JP2009511854A - 空調装置に追加するための補助装置 - Google Patents

Abstract

空補助装置は、調装置の一部を形成する空気ダクトの中に配置されることが意図され相応であり、全ての主気流が補助装置を通して流れるような、空気ダクトを通した主気流を引き起こすファンのような第１の流動手段が接続される。補助装置は、関連する空調モジュールが動作状態であり、それぞれが気流の平行な流れを許し、全体で全ての主気流の通過を許す多数の空調モジュールの配置を有する。関連する部分的流れは、制御手段は、各空調モジュールを、関連する部分的流れの通過を許す動作状態と、部分的流れが実質的にゼロに等しいか逆向きに流れる不動状態との間で調節する。

Description

本発明は、第１の吸気と第１の排気との間に延伸する空気ダクトの中に配設し、空調装置、例えば、吸気システム、空気濾過システム、空気清浄システムなどの一部を形成することを意図し、それに適した、供給部および排出部を含み、第１流動手段が空気ダクトを通した主気流を発生させる目的で空気ダクトに接続され、全ての主気流が外部装置を貫流するような補助装置に関する。

そのような補助装置は、例えば、前記の方法で、空調装置に追加される濾過装置、乾燥装置、加湿装置、冷却装置、加熱装置などの形態で公知である。

本発明による補助装置は、関連する空調モジュールの動作状態において、それぞれが気流の部分的流れの通過を許し、全体で主気流全体の通過を許す、多数の空調モジュールの配置と、それぞれの空調モジュールを個別に、関連する部分的流れの通過を許す動作状態と、部分的流れの量が実質的にゼロまたは反対方向に流れる不動状態との間で調節する制御手段とを含む。

補助装置は、モジュール構造を有する空調モジュールを含む。装置は、時と共に変化する条件および要求に容易に適合できる。多数の導入された、または動作中の空調モジュールは、設計段階または設置後の使用中のいずれかに、例えば要求により選択され得る。こうして、モジュールは、中央制御ユニットにより、個別に制御され得る。加熱または冷却のためのモジュールの場合、例えば、流量、つまり、単位時間当たりに通過する空気の量が、排気温度または吸気温度と排気温度との差に関して定めた要求を考慮した、定めた要求に合うように、制御がなされる。

特に、空調モジュールが同一である場合、モジュール構造は、比較的簡単な操作で、故障したか保全が必要な空調モジュールを取り外して他のモジュールと交換できるという利点を有する。この目的に必要な技術手段は、モジュール構造のために非常に限定されている。

本発明は、理論的に以下のように説明される。

物理的プロセスは、一般に最適状態付近で不安定である。この観点から、設計者は、最適なプロセスの範囲から逸脱しないために、ある安全マージンの基準に基づいて計算する

本発明は、この問題を、最初に最適プロセスを決定し、次に、所望の容量を達成するまでのモジュールユニットの実装という形で、これらのプロセスの数を単純に増加させることで解決する。

換言すると、記載のモジュール方式は、プロセス全体の容量を実現するために、個別に、同じ最適なプロセスモジュールの追加または除去をする。

従来技術では、新しい容量を実現するために、既存のプロセス範囲内の他の操作点に調節するだけであるので、従来技術と比較して、これは、進歩である。

多くの場合、プロセスの範囲は、１つの最適点だけを示し、他の操作点は、自動的にプロセスの劣化を暗示する。

本発明によれば、全ての動作中のプロセスが常に最適な運転範囲内に維持される。

本発明による形式の補助装置の製造者は、少ない数の空調モジュールの異なる形式の在庫と供給が可能であることはさらに重要である。このため、ユーザの希望に非常に早く柔軟な方法で応えることもできる。要求の変化を考慮することが可能である。特に有効な通過面積に関して、要求に応じてハウジングを変更することで空調装置の容量についての変化する要求を考慮すること、および、それぞれの要求に望まれるモジュールの数を選択することが可能である。

補助装置は、空気の濾過、空気の清浄、空気の除湿または加湿、空気の冷却または加熱、空気の消毒および殺菌などの広範な機能の変化を満足するように設計され得る。

さらに、他の実施形態の補助装置は、各空調モジュールが、第３の吸気および第３の排気を備える第２のハウジングと、このハウジングに受け入れられ、それを通して部分的流れの全部が流れる紫外処理チャンバとを含み、紫外処理チャンバの中に、部分的流れを紫外線に曝露し、この部分的流れの中に存在する微生物を殺すための紫外光源が配設されている。

紫外処理チャンバの中の空気の速度が変化したなら、微生物が紫外線に曝露する時間も変化する。安定した殺菌の度合いには、この点で実質的に一定の空気速度が要求される。この空気速度もまた、紫外処理チャンバの中に設けられる他の物理的機構に基づく殺菌に影響する。紫外光源に沿った空気の流れは、紫外光源の冷却の役目も果たす。空気速度が変化すると、紫外光源の温度も変化すると理解しなければならない。光源により放射される紫外線の強度は、温度に依存することが知られている。紫外線の強度は、所定の温度で最大になり、低い温度では強度が低下し、高い温度でも同様に強度が低下する。ＵＶＧＩ（紫外線殺菌照射）ランプでは、室温に対応して許容された空気の温度において、約１．５ｍ／ｓの空気速度（より多くのランプを使用する場合はこの空気速度はより早くてもよい）が最高強度を生成する。ここの吸気温度は、変化せず保たれるとすると、それ故、一定の空気速度が重要である。

一定の空気速度は、冷却、熱交換、加湿、除湿などの、他の熱力学的プロセスの効率にとっても非常に重要である。既に言及したように、本発明によるこれらのプロセスの（速度）安定化により、実質的に高い効率と、これに対応して低いエネルギー消費とが達成される。設計者は、より小さい安全率に基づいて計算（限界設計）する立場にある。

光源アレイおよび光源グリッドは、高さと幅の積に関して一定の断面を有する。一定の断面に供給される空気の流量が変化したたき、それに比例して、補助装置を通過する速度も変化する。殺菌の効果には２倍の効果がある。上述のように、紫外線に曝露すべき微生物が、所望の照射量より少ない紫外線を受けることを防止することが不可能である。紫外光源は、冷たくまたは暖かくなり、最適な使用範囲、つまり、放射する光線の強度が最大である使用範囲と異なる範囲で使用される。

