JP2005161302A - 携帯可能な空気フィルターシステム - Google Patents

Abstract

【課題】携帯可能な空気フィルターシステムを提供する。
【解決手段】 携帯可能な空気フィルターシステム１０は、空気入口２４及び空気出口２６を有するフィルターハウジング１４を備える。フィルターハウジング１４は、空気入口２４及び空気出口２６の間にフィルターチャンバー２８を形成する。イオン化機構１８は、空気中の粒子を負電荷にイオン化させる。フィルター媒体２０は、粒子を捕捉するためイオン化機構１８と空気出口２６との間に配置される。電極２２が電場を確立するためイオン化機構１８とフィルター媒体２０との間に配置される。電場は、イオン化機構１８とフィルター媒体２０に隣接した電極２２との間で確立される。電極２２は、フィルター媒体２０内に捕捉された粒子の負電荷を放散させるためグラウンド５４及びフィルター媒体２０にも電気的に接続される。
【選択図】 図３

Description

本出願は、共有され、本出願と同じ日に出願された「伝導コーティングを備えた分極フィルター媒体を有する携帯可能な空気フィルターシステム」と題された、現在係属中の米国特許出願に関連する。それらの開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。各出願は、異なる発明に関する。

本発明は、概して、空気をフィルター処理するための携帯可能な空気フィルターシステムに関する。本発明の携帯可能な空気フィルターシステムは、主要には、車両で使用するためのものであるが、商業用及び住居用の建物の部屋内の空気をフィルター処理するためにも使用することができる。

空気フィルターシステムが当該技術分野で知られている。これらの空気フィルターシステムの多くは、該空気フィルターシステム内で使用されるフィルターの効率を向上させるためイオン化を利用する。従来技術の空気フィルターシステムは、様々な理由のため欠陥がある。

従来技術のフィルターシステムの一例が、ジャイシンガニらに付与された米国特許番号４，９４０，４７０号に開示されている。‘４７０特許の図１を特に参照すると、この空気フィルターシステムは、電極Ｅ、グラウンド電極が、フィルターＦから下流に配置されているので欠陥を持っている。かくして、フィルターＦは、イオン化ワイヤＷと、電極Ｅとの間に確立された電場内に配置される。究極的には、この特別の空気フィルターシステムは、フィルターＦが電場内に生じるアーク放電にさらされるとき、安全上の危険性を与える。フィルターＦは、発火し、空気フィルターシステムを破壊するおそれがあり、空気フィルターシステムのユーザーにとって危険である。

従来技術の空気フィルターシステムの更なる例は、ジャイシンガニらに付与された米国特許番号５，４０３，３８３号に開示されている。‘３８３特許の図１を特に参照すると、この空気フィルターシステムは、’４７０特許に関して上述したものと同じ理由のため欠陥がある。即ち、グラウンド電極１０６は、フィルター１１４がイオン化ワイヤ１１０とグラウンド電極１０６との間で確立された電場内に配置されるように、フィルター１１４から下流側に位置している。グラウンド電極１０６のこの位置は、上述したのと同じ安全性の問題、即ち、フィルター１１４の電場内のアーク放電への露出を与える。而して、‘３８３特許で開示された空気フィルターシステムは、それが、十分なイオン化のため、互いから分離された２つの電極、即ち、制御電極１０４とグラウンド電極１０６とを要求するが故においても欠陥がある。この追加の構成部品に対する要求は、不必要である。従って、この空気フィルターシステムのための設計は最適化されておらず、不必要に高価である。

最終的に、従来技術の空気フィルターシステムの多くは、それらが十分に携帯可能でないという点で不完全である。即ち、多くの空気フィルターシステムは、重く、嵩張り、不便なものである。例えば、多くの空気フィルターシステムは、空気フィルターシステムを、車両間で、又は、部屋間で便利に運搬するためのハンドルを備えていない。他の空気フィルターシステムは、空気フィルターシステムに重量を追加し、その重量の故にそれを運搬するのを困難にさせる傾向がある金属から構成されたフィルターハウジングを備えている。

