JP2022520637A - エアフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

円筒形で関係Ｇｕ＝ｆｈＰｒ／（２ｒｏε０．２５）＞０．８に従って設計された１つ以上のプリーツエアフィルタと、プリーツエアフィルタを回転させるためのモータと、を備え、ここでｐｒ＝（ｒｏ－ｒｉ）／ｐｓ、ｒｏ＝円筒プリーツフィルタの外半径、ｆｈ＝円筒フィルタの高さ、ｒｉ＝円筒プリーツフィルタの内半径、ｐｓ＝内半径上の２つの隣接するプリーツ頂部間の距離、ε＝ＡＳＨＲＡＥ効率である、エアフィルタ装置。【選択図】図１

Description

[1] 本発明は空気浄化に関する。具体的には、本発明はエアフィルタ構成、アセンブリ及び動作、並びに流量及びフィルタ効率を損なうことなくノイズ及び消費電力を低減する方法に関する。

[2] 空気品質を高めるための装置は伝統的にフィルタを通して気流を供給することによって作られる。空気浄化器の性能は、空気流量（ｍ^３／時）及びマイクロダストを捕捉するフィルタ効率又は能力によって規定される。これらの２つのパラメータの積はクリーンエア供給率（ＣＡＤＲ）として知られている。もう１つの重要なパラメータはノイズである。ノイズは主として回転するファンの羽根を空気が通過するとき、及び高速空気が鋭いエッジに衝突するときに発生する。装置設計は、典型的にはファン効率、流れスループット、濾過度又はフィルタ効率、製造コスト、空間占有率及びノイズ放射のために最適化される。これらの特性は対立することが多く、妥協をしなければならない。ノイズは、装置が屋内や人の近くで動作している場合に重要なパラメータであり、低ノイズの要求は製品のフィルタリング性能と直接対立することになる。

[3] 別の重要な課題は、伝統的なエアファンユニットの効率が５０％を超えることがほとんどなく、これによりフィルタリング消費電力及びノイズに深刻な影響がもたらされることである。フィルタは頻繁な交換を必要とし、流れを維持するためにファンの消費電力を増加させる圧力上昇とフィルタを交換するコストとの間のコストバランスがある。ノイズの取り扱いも換気における大きな問題であり、換気システムにおけるノイズダンパも空間を必要とする。

[4] この事情に鑑み、本発明は、占有空間が小さく、消費電力及びノイズが少ないながらも十分な量の空気を濾過する実現手段である。

[5] 本発明は、対立を軽減し、市場に出回っている任意の伝統的な同じサイズの空気浄化装置よりも低い消費電力でＣＡＤＲ値が高くノイズ放射が少ない装置設計を可能にする。

[6] また、フィルタアセンブリ及び空気浄化システムのサイズ及びノイズを小さくすることで、空気浄化装置及び換気システムの新しいより効率的な設計が切り開かれる。

[7] フィルタリングシステムの消費電力を減らすことによって、本発明は、今日利用可能なものに代わる環境に優しい技術を提供する。

[8] 現在の空気濾過及び清浄システムを効率的な熱交換システムと組み合わせることによって、本発明はさらに大幅な省電力化を切り開く。

[9] 本発明は、本明細書にその全体が複写される３つの先の特許出願を基礎とし、その優先権を主張する。上記の出願は、図参照番号が第１及び第２の優先出願では１０００を追加し、第３の優先出願では２０００を追加することによって付け直され、これに応じて図番号が１００及び２００を追加することによって付け直されて、本明細書の終わりに記載される。

[10] 本発明は、空気濾過及び換気設計における柔軟性、経済性、電力及びサイズ効率性、並びにノイズ低減を向上させることに貢献する。本発明は、任意選択で独自のファン及び熱交換器設計と組み合わせられる、１つ以上の回転式プリーツフィルタアセンブリを備えた空気浄化システムを提供することを通じてこの貢献を行う。さらに、システムは、典型的にはより大きい装置で使用される容易に交換可能なモジュールに配置されたいくつかのフィルタユニットを備え得るようにモジュールベースであることがある。本発明の主たる原理は、回転式プリーツフィルタアセンブリに進入する空気が濾過されるのと同時にスピン及び推進されることである。これによって流れスループットの増大及び製品設計の小型化が可能になる。本発明における空気濾過は、部分的にはエネルギーがほとんど乱流損失なしに遠心力場を通じて得られると同時にフィルタリングに必要とされるエネルギーを消費することによって、また部分的にはプリーツフィルタのスピン中に起こる新たに発見された流体力学効果を利用することによってエネルギーを節約する。本発明は、エアフィルタ／ファン容量、ノイズ低減及びその他の多くの機能の大幅な改善に貢献し、空気浄化及び換気に関連する将来の設計戦略に影響を与える可能性がある。

[11] 本発明の理解を促進し、本発明が実際にどのように機能し得るかを説明するために、非限定的な例が以下の添付図面を参照して説明される。

回転式プリーツフィルタの第１の実施形態を示す。 斜めの角度から見た円筒状のプリーツフィルタを示す。 プリーツの部分を拡大した上から見た図２のフィルタである。 シーリングポイント取付用のフィルタの実施形態を示す。 図３Ａのフィルタを通過する気流、及びプリーツ型エアフィルタ構成を示すための図の小さい断面部分を示す。 追加の気流ディレクタを備えた図３Ａのアセンブリを示す。 図３Ｃのフィルタアセンブリの周囲の気流を示す。 調整可能な回転式エアディレクタの一例である。 前方迎え角を有する一組の半径方向インペラブレードを示す。 フィルタ内部に配置される軸流ラジアルファンを備えたフィルタアセンブリの分解組立図を示す。 図４Ａのフィルタアセンブリのある実施形態を示す。 図４Ｂのフィルタアセンブリの斜視図である。 図４Ｂのフィルタアセンブリの断面である。 図４Ｂの断面Ａ‐Ａの上面図である。 図４Ａのフィルタアセンブリの別の実施形態を示す。 図４Ｆのフィルタアセンブリの斜視図である。 図４Ｆのフィルタアセンブリの断面である。 流出スピン場を制御するための外側の静的薄膜（ｌａｍｅｌｌａ）の側面図である。 図４Ｉに示す外側の静的薄膜の断面図である。 図４Ｉに示す外側の静的薄膜の上面図である。 外付けの空気指向フォイル及び空気チャネルスリーブを備えた、わずかに円錐形の回転式プリーツフィルタの第１の半分の部分の断面図である。 ５Ａと同じものを異なる視野角から見たものである。 外付けの空気指向フォイルがケーシング内に取り付けられたフィルタの、斜め右上から見た断面図である。 別の角度から見た図６と同じ物体である。 外付けの空気指向フォイルを備えた円錐筒形のプリーツフィルタの断面図である。 上から見た図８の物体を示す。 下から見た図８の物体を示す。 図５から図１０に示す４つのフィルタアセンブリを組み合わせたシステムを示す。 異なる直径の半径方向に離隔された３つのフィルタからなるフィルタアセンブリを示す。 プレスピナインペラを含む複数の半径方向に離隔されたフィルタを備えたフィルタユニット用のケーシングを示す。 図１３のフィルタユニットの断面上面図である。 ケーシングの壁が示されていない、図１３のフィルタアセンブリの要素の詳細図である。 半径方向ファン要素、空気指向フォイル及びモータを含む、ケーシング内部に配置されたフィルタユニットの断面である。 図４Ａから図４Ｋの構成で動作しているときの軸流ラジアルインペラ及びフィルタにかかる圧力グラフを示す。 本発明に係るフィルタのＧｕ数の値を示す。 本発明対典型的な従来技術の場合の様々なＧｕに関する３５ｄＢにおける性能ＣＡＤＲ／Ｌの具体的なケーススタディである。 本発明対典型的な従来技術の場合の様々なＧｕに関する３５ｄＢにおける性能ＣＡＤＲ／フィルタシリンダ容積の具体的なケーススタディである。 プリーツフィルタによる回廊（ｃｏｒｒｉｄｏｒ）及び柱効果を示す。 空気通路における円筒フィルタ内のプリーツを示す。 床置型フレームに配置された２つのプリーツフィルタアセンブリの内面図。 流入側用の保護ベント及び静的エアバリアを備えた床置型アセンブリ。 流入側用の保護ベントを備えた床置型アセンブリ。 入口にプレフィルタ及び炭素フィルタのない、出口ベント及び図２０Ａに示す内部アセンブリを備えた床置型アセンブリ。 正面及び側面から見たフィルタアセンブリの上方に送出する単一のインペラの実施形態を示す。 図２１Ａの実施形態の断面図を示す。 図２１Ａのフィルタの分解組立図を示す。

[12] 様々な実施形態の以下の説明では、類似の参照番号が同一又は対応する要素を指す図面を参照する。図面は必ずしも一定の縮尺ではない。それどころか、ある特徴部はスケールが誇張されたり、いくらか単純化されて又は模式的に示されたりすることがあり、ある従来の要素は、本発明の原理の理解に寄与しない細かなことで図面をあふれさせるよりもむしろ本発明の原理を例証するために省略されていることがある。

[13] 特に明記しない限り、異なる特徴又は要素は、それらが以下の同じ実施形態の一部として一緒に説明されているか否かに関係なく互いに組み合わせられ得ることに留意されたい。例示的な実施形態における特徴又は要素の組み合わせは、本発明の範囲を限られた組の実施形態に制限するよりもむしろ本発明の理解を促進するために行われ、実質的に同じ機能を有する代替的な要素は、各実施形態に示される範囲において交換可能であることが意図される。簡単にするために、特徴の全ての可能な並べ替えの完全な記述を開示する試みは行われていない。

[14] さらに、当業者は本発明がこの詳細な説明に含まれる多くの詳細を用いずに実施され得ることを理解するであろう。逆に、様々な実装形態の関連説明を不必要に曖昧にすることを避けるために、一部のよく知られている構造又は機能が詳細に示されたり説明されたりしないことがある。以下に示される本明細書で使用される用語は、本発明のある特定の実装形態の詳細な説明と関連して使用されているとしても、最も広く合理的に解釈されることが意図される。

[15] この明細書では、「プリーツエアフィルタ」及び「プリーツフィルタ」という表現は同じフィルタの同義語として用いられる。特に説明がない限り、同じものを意味すると一般に理解されるべきである。