上述のように、光源アレイおよび光源
グリッドは、変化しない一定の断面を有する。このため、気流の速度を制御または調節することが不可能である。本発明は、個々の空調モジュールを開放または閉鎖および調節できるモジュール構造を基本とする。それにより、断面の通過面積は、それぞれ個別の空調モジュールを有効化および無効化することで、モジュール方式で、大きさを段階的に拡大または縮小できる。流速は、本発明の教唆に従って断面を変化させるこのモジュールにより調節される。ＵＶＧＩランプランプの光線出力に関する先の検討に関して、断面の固定された従来の装置と対照的に、滞留時間、実際の殺菌度合い、ランプの冷却および光線出力が調整可能である。（一時的に）使用していない空調モジュールの中のランプのスイッチを切ることで、ランプの寿命が長くなり、不必要なエネルギー消費が防止される。

モジュール式に段階的に調節可能である有効な流路面積全体の流路は、広い制限の間で変化する気流の速度の優れたプロセス制御を提供する。

モジュール式調節性は、多くのさらなる利点を有する。補助装置の制御ソフトウェアは、有効な断面の有効な通過流れが、内部の流れの温度および／またはその相対湿度が変化した場合にも調節されるように設計され得る。そのようなソフトウェアの使用により、重要な殺菌プロセスを最適な条件下で連続して進行できる。このソフトウェアを使用すれば、吸気の流速の変動、吸気の温度、および、この空気の相対湿度は、結局、紫外処理チャンバを有する本発明による装置の品質の指標となる殺菌の度合いに大きな影響を有さない。ランプの有効寿命は、ランプのスイッチ切断は、その時毎に異なるランプが切断されるように、ソフトウェア制御によって実行されるので、不使用のランプのスイッチを切ることにより増加する。ランプの長寿命に加えて、高いエネルギー効率もまた実現される。

重要な実施形態では、本発明による補助装置は、制御手段によって開放位置と閉鎖位置との間で制御可能なバルブが各空調モジュールに配設されているという特別な特徴を有する。バルブはいかなる好ましい形式であってもよい。操作は、電気式、油圧式、機械式または空圧式に行うことができる。プログラム制御およびユーザによって操作される操作手段によって制御されている多種のモジュールを制御する制御手段が中央演算装置を含む場合、バルブは、全て電気的に制御可能でなければならない。そのような実施形態では、手動制御は、例えば、第１の選択枝としては好ましくないと考えられる。

前記バルブに関し、モジュール構造は、例えば、それぞれの有効なモジュールを通過する流量が常に所定の値を有し、それ故、主気流、つまり、有効なモジュールを通過する部分的気流の総和は、有効なモジュールの数に正比例するというさらなる利点を有する。

補助装置は、また、部分的流れを正、ゼロまたは負の所望の値に設定するために、制御手段に制御された第２の流動手段が、各空調モジュールに配設されているという特別な特徴を有する。

これらの第２の流動手段は、例えば、ファンとして実現され得る。モジュールをある超過圧力下の空気の外部供給源に接続してもよい。

大きな群の場合、モジュールへの吸気の突然の増加は、内側のモジュールを通過する気流の増加をもたらし、外側のモジュールを通過する気流の減少をもたらすかもしれない。バルブは、この場合、過剰な気流が流れるモジュールの流路を気流が減少するように狭め、少なすぎる空気を受け入れていた他のモジュールが増加した量の空気を受け入れる。

紫外線の照射による気流内の微生物の殺菌は、それ自体が、とりわけ、国際特許出願ＷＯ−Ａ−２００５／０３９６５９、さらに、ＵＳ−Ａ−２００４／００４７７７６、ＷＯ−Ａ−０２／０７８７５４、ＧＢ−Ａ−０３／０７８５７１、ＮＬ−Ａ−７３０７９８４、ＥＰ−Ａ−０９１５７１３、ＷＯ−Ａ０３／０７８５７１およびＧＢ−Ａ−２３７７６６０から公知である。

所定の条件下で、その中に細菌、ウィルス、および他の微生物が生息する空気は、人間または動物を病気にかからせ得る。病院の環境では、空気中に病原性微生物が比較的多く見られること、感染症の患者の存在する可能性があること、および、特に感染しやすい弱った患者が存在することの組み合わせにより、この感染の危険性は大きい。今日、人々が働いている比較的閉鎖的な建物の中では、病原性生物も空調システムを介して容易に拡がることができる。加えて、空気の除菌は、例えば、ウィルスによる感染症の発生の後または生物兵器の使用の後に起こり得る非常事態では重要である。これらの状況において、区除菌された空気を有し、もし必要であれば、置換可能な空調システムを有する仮設司令所、救急病院などの重要な収容領域を提供することが必要となる。

短波長紫外線の紫外線、つまり、１００〜２８０ｎｍの範囲の波長の光線を使用する強制気流の殺菌は、それ自体公知である。この目的に通常使用されるのは、壁または天井に自立または設置され、空間内での空気の循環を起こさせる装置であり、その保護作用は、この空間内に限られる。そのような１つの空間用を意図した「殺菌能力のある空気清浄機」は、ＵＳ−Ａ−５３３０７２２およびＵＳ−Ａ−５６１２００１に記載されている。これらの自立した装置は、可能な限り大きな空気の出力を生成する間の微生物の殺菌に関するより大きな効果に注目されてきた。紫外処理チャンバの上流に空気抵抗の低いフィルタを設けることと、紫外処理チャンバの中に反射のよい内壁を選択することと、紫外ランプに沿って乱流を形成することとによって、大きく改善された性能が達成された。これに関して、本出願名義のＷＯ−Ａ−２００５／０３９６５９が参照される。

空調装置は、建物の中で、空気を循環させ、新しくし、乾燥し、加湿し、加熱し、および／または、冷却する。空気は、その中で微生物が効率よく建物内を移動でき、空気ダクト内に容易に留まり得る、空気ダクトのネットワークおよび空気分配システムによって、建物の中の異なる場所から場所へ搬送される。

