄物が適当な容器に落とすことができる。前述のように、空にする機構の詳細な操作は本発明の一部を形成するものではなく、ここではそれ以上説明しない。
【００４３】
本発明は、上述した精密に詳細な具体例に制限される必要はないと認識されるであろう。様々な互換及び変化が本発明の視野から離れることなくなされてもよい。例えば、具体例に示された下流サイクロン１０４の個数は７個である。しかしながら、与えられるべき下流サイクロンの個数、あるいは相互にまたは上流サイクロンに対する構成に全く特別な限定はない。したがって、下流サイクロンは個数及び構成が様々となり得る。また、空気流が空気通路内で分離された詳細な方法も限定されない。しかしながら、各流路の断面積の減少は、本発明の目的を達成するために必要である。本発明が吸引掃除機の業界の他の分野に適用してもよいと思われる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１ａ及び図１ｂはそれぞれ、本発明におけるサイクロン式分離器を備える吸引掃除機の正面図及び側面図である。
【図２】図２ａ及び図２ｂはそれぞれ、図１ａ及び図１ｂの吸引掃除機の一部を構成するサイクロン式分離器の正面図及び計画図である。
【図３】図３は、図２ａのＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断された図２ａ及び図２ｂのサイクロン式分離器の横断面図である。
【図４】図２ａ、図２ｂ及び図３のサイクロン式分離器の側面の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  サイクロン式分離器
１０４  サイクロン
１４２  通路
１４２ａ  空気路
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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