[16] 本明細書はいくつかのサイズ及び関係を規定し、いつも明記されるわけではないが、全てのサイズ及び量がＳＩ単位系で記述されることが理解されるべきである。

[17] 本発明は、改善された空気濾過及び換気のためのシステムに組み合わされ得るいくつかの態様を提供する。第１の態様は、プリーツフィルタの設計及びこれが縦軸の周りに回転するときにもたらす空気移動機能に関する。

[18] さらに、本発明の範囲は、フィルタアセンブリ及びその動作の最も重要な特性、すなわち低通気性、低消費電力、低ノイズ及び高効率を全てが改善するいくつかの物理現象の組み合わせを利用することである。プリーツフィルタは、大きいフィルタ面積を示すことから有利である。放射状に設計されたプリーツフィルタは、そのような形状のフットプリントが小さいことからさらに大きい面積を示す。さらに、プリーツフィルタの濾材が回転するときにいくつかの流体力学効果がよい方向に機能することが分かった。

[19] これらのこれまでに報告されていない効果の１つは、プリーツフィルタの濾材を通る流れに対して横向きの粒子加速に起因して粒子をより効果的に捕捉することによってフィルタ効率を高める。この効果は、より大きな粒子により有意であり、したがって、より粗いフィルタに対して有効である。

[20] これらの効果の別のものは、本明細書において「柱効果」と呼ばれているものであり、スピン中に遠心力が出口チャネルの底に吸引力を生み出しながら空気柱全体を出口チャネルに引っ張る。プリーツの詳細設計及び媒体透過性によって、スピンしているプリーツフィルタは、空気を静的なフィルタアセンブリに通す場合と比較して、出口チャネルの最も奥の部分を通る流れをより促進するより均一な圧力をフィルタ濾材に受けることがある。さらに流量が多くなるとフィルタ濾材にかかる全体圧力が減り、スムーズな流れが促進される。入口チャネルにおける圧力低下は考察されないが、これは全体像を理解するのに重要である。予想される効果を確認するためにＣＦＤ解析が用いられる。

[21] 本明細書ではプリーツフィルタについて「回廊効果」が規定され、以下の意味を有し説明がなされる。

[22] 静的なプリーツフィルタの場合、出口チャネルに垂直に進入する空気分子が、図１８に見られるように高速コアフローＢによって部分的に加速され、次いで出口チャネルの底部の超圧力によって加速される。したがって、並流状態のものと比較して結果として上昇した圧力は、回廊効果と仮定される。この効果はＣＦＤシミュレーションによって確認されている。プリーツフィルタ２がスピンしている場合、この効果を回廊効果と区別することは困難であるが、スピンするプリーツフィルタの場合、遠心力が新たに供給された空気分子Ａを空気柱と一緒に引っ張る／加速させるため、出口チャネルコアの気流速度は、同量の空気から出て行くためにいくらか低下する可能性があると想定される。そして回廊効果は低減し、より均一な速度プロファイルが出口で生じ、出口チャネルにおける圧力低下が低減される。粘性損失及び出口ジェットにおける運動エネルギーの損失が少なくなることによって効率が高まる。出口チャネルが広く、低い媒体透過性でフィルタ濾材速度が高い場合、回廊効果は非常に重要になる。

[23] 吸引不安定効果：空気は不安定性を引き起こすエネルギーと共に回転する円筒プリーツフィルタ２から離れる。回転する出口流れ３９と併せて吸引力もあるため、この吸引力は周囲空気を、側部からプリーツフィルタ端部から縦方向中央部に向かって、プリーツフィルタ２の外側から縦方向に引き込む。この結果、この中央部上で次の吸引力が増大することによって回転空気が中央部に再び集まる。したがって、フィルタが２つの開口部を有する場合は、過剰な量の流入空気３３は、最適なフィルタ機能に好ましい縦方向に均等にプリーツに分布することよりもむしろ中央部に進むことの方が簡単だとわかる。加圧して均等な分布を保証する目的で回転して流出空気の動的エネルギーを回復するために、本発明は図３Ａ及び３Ｂに見られるエアバリア／端部レッジ３５、３６を追加する。レッジ３５、３６は、周囲空気がスピンするプリーツフィルタ外部の流出空間における圧力回復スピン場を乱しこれに混入することを防ぐ。示されるような典型的なフィルタ２の透過率及びレッジにおいて、この技術は、ｒ_ｏにおける接線速度のエネルギーのおよそ５０％を回復し、吸気圧力に変換し、したがって、フィルタ流を促進し、システムの効率を高める。レッジ３４、３４’’を図３Ｃに見られるように長くすることによって、また下方レッジ３４’’が上方レッジ３４（図示せず）に対してシンバルのような形状で互いに接近するような鏡形をしている場合、流出空気の有効断面積は、さらに大きい圧力が回復されるように制御することができる。

[24] 図３Ｃは、流出気流を指向し、さらに安定させるための別の任意選択的な空気指向カラー３４’を示している。これらの空気指向カラー３４’はユーザ要求に応じてユーザによって配置及び位置決めされることがある。

[25] 図３Ｄは、図３Ｃに示すプリーツフィルタアセンブリに流出入する気流を示している。

[26] フィルタ装置特徴は、図３Ａから図３Ｃ及び図４Ａから図４Ｋの本発明の３つの例示的な実施形態に明示される。フィルタ２からのスピンする流出空気及び遠心力が、流れスループットを向上させる有意な吸引効果を生成する。この吸引力の低下を、周囲圧力を与える空気を供給することによって回避するために、レッジ３４、３４’’、３５、３６はフィルタ２の縦方向端部に設けられ、外側周囲圧力と、エアフィルタ２の外半径から出る空気との間に物理的エアバリアを確立する。レッジ３４、３４’’、３５、３６は、周囲空気が通常その圧力を与えて規定することになるエアフィルタ２の出口に到達することを妨げることになる。その代わりに、周囲は、ジェットがバーンアウトを開始した後にその圧力を加え、流出空気のスピンを減少させる。半径方向に数センチメートル外に伸びるこのエリアで、流れ断面積が大きくなる。流れの保存は、流れが減速し、その結果、圧力は乱流における粘性損失を無視できるならばベルヌーイ方程式に従って増すことを意味する。実際、これはプリーツからの小さいジェットも貢献するカオス的乱流ジェットにおいて起こる。レッジはシステム内の全ての流れと比較して短いレッジがわずかに１３％増えるけれども、レッジの最も重要な役割は、フィルタ全体を利用して、Ｚ方向、縦方向にも均一な流れを作ることであり、これによりフィルタ寿命も大幅に延びる。不安定性は、図４Ａから図４Ｈに示したサイズ及び形状によって十分に妨げられる。

[27] 図４Ｉから図４Ｋに示すように、回転式円筒状プリーツフィルタを取り囲み、半径方向外向きかつ流出気流の方向の接線方向に延びる、一組の静的に配置された縦方向の薄膜４８を追加することが、吸引効果及び全体流量をさらに向上させることがある。

[28] 空気が円筒プリーツフィルタ２のｚ方向の端部開口部に回転軸２０に沿って流入した後に陰圧の流体力学的衝撃もあり、開口部に近いフィルタが空気を半径方向に吸い出すことを困難にする。これを克服することを手助けするために、流入空気がｚ方向に指向される入口エリアの前にエアディレクタ入口ベントが配置される。

[29] 回転式プリーツ型エアフィルタは、一部の実施形態に見られるように、使用時にフィルタ形状を支持するための安定化又は補強襞４６、２０３５を有することがある。補強材はまた、プリーツフィルタの他の外部要素を保持することがある。外部要素は、水平面に対して好ましい角度に流出空気を指向するための出口ジェットを間に含むエアチャネルを形成する、図３Ｅに示すような一組の傾斜角を変えられるカプセル型ブレード４９であることがある。これらのカプセル型ブレード４９には、各カプセル型ブレードの内側の縦方向の真ん中にカプセル型ブレードコネクタ素子４９’が設けられる。このカプセル型ブレードコネクタ素子４９’は様々な実施形態で設けられることがあり、図示された特定の実施形態ではピボットピン４９’である。各ピボットピンは、プリーツフィルタの外部の中央部にある対応する把持要素（図示せず）により把持されるように形成される。この接続は、クリックオン／クリックオフ方式で行われることがあり、ピボットピン４９’は、カプセル型ブレード４９が取り付けられるとき、カプセル型ブレード４９の角度配向をプリーツフィルタ周りに変化させる方法を提供する。１つの位置において、カプセル型ブレードは、カプセル型ブレード４９の下方領域にプリーツフィルタを向いて置かれており、ジェットの大部分がそこから漏れ出るように上方部で広がっている。この位置は、典型的には冬季に選ばれて空気の渦を上昇させるため、人々を困惑させることにはならない。スピンしている双安定位置の第２の位置において、上方領域は、渦巻空気が下方にスピンして暑い場合に円滑な換気扇のように冷却効果をもたらすように、ジェットを開放しながらプリーツフィルタを向いて下方部の上に載っている。一部分がプリーツフィルタを向いて置かれているとき、他端部はプリーツフィルタから半径方向外に位置決めされることになり、空気はこれらの領域からより容易に出て行くことになる。ピボットピン４９’による接続のピボット抵抗によって、位置を変えることは、回転中にカプセル型ブレード４９の好適な側に向けてフィンガースーパーライト（ｆｉｎｇｅｒ ｓｕｐｅｒ ｌｉｇｈｔ）を保持することによって簡単に達成されることがある。

[30] 外部要素は、円筒プリーツフィルタ２から外方に延在する一組の縦方向のファンブレードであることがある。一実施形態では、縦方向ファンブレード１４４は円筒プリーツフィルタ２から垂直に延在し、異なる実施形態では、外部ファンブレードは図２０９に見られるように円筒プリーツフィルタ２の外側に対してほぼ接線方向を有するように配置されていることによりジェット効果をもたらすように配置される。外部半径方向ファンブレードの変形形態は、静的な縦方向薄膜４８の図４Ｋに示される形状に類似したより包囲的な形状を有し、スピン型円筒プリーツフィルタ２の視覚的側面を追加しつつ所望の効果を向上させるのに使用されることがある。

