(57)【要約】  サイクロンチャンバ４の軸Ａ−Ａ周りの螺旋経路Ｄを流れる空気が出口６へ移動するサイクロン分離器１のための渦ファインダ１８，２７，４０が開示される。当該渦ファインダは、軸方向において延在するとともに、軸Ａ周りに放射状に間隔を開けて配置されている、複数の固定的に重複する羽根１３，１９を有し、羽根１３，１９は、空気流の一部が、各羽根１３，１９の先端１４周りに再方向付けされ、隣接する羽根１３，１９間のギャップを通じて出口６に再方向付けされて、サイクロンチャンバ４の軸周りの空気流の螺旋経路が、羽根１３，１９の外側表面１６を越えて行くように、互いに対して配置されている。軸周りの任意の点において、各羽根１３，１９，２８，４１の外側表面１６，２０，３０，４６の一部は、前記軸を中心軸としてを持つ円上に位置し、各羽根１３，１９，２８，４１の外側表面１６，２０，３０，４６は、空気が羽根１３，１９，２８，４１間のギャップを通じて再方向付けされる各羽根１３，１９，２８，４１の先端１４，３３，４７が、前記円によって境界付けられた領域内に位置するように、円から離れる方向へ内側に延在する先端１４，３３，４７に向かって伸びる部分を持ち、ギャップの近傍において、隣接する羽根１３，１９の外側表面１６上に過圧領域を作る。
2016533873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイクロンチャンバの軸周りの空気流が出口へ移動できるようにするサイクロン分離器のための渦ファインダであって、前記渦ファインダは、前記サイクロンチャンバに設置された場合に前記軸周りに放射状に間隔を空けて配置される複数の固定羽根を有し、前記複数の固定羽根は、前記空気流の一部が、各固定羽根の先端周囲に再方向付けされ、さらに、隣接する固定羽根間のギャップを通じて前記出口へ再方向付けされ、前記サイクロンチャンバの軸周りの空気流が、前記複数の固定羽根の外側表面を越えて行くことを可能にするように、互いに対して配置され、前記軸周りの任意の点において、各固定羽根の前記外側表面の一部は、前記軸を中心軸としてを持つ円上に位置し、前記各固定羽根の外側表面は、空気が前記複数の固定羽根間の前記ギャップを通じて再方向付けされる前記各固定羽根の前記先端が、前記円によって境界付けられた領域内に配置されるように、前記円から離れて内側へ延在する前記先端に向かって伸びる部分を持つ、渦ファインダ。
【請求項２】
少なくとも前記内側へ延在している前記外側表面の前記部分が、アーチ型の形状である、請求項１記載の渦ファインダ。
【請求項３】
前記各固定羽根が、後端を持ち、前記各固定羽根の前記外側表面が、前記後端から前記円に向かって外側へ、前記固定羽根を越えて行く空気流の方向に、延在する部分を持つ、請求項１又は２に記載の渦ファインダ。
【請求項４】
前記後端から外側へ延在する前記部分が、アーチ型の形状である、請求項３記載の渦ファインダ。
【請求項５】
前記各固定羽根が、先行する固定羽根の先端から前記固定羽根に対して方向付けられた空気を受けるために配置される凹状の領域を規定する面を持ち、前記凹状の領域において、過圧領域を作る、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の渦ファインダ。
【請求項６】
前記固定羽根の先端における前記外側表面に対する接線方向において延在する第１の平面と、隣接する固定羽根の外側表面に対する接線方向において延在する第２の平面との間の角度であって、前記第１の平面と前記隣接する固定羽根とが交差する点における前記角度が、１５度よりも大きい、請求項４記載の渦ファインダ。
【請求項７】
前記軸周りの任意の点において円上に位置する前記各固定羽根の前記外側表面の前記部分が、半径Ｒを持ち、前記軸に向かって内側に延在する前記各固定羽根のアーチ型の外側表面の前記部分が、半径ｒを持ち、ここで、ｒ<Ｒである、請求項６記載の渦ファインダ。
