ES2946482A1

ES2946482A1 - Aparato purificador de aire y su metodo

Info

Publication number: ES2946482A1
Application number: ES202230033A
Authority: ES
Inventors: Avila César Orts; Avila Jose Orts
Original assignee: Cecotec Research and Development SL
Current assignee: Cecotec Research and Development SL
Priority date: 2022-01-18
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2023-07-19

Abstract

Aparato de purificación de aire. Invención con un cuerpo principal (101) con medios entrada de aire (104), medios de filtrado (111), motor ventilador (109); medios de salida de aire (102a, 102b), una unidad central de procesamiento (114) y uno o varios un sensores de partículas (115) basado en un regulador (108) para direccionar el flujo de salida de aire (105) generado por el motor ventilador (109) hacia una canalización de aire con salida abierta o divergente en la parte superior del aparato (106) que dispersa el aire e implica un mayor control de la su velocidad de salida, y una salida cerrada o convergente en su parte inferior (107) que concentra y aumenta la velocidad de salida. Dicho aparato funciona en modo purificador o modo ventilador conforme a movimiento del regulador (108) dando apertura y cierre a sus pasos rotativamente.

Description

DESCRIPCIÓN

APARATO PURIFICADOR DE AIRE Y SU METODO

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se encuentra en el campo técnico del tratamiento del aire mediante la purificación del aire suministrado a las espacios habitables o espacios de trabajo, en particular a un purificador de aire con sistema de canalización de caudal de aire.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son ampliamente conocidos en el estado de la técnica los aparatos de acondicionamiento y tratamiento del aire como son los purificadores de aire.

Como purificador de aire se entiende comúnmente a la estructura formada por un bastidor, un motor eléctrico con aspas giratorias con la finalidad de trasegar el aire, una sección donde alojar elementos filtrantes, medios de filtrado tales como filtros con diferentes estructuras y composiciones, canalizaciones internas para recircular el aire el aire, y algún un sistema de control conectado operativamente con los dispositivos del purificador y el entorno, que permiten el uso del aparato en uno o varios modos de funcionamiento.

La unidad de ventilación de aire puede estar alojada en la parte inferior o en la parte superior de la estructura, en función de dónde estén situados los elementos filtrantes. Por éstos se hace pasar el aire absorbido y/o soplado por el sistema de ventilación. Para llevar a cabo la tarea de absorción de aire de la estancia del exterior la estructura puede disponerse de aberturas de diversas formas con la finalidad de permitir la entrada de aire exterior al sistema de ventilación. Asimismo, a través de aberturas de salida de aire ubicadas posteriormente a los elementos filtrantes, el aire depurado es canalizado hacia el exterior.

La eficiencia de limpieza o purificación del aire de estos aparatos puede medirse y expresarse generalmente por la Tasa de Suministro de Aire Limpio (CADR, en sus siglas en inglés de Clean Air Delivery Rate). Este es un valor numérico que hace referencia a cuánto caudal de aire puede limpiar en un espacio determinado. Los dispositivos de purificación de aire presentan internamente canalizaciones del aire filtrado con el objetivo de guiar el aire hacia los conductos de salida.

Un ejemplo de ellos de este tipo de dispositivos es el divulgado en la patente europea EP2908068B1 BLUEAIR AB (2021) donde se publica un dispositivo purificador de aire que comprende un ventilador que produce un flujo de aire y un conducto en dirección vertical para guiar el flujo de aire producido por el ventilador. El dispositivo purificador de aire comprende, además, una entrada de aire dispuesta debajo de un extremo inferior del conducto del ventilador, y un escape dispuesto en un extremo superior del conducto del ventilador para expulsar el aire purificado en dirección ascendente del dispositivo purificador de aire cuando éste está en uso.

Similarmente, con el objetivo de mejorar el rendimiento de estos dispositivos, han sido presentadas diversas propuestas de purificadores de aire. Un ejemplo de ellas lo podemos encontrar en la patente europea EP3150931B1 XIAOMI INC (2020). Dicho documento divulga un purificador con un sistema de soplado que comprende dos ventiladores coaxiales y a velocidades síncronas, dispuestos secuencialmente en dirección del soplado de aire con el objetivo de incrementar la velocidad del soplado.

Otro dispositivo del estado de la técnica conocido se puede considerar en la patente internacional WO2016013469A1 DAIKIN IND LTD (2016) donde describe un purificador de aire con un sensor de polvo, un ventilador, y un prefiltro que purifica el aire aspirado por la boca de aspiración. El ventilador genera un flujo de aire tal que el aire aspirado por la boca de aspiración pasa a través del prefiltro. Asimismo, el purificador de aire cuenta con una unidad de determinación para interpretar el valor de detección del sensor de polvo para estimar el grado de limpieza del aire, donde el ventilador tiene un volumen de aire variable y se corrige según el valor de detección del sensor de polvo.

A pesar de las divulgaciones anteriormente descritas, las mismas no son capaces de evaluar la calidad de la totalidad de aire de una estancia ni disponen de los modos de funcionamiento necesarios para producir flujos de aire que remuevan el aire contenido en una estancia, y así, con ello, analizar el máximo volumen de aire posible. Para ello los purificadores de aire actuales necesitan disponer de varios motores adicionales para dotar al sistema de procedimientos que realicen estas funciones.

