動力空気清浄システムおよび空気清浄方法
動力空気清浄システムは該システムを通って入口から出口へと伸びる流路を有する。電動ファンは粒状異物が付着した空気を該入口へ取り込み、異物が付着した空気を層状にして最も重い粒子が該回転フローの最も外側に導く回転フローを形成するように軸の周りを回転させるために、該流路に沿って位置付けられる。排出部は粒状異物が付着した空気を該システム中の層状にされた回転フローから排出する。該回転フロー内に設けられた少なくとも一枚の旋回部分は層状にされた回転フローの最も内側の軌道から該出口へと清浄な空気の方向を修正し、該出口から正の空気圧を提供する。該システムは清浄な空気が供給されるエンジンを覆う幌屋根の上部または下部に取り付けられ得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は改良された動力を備え、大気中に放射的な空気清浄システムおよび異物を異物が堆積した空気から効果的に取り除き、装置の要求した空気流速に基づき使用されるシステムが備えられた装置に、清浄な空気を供給する空気清浄方法に関する。例えば、本発明は熱交換器に対して固定された空気流を提供するような換気システムや、特に清浄な空気が供給される吸気口に減圧を加える内燃式エンジンのように、可変性の空気流要求を有する装置を備える暖房および空気調整システムなど、総合的な空気流を応用する装置に関して有用である。
【背景技術】
【０００２】
空気よりも重い分子を内燃式エンジン、換気システムおよび他の異物が付着した空気を吸い込む装置で使用される空気から遠心分離する空気取り入れ口が知られている。空気を清浄するための空気運搬システムにおけるインラインフィルター（inline filter）の利用方法も、それ自体では知られている。しかしながら、エアフィルターはフィルターを通過する空気からの異物によりふさがれやすく、やがてフィルターを通した空気流速の制限を増やし、フィルターを通した空気に提供される電子制御された内燃式エンジンのような関連装置の操作パフォーマンスを低める。頻繁なフィルターの取替えおよび短い稼働期間が要求され、稼働コストを増やす。
【０００３】
特許権利者の先行する動力空気清浄システムおよび空気清浄方法の例が米国特許第７０５６３６８号明細書、米国特許第６４２５９４３号明細書、米国特許第６４０６５０６号明細書、米国特許第６３３８７４５号明細書、米国特許第６３１９３０４号明細書で示されている。これら公知の動力空気清浄システムにおける電動ファンのモーターは単一の速度、およそ３２００ｒｐｍで作動される。単一速度でのこのようなシステム操作からの清浄な空気流速量は、該システムにより清浄な空気が提供されている装置の最大空気流速の要求を満たさなければならない。装置の空気流速の要求が最大空気流速の要求を下回る場合、空気清浄システムが該装置の最大空気流速の要求を満たすために稼働を続けることは効果がなく、該システムにより供給された超過分の空気流速はシステム中の分離排出チャンバの排出部を通して大気中に異物が堆積した空気を吹き出す。
【０００４】
米国特許第７０５６３６８号明細書の動力空気清浄システムはシステム中のフィルターの上流にある分離排出チャンバにおいて正圧を維持するように操作されるが、システム中の清浄な空気が出る出口において絶対的な間隙水圧を提供するのみであり、該システムを通してエンジンや換気システムなどの装置に清浄な空気が供給される。該装置自体はシステムから入ってくる清浄な空気が通るエアフィルターを有し得る。該装置のエアフィルターはまた、システムからの清浄な空気中に残っている異物によって詰まり、定期的な取替えが必要である。空気清浄および関連するシステム下流の装置の操作において改良された動力空気清浄システムおよび、より操作上の効率がよく高性能の空気清浄方法であって、装置の変わりいく空気量要求に効率的に合致でき、システム下流の装置におけるフィルター交換の期間を長くするものが望まれる。
【発明の概要】
【０００５】
この目的のために、本発明の動力空気清浄システムは入口から出口までシステムを通って伸びる流路、空気に付着した粒状異物を該入口へと引き寄せるために該流路に沿って位置付けられ、空気に付着した異物を層状にして一番重い粒子を最も外側の軌道にさせる回転フローを形成するために、システム中の縦軸Ａ−Ａの周囲を回転する電動ファン、システム中で層状にされた回転フローから空気に付着した粒状異物を排出する排出部、および清浄な空気が層状にされたフローの最も内側の軌道から出口に向かうように清浄な空気を空気力学的に向けなおすために回転フロー中に位置付けられた少なくとも１つの旋回羽根を含む。これは空気流の矯正をもたらし、それにより付加的な圧力が下流の装置における清浄な空気が出る出口の外および空気の入り口の中に加わる。付加的な圧力の使用は下流装置における吸気制限を克服し、下流装置におけるフィルターの交換期間を長めるのに効果的である。開示された実施形態において、複数の旋回羽根は清浄な空気が層状にされたフローの最も内側の軌道から出口に向かうように清浄な空気を空気力学的に向けなおすためにシステム出口の中心に提供される。
【０００６】
改良された動力空気清浄システムのさらなる特徴によると、電動ファンは羽根つきハブを有する回転翼を備えたタービン型ファンであり、流路において軸の周りを回転するように整えられている。少なくとも羽根部分におけるハブおよび流路は、それぞれ流路の下流方向に向けて次第に直径が大きくなる。好適な実施例において、回転翼は射出成形羽根の構成要素および射出成形ハブの構成要素の部品で形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は部分的に切り取った、本発明の実施例による動力を備えた側面図で、空気に付着した粒状の異物がシステム内に入る動きを示す経路、清浄な空気からシステム内の空気に付着した粒状の異物を遠心分離することを図解で説明し、システム吹き出し口から出る清浄な空気およびシステム中の排出部から出る空気に付着した粒状異物を示す。
【図２】図１記載のシステム軸箱上部の上面を示す図である。
【図３】図２記載の軸箱上部の側面図である。
【図４】図１記載のシステムのレインキャップ（rain cap）の上面図である。
【図５】図４記載のレインキャップの側面図である。
【図６Ａ】図１記載のシステムの入り口で環状のスクリーニングを行うために他の同様のスクリーニング要素と共に使用されるスクリーニング要素の、外側および上部からの図である。
【図６Ｂ】図６Ａ記載のスクリーニング要素の、内部および上部からの図である。
【図７】図１記載のシステムにおける電動ファンのファン羽根の周りの囲い板を形成する該システムの入口の、側面および上部からの斜視図である。
【図８】図７記載の入口の下部からの斜視図である。
【図９】図７記載の入口キャップの側面図である。
【図１０】図９記載の入口キャップの低面図である。
【図１１】図１記載の動力を備える空気清浄システムのモーター制御部品の、側面および上部からの図である。
【図１２】図１１記載のモーター制御部品の、側面および下部からの図である。
【図１３】図１記載の空気清浄システムの電動ファンにおいて使用され得る一片の回転翼を側面から見た図で、射出成形の構造を説明するために線でつないで示されている回転翼上にある羽根の下側の表面に、下を切り取った部分（feature）を有する。
【図１４】図１記載のシステムの電動ファンにおいて使用される注入成形された２片の羽根の側面図であり、ファン羽根のハブ構成要素と羽根構成要素が取り外されて示されている。
【図１５】図１記載の空気清浄システムの、分解して示されたモーター制御部品の側面図である。
【図１６】図１記載のシステムの、分離排出チャンバの側面および上部からの図である。
【図１７】図１６記載のチャンバの、側面および下部からの図である。
【図１８】図１記載のシステムの旋回キャップの旋回羽根を備える突出末端の、側面および上部からの図である。