空調システムにおいて微生物を除去するためによく用いられる技術は、異なる形式の空気フィルタの組み合わせである。しばしばその上に微生物が見られる塵の粒子は、これらのフィルタにより捕捉されるが、より小さい微生物はフィルタを通過する。小さい微生物の紫外線を使用した殺菌もまた、空調システムへの適用が見られる。最初に、紫外ランプは、空気ダクト内に流れ方向に単に垂直に配置され、それにより、ランプ固定位置の曲げの結果、破損が容易に発生し得た。

ランプの効率は、空気ダクトの長手方向にランプの群を配置することで改善できる。ＷＯ−９２／２０９７４によれば、ダクトの長手方向に配置したランプは、空気をランプの周りに螺旋状に流れさせる螺旋状の邪魔板によって囲まれており、それにより、カバーされた流路および曝露時間を増加させる。また、穴の開いた曲がった板が、ダクトの断面上でのより均一な気流の分配を達成し、それにより、照射光かの低い領域または無効地点を減じるために、紫外ランプの下流に配置される。照射の効率を改善するために、紫外処理チャンバは、ＵＳ−Ａ−２００２／００８８９４５に記載されている、空気ダクトの中にぴったりと装着される楕円形の形状である。紫外ランプは、螺旋状をなし、その軸は楕円の軸と一致する。

２４時間のタイムスパンでは、無視できない空調システムに少しの活性があるときまたはないときが発生するが、殆どの装置では、紫外ランプはスイッチを入れたままである。もしランプのスイッチが、例えば、空気加熱の一部を形成するファンと同時に入れられるなら、ランプの頻繁なスイッチの入り切りが、ランプを連続してオンしたままにするよりも、ランプの寿命に非常に不都合な作用を有し得る。ＷＯ−Ａ−０３／０４５４５１に、空調システムの長い無効時間（４０分）の後でのみランプのスイッチを切断する、紫外ランプの寿命の効果的な増加が特許請求されている。

その内部に患者が隔離され得る空間を有する建物用の空調システムの設計において、これらの空間の間の圧力差と、環境とが非常に重要である。空間の「超過圧力」と「不足圧力」とが区別されなければならない。超過圧力は、例えば、手術室の中の、患者を周囲からの感染ら守る。不足圧力は、周囲の環境が、例えば患者により拡散され得るウィルスに感染することを防止する。

非常事態において、患者の隔離および除菌の可能性は、例えば、ウィルスによる感染症の発生の後、または、生物兵器の使用の後では、しばしば重要である。これらの状況において、消毒した空気を有する仮設司令所、救急病院などの重要な収容領域を提供することと、必要であれば、それらを隔離することとが必要となる。ＵＳ−Ａ−２００４／０４７７７６およびＷＯ−Ａ−２００４／０１１０４１は、上記のような非常時に使用できる置換可能な「空気汚染除去装置」を記述する。

紫外線を照射する１つの場所の空気の処理のための自立装置は、本出願人によるＷＯ−Ａ２００５／０３７６５９に記載されているような開発のために、空調システムに組み込まれる微生物殺菌用紫外線システムよりも効果的である。効果の制限の欠点に加えて、既存の空調システムの紫外ランプは、依然として長い負荷サイクルを有し、システムの要求された活性が低いときもある。

確固たる実施形態では、従来技術の上記欠点を取り除き、紫外ランプに沿った流れの多数の制御手段を追加し、それによって、微生物の殺菌のための紫外システムの広範な適用を可能にする。既存および仮設の空間内の患者の隔離の間、および、災害時の、超過圧力および不足圧力の条件で柔軟な使用により、適用可能性はさらに増大する。

具体的利点は、第１の流動手段が等間隔に角度を付けた、モータに駆動されるロータの上に存在し、内側エッジが実質的に仮想円筒上にあり、外側エッジが少なくとも多かれ少なかれ仮想の円錐台上にあり、これらのエッジが少なくとも多かれ少なかれ円筒形の外皮と共に流れ方向に拡がる自由空間を形成するブレードを有する形式のファンを含む実施形態にあると認識される。そのようなファンの使用は、ファンにより生成される流量を制御ユニットの影響下でゼロから比較的高い値まで調節でき、性能との関係で確実に、非常に低い騒音を発生し、ファンにより生成される圧力の差が純粋な軸流ファンより僅かに引くいが、なおも十分に許容可能な値を有するので、補助装置に、柔軟性の高い度量を与える。そのようなファンは、それ自体、独国のＥＢＭロボット社から、中でもＲ３Ｇ１３３−ＡＦ０７−１４型が、市場入手可能である。

上記のモジュール構造の一般的利点に加えて、本発明による装置は、通過気流の紫外線処理について、以下の利点を有する。

補助装置は、固定または可動式の空調装置の中で、気流の殺菌ができ、それにより、気流中に存在する微生物を効果的に除去できる。

既存の空調装置の空気ダクトの寸法の大きな多様性にもかかわらず、本発明による補助装置は、新規および既存のシステムに比較的小さい投資で設置できる。

導入と保守は、既存のシステムに比べて、容易且つ比較的低いコストで実施できる。具体的には、導入の前または後に、サービスハッチを使用する必要を排除することで、保守が実質的に単純化される。保守要員は、モジュールに直接アクセスする。

モジュールの特徴の結果および種々のパラメータを互いの関係において最適化できるので、本発明による補助装置は、高いエネルギー効率を有する。

外部装置は、紫外ランプのスイッチを入り切りする制御手段を含むことができる。既存の装置の場合より、ランプの有効寿命は大きく延長される。これがランプの交換頻度が低い利点を提供することが明らかである。これは、コスト削減と、ランプを交換する目的で関連するモジュールを停止する間隔が長時間であることとを意味する。

ランプが常に最適な温度で使用されるような、ランプに沿った気流の調節が簡単な方法で実施できる。この温度は、ランプにより生成される紫外光の強度と、ランプの寿命とを定める。さらに、モジュール方式は、最初に、ランプが正しい温度に近付く前にバルブが開くように、ランプのスイッチをオンする可能性を提供する。これと共に、最初の空気が最適な方法で殺菌されないことを防止する。