Es por ello que, en el estado de la técnica se presentan medios de purificación de aire con variedad de modos de salida de aire purificado. Un ejemplo son los dispositivos que devuelven el aire limpio al exterior a través de orificios o rejillas de gran diámetro, generando un gran caudal de aire pero a velocidades bajas. En cambio, otros dispositivos optan por expulsar el aire a través de conductos estrechos, generando una compresión progresiva del fluido y así generar el efecto contrario al anterior, con un bajo caudal de aire pero a velocidades elevadas asimilándose al modo de funcionamiento de ventilador.

Este tipo de sistemas de distribución del aire requieren del uso de diferentes mecanismos de impulsión o soplado junto a configuraciones de canalizaciones complejas lo cual implica un alto consumo energético. Además de ello, el hecho de disponer de un solo motor ventilador restringe las funciones que puede llegar a realizar un purificador de aire, ya que limita sustancialmente las posibilidades de propagación del aire limpio.

En conclusión, los sistemas de purificación con uno o varios sistemas de ventilación requieren de un alto consumo de potencia en el caso de querer proporcionar varios modos de funcionamiento o mejorar la eficiencia de ventilación. De igual manera, presentan el problema de que con un único motor de soplado no pueden adaptar el sistema de purificación a diferentes modos de funcionamiento.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Actualmente los dispositivos purificadores de aire no son capaces de generar corrientes de aire para analizar un análisis completo y su posterior filtrado. Es por ello por lo que la presente invención plantea un sistema de purificación de aire que, de manera automática optimice las condiciones de salida del aire filtrado y controle la configuración del motor ventilador en función de la calidad del aire de la estancia.

La invención expone un dispositivo de purificación de aire compuesto por medios canalizadores de aire y medios de control de los accesos a esos medios canalizadores de aire proveniente de la salida de un motor ventilador o varios, que ante la problemática descrita anteriormente, es capaz de adaptarse a diversos modos de funcionamiento, ofreciendo un consumo responsable de energía y de ruido y baja contaminación acústica en el entorno de trabajo.

El propósito principal de la invención es superar los inconvenientes del estado de la técnica. Para superar estos inconvenientes, la invención presenta una solución que comprende la motorización de un mecanismo de apertura y cierre de diferentes vías de canalización del aire, a través de los cuales se descargan hacia el exterior bajo unas condiciones de caudal y velocidad reguladas y concretas en función del modo de funcionamiento escogido.

La presente invención reúne a un dispositivo purificador de aire con un cuerpo principal, un sistema de control, medios de filtrado, medios de ventilación, medios de distribución y medios de canalización de aire. El cuerpo principal incluye en su interior medios de control, encargados de ejecutar todas las operaciones del dispositivo. Concretamente este controlador actúa directamente sobre los medios de ventilación y los medios de distribución.

Este medio de control se concreta en una placa de circuito impreso en la que se disponen diversos componentes electrónicos necesarios para la correcta operación del dispositivo tales como condensadores, transistores, resistencias fijas, resistencias variables, reguladores de tensión, bobinas inductoras, transformadores, diodos, rectificadores, interruptores, relés, circuitos integrados y varios tipos de sensor.

Dicho mecanismo de control se apoya en diferentes sensores que ayudan al análisis del estado del aire de la estancia donde se encuentra el sistema purificador como sensores contadores de partículas, sensores de presencia o sensores de temperatura entre otros.

Así, el dispositivo de purificación comprende un motor ventilador capaz de producir un flujo de aire a través del dispositivo purificador, absorbiendo el aire a través de medios de admisión. En la parte superior del motor ventilador puede haber al menos un medio de descarga de aire para expulsar el aire purificado hacia el exterior.

En cuanto a los medios de admisión y/o descarga de aire, los mismos pueden formar parte del cuerpo principal. Siendo necesarias una serie de cavidades, rejillas y/o aberturas donde se facilita la entrada del aire del exterior, así como, los medios de descarga pueden estar configurados de la misma manera. Por ejemplo, el medio de admisión de aire puede constar de una serie de orificios muy pequeños ocupando una parte inferior del cuerpo principal del purificador. En cambio, los medios de descarga de aire pueden ser en forma de rejilla por donde el flujo de aire puede ser expulsado y a su vez evitar que se adentre ningún elemento dentro del purificador.

Por su parte, los medios de filtrado vienen determinados por el tamaño de las partículas que se desean retener. Por ejemplo, en una vivienda cotidiana puede hacerse uso de variedad de productos que nos pueden exponer a compuestos químicos nocivos para la salud, como son, los contaminantes orgánicos persistentes (Persistent Organic Pollutant en sus siglas en inglés, POPs), los Compuestos Orgánicos Volátiles (Covs), el Bisfenol-A (BPA), los compuestos perfluorados o compuestos de flúor y carbono (PFCs), los fluoropolímeros e incluso metales pesados, sin contar con el polvo, pelusas, pelos humanos y de mascotas y otros componentes suspendidos en el aire. Es por ello que los elementos filtrantes pueden estar alojados de manera complementaria con la intención de filtrar un flujo de aire producido por un ventilador. Y, en consecuencia, atrapar en un primer filtrado las partículas de mayor tamaño hasta llegar a un filtro preparado para retener partículas de menor tamaño o diferente composición, obteniendo diversas etapas de filtrado dentro del proceso.