【請求項８】
ｒ＞０．２ｍｍである、請求項６記載の渦ファインダ。
【請求項９】
前記各固定羽根が、前記先端に向かって狭くなっている、又は、先細になっている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の渦ファインダ。
【請求項１０】
前記各固定羽根が、前記後端に向かって先細になっている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の渦ファインダ。
【請求項１１】
前記固定羽根が、前記軸周りの螺旋経路に延在する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の渦ファインダ。
【請求項１２】
前記固定羽根が、前記軸に向かって内側へ先細になっている、請求項１１記載の渦ファインダ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の渦ファインダを有する、サイクロン分離器。
【請求項１４】
請求項１３記載のサイクロン分離器を有する、電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクロン分離器のための渦ファインダ、及び、本発明に従った渦ファインダを有するサイクロン分離器に関する。また、本発明は、上記渦ファインダ及び／又は本発明に従ったサイクロン分離器を有する電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
サイクロン分離器は、フィルタを用いることなく、流体に取り込まれる固形物質を分離するため、回転効果に頼っている。サイクロン分離器は、一般的に、電気掃除機の吸引空気流から、ごみ及び塵を分離するために使用される。既知のサイクロン分離器は、空気入口と空気出口とを具備する円筒形状又は円錐形状のサイクロンチャンバを有する。空気入口は、ごみを含んだ空気が入口を介してサイクロンチャンバに入る場合に、素早く回転して流れる空気流又は渦がサイクロンチャンバ内で確立されるように、サイクロンチャンバの中心軸に対して斜めに角度付けられている。空気は、入口を介してサイクロンチャンバに入り、反対端に向かって流れる。循環する空気流によって生成される遠心力は、サイクロンチャンバの壁に向かってごみの粒子を放ち、ごみの粒子は、そこから収集チャンバ内に落ちる。空気は、サイクロンの中心を通じて反対方向に流れ、出口へ排出される。渦ファインダは、空気が流れる出口に亘って配置されている。渦ファインダの機能は、分離性能を改善するために、安定した回転流を保証することである。特に、渦ファインダは、出口近くの乱流が、過度なノイズ、圧力損失、及び、分離器の収集効率の減少を引き起こすのを防止する。また、渦ファインダは、収集チャンバに容易には落ちず、且つ、内部の空気流に残る傾向にある、特定のタイプのごみが、出口を通じてサイクロンチャンバから出て行くことを防止する。
【０００３】
国際公開第２００６／４３２１号明細書は、サイクロン出口の近傍において、乱流及び圧力損失を減少させようとする渦ファインダを持つサイクロン分離器を開示している。
【０００４】
米国特許第４，２６０，４０１号は、出口管が、側壁が複数のテーパ状部材、間隔を空けられた部材、ネストされた部材、一般的にＵ字形状且つ断面羽根付き部材であって、それらの間で、出口管に入る気体が、出口管の出口端への流れに向かわなければならない前記部材を持つ円錐形状の濃縮器を備える、サイクロンタイプの粒子収集器及び濃縮器を開示している。サイクロンタイプの粒子収集器の出口管の側壁の一部は、濾された粒子の再循環のために、気体入口螺旋へ開いている粒子濾し器として機能するゲートを備えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、分離性能を改善しつつ、空気流を増大させるために圧力低下を更に減少させる渦ファインダを提供しようとしている。