JP2014522472A - 高機能空気浄化装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
1.メイン気流吸気口およびバイアス気流吸気口は、同じ装置吸気口がもとになっている。
たとえば、補助フィルターが前記メインフィルターの上流位置に配置される場合、汚染物を含む空気は、ファンにより流されるメイン気流につれて、先に補助フィルターを通過する。直接補助フィルターを通過するため、汚染物を含む空気は、ある程度浄化される。そして、下流位置において既にメインフィルターにより浄化された空気と混合する。たとえば、補助フィルターが前記メインフィルターの下流位置に配置される場合、メインフィルターにより浄化された空気は、下流位置においてメイン気流と混合して、直接補助フィルターを通過する。したがって、汚染物を含む空気は、二重浄化される。
VolumeIn トータルの流れ込む空気量
LeakageIn 装置吸気口を介さず装置内に流れ込むトータル空気量
LeakageOut 装置排気口を介さず装置外部に流れ出すトータル空気量
Vwm1 メイン気流流速(メインフィルターの排気面の隣を流れる)
Vwm2 メイン気流流速(メインフィルターの吸気面の隣を流れる)
Vmain1 メインフィルターの垂直断面の排気面の輪郭線に隣接するメイン気流速度
Vmain2 メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線に隣接するメイン気流速度
Am1 メイン気流吸気口の横断面積
Am2 バイアス気流吸気口横断面積
nA1 メインフィルター排気面に垂直するベクトル
kV1 メイン気流Vwm1に垂直するベクトル
nA2 メインフィルターの吸気面に垂直するベクトル
kV2 メイン気流Vwm2に垂直するベクトル
C3 第3システム定数
C4 第4システム定数
以下の数式7により、メインフィルターの少なくとも二つの面の気圧とそのメイン気流の流速との関係を求める。
Pout メインフィルターの排気面の受ける気圧
Vmain1 メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線に隣接するメイン気流速度
Vmain2 メインフィルターの垂直断面の排気面の輪郭線に隣接するメイン気流速度
ρ 空気密度
以下の数式8により、メインフィルターの厚さ、横断面積、バイアス気流がメインフィルターを通過する際の流速を求める。
Pin メインフィルターの吸気面の受ける気圧
D バイアス気流がメインフィルターを通る際のフィルター厚さ
C1 第1システム定数
C2 第2システム定数
ρ 空気密度
V バイアス気流がメインフィルターを通る際の流速
前記一つの空気浄化装置は、さらに浄水システムまたは流体システムに応用でき、前記装置吸気口は流体装置の入口であり、前記装置排気口は流体装置の出口であり、前記ファンは流体を上流から下流に流す設備であり、前記浄水システムまたは流体システムは、さらに少なくとも一つのメイン流体入口および少なくとも一つのバイアス流体入口を含み、装置運転時において、メイン流体は筐体の上流から下流へ流れ、前記メイン流体はメイン流体入口を通って、前記メインフィルターの少なくとも一つの面の隣を流れ、前記メインフィルターの少なくとも二つの面への気圧を異なる流体圧力にし、バイアス流体は汚染物を含む流体であり、バイアス流体はバイアス流体入口を通ってからメインフィルターの比較的高い流体圧の面から比較的低い流体圧の面に向かって流れ、汚染流体を浄化する。
Claims (40)
- 筐体と、
少なくとも一つの装置吸気口と、
少なくとも一つの装置排気口と、
少なくとも一つのメインフィルターと、
少なくとも一つのメイン気流吸気口と、
少なくとも一つのバイアス気流吸気口と、
を含み、
前記メイン気流吸気口およびバイアス気流吸気口は、前記装置吸気口の位置に設けられ、
メイン気流が筐体内の上流から下流に流れる際、前記メインフィルターの少なくとも二つの面への気圧を異なる気圧にするために、前記メインフィルターの少なくとも一つの面の隣を流れ、
バイアス気流はバイアス気流吸気口を介して、メインフィルターの比較的高い気圧の面から比較的低い気圧の面に向かって流れる空気浄化装置。 - さらに少なくとも一つの圧力排気口を含み、