Los medios de filtrado pueden constar de, por ejemplo, una sucesión de filtros tales como un pre-filtro donde retiene los compuestos de mayor tamaño suspendidos en el aire, un filtro HEPA (del inglés High Efficiency Particle Arresting o recogedor de partículas de alta eficiencia), un filtro de carbón el cual retiene los posibles olores de la estancia o un filtro de grafito entre otros. Asimismo, el sistema purificador puede incluir un dispositivo ionizador de partículas, este sistema genera iones negativos que se adhieren a las partículas contaminantes con carga positiva suspendidas en el aire, en consecuencia, cambia su estructura y generan partículas más pesadas. Este proceso junto a un filtro conformado de un material con facilidad de atracción de partículas ionizadas filtra el aire absorbido para devolverlo libre de estas partículas tóxicas.

Adicionalmente el dispositivo purificador puede contar con una cubierta movible que permite acceder al compartimento donde se alojan los medios de filtrado para realizar tareas de mantenimiento de extracción, sustitución u observación del estado de los elementos filtrantes.

Este conjunto de filtros puede disponer de medios de detección de presencia tales como sensores y/o actuadores capaces de comunicar al sistema de control que están instalados en el purificador de aire.

A la hora de direccionar el flujo de aire purificado, son necesarios medios de canalización del aire. En función a la forma y el área de salida de los conductos, el flujo de aire adoptará unas cualidades de velocidad determinada, es por ello que la invención propone actuar directamente en el área de las salidas de descarga de aire.

Conceptualmente el caudal de salida de aire viene dado por la siguiente expresión matemática:

Q = V x A

Donde las variables hacen referencia a las siguientes magnitudes:

• Q : caudal de aire

• V : velocidad de salida del aire

• A : área de la sección de salida de aire

Apoyándonos en la expresión anterior, se observa que cuanto mayor es el área de la sección de salida de los conductos, la velocidad del flujo de aire disminuye, por el contrario, si reducimos el conducto de salida hasta converger el aire en una sección más pequeña, aumenta la velocidad del aire que descarga al exterior.

Para lograrlo, se plantea un sistema de al menos dos o más canalizaciones en la que ambas parten de una misma salida de un motor ventilador. Estas canalizaciones están caracterizadas por su forma convergente o divergente, concretamente un primer conducto puede converger a medida que el flujo de aire es impulsado a través de él hacia el exterior y, como se ha comentado, da como resultado un CADR menor caudal de aire menor pero a una velocidad alta, este proceso puede incorporar un modo de funcionamiento propio de los ventiladores comunes, sin embargo en esta realización, el aire está libre de sustancias perjudiciales. Cuenta optativamente con resistencias instaladas a través del conducto caldeando el aire impulsado y así atribuyendo al sistema de purificación un modo de calefacción.

Paralelamente un segundo conducto presenta una forma tubular que diverge a medida que desemboca el flujo de aire hacia el exterior. En comparación al otro conducto, proporciona un CADR mayor, aumenta el caudal de aire a una velocidad de salida más baja. Pudiendo ser este un modo de funcionamiento de purificación caracterizándose por incidir directamente en aumentar la tasa de aire limpio (CADR).

Para solventar los problemas presentados en el estado de la técnica, la invención propone la actuación directa sobre un mecanismo encargado de abrir o cerrar las vías de admisión de los conductos canalizadores. Este medio de distribución de aire puede ejercer una unión entre la salida de aire del motor ventilador y los conductos distribuidores. La presente invención permite controlar el modo de funcionamiento que se quiera seleccionar por el usuario.

Los medios de distribución de aire cuentan con al menos un motor eléctrico, un medio de transmisión encargado de adaptar la velocidad de rotación del motor eléctrico, una estructura reguladora capaz de obstruir o habilitar las entradas de los canales de distribución de aire, medios de detección de la posición de la estructura reguladora.

En una operación natural, el modo ventilador opera de manera que, el aire impulsado a la salida del motor ventilador tiene una velocidad correspondiente al caudal de aire objetivo. Tras la salida del aire del motor se ubican los medios de distribución de aire, donde ensambla la salida del motor hacia los conductos convergentes o divergentes.

En este caso, un sistema de control regula un motor eléctrico, coaxial a un sistema de transmisión, hace mover una estructura con el propósito de ocluir la entrada de aire hacia el canal divergente o de modo purificador. Simultáneamente la entrada de aire al conducto convergente o de modo ventilador queda accesible para que, un flujo de aire ya purificado proveniente de la salida del motor ventilador, pueda ser impulsado a través de él. Este mecanismo de cierre y apertura está encapsulado en una cámara o compartimiento con el objetivo de evitar pérdidas de presión, de carga o escapes del flujo de aire. Y gracias a la forma convergente de la parte final del conducto, se hace aumentar la velocidad del fluido propulsando una corriente de aire hacia el exterior, desempeñando los efectos técnicos de un ventilador de aire.

Este modo purificador-divergente procedería de tal modo que, repitiese de la misma manera al proceso anterior pero los medios distribuidores de aire dan acceso al flujo de aire a acceder al canal divergente o modo purificador, y por ende cerrando la entrada de aire al canal convergente o modo ventilador. En este caso las canalizaciones divergentes permiten controlar una velocidad constante incluso reduciéndola a la salida del motor ventilador. Este medio de canalización puede estar configurado de tal forma que en una realización pueden haber dos o más conductos con la posibilidad de realizar la combinación de aperturas y cierres necesarias para realizar un modo de funcionamiento específico.