[31] 本発明は、ちり粒子と空気の両方を回転式プリーツフィルタに推進させることから生じる消費電力に影響を及ぼす重要なフィルタ効果をもたらす。ファンが静的フィルタとの併用で機能する給気システムと比べて、流体力学的な乱流エネルギー損失又はファン損失がほとんど排除される。結果として、消費電力が大幅に削減される。同じような機能及びサイズの製品と比べて、消費電力が４０～９０％削減される。

[32] 縦方向円筒形状を有するプリーツフィルタを示す図２Ａ及び図２Ｂを参照する。

[33] 本発明のフィルタは、フィルタの内半径ｒ_ｉと外半径ｒ_ｏとの間、及び内半径ｒ_ｉと回転軸２０に沿った長さｆ_ｈとの間に一定の比率を提供する。例えばフィルタがフラットルーム熱変換器の遠心ファンに置かれる場合など、内半径ｒ_ｉが大きすぎ、ＲＰＭが高すぎる場合は、流入空気のプリーツへの衝突が激しすぎ、エネルギーは圧力を高めるどころか乱流やノイズに失われる。このような場合は、フィルタの圧力低下を克服する十分な遠心力による駆動圧を得るために、外半径ｒ_ｏは大きめのものを選ぶことができるが、接線出口速度がｒに対応するため、スピンしている流出空気にあまりに多くのエネルギーが投入される結果となる。一方、プリーツフィルタの内半径ｒ_ｉが小さすぎると、プリーツフィルタ内のチャネルへの入口エリアが小さくなることで空気流入速度が高くなって入口に近いフィルタ部分への供給が難しくなり、結果として不均一なフィルタ使用となる。高い空気流入速度から生じる同じ悪影響は、空気がたった１つのフィルタ開口部から供給される場合に見られる。１つの開口部についてのさらなる悪影響は、性能を維持するためにより大きいモータトルクが必要となり、ひいてはより大きく高価なモータが必要となることである。

[34] 回転式プリーツフィルタの様々な実施形態の有用性は、異なる実施形態で異なる重み付けがされ得る一連の評価尺度又はパラメータに依存する。製品サイズは大部分の顧客にとって重要であり、製品の大型化に伴う価格上昇も重要である。空気浄化器に使用される場合の他の極めて重要なパラメータは、ノイズ及びクリーンエア供給率（ＣＡＤＲ）である。後者は空気浄化器がカバーできる床面積として規定される場合が多い。利用可能な従来技術による空気浄化器の範囲を徹底的に、また回転式プリーツフィルタの可能性の鍵を握る複雑な物理特性を学んだ後に、空気浄化素子である本発明の回転式プリーツフィルタの商業上の有用性を驚くほど上手く説明する新しい関係を明らかにできることが分かった。

[35] 他の機能的な圧力改善部品が取り付けられていない適切な動作のために、ｒ_ｉ、ｒ_ｏ、プリーツ間隔ｐ_ｓ、フィルタ効率ε、及びスピン式プリーツフィルタの長さｆ_ｈの間の関係は、本明細書でＧｕ数と表されている無次元数によって表すことができる。この数は換気システムで使用される回転式プリーツフィルタにも適用される。

[36] この関係は、現象論及び実験に基づくものであり、様々なフィルタを試験することだけでなく、多数のモデルについてのＣＦＤ（計算流体力学）シミュレーション、３次元印刷及び測定によって導き出される。Ｇｕ数は次のように定義される。

[37] Ｇｕ数＝ｆ_ｈ＊ｐ_ｒ／（２＊ｒ_ｏ＊ε^１／４）

[38] ここで、ｒ_ｏは、例えば炭素フィルタなどの任意選択的な追加フィルタの圧力発生外半径を表すことがあり。ｐ_ｒは（ｒ_ｏ－ｒ_ｉ）／ｐ_ｓによって定義され、ここでｐ_ｓはプリーツ間隔である。Ｇｕ数の精度は有用性レベルの成長間隔でより正確であるが、システムが拡大縮小するとき、境界層は精度向上のためにより適切に考慮される必要がある。これらの検討事項は、本発明がさらに進展されるにつれて調査されることになる。試験されたものよりも小さいシステムはパフォーマンスが低くなることが想定される。実際には、非常に厚手のフィルタをスピンさせることは得策ではないため、大きいものもパフォーマンスが低くなる。Ｇｕ数が高くなり、１０を超えると、どのパラメータが変更されたか、及びこれらの変更から生じた効果が観察者によってどのように見なされるかによって有用性を解釈することはより困難になる。このような変形形態は、観察者が製品サイズをどう見なすか、及び観察者が異なるレベルのノイズをどのように感知するかに関連することがある。また、使用環境における汚染度及び汚染の種類も寄与することになり、これに応じて推奨される換気回数（部屋の１時間当たりの換気回数）は典型的には２回から４回以上と異なる。

[39] Ｇｕ数は、あらゆる関連パラメータに流体動力学を考慮するが、いずれにせよ、これらのパラメータがなぜ、そしてどうして寄与するのかを分離する又はこれに対処する、ひいては適用することは些細なことではない。最善の努力によって、あらゆるパラメータが比較的広い範囲にわたって十分に寄与すると結論付けられる又は説明される。この関係は２０％から９０％をはるかに上回るフィルタ効率に適用される。

[40] 回転式プリーツフィルタの固有のプラス効果を証明できるようにするために、図１７Ｂに示された区間内で実験を行うことが必要であった。Ｇｕ≦０．８のこの区間の外側では、ＣＡＤＲ当たりのノイズが高いためメリットを探求することができない。従来技術では、以上で考察及び仮定された効果が認識されず、０．８未満のＧｕ数で実行していた。また、従来技術の実施形態は以上で考察した関係を検討する、あるいはそのようなものを考察することなく高すぎるＲＰＭで実行し、メーカーはその注意及び開発を他の方向に置いて、隠れた潜在能力を未発見のままにしてきた。

[41] 本発明に係る放射状ブレードを備えた、ほぼ１に等しいＧｕの形状係数を有する製品の一例が図２１Ａから図２１Ｃに示されている。本発明は以下の区間を主張する。

[42] Ｇｕ＞０．８

[43] 表１には、主張するＧｕ数との関係の住宅有用性が、１ｍのところで測定された３５ｄＢの一定ノイズでＣＡＤＲ／Ｌを第１のテストにおいて使用することによって具体化される本発明の２つ又は３つのバージョンと比較した最良の利用可能な従来技術の実験テストが示されている。Ｌは水平面上の最長のデバイス長である。図２１Ａから図２１Ｃに記載される本発明の実施形態を見ると、かたつむりの家の設計であるため、Ｌはおよそ１．２５＊プリーツフィルタの直径＝１．２５＊２＊ｒ_ｏである。

[44] 表１は、０から５のＧｕ値の区間を示す図１７Ｃの具体化されたグラフにプロットされ、第１の行はＧｕ＝０．８を有する従来技術によるスピンフィルタ形状レプリカに関連する。

[45] これに続く３つの行は、本発明の３つの実施形態、すなわちケーシング及び未改良のファンブレードのない図２１Ａから図２１Ｃ、図４Ａ、及び図２０２の実施形態にそれぞれ関連する数を示す。

[46] １ｍのところで測定された３５ｄＢの一定ノイズでＣＡＤＲ／フィルタシリンダの容積を使用する第２のテスト。

[47] 表１は、０から５のＧｕ値の区間を示す図１７Ｄの具体化されたグラフにプロットされ、第１の行はＧｕ＝０．８を有する従来技術によるスピンフィルタ形状レプリカに関連する。

[48] これに続く２つの行は、本発明の２つの実施形態、すなわちケーシング及び未改良のファンブレードのない図２１Ａから図２１Ｃ及び図４Ａの実施形態にそれぞれ関連する数を示す。

[49] 全てのフィルタに共通なのはε＝０．８８である。

[50] 実験テストから得られ得る結論は、本発明に係るフィルタ設計が本発明の独特かつ比類のない性能を確認することである。

[51] 実施形態において、２つの開口部を屋内に備え、放射状インペラ４０、４０’を内側に、又は放射状ブレード５３をプリーツフィルタの内側、外側若しくは内外両側に備えたプリーツフィルタを回転させる際、性能はブレードの迎え角α_ｂ、２つ以上のブレードが使用される場合の内側ブレード高さｒ_{内側ブレード}又はブレード高さの合計に依存することになる。流入空気と接触するアタックブレードエッジは有利には丸みを帯びていることがある。内側放射状ブレード５３（プリーツフィルタは図示せず）の原理を示す図３Ｆによれば、迎え角α_ｂは、ｒ_ｉ、ｆ_ｈ及びｒ_{内側ブレード}に依存して７５°未満、好ましくは７５°～３０°であることがある。内側フィルタ半径ｒ_ｉから内側への内側ブレード高さｒ_{内側ブレード}は、１２ｍｍより大きい、好ましくは主にｆ_ｈに依存して０．２＊ｒ_ｉ＜ｒ_{内側ブレード}＜０．４＊ｒ_ｉとする。

[52] 同じ流量及びその他の同様の形状係数において、整合したアタック内側ブレードｒ_{内側ブレード}＝１０ｍｍは、放射状ファンのジオメトリが妨げられていない流れに最適化された標準的な前方傾斜ブレードと比べておよそ４．５ｄＢのノイズ改善をもたらした。一般的に前方はブレードの外側部分を指すため、我々のケースとは「違う方向」に傾斜している。２倍のブレード長さｒ_{内側ブレード}＝２０ｍｍを有する整合したアタックブレードは、最大およそ１０ｄＢのノイズ改善をもたらす。

[53] 同様に、放射状ブレード構成の観点で最大３０％の消費電力節約に関する改善が観察される。

[54] 放射状ブレード５３の押し出し形状は、さらに良い性能を得るために削られる場合もある。フィルタ内部のモーフィングされたブレード４０、４０’は、その長さにわたって絶えず形状を変化させるため代表長さの要件がない。

[55] Ｇｕ数が住宅有用性の閾値に近い若しくはこれを下回る、又はおよそ１３０／ｒ_ｏを上回るノイズクリティカルなＲＰＭを超過するようにフィルタパラメータが選ばれる場合に、本発明との関係において研究された、媒体透過性に一致することも含む１つ以上の効果が逆流及び乱流によってノイズを有する弱い関数を生じることになる。これが工業の発展が他のフィルタ解決策に集中してきた理由であることがある。ノイズ規制のない屋外用途では、これらのいずれの関係も満たす必要がない。