本発明は、独立形式請求項によって規定され、従属形式請求項は、好適な実施形態を規定している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、サイクロンチャンバの軸周りの空気流が出口へ移動できるようにするサイクロン分離器のための渦ファインダであって、前記渦ファインダは、前記サイクロンチャンバに設置された場合に前記軸周りに放射状に間隔を空けて配置される複数の固定羽根を有し、前記羽根は、前記空気流の一部が、各羽根の先端周囲に再方向付けされ、さらに、隣接する羽根間のギャップを通じて前記出口へ再方向付けされ、前記サイクロンチャンバの軸周りの空気流が、前記羽根の外側表面を越えて行くことを可能にするように、互いに対して配置され、前記軸周りの任意の点において、各羽根の前記外側表面の一部は、前記軸を中心軸としてを持つ円上に位置し、各羽根の外側表面は、空気が前記複数の羽根間の前記ギャップを通じて再方向付けされる各羽根の前記先端が、前記円によって境界付けられた領域内に配置されるように、前記円から離れて内側へ延在する前記先端に向かって伸びる部分を持つ、渦ファインダが提供される。各羽根の外側表面は内側に延在しているため、羽根を越えて流れていく少なくとも幾らかの空気が、その外側表面に続き、このため、次の羽根の表面へ向かって内側に方向付けられ、これにより、前の羽根の先端を離れていくような空気における乱流の程度を減少させる過圧領域を作るための影響を与える。
【０００７】
好ましくは、少なくとも各羽根の外側表面の内側に延在している部分、即ち、先端に延在する外側表面の一部は、アーチ型の形状である。アーチ形状の外側表面は、先端に向かって羽根の外側表面を越えていく滑らかな空気流を維持する。
【０００８】
幾つかの実施形態では、各羽根が、過圧領域が凹状の領域において生成されるよう、前の羽根によって内側へ方向付けられた空気が、凹状の領域内に受けられるように配置された凹状の領域を規定する外側表面を持っていてもよい。
【０００９】
各羽根は、後端を持っていてもよく、外側表面は、円に向かって後端から外側へ延在してもよい。少なくとも後端から外側へ延在する外側表面の部分は、羽根の外側表面を越えていく滑らかな空気流を維持するために、アーチ型の形状であってもよい。
【００１０】
好ましい実施形態では、羽根の先端における外側表面に対する接線方向に延在する第１の平面と、隣接する羽根の外側表面に対する接線方向に延在する第２の平面との間の、第１の接線が隣接する羽根と交差する点における角度βは、１５度よりも大きく、好ましくは、３０度よりも大きい。最も好ましい実施形態では、角度βは、６０度と１２０度との間にある。この角度が少なくとも１５度を超えることを保証することによって、作られる過圧領域は、前の羽根の先端から離れる空気乱流を最小にするのに十分である。
【００１１】
軸に沿った任意の点において円上に位置する各羽根の外側表面の部分は、半径Ｒを持つことができ、一方、軸に向かって内側に延在する各羽根のアーチ形状の外側表面の部分は、半径ｒを持ち、ここで、ｒ＜Ｒである。最も好ましくは、半径ｒは０．２ｍｍよりも大きく、好ましくは、０．４ｍｍよりも大きい。最も好ましい実施形態では、ｒは、少なくとも２ｍｍである。羽根が渦ファインダの開口に向かって先細になるため、ｒの値は、減少し得る。
【００１２】
好ましくは、各羽根は、先端に向かって狭くなっている、又は、先細になっており、後端に向かって先細になっていてもよい。
【００１３】
幾つかの実施形態では、羽根は、軸周りの螺旋経路において延在していてもよく、実質的に渦ファインダが円錐形状であるように、軸に向かって内側に先細になっていてもよい。
【００１４】