【図１９】図１８記載の旋回羽根キャップの、側面および下部からの図である。
【図２０】図１記載のシステムの分離排出チャンバ出口および排出部の、側面および上部からの図である。
【図２１】図２０記載の出口および排出部の、側面および下部からの図である。
【図２２】図１記載のシステムの側面図で、構成要素は該システムの縦の中心軸に沿って分解されて示されている。
【図２３】一部が切り取られている図１とは異なる図１記載のシステムの側面図で、該システムの清浄な空気の出口と接続されており、該システムの出口から清浄な空気が供給される空気入口を有する図式で描かれた装置が備えられ、ファンモーターの速度およびシステムの出口から該装置の入口へと移動する清浄な空気の空気流が空気流要求と合致するように調節するために、該装置の空気流要求と一致して該システム中の制御部に電子信号を送る、該装置中にあるセンサー／制御部を図式に示す図である。
【図２４】排出部が分離排出チャンバの横壁にあり軸に沿った溝の形をしている、図１記載のシステムのバリエーションの側面図である。
【図２５】円形の排出部が導管に接続している、図１記載のシステムのさらなるバリエーションの側面図である。
【図２６】機械／乗り物にあるエンジンを覆う幌屋根の下で使用するための発明による動力空気清浄システムの側面および上部からの図である。
【図２７】図１のように、空気入口を有する共通の下位装置へ清浄な空気を供給するように組み立てられた、システムを２つ使用する発明による動力空気清浄機の配置の側面および下部からの図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
これより図表に言及すると、空気清浄システム１は入口２から出口３へシステムを通して伸びている図１記載の矢印Ｂ、Ｂ’、Ｂ”により示された流路動力を含有する。電動かつタービン型のファン４は空気に付着した粒状異物を該入口へと引き寄せる該流路に沿って位置付けられ、空気に付着した異物を層状にして一番重い粒子を最も外側の軌道にさせる回転フローを形成するために、システム中の縦軸Ａ−Ａの周囲を回転する。排出部５は空気に付着した粒状異物Ｂ’をシステム中で層状にされたフローから排出するために提供された。システム中の回転フローの方向に反する方向で凸状に曲がった放射状の複数の固定旋回羽根６は、清浄な空気が層状にされたフローの最も内側の軌道から出口Ｂ”に向かうもしくは通り抜けるように清浄な空気を空気力学的に向けなおすため、出口３が中心となる回転フロー中に位置付けられる。これは空気流の矯正をもたらし、それにより付加的な圧力が下流の装置における清浄な空気が出る出口の外および空気の入り口の中に加わる。
【０００９】
説明された実施形態の動力空気清浄システム１は吸気スクリーン７および自動車両の幌屋根の上に取り付けるためのトップキャップ３６を有するレインキャップ８が備えられている。レインキャップの下部は空気力学的に空気流を最小の空気流の乱れで入口に向けるように作られる。該レインキャップは吸気スクリーンのオープントップにプレス嵌めされ例えば図２３で示されているような釘や鋲などの留め具３７で吸気スクリーンに固定される。該スクリーンはシステムのモーター制御部品１０の中央ハウジング９に接続され、支えられる。図１１と１２を参照されたい。
【００１０】
吸気スクリーン７は図６Ａと６Ｂ記載の３つの接合部分１１により形成され、該接合部分は完全な吸気スクリーンを作るために部品の端と端を接着するコネクター１２を両端に有する。該スクリーンは入ってくる空気のために間に開口部を備えるスクリーンバー１３を有する。該スクリーンバーは該システムのタービン型ファン羽根１４により作られたスピニングパターンで、バーを空気力学的に形作り向きを調整し、入ってくる空気流に向けて位置を調整する。これにより空気が空気清浄システムに入るとすぐに最も効率的な空気流の通り道ができる。該スクリーン７は図１に示されるように底が開いており、より重く、動きの遅い粒子を動力分離システムへ入る前に外側へ落とす。これによりスクリーンに到達する異物が減る。
【００１１】
図７および８記載の入口２は二つの部分を互いにスナップ結合される、特殊な入口のキャップ１５を保持する積極的なラッチ機構を示しており、図９および１０は、その小さいものであり、テーパー状の入口の上流側の端部を示している。入口のキャップは空気が入口に入る際の吸気の損失を減らす。入口２の本体はタービン型のファン羽根１４の周りに囲い板を形成する。乗り物の幌屋根の下で使用される場合、特別な入口キャップ１５およびレインキャップ８とトップキャップ３６を有する吸気スクリーン７は使用されず、付加的な吸気パイピングが空気入口に取り付けられ、インラインデザインとなる。後に記述するが、図２６は乗り物または機械の幌屋根の下で使用する動力空気清浄システム１’を例示している。タービン型ファン羽根１４の羽根１８に近接する入口２の内径は下流の圧縮部品１６の外側へ放射状に動く空気のために次第に大きくなる。図１、１１および１２を参照されたい。
【００１２】
タービン型ファン４は羽根１８を有する先細ハブ１７が備わる回転翼をもち、流路においてＡ−Ａ軸の周りを回転するよう整えられる。先細ハブは下流方向におけるＡ−Ａ軸に沿って直径が大きくなる。図１３および１４で描かれているように、回転翼は射出成形羽根の構成要素１９および射出成形ハブの構成要素２０（図１４参照）の部品で好適に形成される。部分２１は羽根構成部品の羽根の下側の表面の下にあり、図１３で線によってつなげられた暗い部分２１により表わされている。タービン型ファン羽根は後に示す高速モーター２３と共に、大変小型な設計で高水準の空気流を生み出す。実施例１の空気清浄システム１は、直径が９．１８インチしかなく長さが１６．０８インチの小型システムから毎分６５０立方フィート（ｃｆｍ）までの空気流量で清浄な空気をシステムから吐き出す。これらの適用要求に依存するもの以外の寸法および空気流量も同様にあり得ることは、技術者にとって明らかである。該２片の回転翼はまた、全体の回転翼システムを変えることなく特定の空気流量に対して羽根を成形するという点で都合がよい。
【００１３】
タービン型ファン羽根１４を備えた電動ファン４は、上記の小型ブラシレスモーター２３を含有するモーター制御部品１０の一部である。該モーター２３は指示に応じてファンを７０００ｒｐｍの速度で回転できる可変性の速度モーターである。該モーターはモーター内にありファンの回転翼が接続するベアリング部品４３中にはめこまれた回転部４２を有する。総合プログラム可能制御部２４もまたモーター速度を調節し、それによってシステム出口を通過する清浄な空気の空気流量を調節するために部品１０の一部として提供される。可変性の速度モーターは、エネルギー入力の可変性が稼働範囲を通して高い分離効率を保持する間ファン速度と空気流を調節することを可能にする。該制御部２４は外部の取り付け、配線、コネクターを必要とするであろう外部の制御部を持つという出費や複雑化なしに、特定の適用法に対して制御部をプログラムすることを可能にする。さらに、該プログラム制御可能部はシステムから運ばれた空気流が、システムからの清浄な空気が提供されているエンジンまたは換気システムなどの装置の要求に、要求が増減した場合でも適合することを可能にする。モーター速度の可変性は要求される操作電流全体の削減および電気エネルギーの節約を可能にする。該実施例においては、モーターは直流電流２４ボルトのブラシレスモーターである。
【００１４】
該制御部２４はセンサーからの電子信号を使用する電動ファンの望まれる操作速度を計算するマイクロ処理装置のようなプログラムされた処理装置または以下に記載する、システムからの清浄な空気が提供されている下流装置における制御部の可能性がある。例えば、内燃式エンジンの電子制御部は電子信号をシステム１のプログラムされた制御部２４に与えるために使用され得る。該システムは該制御部がエンジンの空気流要求を決定し、システム出口２から出た空気流の内要求された量をエンジンに送り込んで高い分離効率を保持するために該モーター２３のｒｐｍを調節することを可能にする。システム１による清浄な空気が提供される換気システムに加えて、換気システム中の空気圧センサーおよび／または換気システム中のエアフィルターに対するフィルター圧力差ΔＰが、該換気システムに提供されるシステム出口３からの空気流を変えるよう該換気システムの空気流要求制御部に信号を送るために使われ得る。