上述した欠点を含む従来技術の空気フィルターシステムに関連した様々な欠点を鑑みて、安全で、携帯可能で、且つ、部品を簡略化するが、なおも空気からの粒子のフィルター処理を向上させた新規な空気フィルターシステムを提供することが望まれている。

空気をフィルター処理するための携帯可能な空気フィルターシステムが開示される。空気フィルターシステムは、フィルターハウジングと、吸引ファンと、イオン化機構と、フィルター媒体と、電極とを備える。より詳しくは、フィルターハウジングは、空気入口ポート及び空気出口を備え、該空気入口及び空気出口の間にフィルターチャンバーを形成する。吸引ファンは、空気入口を通して空気を吸い込み、空気出口を通して空気を追い出すことによりフィルターチャンバーを通って空気を移動するためフィルターハウジング内に配置されている。吸引ファンと空気出口との間に配置されたイオン化機構は、空気中の粒子を負電荷を持つようにイオン化する。フィルター媒体は、粒子を捕捉するため、イオン化機構と、空気出口との間に配置されている。

電極が、イオン化機構と、フィルター媒体との間に配置されている。その結果、電場が、イオン化機構と、フィルター媒体に隣接した電極との間で確立される。従って、フィルター媒体は、電場内には存在しない。加えて、電極は、グラウンド及びフィルター媒体に電気的に接続されている。フィルター媒体内に捕捉された粒子の負電荷は、電極を介して放散される。

従って、本発明は、安全で新規な空気フィルターシステムを提供する。より詳しくは、フィルター媒体が電場内には存在しないので、フィルター媒体は、電場内の如何なるアーク放電にもさらされず、発火するおそれがなくなる。更には、本発明の空気フィルターシステムは、別個の制御電極及びグラウンド電極のための必要性を無くす。この空気フィルターシステムは、その代わりに制御電極及びグラウンド電極を単一の電極へと一体構成することによって、要求される部品を簡略化する。この単一の電極は、イオン化機構と共に電場を確立するための平面を形成し、フィルター媒体内で電荷を放散するためのグラウンドも提供する。本発明の空気フィルターシステムは携帯可能であることもその有利な点となっている。

本発明の他の利点は、添付図面と関連させて次の詳細な説明を参照することによって、より良く理解されるようになるので、容易に認められよう。

図面を参照すると、携帯可能な空気フィルターシステムは、全体として１０で指し示されている。なお、幾つかの図面を通して、同様の参照番号は、同様又は対応する部品を示している。説明の目的のみのため、本発明の携帯可能な空気フィルターシステム１０は、単にフィルターシステム１０として言及される。

好ましくは、フィルターシステム１０は、車両内の空気をフィルター処理するため使用される。そのような実施例では、フィルターシステム１０は、床上、座席上、又は車両内の他の適切な任意表面上に配置することができる。そのようなものとして、フィルターシステム１０は、標準の安全拘束システム即ちシートベルトにより表面上に固定されるように適合することができる。しかし、本発明のフィルターシステム１０は、商業用建物及び住居用建物の部屋内の空気をフィルター処理するために使用されてもよい。

必ずしも要求されるわけではないが、フィルターシステム１０は、フィルターハウジング１４に一体形成されたハンドル１２を備えるのが最も好ましい。ハンドル１２は、フィルターシステム１０の携帯性を向上させる。そのようにして、フィルターシステム１０は、モバイル用途に適合可能となり、車両から車両へ、部屋から部屋へと便利に移動させることができる。図３に開示されているように、手によりアクセス可能であるフィルターハウジング１４内に単に凹部を設けることにより、ハンドル１２をフィルターハウジング１４に一体形成することができる。代替例として、図面には開示されていないが、ハンドル１２は、フィルターハウジング１４から固定態様又は枢動可能な態様のいずれかで延長することにより、フィルターハウジング１４に一体形成することができる。