他の態様によれば、本発明に従った渦ファインダを有するサイクロン分離器も供給される。
【００１５】
また、本発明は、本発明に従ったサイクロン分離器を有する電気掃除機を供給する
。
【００１６】
本発明のこれらの態様及び他の態様が、以下に説明される実施形態を参照して、明確且つ明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の実施形態が、添付の図面を参照して、単なる一例として説明される。
【図１】図１は、既知のサイクロン分離器の側面断面図である。
【図２ａ】図２ａは、既知の渦ファインダの異なるバージョンに関する羽根構成を示している断面図である。
【図２ｂ】図２ｂは、既知の渦ファインダの異なるバージョンに関する羽根構成を示している断面図である。
【図２ｃ】図２ｃは、既知の渦ファインダの異なるバージョンに関する羽根構成を示している断面図である。
【図３】図３は、空気が、どのようにして、隣接する羽根間のギャップを通じて再方向付けされ、各羽根の先端周りに再方向付けされるかを示している図２ｃに示される羽根構成の部分拡大図である。
【図４】図４は、本発明の或る実施形態に従った空気流の方向を示している渦ファインダ羽根構成の部分拡大図である。
【図５】図５は、図４と同じ図であるが、空気流を省略し、様々な幾何学的寸法を示している。
【図６】図６は、本発明の或る実施形態に従った渦ファインダの斜視図である。
【図７ａ】図７ａは、図６における線分Ｊ−Ｊに沿った断面図である。
【図７ｂ】図７ｂは、図７ａに示される断面の部分拡大図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に従った渦ファインダの斜視図である。
【図９ａ】図９ａは、図８の渦ファインダの断面図である。
【図９ｂ】図９ｂは、図９ａに示される断面の部分拡大図である。
【図１０】図１０は、静圧低下（Ｐａ）と羽根間の距離Ｈ（ｍｍ）との間の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、他の実施形態に従った渦ファインダの斜視図である。
【図１２ａ】図１２ａは、図８の渦ファインダの断面を示している。
【図１２ｂ】図１２ｂは、図１１に示される断面の部分拡大図を図示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜図３を参照すると、袋のいらないタイプの電気掃除機のために使用され得る既知のサイクロン分離器１が示されている。サイクロン分離器１は、サイクロン筺体２を有している。
【００１９】
サイクロン筺体２は、サイクロンチャンバ４、接線方向に配置されたごみを含んだ空気の入口５、及び、軸方向に配置された綺麗な空気の出口６を規定する内側周壁表面３を持つ。サイクロンチャンバ４は、線分「Ａ−Ａ」によって表される長手方向軸を持つ。接線方向に配置されたごみを含んだ空気の出口８が、ごみの入口５に対してチャンバ４の反対側に設けられており、これは、ごみ収集チャンバ（図示省略）につながっている。
【００２０】
入口５は、入口５を通じてサイクロンチャンバ４の中に引き込まれる空気と取り込まれたごみとが、出口８に向かって螺旋又は渦巻きの経路を流れるように、サイクロンチャンバ４の中心軸Ａ−Ａに対して接線方向に角度付けられている。空気流に取り込まれたごみは、遠心力の下、外側へ方向付けられ、出口８を通過して、ごみ収集チャンバの中に入る。
【００２１】
サイクロンチャンバ４内の圧力差のため、空気流は、サイクロンチャンバ４内で方向を変え、空気流Ｈｄの範囲で、経路Ｈａにおいて、出口に向かってサイクロンチャンバ４の軸に沿って流れる、二次的な、主に綺麗な、空気流を形成する。この空気流は、出口６の外へ流れ、大気中へ排出される。
【００２２】