【００１５】
該モーター制御部品１０はモーター２３のためのモーター取り付け台を形成する、中央ハウジング２５を含有する。圧縮部品１６の翼部品は該中央ハウジングの一部として形成される。該圧縮部品の翼４１はタービン型ファン羽根からの空気流をシステムの分離排出チャンバ２６の中へと導く。該中央ハウジングおよび圧縮部品は本実施例ではアルミニウムで形成され、ブラシレスモーターを冷却する熱だめとして働く。モーター制御部品に付属しているものはモーター制御部の制御部ハウジング２７、制御部ハウジングのエンドキャップ２８、および先細旋回ハブ３８に形成された旋回羽根６を有する旋回エンドキャップ２９である。モーター制御部およびモーターに動力を供給する電気ケーブル３１は旋回ハブの中央にある開口部３９を通るモーター制御部ハウジングの後ろを通って存在する。
【００１６】
図１６および１７記載の該分離排出チャンバ２６は、回転する空気流の分離チャンバへのスムーズな移動を可能にするモーター制御部品の底に付属する。空気で運ばれる異物はチャンバの下端にあり自然環境へ戻す排出部５に到達するまで空気流パターンに続くチャンバの壁内部に対して強く押圧される。ほとんどの異物が取り除かれた空気流は、単一階の分離排出チャンバにおいて層状にされた回転フローの最も内側の軌道で、旋回羽根６を通り過ぎシステムの清浄な空気の出口を通って、動力空気清浄システムの出口３に接続された内燃式エンジンや換気システムなどの下流装置へと流れる。該旋回羽根６は軸Ａ−Ａ方向で出口３に向かって軸と平行に伸び、分離排出チャンバ２６における空気の回転フローに関しては放射状に、凸状に曲げられる。該先細ハブ３８は、出口の流れ方向において直径が減じるのに従って先細になる。この旋回エンドキャップ２９の配置は、該チャンバ中の回転フローにおいて最も内側で回転する清浄な空気を出口の方向に向けなおし、該出口でファンの操作速度全域にわたってプラスの空気圧を維持することを容易にする。
【００１７】
本実施例における出口３および排出部５は出口部品３２の一部であり、図２１および２２を参照すると、排出部が空気に付着した異物を自然環境へと戻すように導くための間隔が空けられた翼３３が設けられ、排出部にある清浄な空気の出口３を３６０度取り囲んで形成された分離排出チャンバの壁の端に存在することが分かる。もう一方の分離排出チャンバの形態では、空気に付着した異物は図２４に記載されている横溝４５の排出部を通って排出され、該横溝はチャンバ下端の壁に近接したチャンバの横壁に備えられる。このような場合、空気に付着した異物をチャンバの壁にある横溝排出部４５へ導くために壁の端は閉じ、清浄な空気の出口３の周りに受け皿を形成する。チャンバの横壁にある溝の代わりに、異物排出部は図２５記載の導管４６と接続するチャンバ下端に近接したチャンバの横壁にある円形状の排出部である可能性がある。これは異物の処理が行われ大気中へと戻される前に、装置の繊細な部分から空気に付着した異物を運び出すためである。
【００１８】
システム１の稼働中、ファン４は図１のＤ方向へ時計回りに回転し、図１の矢印Ｂ、Ｂ’、Ｂ”から異物が付着した空気が吸気スクリーン７の開口部分を通って入ることが分かり、吸気スクリーンにおいて異物が付着した空気はレインキャップ８に向かって垂直方向に導かれる。異物が付着した空気はその後１８０度向きを変えられ、レインキャップ構造の結合構造内部の曲線状により定められた経路に続く。ここで下方向へ移動する空気は、タービン型ファン羽根１４の回転翼へ導くシステム入口２によって捉えられる。７０００ｒｐｍの速度で回転する該回転翼は、異物が付着した空気の速度を加速させ、回転パターンで圧縮部品１６の静翼４１を通じて空気および異物を下方向へ移動させる。空気が静翼を通過するに連れて加速が進み、空気の回転パターンはさらに増す。ここで回転パターンにおいて高速移動する異物が付着した空気は異物分離排出チャンバ２６に入る。空気の回転パターンは異物をチャンバの壁の外側へ向かわせる。該異物は排出部５に向かって下方向に移動する間チャンバの外壁に「ピンで留められた」状態のままである。空気に付着した異物は排出部の翼を通り、そこで図２０記載の翼３３が異物を加速させ、大気中へ排出する。チャンバ中の層状にされた回転フローの最も内側の軌道から出た清浄な空気は、翼６の間にある旋回構成部分に入る。清浄な空気が静的な構成部分の翼として働く旋回翼と接触した時、回転パターンは清浄な空気が出口３およびシステムが設置される装置の入口に向かって下方向に導かれるに連れて減じる。
【００１９】
図２３で示される動力空気清浄システム１は可変性の空気流要求を有する装置３４に取り付けられる。例えば該装置はエンジン稼働中に可変性の空気流要求を有する内燃式エンジンの可能性があり、また該装置は換気システム稼働中に一定もしくは可変性の空気流要求を有する換気システムの空気入口でもよい。該装置３４はシステムの電動ファン４の速度を変えるための装置３４の空気流要求の空気清浄システム１の制御部２４に信号を送る機関３５を含有し、それにより出口３および該装置の入口を通る清浄な空気の空気流量は、空気流要求と一致する。機関３５は例えば装置が稼働状態または非稼動状態であるという信号を、清浄な空気をシステムから装置へ一定または可変性のプログラムされた速度で供給するためのシステムを稼働するシステム制御部へ送るオン／オフ指示器である。あるいは、該機関３５はシステムがエンジン稼働速度と正比例する清浄な空気を供給することを可能にするために内燃式エンジンのｒｐｍを検知するエンジン速度センサーでもよい。もしくは、より単純に、制御部への入力信号が該システムのファンモーターを稼働させ、停止させる単純な単一電力の設定信号でもよい。この単純な信号により、該システムは信号に基づいてオフまたはオン状態にされる。オンの場合、該システムは最大パワー要求または最大空気流で稼働する。信号がオフ状態の場合パワーはゼロになり該システムはオフ状態となる。より高性能なオンボードコンピュータが上記した、現代のエンジンのほとんどで見られるような内燃式エンジン／装置３４で使用される場合、該コンピュータは空気清浄システム１の制御部に複数の信号を与えるために使用され得る。これらの信号はシステムがパワーの使用量およびエンジンの要求に一致し、エンジンに供給されている空気を高い効率で清浄するためにちょうど適切な量の空気流を提供するための、対応する空気流を変えることを可能にする。該システムは高い清浄効率を提供し、該システムの出口３における清浄な空気の正圧はエンジンの配管系統およびエアフィルター部品から生み出された通常の制限を排除し、フィルターの交換期間を延ばす。
【００２０】
清浄な空気を換気システムへ供給するために使用され、上記した現代の圧力センサーと共に使用される場合、システムは安定した量の清浄な空気を暖房、換気および空気調節（ＨＶＡＣ）システムへ提供することができる。本発明のシステムは上流装置に供給されている空気を清浄し、例えば圧力センサーである機関３５が加圧の損失またはＨＶＡＣシステムにおける清浄な空気のフィルターへの異物付着を示すと、入ってくる空気流を増やす。乗り物や装置キャブ（cab）の換気システムに使用される場合、キャブ圧力が要求される該機関が前もって調節され得る。センサーが、圧力が前もって調節した要求を下回っていることを示した場合、システムのモーターへのパワーを増やしファン速度を上げるように、システム１のモーター制御部に対して信号が送られる。より高速のファン速度はより多くの空気流をフィルターおよび操作キャブへ運ぶ。これは増加したキャブ加圧を前もって調節した値へと戻す効果がある。最終的な効果は、操作キャブがより長い加圧の持続時間を維持する一方で、換気システム中の清浄な空気のフィルターが長持ちしより多くの異物を保持するということである。