特に図３及び図４を参照すると、フィルターシステム１０は、フィルターハウジング１４と、吸引ファン１６と、イオン化機構１８と、フィルター媒体２０と、電極２２と、を備えている。これらの構成部品の各々は、以下で更に説明される。

フィルターハウジング１４は、空気入口２４と、空気出口２６とを備える。フィルターハウジング１４は、空気入口２４と空気出口２６との間でフィルターチャンバー２８も画成する。図４に概略的に表されているように、空気は、フィルターチャンバー２８を通過する。該フィルターチャンバーでは、空気中に典型的に存在する粒子、例えば、ダスト、綿くず、花粉、アレルギー性物質等がフィルター処理される。フィルターハウジング１４はプラスチック製であるのが好ましい。即ち、フィルターハウジング１４は、熱可塑性又は熱硬化性のいずれかのポリマー材料である非金属材料から作られる。フィルターシステム１０の移動容易性を更に向上させるため、フィルターシステム１０は、フィルターハウジング１４が、おおよそ、３９０×１９０×１７０ｍｍの寸法を有して小型である。これらの寸法は変更することができる。しかし、本発明のフィルターシステム１０は、そのような小型ユニットのための高いレベルの清浄空気分配率（ＣＡＤＲ）を提供する。

図１に開示された一つの好ましい実施例を参照すると、空気入口２４は、入口ルーバー３０として更に画成され、空気出口２６は、出口ルーバー３２として更に画成される。入口ルーバー３０及び出口ルーバー３２の両方は、フィルターハウジング１４内で画成される。

本発明の最も好ましい実施例を参照すると、図２に開示されたように、入口ルーバー３０及び出口ルーバー３２の少なくとも１つが調整可能である。図２に開示されたフィルターシステム１０では、出口ルーバー３２のみが調整可能である。図面には開示されていないが、入口ルーバー３０も調整可能にすることも可能である。

制御能力、即ち、出口ルーバー３２の角度を操作する能力は、重要である。それにより、フィルターシステム１０から排気される空気が、車両のほとんどの乗員が、吸い込み、吐き出しするレベルを目的とすることができる。このレベルは、フィルターシステム１０が車両の座席上に位置しているものと仮定して、出口ルーバー３２を約６０°上方に角度を付けることにより達成されるものと推定される。出口ルーバー３２の角度の範囲は、典型的には６０°乃至９０°である。

図３を参照すると、吸引ファン１６は、フィルターハウジング１４内に配置されている。吸引ファン１６は、空気入口２４を通して空気を引き込み、空気出口２６を通して空気を追い出すことにより、フィルターチャンバー２８を通して空気を移動させる。好ましくは、吸引ファン１６は、遠心ファンである。フィルターシステム１０のユーザーが、所望量のノイズに関して所望量のフィルター処理を選択することができるように吸引ファン１６の速度を制御することができることも好ましい。そのようなものとして、フィルターシステム１０は、吸引ファン１６の速度を制御するため低速から高速まで調整することができる調整ノブ３４を備えている。明らかに、吸引ファン１６の速度を増加させることは、フィルター処理されるべき空気入口２４を通してより多くの空気を引き込むが、より多くのノイズを生成する。逆もまた真となる。

更には、必ずしも要求されているわけではないが、フィルターシステム１０は、空気入口２４と吸引ファン１６との間にプリフィルター３６を組み込むのが好ましい。プリフィルター３６、典型的には活性炭素のプリフィルターは、主要には、空気が空気入口２４を通って引き入れられるとき空気内に存在する臭気を吸収するため使用される。

イオン化機構１８は、吸引ファン１６と、空気出口２６との間に配置されている。この位置では、イオン化機構１８は、空気内の粒子を負電荷を持つように即ち負の状態へとイオン化する。好ましくは、イオン化機構１８は、複数のイオン化ニードルとして更に形成される。より好ましくは、図３に開示された本発明の最も好ましい実施例では、複数のイオン化ニードルは、第１、第２、第３及び第４のイオン化ニードル３８、４０、４２及び４４として更に形成される。任意の適切な数のイオン化ニードルを、本発明の範囲を変更すること無く利用することができる。