渦ファインダ９は、出口６の上で、サイクロンチャンバ４において受けられており、空気の流れＨａは、渦ファインダ９を通って出口６へ出て行く。サイクロン分離器における渦ファインダ９の構成は、特に、下向きの空気流と上向きの空気流との間の干渉を回避しつつ、圧力損失を最小化し、空気流中に取り込まれた任意の残存ごみが出口６を出て行くことを回避することに関する、サイクロンの機能に対して大きな影響を持つ。
【００２３】
本発明の実施形態は、従来技術の渦ファインダ羽根構成と比較して、乱流を減少させる、及び／又は、圧力低下を最小化するために最適に配置された一連の羽根を持つ渦ファインダに関する。特に、本発明の実施形態の羽根構成は、サイクロンの分離性能を維持又は改善しつつ、既知の渦ファインダ構成と比較して、羽根における圧力低下を減少させることが分かっている。
【００２４】
背景として、図２ａ〜図２ｃは、３つの異なる既知の渦ファインダ構成の断面図を示している。明確化の目的のため、これらの図示された渦ファインダ１０，１１，１２の１つが図１のサイクロン分離器１に設置された場合、図２ａ〜図２ｃは、図１においてＢ−Ｂと付された線分に沿った渦ファインダ９の断面を表すであろう。図２ａ〜図２ｃの各々における点線は、各ケースにおいて渦ファインダ１０，１１，１２を形成している羽根１３の相対位置を示す仮想的な円「Ｃ」である。当然ながら、各羽根１３は、少なくとも部分的に、円「Ｃ」の円周上に位置し、又は、接している。図２ａ〜図２ｃの各々において、便宜上、３つの羽根１３のみが示されている。しかしながら、当然、より多くの数の羽根１３が、同様の配向で、円「Ｃ」の全周周りに延在している。
【００２５】
図２ａ〜図２ｃにおける矢印「Ｄ」は、サイクロンチャンバを通る空気の流れを表しており、この流れは、示される方向において渦ファインダ１０，１１，１２の周りを円周方向に流れている。
【００２６】
図２ａの渦ファインダ羽根構成では、羽根１３は、空気が羽根１３間のギャップ「Ｇ」を比較的容易に通るように、互いに間隔を開けて配置されているとともに、流入する空気流「Ｄ」に向かう方向に角度付けられていることが分かる。この構成は、空気流に対して比較的低い抵抗を示している。圧力低下、及び、当該羽根構成で作られる乱流が最小化される一方、分離性能は、好ましくない形で低下し、より容易に、出口へ通過する上向きの空気流において、なお取り込まれるごみをもたらす。
【００２７】
図２ｂの渦ファインダ羽根構成では、羽根１３は、互いに間隔を開けて配置されているが、円「Ｃ」の周りの円周方向において延在している。当該構成は、空気流「Ｄ」に対する比較的高い抵抗、及び、渦ファインダに亘って、増大した圧力低下につながるより大きな程度の乱流を生成する。
【００２８】
最後に、図２ｃの渦ファインダ羽根構成では、空気が、羽根１３の外側表面上を流れるとともに、隣接する羽根１３間のギャップ「Ｇ」の中に入る前に方向を変えなければならないように、羽根１３が、空気流「Ｄ」から離れる方向に角度付けられている。図２ｃの構成では、分離性能が改善される一方、図３を参照してより詳細に説明されるように、図２ａ又は図２ｂの構成と比較して、当該羽根構成も空気流に対して高い抵抗を作る。
【００２９】
図３は、図２ｃに示される羽根構成の一部の拡大図を示している（ただし、２つの羽根のみが図３に示されている）。当然のことながら、矢印「Ｅ」により示されるように、羽根１３を越えていく空気は、鋭い角を曲がらなければならない、即ち、隣接する羽根１３の間のギャップ「Ｇ」に入るために、略１８０度向きを変えなければならない。各羽根１３の先端又は頂点１４において、空気は、羽根１３から解放され、空気流において高い渦電流を具備する「伴流」又は領域を作る。当該伴流は、（図３において、領域「Ｔ」で示されるような）高度の乱流を作る。当該乱流は、エネルギーを浪費させるとともに、この領域において大幅な圧力低下をもたらす最大サイズまで成長する。実際には、隣接する羽根１３の間のギャップ「Ｇ」は、この乱流領域によって、効果的且つ部分的にブロックされ、（図３において、寸法「Ｆ」で示されるように）空気が妨害なしにギャップ「Ｇ」を通って滑らかに流れる空間はほとんどない。ギャップ「Ｇ」を通る空気の流れは、実際、乱空気流領域「Ｔ」によって、制限され、又は、狭められている。