【００２１】
実施例１におけるシステムの構成部品は、好適にはモーター制御部品の中央ハウジングおよび圧縮部品を除いてプラスチックによる射出成形であり、電動ファンの電気モーター、電子制御部および構成部品を接合している留め具を除いては上記のようにアルミニウムで形成される。システムの多種多様な部分が図２２および技術者にとっては明白な様々な図における部品の中で示されているコネクターおよび留め具を用いて接合されている。技術者にとっては容易に明白であるように他の材料および組立て技術が使用できるので、ここで示した詳細は限定的なものではない。
【００２２】
図２６記載の動力空気清浄システム１’は、上記の図１〜２５で示された幌屋根の配置において吸気スクリーン７をレインキャップ８、トップキャップ３６および特別な入口キャップ１５と共に使用するかわりに、入ってくる異物が付着した空気を乗り物の幌屋根下のシステムに導くための、付加的な吸気管４７が入口２と接続している以外は、前述した図１〜２５で示したシステム１と同様である。図２６で示されたシステム１’の排出部はシステム１における排出部５と同様であるが、システム１’は図２４の４５で示されたような横溝の形をした排出部または図２５の４６で示されたような導管が提供され得る。
【００２３】
図２７に示されている本発明の動力空気清浄機の組立ては複数の装置を使用し、例えば清浄な空気の出口がどちらも装置にある共通の清浄な空気の吸気管４９に接続する２つのシステム１が挙げられる。本発明による、装置の共通入口に接続する複数の装置／システムを使用することは装置への清浄な空気流の最大値増加をもたらす。
【００２４】
本発明と一致する実施例は１つしか示され、記載されていないが、同一のものはそれのみに限られるのではなく、技術者にとっては既知のように膨大な変更および修正を受け得る。それゆえ、ここで提示し記載した詳細に限定することは望ましくなく、全般にわたりそのような変更および修正は付随する請求の範囲によって包含される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は改良された動力を備え、大気中に放射的な空気清浄システムおよび異物を異物が堆積した空気から効果的に取り除き、装置の要求した空気流速に基づき使用されるシステムが備えられた装置に、清浄な空気を供給する空気清浄方法に関する。例えば、本発明は熱交換器に対して固定された空気流を提供するような換気システムや、特に清浄な空気が供給される吸気口に減圧を加える内燃式エンジンのように、可変性の空気流要求を有する装置を備える暖房および空気調整システムなど、総合的な空気流を応用する装置に関して有用である。
【背景技術】
【０００２】
空気よりも重い分子を内燃式エンジン、換気システムおよび他の異物が付着した空気を吸い込む装置で使用される空気から遠心分離する空気取り入れ口が知られている。空気を清浄するための空気運搬システムにおけるインラインフィルター（inline filter）の利用方法も、それ自体では知られている。しかしながら、エアフィルターはフィルターを通過する空気からの異物によりふさがれやすく、やがてフィルターを通した空気流速の制限を増やし、フィルターを通した空気に提供される電子制御された内燃式エンジンのような関連装置の操作パフォーマンスを低める。頻繁なフィルターの取替えおよび短い稼働期間が要求され、稼働コストを増やす。
【０００３】
特許権利者の先行する動力空気清浄システムおよび空気清浄方法の例が米国特許第７０５６３６８号明細書、米国特許第６４２５９４３号明細書、米国特許第６４０６５０６号明細書、米国特許第６３３８７４５号明細書、米国特許第６３１９３０４号明細書で示されている。これら公知の動力空気清浄システムにおける電動ファンのモーターは単一の速度、およそ３２００ｒｐｍで作動される。単一速度でのこのようなシステム操作からの清浄な空気流速量は、該システムにより清浄な空気が提供されている装置の最大空気流速の要求を満たさなければならない。装置の空気流速の要求が最大空気流速の要求を下回る場合、空気清浄システムが該装置の最大空気流速の要求を満たすために稼働を続けることは効果がなく、該システムにより供給された超過分の空気流速はシステム中の分離排出チャンバの排出部を通して大気中に異物が堆積した空気を吹き出す。
【０００４】
米国特許第７０５６３６８号明細書の動力空気清浄システムはシステム中のフィルターの上流にある分離排出チャンバにおいて正圧を維持するように操作されるが、システム中の清浄な空気が出る出口において絶対的な間隙水圧を提供するのみであり、該システムを通してエンジンや換気システムなどの装置に清浄な空気が供給される。該装置自体はシステムから入ってくる清浄な空気が通るエアフィルターを有し得る。該装置のエアフィルターはまた、システムからの清浄な空気中に残っている異物によって詰まり、定期的な取替えが必要である。空気清浄および関連するシステム下流の装置の操作において改良された動力空気清浄システムおよび、より操作上の効率がよく高性能の空気清浄方法であって、装置の変わりいく空気量要求に効率的に合致でき、システム下流の装置におけるフィルター交換の期間を長くするものが望まれる。
【発明の概要】
【０００５】
この目的のために、本発明の動力空気清浄システムは入口から出口までシステムを通って伸びる流路、空気に付着した粒状異物を該入口へと引き寄せるために該流路に沿って位置付けられ、空気に付着した異物を層状にして一番重い粒子を最も外側の軌道にさせる回転フローを形成するために、システム中の縦軸Ａ−Ａの周囲を回転する電動ファン、システム中で層状にされた回転フローから空気に付着した粒状異物を排出する排出部、および清浄な空気が層状にされたフローの最も内側の軌道から出口に向かうように清浄な空気を空気力学的に向けなおすために回転フロー中に位置付けられた少なくとも１つの旋回羽根を含む。これは空気流の矯正をもたらし、それにより付加的な圧力が下流の装置における清浄な空気が出る出口の外および空気の入り口の中に加わる。付加的な圧力の使用は下流装置における吸気制限を克服し、下流装置におけるフィルターの交換期間を長めるのに効果的である。開示された実施形態において、複数の旋回羽根は清浄な空気が層状にされたフローの最も内側の軌道から出口に向かうように清浄な空気を空気力学的に向けなおすためにシステム出口の中心に提供される。
【０００６】
改良された動力空気清浄システムのさらなる特徴によると、電動ファンは羽根つきハブを有する回転翼を備えたタービン型ファンであり、流路において軸の周りを回転するように整えられている。少なくとも羽根部分におけるハブおよび流路は、それぞれ流路の下流方向に向けて次第に直径が大きくなる。好適な実施例において、回転翼は射出成形羽根の構成要素および射出成形ハブの構成要素の部品で形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は部分的に切り取った、本発明の実施例による動力を備えた側面図で、空気に付着した粒状の異物がシステム内に入る動きを示す経路、清浄な空気からシステム内の空気に付着した粒状の異物を遠心分離することを図解で説明し、システム吹き出し口から出る清浄な空気およびシステム中の排出部から出る空気に付着した粒状異物を示す。
【図２】図１記載のシステム軸箱上部の上面を示す図である。
【図３】図２記載の軸箱上部の側面図である。
【図４】図１記載のシステムのレインキャップ（rain cap）の上面図である。
【図５】図４記載のレインキャップの側面図である。
【図６Ａ】図１記載のシステムの入り口で環状のスクリーニングを行うために他の同様のスクリーニング要素と共に使用されるスクリーニング要素の、外側および上部からの図である。
【図６Ｂ】図６Ａ記載のスクリーニング要素の、内部および上部からの図である。