[56] 外側ブレードを考慮する場合、プリーツ又はブレードのいずれかから構成される全ての回転チャネルが考慮され、したがって、ｒ_ｏが規定されるべきである。

[57] ４．８のＧｕ数において、炭素フィルタが内部に取り付けられた、分離された回転円筒プリーツフィルタを通る流量が、同じフィルタが従来技術による高品質空気浄化器のために設計及び最適化され、静的な動作に使用された場合と比較して高く、同時にノイズが少ないことが示されている。内部にブレードを有しないフィルタを１２２０ＲＰＭでスピンさせることによって、フィルタは、微調整された従来技術による空気浄化器が直列の２つの軸方向インペラを高いＲＰＭで使用して全速力で回転したときと同じＣＡＤＲを与える。フィルタが発したノイズは、製品自体が発したものが５６ｄＢであったのに対して５０ｄＢであった。内部のブレードと２つの開口部とがあれば、潜在力ははるかに大きくなる。本発明の流体力学的原理は新規で改良されており、性能の向上は、スペースを取り、製品サイズを大きくする追加の外部ファン及び他の部品なしに得られることがある。したがって、スピン式フィルタ２自体が図１に示されるような本発明の第１の実施形態を構成することになる。

[58] 例えば図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示されるスピン式プリーツフィルタ２を実装する場合、シーリングライトパワー出力に取り付けるために構成されたそのような設計は、フレーム３２内の回転プリーツフィルタが実質的に無音で、モータを含む１ｋｇ未満の総重量で２３０ｍ^３／ｈ超を濾過することがある。同じ小さいジオメトリが、フィルタ効率８０％、極めて優れた４４ｄＢで４６０ｍ^３／ｈを濾過することができる。これは、市販の製品に到達した従来技術の最良の技術の何倍ものサイズ及び重量当たりの性能に等しい。図４Ａから図４Ｈに示された中央の軸流ラジアルインペラ構造４０、４０’、４４、４４’がなければ、スピン式フィルタは、インペラ構造４０、４０’、４４、４４’と共にスピンするフィルタと比較してより多くのノイズを発生し、効率が低下することになる。

[59] 伝統的な静的フィルタアセンブリと比較した、軸流ラジアルインペラを備えた本発明のスピン式プリーツフィルタを使用した例示的な実施形態のさらなるデータは以下の通りである。
・ＲＰＭ：９４６
・ｒ_ｉ：０．０５ｍ
・ｒ_ｏ：０．０７２ｍ
・ｆ_ｈ：０．２ｍ
・ε：０．８８
・１つの入口を使用する際のＧｕ数：３．３３
・ノイズｄＢＡ‐１ｍ：２９．５ｄＢ
・ＣＡＤＲ１８８（ＡＳＨＲＡＥ ０．３ｕｍ、８８％効率）
・１／４の空間占有率
・１／５の音響出力（－１６ｄＢ）＠同じＣＡＤＲ、フルスピード

[60] 図２０１から図２０７に示されるランプシェードアセンブリの占有体積は、上記の例で考察した従来技術の高品質空気浄化器よりも２０％小さいが、試験は炭素フィルタなしで行われた。ＣＡＤＲ３１０ｍ^３／ｈを実現するために、市販の製品は２９Ｗを消費するのに対して、ランプシェードアセンブリは２．４ワットのトルク仕事率を実現した。スピン式ランプシェードに有利な出力比８に対応する４．８Ｗに等しいモータ効率０．５の場合。対応するｄＢレベルは市販の製品が５６ｄＢであったのに対して、本発明は２６ｄＢであった。

[61] これが起こる場合に圧力が使用されるため、回転式プリーツフィルタは単独で、あるいはさらに好ましくは図４Ａ及び４Ｂに示されるようなプリーツフィルタ内部の回転式軸流ラジアルインペラ４０、４０’との組み合わせが、外部から流れが駆動される静的フィルタと比較してノイズ当たりのＣＡＤＲ（クリーンエア供給率）を大幅に向上させる。ファン効率は、進入空気の接線速度がフィルタ入口の接線速度と一致するため大きいよく設計されたファン（５０～７５％）で得られる標準より優れている。これは軸流ラジアルインペラによってもたらされる。先に考察したように、プリーツフィルタ内の空気が考察された全ての効果から比較的容易に通過することができるため、他の部品を備えないスピン式プリーツフィルタ２でさえも、生来のこれまで未発見の可能性を空気浄化用途に有する。これらの効果の利用は証明され、最も純粋な形の単なるプリーツフィルタスピンから優れた性能を有するより進化したバージョンに至る製品実現が示されるものもある。

[62] 本発明の空気浄化装置３０の第１の実施形態が図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示されている。プリーツフィルタ２はフレーム３２内で回転し（２１）、この回転は電気モータ３１によってもたらされる。ただし、プリーツフィルタ２は、高さ２＊ｆ_ｈ、外半径ｒ_ｏ、及び内半径ｒ_ｉを有する２つの開口部を有する２つの対称接続されたプリーツフィルタ２からなると見なすことができる。したがって、プリーツ厚さｆ_ｔ＝ｒ_ｏ－ｒ_ｉである。円筒プリーツフィルタは、プリーツ流入角α_ｉよりも大きいプリーツ出口チャネル角α_ｏを有し、ひいてはより幅広の出口チャネルを有することにもなる。これはまた、特に密なプリーツフィルタについて低い有効透過率を促進する。

[63] フィルタをスピンさせることによって、円筒フィルタを通る気流は、遠心力及び流出空気の吸引効果によって維持され、プリーツが適切な形状を有すると仮定して、空気が静的フィルタ構成に押し込まれたり静的フィルタ構成から吸引されたりする場合よりも均一な気流を可能にし、結果として必要とされる全圧を減らすだけでなく、フィルタの寿命を延ばす。

[64] 流れを分配し、部屋の空気を適切に浄化するために、空気浄化装置３０は、図３Ｃに例示されるように浄化装置３０の周りに放射状に配置された空気指向フォイル３４を備えるように設計されることがある。

[65] 空気浄化装置３０が回転する（２１）とき、フィルタ２を通る空気の動きが一定の空気流入３３をフィルタ内部の空間に引き込む。排気はスピンしながらフィルタ表面から離れ（３９）、既に考察したように吸引効果によってフィルタを通る流量が増すことになる。

[66] フィルタ２の典型的な形状は円筒形又は円錐状円筒形である。円錐状円筒形状は、典型的には、フィルタへの空気入力が一方側、典型的にはフィルタの最も幅広の開口部からのみもたらされる換気システム用のフィルタカセットなどの実施形態で用いられることがある。均一に形成された円筒フィルタが空気浄化器により適している。浄化器がどこに配置されるかによって、空気入力はフィルタの縦方向の面の一方又は両方からもたらされる。

[67] 本発明の空気浄化装置３０のさらなる実施形態では、例えば図４Ａから図４Ｈに示すようなプリーツフィルタ２の内部に配置され、プリーツフィルタ２に回転可能に接続された軸流ラジアルファン４０、１１２６が提供される。ファンは一方又は両方の縦方向面からの流入空気用に構成されることがある。図４Ａのフィルタアセンブリの分解組立図は、軸流ラジアルファン４０、４０’、フィルタエンドキャップ４１、４１’、及びフィルタ２を含む。図４Ｅから図４Ｈでは、スピン／支持シャフト４５が上部エンドキャップ４１からフィルタアセンブリに進入し、フィルタアセンブリの内部を通過し、下部エンドキャップ４１’の中央部に接続される。スピン／支持シャフト４５はモータ３１に接続されているため、モータはフィルタアセンブリを回転させる。

[68] エンドキャップ４１、４１’は、中心軸４３から半径方向外側に配置されたエンドキャップフォイル４２を備えることがある。ラジアルフォイル４２は、フィルタコンパートメントに進入する空気が中心に向かって内側に集中する開口部で観察される衝撃効果を避けるように、多方向からの流入空気を軸方向に誘導するために形成される。結果として生じる均一な流れは、インペラブレードによるさらに均等な分配を可能にする。

[69] 軸流ラジアルファン４０、４０’は気流をフィルタにわたって分配する。均等な分配はモーフィングされたファンブレードによって部分的に保証される。ファンブレードは入口において流入空気を速度整合角度でアタックすることにより開始した後、徐々に形状を変化させて残っている空気の割合並びに半径方向及び軸方向断面積に従って流れを軸方向から半径方向に分配する。フィルタ内面に沿ったより深い空気の流れのより良好な制御は、空気がフィルタから出るように、最深点に配置された最大直径から先細になるように構成された一体型の円錐状ファン要素４４、４４’によってもたらされる。円錐はフィルタ内部から離れてフィルタアセンブリの流入エリアに向かって先細になる。軸流ラジアルファン４０、１１２６とプリーツフィルタ２との間の回転関係に起因して、軸流ラジアルファン４０、１１２６は、プリーツフィルタ２の内面の接線速度に近いフィルタ及び接線速度とほぼ同じ角速度で気流を送る。したがって、比較的少量の回転に関連する乱流及びエネルギー散逸が発生する。図はフィルタの両面から流入空気を提供するアセンブリを示すため、関連した軸流ラジアルファンブレードを備えた２つの対向配置された円錐状ファン要素４４、４４’が流入空気分配を支援する。

[70] システムを調整した後の実施形態により、また本発明の全ての部品を所定の位置に備えることにより得られる効率は極めて高い。回転式フィルタアセンブリにより用いられるモータ作動及び流れスループットから計算される効率は、同じフィルタが無損失ダクトシステム及び無損失ファンと組み合わせてフラットに使用された場合よりも高く測定された。効率が１００％超のフラットフィルタ構成を基にする。両システムのモータ効率はここでは無視されている。伝統的な空気浄化器では、組み合わせられたダクトシステム損失及びファン損失は、典型的には理論的仕事がフラットフィルタで消費する電力の数倍の電力を消費する。したがって、本発明の原理に基づく空気浄化器は、全ての伝統的な空気浄化器より優れた性能を有することになる。