【００３０】
図４〜図１２によって図示される本発明の実施形態によれば、羽根１３が、乱流領域「Ｔ」のサイズを減少させるために、形作られている。結果、ギャップ「Ｇ」のより小さな割合が、乱流領域Ｔによって制限され、又は、狭められるので、図４において、図３の寸法「Ｆ」よりも大きい寸法「Ｈ」で示されるように、空気は、ギャップ「Ｇ」の制限されていない、又は、狭められていない、より広い部分を流れることができる。空気流は、図３の羽根構成と同程度には乱空気流によってもはや制限されないため、圧力低下は、より大きな程度で制御され、最小化される。
【００３１】
図４に示されるように、羽根１３は、特定の態様で形作られている点を除いて、図２ｃに示される配向と同様の配向を持つ。羽根１３の形状及び配置は、各羽根１３の外側表面１６を越えて流れる空気の幾らかを、空気流「Ｄ」の方向において、すぐ隣の羽根１３の外側表面１６の方へ方向付け、これにより、空気流は、隣接する羽根１３の外側表面１６上に衝突又は激突する。隣接する羽根１３の外側表面１６に対する空気の衝突は、図４の符号「Ｐ」で付された領域によって示されるように、周囲領域に比して増大した圧力の領域を生成する。この過圧領域「Ｐ」は、前の羽根１３の先端１４から到来する空気流によって形成される乱流「Ｔ」の程度を減少させ、乱流を完全に除去さえし得る。過圧領域「Ｐ」は、入ってくる空気流を大幅に阻害せず、乱流の減少された領域によって相殺されるよりも多くの妨害を作る。羽根に空気が当たると、エネルギーの遷移が発生する。速度の形で空気に蓄えられたエネルギーは、減少し、圧力の形のエネルギーとなる。速度と圧力との間の当該エネルギー遷移は、全体エネルギーにおける損失を略発生させない、又は、全く発生させない。
【００３２】
各羽根１３の外側表面１６の一部は、軸Ａ上に中心を有する円「Ｃ」上に位置する一方、外側表面１６は、各羽根１３の先端１４が、円「Ｃ」から内側に離れ、円「Ｃ」によって境界付けられる領域内に位置するように、軸Ａに向かって円「Ｃ」から離れる方向に内側に延在又は湾曲している。これは、羽根１３の外側表面１６へ続き、先端１４へ近づくように、羽根１３を越えて流れている幾らかの空気を、内側に（図４における矢印「Ｉ」の方向に）方向付け、残りの空気は、渦ファインダの外側周囲周りを流れ続け、流れの一部は、後続の羽根１３の周りを流れる。羽根１３の先端１４周囲の内側に方向付けられた空気は、次の羽根１３の外側表面１６に衝突し、乱流「Ｔ」のサイズを減少させる過圧領域「Ｐ」を形成する。
【００３３】
図４に示されるように、各羽根１３の外側表面１６は、アーチ形状である。特に、先端１４に向かって内側に延在している部分は、隣接する羽根１３の外側表面１６に向かって空気流を滑らかに方向付けるための湾曲したプロファイルを持つ。図５を参照すると、羽根１３の外側表面１６の一部が周囲に位置している円「Ｃ」の半径が、「Ｒ」で示されており、また、先端１４に向かって延在している内側に延在する部分の半径が、「ｒ１」で示されている。当然のことながら、ｒ１＜Ｒである。また、ｒ１は、０．２ｍｍよりも大きくあるべきであり、好ましくは、０．４ｍｍよりも大きい。最も好ましい実施形態では、ｒは、少なくとも２ｍｍである。ｒの値は、渦ファインダ１８の頂点Ｙに向かって羽根１３が先細っていくにつれて、減少する。
【００３４】
