JP2018531354A - 空気加湿及び／又は浄化 - Google Patents

Abstract

本出願は、空気を浄化及び／又は加湿する装置に関し、空気を浄化及び／又は加湿する方法に関する。装置は、回転フィルタ(1)と、回転フィルタ(1)を通じて空気を通すファン(9,10)と、貯槽(4,5)とを含み、回転フィルタの回転速度及びファンの設定は、周囲相対湿度及び周囲ガス状汚染物質濃度に依存する。装置は、化学吸着の構成を回転フィルタ(1)の使用と組み合わせることにより、湿度レベル及び空気中の標的ガス状汚染物質のレベルに基づいて空気を浄化し且つ／或いは周囲湿度を調整することができる。本発明は液体輸送のためのポンプの必要を取り除き、ユーザによる頻繁で高価なフィルタ交換の必要を取り除き、代わりに、ユーザが貯槽(4,5)内の濾過溶液を定期的に補給することのみを要求する。

Description

本発明は、空気処理の分野に関し、具体的には、回転フィルタと、ファンと、濾過溶液とを使用する、空気加湿(air humidification)及び／又は浄化(purification)に関する。

屋内空気の質は、住民(population)の健康及び快適性に対する影響を有する。屋内空気汚染は、多数の健康上の問題を引き起こすことがある有意なリスク要因である一方で、人々はますます多くの時間を屋内で費やしている。適切な空気浄化及び／又は加湿システムを適用することによって、不満足な屋内空気の質の悪影響を最小限に抑えることができる。

屋内空気汚染物質は、３つの群、即ち、微粒子、タバコの煙及び放射性粒子を含む、粒子状物質、揮発性有機物（ＶＯＣ）及び無機化合物を含む、ガス及び蒸気、並びに菌類、胞子、細菌及びウイルスのような微生物を含む、生物学的汚染物質で主に構成される。特に、ＶＯＣへの暴露は、眼、皮膚、及び気道の刺激のような健康への悪影響を引き起こすことがあり、癌及び白血病を含むより重篤な疾患も引き起こすことがある。

屋内空気汚染を制御し且つ屋内空気の質を改善する一般的な方法は、汚染源を制御すること、空気交換（換気）率を向上させること、並びに空気清浄器及び加湿器を使用することを含む。屋内空気汚染物質を除去する空気清浄器の使用はますます普及してきている。伝統的な空気清浄器は、フィルタを使用して粒子状物質を除去し、或いは収着物質（例えば、顆粒状活性炭）を使用して空気から汚染ガス及び／又は臭気を吸収する。

汚染ガス化合物の中でも、ホルムアルデヒドガスの存在が特別なリスクとして特定されている。ホルムアルデヒドは有毒であり、アレルギ性があり、且つ発癌性がある。空気中の０．１ｐｐｍより上の濃度で、ホルムアルデヒドは目や粘膜を刺激して、涙目を引き起こす。この濃度以上で吸入したホルムアルデヒドは、頭痛、喉の灼熱感、呼吸困難を引き起こすことがあり、喘息症状を引き起こすか或いは悪化させ得る。

しかしながら、物理的吸着を介して多孔質吸着媒体によって効果的に除去し得る他の屋内揮発性有機化合物と異なり、ホルムアルデヒドは、その比較的低い沸点（−１９．３℃［−２．７４°Ｆ］）の故に、よって、高い揮発性の故に、純粋な吸着媒体によって満足に除去することができない。活性炭のＶＯＣ吸着能力は、減少する沸点を有するガスについて減少する。即ち、室温より上の沸騰温度を有するガスは、活性炭によって比較的容易に吸収されることができるが、室温より下の沸騰温度を有するガスは、適度に又は不十分に吸着されるに過ぎない。

活性炭の使用に関連する問題を克服するために、化学吸着フィルタが利用されることがある。そのようなフィルタは、多孔質基材に含浸された特定の化学種(chemical species)を含む。次に、含浸された基材は、空気清浄器内に化学吸着フィルタとして配置されることがある。含浸した化学種は、ホルムアルデヒドと反応することがある。空気からホルムアルデヒドガスを吸収することができる化学種は、主に有機アミンである。有機アミンとホルムアルデヒドとの間の反応を、式１(Equation 1)に例示している。ホルムアルデヒドが有機アミンと反応した後、ホルムアルデヒドは、フィルタ内に残って空気から除去される不揮発性化合物となる。

化学吸着フィルタの吸収性能は、空気の相対湿度（ＲＨ）によって影響されることがある。一般的に、ホルムアルデヒドに向かうフィルタの吸収能力及びワンパス吸収効率は、ＲＨの減少に伴って減少する、特にＲＨ＜３０％のときに減少する。従って、ＲＨ＜３０％の乾燥空気において、ホルムアルデヒドに向かうフィルタの空気清浄性能は、不満足になることがある。従って、周囲のＲＨをＲＨ＞３０％に維持することが望ましい。これは空気からホルムアルデヒドを吸収することができる水又は水性化学溶液で化学吸着フィルタを湿らせることによって可能である。

空気清浄用の水性化学溶液との組み合わせにおける固定的な湿式フィルタの使用は、ＷＯ２０１３／１２８３５０Ａ１及びＣＮ１０４０６７０６０Ａに開示されている。この文献は、ポンプを用いてその頂部で化学溶液で洗浄される固定的なフィルタ構造を含むシステムを記載している。空気中の汚染ガスがフィルタを通過するとき、ガスはフィルタ構造の内側の化学物質と反応し、それにより、空気から除去される。記載した固定的な湿式フィルタは、周囲空気の相対湿度（ＲＨ）が低くなり過ぎるのを防止して汚染ガスに向かう満足な空気清浄性能を可能にするために使用することができる加湿フィルタとして同時に働くことができる。しかしながら、そのようなシステムは、フィルタが水性化学溶液で湿ることを可能にするためにポンプを必要とし、それは騒々しく高価であることがあり、定期的な交換を必要とすることがあり、フィルタの定期的な交換を必要とすることもあり、それは不便でコストがかかる。

上述の問題を実質的に緩和し或いは克服する、空気を加湿し且つ／或いは浄化する装置及び方法を提供することが、本発明の目的である。本発明は独立項によって定められる。従属項は有利な実施形態を定める。

本発明によれば、回転フィルタ、例えば、回転可能な空気透過性回転フィルタと、空気透過性回転フィルタを通じて空気を通すファンと、貯槽とを含む、空気を加湿及び／又は浄化する装置が提供される。貯槽は、濾過溶液を収容するのに適する。濾過溶液が貯槽内に提供されると、空気透過性回転フィルタは濾過溶液と連通する。よって、回転フィルタは、回転フィルタが回転するときに回転フィルタが貯槽を通じて進む（通過する）よう、貯槽内に部分的に配置される。その場所の故に、溶液が貯槽内に提供されるときに、回転フィルタは濾過溶液を通じて進む。回転フィルタの回転速度及びファンの設定は、周囲相対湿度に依存する。換言すれば、ファンの設定、例えば、ファンによって生成される空気流の速度、及び回転フィルタの回転速度は、湿度センサからのフィードバックによって制御される。湿度センサは、装置の部分であってよい。代替的に、装置は、例えば、装置外部の湿度センサからデータを受信するための無線コンポーネントを含む。更に、ファンの設定、例えば、ファンによって生成される空気流の速度、及び回転フィルタの回転速度は、ガス状汚染物質センサからのフィードバックによって更に制御される。ガス状汚染物質センサは、装置の部分であってよい。代替的に、装置は、例えば、装置外部のガス状汚染物質センサからデータを受信するための無線コンポーネントを含む。

本発明の１つの実施形態によれば、装置は、湿度センサ及びガス状汚染物質センサに有線式又は無線式に結合されるコントローラを含む。コントローラは、湿度センサ及びガス状汚染物質センサによってそれぞれ感知される湿度及びガス状汚染物質に依存して、回転フィルタを駆動するモータ又はファン及び回転フィルタの設定を適合させるように構成される。例えば、コントローラは、回転フィルタの回転を開始又は停止するように構成される。例えば、コントローラは、ファンをアクティブ化又は非アクティブ化させるように設定される。

幾つかの実施形態において、貯槽は、ユーザが現場で或いは貯槽を充填する装置から貯槽を取り外して貯槽を交換することによって濾過溶液を導入する、単一の部分を含む。代替的な実施形態において、貯槽は、少なくとも２つの部分を含み、第１の部分（「トレイ」）は、空気透過性回転フィルタが接触する濾過溶液を保持し、第２の部分（「タンク」）は、未使用の濾過溶液を保持し、必要に応じて濾過溶液をトレイ内に放出する。これは、濾過溶液を容易に補給し或いは交換するために、ユーザがトレイ及び装置の他の構成とは無関係にタンクを取り外すのを可能にする。

貯槽がトレイ及びタンクを含む幾つかの実施形態において、貯槽は、トレイ内に実質的に一定量の濾過溶液を維持することにより、トレイ内の濾過溶液が装置の作動のために実質的に最適なレベルに維持されるのを可能にする機構を含む。機構は、任意の適切な機構であってよい。例えば、貯槽は、濾過溶液をタンクからトレイに制御可能に放出するために、制御システムによってポンプ又はバルブにリンクされる、レベル制御スイッチを含んでよい。幾つかの実施形態において、制御システムは、受動的レベル制御装置を含んでよい。

幾つかの実施形態において、濾過溶液は、水溶液であってよい。幾つかの実施形態において、濾過溶液は、水であってよい。代替的な実施形態において、濾過溶液の組成は、特定の（複数の）汚染物質に合わせて調整されてよい。例えば、濾過溶液は、アルカノールアミンと、二炭酸塩及び湿潤剤の一方又は両方とを含んでよい。幾つかの実施形態において、濾過溶液は、トリス−ヒドロキシメチル−アミノメタンと、ＫＨＣＯ_３及び蟻酸カリウムの一方又は両方とを含む。幾つかの実施形態において、濾過溶液中のアルカノールアミンの量は、２５％ｗ／ｗ以下又は２０％ｗ／ｗ以下であり、且つ／或いは、二炭酸塩の量は１５％ｗ／ｗである。

幾つかの実施形態において、回転フィルタは、１つ又はそれよりも多くの親水性材料を含む。幾つかの実施形態において、回転フィルタは、セラミック、親水性ポリマ材料、親水性繊維材料、又は親水性紙のうちの１つ又はそれよりも多くを含む。

幾つかの実施形態において、空気透過性回転フィルタは、空気との大きな接触表面積、例えば、少なくとも０．１ｍ^２を有する。幾つかの実施形態において、回転フィルタは、波形構造又はハニカム構造を有する。幾つかの実施形態において、波形構造又はハニカム構造は、空気通過のための複数の開放通路を含む。好ましくは、開放通路は、実質的に直線である。好ましくは、開放通路は、少なくとも１０ｍｍの長さを有する。好ましくは、開放通路の直径は、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲内にある。

幾つかの実施形態において、装置は、回転可能なフレームを更に含み、回転フィルタは、回転可能なフレームと連通する。幾つかの実施形態において、回転可能なフレームは、使用中に濾過溶液と接触する１つ又はそれよりも多くのバケツを含む。

幾つかの実施形態において、装置は空気を加湿するためにある。幾つかの実施形態において、装置は空気を浄化するためにある。幾つかの実施形態において、装置は空気を加湿及び浄化するためにある。幾つかの実施形態において、空気浄化及び加湿は実質的に同時である。幾つかの実施形態において、装置によって遂行される機能は、周囲相対湿度に依存する。

本発明の１つの実施形態によれば、回転フィルタは、化学吸着フィルタである。

本発明の１つの実施形態によれば、ガス状汚染物質センサによって感知されるガス状汚染物質のレベルがユーザにとって許容可能でない予め設定されるレベルを超えるならば、回転フィルタは回転するように制御される。そのような状況では、例えば、化学吸着フィルタの高い性能を保証するために、フィルタは、貯槽内に存在する濾過溶液で定期的に湿らされなければならない。よって、回転フィルタは、回転するように制御されなければならない。

本発明の１つの実施形態によれば、装置は、いつ貯槽を補充するか或いはいつ貯槽内の濾過溶液を補給するかを示すユーザ注意喚起機構を含み、ユーザ注意喚起機構は、ガス状汚染物質センサによって検知されるガス状汚染物質レベルが予め設定される時間の量に亘って予め設定されるレベルより上であるときに、アクティブ化される。この予め設定されるレベルより上のガス状汚染物質レベルは、例えば、ユーザにとって許容可能でない。

本発明の１つの実施形態によれば、湿度センサから受信される周囲相対湿度レベルが予め決定される湿度値より下であるときに、回転フィルタは回転するように制御され、ファンは空気流を生成するように制御される。この状況において、空気浄化及びと加湿が遂行される。加湿が必要とされるので、ファン及びと回転フィルタがアクティブ化される。予め決定される湿度値は、ユーザにとって最低許容湿度レベルであってよい。ユーザは、装置のユーザインターフェースを介して値を入力してよい。

本発明の１つの実施形態によれば、湿度センサから受信する周囲相対湿度レベルが予め決定される湿度値より上であるとき及びガス状汚染物質センサから受信するガス状汚染物質濃度レベルが予め決定されるガス状汚染物質レベルより上であるとき、回転フィルタは断続的に回転するように制御され、ファンは継続的に空気流を生成するように制御される。この状況において、湿度レベルは許容可能である（予め決定される湿度値より上にある）が、ガス状汚染物質濃度レベルは許容可能でなく（屋内で予め決定されるガス状汚染物質レベル又は濃度を超え）、よって、空気浄化のみが必要である。しかしながら、化学吸着フィルタによる高性能浄化のために、回転化学吸着フィルタは、それが定期的に新鮮な濾過溶液で湿らされるよう、少なくとも断続的に回転するように制御されなければならない。化学吸着フィルタの断続的な回転は電力も節約し、回転フィルタを駆動するモータの寿命を増大させる。予め決定されるガス状汚染物質レベルは、ユーザにとって最大に許容可能なガス状汚染物質レベルであってよい。ユーザは装置のユーザインターフェースを介して値を入力してよい。ユーザは、例えば、装置に無線式に接続可能なデバイス上で作動するソフトウェア、例えば、スマートフォン上で作動するアプリを介して、その値を入力してよい。

本発明の１つの実施形態によれば、湿度センサから受信する周囲相対湿度レベルが予め決定される湿度値より上であるとき及びガス状汚染物質センサから受信するガス状汚染物質濃度レベルが予め決定されるガス状汚染物質レベルよりも下であるとき、回転フィルタは回転を停止するように制御され、ファンは非アクティブ化されるように制御される。この状況において、屋内の実際の湿度レベル及びガス状汚染物質レベルは許容可能である。電力を節約し、装置の構成部品の寿命を延ばすために、回転フィルタは回転を停止し、ファンは非アクティブ化される。

上述の実施形態において、予め決定される湿度値より下の湿度レベルはユーザにとって許容可能でなく、予め決定されるガス状汚染物質レベルより上のガス状汚染物質レベルは許容可能でない。両方の場合には、適切な行為が装置によって自動的に取られることができる。

本発明によれば、空気を浄化及び／又は加湿する方法も提供される。方法は、回転可能な空気透過性回転フィルタと、回転フィルタを通じて空気を通すファンと、濾過溶液を含む貯槽とを含み、空気透過性回転フィルタが濾過溶液と連通する、装置を提供するステップと、回転フィルタを回転させ、それにより、濾過溶液を回転フィルタに沈着させ(堆積させ)(depositing)、沈着した濾過溶液を回転フィルタの内部を通じて分散させるステップとを含み、回転フィルタの回転速度は、周囲相対湿度に依存する。

換言すれば、空気を浄化及び／又は加湿する方法は、回転フィルタを回転させ、それにより、回転フィルタの上に濾過溶液を沈着させ、且つ沈着した濾過溶液を回転フィルタの内部を通じて分散させるステップと、回転フィルタを通じて空気を通すステップと、周囲相対湿度に依存して回転フィルタの回転速度及び回転フィルタを通じる空気流を制御するステップとを含み、回転フィルタの回転速度及び回転フィルタを通じる空気流を制御するステップは、周囲空気中のガス状汚染物質濃度に更に依存する。

空気中の汚染物質は除去され、且つ／或いは、空気湿度は、周囲空気を回転フィルタ上及び内に配置される濾過溶液に曝すことによって調整される。幾つかの実施形態において、空気透過性回転フィルタの回転速度は、毎分２回転（ｒｐｍ）以下である。幾つかの実施形態において、回転フィルタを通じる空気流は、約１ｍ／ｓである。

幾つかの実施形態において、装置は、回転フィルタが連通する回転可能なフレームを更に含み、フレームは、１つ又はそれよりも多くのバケツを含む。そのような実施形態において、フレームは回転され、そして、それによって回転フィルタが回転させられ、（複数の）バケツが濾過溶液と接触し、濾過溶液の一部を収集する。濾過溶液は、フレームが回転し続けるに応じて回転フィルタに沈着させられ、回転フィルタの内部を通じて分散する。

幾つかの実施形態において、方法は空気を加湿する方法である。代替的な実施形態において、方法は空気を浄化する方法である。幾つかの実施形態において、方法は空気を浄化及び加湿する方法である。幾つかの実施形態において、空気浄化及び加湿は実質的に同時である。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に記載する実施形態から明らかであり、それらを参照して解明されるであろう。

次に、添付の図面を参照して、一例として、本発明の実施形態を記載する。

本発明に従った装置の１つの実施形態の概略図を示している。 本発明に従った装置の１つの実施形態の概略図を示している。 本発明の１つの実施形態に従った空気透過性回転フィルタを示している。 本発明の１つの実施形態に従った空気透過性回転フィルタの概略的な断面図を示している。 本発明に従った装置の１つの実施形態の概略図を示している。 本発明の１つの実施形態に従った装置の断面図を示している。 本発明の１つの実施形態に従った装置の断面図を示している。 本発明の実施形態を含む装置の概略図を示している。

本記載を通じて、「濾過溶液」(“filtration solution”)に言及する。これは化学吸着フィルタを湿らすために使用されてよい溶液である。フィルタを湿らせることによって、低い周囲相対湿度(ambient relative humidity)の条件の下でさえも、空気からの汚染ガスの高性能な化学吸着(chemisorption)が保証される。

本発明は、化学吸着の構成(features)を湿式空気透過性回転フィルタの使用と有利に組み合わせることにより、空気を浄化すること及び空気の相対湿度を調節することの両方が可能である装置(apparatus)を提供する。

空気透過性回転フィルタの湿潤(wetting)は、回転フィルタの回転の結果としての空気透過性回転フィルタへの濾過溶液の沈着(堆積)(deposition)と、後続の空気透過性回転フィルタを通じた濾過溶液の効果的な分散(dispersal)とによって達成される。幾つかの実施形態において、沈着した濾過溶液は、空気透過性回転フィルタの実質的に全容積を通じて分散する。この湿潤システムは、低い周囲相対湿度の条件の下でさえも、装置が空気からの汚染ガスの高性能化学吸着を達成することを可能にする。

部分的には、回転フィルタの回転速度を制御することによって、回転フィルタの湿潤の程度を制御することができる。

空気が特に乾燥しているときには、回転フィルタの回転速度を増大させることによって、空気加湿及び空気清浄の速度を増大させることができる。これは回転フィルタの湿潤率を増大させ、それにより、フィルタから空気中への水分蒸発速度を増大させる。

高い相対周囲湿度(relative ambient humidity)の条件の下では、空気透過性フィルタの回転の終了によって、空気透過性回転フィルタの湿潤を終了させることができる。その場合には、ファンによって生成される回転フィルタを通じる空気流を継続してよく、よって、フィルタは乾燥する。回転フィルタの乾燥は空気加湿を停止するのに対し、（複数の）周囲汚染ガスを吸収することができる化学種は回転フィルタの内側に保持され、それにより、装置の空気清浄機能性は維持される。

空気加湿も空気浄化も必要とされないとき、ファンによって生成されるようなフィルタを通じる空気流及び空気透過性回転フィルタの回転の両方は終了させられる。

好ましい実施形態において、フィルタの回転速度は周囲相対湿度に依存する。

本発明は、ユーザによる頻繁で高価なフィルタ変更の必要性を取り除き、その代わりに、ユーザが定期的に濾過溶液を補給(refresh)又は交換(replace)することだけを要求する。本発明は、濾過溶液をフィルタに輸送するポンプの必要性も取り除く。

回転フィルタは、任意の適切な構造又は構成で作られてよい。有利には、回転フィルタは、ファンがフィルタを通じる空気流を通過するときに比較的低い圧力降下のみを受けながら、回転フィルタが空気との大きな接触表面積をもたらすような方法において、構成される。例えば、回転フィルタは、図３ａ及び図３ｂに示すように、空気通過のための複数の平行な開放通路を備えるハニカム構造又は波形構造を有してよい。図３ｂは、回転フィルタ内の開放通路（１ａ）及びおよび波形（１ｂ）を示している。回転フィルタは、少なくとも０．１ｍ^２、少なくとも０．２ｍ^２、少なくとも０．３ｍ^２、又は少なくとも０．４ｍ^２の表面積を有してよい。

好ましい実施形態において、回転フィルタの空気通路又は他の表面積増大構成の孔直径は、０．２ｍｍ〜５ｍｍの間であり、より好ましくは０．３ｍｍ〜３ｍｍの間であり、より一層好ましくは０．４ｍｍ〜２．５ｍｍの間であり、 最も好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍの間である。

好ましい実施形態において、空気通路は、実質的に直線である。

好ましい実施形態において、空気通路は、少なくとも１０ｍｍの長さを有する。これは、空気汚染物質が吸収されるために空気の流れがフィルタに通されるときに、通路の内側の空気の十分に長い滞留時間(residence time)を保証するのに役立つ。満足な程度の空気清浄及び／又は空気加湿が達成されるのを可能にするために、少なくとも５〜１０ｍｓの滞留時間が必要とされる。回転フィルタの空気通路内の空気の滞留時間中に、汚染ガスが空気通路壁に含まれる化学吸着種と反応する場所である空気通路壁への汚染ガスの拡散輸送を介して、空気清浄が起こる。同時に、湿式空気通路壁から空気中への水分の拡散輸送を介して、加湿が起こる。空気通路の長さは、フィルタの厚さに実質的に対応する。

回転フィルタは、任意の適切な材料で作られてよい。有利には、回転フィルタは、セラミック、親水性ポリマ材料、親水性繊維材料、又は親水性紙のような、１つ又はそれよりも多くの親水性材料を含む。親水性材料をフィルタ構造に含めることによって、回転フィルタに沈着した濾過溶液の急速な分散が達成されることがある。加えて、回転フィルタに沈着した濾過溶液の急速な分散は、毛管現象、水和、及び重力の力によって推進させられて、フィルタ構造を通じて促進される。

好ましい実施形態において、空気通路の壁は、濾過溶液に対して透過性があるが、空気通過に対して実質的に不透過性である、親水性材料を含む。このようにして、濾過溶液は、多孔性の親水性空気通路壁内に便利に引き込まれ且つ収容されることができ、それにより、空気通路を通過する空気に直接的かつ密接に晒されるようになる。回転フィルタ構造内の通路壁の全体的な大きな表面積及び密接な露出は、通路壁内の濾過溶液から空気中への水分の急速な移転を促進する。同時に、空気から通路壁内の汚染物質吸収濾過溶液への汚染ガスの極めて効果的に移転が達成される。これは空気加湿及び／又は空気清浄の効率的な速度をもたらす。

図３ａに示す空気透過性回転フィルタは、ＰＥＴ及びレーヨンの襞付き構造(pleated structure)である。

濾過溶液は、空気浄化又は空気加湿システムにおける使用に適した任意の薬剤(agent)を含んでよい。幾つかの実施形態において、濾過溶液は、水溶液であってよい。幾つかの実施形態において、濾過溶液は、水であってよい。幾つかの実施形態において、濾過溶液の組成は、酸性ガス状汚染物質、又はホルムアルデヒド、ベンゼン、塩化メチレンのような揮発性有機化合物のような、特定の（複数の）汚染物質に合わせて調整されてよい。例えば、（二価）炭酸塩（例えば、ＮａＨＣＯ_３、ＫＨＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３）又は水酸化物塩（例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ）を含む水溶液のような水性アルカリ性濾過溶液が、蟻酸及び酢酸のようなカルボキシル酸及びＳＯ２のような酸性ガス状汚染物質から空気を効果的に清浄するのに役立つ。代替的に、大気からホルムアルデヒドを除去しようとする濾過溶液は、トリス−ヒドロキシメチル−アミノメタンのようなアルカノールアミンを単独で或いはＫＨＣＯ_３のような二炭酸塩及び蟻酸カリウムのような湿潤剤と共に含んでよい。好ましくは、濾過溶液中のトリス−ヒドロキシメチル−アミノメタンの量は、２５％ｗ／ｗ以下である。好ましくは、濾過溶液中の重炭酸カリウムの量は、１５％ｗ／ｗ以下である。

幾つかの実施形態において、濾過溶液は、例えば、それ自体が微生物の増殖及び生存を妨げる溶液中の塩の濃度レベルに起因して、消毒特性を有することもある。代替的な実施形態では、１つ又はそれよりも多くの消毒剤を濾過溶液に添加してよい。空気浄化システム又は空気加湿器における使用に適した消毒剤を使用してよく、プロポリス及びフッ化物のような薬剤を含む。濾過溶液中の消毒剤の存在は、空気透過性回転フィルタを含む濾過溶液と接触する装置の構成が微生物の供給源にならないという利点をもたらす。これは、とりわけ、装置と関連付けられる微生物を不活性化するのに役立つことがある。

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幾つかの実施形態において、装置は、器具(appliance)として提供され、装置は、装置をアクティブ化させ且つ非アクティブ化させる手段を含むハウジング内に配置される。幾つかの実施形態において、器具又はハウジングは、所望の機能の選択（空気浄化及び加湿、空気浄化のみ、空気加湿のみ、又は周囲ＲＨ値に依存するような機能の選択）を可能にするよう、ユーザインターフェースを備える。幾つかの実施形態において、（複数の）所望の機能の選択は、例えば、ユーザによって制御されるアプリ、例えば、ユーザのスマートフォンで作動するアプリによって行われる。

幾つかの実施形態において、装置又は器具は、いつタンクを補充する(refill)か或いはいつ濾過溶液を補給する(refresh)かをユーザに示すために、光源を挿入又は収容する任意のハウジング又は装置での光源の照明、又はユーザのスマートフォンで作動するアプリ内の警報のアクティブ化又は音のアクティブ化のような、ユーザ注意喚起機構(user reminder mechanism)を更に含む。幾つかの実施形態では、これは、例えば、適切にプログラムされたコンピュータによって提供されるような、センサ及びアルゴリズムを介して行われてよい。

幾つかの実施形態では、装置を実質的に空気加湿器としてのみ使用することができる。装置を加湿器としてのみ作動させるためには、回転フィルタの回転を維持し、それにより、貯槽からの濾過溶液で回転フィルタの湿潤を維持することによって、回転フィルタを湿潤状態に維持する必要がある。濾過溶液は水を含み、幾つかの実施形態では、（複数の）ガス状汚染物質を除去するための１つ又はそれよりも多くの薬剤を含んでよい。幾つかの実施形態において、ファン速度及び回転フィルタの回転速度は、設定地点の周辺相対湿度ＲＨ_ｍａｘ及びＲＨ_ｍｉｎを使用する湿度センサを用いて制御される。好ましい実施形態では、測定されるＲＨ≧ＲＨ_ｍａｘは、器具に回転フィルタの回転及びファン駆動空気流の両方を停止させる。これは濾過溶液による回転フィルタの湿潤を終了させ、フィルタから周囲空気中への水分の移動を実質的に停止され、よって、更なる空気加湿を阻止する。好ましい実施形態において、測定されるＲＨ≦ＲＨ_ｍｉｎは、器具に回転フィルタの回転を開始させ、ファンを介して回転フィルタを通じる空気流をアクティブ化させる。これは水による回転フィルタの湿潤を可能にし、フィルタからフィルタを通過する空気流への水分の移行を可能にし、よって、空気の加湿を実現する。設定地点ＲＨレベルの好しい値は、ＲＨ_ｍｉｎ＝３５％及びＲＨ_ｍａｘ＝６５％である。必要とされるときに、ユーザは貯槽に水を加えることを注意喚起される。

幾つかの実施形態において、装置は、空気加湿が周囲ＲＨ_ｍｉｎ＜ＲＨ＜ＲＨ_ｍａｘ内で必要とされないように設定される。ファン及びフィルタ回転モータの両方は、後者のＲＨ範囲内でＯＦＦに維持されることができる。

空気透過性回転フィルタの回転速度を周囲相対湿度に依存させることによって、蒸発する水分の量及び蒸発速度を周囲相対湿度に調整することが可能になる。具体的には、相対湿度が最大設定地点レベルＲＨ_ｍａｘを超えるときに回転を停止させることによって、濾過溶液よる回転フィルタの湿潤は終了させられる。これは回転フィルタの乾燥を素早くもたらし、それは（回転フィルタを通じる空気流が継続するときでさえも）空気加湿を終了させ、不快に高い周囲相対湿度レベルの発生を防止する。周囲相対湿度が最小設定地点レベルＲＨ_ｍｉｎを下回るときに、回転フィルタの回転、従って、回転フィルタの湿潤を開始することによって、空気が乾燥し過ぎるようになるのを防ぐために必要とされるときにのみ、空気加湿が開始されるようになる。周囲相対湿度がＲＨ_ｍｉｎを十分に下回るときには、回転速度、従って、フィルタ湿潤の速度を増加させて、空気加湿の速度を増加させることができる。

代替的な実施形態では、装置を実質的に空気清浄器としてのみ使用することができる。装置を清浄器としてのみ作動させるために、周囲ＲＨレベルにも拘わらず、ファンのアクティブ化を介して空気透過性回転フィルタに空気が継続的に通される。そのような実施形態では、回転フィルタを濾過溶液で定期的に暫く濡らすことにより、回転フィルタ上又は内の濾過溶液内の初期的に溶解した化学種の時機に適った交換／再生を保証するために、回転フィルタの回転は、定期的に、例えば、毎日数分間に亘って（例えば、１０分、８分、５分、３分、２分又は１分未満に亘って）生じる。回転フィルタの回転がひとたび停止すると、装置は空気浄化装置としてのみ作動する。何故ならば、空気はファンによって回転フィルタを通過させられ、回転フィルタの内側に配置される濾過溶液からの水はフィルタが乾燥するまで蒸発させられ、それにより、初期的に溶解した化学種のみが回転フィルタの内側に残るからである。回転フィルタの内側の化学種は、空気流からガス状汚染物質を化学吸着し続ける。空気浄化モードでは、過溶液中の活性化学種によって吸収し得るガス状汚染物質の濃度を空気中で測定することができるセンサからのフィードバックによってファンのＯＮ／ＯＦＦ及び速度設定を制御することができる。ユーザは注意喚起機構によって定期的に貯槽内に濾過溶液及び／又は水を加えることを注意喚起される。

空気加湿器及び空気清浄器として作用するために、フィルタ回転速度及びファンの設定は、例えば、湿度センサ及びガス状汚染物質センサの両方からのフィードバックによって制御される。好ましい実施形態において、装置は約ＲＨ５０％の周囲湿度のレベルを維持するように設定される。何故ならば、化学吸着フィルタの性能は、上記で議論したように、相対湿度によって有意に影響されることがあり、約５０％の周囲湿度レベルの維持は、ホルムアルデヒドのような汚染物質の効果的な吸着を保証するからである。よって、空気加湿及び空気浄化の両方に向かう装置の機能性は、周囲空気中のガス状汚染物質濃度及びＲＨの測定値に基づいてアクティブ化される。

空気からの（複数の）汚染物質のワンパス除去効率（即ち、空気がフィルタを一度通過するときに達成される汚染物質の除去の割合）は、空気透過性回転フィルタを通じる空気流量のようなパラメータ、回転フィルタの設計パラメータ、及び濾過溶液の濃度に依存する。典型的には、空気／フィルタ接触面が高ければ高いほど、ワンパス除去効率はより高い。例えば、空気流が約１ｍ／ｓであり、フィルター表面が＞０．１ｍ^２であり、且つ有機アミン溶液濃度が約２０％ｗ／ｗであるならば、ホルムアルデヒド除去について、ワンパス効率は最大７０〜９０％であり得る。いずれかのパラメータの変更は、除去効率の変化をもたらす。

一例として、親水性の紙のような材料から成る回転波形フィルタを使用するときのフィルタ面での表面空気速度ｖ_ｓ≦１ｍ／ｓで、９０％よりも多くのワンパスホルムアルデヒド除去効率を達成することができ、空気通路は、直径が０．５〜２ｍｍであり、長さが≧１０ｍｍである。波形のピッチは、≧３ｍｍである。空気通路壁は、≦１ｍｍの厚さである。多孔質空気通路壁が濾過溶液を含むとき、トリス−ヒドロキシメチル−アミノメタンが約５％ｗ／ｗ濃度で溶解させられる。

好ましい実施形態において、空気透過性回転フィルタの回転速度は、回転フィルタの空気透過性部分（例えば、空気通路）の溢れ(flooding)が回避されるが、回転フィルタは、回転フィルタの局所的な乾燥、よって、例えば、塩の局所的な蓄積を回避するために、フレームの回転中の全ての位置で湿潤なままであるような、回転速度である。回転速度を２ｐｒｍ以下に限定することによって０．１ｍ^２の面領域(face area)を有する回転フィルタを用いてこれを達成することができ、周囲空気のＲＨが増加すると回転速度が減少することが分かった。代替的な実施形態では、デューティーサイクルを介して回転フィルタの回転速度を制御し且つ調節することができ、回転フィルタの回転／湿潤の短い期間は、回転フィルタの回転が起こらないより長い期間によって分離され、余分な濾過溶液が回転フィルタから排出されて貯槽又はトレイに戻ることが可能にされ、フィルタの内側の濾過溶液の残部からの水分はフィルタを通過する空気中に蒸発する。

上記で議論したように、幾つかの実施形態において、装置及び／又は器具は、いつタンクを補充するか或いはいつ濾過溶液を補給するかをユーザに示すために、ユーザ注意喚起機構を含む。幾つかの実施形態において、注意喚起(リマインダ)(reminder)は、濾過溶液の最後の更新以降にフィルタを通過した空気の総量に関連することがある。設定した時間期間中にフィルタを通過する排出空気総量(total displaced air volume)は、設定した時間期間中の装置の空気流量設定から容易に導き出される。排出空気総量が予め設定されたレベルを超えると、注意喚起機構をアクティブ化させて、濾過溶液が新鮮な濾過溶液と交換されるべきことを使用者に知らせる。代替的な実施形態において、装置はホルムアルデヒドガスセンサを含んでよく、ホルムアルデヒドガスセンサは、周囲空気中のホルムアルデヒドのレベルが予め設定されたレベルを上回るならば、回転フィルタを回転させることにより、回転フィルタを湿らせる、機構をアクティブ化させる。センサによって登録されるホルムアルデヒド濃度が予め設定されたレベルより上のままであるならば、センサは注意喚起機構をアクティブ化させて、濾過溶液が交換を必要としていることをユーザに警告する。代替的に、そのような注意喚起は、濾過溶液が予め設定されたレベルより下であるときを検出する機構を含んでよい。例えば、注意喚起機構は、フロート内に或いは貯槽又はトレイ内に取り付けられる磁石であってよい。濾過溶液のレベルが落ちると、フロートもその位置を落とし、濾過溶液が予め設定されたレベルに達すると、磁石はリードスイッチに信号を送信する。次に、リードスイッチは、例えば、適切にプログラムされたコンピュータによって提供されるようなアルゴリズムを介して、制御システムと通信して、ユーザに警告（アラート）を送る。

図１は、本発明に従った装置の１つの実施形態の概略図を示している。装置は、フレーム２内に収容された空気透過性回転フィルタ１を含み、フレーム２は、１つ又はそれよりも多くのバケツ３と、タンク４と、トレイ５とを含む。濾過溶液がトレイ５内に配置され、受動レベル制御バルブ６を介してタンク４からの濾過溶液によって補充される。矢印は、使用中の回転フィルタの回転を示している。

本明細書において使用されるとき、「バケツ」(“bucket”)という用語は、貯槽から濾過溶液を収集し、少なくともフレームの最低地点を超えて濾過溶液を輸送し、濾過溶液を実質的に回転フィルタ上に或いは実質的に回転フィルタ内に沈着させる(depositing)のに適した、任意の手段を意味する。

図２に示すように、タンク４は、トレイ５から取り外し可能である。有利には、回転フィルタ１は、バケツ３が底位置まで回転するときに、フレーム５上のバケツ３がある量の濾過溶液を汲み上げるよう、適切な高さでトレイ５より上に位置付けられる。次に、バケツ３が頂位置まで回転すると、濾過溶液は回転フィルタ１の上に沈着させられる。

幾つかの実施形態において、装置は、図４乃至図６に構成７として示すような、１つ又はそれよりも多くのリブを更に含む。有利には、（複数の）リブは、さもなければ（図５及び図６に点線で示す）回転フィルタを通過する代わりに漏れる、空気透過性回転フィルタの周りの領域を閉塞する。空気流の漏れの減少は、典型的には、意図された経路を介した（即ち、フィルタを通じた）空気の流れの向上の故に、空気加湿及び洗浄性能の向上をもたらす。

図４に示すように、加湿モードにおける装置の使用の間に、フレーム２は回転し、バケツ３を回転させ、よって、トレイ５内の濾過溶液と接触させる。濾過溶液はバケツ３内に汲み入れられ、フレームの回転が継続すると輸送される。フレーム２が回転すると、濾過溶液は空気透過性回転フィルタ１の上に沈着させられ、それにより、空気透過性回転フィルタ１を湿らせる。如何なる余分な濾過溶液も回転フィルタ構造を通じて流れ、最終的に、トレイ５に排出されて戻る。周囲空気が回転フィルタを通過すると、（複数の）汚染物質は回転フィルタ上に又は回転フィルタ内に位置する濾過溶液と反応し、空気から除去される。

図５及び図６は、モータ８、ファンロータ９、ファンスクロール１０、及び従来的な通気性襞付きフィルタ又は波形フィルタのような回転フィルタを配置し得る領域１１の場所を示している。

図７は、空気入口１２と、器具１３の後方カバーと、任意的なヘパフィルタ１４と、回転フィルタ１と、タンク４と、トレイ５と、ファンロータ９と、ファンスクロール１０と、空気出口１５と、器具１６の前方カバーとを含む、本発明に従った装置の実施形態を含む器具を例示している。HEPAは、高効率粒子状拘束物質／空気(High Efficiency Particulate Arrestance/Air)の略称としてよく知られている。https://en.wikipedia.org/wiki/HEPAを参照のこと。

本明細書において使用するとき、「加湿(humidification)及び／又は浄化(purification)」並びに「加湿する(humidifying)及び／又は浄化する(purifying)」という用語は、浄化のみのプロセス、加湿のみのプロセス、又は浄化及び加湿のプロセスを意味することが留意されるべきである。

本明細書において使用されるとき、「ｗ／ｗ％」という略語は、重量／重量パーセントを意味することが留意されなければならない。

記載したような上記実施形態は単なる例示であり、本発明の技法アプローチを限定することを意図しない。好ましい実施形態を参照して本発明を詳細に記載しているが、当業者は、本発明の請求項の保護範囲に同様に入るであろう、本発明の技法アプローチの範囲から逸脱することなく、本発明の技法アプローチを変更し或いは均等に置換し得ることを理解するであろう。請求項において、「含む」(“comprising”)という用語は、他の要素又はステップを排除せず、単数形の表現は、複数を排除しない。請求項中の如何なる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されてならない。

Claims (15)

1. 空気を加湿及び／又は浄化する装置であって、
   回転フィルタと、
   該回転フィルタを通じて空気を通すファンと、
   貯槽とを含み、
   前記回転フィルタの回転速度及び前記ファンの設定は、湿度センサからのフィードバックによって制御され、
   前記回転フィルタの回転速度及び前記ファンの設定は、ガス状汚染物質センサからのフィードバックによって更に制御される、
   装置。
2. 前記回転フィルタは、１つ又はそれよりも多くの親水性材料を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記回転フィルタは、セラミック、親水性ポリマ材料、親水性繊維材料、又は親水性紙のうちの１つ又はそれよりも多くを含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記回転フィルタは、少なくとも０．１ｍ^２の空気との表面積を有する、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の装置。
5. 前記回転フィルタは、波形構造又はハニカム構造を有し、前記波形構造又はハニカム構造は、複数の開放通路を含む、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の装置。
6. 前記開放通路は、少なくとも１０ｍｍの長さ及び／又は０．５〜２ｍｍの間の孔直径を有する、請求項５に記載の装置。
7. 前記開放通路の壁は、濾過溶液を透過させ、１ｍｍ以下の厚さである、請求項５又は６に記載の装置。
8. 前記ガス状汚染物質センサによって検知されるガス状汚染物質のレベルが予め設定されるレベルより上であるならば、前記回転フィルタは回転するように制御される、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の装置。
9. いつ前記貯槽を充填すべきかを示すユーザ注意喚起機構を更に含み、該ユーザ注意喚起機構は、前記ガス状汚染物質センサによって検知されるガス状汚染物質が予め設定される時間の量に亘って予め設定されるレベルより上であるときに、アクティブ化される、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の装置。
10. 前記回転フィルタは、化学吸着フィルタである、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の装置。
11. 前記湿度センサから受信する周囲相対湿度レベルが予め決定される湿度値よりも下であるとき、前記回転フィルタは回転するように制御され、前記ファンは空気流を生成するように制御される、請求項１乃至１０のうちのいずれか１項に記載の装置。
12. 前記湿度センサから受信する周囲相対湿度レベルが予め決定される湿度値よりも上であるとき及び前記ガス状汚染物質センサから受信するガス状汚染物質レベルが予め決定されるガス状汚染物質レベルより上であるとき、前記回転フィルタは断続的に回転するように制御され、前記ファンは空気流を継続的に生成するように制御される、請求項１乃至１１のうちのいずれか１項に記載の装置。
13. 前記湿度センサから受信する周囲相対湿度レベルが予め定められる湿度値より上であるとき及び前記ガス状汚染物質センサから受信するガス状汚染物質濃度レベルが予め決定されるガス状汚染物質レベルよりも下であるとき、前記ファン及び前記回転フィルタの回転は非アクティブ化されるように制御される、請求項１乃至１２のうちのいずれか１項に記載の装置。
14. 前記回転フィルタは、前記貯槽内に部分的に配置される、請求項１乃至１３のうちのいずれか１項に記載の装置。
15. 空気を浄化及び／又は加湿する方法であって、
    回転フィルタを回転させ、それにより、前記回転フィルタの上に濾過溶液を沈着させ、且つ該沈着した濾過溶液を前記回転フィルタの内部を通じて分散させるステップと、
    前記回転フィルタを通じて空気を通すステップと、
    周囲相対湿度に依存して前記回転フィルタの回転速度及び前記回転フィルタを通じる空気流を制御するステップとを含み、
    前記回転フィルタの回転速度及び前記回転フィルタを通じる空気流を制御するステップは、周囲空気中のガス状汚染物質濃度に更に依存する、
    方法。

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