空気速度は、例えば、ファンの改良した制御、または、瞬間的に閉鎖されるモジュールの正しい数の加算により、空気により流れるより多くの湿気が、紫外処理チャンバの中に空気以上に長い時間のこるように、さらに調節され得る。そのような調整は、微生物の周りの水分の紫外線に対する遮蔽効果にもかかわらず、それでもなお、これらの微生物を効果的に除去することを確実にするために重要で有り得る。

装置は、簡単な方法で、さらに、前記超過圧力または不足圧力の条件に適用され得る。この局面は、例えば、患者のいる空間を一時的に隔離する必要がある場合に重要であるかもしれない。

本発明による補助装置は、建物の中の固定および置換可能な空調装置に非常に好適である。

紫外処理外部装置は、紫外処理チャンバの中に配設した少なくとも１つの紫外ランプを含む。もし望ましければ、必須ではないが、各空調モジュールは、ファンのような、前記第２の流動手段が設けられ得る。電気的に制御可能なバルブがモジュールの閉鎖に適用されてもよい。このバルブの閉鎖および／またはファンの起動の後、モジュールを通過する気流の量は、ゼロまたは、ある条件では逆方向に気流が流れ、関連するモジュールの、少なくとも１つの紫外ランプと既存のファンとを含む選択的に関連する紫外光源のスイッチが切断され得る。

空調装置の活性が低い間、または、微生物の瞬間的負荷が低い場合、制限された数の有効な、つまりスイッチの入ったモジュールのみに沿った気流を案内することで、装置の容量は、これらの状況に合わせられる。

補助装置の紫外ランプの平均寿命は、全ての紫外ランプの負荷サイクルの累積数がおおよそ同じになるように、プロセッサを使用して、空調モジュールを順番に動作させ、所定時間だけ動作を継続することで延長される。

ランプが故障した場合、関連するモジュールは、設けられたバルブを閉鎖すること、または、連結されたファンを逆回転させることで、効果的に無効化され、他のモジュールが、通常全体の気流の漏れを発生させずに機能を継続でき、モジュール従来技術によって設計した例で効果的である。

確固たる実施形態において、本発明による補助装置は、空気ダクトの中の流量に影響しない。モジュール内のファンは、「差圧制御」によってモジュール自身の空気抵抗による圧力損失を補償する。このマイクロプロセッサ処理されたシステムは、閉鎖されたバルブを通過した処理されていない空気の漏れが発生しないように、モジュールにおいて圧力の小さい増加（１−５ｂａｒ）をもたらす。空気は低い流量で逆方向に流れることもできる。

空間の「超過圧力」の目的で適用したとき、装置は、問題の「超過圧力」の空間の可能な限り近くに吸入点を配置される。

空間の「不足圧力」の目的で適用したとき、装置は、問題の空間の排出点の直ぐ下流に配置され、例えば、医療領域での適用例では、隔離された弱った患者を通常空気中に存在する病原性バクテリアから保護するために、本発明による補助装置も吸入ダクトの中に配置することが推奨される。

補助装置は、簡単な方法で持ち運び可能な空調装置に追加可能な管路システムの一部の中に統合されているので、持ち運び可能な空調装置での補助装置の使用が可能である。

紫外処理モジュールを有する本実施形態の補助装置の実施形態は、好ましくは、光源から放出される紫外線の強度が、この強度が最大強度から１０％未満、好ましくは５％未満の差であるような光源の運転範囲にあるように、紫外光源を調節する調節手段を含む。補助装置の運転は、これにより最適化される。

この後者の原則の重要な実施形態は、調節手段が、光源に沿って流れてランプを冷却する空気の速度を調節するのに適するという特別な特徴を有する。

この後者の具体的実施形態では、補助装置は、調節手段が、紫外処理チャンバの出口温度と入口温度との差を測定する温度測定手段により制御されるという具体的特徴を有する。これにより、ランプと空気との間のエネルギー伝達が決定される。これが変化したとき、これは、公知の熱力学の法則をふまえて、（供給温度の変化にかかわりなく）主に空気速度が変化させられることを意味する。しかしながら、各モジュールを通過する気流または空気の速度は、個別の基準に基づいて導出されてもよい。そして、この情報は、多すぎるまたは少なすぎるモジュールが動作状態であるかどうかを評価するために制御システムにより使用される。

代案として、補助装置は、調節手段が、紫外光源から放射される紫外線の強度を測定する強度測定手段により制御されるという特徴を有することができる。

本発明の他の局面によれば、補助装置は、紫外線が照射させる表面の少なくとも一部分に、例えばＴｉＯ_２（二酸化チタン）ＰＴＯ（光触媒酸化）コーティングが施されているという特別な特徴を有する。不快臭および煙は、これにより効果的に除去され得る。ＰＴＯ材料は、紫外線が照射されたとき、有機物を略完全にＣＯ_２とＨ_２Ｏとに変化させる効果を有する。

後者の実施形態の実際的な変形例は、装置にファンを含み、ファンのブレードの表面を含む、紫外線が照射されるファンの表面の少なくとも一部分にＰＴＯコーティングが施されているという特別な特徴を有する。

本発明の重要なさらなる局面によれば、補助装置は、また、少なくとも１つの分離されたファンモジュールおよび少なくとも１つの分離されたバルブモジュールを含み、各空調モジュール、各ファンモジュールおよび各バルブモジュールが、いかなる所望の構成にも、１対１で互いに気密に接続され、全てのモジュールが同じフランジを有し、互いに対抗して配設されたフランジが分割可能且つ閉鎖可能な手段によって互いに取り外し可能に接続され、分割可能且つ閉鎖可能な手段は、閉鎖位置に置いて、両フランジの上に延伸し、これらのフランジを互いに圧接して保持し、全ての所望の数およびいかなる所望の構造のモジュール式にもモジュールが相互に接続され得る。モジュール構造の高度さは、そのような実施形態において、原則として無作為な数のモジュールをいかなる望ましい構成にも完全に、ユーザの望みに従って互いに接続できるものと認識される。重要な実施形態は、この観点で、２つのバルブモジュールのバルブの閉鎖の後、空調モジュールを、他のモジュールまたは空気供給システム全体のスイッチを切る必要なく、取り外せる（安全な交換）ように、バルブモジュールが空調モジュールの入口側と出口側との両方に配置されるという特徴を有する。