前記圧力排気口は、筐体の任意の位置に設けられ、当該圧力排気口を介して空気が外部から筐体内に流れ込まれるまたは筐体から外部に流し出されることが可能となるように、当該圧力排気口の大きさは適切に調整される請求項1に記載の空気浄化装置。 - さらに少なくとも一つの補助フィルターを含む請求項1に記載の空気浄化装置。
- メイン気流を上流から下流に流す設備や方法をさらに含み、
前記設備は、一つのファンまたは連続回転可能な設備であり、
前記メイン気流を上流から下流に流す方法は、前記空気浄化装置と、他の一つの吸気ファンまたは排気ファンを含む他の環境装置とを接続する方法であり、前記接続する方法は、前記装置吸気口または装置排気口を、当該他の環境装置の吸気口または排気口に接続する方法である請求項1に記載の空気浄化装置。 - 前記ファンは吸気ファンであり、前記吸気ファンはメインフィルターの下流位置に設けられる請求項4に記載の空気浄化装置。
- 前記ファンは、送風ファンまたは排気ファンであり、前記送風ファンまたは排気ファンはメインフィルターの上流位置に設けられる請求項4に記載の空気浄化装置。
- 前記メイン気流を上流から下流に流す設備はまた、メインフィルターに接続される連続回転設備であり、前記連続回転設備が運転する際、メインフィルターもまた同時に回転する請求項1に記載の空気浄化装置。
- 前記一つの空気浄化装置をさらに一つの基本ユニットとみなし、
複数の前記基本ユニットはさらに組合せられ、前記組合せ方法は、一つのユニットの一部または全部の装置排気口を利用して、他の一つまたは複数のユニットの一部または全部の装置吸気口に接続する請求項1に記載の空気浄化装置。 - 前記一つの空気浄化装置の前記メイン気流吸気口、バイアス気流吸気口および装置吸気口は、メイン気流吸気口およびバイアス気流吸気口が同じ装置吸気口がもとになっている、または、メイン気流吸気口およびバイアス気流吸気口がそれぞれ異なる装置吸気口がもとになっている、または、これらの特徴を同時に備える、とのうち、いずれか一つの特徴を有する請求項1に記載の空気浄化装置。
- 一つまたは複数のファンの使用により、または、メインフィルターの垂直断面の内側輪郭線および外側輪郭線の区別により、または、前記メインフィルターの排気面およびメインフィルターの吸気面が異なる材料および/または異なる表面粗さを有することにより、または、装置吸気口の開閉大きさおよび配置方向;装置排気口の大きさおよび配置方向;メイン気流吸気口の大きさおよび配置方向;バイアス気流吸気口の開閉大きさおよび配置方向;筐体の長さ、幅、厚み、高さなどの寸法;筐体内のメイン気流の流動の経路または通路の広さ、長さおよび方向;装置内におけるメインフィルターの配置方向;装置内における補助フィルターの配置方向;メイン気流を上流から下流に流す設備の運転速度;などのパラメータのうちいずれか一つまたは複数を調整することにより、とのうち、いずれか一つまたは複数の方法を用いて、前記メインフィルターの吸気面および排気面と隣接するメイン気流の流速を区別させる請求項1に記載の空気浄化装置。
- 前記調整方法は手動調整、電子制御による自動調整のうち一種または多種を混合した調整方法により行う請求項10に記載に空気浄化装置。
- さらに中央処理装置を含む請求項1に記載の空気浄化装置。
- さらに一つまたは複数の環境センサーを含み、
前記環境センサーは、温度、湿度、揮発性有機化合物、ホルムアルデヒド、二酸化炭素、一酸化炭素、ほこり、オゾン、窒素酸化物、細菌、ラドン、気流速度、気流量、気圧、環境光輝度、音または空気中の各種放射能レベルのうち、少なくとも一つを計測する請求項1に記載の空気浄化装置。 - 前記電子制御による自動調整方法は、前記環境センサーにより計測されたデータに基づいて判断する、または、予め前記中央処理装置にインストールされているコンピュータプログラムを実行することにより行なう請求項11に記載の空気浄化装置。
- 前記コンピュータプログラムは一つまたは複数の装置運転モードを含む請求項14に記載の空気浄化装置。