Con el objetivo de generar un barrido de aire en modo purificación o modo ventilación, el sistema puede disponer de medios de rotación, compuesto por un motor eléctrico alojado en la base del sistema de purificación o similar encargado de rotar el cuerpo principal del sistema de purificación sobre el eje vertical pudiendo abarcar un ángulo de entre 45° y 120°.

Por todo ello, a la hora de tratar y purificar el aire de una estancia puede ocurrir que el dispositivo pierda eficiencia, ya que puede no detectar ni conocer el estado real de todo el volumen de aire contenido en la estancia o índice de calidad del aire (ICA), y, por consiguiente, puede generar un consumo eléctrico excesivo y un superfluo e innecesario uso del motor ventilador.

Para poder analizar el denominado Indice de Calidad del Aire (ICA) que sirve como modelo de referencia y marcan las estaciones de medición de la red nacional española de vigilancia es necesario tener una referencia de los niveles de contaminantes contenidos en el aire, es por ello que la Agencia Europea del Medio Ambiente define un índice de calidad del aire (ICA) que proporciona información sobre la calidad del aire. Esta medición tiene en cuenta los cinco contaminantes considerados clave y que son perjudiciales para la salud de las personas y del medio ambiente:

• Partículas en suspensión (PM2,5 y PM10)

• Ozono troposférico (O₃)

• Dióxido de nitrógeno (NO₂)

• Dióxido de azufre (SO₂)

El ICA está modulado según los siguientes valores:

• Buena: Color verde (ICA de 0 a 50)

• Moderada: Color amarillo (ICA de 51 a 100)

• Dañina a la salud para grupos sensibles: Color naranja

(ICA de 101 a 150)

• Dañina a la salud: Color rojo (ICA 151 a 200)

• Muy dañina a la salud: Color morado (ICA 201 a 300)

• Peligrosa: Color marrón (ICA superior a 300)

Por todo ello, la presente invención define un purificador que cuenta con los sensores oportunos para determinar los cinco contaminantes que constituyen en cálculo del ICA. Así pues, el dispositivo purificador puede hacer una estimación del ICA de la estancia donde se encuentra, elaborando una gráfica personalizada. Para ésto podrían aprovecharse los ciclos de purificación para registrar paralelamente los datos oportunos. Un sistema alternativo y más primario es registrar el ICA de manera horaria, estimando que el nivel de ICA de dicha estancia se pueda extrapolar al de la vivienda entera.

Para el cálculo del ICA interior el purificador puede debe contar mínimo con uno de los siguientes sensores: Un sensor de polvo (sensor PM2,5 y/o sensor PM10), sensor de ozono troposférico (O3), sensor de dióxido de nitrógeno (NO₂), y un sensor dióxido de azufre (SO₂). Adicionalmente, puede contar tanto con sensor de humedad relativa como de temperatura. A partir de dichos valores se puede realizar el cálculo del ICA mediante la siguiente expresión matemática:

Donde las variables hacen referencia a las siguientes magnitudes, con valor alto (Hi) y bajo (Lo) de la concentración de un contaminante (BP):

• ICA = IP: índice de calidad del aire

• ho: valor inferior de ICA según tabla FIG 11

• IHi: valor superior de ICA según tabla FIG 11

• BPL^o: valor inferior del contaminante según tabla FIG 11

• BPHi: valor superior del contaminante según tabla FIG 11

• Cp. valor de la concentración medida del contaminante

En todo caso, los diferentes métodos de obtención de la evolución horaria y diaria son todos complementarios y la suma de ellos ajustaría cada vez más el correcto funcionamiento de la purificación del aire.

Además, los medios de control permiten modelar respuestas acorde a los valores de ICA, esto se traduce en un control directo del motor ventilador y los medios de selección de canalización de aire. Así, a presente invención plantea la generación de impulsos de aire a velocidades variables, generando así corrientes capaces de remover el aire de toda la estancia y ser absorbido por los medios de aspiración del purificador para poder analizar el estado del aire y poder actuar de forma consecuente. Algunas de las posibles configuraciones pueden ser las descritas a continuación:

Una lógica del método descrito consiste en realizar una primera rotación del cuerpo principal hasta una posición inicial marcada por un posicionador como por un tope mecánico alojado en la base. Es en este punto, donde realiza un barrido a aire constante en modo ventilación a potencia máxima, ya que proporciona una velocidad de aire mayor, lo cual es ventajoso para este método, rotando el cuerpo principal en sentido dextrógiro ( horario de un reloj) o levógiro (contrario al sentido de un reloj) sobre su base, dando paso de apertura y cierre a sus pasos, hasta alcanzar una posición final, indicada por algún tipo de sensor o posicionador, como puede ser un sensor final de carrera o similar. Una vez llega a su posición final, el sistema purificador rotará en sentido contrario volviendo a su posición inicial. Este proceso se puede repetir las veces necesarias, seguidamente establecer hasta una posición neutra o de reposo para proceder a analizar el aire removido de la estancia. Una vez conocido el estado del aire, el sistema de control configura los parámetros adecuados del motor ventilador, modo de descarga y el tiempo necesario para filtrar y purificar el aire de la estancia.