特定の実施形態において、補助装置は、紫外処理チャンバの内面に、紫外光源の部分にあり、紫外処理チャンバの長さ方向に、紫外抗弁の長さの４０％以上の距離に亘り上流および下流に延伸する反射性のコーティングが施されているという特別な特徴を有する。この実施形態は、紫外処理チャンバにおける紫外線の効率の実質的増加を達成する。紫外処理チャンバを通過する間に殺される微生物の数は、これによって増加する。

この後者の実施形態は、好ましくは、コーティングが拡散反射するという特別な特徴を有する。

本発明は、上に特定した形式の補助装置を含む、例えば、吸気システム、空気濾過システム、空気清浄システムなどの空調装置にも関する。

ここが、表面的に調べると本発明に類似性が見られる幾つかの参考文献の内容の短い検討の適切な場である。以下に短い分析を示すように、これは見かけだけである。

空気清浄器に関するＵＳ−Ａ−２００／０１３１７３４は、紫外光源としての実施形態であり、その外側に、反射板が付加された多数の紫外ランプを含む。この米国明細書の図１は、（気流の方向で）入口側に、空気清浄機の長さ方向に流れる空気が紫外光ランプを通過した全長沿って流れることを確実にしなければならない放物形状と記載された凸状の偏光カバーが配設されている。

例えば、図４は、紫外光源が空気ダクトの中に配置され得る様式を示す。

この文献は、本発明にいう「補助装置」、つまり、既存の空気ダクトに加えられなければならない特定の機能ユニットに関するものではないことに留意することが重要である。米国明細書は、どう見ても、全ての操作が同時且つ一緒に、シックハウス症候群の原因となる多くの有機物を排除するような紫外線強度を提供する紫外光源の数のみを示して説明する。

この米国明細書は、本発明により意図される意味での空調モジュールに言及していないことが、留意すべきさらに重要なことである。結局、モジュールがそれぞれ全体の気流の部分的流れを案内することが、本発明の中心である。米国明細書にはいかなる気流の分割への言及もないので、効果的な部分的流れは言うまでもよく、この文献による構成は、本発明によるこの定義を満たさない。

米国明細書には、本発明の本質的原則を形成するモジュール方式についての論点はない。

ＵＳ−Ａ−６４９７７５３は、静電式空気清浄器に関する。この清浄機は、吸気と排気とを有するハウジングと、ファン手段と、気流に平行に配置された多数の静電フィルタユニットとを含む。

米国明細書はこれについて完全に明かではないが、おそらく、個々のフィルタチューブが静電フィルタの物理的機構により画定されることを示す。この米国明細書にかかる装置の発明者は、明らかに、後に本発明で狙いとし、そして、上に記載された特定の利点を有するモジュール構造を選択していない。

ＵＳ−Ａ−２００５／１７３３５２は、概して、空気清浄装置に関する。ここでは、フィルタ、ファンおよび紫外処理チャンバが使用されている。そのような装置は、公知であり、先に包括的に検討されている。しかしながら、本発明はそのような装置に関せず、本発明にかかる本質的モジュール方式は、結局、この明細書には完全に欠如している。

本発明は、今、幾つかの無作為の例示的実施形態の添付図に基づいて解明される。

図１は、供給部２および排出部３を有し、空調装置（不図示）の一部を形成する空気ダクトの一部をなすダクトの様式で配設された補助装置１を示す。空気は、空気ダクトの供給部２、補助装置１および排気部３を通して流れる。それらの向きは、矢印４，５で示されている。補助装置１は、丸い端部フランジ６，７を含み、補所装置１は、フランジ６，７を使用して管状の部品２，３に接続され、この目的のために、部品２，３のそれぞれに対応するフランジ８，９が設けられている。フランジ６，８および７，９は、ボルト・ナット１０により、それぞれ取り外し可能に互いに接続される。上述の方法では、補助装置１は、管部分の様式で、ダクト部２，３を含む空気ダクトの一部分を形成できる。これは、本発明の重要な特徴である。補助装置１は、結局、このようにして、既存の空調装置に追加できる。

補助装置１は、例えば、板材またはプラスチックの、概略長方形断面を有する、ハウジング１１を含む。入口ホッパ１２および出口ホッパ１３はハウジング１１に接続する。これらのホッパ１２，１３は、ダクト部２，３の断面形状を、ブロック状のハウジング１１の断面形状に合わせる。

ハウジング１１の入口側には、入口ホッパ１２の一部を形成するフランジエッジ１６に、ボルト・ナット１５により気密に接続されたフランジエッジ１４が位置する。

図２Ａは、ハウジング１１の比較的狭い側の長手方向断面を示す。図２Ａは、２つの紫外線空調モジュール１７，１８がこの長手方向断面の位置に存在することを示す。図示しないが、図２および図１のハウジング１１の形状から、紫外線空調モジュールが２×３行列型に配設されていることが明らかである。

空調モジュールは、同一形状であり、そのため、相互に交換可能である。図５Ａは、ここでは参照番号１７で示された空調モジュールの図２Ａに対応する長手方向断面を示す。

図２Ａは、と特に重要である、図は、空調モジュール１７，１８および他の４つのモジュールがハウジング１１の中に配置されている様式を明らかにするので、特に重要である。

この議論を見越して、既に、モジュール１７の、その中に以下に説明する方法で開放位置と閉鎖位置入との間で動作可能なバルブ２１，２２が配設された、入口ノズル１９，２０に注意が促されている。図２Ａの場合、バルブ２１は、バルブ２２が閉鎖されたときに開放される。これは、矢印６３で示すように、気流４，５がモジュール１７だけを通過して、モジュール１８を通過しない理由である。