【図７】図１記載のシステムにおける電動ファンのファン羽根の周りの囲い板を形成する該システムの入口の、側面および上部からの斜視図である。
【図８】図７記載の入口の下部からの斜視図である。
【図９】図７記載の入口キャップの側面図である。
【図１０】図９記載の入口キャップの低面図である。
【図１１】図１記載の動力を備える空気清浄システムのモーター制御部品の、側面および上部からの図である。
【図１２】図１１記載のモーター制御部品の、側面および下部からの図である。
【図１３】図１記載の空気清浄システムの電動ファンにおいて使用され得る一片の回転翼を側面から見た図で、射出成形の構造を説明するために線でつないで示されている回転翼上にある羽根の下側の表面に、下を切り取った部分（feature）を有する。
【図１４】図１記載のシステムの電動ファンにおいて使用される注入成形された２片の羽根の側面図であり、ファン羽根のハブ構成要素と羽根構成要素が取り外されて示されている。
【図１５】図１記載の空気清浄システムの、分解して示されたモーター制御部品の側面図である。
【図１６】図１記載のシステムの、分離排出チャンバの側面および上部からの図である。
【図１７】図１６記載のチャンバの、側面および下部からの図である。
【図１８】図１記載のシステムの旋回キャップの旋回羽根を備える突出末端の、側面および上部からの図である。
【図１９】図１８記載の旋回羽根キャップの、側面および下部からの図である。
【図２０】図１記載のシステムの分離排出チャンバ出口および排出部の、側面および上部からの図である。
【図２１】図２０記載の出口および排出部の、側面および下部からの図である。
【図２２】図１記載のシステムの側面図で、構成要素は該システムの縦の中心軸に沿って分解されて示されている。
【図２３】一部が切り取られている図１とは異なる図１記載のシステムの側面図で、該システムの清浄な空気の出口と接続されており、該システムの出口から清浄な空気が供給される空気入口を有する図式で描かれた装置が備えられ、ファンモーターの速度およびシステムの出口から該装置の入口へと移動する清浄な空気の空気流が空気流要求と合致するように調節するために、該装置の空気流要求と一致して該システム中の制御部に電子信号を送る、該装置中にあるセンサー／制御部を図式に示す図である。
【図２４】排出部が分離排出チャンバの横壁にあり軸に沿った溝の形をしている、図１記載のシステムのバリエーションの側面図である。
【図２５】円形の排出部が導管に接続している、図１記載のシステムのさらなるバリエーションの側面図である。
【図２６】機械／乗り物にあるエンジンを覆う幌屋根の下で使用するための発明による動力空気清浄システムの側面および上部からの図である。
【図２７】図１のように、空気入口を有する共通の下位装置へ清浄な空気を供給するように組み立てられた、システムを２つ使用する発明による動力空気清浄機の配置の側面および下部からの図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
これより図表に言及すると、空気清浄システム１は入口２から出口３へシステムを通して伸びている図１記載の矢印Ｂ、Ｂ’、Ｂ”により示された流路動力を含有する。電動かつタービン型のファン４は空気に付着した粒状異物を該入口へと引き寄せる該流路に沿って位置付けられ、空気に付着した異物を層状にして一番重い粒子を最も外側の軌道にさせる回転フローを形成するために、システム中の縦軸Ａ−Ａの周囲を回転する。排出部５は空気に付着した粒状異物Ｂ’をシステム中で層状にされたフローから排出するために提供された。システム中の回転フローの方向に反する方向で凸状に曲がった放射状の複数の固定旋回羽根６は、清浄な空気が層状にされたフローの最も内側の軌道から出口Ｂ”に向かうもしくは通り抜けるように清浄な空気を空気力学的に向けなおすため、出口３が中心となる回転フロー中に位置付けられる。これは空気流の矯正をもたらし、それにより付加的な圧力が下流の装置における清浄な空気が出る出口の外および空気の入り口の中に加わる。
【０００９】
説明された実施形態の動力空気清浄システム１は吸気スクリーン７および自動車両の幌屋根の上に取り付けるためのトップキャップ３６を有するレインキャップ８が備えられている。レインキャップの下部は空気力学的に空気流を最小の空気流の乱れで入口に向けるように作られる。該レインキャップは吸気スクリーンのオープントップにプレス嵌めされ例えば図２３で示されているような釘や鋲などの留め具３７で吸気スクリーンに固定される。該スクリーンはシステムのモーター制御部品１０の中央ハウジング９に接続され、支えられる。図１１と１２を参照されたい。
【００１０】
吸気スクリーン７は図６Ａと６Ｂ記載の３つの接合部分１１により形成され、該接合部分は完全な吸気スクリーンを作るために部品の端と端を接着するコネクター１２を両端に有する。該スクリーンは入ってくる空気のために間に開口部を備えるスクリーンバー１３を有する。該スクリーンバーは該システムのタービン型ファン羽根１４により作られたスピニングパターンで、バーを空気力学的に形作り向きを調整し、入ってくる空気流に向けて位置を調整する。これにより空気が空気清浄システムに入るとすぐに最も効率的な空気流の通り道ができる。該スクリーン７は図１に示されるように底が開いており、より重く、動きの遅い粒子を動力分離システムへ入る前に外側へ落とす。これによりスクリーンに到達する異物が減る。
【００１１】
図７および８記載の入口２は二つの部分を互いにスナップ結合される、特殊な入口のキャップ１５を保持する積極的なラッチ機構を示しており、図９および１０は、その小さいものであり、テーパー状の入口の上流側の端部を示している。入口のキャップは空気が入口に入る際の吸気の損失を減らす。入口２の本体はタービン型のファン羽根１４の周りに囲い板を形成する。乗り物の幌屋根の下で使用される場合、特別な入口キャップ１５およびレインキャップ８とトップキャップ３６を有する吸気スクリーン７は使用されず、付加的な吸気パイピングが空気入口に取り付けられ、インラインデザインとなる。後に記述するが、図２６は乗り物または機械の幌屋根の下で使用する動力空気清浄システム１’を例示している。タービン型ファン羽根１４の羽根１８に近接する入口２の内径は下流の圧縮部品１６の外側へ放射状に動く空気のために次第に大きくなる。図１、１１および１２を参照されたい。
【００１２】
タービン型ファン４は羽根１８を有する先細ハブ１７が備わる回転翼をもち、流路においてＡ−Ａ軸の周りを回転するよう整えられる。先細ハブは下流方向におけるＡ−Ａ軸に沿って直径が大きくなる。図１３および１４で描かれているように、回転翼は射出成形羽根の構成要素１９および射出成形ハブの構成要素２０（図１４参照）の部品で好適に形成される。部分２１は羽根構成部品の羽根の下側の表面の下にあり、図１３で線によってつなげられた暗い部分２１により表わされている。タービン型ファン羽根は後に示す高速モーター２３と共に、大変小型な設計で高水準の空気流を生み出す。実施例１の空気清浄システム１は、直径が９．１８インチしかなく長さが１６．０８インチの小型システムから毎分６５０立方フィート（ｃｆｍ）までの空気流量で清浄な空気をシステムから吐き出す。これらの適用要求に依存するもの以外の寸法および空気流量も同様にあり得ることは、技術者にとって明らかである。該２片の回転翼はまた、全体の回転翼システムを変えることなく特定の空気流量に対して羽根を成形するという点で都合がよい。
【００１３】