Un segundo modo de funcionamiento consiste en la generación de una brisa controlada simulando una ventilación de carácter natural. Sin embargo, en la espontaneidad de la ventilación natural no se puede elegir cómo ventilar ni cuándo hacerlo, es por ello que pueden producirse situaciones de exceso y otras de una falta de renovación del aire. Es por ello que se plantea la generación de brisas semi-aleatorias a diferentes potencias de impulsión, dirigidas en diferentes ángulos para balancear el aire de la estancia para una sensación más confortable y aprovechar las turbulencias para analizar el aire. Estas brisas se generan en función de las siguientes variables:

• Rg: Rango de giro

• P: % De potencia del motor ventilador

• Ti: Tiempo de impulsos de aire

De esta manera, esta implementación otorga al sistema de purificación un mayor campo de acción mejorando la sensación de ventilación al usuario final.

En el caso del análisis y tratamiento purificador del aire, el sistema puede volver a cambiar al modo purificación ya que al ser una velocidad menor ofrece un mayor control del caudal tanto de absorción como de descarga, ya que favorece a que el sistema pueda analizar de forma más precisa el aire removido gracias a los métodos descritos.

Mediante este método se pretende dotar al sistema de purificación de una autonomía en gestión de potencia y en consecuencia de consumo energético, basándose siempre en que el ambiente donde se ubica el sistema de purificación está en las mejores condiciones de salubridad. Más allá de las diferentes lógicas y métodos que pueden ser ejecutados por el sistema, gracias al sistema de canalización para direccionar el aire, el sistema puede desempeñar una variedad extensa de modos de funcionamiento con el uso de un único motor ventilador.

Para mayor utilidad al usuario que hace uso del dispositivo, el purificador de aire puede disponer de una pantalla o panel interactivo donde puede mostrar por ejemplo el estado en tiempo real del aire, indicando los niveles de partículas de elementos contaminantes detectados, además puede trazar la evolución del aire de la estancia a medida que va filtrando el ambiente. El cuerpo principal puede incluir un indicador visual lumínico como puede ser, por ejemplo, una iluminación tipo LED o diodo emisor de luz (del inglés Light-Emitting Diode) que puede variar el color en función del estado se encuentra la calidad del aire. Estos colores pueden estar codificados ya que se puede asignar un color a los diferentes estados que puede presentar el aire de la estancia, clasificándose por categorías, por ejemplo, entre muy malo hasta muy buen estado del mismo. Este sistema sirve de gran ayuda visual para hacer consciente al usuario del estado del aire que está inhalando.

Del mismo modo, el purificador puede contar con un módulo de conectividad con comunicación inalámbrica de tipo wifi, bluetooth o similar con la finalidad de poder notificar y/o controlar a distancia el purificador de aire mediante el uso de una aplicación de un dispositivo electrónico.

Finalmente, llegados a este punto, cualesquiera dos o más de las características descritas en esta memoria descriptiva incluidas en esta sección de descripción, se pueden combinar para dar lugar a implementaciones que no se describen de manera específica en la presente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado la siguiente relación de referencias y figuras:

Figura 1.- Vista en perspectiva frontal del aparato purificador de aire (100), con su cuerpo principal (101), medios de salida de aire (102a, 102b), medios de rotación (103), y medios de admisión o entrada de aire (104), y su pantalla visual (112).

Figura 2.- Vista esquemática de los medios de circulación del aire del aparato purificador de aire, con el cuerpo principal del purificador (101), rejilla salida de aire (102b), rejilla de admisión o entrada de aire (104), flujo de salida de aire (105a,105b), canalizaciones divergentes (106), canalizaciones convergentes (107), regulador (108), motor-ventilador (109).

Figura 3. -Vista en detalle de un regulador (108) con su parte móvil del regulador o tambor rotativo (108a), su parte fija del regulador o intercambiador (108b), su mecanismo accionador del tambor (motor y transmisión) (108c), y sensores de final de carrera o mecanismo de posición (108d).

Figura 4.- Vista en proyección de un regulador (108) con su parte móvil del regulador o tambor rotativo (108a), su parte fija del regulador o intercambiador (108b), su mecanismo accionador del tambor (motor y transmisión) (108c), y sensores de final de carrera o mecanismo de posición (108d).

Figura 5.- Vista en detalle de una parte móvil del regulador o tambor rotativo (108a) y su mecanismo accionador del tambor (motor y transmisión) (108c).

Figura 6.- Vista en detalle de una parte móvil del regulador o tambor rotativo (108a) con representación de su paso abierto (en contacto con la boca de la parte fija del regulador o intercambiador) y paso cerrado (en contacto con la pared de la parte fija del regulador o intercambiador).

Figura 7.- Vista en detalle del acoplamiento de la parte móvil del regulador o tambor rotativo (108a), con su parte fija del regulador o intercambiador (108b) con los pasos abiertos para circulación del aire.

Figura 8.- Vista en detalle la parte móvil del regulador o tambor rotativo (108a) ya acoplada a su parte fija del regulador o intercambiador (108b), y los sensores de final de carrera o mecanismo de posición (108d).

Figura 9.- Vista en proyección de la realización de un regulador (108) con su parte móvil del regulador o tambor rotativo (108a) con tres pasos laterales y dos pasos superiores, así como, con su parte fija del regulador o intercambiador (108b) con cinco conductos.

Figura 10.- Vista acoplada de la realización de un regulador (108) con su parte móvil del regulador o tambor rotativo (108a) con tres pasos laterales y dos pasos superiores, así como, con su parte fija del regulador o intercambiador (108b) con cinco conductos.