通過して流れるフィルタの小孔の大きさより大きな粒子を含む空気を清浄にするフィルタユニット２３の存在にも注意が促される。比較的洗いフィルタが塵埃トラップに適用できる。ＨＥＰＡフィルタと組み合わせて、ダストフィルタの小さい粒子および所望の微生物への使用が可能である。そのような濾過手段が記載された本出願人による際特許出願ＷＯ−Ａ−２００５／０３９６５９およびこの明細書に挙げた文献についての参照が再度なされる。モジュール１７，１８および他の４つのモジュールのハウジング３０は、這う尽部１１の内側と実質的に気密に協動しなければならない。この目的で、ハウジング１１は、その内側に、ハウジング３０の外側周辺全体に亘って延伸し、モジュールハウジング３０の下部２７の一部を形成する外周に延伸するリングシート２６と、弾性的に圧縮可能なシーリングリング２５を介して気密に協動し、その中央部が２８で、上部が２９で示されたシーリング形状２４を含む。

図２Ａは、図１にもハッキリと示されるように、さらに出口ホッパ１３がブロック状のハウジング１１と一体に形成されていることを示す。

入口ホッパ１２は、ボルト・ナットにより取り外し可能であり、それにより、フィルタユニット２３の取り外しの後、モジュールを保守およびその交換のために、または、同一形状の他のモジュールに交換するために引き出す目的で、ハウジング１１の内部にアクセス可能である。上記のように、各モジュールの外周に延伸するシール２４，２５，２６が、以下に説明するファンの動作により発生するモジュールの圧力差が、モジュールの外側に煩わしい逆流を発生させないことを確実にする。

モジュールの構造は、図５Ａおよび５Ｂを参照して、後でさらに検討する。

図３Ａ，３Ｂおよび３Ｃは、モジュールを整列させた他の３つの可能な配列の断面を例として示す。

図３Ａにかかる全てが３１で示されたモジュールは、長方形の局所的断面を有し、ハウジング３２の中に配列して配置されている。参照番号３３は、図２Ａのバルブ２１および２２に対応し、バルブ軸３８をそれぞれ有するバルブを示す。

図３Ｂは、モジュール３４が丸い外側形状を有することができ、円筒状のハウジング３６の中に配置できることを示す。

図３Ｃは、この実施形態において、長方形断面のハウジング３７の中に配置されたモジュール３６の外側の正六角形の形状を示す。モジュール３６は、６方に対称な図３Ｂの配列にも使用できることを注記する。

図４は、モジュールの斜視図を示す。

バルブ２１が、バルブ軸３８（図３参照）周りの回転により、その引き出された開放位置から閉鎖位置に回転させられることによって（図２に示された閉鎖したバルブ２２と比較）、半円形のシーリングリング部品３９，４０（図５Ａにも図示）と協動封止するように移動することが明確に視認され得る。電動アクチュエータ７１は、単に他のユニットと同程度、または、中央制御ユニットに接続され得る個別のモジュール制御ユニット４２の制御下で、駆動ホイール４１の回転を与える。レバー４３によって、バルブシャフト２８は回転させられ、さもなくば、第２の駆動ホイール４４または駆動アームによる公知の方法で、バルブ２１を協動して動作させ、それによりバルブ２１は、前記制御の下で、開放位置および閉鎖位置の間で動作できる。

図２Ａおよび５Ａに明確に見られるように、モジュール１７は、モータ４５およびロータ４６を含むファンをさらに含む。このホイールは、等角度に配置され、その内側エッジ４７が実質的に仮想円筒上にあり、外側エッジ４８が少なくとも多かれ少なかれ部分的に、仮想円錐台の上にあり、または、この主な形状に相対的にある曲率を有する、多数のブレード４９を含む。この構造は、モジュール１７の入口と出口との間の圧力差に関してよい出力を確実にし、小さいノイズ生成と、例えば軸流ファンと比べて高い、単位時間当たりに吐出される空気の量で現される流量を生成可能とすることとをもたらす。この組み合わされた性能は、標準的タンジェンシャルファンでも発揮できない。

ハウジング３０の上部は、その内側に紫外線の高い拡散反射度を有する。部分２９の内面は、例えば、この目的のために、スパッタリング加工されたアルミニウムからなるコーティングを施されてもよい。紫外処理チャンバ５０は、この反射性の円筒形の壁に囲まれた空間内に、２つの紫外ランプ５１，５２の紫外光源が配置されている。これらのランプは、とりわけ、公知のように強い微生物殺菌効果を有する２５３．７ｎｍの波長で強い紫外線を生成する。ランプは、それ自体は公知で一般に使用されるタイプのものである。それらは、プラグインユニット５３に挿入され、電力供給ユニット６４（図４参照）を介し電力供給される。この電力供給ユニットは、モジュール制御ユニット４２から制御される。このように、ランプは、ランプから放出された紫外線がある許容範囲のある最大強度を有するように、電子制御により制御され得る。この目的のために、ファン４５，４６のモータ４５もまた、可能な限りランプが紫外線放出の強度が可能な限り高くなる温度で運転されるように、制御される。多くのランプではこの温度は、４０°の辺りである。温度は、また、吹きすぎる空気の速度に依存する。所定の形式のランプために、この空気は、好ましくは、約１．５ｍ／ｓの速度を有し得る。これは、補助装置１の流量変化の可能性の制限を課す。それは、まさに、関連するパラメータの値の狭い制限の中での最適な選択を保ちながら、モジュール構造装置の出力を広い範囲で変化させることを可能にするモジュール構造である。

図５Ｂの部分Ｖは、ハウジング３０の上部が、２つのランプ５１，５２を固定する役目を果たす固定リング５４で覆われていることを示す。リング５４は、この目的のために、ランプ５１，５２の垂直な脚の間の遷移領域５７と係合する突起５５，５６と、その領域５７と係合する突起５５，５６との圧接を提供するスチールワイヤからなるクランプばね５８とを含む。

図６は、さらに、長方形の支持エッジ５９がハウジング３０の下部２７に配設されていることを示す。これは、シールリング２５を支持する。４つの連続穴６０がねじによってシール形状２４を固定する目的でここに配置されている。

ランプ５１，５２の配置に関し、図６に特に明確に見られるように、それらは、互いに対して９０°回転できることを注記する。この配置は、紫外処理チャンバ５０内の放射線の可能な最も高い平均強度を確実にする。

図４を参照すると、２つの突起６２が互いに対角線上の反対側にあり、それぞれ、半円形の凹部６１が設けられている。図には示されていないが、ハウジング１１の中にモジュールを滑り入れる間、これらの凹部６１は、ハウジングの中にある、モジュール１７のその前側の正しい位置を保証する案内ロッドと共に、回り止め手段として協動する。後側で正しい位置は、連続穴６０を有する支持エッジ５９、および、ハウジング１１の中にモジュール１７の固定を可能にする手段により提供される。