フィルターシステム１０は、高電圧電源４６を備えている。フィルターシステム１０の高電圧電源４６は、イオン化機構１８に電気的に接続され、車両のエネルギー源に電気的に接続されている。例えば、図１及び図２に開示されているように、フィルターシステム１０は、アダプター４８を備える。アダプター４８は、高電圧電源４６から延在する。このアダプター４８は、車両内のシガレットライター又は他のポートに挿入され、車両の例えば１２Ｖバッテリー等の電源へとつなぐように設計されている。フィルターシステム１０は、車両のバッテリーの充電状態を保護するため、独自の遮断特徴部を組み込んだ回路も備えている。フィルターシステム１０に電力を供給するための回路へと組み込まれたＤＣ−ＤＣパワーコンバータも設けられている。本発明のフィルターシステム１０が商業用及び住居用の建物の部屋内で使用されるべきものである場合、フィルターシステム１０の高電圧電源４６は、建物の電気システムに作動的に接続され、電気出口に差し込むため異なるアダプターが利用される。

粒子を空気内で効率的にイオン化するため、高電圧電源４６は、約−１５ｋＶの高電圧をイオン化機構１８に供給する。しかし、この高電圧は、全体として１０Ｗより小さいパワーを要求されるように、１ミリアンペアより低い非常に低いアンペア数に設定される。

フィルター媒体２０は、イオン化機構１８と空気出口２６との間に配置される。究極的には、フィルター媒体２０は、粒子を捕捉しつつ、なおも空気がフィルターシステム１０を通過することを可能にする。以下で更に説明されるように、フィルター媒体２０は、電気的に強化されたフィルター（ＥＥＦ）媒体であり、時間の経過と共に交換する目的のためフィルターハウジング１４から取り外すことができるのが好ましい。図面を特に参照すると、フィルター媒体２０は、上流側部５０と、下流側部５２と、を備える。上流側部５０は、空気入口２４に面し、下流側部５２は、空気出口２６に面する。幾つかの異なるフィルター媒体２０は、本発明のフィルターシステム１０で使用するのが適している。該フィルター媒体には、編まれたフィルター媒体、編まれていないフィルター媒体及び胞状フィルターが含まれているが、これらに限定されるものではない。

電極２２は、イオン化機構１８と電極２２との間で電場を生じさせるため、イオン化機構１８とフィルター媒体２０との間に配置されている。確立された電場は、フィルター媒体２０に隣接している。即ち、フィルター媒体２０は、実際には電場内にはない。このようにして、空気内の粒子は、フィルター媒体２０の上流側でイオン化され、本発明のフィルターシステム１０に関して、発火及び／又は他の安全性への危険は存在しない。

電場は、イオン化機構１８と電極２２との間で形成された距離Ｄに亘って存在し、粒子に印加されたイオン化電流を制御しつつ従来技術の空気フィルターシステムに伴う追加の欠点であるオゾンの発生を防止するように最適化された。距離Ｄは、３５ｍｍから６０ｍｍ、好ましくは４０ｍｍから５０ｍｍの範囲に亘るように最適化された。

図４に概略開示されているように、電極２２は、グラウンド５４に電気的に接続されている。電極２２は、フィルター媒体２０内に捕捉されるようになる粒子の負電荷を放散し即ち抜き取るためフィルター媒体２０に電気的に接続されている。より詳しくは、電極２２は、フィルター媒体２０の上流側２０に電気的に接続されている。このため、フィルター媒体２０内に捕捉された粒子の負電荷は、上流側５０を通して放散される。フィルター媒体２０内に捕捉された粒子の負電荷を、電極２２を通してグラウンド５４に放散させるために、フィルター媒体２０が僅かに伝導性を持つことが重要である。即ち、フィルター媒体２０は、「相対的に」誘電性を持ち、従って、電極２２の伝導率と比べて低い伝導率であるが、フィルター媒体２０は、電極２２を介してグラウンド５に電荷が放散する程度の度合いの伝導率をなおも持っていなければならない。