Figura 11.- Vista en perspectiva frontal del aparato purificador con sus medios de filtrado que se componen de una carcasa abatible (110), y un filtro (111), y sus medios visuales con una pantalla visual (112) y su Led de estado (113).

Figura 12.- Vista isométrica (200) en planta del salón de una vivienda con representación del recorrido del flujo de aire purificado/ventilado con el aparato purificador de aire (100), con el punto de reunión del aire recirculado (201), y ráfagas de aire (202).

Figura 13.- Tabla con índices de calidad del aire (ICA) de los principales contaminantes comunes.

Figura 14.- Diagrama de flujo del método de análisis de aire del aparato purificador

Figura 15.- Vista de una serie desglosada del conjunto de medios de filtrado completo que contiene un pre-filtro, un filtro compuesto, un filtro antibacterias, un filtro de hasta 2.5 micras de partículas de polén (PM2.5), un filtro de carbón activo, y un filtro HEPA

Figura 16.- Vista esquemática superior de un método de trabajo del sistema purificador continua.

Figura 17.- Vista esquemática superior de un método de trabajo del sistema purificador en ráfagas.

Figura 18.- Tabla con los valores de las variables de un método de trabajo.

Figura 19.- Tabla con los valores ICA con códigos de color de gris degradado según el nivel de salubridad.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En la siguiente descripción detallada de la realización preferente, se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman parte de esta memoria, y en los que se muestran a modo de ilustración realizaciones preferentes específicas en las que la invención puede llevarse a cabo. Estas realizaciones se describen con el suficiente detalle como para permitir que los expertos en la técnica lleven a cabo la invención, y se entiende que pueden utilizarse otras realizaciones y que pueden realizarse cambios lógicos estructurales, mecánicos, eléctricos y/o químicos sin apartarse del alcance de la invención. Para evitar detalles no necesarios que permitan a los expertos en la técnica llevar a cabo la descripción detallada no debe, por tanto, tomarse en un sentido limitativo.

Concretamente, la presente invención describe un aparato purificador con control del tipo de salida de aire y un método de recirculación y análisis de aire asociado.

Durante la realización preferente se presentan los elementos complementarios sobre la invención descrita con el objetivo de conseguir alcanzar el mismo objetivo. Se contempla y por ello se pretende proteger la capacidad de alcanzar el objetivo de la invención a través de modificaciones mediante distintos elementos que interactúen en el proceso descrito.

La realización preferente de la invención propuesta consiste en un aparato purificador de aire (100) que comprende:

• Un cuerpo principal (101);

• Medios de salida de aire (102a,102b);

• Entrada de aire o Rejilla de admisión (104);

• Filtro (111);

• Motor ventilador (109);

• Regulador (108);

• Salida de aire divergente (106);

• Canalizaciones de aire convergentes (107);

• Pantalla (112);

• Carcasa (111);

• Indicador luminoso (113);

• Unidad central de procesamiento (114);

• Sensor de partículas (115);

Y para ello, se emplea un regulador (108) para direccionar el flujo de salida de aire (105) generado por el motor ventilador (109) hacia una canalización de aire con salida abierta o divergente en la parte superior del aparato (106) que dispersa el aire e implica un mayor control de la su velocidad de salida, y una salida cerrada o convergente en su parte inferior (107) que concentra y aumenta la velocidad de salida.

Dicho regulador (108) se compone de una parte móvil de un tambor rotativo (108a) con uno o varios pasos en su parte lateral y/o superior que se alternan permitiendo el paso de flujo de aire (105) o su interrupción y derivación a otras bocas de salida por medio de un intercambiador (108b). También, un mecanismo accionador del tambor (108c) que va rotando con sus pasos y uno o varios sensores de final de carrera o mecanismo de posición (108d) como tope de giro rotatorio.

Además, los medios de salida de aire purificado (102a), o los medios de salida de aire ventilado (102b) pueden ser rejillas, ranuras u orificios.

En referencia a las Figuras 1,2 y 11, se muestra un aparato de purificación de aire de estructura cilíndrica de un tamaño tipo ensayado y prototipado de 710 milímetros de altura y 360 milímetros de diámetro. Esta forma cilíndrica le confiere mejor aerodinámica lo cual favorece el transporte de un fluido, además brinda una mayor ergonomía a la hora de realizar tareas de mantenimiento de los medios de filtrado circulares, a todo ello presenta un diseño adaptativo a las estancias de una vivienda.

En el interior del cuerpo principal (101) se aloja el sistema de control comandado por una serie de componentes electrónicos dispuestos en una placa de circuito impreso que incluye una unidad central de procesamiento (114). Esta unidad de procesamiento envía las órdenes a los actuadores teniendo en cuenta los sensores que están alojados en el sistema purificador. Estos sensores permiten saber los niveles de compuestos orgánicos volátiles presentes en el aire y el nivel de partículas de hasta 2,5 micras.

El dispositivo de control también rige el comportamiento del motor ventilador (109) cuya función principal es la de succionar el aire del exterior (201) a través de la rejilla de entrada de aire (104) para que inmediatamente atraviese el filtro (111). Estos medios de filtrado pueden estar formados por un conjunto de elementos filtrantes o filtros unificados en un acoplamiento que unifique todos ellos para ser alojados dentro del cuerpo principal (101) en el espacio resultante tras la rejilla de entrada de aire (104). Los elementos filtrantes pueden estar compuestos por diferentes tipos de materiales y formas, como los ilustrados en la FIG.7, confeccionando diferentes tamizados en función de los diferentes contaminantes que se quieren retener FIG 5. Para un mantenimiento de los medios de filtrados (111), el cuerpo principal (101) dispone de una abertura (110) que da acceso a los filtros.