[71] また、伝統的なファン－フィルタアセンブリの静的フィルタが詰まった場合、ファンはより大きい圧力を克服しなければならない。この際ファンブレードはその設計された最適な流れ－圧力領域の外側で動作するため、乱流、エネルギー損失及びノイズの増加をもたらす。しかしながら、フィルタが回転しながらポンプの役割を果たしている場合、角速度の増加が、伝統的なファン－フィルタアセンブリで生じるような、これに対応したノイズの増加及びエネルギー損失なしに必要とされる圧力を送ることを補償することができる。したがって、本発明の寿命スパンにわたり発せられるノイズは、伝統的なファン－フィルタアセンブリと比較して大幅に低くなる。

[72] 本発明のこのような回転式プリーツフィルタの１つの利点は、吸引と押しの両方を発生させることで、それぞれがフィルタの端部を受け入れる蓋のような、回転軸２０方向の縦方向端部にある２つのソフトシール／フレーム３２間にフィルタが固定される場合にフィルタ縁部を接着する必要性を排除できることである。このように、力がフィルタに半径方向に作用し、その形状が維持されるため、接着したり漏れを恐れたりする必要性がない。したがって、フィルタはプリーツ加工機から出てくるとすぐに使用することができるため、非常にコスト効率が高い。

[73] スピン式フィルタを備えた本発明はまた、柱効果によって回転式プリーツフィルタの内側の出口チャネルの底部への空気のより簡単なアクセスを提供する。また、貢献しているのは、軸流ラジアルファン、半径方向に広がる出口チャネル及び出口流れにおける吸引場である。

[74] 軸流ラジアルファンの放射要素とプリーツフィルタの内側との回転接続は、ファン－フィルタ構成と伝統的に関連付けられたノイズ生成乱流の大部分を取り除き、本発明は、例を見ないノイズ、効率及び電気料金をもたらす。

[75] プリーツフィルタの使用は本発明において有利であるが、本明細書に記載の軸流ラジアルファンと組み合わせて任意のタイプのラジアルスピンフィルタを使用することに著しい利点がある。

[76] そのような有利な一実施形態は、スピン式ラジアル炭素フィルタを、金網エアロゾルストッパ（図示せず）下流の脂肪滴トラップコレクタ下流のキッチンストーブエアフィルタユニットで使用することである場合がある。このような回転式アセンブリは、脂肪と蒸気を、下にある料理に滴り落ちることなく静かに吸い出し遠心分離する能力を向上させることがある。また、後方薄膜２００２は、部屋の不快な通気を避けるためにこの組み合わせにおいて最適となる。

[77] また、本発明に従って、プリーツフィルタと、プリーツフィルタの内側又は外側に放射状に配置された炭素フィルタ又は他のタイプのフィルタとを備えたスピン式フィルタアセンブリが提供される。

[78] 全てのタイプのフィルタが２つ以上の部品から構成されることがある。より大きい実施形態２００１では、フィルタ交換を容易にし、かつ製品の組立を容易にするために４個又は６個の部品に分離することが最適である。

[79] 回転式プリーツフィルタのさらに別の実施形態では、空気指向装置は、図５ａ、５ｂ、２１２Ｂ、２１４Ａ及びＢ、並びに図２１５Ａ、２１５Ｂ及び２１５Ｃに示されるように、複数のジェットノズル５１、２１５０を備えた同心円筒状又は円錐円筒状の硬性カバー５０、２１２４、２１２５を備える。また、ノズルは、図３Ｅに見られるような、傾斜角を変えられるカプセル型ブレード４８の間の連続した又は部分的に連続したスリットの形状とすることができる。その結果、排気ジェットがフィルタ２の回転を推進し、消費電力がさらに減ることになる。プリーツフィルタアセンブリの周りに、プリーツフィルタアセンブリを出る空気のための出力誘導チャネルを提供するためにスリーブ５２が設けられることがある。これより、簡略化された図６、７、８、９、１０及び１１に示される本発明のさらなる例示的な実施形態が説明される。

[80] 少なくとも４つの壁７３を有するケーシング７０が設けられる。ケーシング７０は、以上で考察した１つ以上、典型的には４つの任意の回転式プリーツフィルタアセンブリを取り囲むために設けられ、空気は上からフィルタの中央エリアに誘導され、フィルタアセンブリの内側は気密シールを提供するフィルタ底部１６５を備え、全ての空気はフィルタを通って出て行く必要がある。プリーツフィルタアセンブリは、流出空気が流入空気と同じ方向にケーシングを出るように構成される。したがって、ケーシングはケーシング入力側７３及びケーシング排気側７４を有する。

[81] 一実施形態では、例えば図６に示す１つのフィルタアセンブリを取り囲むように適合されたケーシング７０は、スピン式フィルタの出口からの気流をケーシングの排気側７４に導くための、ケーシング７０の内側に配置された縦方向の誘導壁７１を備える。誘導壁７１は、ケーシング７０の円筒状の回転式フィルタにより占められていない各コーナ空間７５を密封するように配置されることがある。誘導壁自体は、典型的には円筒形状又は円錐円筒形状の断片、及び９０°以下の角度幅を有する断片を有することがある。

[82] 誘導壁７１は、プリーツフィルタの外半径よりわずかに大きい、フィルタの中心からの半径７８を有する第１の縦方向辺７６と、フィルタアセンブリの中心から典型的には固定され得るケーシング７０の中央部までの距離に等しい半径長さを有する第２の縦方向辺７７とに適合される。実際には、これは１つの誘導壁７１の第１の縦方向辺７６と、隣接する誘導壁７１の第２の縦方向辺７７との間に縦方向スリット開口部６０を提供する。フィルタアセンブリを出た排気９０は蓄積し、スピン式フィルタアセンブリと共にフィルタアセンブリの外側と誘導壁７１の内側との間を縦方向スリット６０に向かって回転することになり、空気の大部分は、次の誘導壁の第１の縦方向辺７６とケーシング７０の壁との間から出ることになる。

[83] 湾曲したエアフォイル７２は、流出空気９０をケーシング７０の排気側７４に導くために誘導壁７１の外側に配置されることがある。湾曲したエアフォイル７２の入口部分６１がまた、第１の縦方向辺７６とケーシング７０の壁との間の開口幅を規定するのに使用されることがある。湾曲したエアフォイルはケーシング７０の排気側７４に湾曲することがあり、エアフォイル７２の出口部分６２は、例えば入口部分６１の深さより大きい、異なる深さを有することがある。

[84] その結果、フィルタアセンブリがスピンするとき、排気流９０はフィルタアセンブリを出て導かれケーシング７０のコーナ空間７５を通って内外に通じる。

[85] 図１１は、下から見た４つの壁を備えたケーシングに４つのフィルタアセンブリが配置された水平断面図実施形態を示している。この実施形態では、円錐状のフィルタアセンブリは、典型的には別々の円筒形状のケーシングに１つずつ各フィルタアセンブリが配置される。これらの円筒形状のケーシングはバケツタイプである場合があり、フィルタアセンブリを含む１つのバケツは容易に取り替えることができる。

[86] 簡略化された図１２、１３、１４、１５及び１６に示される本発明のさらに別の例示的な実施形態が説明される。

[87] 図１２は、２つ以上の円筒形又は円錐状のフィルタが同心円状に組み付けられた異なる構成を示している。

[88] 図１４は、このような異径の複数のフィルタ１４０、１４１、１４２を使用する一実施形態の上部の断面を示している。フィルタは、フィルタ間の各空間に、図１６のアセンブリ断面に示される小径フィルタ１４１、１４２の外側に配置されているフィルタ１４０、１４１の内部空間に空気が進入するための入力誘導チャネル１６１を提供する斜めに配置された気密スリーブ１６０が設けられたアセンブリに取り付けられることがある。したがって、同じ気密スリーブは、大径フィルタ１４０、１４１の内側に配置されているフィルタ１４１、１４２の外側空間に空気が出るための出力誘導チャネル１６２を提供する。

[89] フィルタの内側及び外側（間）に、半径方向に送られる気流を提供するためのラジアルフォイル１４４が配置されることがある。したがって、マルチフィルタアセンブリが回転する（２１）とき、流入空気３３は各フィルタの内部に押し込まれ、遠心力が空気をフィルタに通し、プリーツフィルタである場合は、プリーツ間の出口チャネルはさらにフィルタを通る気流を高める。

[90] 軸流ラジアルインペラ１５０が入力ケーシング蓋１５１に配置される。その目的は、フィルタアセンブリのラジアルファン機能を提供するアセンブリの角速度まで空気を円滑にスピンさせることである。軸流ファンと同様、エアフォイル１６３は流入空気と一致する迎え角を有するものとするが、低い出口スピンを追い求める軸流ファンと異なり、空気は回転式プリーツフィルタと同様にスピンしながらエアフォイル１６３から離れるものとする。

[91] 回転式排気ディレクタユニット１６４が、回転（２１）に対する反対の出口方向を提供するためにアセンブリのフィルタ１４０、１４１、１４２の排気側に回転可能に取り付けられることがある。空気流入３１が各円筒状フィルタの内部に入り、図に示される出口流れ３４でフィルタから出る。フォイルはまた、ディレクタの出口へのより均一な圧力のために最低半径からフィルタに向かって上方に傾斜されることがある。

[92] 以下の記述は、スピン式プリーツフィルタがフィルタを通した空気分子の輸送をどのようにして向上させるかについての効果をより詳細に説明するとともに、図１７Ａ及び図１８の詳細によって示される。

[93] 図１７Ａでは、スピン式フィルタ及び軸流ラジアルインペラ４０ブレードの断面半分が、インペラを通過するときに半径方向圧力ｐを高める気流３３、３４と共に示されている。理想的にはｐ＝０．５＊ρ＊ω^２＊（ｒ_ｏ ^２－ｒ_ａ ^２）に従う。ここでｒ_ｉはプリーツフィルタの内半径ｒ_ｉであり、ｒ_ａは流線ごとの流入半径に応じた特徴半径であり、より具体的には、ここでモーフィングされたインペラが軸方向圧力よりも半径方向圧力を高める。ρは空気密度であり、ωは角周波数である。半径ｒ_ｏ及びｒ_aは図１７Ａで規定されている。ただし、実際の圧力場ははるかに複雑であり、単純な分析的表現で有用な関係を表すことは困難である。