タービン型ファン羽根１４を備えた電動ファン４は、上記の小型ブラシレスモーター２３を含有するモーター制御部品１０の一部である。該モーター２３は指示に応じてファンを７０００ｒｐｍの速度で回転できる可変性の速度モーターである。該モーターはモーター内にありファンの回転翼が接続するベアリング部品４３中にはめこまれた回転部４２を有する。総合プログラム可能制御部２４もまたモーター速度を調節し、それによってシステム出口を通過する清浄な空気の空気流量を調節するために部品１０の一部として提供される。可変性の速度モーターは、エネルギー入力の可変性が稼働範囲を通して高い分離効率を保持する間ファン速度と空気流を調節することを可能にする。該制御部２４は外部の取り付け、配線、コネクターを必要とするであろう外部の制御部を持つという出費や複雑化なしに、特定の適用法に対して制御部をプログラムすることを可能にする。さらに、該プログラム制御可能部はシステムから運ばれた空気流が、システムからの清浄な空気が提供されているエンジンまたは換気システムなどの装置の要求に、要求が増減した場合でも適合することを可能にする。モーター速度の可変性は要求される操作電流全体の削減および電気エネルギーの節約を可能にする。該実施例においては、モーターは直流電流２４ボルトのブラシレスモーターである。
【００１４】
該制御部２４はセンサーからの電子信号を使用する電動ファンの望まれる操作速度を計算するマイクロ処理装置のようなプログラムされた処理装置または以下に記載する、システムからの清浄な空気が提供されている下流装置における制御部の可能性がある。例えば、内燃式エンジンの電子制御部は電子信号をシステム１のプログラムされた制御部２４に与えるために使用され得る。該システムは該制御部がエンジンの空気流要求を決定し、システム出口２から出た空気流の内要求された量をエンジンに送り込んで高い分離効率を保持するために該モーター２３のｒｐｍを調節することを可能にする。システム１による清浄な空気が提供される換気システムに加えて、換気システム中の空気圧センサーおよび／または換気システム中のエアフィルターに対するフィルター圧力差ΔＰが、該換気システムに提供されるシステム出口３からの空気流を変えるよう該換気システムの空気流要求制御部に信号を送るために使われ得る。
【００１５】
該モーター制御部品１０はモーター２３のためのモーター取り付け台を形成する、中央ハウジング２５を含有する。圧縮部品１６の翼部品は該中央ハウジングの一部として形成される。該圧縮部品の翼４１はタービン型ファン羽根からの空気流をシステムの分離排出チャンバ２６の中へと導く。該中央ハウジングおよび圧縮部品は本実施例ではアルミニウムで形成され、ブラシレスモーターを冷却する熱だめとして働く。モーター制御部品に付属しているものはモーター制御部の制御部ハウジング２７、制御部ハウジングのエンドキャップ２８、および先細旋回ハブ３８に形成された旋回羽根６を有する旋回エンドキャップ２９である。モーター制御部およびモーターに動力を供給する電気ケーブル３１は旋回ハブの中央にある開口部３９を通るモーター制御部ハウジングの後ろを通って存在する。
【００１６】
図１６および１７記載の該分離排出チャンバ２６は、回転する空気流の分離チャンバへのスムーズな移動を可能にするモーター制御部品の底に付属する。空気で運ばれる異物はチャンバの下端にあり自然環境へ戻す排出部５に到達するまで空気流パターンに続くチャンバの壁内部に対して強く押圧される。ほとんどの異物が取り除かれた空気流は、単一階の分離排出チャンバにおいて層状にされた回転フローの最も内側の軌道で、旋回羽根６を通り過ぎシステムの清浄な空気の出口を通って、動力空気清浄システムの出口３に接続された内燃式エンジンや換気システムなどの下流装置へと流れる。該旋回羽根６は軸Ａ−Ａ方向で出口３に向かって軸と平行に伸び、分離排出チャンバ２６における空気の回転フローに関しては放射状に、凸状に曲げられる。該先細ハブ３８は、出口の流れ方向において直径が減じるのに従って先細になる。この旋回エンドキャップ２９の配置は、該チャンバ中の回転フローにおいて最も内側で回転する清浄な空気を出口の方向に向けなおし、該出口でファンの操作速度全域にわたってプラスの空気圧を維持することを容易にする。
【００１７】
本実施例における出口３および排出部５は出口部品３２の一部であり、図２１および２２を参照すると、排出部が空気に付着した異物を自然環境へと戻すように導くための間隔が空けられた翼３３が設けられ、排出部にある清浄な空気の出口３を３６０度取り囲んで形成された分離排出チャンバの壁の端に存在することが分かる。もう一方の分離排出チャンバの形態では、空気に付着した異物は図２４に記載されている横溝４５の排出部を通って排出され、該横溝はチャンバ下端の壁に近接したチャンバの横壁に備えられる。このような場合、空気に付着した異物をチャンバの壁にある横溝排出部４５へ導くために壁の端は閉じ、清浄な空気の出口３の周りに受け皿を形成する。チャンバの横壁にある溝の代わりに、異物排出部は図２５記載の導管４６と接続するチャンバ下端に近接したチャンバの横壁にある円形状の排出部である可能性がある。これは異物の処理が行われ大気中へと戻される前に、装置の繊細な部分から空気に付着した異物を運び出すためである。
【００１８】
システム１の稼働中、ファン４は図１のＤ方向へ時計回りに回転し、図１の矢印Ｂ、Ｂ’、Ｂ”から異物が付着した空気が吸気スクリーン７の開口部分を通って入ることが分かり、吸気スクリーンにおいて異物が付着した空気はレインキャップ８に向かって垂直方向に導かれる。異物が付着した空気はその後１８０度向きを変えられ、レインキャップ構造の結合構造内部の曲線状により定められた経路に続く。ここで下方向へ移動する空気は、タービン型ファン羽根１４の回転翼へ導くシステム入口２によって捉えられる。７０００ｒｐｍの速度で回転する該回転翼は、異物が付着した空気の速度を加速させ、回転パターンで圧縮部品１６の静翼４１を通じて空気および異物を下方向へ移動させる。空気が静翼を通過するに連れて加速が進み、空気の回転パターンはさらに増す。ここで回転パターンにおいて高速移動する異物が付着した空気は異物分離排出チャンバ２６に入る。空気の回転パターンは異物をチャンバの壁の外側へ向かわせる。該異物は排出部５に向かって下方向に移動する間チャンバの外壁に「ピンで留められた」状態のままである。空気に付着した異物は排出部の翼を通り、そこで図２０記載の翼３３が異物を加速させ、大気中へ排出する。チャンバ中の層状にされた回転フローの最も内側の軌道から出た清浄な空気は、翼６の間にある旋回構成部分に入る。清浄な空気が静的な構成部分の翼として働く旋回翼と接触した時、回転パターンは清浄な空気が出口３およびシステムが設置される装置の入口に向かって下方向に導かれるに連れて減じる。
【００１９】
図２３で示される動力空気清浄システム１は可変性の空気流要求を有する装置３４に取り付けられる。例えば該装置はエンジン稼働中に可変性の空気流要求を有する内燃式エンジンの可能性があり、また該装置は換気システム稼働中に一定もしくは可変性の空気流要求を有する換気システムの空気入口でもよい。該装置３４はシステムの電動ファン４の速度を変えるための装置３４の空気流要求の空気清浄システム１の制御部２４に信号を送る機関３５を含有し、それにより出口３および該装置の入口を通る清浄な空気の空気流量は、空気流要求と一致する。機関３５は例えば装置が稼働状態または非稼動状態であるという信号を、清浄な空気をシステムから装置へ一定または可変性のプログラムされた速度で供給するためのシステムを稼働するシステム制御部へ送るオン／オフ指示器である。あるいは、該機関３５はシステムがエンジン稼働速度と正比例する清浄な空気を供給することを可能にするために内燃式エンジンのｒｐｍを検知するエンジン速度センサーでもよい。もしくは、より単純に、制御部への入力信号が該システムのファンモーターを稼働させ、停止させる単純な単一電力の設定信号でもよい。この単純な信号により、該システムは信号に基づいてオフまたはオン状態にされる。オンの場合、該システムは最大パワー要求または最大空気流で稼働する。信号がオフ状態の場合パワーはゼロになり該システムはオフ状態となる。より高性能なオンボードコンピュータが上記した、現代のエンジンのほとんどで見られるような内燃式エンジン／装置３４で使用される場合、該コンピュータは空気清浄システム１の制御部に複数の信号を与えるために使用され得る。これらの信号はシステムがパワーの使用量およびエンジンの要求に一致し、エンジンに供給されている空気を高い効率で清浄するためにちょうど適切な量の空気流を提供するための、対応する空気流を変えることを可能にする。該システムは高い清浄効率を提供し、該システムの出口３における清浄な空気の正圧はエンジンの配管系統およびエアフィルター部品から生み出された通常の制限を排除し、フィルターの交換期間を延ばす。