図７Ａは、紫外処理チャンバの中で空気を殺菌するのに適し、その中に細長い紫外ランプが配設された空調モジュールを示す。

モジュール１０１は、チューブ１０４を含む。その端部に、他のモジュールおよび／または、空調ダクトとのモジュール式接続のためのフランジを有する。この目的に、ヤコブクランプ、すなわち、図８，９，１０および１１を参照してさらに説明される分割可能なリング１０９が使用される。

チューブ１０４は、チョーク１０６，１０７および電子ユニット１０８を収容する、取り外し可能なカバーを保持する。これは図７Ｃを参照されたい。このチョークの実施形態は、図７Ｄを参照すると、紫外ランプ１１９に、チューブ１０４およびカバー１０５の外側に延伸するケーブル１１０によって接続されている。

ヤコブクランプは、参照番号１０９で示されている。

図８は、空調モジュール１０１とファンモジュール１０２との間のモジュール式接続を示す。

図８Ｃは、ファンがモータ１１１およびブレード１１２を有することを示す。

ここが、紫外処理チャンバとしての役目を果たすチューブ１０４の中に位置する紫外ランプ１１３が、このチューブ１０４の内壁に照射することを注記するのに適切な場所である。この後者は、好ましくは、高い反射効率を有する拡散反射性である。この実施形態において、チューブ１０４の内面全体は、拡散反射形状を有する。ＴｉＯ_２のコーティングが使用される。紫外線が照射されるブレード１１２を含むファンの表面は、やはりＴｉＯ_２コーティングが施されている。拡散反射層がランプ１１３の物理的長さよりかなり大きな距離に亘って延伸することが重要である。これは、内面全体にそのような層が設けられている理由である。比較的大きな長さの拡散反射層のために、空調装置の効率、すなわち、有害な微生物の除去が大きく改善された。

図９は、空調モジュール１０１、ファンモジュール１０２およびバルブモジュール１０３のモジュール式接続を示す。図９から特に明かにされるように、弁体は、流路抵抗を無視できる開放位置と、バルブモジュールの流路を閉鎖する閉鎖位置との間で移動可能である。弁体１１３の駆動部は、参照番号１１４で示されている。

図１０は、ヤコブクランプ１０９を大きく示す。分割されたリングとしての、ヒンジ接続１１５で相互に接続された２つの半円形部分に孔が開けられていることが明らかである。頂部にあるのは公知のクランプ１１６であり、それにより、分割されたリング１０９は、図７，８および９に例示されたように、モジュールを接続するために閉鎖され得る。

最後に、図１１は、入口マニホールドモジュール１１７および出口マニホールドモジュール１１８によって、いつでも動作中のモジュール１０１全体の気流１２０の通過を許すように、６つの空気処理モジュール１０１が互いに平行な関係に、ヤコブクランプ１０９によって接続されていることを示す。

図の全体的な明確性のために、電源供給ケーブル、および、それにより電子ユニット１０８がファンモジュール１０２および／またはバルブモジュール１０３を制御する信号ケーブルは、図示されていないことを注記する。

図示して説明した全ての例示的実施形態は、フィルタユニットによって空気を濾過、および、モジュールを通過する空気をある時間だけある最低強度の紫外線を受けさせることにより、微生物を除去するのに適する空調モジュールに関するという事実に注意が促される。

また、１以上の本発明による補助装置は、１つの空気ダクトの中に配置できることに注意が促される。２つの機能的に同一の補助装置は、例えば、協動して、求められた値の量がしきい値以上または以下になることを達成できる。異なる補助装置も、また、例えば、濾過と除湿、冷却と殺菌などの異なる機能を有することができる。

空調装置の一部分を係止する空気ダクトに受け入れられた補助装置の斜視図。 図１の補助装置の長手方向の断面図。 図２Ａの細部IIの拡大詳細図。 空調モジュールが３×５の行列配置に配置された他の補助装置の断面図。 丸いハウジング内に７つのモジュールが配設された他の実施形態の断面図。 モジュールの外側形状が部分的に正六角形に形成され、モジュールがそれぞれ４つ、３つおよび４つのモジュールの３列に配設された異なる配置を示す図。 図２Ａにかかる補助装置に適用された空調モジュールの斜視図。 図４にかかる空調モジュールの長手方向断面図。 図５Ａの細部Ｖの詳細図。 図４および５にかかる空調モジュールの端部カバーを外した正面図。 モジュール方式で接続可能な空調モジュールの斜視図。 図７Ａにかかる空調モジュールの側面図。 空調モジュールの断面斜視図。 図７Ｃにかかる側面図。 ファンモジュールにモジュール方式で接続された空調モジュールの図７Ａに対応する図。 図８Ａのモジュール式ユニットの図７Ｂに対応する図。 図８Ａのモジュール式ユニットの図７Ｃに対応する図。 図８Ａのモジュール式ユニットの図７Ｄに対応する図。 空調モジュール、ファンモジュールおよびバルブモジュールを組み立てた空調モジュール式ユニット図７Ａに対応する図。 ９Ａのモジュール式ユニットの図７Ｂに対応する図。 ９Ａのモジュール式ユニットの図７Ｄに対応する図。 「ヤコブクランプ」と呼ばれる分割可能なリングの図。 多数の図７にかかるモジュール式ユニットを含む本発明による補助装置の図。

Claims (25)