[94] 圧力ゾーンは簡略的に以下のセクションに分割することができる。
１）軸方向から半径方向への圧力増大ゾーン
２）半径方向スピン圧力
３）フィルタ内での圧力分配
４）回転流出空気の圧力

[95] 接線方向に平均化された圧力がどのようにして半径方向に分配されるかについての現象学的表現が図１７Ａの下部に示されている。ただし、実際の圧力は、フィルタのブレードとプリーツの両方がどのようにしてｚ軸の周りと半径方向の両方で加速及び減速するのかに依存して大きく異なる。インペラブレードの成形は、ｚ方向とｚ軸の周囲の周りの両方に均一に分配するように行われる。図は、出口速度及びスピン場がどのようにしてプリーツフィルタを出る空気分子に吸引効果を示すかを示す。

[96] 図１８に、静止状態及び回転状態下でのプリーツフィルタを通る流線の誇張された例、及び静的フィルタにおける遅い空気分子のビルドアップがスピン式フィルタと比べてどのようにして圧力低下を増大させるのかが見られる。
Ｉ．回廊効果（発見済）：出口チャネルに垂直に進入する空気分子が、高速コアフロー（Ｂ）によって部分的に加速され、次いで静的な場合、出口チャネルの底部の高圧によって加速される。したがって、並流状態のものと比較して結果として上昇した圧力は、回廊効果と仮定される。プリーツフィルタをスピンさせる場合、遠心力が新たに供給された空気分子を柱及びコアと一緒に引っ張る／加速させるため、コアの速度は、同量の空気を出るために低下する可能性がある。そして回廊効果は低減し、より均一な速度プロファイルが出口で生じ、出口チャネルにおける圧力低下が低減される。粘性損失及び出口ジェット（Ａ）における運動エネルギーの損失が少なくなることによって効率が高まる。出口チャネルが狭く、媒体速度が高い場合、回廊効果はより重要になる。
ＩＩ．スピン中の柱効果（発見済み）：遠心力が柱全体を引っ張ることを手助けするため、出口チャネルに沿った実際の圧力上昇は低下する。適切なプリーツジオメトリを考慮すると、スピン式プリーツフィルタは、静的なプリーツフィルタの状況と比べて出口チャネルの最も奥の部分を通る流れをより促進するより均一な圧力を可能にする。より均一な流れが生まれ、これによってフィルタ濾材にかかる差圧が小さくなる。入口チャネルにおける圧力低下は考察されないが、これは全体像を理解するのに重要である。
ＩＩＩ．スピン中の柱効果の結果及び回廊効果の低減：より多くの流れが低半径で出口チャネルＡ’の底部に進入することができる。フィルタ利用状況がより均一（Ｂ’）であるため、媒体圧力差が減少する。出口チャネルにおけるコア速度が低下するため、コアＣ’を加速するのに必要な圧力が少なくて済む。これによって出口チャネル深部の圧力が減少し、低いＲでフィルタ濾材を通過する流れを促進させる。出口チャネルにおける動的損失は空気がより低速で流出するため減少する。

[97] 図１９には、プリーツフィルタを湾曲させ円筒形状にしたときの結果であるプリーツフィルタの円筒形状が、どのようにして入力チャネルより幅広の出口チャネルを促進するかが示されている。本発明は、出口プリーツチャネルにおける圧力低下が同じサイズの入口プリーツチャネルよりも大きいために、円筒フィルタの流れの方向を、空気がフィルタの外側からフィルタの内側へとフィルタを通過する今日典型的に用いられている方法から逆にすることが有益である。また、回転式プリーツフィルタに存在する発見された他のプラスの効果が追加される場合、回転式フィルタの利点は非常に重要になる。
ＩＶ．円筒形状：出口チャネルを広げることは出口速度を低下させる。圧力上昇効果及び回廊効果がさらに低減する。Ｖ．出口チャネル外側のスピンは吸引／引張りを促進し、最終出口速度ひいてはエネルギー損失を減少させる。これによってシステムの効率が高まる。

[98] 図１７から図１９に関連して考察した特徴の一部又は全ては、プリーツフィルタがどの実施形態構成に実装されているかと無関係である。図１２から図１６に示すように異径のフィルタが互いに外側に取り付けられる、及び／又はフィルタがケーシング７０に設置される場合に、出口吸引がフィルタ性能に与える影響が少ないことは明らかである。

[99] さらなる実施形態は、以上で考察したインペラ及び逆流ジェット技術を、必ずしもプリーツ型ではない回転式フィルタと共にキッチンストーブ換気ユニット（図示せず）で使用することを含むことがある。フィルタタイプには、炭素フィルタ、アルミニウムメッシュフィルタ、アルミニウム金属フィルタ、ニットメッシュフィルタ、フードグリースフィルタなどが含まれることがある。

[100] さらに、スピン式円筒フィルタ内部で軸流ラジアルインペラが動作している、例えばスピン式炭素フィルタなどのほとんどどんなタイプのスピン式フィルタの遠心力も、静的動作のために取り付けられる同じ構成のフィルタとは比類できない特徴を有するとされる。

[101] 図２０Ａから図２０Ｄは、上記の回転式プリーツフィルタを使用するフロア設置型の空気浄化装置２００を示している。装置は、筐体２０１、２１４１内部に取り付けられた２つ以上の回転式プリーツエアフィルタ２を有することがあり、筐体は入口ベント２０２及び出口ベント２０３、２１３６を備え、回転空気のコレクタ２０４、２１３２による流出空気の誘導が、回転式プリーツフィルタ２により設定された空気流路に従って行われる。コレクタ２０４、２１３２と回転式プリーツエアフィルタ２の表面との間に形成される断面積は、回転式プリーツエアフィルタ２の周囲に沿って次第に増していく。

[102] コレクタ２０４は、２つ以上の回転式円筒状プリーツエアフィルタが図に見られるように積層され垂直方向に取り付けられる場合に、空気が主として下部の回転式円筒状プリーツエアフィルタ２の側部、及び主として最上部の回転式円筒状プリーツエアフィルタ２から上方に出て行くように、対応する回転式円筒状プリーツエアフィルタ２の一部分のみを取り囲む。

[103] フロア設置型の空気浄化装置２００の前面及び後面に静的エアバリア２０５が設けられる。

[104] 本発明はまた、エアフィルタ装置が、１つ以上の回転式プリーツエアフィルタ（２）、及びプリーツエアフィルタを回転させるためのモータ（３１）を備え、エアフィルタが円筒形を有し、さらに関係Ｇｕ＝ｆ_ｈ＊ｐ_ｒ／（２＊ｒ_ｏ＊ε^＾１／４）＞０．８に従って設計され、Ｇｕ数が、ＣＡＤＲ、ｄＢ、製品サイズ、機能及びコストなどの主要顧客のニーズに基づく又はこれを考慮した商業上の有用性の関数と相関し、ここでｐ_ｒ＝（ｒ_ｏ－ｒ_ｉ）／プリーツ間隔（ｐ_ｓ）、プリーツ間隔（ｐ_ｓ）が内半径（ｒ_ｉ）上の２つの隣接するプリーツ頂部間の距離であり、εがＡＳＨＲＡＥ効率である、第１の実施形態として記述することができる。

[105] Ｇｕ＞１．２である、第１の実施形態に係るエアフィルタ装置の第２の実施形態。

[106] Ｇｕ＞１．５である、第１の実施形態に係るエアフィルタ装置の第３の実施形態。

[107] 円筒形が一方又は両方の端部で開口し、その結果、回転式プリーツエアフィルタ２が回転する２１とき、遠心力が空気をプリーツフィルタに通して回転式プリーツエアフィルタ２の上流側に１つ又は２つの開口端部から空気を吸い込む吸引力をもたらし、濾過された空気が回転式プリーツフィルタの下流側で全ての方向に半径方向外へ出て行く、第１から第３の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第４の実施形態。

[108] 回転式プリーツエアフィルタ２の内側に配置されたラジアルファンブレードをさらに備え、ラジアルファンブレードが回転式プリーツエアフィルタ２に回転可能に接続され、ブレードの全高が≧１２ｍｍである、第１から第４の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第５の実施形態。

[109] ブレードの全高が≧１５ｍｍである、第５の実施形態に係るエアフィルタ装置の第６の実施形態。
ラジアルブレードジオメトリが、回転式プリーツエアフィルタ２の内半径Ｒ_ｉに対して１５°から７５°の間の前方迎え角α_ｂを含む、第５又は第６の実施形態に係るエアフィルタ装置の第７の実施形態。

[110] ラジアルファンブレードが回転式プリーツエアフィルタ２の外側に配置されたラジアルフローインペラとして形成された、第５又は第６の実施形態に係るエアフィルタ装置の第８の実施形態。

[111] ラジアルファンブレードが回転式プリーツエアフィルタ２の内側に配置されたラジアルフローインペラとして形成された、第５から第８の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第９の実施形態。

[112] 回転式プリーツエアフィルタ２への流入空気にスピンを与えるための流入インペラをさらに備えた、第１から第９の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第１０の実施形態。

[113] ファンブレードが軸迎え角を有するように形成され、流入インペラが回転式プリーツエアフィルタ２に回転可能に接続された、第９の実施形態に係るエアフィルタ装置の第１１の実施形態。

[114] 流入インペラ及びラジアルフローインペラが、回転式プリーツエアフィルタ２のプリーツに沿って、及びその中に均一な気流を提供するための軸流ラジアルファンとして働いているモーフィングされた形態のブレードを有する１つのインペラに結合された、第１１の実施形態に係るエアフィルタ装置の第１２の実施形態。

[115] 回転式プリーツエアフィルタ２の一方又は両方の縦方向端部に配置及び接続されているプリーツフィルタエンドキャップ３２、４１をさらに備えた、第１から第１２の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第１３の実施形態。

[116] 流入空気を指向する（４７、４７’）ための、ひいては回転式プリーツエアフィルタ２の内部に安全なグリルを提供するための、回転式プリーツエアフィルタ２の入口開口部に配置された１つ以上のリング状フォイル４２をさらに備えた、第１から第１３の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第１４の実施形態。

[117] 周囲空気流が回転式プリーツエアフィルタ２から出る気流と混ざるのを防ぐために、回転式プリーツエアフィルタ２の流入側に、縦方向に対してほぼ垂直に配置されたエアバリア３５、３６、３４’、３４’’が設けられた、第１から第１４の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第１５の実施形態。