【００２０】
清浄な空気を換気システムへ供給するために使用され、上記した現代の圧力センサーと共に使用される場合、システムは安定した量の清浄な空気を暖房、換気および空気調節（ＨＶＡＣ）システムへ提供することができる。本発明のシステムは上流装置に供給されている空気を清浄し、例えば圧力センサーである機関３５が加圧の損失またはＨＶＡＣシステムにおける清浄な空気のフィルターへの異物付着を示すと、入ってくる空気流を増やす。乗り物や装置キャブ（cab）の換気システムに使用される場合、キャブ圧力が要求される該機関が前もって調節され得る。センサーが、圧力が前もって調節した要求を下回っていることを示した場合、システムのモーターへのパワーを増やしファン速度を上げるように、システム１のモーター制御部に対して信号が送られる。より高速のファン速度はより多くの空気流をフィルターおよび操作キャブへ運ぶ。これは増加したキャブ加圧を前もって調節した値へと戻す効果がある。最終的な効果は、操作キャブがより長い加圧の持続時間を維持する一方で、換気システム中の清浄な空気のフィルターが長持ちしより多くの異物を保持するということである。
【００２１】
実施例１におけるシステムの構成部品は、好適にはモーター制御部品の中央ハウジングおよび圧縮部品を除いてプラスチックによる射出成形であり、電動ファンの電気モーター、電子制御部および構成部品を接合している留め具を除いては上記のようにアルミニウムで形成される。システムの多種多様な部分が図２２および技術者にとっては明白な様々な図における部品の中で示されているコネクターおよび留め具を用いて接合されている。技術者にとっては容易に明白であるように他の材料および組立て技術が使用できるので、ここで示した詳細は限定的なものではない。
【００２２】
図２６記載の動力空気清浄システム１’は、上記の図１〜２５で示された幌屋根の配置において吸気スクリーン７をレインキャップ８、トップキャップ３６および特別な入口キャップ１５と共に使用するかわりに、入ってくる異物が付着した空気を乗り物の幌屋根下のシステムに導くための、付加的な吸気管４７が入口２と接続している以外は、前述した図１〜２５で示したシステム１と同様である。図２６で示されたシステム１’の排出部はシステム１における排出部５と同様であるが、システム１’は図２４の４５で示されたような横溝の形をした排出部または図２５の４６で示されたような導管が提供され得る。
【００２３】
図２７に示されている本発明の動力空気清浄機の組立ては複数の装置を使用し、例えば清浄な空気の出口がどちらも装置にある共通の清浄な空気の吸気管４９に接続する２つのシステム１が挙げられる。本発明による、装置の共通入口に接続する複数の装置／システムを使用することは装置への清浄な空気流の最大値増加をもたらす。
【００２４】
本発明と一致する実施例は１つしか示され、記載されていないが、同一のものはそれのみに限られるのではなく、技術者にとっては既知のように膨大な変更および修正を受け得る。それゆえ、ここで提示し記載した詳細に限定することは望ましくなく、全般にわたりそのような変更および修正は付随する請求の範囲によって包含される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力空気清浄システムであって、
入口から出口に向けシステムを通って伸びる流路、
粒状異物が付着した空気を入口に取り込み、軸の周囲を回転させて異物が付着した空気を層状にし、最も重い粒子を最も外側の軌道に導く回転フローを形成するために、流路に沿って位置付けられた電動ファン、
異物が付着した空気の回転フローの容積を圧縮し、空中の浮遊粒子に働く気速および遠心力を増加させるために流路に備えられた複数の固定羽根を含む圧縮部品、
前記圧縮部品の下位にある流路中に分離排出チャンバであって、前記回転フローの最も外側の軌道が当該分離排出チャンバの下端にある排出部に到達するまで当該分離排出チャンバの外壁を登り、前記出口が当該分離排出チャンバの下端の中央に位置づけられる分離排出チャンバ、
該システムにおいて層状にされた回転フローから粒状異物が付着した空気を排出するための排出部、
前記分離排出チャンバ内に位置付けられ、当該チャンバの外壁に内側に向って離間した少なくとも１つの旋回羽根であって、清浄な空気を、層状にされた回転フローの最も内側の軌道から出口へ向けなおすために、回転フロー内部に位置付けられた少なくとも１つの旋回羽根
を備えてなる空気清浄システム。
【請求項２】
少なくとも１つの前記旋回羽根が、前記出口にある請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項３】
複数の旋回羽根が、前記出口の中央に提供される請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項４】
前記電動ファンが、軸周囲の回転のために流路上に設置された羽根付きハブを有する回転翼を備えたタービン型ファンであり、該ハブと該流路が少なくとも流路の下流方向において次第に直径が増加する羽根の範囲内にある請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項５】
前記回転翼が、射出成形羽根の構成要素および射出成形ハブ構成要素の部品で形成され、羽根構成要素の羽根の下側の表面の下にある部分が、ハブ構成要素の上に形成され、当該羽根構成要素における羽根の下側の表面の下の部分が、当該羽根構成要素の各々が射出成形金型の２つの部分の開閉を用いて製造できるようにハブ要素上に形成されてなる請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記電動ファンが、指示に応じて７０００ｒｐｍの速度でファンを回転できるモーターを含有する請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項７】
前記電動ファンが、可変性の速度モーターおよびモーターの速度を調節し、それによってシステムの出口を通る空気流を調節する総合制御部を含有する請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項８】
前記出口が可変性の空気流要求を有する装置の入口に接続されており、機構がモーターの速度を変え、該装置の出口を通る清浄な空気の空気流が空気流要求に一致するように、該装置の空気流要求の機能としての制御部に信号を送るために提供されている請求項７記載の空気清浄システム。
【請求項９】
前記装置が幌屋根の下に内燃式エンジンを有し、前記システムをエンジンに供給された空気を清浄するために幌屋根の下部もしくは上部に取り付けられる請求項８記載の空気清浄システム。
【請求項１０】
前記装置が内燃式エンジンで、該エンジンの空気流要求が、少なくともエンジンの稼働速度に基づく前記機構によって送られる請求項８記載の空気清浄システム。
【請求項１１】
前記装置が換気システムで、該システムの空気流要求が少なくとも該システムの空気圧に基づく前記機構によって送られる請求項８記載の空気清浄システム。
【請求項１２】
前記圧縮部品が、電動ファンおよび少なくとも１つの旋回羽根をサポートする請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項１３】
前記排出部が前記出口の外側に放射状にあり、該チャンバの外壁が該下端と隣接するチャンバの下端の１つに位置付けられる請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項１４】
空気清浄システムであって、