図４及び図５に示されるように、各羽根１３の外側表面１６全体は、後端１７から半径Ｒの円「Ｃ」上に位置する部分に向かって延在する外側表面１６の一部も湾曲するように、アーチ形状である。図５は、先端１４において羽根１３の外側表面１６に対する接線方向に延在する平面Ｔ１を示す直線、及び、第１の接線Ｔ１が隣接する羽根１３の外側表面１６と交差する点「Ｘ」における、空気流の方向において隣接する羽根１３の外側表面１６に対する接線方向に延在する第２の平面Ｔ２を示している。接平面Ｔ１とＴ２との間の角度βは、１５度よりも大きく、好ましくは、３０度よりも大きい。最も好ましい実施形態では、角度βは、６０度と１２０度との間である。出口側の羽根プロファイルを大きく維持する、例えば、各羽根に突出部分を供給することによって、又は、空気流パターンを変えるために、各羽根１３の先端１４の近傍又は先端１４において形状を変えることによって、様々な角度が得られる。
【００３５】
図４及び図５を参照すると、各羽根１３がテーパ状であることも明らかである。特に、各羽根１３は、先端１４に向かって先細になっており、これは、乱流領域「Ｔ」を減少させるとともに、隣接する羽根１３間のギャップ「Ｇ」のサイズを増大させる。
【００３６】
図６は、図４及び図５を参照して述べられたプロファイルを具備する羽根１９を持つ渦ファインダ１８を示しているが、羽根１９は、サイクロンチャンバ４の軸Ａ−Ａ周りの螺旋経路に延在している。羽根１９は、渦ファインダ１８が、実質的に円錐形状であるように、カラー２５から延在し、頂点「Ｙ」に向かって内側に先細っている。サイクロンチャンバ４内の出口６の上に搭載される場合、渦ファインダ１８の頂点「Ｙ」は、チャンバ４の長手方向軸Ａ−Ａと同軸方向にあり、サイクロンチャンバ４の反対端７の方向を指す。
【００３７】
図７ａは、図６の渦ファインダ１８を線分Ｊ−Ｊから見た断面を示しており、図７ｂは、或る羽根１９の拡大版、及び、その両側にある羽根１９の一部を図示している。図７ａ及び図７ｂから、各羽根１９の外側表面２０のプロファイルは、図４及び図５を参照して述べられたように形作られていることが分かる。
【００３８】
図８は、カラー２９から延在している羽根２８がわずかに異なるプロファイルを持つ点を除いて、図６の渦ファインダ１８と同様の形状を持つ渦ファインダ２７を示している。各羽根の後端３１から円「Ｃ」上に位置している部分へ延在している各羽根の外側表面３０、及び、円「Ｃ」上位置している部分から先端３３に向かって伸びている内側に延在している部分３２の表面は、アーチ形状であり、このため、各羽根２８は、図６及び図７の羽根１９と類似している。しかしながら、内側に延在している部分３２の半径ｒ１は、図６及び図７の実施形態の半径ｒ１より大幅に小さく、羽根２８は、先端３３に向かって先細っていない。図９ａは、図８の渦ファインダ２７を通る断面を示しており、図９ｂは、２つの羽根２８を示している断面図の一部拡大版を図示している。図８、図９ａ、及び、図９ｂに示される羽根の動作原理は、前述の実施形態と同様である。
【００３９】
図１０のグラフは、３０リットル毎秒の空気流量に関する、静圧降下Ｐ（Ｐａ）と各羽根間の距離Ｈ（ｍｍ）との間の関係を示している。図６及び図７の羽根形状により、羽根間の距離Ｈが１ｍｍ乃至１．５ｍｍの間にある場合に、圧力降下が最も低くなることが分かった。図８及び図９の羽根形状では、約１．５ｍｍ乃至２ｍｍにおいて、距離Ｈが僅かに大きい。特に、本発明者は、各羽根形状により、再降下する前に、上記寸法で間隔を開けられた羽根においてわずかな距離の増加で、圧力降下が、著しく増大するが、羽根間の間隔をもっと大きくすることにより、１ｍｍ乃至２ｍｍの間隔により達成された最小の圧力降下は達成されないことを発見した。圧力降下における大きな増加は、羽根間の間隔が僅かに増加した場合に発生する。これは、空気の速度が、ギャップの幅が増加するにつれて減少するためである。より低い速度は、より低い圧力降下を作り出す一方、より高い速度は、より大きな圧力降下を作り出すであろう。本ケースでは、空気の速度がより低い場合に、より大きな圧力降下が発生する。これは、より低い速度の空気流が、より小さい過圧領域「Ｐ」を生成し、これにより、前の羽根の先端において発生する乱流「Ｔ」の程度を減少させるとともに、羽根間の間隔を部分的に阻害又は減少させるのに役立つ、過圧領域の性能を減少させ、結果、より高い圧力降下を生成するためである。