[118] 空気指向フォイル３４、３４’をさらに備え、空気指向フォイル３４が回転式プリーツエアフィルタ２の周りに放射状に配置された、第１から第１５の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第１６の実施形態。

[119] １つ以上の回転式プリーツエアフィルタ２が筐体２０１、２１４１の内部に取り付けられ、筐体が、入口ベント２０２及び出口ベント２０３、２１３６と、１つ以上の回転式プリーツエアフィルタ２により生成された空気流路に従って、回転式プリーツフィルタを出た空気を誘導するためのコレクタ２０４、２１３２とを装備する、第１５の実施形態に係るエアフィルタ装置の第１７の実施形態。

[120] コレクタ２０４、２１３２と回転式プリーツエアフィルタ２の表面との間に形成された断面積が、回転式プリーツエアフィルタ２の周囲及び回転方向に沿って次第に増していき、コレクタ２０４、２１３２が対応するプリーツエアフィルタ２の一部分だけを取り囲む、第１７の実施形態に係るエアフィルタ装置の第１８の実施形態。

[121] １つ以上のプリーツエアフィルタ２の第１のエアフィルタの、コレクタ２０４、２１３６に取り囲まれていない部分が主に上方を向いた、第１８の実施形態に係るエアフィルタ装置の第１９の実施形態。

[122] １つ以上のプリーツエアフィルタ２の第２のエアフィルタの、コレクタ２０４、２１３６に取り囲まれていない部分が主にプリーツエアフィルタ２の上方回転側を向いた、第１９の実施形態に係るエアフィルタ装置の第２０の実施形態。

[123] 回転式プリーツエアフィルタ２の流入側に、空気流入方向に対してほぼ垂直に配置された静的エアバリア２０５が設けられ、静的エアバリア２０５が、周囲空気流が回転式プリーツエアフィルタ２から出る気流と混ざるのを防ぐために、回転式プリーツエアフィルタ２の入口に配置された対応する開口部（２０６）を有する、第１８の実施形態に係るエアフィルタ装置の第２１の実施形態。

[124] 回転式円形プリーツエアフィルタ２を取り囲み、半径方向外向きかつ流出気流の方向の接線方向に延びて吸引効果及び全体流量をさらに向上させる、一組の静的に配置された縦方向薄膜４８をさらに備えた、第１から第２１の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第２２の実施形態。

[125] 円筒状のプリーツエアフィルタ２が円錐形を有し、円錐径が流入開口部で最大である、第１から第２２の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第２３の実施形態。

[126] ２つ以上の半径方向に離隔された円筒状のプリーツエアフィルタ２を備えるように形成されたプリーツエアフィルタアセンブリをさらに備えた、第１から第２３の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第２４の実施形態。

[127] 円筒状の気密スリーブ１６０が、任意の２つの隣接する半径方向に離隔された円筒状のプリーツエアフィルタ２間に配置され、円筒状のスリーブ１６０が、出力側で最も外側の円筒状のエアフィルタの内側に接続され、円筒状のエアフィルタの流入側に向かって円筒状のエアフィルタに対して相対的に減少する直径を有し、２つの円筒状のエアフィルタの間に、濾過された空気を最も内側のフィルタの外側に排出するための流出空間１６２及び最も外側のフィルタの内側に流入空気を誘導するための流入空間１６１が画定されるように、装置の入力側に最も近い最も内側の円筒状のエアフィルタの外側に接続された、第２４の実施形態に係るエアフィルタ装置の第２５の実施形態。

[128] ラジアルファンブレードが、半径方向に離間して取り付けられ、円筒状の気密スリーブと円筒状のエアフィルタとの間の静的距離を維持するように形作られた縦方向薄膜１４４として配置された、第２５の実施形態に係るエアフィルタ装置の第２６の実施形態。

[129] 流入側７３及び排気側７４による閉じ込めを規定する外側ケーシング７０をさらに備え、流入側７３がフィルタの流入端部に対応し、排気側が、回転式円筒状プリーツエアフィルタ２からの流出空気が導かれる側に対応した、第１から第２６の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第２７の実施形態。

[130] 外側ケーシング７０が概ね正方形のダクト形状を有する、第２７の実施形態に係るエアフィルタ装置の第２８の実施形態。

[131] 最適な流れ分布をもたらすために方向分布を持つ排気流をフィルタの外側に指向するための、フィルタの周囲に配置された低ノイズ空気指向装置４８、５０をさらに備えた、第１から第２８の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第２９の実施形態。

[132] 空気指向装置５０が回転可能にフィルタに接続された、第２９の実施形態に係るエアフィルタ装置の第３０の実施形態。

[133] 空気指向装置が、消費電力及び流出空気速度を減少させるために回転式ファンアセンブリの回転方向と反対方向に空気ジェット流を提供するためのノズル開口部５１を備えた、第３０の実施形態に係るエアフィルタ装置の第３１の実施形態。

[134] １つの回転式円筒状プリーツエアフィルタ２がさらに、空気が回転式円筒状プリーツエアフィルタ２から出るように、最深点に配置された最大直径から先細になるように構成された一体型の円錐状ファン要素４４、４４’を備え、円錐がフィルタ内部から離れて回転式円筒状プリーツエアフィルタ２の流入エリアに向かって先細になり、その結果、フィルタ内面に沿ったより深い気流の分布がより良好に制御される、第１から第３１の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第３２の実施形態。

[135] 関連したインペラ４０、４０’を備えた２つの対向配置された円錐状ファン要素４４、４４’が、フィルタの両側からの流入空気分配を保証する、第３２の実施形態に係るエアフィルタ装置の第３３の実施形態。

[136] 水平面に対して好ましい角度に流出空気を指向するための出口ジェットを間に含むエアチャネルを提供するための、回転式円筒状プリーツエアフィルタ２の外側に配置された一組の傾斜角を変えられるカプセル型ブレード４９をさらに備え、カプセル型ブレード４９が、各カプセル型ブレード４９の内側の縦方向真ん中にカプセル型ブレードコネクタ素子４９’を有する、第１から第３３の実施形態のいずれか１つに係るエアフィルタ装置の第３４の実施形態。

[137] カプセル型ブレードコネクタ素子４９’がピボットピンであり、各ピボットピン４９’が、回転式円筒状プリーツエアフィルタ（２）の外部の中央部にある対応する把持要素によって把持されるように形成された、第３４の実施形態に係るエアフィルタ装置の第３５の実施形態。

第１の優先権出願：第２０１９０２４６号及び第２０１９０５２２号
[138] したがって、第１及び第２の優先権の発明の全体的な目的は、上述のトレードオフが断ち切られるか又はかなり抑えられた、室内換気のための超小型かつ完全な換気装置及びシステムを提供することである。

[139] 本発明では、第１の実施形態において、ユニットケーシング、ユニットケーシング内部に配置された小型の回転式熱交換ユニット、デュアル作動ファン、フィルタユニット、及びルームユニットの第１の実施形態を備える換気装置及びシステムが提供される。換気装置に含まれる部品は、換気装置を介して同時に双方向に最適化された気流を可能にするデュアル気流チャネル設計を提供する。

[140] さらなる第２の実施形態では、ユニットケーシング、ユニットケーシング内部に配置されたデュアルモードファンアセンブリ、及び任意選択的なフィルタユニット、並びにルームユニットの第２の実施形態を備える換気装置及びシステムが提供され、家屋／部屋の内部を屋外よりも高い又は低い温度に維持したい場合に家屋及び部屋を換気するのに最適化された換気装置を介して同時に双方向に最適化された気流を可能にする。内部ダクトアセンブリは静的フィルタを備えることがある。

[141] 別のさらなる第３の実施形態では、ユニットケーシングが壁の厚さに対応する長さを提供するために相応に拡張されるダクト延長アセンブリを備え、第１又は第２の実施形態の換気装置が肉厚構造への配置に最適化される。

[142] 第１及び第２の実施形態は、第１の実施形態の回転式熱交換ユニット及びルームユニットが、第２の実施形態の内部ダクトアセンブリ、任意選択的な大きい静的フィルタ、及びルームユニットを備えたサマーモードアセンブリと交換可能なマルチ動作モード装置として提供されることがある。

[143] デュアルモードファンは、本発明の第４の実施形態において、地下室内などの湿気及び／又はラドン問題を有する部屋を乾燥させるための最適化ユニットを提供する逆流熱交換器と組み合わせられることがある。

[144] 本発明の追加の特徴及び利点が、以下の図面の簡単な説明及び以下の詳細な説明に記載され、これらから明らかになる。
図１００－換気ユニット断面を示す。
図１０２－熱交換モジュールが引き抜かれた位置にある換気ユニットを示す。
図１０３－フィルタから端部キャップまでの内部要素、冬季熱交換モジュールの分解組立図を示す。
図１０４－熱交換モジュールが引き抜かれた位置にある換気ユニットの断面を示す。
図１０５－モジュールのない換気ユニット、インペラモジュール、ケーシング及び端部保護キャップの分解組立図を示す。
図１０６Ａ－デュアルモードファンアセンブリの分解組立図を示す。
図１０６Ｂ－デュアルモードインペラの外形斜視図を示す。
図１０６Ｃ－デュアルモードインペラの上からの外形図を示す。
図１０６Ｄ－インペラに対する気流を示す概略図を示す。
図１０７－流量制限器の設計の一実施形態を示す。
図１０８－図１０７の流量制限器の詳細を示す。
図１０９－熱交換モジュール及び外側フローセパレータナイフを示す。
図１１０－静的外側フローセパレータナイフを示す。
図１１１－フィルタユニットを示す。
図１１２－フィルタを示す。
図１１３－中央ダクト構造の底面斜視図を示す。
図１１４－中央ダクト構造の上面斜視図を示す。
図１１５－換気装置及びファンアセンブリのダクト拡張バージョン用の外側空気配向ユニットを示す。
図１１６－外側エアディレクタを示す。
図１１７－デュアルモードファンアセンブリ及び外側エアディレクタの断面を示す。
図１１８－デュアルモードインペラ、外側エアディレクタ、及びスリーブ拡張器の断面を示す。
図１１９Ａ－サマーモジュール及びルームユニットを示す。
図１１９Ｂ－サマーモジュール及びルームユニットの断面を示す。
図１１９Ｃ－サマーモジュール、ファンユニット、及びルームユニットの断面を示す。
図１２０－熱交換モジュール、ファンユニット、及びルームユニットの断面を示す。
図１２１Ａ－インペラアセンブリｗ／回転フィルタの屋外側からの図を示す。
図１２１Ｂ－インペラアセンブリｗ／回転フィルタ及びケーシング、モータ及びモータ締結手段の屋外側からの図を示す。
図１２１Ｃ－インペラアセンブリｗ／回転フィルタの断面側面図を示す。
図１２１Ｄ－インペラアセンブリｗ／回転フィルタの屋外側からの断面斜視図を示す。
図１２１Ｅ－インペラアセンブリｗ／回転フィルタ及びケーシング、モータ及びモータ締結手段の屋内側からの図を示す。
図１２２Ａ－熱交換モジュールが引き抜かれた位置にある、インペラアセンブリｗ／回転フィルタを備えた換気ユニットの断面を示す。
図１２２Ｂ－インペラアセンブリｗ／回転フィルタを備えた換気ユニットの断面側面図を示す。
図１２２Ｃ－インペラアセンブリｗ／回転フィルタを備えた換気ユニットの断面斜視図を示す。
図１２３Ａ－インペラアセンブリｗ／回転フィルタを備えた換気ユニットの断面を示す。
図１２３Ｂ－熱交換モジュールアセンブリが引き抜かれた、インペラアセンブリｗ／回転フィルタを備えた換気ユニットの断面を示す。
図１２３Ｃ－熱交換モジュールアセンブリ及びインペラアセンブリが引き抜かれた、インペラアセンブリｗ／回転フィルタを備えた換気ユニットの断面を示す。