上述したように、電極２２は、フィルター媒体２０に電気的に接続されている。この電気的接続を確立するため、電極２２は、フィルター媒体２０と接触しているのが好ましい。しかし、電極２２は、与えられるべき電気的接続のためフィルター媒体２０と直接接触することは必ずしも必要とはしないということが理解されるべきである。その代わりに、電極２２は、フィルター媒体２０から間隔を隔てられていてもよく、例えば、追加の構成部品に頼る等、任意の適切な態様でフィルター媒体２０に間接的に電気接続されていてもよい。

電極２２がこの位置、即ちフィルター媒体２０の上流側にある場合、及び、電極２２がグラウンド５４及びフィルター媒体２０の両方に電気接続されている場合、電極２２は、２つの機能を実行することができる。第１に、本発明の電極２２は、通常、グラウンド電極から間隔を隔てている別個の制御電極の機能である、イオン化機構１８と共に電場を確立するための平面を形成する。第２には、本発明の電極２２は、通常、制御電極から間隔を隔てている別個のグラウンド電極の機能である、フィルター媒体２０に与えられた電荷を放散するためのグラウンド５４を提供する。本発明の電極２２は、従来技術で与えられる２つの別個の電極の機能を統合しているので、本発明のフィルターシステム１０は、構成部品を簡略化している。

特に図３及び図４を参照すると、電極２２は、伝導格子５６として更に形成されている。電極２２として機能する伝導グリッド５６は、フィルター媒体２０の上流側５０に電気的に接続されている。伝導格子５６は、金属製、即ち、伝導金属又は伝導プラスチックのいずれであってもよい。最も好ましい伝導格子５６はアルミニウムである。伝導格子５６は、フィルター媒体２０に接着されている。伝導グリッド５６をフィルター媒体２０に接着し、これにより電気的に接続するため、例えば伝導性の化学接着剤を使用することができる。電極２２、及び、より詳しくは伝導格子５６は、電極２２とフィルター媒体２２との間で電気伝導コネクター及びファスナーを使用することを始めとして任意の適切な態様でフィルター媒体２０に電気的に接続されることができる。しかし、電気伝導コネクター及びファスナーを使用することに限定されるものではない。本発明の代替の実施例では、電極２２は、フィルター媒体２０に施される伝導コーティングとして更に形成されている。この実施例では、より詳しくは、伝導コーティングはフィルター媒体２０の上流側５０に施される。

本発明は、例示的な態様で接続されており、使用された用語は、これに本発明を限定するというよりも、説明目的用の言語といった性質を帯びていることが理解されるべきである。明らかに、本発明の多数の変更及び変形が、上記教えに鑑みて可能である。従って、添付請求項の範囲内において、本発明は、特定に説明されたものとは異なるように実施することができることが理解されるべきである。

図１は、本発明の携帯可能な空気フィルターシステムの斜視図である。 図２は、空気出口としての調整可能なルーバーを示す、携帯可能な空気フィルターシステムの代替実施例の斜視図である。 図３は、携帯可能な空気フィルターシステムの部分断面斜視図である。 図４は、イオン化機構、電場、電極及びフィルター媒体に亘る空気の流れを示した携帯可能な空気フィルターシステムの概略図である。

Claims (24)