【００４０】
図１１は、図１２ａの断面図及び図１２ｂの拡大図からより明確に分かるように、カラー４２から延在している羽根４１が修正されたプロファイルを持つ点を除いて、図６の渦ファインダ１８及び図８の渦ファインダ２７と同様の形状を持つ渦ファインダ４０を示している。後端面４２は、過圧領域「Ｐ」を効果的に収容するように、及び／又は、過圧領域「Ｐ」を乱流領域に向かって方向付ける、又は、より集中させるように、形作られている。或る実施形態では、後端面４２は、トラフ内に過圧領域「Ｐ」を作るために、前の羽根４１の後端４７から羽根４１に対して方向付けられた空気が、トラフ又は凹部に入るように配置される羽根において、効果的に、トラフ又は凹部の形状を有する。より具体的には、或る実施形態では、各羽根４１の後端面４２は、図１２ｂにおいて最も明らかに示されるように、羽根４１の内側表面４４を、空気流が方向「Ｄ」に流れる羽根４１の外側表面４６を適合させる外側後端エッジ４５へ適合させる内側後端エッジ４３から放射状に外側へ延在する。外側後端エッジ４５は、空気流の方向「Ｄ」において、より低い後端エッジ４３よりも更に前方にあり、後端面４２は、外側の方を向いており、且つ、すぐ前の羽根４１の後端４７の方を向いている凹状表面を供給するために、内側後端エッジ４３と外側後端エッジ４５との間で湾曲しており、この場所において、過圧領域「Ｐ」が形成される。
【００４１】
上記実施形態を参照して述べたように、羽根４１は、各羽根４１の後端４７において生成される傾向にある乱流領域「Ｔ」（図３及び図４参照）のサイズを減少させるために形作られ、配置され、これにより、各羽根４１の外側表面４６を越えて流れる空気の幾らかが、周囲領域に対して過圧領域「Ｐ」を形成するために、空気流が、隣接する羽根４１の外側表面４６衝突又は激突するように、空気流の方向「Ｄ」において、すぐ隣の羽根４１の外側表面４６の方へ方向付けられる。上述のように、並びに、図１１及び図１２に図示されるように、羽根４１の先端を形作ることによって、過圧領域「Ｐ」が、強化され、又は、乱流「Ｔ」が発生する領域に向かって、少なくとも方向付けられ、又は、より集中され、これにより、乱流「Ｔ」を最小化するという所望の効果が増大される。凹状の後端面４２は、過圧領域Ｐを収容するトラフとして機能する。
【００４２】
本発明の任意の実施形態に従った渦ファインダは、６０ｍｍの、カラーから頂点へ延在する全体羽根長さを持っていてもよい。好ましい実施形態は、１６個の羽根を持ち、最も大きい点における渦ファインダの直径は、５０ｍｍのオーダであり、このため、円周方向１ｍｍあたり０．１個の羽根があり得る。しかしながら、円周方向１ｍｍあたり０．２個乃至０．５個の羽根があってもよい。羽根の厚さは、約２ｍｍであるが、図９の実施形態などでは、約７ｍｍであってもよい。
【００４３】
当然ながら、「有する」なる用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形は、複数存在することを除外しない。特定の特徴が相互に異なる従属請求項において言及されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが好適に用いられないということを示すものではない。請求項中の任意の参照符号は、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【国際調査報告】
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