En la Fig.2 podemos apreciar como desde la salida del motor ventilador (109) se incorpora y anexa un primer canal que dirige el flujo de aire hacia el regulador (108) , compuesto por un motor eléctrico cuyo eje está acoplado a un sistema reductor de engranajes que hace girar una estructura circular.Esta estructura dispone de diferentes orificios que a la hora rotar se sincronizan con la entrada de las canalizaciones correspondientes a los modos de funcionamiento (106,107). La estructura rotacional dispone de la singularidad de que cuando está embocado y el flujo de aire tiene acceso a uno de los conductos, un segundo conducto queda cerrado para evitar dispersión de aire impulsado.

De manera convencional, el aire impulsado a la salida del motor ventilador (109) tiene una velocidad media de 12 metros por segundo. En el caso de la canalización convergente (107) correspondiente al modo ventilador se incrementa la velocidad de descarga del flujo de aire (105b) a través de los medios de descarga o salida de aire (102b) a una velocidad de salida de al menos 30 metros por segundo (105b). Es por ello que, parte desde una sección tubular con una sección de 0,0176 metros cuadrados, y a medida que va impulsando el flujo de aire el conducto converge (107) hasta llegar a una sección o secciones de 0,00704 metros cuadrados.Esto se traduce en una reducción de sección de un 40% de la sección del conducto a la salida del selector (108).

En el aparato purificador ilustrado en la Fig.2 se muestra además la canalización de divergente (106) análoga al modo purificación. Así, este canal parte con una sección de 0,0176 metros cuadrados a la salida del selector de conductos (108).Y es en este punto donde entra el aire a una velocidad de 12 metros por segundo, que gracias a su forma divergente le confiere una reducción leve de la velocidad pero con la idea de pretender alcanzar las especificaciones de CADR con un mínimo de caudal de 0,2112 metros cúbicos por segundo (105a).Por eso, el canal diverge a un área de sección de salida (102a) de 0,096 metros cuadrados.

En la parte superior del purificador (100) se incorpora una pantalla visual indicativa (112) donde puede mostrar valores útiles para la interacción del usuario, tales como: conocer el estado de la calidad del aire, el tipo y cantidad de partículas filtradas, el registro de la evolución de la limpieza del día, la selección de modos de uso, el estado de índices de polución de la ubicación donde está el sistema, un aviso de errores del sistema o la regulación del nivel de potencia, entre otras acciones que permite realizar el sistema de purificación.

Dicho aparato cuenta con un medios de rotación (103) con un motor eléctrico alojado en la base donde acopla la base soporte del cuerpo principal (101), permitiendo rotar este cuerpo principal. Este atributo permite al sistema ejemplificado realizar métodos específicos como los comentados en la explicación de la invención.

Para más detalle se observa en la Fig.12 un ejemplo del método de barrido de aire donde el aparato purificador (100) se encuentra en una estancia (300) y rota en sentido levógiro o contrario a las manecillas de un reloj hasta una posición inicial con un ángulo inicial (301) de 45° respecto a una sección transversal del purificador (309) coincidiendo de forma paralela con la pared que se encuentra detrás del purificador. Desde esta posición inicial (301), el motor ventilador (109) comienza a impulsar aire en modo ventilador (107) a potencia máxima, a su vez el cuerpo principal gira hasta una posición final (302). Una vez llega a este punto, vuelve a girar hasta la posición inicial (301) y repite este proceso al menos dos veces más. Tras ello el purificador se sitúa en una posición neutra o de reposo, y en modo purificador analiza la calidad del aire y estima el tiempo, modo de funcionamiento y potencia del motor ventilador para que la estancia analizada se encuentre en condiciones óptimas.

A su vez, el aparato purificador puede llevar a cabo un segundo método para la generación de turbulencias de ventilación (202) a modo de ráfagas. Este método comienza rotando el cuerpo del purificador (100) en sentido levógiro hasta una posición inicial encarando las rejillas del modo ventilador (102b) formando un ángulo (306) entre [0° - 25°] respecto a la línea transversal (309) a la parte posterior del purificador. Seguidamente, en modo ventilador, el purificador en una posición con rango de giro R1 (310), impele una sucesión de rachas de aire a una potencia del motor ventilador aleatoria entre [0% - 85%] de la potencia máxima del motor durante un tiempo T1 (307) de 10s. Una vez transcurrido el tiempo de impulso T1 (307), el purificador continúa girando hasta encararse a una posición R2 con un ángulo entre [25° - 50°] respecto a la misma referencia que la ya comentada. Llegado a este punto impulsa otra ráfaga de aire a una potencial del motor ventilador entre [30% - 90%] de su potencia máxima durante un tiempo T2 de 8s. Tras finalizar en esta posición R2 el purificador realiza los mismos patrones de movimiento, pero con diferentes configuraciones, hasta llegar a una posición R5, estas variables se observan en la tabla de la FIG.

10.

Una vez realizadas las secuencias, el aparato purificador procede a analizar el volumen de aire removido y estimar así el tiempo, modo de funcionamiento y potencia del motor ventilador para que la estancia analizada se encuentre en condiciones óptimas.