1. 第１の吸気と第１の排気との間に延伸し、例えば、吸気システム、空気濾過システム、空気清浄システムなどの空調装置の一部分を形成する空気ダクトの中に配設されることを意図されてそれに適し、供給部と排出部とを含み、前記空気ダクトを通して主気流を引き起こし、前記主気流全体が前記補助装置を通して流れるようにするために空気ダクト第１流動手段が接続された補助装置において、
   多数の空調モジュールであって、関連する前記空調モジュールの動作状態において、それぞれが前記気流の部分的流れの通過を許し、全体で前記主気流全体が前記補助装置を通して流れるのを許す空調モジュールの配置と、
   前記空調モジュールをそれぞれ、関連する前記部分的流れの通過を許す動作状態と、前記部分的流れが実質的にゼロになるか逆方向に流れる不動状態との間で個別に調節する制御手段とを特徴とする補助装置。
2. 前記空調モジュールは、それぞれ、
   第３吸気および第３排気を有する第２ハウジングと、
   前記ハウジングの中に受け入れられ、それを通して前記部分的流れ全体が流れる紫外処理チャンバとを含み、
   前記部分的流れの中に存在する微生物を殺すために前記部分的流に紫外線を浴びさせる目的で、前記紫外処理チャンバの中に紫外光源が配設された請求項１に記載の補助装置。
3. 制御手段により開放位置と閉鎖位置との間で制御可能なバルブがそれぞれの前記空調モジュールに配設されている請求項１または２に記載の補助装置。
4. 前記制御手段により制御される第２流動手段が、前記部分的流れを正、ゼロ、負のいずれかの所望の値に設定する目的で、それぞれの前記空調モジュールの中に配設されている請求項１から３のいずれかに記載の補助装置。
5. 前記制御手段は、関連する前記第２流動手段が故障した場合に、前記空調モジュールを前記動作状態から前記不動状態にするのに適する請求項１から４のいずれかに記載の補助装置。
6. 前記制御手段は、関連する前記紫外光源が故障した場合に、前記空調モジュールを前記動作状態から前記不動状態にするのに適する請求項２に記載の補助装置。
7. 前記制御手段は、それぞれの前記空調モジュールの累積動作時間を記録し、長時間の間に全ての前記空調モジュールが概して等しい累積動作時間を有するように、それぞれの前記モジュールのスイッチをオンおよびオフするのに適する請求項１から６のいずれかに記載の補助装置。
8. 前記空調モジュールが実質的に同一である請求項１から７のいずれかに記載の補助装置。
9. 前記第１ハウジングの内側の寸法は、前記空調モジュールが、少なくとも多かれ少なかれ最も密に積み重ねて前記第１ハウジングの中にぴったり配設され得るように、前記空調モジュールの外側形状と組み合わせて選択された請求項８に記載の補助装置。
10. 前記供給部および第２吸気と、前記排出部および第２排気とは、それぞれ、前記空気ダクトの一部分を形成する相補的な第２接続手段への気密接続のための第１接続手段が設けられ、前記第１接続手段と前記第２接続手段とを互いに取り外し可能に固定する固定手段が存在する請求項１から９のいずれかに記載に記載の補助装置。
11. 前記第１接続手段および前記第２接続手段は、互いに実質的に気密に協動するフランジを含む請求項１０に記載の補助装置。
12. 前記固定手段は、クランプ、ねじまたはバヨネットからなる請求項１１に記載の補助装置。
13. それぞれの前記空調モジュールの圧力降下を測定する圧力降下測定手段が存在し、
    前記圧力降下測定手段からの出力信号が前記制御手段に送られ、
    前記制御手段が前記第２流動手段をこれらの信号に基づいて、それぞれの前記空調モジュールにおける圧力降下を実質的にゼロにするように制御する請求項４に記載の補助装置。
14. 前記第２流動手段は、ファンと、モータにより駆動されるロータ上に存在する等角度のブレードとを含み、前記ブレードは、その内側エッジが実質的に仮想円筒上にあり、その外側エッジが少なくとも多かれ少なかれ仮想円錐台上にあり、これらの前記外側エッジが、少なくとも多かれ少なかれ円筒形の外皮と共に、前記流れの方向に拡大する自由空間を形成する請求項４に記載の補助装置。
15. 紫外光源を、前記光源により放出される紫外線の強度が、その強度が最大強度と１０％未満、好ましくは５％未満しか相違しないような前記光源の運転範囲になるように調節する調節手段を含む請求項３に記載の補助装置。
16. 前記調節手段は、前記光源に沿って流れ、これによってランプを冷却する空気の速度を合わせるのに適する請求項１５に記載の補助装置。
17. 前記調節手段は、前記紫外処理チャンバの出口温度と入口温度との差を測定する温度測定手段により制御される請求項１６に記載の補助装置。
18. 前記調節手段は、前記紫外光源により放出される紫外線の強度を測定する強度測定手段により制御される請求項１６に記載の補助装置。
19. 紫外線が照射される表面の少なくとも一部分に、例えばＴｉＯ_２（二酸化チタン）からなるＰＴＯ（光触媒酸化）コーティングが施されている請求項１から１８のいずれかに記載の補助装置。
20. ファンを含み、該ファンのブレードの表面を含む、少なくとも紫外線が照射される前記ファンの表面に、ＰＴＯコーティングが施されている請求項１９に記載の補助装置。
21. 少なくとも１つの別体のファンモジュールと、少なくとも１つの別体のバルブモジュールとも含み、それぞれの前記空調モジュール、それぞれの前記ファンモジュールおよびそれぞれの前記バルブモジュールは、いかなる配置にも互いに気密に接続可能であり、全ての前記モジュールは、実質的に同じフランジを含み、互いに対向する前記フランジは、分割可能で閉鎖可能な、閉鎖位置において両フランジの上に延伸してこれらのフランジを互いに圧接するリングによって、互いに取り外し可能に接続され、これで、前記モジュールをあらゆる所望の数およびいかなる所望の配置にもモジュール式に相互に接続できる請求項１から２０のいずれかに記載の補助装置。
22. 前記バルブモジュールは、前記空調モジュールの入口側および出口側の両方に配置され、前記２つのバルブモジュールのバルブの閉鎖の後、前記空調モジュールが取り外し可能である請求項２１に記載の補助装置。
23. 前記紫外処理チャンバの内壁に、前記紫外光源の部分に位置し、さらに上流および下流に、前記紫外光源の前記紫外処理チャンバの長さ方向の長さと４０％と少なくとも等しい距離に亘って延伸する反射性コーティングが施されている請求項２の補助装置。
24. 前記コーティングは拡散反射性である請求項２３に記載の補助装置。
25. 請求項１から２４のいずれかに記載の補助装置を含む、例えば、吸気システム、空気濾過システム、空気清浄システムなどの空調装置。

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