1. 空気をフィルター処理するための携帯可能な空気フィルターシステム（１０）であって、
   空気入口（２４）と空気出口（２６）とを備え、且つ、該空気入口（２４）と該空気出口（２６）との間でフィルターチャンバー２８を形成するフィルターハウジング（１４）と、
   前記空気入口（２４）を通して空気を吸引し、該空気を前記空気出口（２６）を通して追い出すことにより前記フィルターチャンバー（２８）を通して空気を移動させる、前記フィルターハウジング(１４)内に配置された吸引ファン（１６）と、
   空気中の粒子を負電荷を持つようにイオン化させるため、前記吸引ファン（１６）と前記空気出口（２６）との間に配置されたイオン化機構（１８）と、
   前記粒子を捕捉するため前記イオン化機構（１８）と前記空気出口（２６）との間に配置されたフィルター媒体（２０）と、
   前記イオン化機構（１８）と、前記フィルター媒体（２０）との間に配置された電極（２２）であって、前記イオン化機構（１８）と前記フィルター媒体（２０）に隣接した該電極（２２）との間に電場が確立される、前記電極（２２）と、
   を備え、
   前記電極は、前記フィルター媒体（２０）内に捕捉された粒子の負電荷を放散するため、グラウンド（５４）及び前記フィルター媒体（２０）に電気的に接続されている、空気フィルターシステム。
2. 前記電場が、前記電極（２２）と前記イオン化機構（１８）との間で３５ｍｍ乃至６０ｍｍの範囲の距離に亘って発生するように、前記電極（２２）が前記イオン化機構（１８）から間隔を隔てられている、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
3. 前記距離は、４０ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲に亘っている、請求項２に記載の空気フィルターシステム（１０）。
4. 前記フィルター媒体は、前記空気入口（２４）に面した上流側部（５０）と、前記空気出口（２６）に面した下流側部（５２）と、を備え、前記電極２２は、前記上流側部（５０）を通して前記フィルター媒体（２０）で捕捉された粒子の負電荷を放散するため該フィルター媒体（２０）の前記上流側部（５０）に電気的に接続されている、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
5. 前記空気入口（２４）と、前記吸引ファン（１６）との間に配置されたプリフィルター（３６）を更に備える、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
6. 前記フィルターハウジング（１４）は、プラスチック製である、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
7. 前記フィルター媒体（２０）は、前記フィルターハウジング（１４）から取り外し可能である、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
8. 前記空気入口（２４）は、前記フィルターハウジング（１４）内に形成された入口ルーバー（３０）として更に形成されている、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
9. 前記空気出口（２６）は、前記フィルターハウジング（１４）内に形成された出口ルーバー（３２）として更に形成されている、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
10. 前記空気出口（２６）は、前記フィルターハウジング（１４）内に形成された出口ルーバー（３２）として更に形成されている、請求項８に記載の空気フィルターシステム（１０）。
11. 前記入口ルーバー（３０）及び前記出口ルーバー（３２）のうち少なくとも１つが調整可能である、請求項１０に記載の空気フィルターシステム（１０）。
12. 前記フィルター媒体（２０）は、編まれたフィルター媒体（２０）として更に形成されている、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
13. 前記フィルター媒体（２０）は、編まれていないフィルター媒体（２０）として更に形成されている、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
14. 前記フィルター媒体（２０）は、胞状のフィルター媒体（２０）として更に形成されている、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
15. 前記電極（２２）は、伝導格子（５６）として更に形成されている、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
16. 前記伝導格子（５６）は、前記フィルター媒体（２０）に接着されている、請求項１５に記載の空気フィルターシステム（１０）。
17. 前記伝導格子（５６）は、プラスチック製である、請求項１５に記載の空気フィルターシステム（１０）。
18. 前記伝導格子（５６）は、金属製である、請求項１５に記載の空気フィルターシステム（１０）。
19. 前記伝導格子（５６）は、アルミニウムである、請求項１８に記載の空気フィルターシステム（１０）。
20. 前記電極（２２）は、前記フィルター媒体（２０）の前記上流側部（５０）に電気的に接続された伝導格子（５６）として更に形成されている、請求項４に記載の空気フィルターシステム（１０）。
21. 前記イオン化機構（１８）は、複数のイオン化ニードルとして更に形成されている、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
22. 前記複数のイオン化ニードルは、第１、第２、第３及び第４のイオン化ニードル（３８、４０、４２及び４４）として更に形成される、請求項２１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
23. 前記イオン化機構（１８）に電気的に接続された電力供給源（４６）を更に備える、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。
24. 前記空気フィルターシステム（１０）の携帯性を向上させるため、前記フィルターハウジング（１４）に一体構成されたハンドル（１２）を更に備える、請求項１に記載の空気フィルターシステム（１０）。

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