Finalmente, para comprobar el estado del aire, el sistema purificador debe contar con al menos un filtro HEPA y al menos un sensor de partículas de aire tipo PM2,5 para realizar el cálculo del ICA. Un posible ejemplo de estimación del ICA con información visual puede ser la descrita a continuación:

1°). Tras realizar alguno de los métodos ejemplificados en el presente documento, el purificador registra mediante el sensor de partículas en suspensión un valor de 54,8 ^g/m3.

2°). Utilizando los valores para el cálculo del ICA a partir de un sensor de PM2,5 de la Fig.19, se observa que dicho valor se encuentra en el color Naranja con clasificación dañina para grupos sensibles. El valor de 54,8 se encuentra entre los valores límite de dicha clasificación, por tanto:

3°). A partir de la obtención del ICA, el purificador puede registrar el valor en la franja horaria actual para comenzar a elaborar por ejemplo una gráfica de la evolución diaria de contaminación.

En paralelo, comprueba y compara el valor con los valores críticos registrados por defecto y manda un aviso al usuario de que es recomendable realizar la purificación del aire de la estancia o si se alcanzan valores críticos sale automáticamente. Si se supera el valor de 150 el purificador comienza a purificar el aire automáticamente ajustando los parámetros del motor ventilador para evitar un consumo eléctrico excesivo.

En conclusión de lo antedicho, se llevan a cabo las siguientes etapas o fases:

1°). Los medios de distribución ocluyen el canal correspondiente al modo purificación, y dan acceso a los conductos respectivos del modo ventilación.

2°). El sistema genera corrientes de aire a la vez que rota sobre su base en sentido dextrógiro o levógiro para la rotación de apertura y cierre de sus pasos.

3°). Los medios de distribución ocluyen el canal correspondiente al modo ventilación y dan acceso a los conductos respectivos del modo purificación.

4°).El dispositivo realiza el cálculo del ICA (Índice de Calidad del Aire) basándose en las mediciones del sensor de partículas (115) en suspensión que se procesan en la unidad central de procesamiento.

5°).La unidad central de procesamiento en función de este cálculo de ICA, ajusta los parámetros de funcionamiento en modo purificador según los valores de referencia considerados como dañinos o perjudiciales para la salud.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica y su aplicación industrial, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

En resumen, es un listado de medios técnicos con sus referencias, de la invención, los siguientes:

100.- Aparato purificador de aire.

a. Medios de circulación del aire

101.- Cuerpo principal del purificador

102a.- Medios de salida de aire purificado

102b.- Medios de salida de aire ventilado

103. - Medios de rotación

104. - Entrada de aire o Rejilla de admisión

105. - Flujo de salida de aire

106. - Canalizaciones divergentes

107. - Canalizaciones convergentes

109. - Motor-ventilador

b. Medios de distribución

108. - Regulador

108a.- Parte móvil del regulador o tambor rotativo 108b.- Parte fija del regulador o intercambiador

108c.- Accionador del tambor (motor y transmisión) 108d.- Sensores de final de carrera o mecanismo de posición

c. Medios de filtrado del aire

110. - Carcasa abatible.

111. - Filtro.

d. Medios de visualización

112. - Pantalla visual.

113. - Led de estado.

e. Medios de control

114. - Unidad central de procesamiento

115. - Sensor de partículas

200.- Vista isométrica vivienda.

201. - Ejemplificación aire recirculado.

202. - Ejemplificación de ráfagas de aire.

300.- Vista superior de una estancia cerrada.

301. - Ángulo de la posición inicial.

302. - Ángulo de la posición final.

303. - Aire de la estancia.

304. - Dirección del aire absorbido por el purificador. 305. - Tabla de variables de método asociado.

306. - Ángulo de posición del purificador.

307. - Tiempo de impulsos de aire.

308. - Recorrido del purificador.

309. - Línea tangencial a la parte posterior del purificador.

310. - Rangos de posición del purificador.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Aparato de purificación de aire con un cuerpo principal (101) con medios entrada de aire (104), medios de filtrado (111), motor ventilador (109); medios de salida de aire (102a, 102b), una unidad central de procesamiento

(114) y uno o varios un sensores de partículas (115) caracterizado por emplear un regulador (108) para direccionar el flujo de salida de aire (105) generado por el motor ventilador (109) hacia una canalización de aire con salida abierta o divergente en la parte superior del aparato (106) que dispersa el aire e implica

una salida del aire cerrada o convergente (107) que concentra el aire y aumenta

la velocidad de salida del aire.

2. - Aparato de purificación de aire conforme a la Reivindicación.1 caracterizado porque el regulador (108) consta de un tambor rotativo (108a)

con uno o varios pasos en su parte lateral y/o superior, un intercambiador (108b)

con una o varias bocas de salida, un accionador del tambor (108c), y uno o varios sensores de final de carrera o mecanismo de posición (108d).

3. - Aparato de purificación de aire conforme a la Reivindicación .1 y .2 caracterizado los medios de salida de aire purificado (102a), o los medios de salida de aire ventilado (102b) pueden ser rejillas, ranuras u orificios.

4. - Método para la gestión de la salida del flujo de aire (105) del aparato de purificación de aire de la Reivindicación.1 con que un regulador (108) direccionará el aire hacia la salida más abierta (106) en un modo purificación, o

más cerrada (107) en un modo ventilación, en función de los parámetros y datos obtenidos por los sensores que son procesados por la unidad de procesamiento

(114) caracterizado por en las siguientes fases: