JP2019517917A - エアフィルターの利用能力を決定するための方法 - Google Patents

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Abstract

本明細書は、周囲ボリューム内に存在する空気を処理するように構成された空気処理装置内に配置されたフィルターの利用能力を決定する方法に関し、本方法は、フィルター内の総蓄積汚染物質量を決定するステップと、決定した前記総蓄積汚染物質量を基準汚染物質量と比較して前記利用能力の程度を測定するステップを有し、前記基準汚染物質量は、前記空気処理装置が所定の清浄空気流を生成するときに前記フィルター内に存在する汚染物質量である。前記フィルター内の前記蓄積汚染物質量は、前記周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を則定するように構成されたセンサーから取得したデータおよび/または前記周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を示す汚染物質濃度データと、前記空気処理装置によって処理される空気の推定ボリュームに基づいて決定され、前記ボリュームは、前記フィルターを通る現在の空気流に基づいて推定される。本明細書はさらに、空気処理装置と、空気処理装置とサーバーとを有しているシステムに関する。【選択図】図1

Description

本明細書は、一般に、空気処理装置の分野に関し、特に、空気処理装置内に配置されたフィルターの利用能力の程度を決定する方法を開示する。本明細書はまた、空気処理装置と、空気処理装置とサーバーとを有しているシステムに関する。
空気処理装置は、室内空気の処理、たとえば室内空気の清浄化に使用される。従来の空気処理装置は、通常、装置に導かれる空気流から汚染物質を除去するように構成された空気処理セクションを有している。
空気処理セクションは、一般に空気フィルターまたは空気処理フィルターと呼ばれる、1つ以上の適切なタイプのフィルターを有しており、それらの例は、気体汚染物質を除去するように構成されたフィルターに加えて、粒子から空気流をフィルタリングするように構成されたフィルターを有している。フィルターの第1のグループの一例は、不織ポリプロピレン粒子フィルターであり、様々なサイズの粒子状物質をフィルタリングする。後者のグループの一例は、いわゆる活性炭フィルターであり、ガス状汚染物質をフィルタリングするために活性炭ペレットを有している。さらに、上述の両方の技術を利用する組み合わせフィルターが知られている。たとえば、組み合わせフィルターは、活性炭ペレットと、たとえば上述した粒子フィルターなどの粒子フィルター媒体とを有している。
一般に、このような装置内の空気処理セクションはさらに、空気処理セクションによって処理される空気流を生成するためのファンを有しており、この空気流は、フィルターを通して誘起され、または押し出され、フィルターが、上記のケースの粒子または気体汚染物質を除去することを可能にする。
空気処理装置が使用されるにつれて、フィルターは、空気処理装置の生成効率すなわち清浄空気生成効率を低下させる汚染物質で詰まるようになる。したがって、満足できる清浄空気供給率を保証するために、定期的なフィルター交換が必要である。
この問題に対するこの分野で知られている解決法のひとつは、定期的な間隔で、たとえば6ヶ月ごとに、フィルターを交換するために、いつ空気処理装置および/またはフィルターをいつ購入するかの情報をユーザーに提供することである。しかし、これは、ユーザーに容易に忘れられたり、見過ごされたりする可能性があり、不満足な室内環境が生じ、たとえば、空気が、望まれるよりも高い汚染物質濃度になることがある。
これらの欠点のいくつかを軽減するため、空気処理装置内に配置されたタイマーを、好ましくはフィルター交換の必要性をユーザーに示すように構成された手段と組み合わせて、使用する試みがなされた。このような装置は、たとえば、上述した例のケースのように所定の期間たとえば6ヶ月の期間の後に点灯するライトを有している。
しかしながら、空気処理装置が使用される環境によっては、所定の時間期間は、ひどく汚染された空気を有する作業環境のケースでは長すぎることがあり、また、ケースによっては、並外れて清浄な空気を有する作業環境のケースでは短すぎることもある。したがって、予期されたよりも清浄な空気のケースでは不必要なコストを生じさせ、反対に空気ひどく汚染されている環境のケースでは不満足な空気の質を提供するため、フィルターの交換は、作業実情に応じて、早すぎず遅すぎずおこなわれるとよい。
したがって、フィルターをより正確に交換するときの情報をユーザーに提供できるように、フィルター寿命予測の精度を高める方法を提供することが望ましい。特に、フィルターの能力を適切な程度まで利用できるように、フィルターの変化を予測する方法を提供することが望ましい。これらの問題の1つ以上をより良く解決するために、独立請求項に記述されている方法と空気処理装置とシステムが提供される。好ましい実施形態は、従属請求項に記述されている。
本発明の第1の態様によれば、周囲ボリューム内に存在する空気を処理するように構成された空気処理装置内に配置されたフィルターの利用能力を決定する方法が提供される。空気処理装置は、周囲ボリュームから前記フィルターを通って引き込まれた空気流を誘導するように構成されたファンを有している。本方法は、前記フィルター内の総蓄積汚染物質量を決定するステップと、決定した総蓄積汚染物質量を基準汚染物質量と比較して、利用能力の程度を決定するステップを有している。フィルター内の蓄積汚染物質量は、周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を則定するように構成されたセンサーから取得したデータまたは周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を示す汚染物質濃度データと、空気処理装置によって処理される空気の推定ボリュームに基づいて決定され、ボリュームは、フィルターを通る現在の空気流に基づいて推定される。
第1の態様によれば、本方法は、少なくとも前記フィルターに存在する汚染物質量を決定するステップと、その値を基準汚染物質量と比較するステップとによって、上述の問題に対する本発明の解決策を提供する。そのような基準汚染物質量または数量は、たとえば、フィルターが交換されなければならない前に、空気処理装置および/またはフィルターの性能が最小許容性能レベル、すなわち許容可能と考えられる最小レベルに到達したときのフィルター内に存在し得る汚染物質の量で表してよい。従って、結果として得られる決定または推定は、たとえば汚染物質の詰まりレベル、すなわちフィルターが交換されなければならないときにフィルター内に存在する汚染物質の量または数量を表す基準レベルに関して利用される能力の比または程度を与える。ここで、そのような量または数量の一例は、汚染物質の質量である。その結果、前記フィルター内の汚染物質の量は基準値に近づくにつれて、程度または比は、1すなわち100%程度に近づく。この基準値は、空気処理装置が利用される用途および/または環境によって異なり得る。たとえば、フィルター内に存在するより少ない汚染物質量に対応するより早い段階でフィルターが交換されることを必要とする特定の環境では、より高い要求が存在し得るが、他の環境では、コスト効率がより高い優先度を有し、フィルター交換が必要になる前に、フィルターが、より長い期間利用されてよく、すなわち、より多くの量の汚染物質を蓄積することが許されてよい。
これは、フィルターの実際の動作条件に基づいて、さらにはたとえば変わりやすい動作条件の効果を考慮して、フィルターの現在の利用能力を確実に予測する可能性を提供することができるようにするために特に有意義である。
たとえば、公知の従来技術の解決策に関して、フィルターを交換する時期をユーザーに通知する大部分の空気処理装置は、タイマーを使用してユーザーに通知する時間を決定する。しかしながら、これは、寿命時間は実際には供給時に必ずしも容易に予見されない動作条件に依存しているため、寿命時間を決定するむしろ鈍い方法である。
さらに、タイマーが使用されるか否かに関わらず、推奨されるフィルター交換間隔は、空気処理装置のタイプおよび/または製造業者によって著しく異なる。寿命は、システムおよび/またはフィルタータイプの種類に依存するが、フィルターが過度に詰まったときの認識は製造業者によって大きく異なる。これらの見解の差異は、製造業者の主観的意見に基づくものであっても、いくつかのケースでは知識の不足によるものであっても、フィルターの寿命推定の分野に不確実性をもたらす。
しかしながら、実際の動作条件または周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を示す汚染物質濃度データと慎重に選択された基準データに関する本発明のセンサーデータの利用により、主観的な見解に基づく推定の必要性に加えて、これらの不確実性の要因は除去される。したがって、本発明は、フィルター寿命予測の精度を大幅に向上させることができ、さらに、フィルターの実際の動作条件を考慮に入れることができるという利点を有する。したがって、既知の問題は、不十分な事実および/または主観的見解に基づく推定に関し、それにより、フィルターの能力が可能な限り大きく利用されることを保証する。
上記第1の態様において言及されるフィルターは、たとえば、粒子から空気流をフィルタリングするように構成された1つ以上のフィルター、気体汚染物質を除去するように構成された1つ以上のフィルター、またはその両方であってもよい。例としては、様々なサイズの粒子状物質をフィルタリングする不織ポリプロピレン粒子フィルター、一般的なタイプを表すHEPAフィルター、いわゆる活性炭フィルターおよび両方の技術を利用する組み合わせフィルターがあげられる。しかしながら、提示された態様の範囲内において他の適切なフィルターも考えられる。
不織ポリプロピレン粒子フィルターは、繊維状フィルターとして知られている埃や花粉などの粒子状物質を除去するように構成された一般的なタイプのフィルター、すなわち粒子が捕捉され空気から除去される繊維状物質を有しているフィルターに属する。繊維はランダムに配列されていてよい。空気流がフィルターを通って流れるとき、粒子は繊維に捕捉されるか付着する。その結果、空気処理装置が使用されると、最終的に寿命時間に達するまで、フィルターには粒子が詰まる。
しかしながら、このようなフィルターは、たとえば、気体または他の小さい分子たとえばいわゆる揮発性有機化合物(VOC)をフィルタリングするようには設計されておらず、屋内環境に存在するVOCの例としては、トルエン、ホルムアルデヒド、キシレン、ベンゼン分子がある。VOCは、粒子とは異なり、サイズが小さく、したがって、それらを収集するためには他のフィルター方法が必要である。活性炭フィルターは、活性炭粒状物を利用した、このようなフィルタリングを提供する1つの一般的な手法を構成しており、VOCの吸着に必要な物質移動および拡散を達成する。
フィルターが十分なVOCを捕捉すると、その効率は最終的に低下し、これによりフィルターの寿命が決まる。これはしばしば飽和と呼ばれる。
基準汚染物質量値は、ある実施形態では、最大汚染物質量、すなわち、フィルターに存在することが許される汚染物質量、すなわち、空気から捕捉されたすなわち除去されたときの寿命にフィルターが達したとみなされる汚染物質量、特定量であってよい。
基準汚染物質量値は、試験から取得した値またはフィルター供給者または製造業者から取得した値、たとえば、フィルター詰まりスペック値および/または標準化試験から取得した値であってよい。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、基準値を設定または調整するステップを有している。
センサーデータは、空気処理装置が空気を処理するように構成された周囲ボリューム内の汚染物質濃度を測定するように構成された1つ以上のセンサーから受信してよい。汚染物質濃度は、いくつかの実施形態では、平均汚染物質濃度であってよい。センサーは、いくつかの実施形態では、空気処理装置の中または上に配置されてよい。いくつかの実施形態では、センサーは、空気処理装置の入口、すなわち空気が空気処理装置に入る場所に配置される。いくつかの実施形態では、センサーは、空気処理装置の出口に配置される。センサーは、一般に、フィルターに対して上流に配置されるが、いくつかの実施形態では下流に配置されてもよい。いくつかの実施形態は、外部に配置されたセンサーを有しており、そのようなセンサーは、有線接続または無線接続によって空気処理装置と通信してよい。
平均汚染物質濃度を測定するように構成されたセンサーは、この分野で一般的に知られており、詳細には説明しない。しかしながら、センサーは、粒子センサーなどの汚染物質を測定するように構成された任意の種類のセンサーであってよく、それらの例としては、たとえばVOC濃度を測定するように構成された赤外線放射ダイオード等を有している光センサーおよび/またはガスセンサーがある。
センサーデータを使用する代わりに、地理的エリアについての現在の汚染物質濃度を示す汚染物質濃度データ、すなわち空気清浄機が配置されている周囲ボリュームを取り囲む屋外条件を表す汚染物質濃度データを本方法で使用することが可能である。汚染物質濃度データは、多数の異なる地理的エリアについての汚染物質濃度データを収集して記憶し、その情報を本発明による方法で使用される空気処理装置に転送する外部情報提供者から提供されることが可能である。
さらに、本方法は、周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を測定するように構成されたセンサーから取得したデータと、周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を示す汚染物質濃度データの両方を使用して、フィルターに存在する実際の汚染物質量を決定することを含む。センサーからのデータと周囲ボリュームを取り囲む屋外条件を表す汚染物質濃度データの組み合わせは、本方法の精度をさらに改善する。
空気処理装置はさらに、ファンまたはファンユニットを有しており、好適なタイプのファンは、ラジアルファンおよび軸ファンを有している。しかしながら、ファンは、この分野においてしられており、その詳細は説明されない。しかしながら、特に空気フィルターを通る空気の流れを生成または誘導するように構成された他の適切な手段は、本発明の範囲内で考えられる。さらに、空気の処理のための他の例示的な手段は、静電効果を用いて粒子を引き付ける空気処理のための電気手段を有する空気処理装置と、紫外線および/またはイオン化を使用する装置で構成され得る。いくつかの実施形態は、空気の加湿手段を有していてよい。
一般に、本方法は、現在の平均汚染物質濃度を測定するように構成されたセンサーからのデータおよび/または外部ソースから提供される汚染物質濃度データと、空気の処理されたボリュームの推定を使用して、フィルター内の蓄積粒子量を決定し、この蓄積粒子量を基準汚染物質量と比較してフィルターの利用能力の程度を推定してよい。
一実施形態では、空気の量は、前記フィルターを通る現在の清浄な空気流を示す値に基づいて推定される。
一実施形態では、本方法は、経時的な反復プロセスによって実行されてよい。いくつかの実施形態では、このような反復方法として、本発明の第1の態様によるステップの少なくとも1つが、複数のサンプル期間にわたっておこなわれてよい。
たとえば、一実施形態によれば、処理された空気の推定ボリュームは、前記フィルターを通る現在の空気流を示す前記値と前記期間の長さとの乗算によって特定の期間にわたり推定されてよい。
一実施形態では、そのようなサンプル期間の時間期間は、既知の現在の時間から前のサンプルの時間を差し引くことによって計算されてよい。さらに、このようなサンプル時間の間の蓄積汚染物質量は、いくつかの実施形態では、現在の平均汚染物質濃度に、空気処理装置のサンプル時間と現在の空気流を掛け合わせることによって計算されてよい。
したがって、多数のサンプル期間にわたるフィルター内の蓄積汚染物質量は、すべてのサンプル期間にわたるそれぞれの蓄積汚染物質量の加算によって決定されてよい。
言い換えれば、いくつかの実施形態では、サンプル期間にわたる蓄積粒子質量を決定するステップは、第1のサンプリング期間の長さを取得し、第1のサンプル期間に属する時間tにおける現在の平均粒子濃度を示す第1の値を取得し、時間tにおいてフィルターを通る現在の空気流を示す第2の値を取得し、取得した値を掛け合わせるステップを有する。
さらに、総蓄積粒子質量を決定するステップは、いくつかの実施形態では、複数のサンプル期間にわたる複数の蓄積汚染物質量を加算するステップを有していてよい。
したがって、時間Tとサンプリング期間tにおいて、いくつかの実施形態では、時間Tにおいて周囲ボリューム内に存在する空気を処理するように構成された空気処理装置内に配置されたフィルターの利用能力の程度を決定する方法が提供され、空気処理装置は、周囲ボリュームからフィルターを通って引き込まれた空気流を誘導するように構成されたファンを有している。本方法は、第1のサンプリング期間tにわたってフィルター内に蓄積された第1の粒子質量を決定することによって時間Tまでのフィルター内の総蓄積粒子質量を決定するステップと、決定した前記第1の粒子質量と、時間期間T−tにわたってフィルター内に蓄積された既知の粒子質量を加算するステップを有し、tはT以下であり、決定した蓄積粒子質量は、少なくとも1つのサンプリング期間にわたって決定された蓄積質量であり、前記サンプリング期間はT−t以下であり、決定した総蓄積粒子質量を基準値と比較して、利用能力の程度を決定するステップを有し、サンプリング期間にわたって蓄積粒子質量を決定するステップは、サンプリング期間の長さを取得するステップと、時間tsにおける現在の平均粒子濃度を取得するステップを有し、tsはサンプリング周期に属しており、時間tsにおいてフィルターを通る現在の空気流を示す第2の値を取得するステップと、取得した値を乗算するステップを有する。
一実施形態によれば、基準汚染物質量は、空気処理装置が清浄な空気の生成の所定の速度で空気を処理するときにフィルター内に存在する汚染物質量である。所定の速度は、いくつかの実施形態では、清浄な空気の生成の所定の最低速度であってよい。
言い換えれば、一実施形態によれば、基準汚染物質量は、空気処理装置が所定の清浄な空気流を生成するときにフィルターに存在する汚染物質量、すなわち所定の清浄な空気流速度である。いくつかの実施形態では、清浄な空気流は、フィルターを通る清浄な空気流である。これは、いくつかの実施形態では、空気処理装置がフィルターを通って所定量の清浄な空気を誘導するときに前記フィルター内に存在する量と言ってよい。
一実施形態によれば、基準汚染物質量は、空気処理装置が所定の最低の清浄空気供給率レベルで空気を処理するときに前記フィルター内に存在する汚染物質量である。
清浄空気供給率(CADR)、すなわち処理装置が清浄な空気を生成する速度は、空気処理装置のために一般的に使用される性能測定値である。より具体的には、前記CADRは、所与のサイズ分布の粒子の所与の程度またはパーセンテージが除去された空気量の測定値であり、したがって、空気処理装置を通る空気流とフィルター効率の両方に関する空気処理装置の組み合わせ効果についての情報を提供する。言い換えれば、前記CADRは、特定の試験チャンバ内の空気中に浮遊している粒子状物質の空気清浄機による相対的な減少である。この性能測定は、AHAM(Association of Home Appliance Manufacturers)によって米国規格;ANSI/AHAM AC−1で定義されている。この規格は、粒子状物質、すなわち、たとえばほこりや花粉粒子などの粒子について前記CADRを定義している。
CADRは、新中国規格GB/T 18801でも使用されており、それは、AC−1の後にモデル化されたものであり、VOCを表すホルムアルデヒドのCADR測定も追加している。
一実施形態によれば、基準汚染物質量値は、フィルターの詰まり試験によって取得される汚染物質量値である。そのような詰まり試験は、たとえば、汚染物質がフィルター内に蓄積するにつれて、フィルターおよび/または空気処理装置の性能を経時的に試験するように設計されてよい。
一実施形態によれば、基準汚染物質量値は、フィルターの加速汚染物質詰まり試験によって取得される汚染物質量値である。そのような試験は、加速される手法でフィルターの性能を試験するように設計されており、したがって、たとえば、結果が短時間で得られ得るという点で特に有利であり得る。例には、空気が異常に高い汚染物質含有量を有する環境において、フィルターを有している空気処理装置および/またはフィルターを試験することが含まれる。
加速汚染物質詰まり試験の1つの具体例は、上記の中国規格GB/T 18801で定義されている蓄積清浄質量(CCM)と呼ばれる新しい測定値である。この試験の間、空気処理装置は、タバコの煙またはホルムアルデヒドのいずれかが加速された速度で詰まる。一方、CADR測定は一定の速度で行われ、CCMが計算される。したがって、CCM値は、空気処理装置の特定のCADRレベルが与えられている場合に、フィルター内に存在し得る汚染物質量として説明され得る。
一実施形態によれば、基準汚染物質量値はCCM汚染物質量値である。さらに、一実施形態によれば、基準汚染物質量値は、指定されたCADRレベルにおけるCCM汚染物質量値である。CCM値は、特定の空気処理装置と特定のフィルターのCCM値であってよい。
一実施形態によれば、基準汚染物質量値は、フィルターの長時間汚染物質詰まり試験によって取得される汚染物質量値である。長時間の試験は、いくつかのケースでは、たとえば、試験条件を実際の動作条件により近づけてモデル化し得るという点で有利である。
フィルターを通る空気流を示す値は、フィルター内の現在の蓄積汚染物質量を示す値に少なくとも部分的に依存する推定値によって取得される、先行請求項のいずれかに記載の方法である。
そのような1つの例は、フィルター詰まりの間の空気流を近似するために使用される流れデータがCCM試験から取り、流れデータが現在の蓄積汚染物質量に対応する推定を有している。言い換えれば、いくつかの実施形態では、CADR値がこの目的のために使用され得る。他のテストデータの使用も同様に可能である。
一実施形態によれば、フィルターを通る現在の空気流を示す値は、フィルターを通る基準空気流に基づく推定によって取得され、基準流は、フィルター内に実質的に粒子が存在しないときにフィルターを通る流れであり、空気流減少ファクターは、フィルター内の現在蓄積粒子質量に対応し、空気流減少ファクターは、たとえば粒子質量として表現されるフィルター内に存在する粒子の量または数量による前記フィルターを通る空気流の減少を示す係数である。
空気流減少ファクターは、いくつかの実施形態では、各空気処理装置およびフィルターについての特定の式を使用して計算し得る。この式は、フィルターが粒子で詰まるときの流れの減少を表すデータに対するカーブフィットによって取得され、それらの例は二次または三次のフィットを含む。したがって、空気流減少ファクターは、式値であってよい。
一実施形態によれば、フィルターを通る現在の空気流を示す値は、ファン速度に基づく推定によって取得される。
一実施形態によれば、フィルターを通る空気流を示す値は、空気流を測定するように構成されたセンサーからのデータによって取得される。このようなセンサーは、現在の空気流の有利な正確な測定を提供し得る。空気流センサーの例は、適合した質量流量計を含む。センサーは、いくつかの実施形態では、フィルターの上流に配置されてよく、いくつかの実施形態では、センサーは、フィルターの下流に配置されてよい。
一実施形態によれば、フィルターを通る空気流を示す値は、ファンの性能を示すデータによって取得される。そのようなデータの例は、ファンの角速度データ、RPMデータ、エネルギー消費量を含むが、これらに限定されない。
一実施形態によれば、汚染物質量は粒子量である。例としては、ほこりと花粉があげられる。一実施形態によれば、汚染物質量は気体汚染物質量である。例としては、VOCがあげられる。
一実施形態によれば、汚染物質量は、粒子量と気体分子量の少なくとも1つを有している。
一実施形態によれば、現在の平均汚染物質濃度を示す値は、粒子状物質濃度値である。1つの例はPM2.5値である。一実施形態によれば、現在の平均汚染物質濃度を示す値は、VOC濃度値である。一実施形態によれば、現在の平均汚染物質濃度を示す値は、粒子状物質濃度値とVOC濃度値の少なくとも1つである。
PMおよびVOC値は、室内空気品質を決定するための重要な測定値である。PMについて最も良く知られた一般的に使用される測定値はPM2.5、すなわち、直径が2.5μm未満の全ての収集粒子の質量である。一方、VOC測定は、傘指定の下に非常に多くの汚染物質が存在し、汚染物質が異なる方法で測定され、異なる濃度で存在するため、より複雑である。一般的なVOC、ホルムアルデヒドが、試験でVOCを表すためにしばしば使用される。
一実施形態によれば、本方法はさらに、残存フィルター寿命、すなわちフィルター交換前の残り日数を決定するステップを有しており、残存寿命の決定は、推定残存寿命のあいだ、現在平均汚染物質濃度レベルが実質的に一定のままであるとの仮定に基づいている。
利用能力の程度は、基準値に対する総蓄積質量の比較、たとえば特定のフィルターと空気処理装置のCCM値から既知であるので、残存フィルター寿命は、汚染物質濃度が一定のままであるとの仮定に基づいて決定されてよい。一実施形態では、この決定は、現在の動作時間と、基準値に対する総蓄積質量の比の逆数との乗算に続いて、現在の動作時間を減算することによって、残存フィルター寿命を推定するステップを有している。
第1の態様の実施形態のいずれかによる方法はさらに、利用能力の程度および/または残存フィルター寿命をユーザーに通知するさらなるステップを有していてよい。これにより、ユーザーは、フィルターを交換するように、および/または、前もってフィルター交換の準備をするために知らされ得る。これは、いくつかの実施形態では、適切なユーザーインターフェースを利用して、空気処理装置の指示器によっておこなわれ得る。他の実施形態では、指示は、スマートフォンなどの空気処理装置と通信する遠隔手段によって提供されてよい。
他の実施形態では、利用能力の程度および/または残存フィルター寿命が代わりに、空気処理装置および/またはフィルターのプロバイダーに通知されてよく、たとえば、フィルター交換が近づいたときに新しいフィルターがユーザーに送られてもよい。
一実施形態によれば、周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を示す汚染物質濃度データは、空気処理装置が配置されている地理的エリアについての濃度データである。空気処理装置が使用されることが意図されている地理的エリアに関する汚染物質濃度データに関する入手可能な情報が高精度であるならば、この実施形態は、装置の複雑さと最終的に装置の全体的な価格を決定する空気処理装置内のセンサーの必要性がなくなるので好ましい。
一実施形態によれば、濃度データは、外部情報提供者によって収集され、空気処理装置に転送されるか、あるいは手動で空気処理装置に提供される。
本発明の第2の態様によれば、周囲ボリューム内に存在する空気を処理し、さらにフィルターを収容するように構成された空気処理装置が提供される。空気処理装置は、周囲ボリュームから前記フィルターを通って引き込まれた空気流を誘導するように構成されたファンと、電気回路とを有しており、電気回路は、前述の実施形態のいずれかによる方法の少なくとも1つのステップを実行するように構成されている。
そのような電気回路は、前述の実施形態のいずれかによる方法を実行するように構成されたコントローラー、たとえば、いわゆるマイクロコントローラユニット(MCU)を有していてよい。
一実施形態では、空気処理装置はさらに、周囲ボリューム内の平均汚染物質濃度を測定するように構成されたセンサーを有している。一実施形態では、空気処理装置はさらに、周囲ボリューム内の平均汚染物質濃度を測定するように構成された外部構成センサーからデータを受信するための手段を有している。
空気処理装置はさらに、グラフィカルユーザーインターフェースなどのユーザーインターフェース、たとえば液晶(LCD)ディスプレイなどの表示装置を、または、よりシンプルな実施形態では、たとえば、次のフィルター交換の必要性、やがて来るフィルター交換を示して、および/または、残存フィルター寿命、たとえばフィルター交換までの残りの日数を表示して、ユーザーに教えるたとえばLEDを有していてよい。ユーザーによる任意の選択または調整は、ユーザーによって操作されるボタン、ノブまたは接触ボタンなどの従来の手段を使用しておこなわれてよい。他の実施形態は、インターフェースまたはスクリーンの接触または圧力感知領域を備えたユーザーインタラクティングを有していてよい。さらに他の実施形態は、選択または調整のための非接触感知手段を有していてよい。
本発明の第2の態様の範囲内で考えられ得る空気処理装置のさらなる目的、利点および特徴は、本発明の第1の態様を参照して、上述した考察によって容易に理解される。
本発明のさらに別の態様によれば、空気処理装置とサーバーとを有しているシステムが提供される。空気処理装置は、周囲ボリューム内に存在する空気を処理し、フィルターを収容するように構成されており、周囲ボリュームから前記フィルターを通って引き込まれた空気流を誘導するように構成されたファンと、電気回路とを有している。電気回路とサーバーの少なくとも1つは、上述した実施形態のいずれかによる方法の少なくとも1つのステップを実行するように構成されている。
したがって、必要となるあらゆる計算等は、空気処理装置の電気回路および/またはサーバーによっておこなわれてよい。さらに、いくつかの実施形態では、前の実施形態の方法のための入力データがサーバーに記憶される。そのようなデータは、時間に関する他のデータのうち、特定のフィルター等に対するCCMデータなどを有している。他の実施形態では、そのようなデータは、空気処理装置内に記憶されてよい。
一実施形態では、空気処理装置はさらに、周囲ボリューム内の平均汚染物質濃度を測定するように構成されたセンサーを有している。一実施形態では、前記システムはさらに、周囲ボリューム内の平均汚染物質濃度を測定するように構成されたセンサーを有しており、空気処理装置はさらに、センサーからデータを受信するための手段を有している。
本発明の第3の態様の範囲内で考えられ得るシステムのさらなる目的、利点および特徴は、本発明の第1および第2の態様を参照して、前述の考察によって容易に理解される。
本発明のさらなる目的、特徴および利点は、以下の詳細な開示、図面および添付の特許請求の範囲を検討するときに明らかになるであろう。この分野の当業者であれば、本発明の異なる特徴を組み合わせて、以下に説明するもの以外の実施形態を作り出すことができることを理解するであろう。
本発明は、添付の図面を参照して、好ましい実施形態の以下の例証的かつ非限定的な詳細な説明により、より良く理解されるであろう。
図1は、本発明の一態様に係るシステムの概略図である。 図2は、一実施形態に係る方法の多数のステップを概略的に示すフローチャートである。
全ての図は概略図であり、必ずしも縮尺通りではなく、一般に、本発明を説明するために必要な部分のみを示しており、他の部分は省略されてもよいし、単に示唆されてもよい。
図1は、空気処理装置100とサーバー200を有している本発明の一態様に係るシステムの概略図であり、フィルター300(図示せず)は空気処理装置100内に配置されている。空気処理装置は、周囲ボリュームAV内に存在する空気を処理するように構成されており、周囲ボリュームAVから前記フィルター300を通って引き込まれる空気流AFを誘導するように構成されたファン110と、電気回路120(いずれも図示せず)とを有している。センサー(図示せず)が、周囲ボリュームAV内の現在の平均汚染物質濃度を測定するために配置されている。あるいは、空気処理装置は、装置が使用される地理的エリアについての汚染物質濃度データに関する情報を送信するように構成された外部ユニットと通信するための手段を有している。その情報は、たとえばWIFIによって空気処理装置に送信することができる。
空気処理装置のさらなる実施形態は、製品の複雑さをさらに低減するために空気処理装置が配置される特定の場所の汚染物質濃度データに関する所望の情報を手動で提供することを可能にするユーザーインターフェースを有している。電気回路および/またはサーバーは、フィルターの利用能力を推定するための方法の少なくとも1つのステップを実行し、さらに利用能力に基づいて残存フィルター寿命を推定するように構成されている。
本方法は、図2を参照して、以下に詳細に説明される。本明細書に記載される例示的な実施形態では、現在の汚染物質濃度は、粒子センサーからのPM2.5値によって提供される粒子濃度であり、推定ボリュームは空気流に基づいて推定され、基準値はCCM粒子質量値である。
しかしながら、当業者であれば、現在の平均汚染物質濃度は、たとえばガスセンサーからの現在の平均VOC濃度によって容易に提供されてよいこと、この場合、基準値はVOC濃度値であってよいことを理解する。
フィルターの利用能力は、フィルター内の総蓄積汚染物質量を決定するステップ400と、決定された蓄積汚染物質総量を基準汚染物質量と比較して利用能力を決定するステップ500をおこなうことによって決定される。ステップ400において、フィルター内の蓄積汚染物質量は、周囲ボリューム内の現在の平均汚染物質濃度を測定するように構成されたセンサーから取得したデータと、空気処理装置によって処理される推定空気量とに基づいて決定され、ボリュームはフィルターを通る現在の空気流に基づいて推定される。
説明される例示的なケースにおいて、本方法はさらに、経時的な反復プロセスによって実行される。したがって、ステップ400は、複数のサンプル期間にわたって繰り返し実行され、その結果、時間Tにわたる総蓄積粒子質量は、多数のサンプル期間tにわたる合計によって決定されてよく、tは一般にTよりも小さい。
図2に示すように、ステップ400はさらに、以下で説明する多くのサブステップを有している。
第1のサブステップ410において、サンプル時間tが、現在の時刻から前のサンプルの時刻を減算することによって計算される。この値は時間に変換される。
第2のサブステップ420において、現在の平均粒子濃度を表すPM2.5値が粒子センサーから取得される。現在の粒子濃度とは、現在のサンプル期間中に取得される粒子濃度であると理解してよい。
第3のサブステップ430において、各空気処理装置およびフィルターについての特定の式によって取得される空気流減少ファクターを使用して現在の空気流が推定される。この式は、たとえば2次または3次のフィットによって、フィルターが粒子で詰まるにつれた流れ減少を表すデータにフィットされ、これにより、粒子がフィルターに捕捉されることによる空気流の減少を表す。このファクターまたは式の値は、本質的に粒子を捕捉していない新しいフィルターを通る初期流量と乗算される。
サブステップ410〜430は、どの順番でおこなわれてもよい。
第4のサブステップ440において、ステップ410で取得したサンプル時間と、ステップ420で取得したPM2,5値と、ステップ430から取得した空気流すなわち清浄な空気流とを乗算することによって、サンプルの間の蓄積粒子質量が計算される。サンプル期間にわたる蓄積質量を表すこの値は、必要に応じて記憶されてよい。
ステップ500において、サンプル期間にわたって蓄積された総質量と、もしあれば、前のサンプル期間にわたって蓄積された質量を表す記憶値との合計によって、時間Tにわたる総蓄積粒子質量が決定され得る。
ステップ600において、取得した総蓄積粒子質量は、フィルターの利用能力を決定するために、フィルター詰まり試験からの基準値、図示のケースではCCM値と比較される。CCM値は、図示のケースでは、許容可能なCADRレベルに基づいて選択され、例示的なケースでは、フィルターを交換しなければならなくなる前に、例示的な許容可能なレベルを示すために10%減少が選択されている。言い換えれば、CCM値は、粒子の質量、すなわちCADRレベルが10%低下したときにフィルター内に存在する量を表す。したがって、結果の推定値は、フィルターを交換しなければならなくなる前に利用される容量の比または程度を与える。
残存フィルター寿命時間の推定値を提供するために、追加のステップ700において、先ず、現在時間から第1のサンプルの時間を減算することによって、使用された総日数が計算される。次に、使用された日数と、基準値に対する総蓄積質量の比の逆数との乗算に続いて、使用された日を減算するによって、残存フィルター寿命が推定される。したがって、フィルター交換前の残りの時間は、残りの使用期間が、動作条件下にある、すなわち同じ平均PM2.5濃度を有する環境下にあると仮定して計算される。
上述のステップのいずれかは、空気処理装置100の電気回路120および/またはサーバー200によっておこなわれてよい。同様に、入力、パラメーター等の形態の記憶データは、最初に空気処理装置および/またはサーバーに記憶されてもよい。
図面および前述の説明において本発明が詳細に図示および説明されたが、そのような図示および説明は、例証的または例示的であって非限定的であるとみなされるべきであり、本発明は、開示された実施形態に限定されない。当業者であれば、添付の特許請求の範囲に規定される範囲内において、多くの修正と変形と代替が考えられ得ることを理解する。
さらに、開示された実施形態に対する変形は、図面と開示と添付の特許請求の範囲の研究から、特許請求の範囲に記載の発明を実施する際に、当業者によって理解され得、達成され得る。特許請求の範囲において、「有しており」との用語は、他の要素やステップを排除するものではなく、不定冠詞「1つの」は複数を除外するものではない。ある手段が、相互に異なる従属請求項に明記されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲の参照符号は、特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (13)

  1. 周囲ボリューム(AV)内に存在する空気を処理するように構成された空気処理装置(100)に配置されたフィルターの利用能力を決定するための方法であって、前記空気処理装置は、前記周囲ボリュームから前記フィルターを通って引き込まれる空気流を誘導するように構成されたファンを有しており、前記方法は、
    前記フィルター内の総蓄積汚染物質量を決定するステップと、
    決定した前記総蓄積汚染物質量を基準汚染物質量と比較して、利用能力の程度を決定するステップとを有しており、前記基準汚染物質量は、前記空気処理装置が所定の清浄な空気流を生成するときに前記フィルターに存在する汚染物質量であり、
    前記フィルター内の蓄積汚染物質量は、
    前記周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を測定するように構成されたセンサーから取得したデータおよび/または前記周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を示す汚染物質濃度データと、
    前記空気処理装置によって処理される推定ボリュームとに基づいて決定され、前記推定ボリュームは、前記フィルターを通る現在の空気流を示す値に基づいて推定される、方法。
  2. 前記基準汚染物質量は、前記フィルターの加速汚染物質詰まり試験によって取得された汚染物質量である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記フィルターを通る空気流を示す値は、前記フィルター内の現在の蓄積汚染物質量を示す値に少なくとも部分的に依存する推定値によって取得される、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記フィルターを通る空気流を示す値は、前記ファンの性能を示すデータによって取得される、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記フィルターを通る空気流を示す値は、前記空気流を測定するように構成されたセンサーからのデータによって取得される、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記汚染物質量は、粒子量とガス分子量の少なくとも1つを有している、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記現在の平均汚染物質濃度を示す値は、粒子状物質濃度値とVOC濃度値の少なくとも1つである、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 処理された空気の前記推定ボリュームは、前記フィルターを通る現在の空気流を示す値と時間期間の長さとの乗算によって特定の時間期間にわたって推定される、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 残存フィルター寿命を決定するステップをさらに有しており、残存寿命の決定は、前記現在の平均汚染物質濃度レベルが、推定された前記残存寿命のあいだ、実質的に一定のままであるという仮定に基づいている、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記周囲ボリューム内の現在の汚染物質濃度を示す前記汚染物質濃度データは、前記空気処理装置(100)が配置された地理的エリアについての室外濃度データである、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記濃度データは、外部情報提供者によって収集され、前記空気処理装置(100)に転送される、請求項11に記載の方法。
  12. 周囲ボリューム内に存在する空気を処理するように構成され、さらにフィルターを収容するように構成された空気処理装置であって、
    ・前記周囲ボリュームから前記フィルターを通って引き込まれた空気流を誘導するように構成されたファンと、
    ・電気回路を有しており、
    前記電気回路は、請求項1から11のいずれか1項に記載の方法の少なくとも1つのステップを実行するように構成されている、空気処理装置。
  13. 周囲ボリュームに存在する空気を処理するように構成され、さらにフィルターを収容するように構成された空気処理装置であって、
    ・前記周囲ボリュームから前記フィルターを通って引き込まれた空気流を誘導するように構成されたファンと、
    ・電気回路と、を有している空気処理装置と、
    サーバーと、を備えるシステムであり、
    前記電気回路と前記サーバーの少なくとも1つは、請求項1ないし12のいずれか1項に記載の方法の少なくとも1つのステップを実行するように構成されている、システム。
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