空気清浄システム中にある電動ファンで粒状異物が付着した空気を該システムへと引き寄せること、
前記システムの分離排出チャンバにおける軸の周りに異物が付着した空気の回転フローを形成し、最も重い粒子が回転フローの最も外側の軌道に来るよう層状にすること、
方向修正が前記空気流を前記出口の方向へと空気力学的に方向修正し、該出口から正の空気圧を供給するために分離排出チャンバに取り付けられた旋回羽根を用いて、層状にされた前記回転フローの最も内側の軌道にある清浄な空気を出口の方向へと空気力学的に向けなおし、該出口から正の空気圧を供給すること、
粒状異物が付着した空気を前記システム中の層状にされた回転フローから自然環境へと戻すこと
を含んでなる空気清浄方法。
【請求項１５】
前記電動ファンおよび前記システムにより清浄な空気が、供給される装置の空気流要求の機能としての前記システムの出口を通る清浄な空気の空気流を変える過程を含む請求項１４記載の空気清浄方法。
【請求項１６】
前記速度の変更が、前記装置から前記電動ファンの速度を調節する前記システム中の制御部への信号の送信を含む請求項１５記載の空気清浄方法。
【請求項１】
動力空気清浄システムであって、
入口から出口に向けシステムを通って伸びる流路、
粒状異物が付着した空気を入口に取り込み、軸の周囲を回転させて異物が付着した空気を層状にし、最も重い粒子を最も外側の軌道に導く回転フローを形成するために、流路に沿って位置付けられた電動ファン、
異物が付着した空気の回転フローの容積を圧縮し、空中の浮遊粒子に働く気速および遠心力を増加させるために流路に備えられた複数の固定羽根を含む圧縮部品、
前記圧縮部品の下位にある流路中に分離排出チャンバであって、前記回転フローの最も外側の軌道が当該分離排出チャンバの下端にある排出部に到達するまで当該分離排出チャンバの外壁を登り、前記出口が当該分離排出チャンバの下端の中央に位置づけられる分離排出チャンバ、
該システムにおいて層状にされた回転フローから粒状異物が付着した空気を排出するための排出部、
前記分離排出チャンバ内に位置付けられ、当該チャンバの外壁に内側に向って離間した少なくとも１つの旋回羽根であって、清浄な空気を、層状にされた回転フローの最も内側の軌道から出口へ向けなおすために、回転フロー内部に位置付けられた少なくとも１つの旋回羽根
を備えてなる空気清浄システム。
【請求項２】
少なくとも１つの前記旋回羽根が、前記出口にある請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項３】
複数の旋回羽根が、前記出口の中央に提供される請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項４】
前記電動ファンが、軸周囲の回転のために流路上に設置された羽根付きハブを有する回転翼を備えたタービン型ファンであり、該ハブと該流路が少なくとも流路の下流方向において次第に直径が増加する羽根の範囲内にある請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項５】
前記回転翼が、射出成形羽根の構成要素および射出成形ハブ構成要素の部品で形成され、羽根構成要素の羽根の下側の表面の下にある部分が、ハブ構成要素の上に形成され、当該羽根構成要素における羽根の下側の表面の下の部分が、当該羽根構成要素の各々が射出成形金型の２つの部分の開閉を用いて製造できるようにハブ要素上に形成されてなる請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記電動ファンが、指示に応じて７０００ｒｐｍの速度でファンを回転できるモーターを含有する請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項７】
前記電動ファンが、可変性の速度モーターおよびモーターの速度を調節し、それによってシステムの出口を通る空気流を調節する総合制御部を含有する請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項８】
前記出口が可変性の空気流要求を有する装置の入口に接続されており、機構がモーターの速度を変え、該装置の出口を通る清浄な空気の空気流が空気流要求に一致するように、該装置の空気流要求の機能としての制御部に信号を送るために提供されている請求項７記載の空気清浄システム。
【請求項９】
前記装置が幌屋根の下に内燃式エンジンを有し、前記システムをエンジンに供給された空気を清浄するために幌屋根の下部もしくは上部に取り付けられる請求項８記載の空気清浄システム。
【請求項１０】
前記装置が内燃式エンジンで、該エンジンの空気流要求が、少なくともエンジンの稼働速度に基づく前記機構によって送られる請求項８記載の空気清浄システム。
【請求項１１】
前記装置が換気システムで、該システムの空気流要求が少なくとも該システムの空気圧に基づく前記機構によって送られる請求項８記載の空気清浄システム。
【請求項１２】
前記圧縮部品が、電動ファンおよび少なくとも１つの旋回羽根をサポートする請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項１３】
前記排出部が前記出口の外側に放射状にあり、該チャンバの外壁が該下端と隣接するチャンバの下端の１つに位置付けられる請求項１記載の空気清浄システム。
【請求項１４】
空気清浄システムであって、
空気清浄システム中にある電動ファンで粒状異物が付着した空気を該システムへと引き寄せること、
前記システムの分離排出チャンバにおける軸の周りに異物が付着した空気の回転フローを形成し、最も重い粒子が回転フローの最も外側の軌道に来るよう層状にすること、
方向修正が前記空気流を前記出口の方向へと空気力学的に方向修正し、該出口から正の空気圧を供給するために分離排出チャンバに取り付けられた旋回羽根を用いて、層状にされた前記回転フローの最も内側の軌道にある清浄な空気を出口の方向へと空気力学的に向けなおし、該出口から正の空気圧を供給すること、
粒状異物が付着した空気を前記システム中の層状にされた回転フローから自然環境へと戻すこと
を含んでなる空気清浄方法。
【請求項１５】
前記電動ファンおよび前記システムにより清浄な空気が、供給される装置の空気流要求の機能としての前記システムの出口を通る清浄な空気の空気流を変える過程を含む請求項１４記載の空気清浄方法。
【請求項１６】
前記速度の変更が、前記装置から前記電動ファンの速度を調節する前記システム中の制御部への信号の送信を含む請求項１５記載の空気清浄方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公表番号】特表２０１１−５００３２３（Ｐ２０１１−５００３２３Ａ）
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３０９９７（Ｐ２０１０−５３０９９７）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１１０９５
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５４８８０
【国際公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（５０２０４８１１７）ザ エスワイ−クロン カンパニー (5)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１１０９５
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５４８８０
【国際公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（５０２０４８１１７）ザ エスワイ−クロン カンパニー (5)
【Ｆターム（参考）】
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