- 前記メインフィルターは、空気を通すことが可能な任意の形状および材料の容器に載置され、活性炭、光触媒材料もしくは分子篩または沸石を含む顆粒状材料、または任意の割合でこれらを混ぜてなる顆粒状混合物;あるいは、活性炭、光触媒もしくは分子篩または沸石、または任意の割合でこれらを混ぜてなる混合物、が吸着され、空気を通すことが可能な材料;あるいは、活性炭、光触媒もしくは分子篩または沸石、または任意の割合でこれらを混ぜてなる混合物、が吸着されるハニカム構造の材料;のうち、いずれか一つのフィルター材料である請求項1に記載の空気浄化装置。
- 前記メインフィルターの吸気面または排気面には、さらに少なくとも一層以上の他の空気浄化機能を有するフィルター層が配置される請求項1に記載の空気浄化装置。
- 前記メインフィルターは、並列配置され、かつ、異なる機能を有する一組の浄化フィルターである請求項1に記載の空気浄化装置。
- 前記補助フィルターの吸気面または排気面には、さらに他の空気浄化機能を有するサブフィルター層が配置される請求項3に記載の空気浄化装置。
- 前記補助フィルターは、並列配置され、かつ、異なる機能を有する一組の浄化フィルターセットである請求項3に記載の空気浄化装置。
- 前記メインフィルターは、厚さが均等または不均等のフィルターで、
前記メインフィルターの厚さが均等である場合、前記メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線と排気面の輪郭線とは平行配置であり、
前記メインフィルターの厚さが不均等である場合、前記メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線と排気面の輪郭線とは非平行配置である請求項1に記載の空気浄化装置。 - 前記メインフィルターは、一つ以上の面を有する中実の立体フィルターである請求項1に記載の空気浄化装置。
- 前記メインフィルターは、中空方向が前記メイン気流の流れ方向と平行配置された中空柱状のフィルターであり、
前記吸気面および排気面は、それぞれ前記中空柱状のフィルターの内壁面または外壁面のいずれか一つである請求項1に記載の空気浄化装置。 - 前記メインフィルターが中空柱状フィルターである場合、
前記メイン気流は、前記中空柱状フィルターの内面側のみを流れる、または、前記中空柱状フィルターの外面側のみを流れる、または、前記中空柱状フィルターの内面側および外面側をともに流れる、との経路のうち、いずれか一つまたは複数の経路を経て、前記筐体の上流から下流に流れる請求項1に記載の空気浄化装置。 - 前記補助フィルターは、前記メインフィルターの上流または下流のうちいずれか一方または両方の位置に配置され、メイン気流が直接通れる方向に配置される請求項3に記載の空気浄化装置。
- 前記補助フィルターは、前記メインフィルターの上流または下流のうちいずれか一方または両方の位置に配置され、前記メインフィルターと直列配置される請求項3に記載の空気浄化装置。
- 前記補助フィルターは、前記メインフィルターの吸気面の前側の位置、かつ、前記メインフィルターと並列配置され、または、前記メインフィルターの排気面の後ろ側の位置、かつ、前記メインフィルターと並列配置され、との配置位置のうち、いずれか一つまたは複数の位置に配置される請求項3に記載の空気浄化装置。
- さらに少なくとも二つの補助フィルターを含み、
そのうち一つの補助フィルターは前記メインフィルターと並列配置され、他の一つの補助フィルターは、前記メインフィルターと直接配置される請求項3に記載の空気浄化装置。 - さらに少なくとも二つの補助フィルターを含み、
そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される空気流が直接通れる方向に配置され、他の一つの補助フィルターはメインフィルターと並列配置され、前記メインフィルターの吸気面の前側または排気面の後ろ側の位置に配置される請求項3に記載の空気浄化装置。 - さらに少なくとも二つの補助フィルターを含み、
そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される気流が直接通れる方向に配置され、他の一つの補助フィルターはメインフィルターと直接配置され、前記二つの補助フィルターは前記メインフィルターの上流または下流の位置に配置される請求項3に記載の空気浄化装置。 - さらに少なくとも三つの補助フィルターを含み、
そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される気流が直接通れる方向に配置され、他の一つ補助フィルターはメインフィルターと並列配置され、前記メインフィルターの吸気面の前側または排気面の後ろ側の位置に配置され、さらに他の一つの補助フィルターはメインフィルターと直列配置され、メインフィルターの上流または下流の位置に配置される請求項3に記載の空気浄化装置。 - 前記複数の補助フィルターは、互いに接続されて一つのトータル補助フィルターを構成でき、前記トータル補助フィルターは、一部または全部の補助フィルターがメインフィルターと並列配置される、または、一部または全部の補助フィルターがメインフィルターと直列配置される、または、一部または全部の補助フィルターおよびメインフィルターがファンにより上流から下流に流される気流が直接通れる方向に配置される、とのうち、いずれか一つまたは複数の特徴を有する請求項31に記載の空気浄化装置。
- さらに少なくとも一種または複数種の空気浄化部品を含み、
前記空気浄化部品は、高圧静電集塵機;マイナスイオン発生器;オゾン発生器;酸化剤発生器;活性炭、光触媒材料もしくは分子篩または沸石材料のうちいずれか一つまたは任意の割合でこれらを混合した任意形状任意材料の顆粒状混合物を含むフィルター;ウォーター・カーテン装置;紫外線ランプ;のうちいずれかであり、
前記空気浄化部品は任意の位置に配置され、さらに空気浄化を補助する請求項1に記載の空気浄化装置。 - さらに少なくとも一種または複数種の空気浄化部品を含み、
前記空気浄化部品は、マイナスイオン発生器、オゾン発生器、酸化剤発生器のうちいずれかであり、
前記空気浄化部品はメインフィルターの上流位置に配置され、
前記メインフィルターは、酸化剤または活性酸素により触媒酸化反応を行うフィルターである請求項1に記載の空気浄化装置。 - さらにメインフィルターの上流位置に配置される少なくとも一つの紫外線ランプを含み、
前記紫外線ランプは、気体汚染物および酸化剤または活性酸素を、メインフィルターに進入させる前の段階で活性化させ、メインフィルターがさらに有効に酸化触媒反応を行うようにする請求項1に記載の空気浄化装置。 - さらに、ヒーター、クーラー、エアコン、加湿器、除湿器、レンジフード、ハンドドライヤー、ディスポンサー、コンポスト装置、ペットハウス、シューズキャビネットなどの異なる環境装置とあわせて使用できる請求項1に記載の空気浄化装置。
- 放射性物質を含む空気の吸着に使用される場合、その筐体は、放射性物質の漏洩を防止可能な材料、または、放射の漏洩を防止する材料により塗装される塗料層を使用する請求項1に記載の空気浄化装置。
- 放射性物質を含む空気の吸着に使用される場合、前記メインフィルターの排気面には、さらに放射の漏洩を防止する隔離層が設けられる請求項1に記載の空気浄化装置。
- 前記空気浄化装置は、さらに浄水システムまたは流体システムに応用でき、
前記装置吸気口は流体装置の入口であり、前記装置排気口は流体装置の出口であり、前記メイン気流を上流から下流に流す方法または設備は流体を上流から下流に流す設備であり、
前記浄水システムまたは流体システムは、さらに少なくとも一つのメイン流体入口および少なくとも一つのバイアス流体入口を含み、
装置運転時において、メイン流体は筐体の上流から下流へ流れ、前記メイン流体はメイン流体入口を通って、前記メインフィルターの少なくとも一つの面の隣を流れ、前記メインフィルターの少なくとも二つの面への気圧を異なる流体圧力にし、
バイアス流体は汚染物を含む流体であり、バイアス流体はバイアス流体入口を通ってからメインフィルターの比較的高い流体圧の面から比較的低い流体圧の面に向かって流れ、汚染流体を浄化する請求項1に記載の空気浄化装置。 - 請求項1〜39のいずれか一項に記載の空気浄化装置により、空気または流体を浄化する空気浄化方法。
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