[145] 以下の説明では、特定の用語の使用は広く、そして少なくとも以下に定義される意味で解釈されるものとする。

[146] 空気／ガス流れ方向：
[147] 給気：換気装置を通過する吸気側からのものと定義される。
[148] 排気：換気装置を通過する給気と反対方向に向かう還気。

[149] 屋外：換気装置の吸気側を定義するのに使用され、これに対し屋内側は換気ユニットの反対側である。

[150] デュアルモードインペラ：給気及び排気を同時に２つの相反する方向に送り込むための回転装置。

[151] デュアルモードファン：デュアルモード、又は双方向インペラ、モータ、モータケーシング及びエアディレクタ。

[152] 空気：本発明の装置は、主に空気換気のための使用に適合性があるが、デバイス及びシステムはいずれのタイプの気体環境でも使用することができる。本明細書において「空気」という用語が使用される場合、いずれの種類の気体も意味すると理解されるものとする。

[153] 熱伝達媒体：排気と給気の間で熱伝達を行う、大きい温度勾配を有する多孔質媒体。

[154] 熱交換モジュール：熱伝達媒体を通る空気の流れを方向付けるコンポーネントを含む熱伝達媒体。

[155] サマーモジュール：任意選択で大きいフィルタを備えた、熱交換モジュールの代わりになる静的モジュール。

[156] フィルタモジュール：フィルタケーシング及び給気をフィルタリングするためのフィルタ。フィルタモジュールは、熱伝達媒体を回転させるのに必要な角運動量を移行させるために、熱伝達媒体と回転接続されることがある。

[157] ユニットケーシング：換気ユニットの全ての部品を受け入れるように適合されたケーシング。

[158] モータハウジング：インペラモータのケーシングとしての機能を果たす剛性ハウジングであって、熱伝達媒体を保持する中心軸の一端を支持することがある。

[159] 給気ディレクタ：モータハウジングを支持し、インペラからの給気流の回転スピンを抑え得るフォイルを備えたデュアルモードファンの一部。

[160] ルームユニット：ボックス／ハウジング／シャーシ、及び換気装置の様々な実施形態における給気及び排気の最適スループットに適した導管組織を備えた、内壁の部屋側のユニット。

[161] バルブアセンブリ：給気及び／又は排気を動的に絞るための、典型的にはエラストマ製の複数の可動制限器、バルブモータ及びバルブギアアセンブリを備えた気流制限機構。

[162] これより必要に応じて図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。

[163] 以下において、本発明の換気装置は、部屋の換気を行うように構成された完全な空気処理システムの一部として説明され、部屋は、部屋自体と、換気装置が配置されることになる外部の新鮮な空気環境との間にダクトスリーブが設けられる壁構造を有する。換気装置は、熱交換、同時双方向の気流のためのモジュール、デュアルモードファン、バルブアセンブリ、エアフィルタ、及び気流方向ガイド、並びにダクトスリーブ及びユニットケーシングを備えることがある。様々なモジュールが、本発明の概念から逸脱することなく全体として又は様々な組み合わせで実装され得ることを理解されたい。本発明の保護範囲を規定するのは請求項であるとする。

[164] 図１０１から図１０８に示される第１の実施形態では、本発明の換気装置１００１はデュアルモードファン１２００を備え、デュアルモードファン１２００は、モータシャフト１００４に、モータシャフト１００４の突出部を受け入れるモータシャフトケーシング１１０４を介して取り付けられたデュアルモードインペラ１００２を備え、モータシャフトケーシング１１０４はデュアルモードインペラ１００２の中央縦方向に配置され、受け入れたモータシャフト１００４の弾性保持力を与え、デュアルモードインペラ１００２は回転するモータシャフトの力により回転するとき、給気流１０１６、１０１７及び排気流１０１８、１０１９を生成する。デュアルモードインペラ１００２は、換気装置１００１内部のインペラ１００２の内部側に配置されたインペラモータ１１０３によって回転させることがある。モータは、ケーブル及び制御線（図示せず）によりモータに接続された電源（図示せず）によって駆動される。

[165] モータハウジング１０４１をデュアルモードインペラ１００２の内部側で支持するケーシングを提供する給気ディレクタ１１０７に組み込まれ得る制御ユニット１１０５が、センサを監視し、センサデータを処理及び／又は伝達し、デュアルモードファンを制御するための集積回路及びプログラムを備えることがある。センサ及び電子機器は、換気ユニットのいずれの部分に組み込まれてもよく、ファン速度、風量、空気圧、空気温度、ノイズ、振動、湿度などの１つ以上の物理的特性を感知することがある。制御ユニット１１０５に、誤動作を避け、効率を最適化するために制御機構が実装されることがある。

[166] 本発明の一実施形態では、インペラ１００２は、図１、図２、図５及び図６Ａ／Ｂに詳細に示される形状に設計される。モータ１１０３が起動し、インペラ１００２のスピン１０６０を与えるとき、気流１０１６は、インペラ１００２の屋外側の中央エリア１１８１の１セットの給気チャネル１０６１に吸い込まれる。インペラの供給チャネルはタービンのような働きをし、空気が半径方向加速度場によって運ばれ、インペラ１００２の屋内側の外側環状リングエリア１１８２から出るときに圧力を増す。したがって、給気はインペラ１００２を出るときに回転力を獲得していることになる。

[167] 進入後、給気チャネル１０６１は別れて供給チャネル１０６２間を交差して流れる排気チャネル１０６２に空間を与える断面積の一部分だけを占める。供給チャネル１０６１の壁は、空気力学的な排気チャネル１０６２の壁を同時に提供するような形状である。排気チャネル１０６２は、デュアルモードインペラ１００２の屋内側の内側中央部１１０２からの排気をデュアルモードインペラ１００２の屋外側の外側環状エリア１８４に運ぶ。したがって、デュアルモードインペラ１００２は、気流を同時に２つの方向、すなわち屋外側１０１６から屋内側１０１７へ、また屋内側１０１８から屋外側１０１９へ駆動する。

[168] 図１０６Ｄは、気流がどのようにしてインペラに対して流出入するかを、水平線の上側を屋外側とし、水平線の下側を屋内側として概略的に示している。

[169] 典型的には各方向に１２個の別個のチャネルがあるが、他の設計ではこれよりも少ないか又は多いチャネルが設けられることがある。

[170] ここで換気装置１００１の第１の実施形態を屋外側から屋内側に向かって見ると、給気流はデュアルモードインペラユニットからフォイル１１０６を備えたエアディレクタユニット１１０７を通って流れる。エアディレクタ１１０７のフォイル１０６は、デュアルモードインペラ１００２の回転から生じる給気の回転力の大部分を阻止するために設けられる。フォイル１１０６は、「低角度」アプローチで境界層に衝突するときに生じる波乗り効果を低下させるための２つ以上の入口高さｈ１、ｈ２を提供するように配置されることがある。エアディレクタ１１０７は、環状の流入路をモータハウジング１０４１が配置される中央ダクト１１１１の周辺外側に備えて配置される。エアディレクタユニット１１０７はさらに、任意選択的なプリント回路基板１１０５用のコンパートメントを締結するための、及びモータハウジング１０４１の締結を行うための支持構造を提供しており、モータハウジングは、固定中央ダクト構造１１０９、１１１２のための接続点を提供するための中央部１１７７をその屋内側に有する。エアディレクタユニット１１０７の支持構造はまた、ユニットケーシング１００３の内径に一致する外径を有する外側円形壁１１１３を備えることがあり、その結果、エアディレクタユニット１１０７の支持構造は、ユニットケーシング１００３に配置される場合に、モータに固定支点を与え、換気装置１００１の回転部にエアラビリンスシールを与えることになる。デュアルモードインペラ１００２はこのような１つの回転部であり、第１のエアラビリンスシール１１１４が、インペラ１００２の屋内側にある領域のデュアルモードインペラ１００２の外壁と、外側円形壁１１１３の屋外側にある領域の外側円形壁１１１３の内側との間の接点に設けられる。第２のエアラビリンスシール１１１５又はシール滑動面が、デュアルモードインペラ１００２の屋内側の外側環状リングエリア１１８２と、デュアルモードインペラ１００２の屋内側の内側中央部１１０２との間に設けられ、支持構造の対応する環状エリア１１２３とシーリング相互作用することになる。第２のエアラビリンスシール１１１５はさらに、デュアルモードインペラ１００２を同時に異なる方向に流れる気流間に気密シールを提供することになる。

[171] エアディレクタユニット１１０７の屋内側に、給気流１３２１のための環状コンパートメント、及び排気流１３２２のための中央ダクトを提供するエアフィルタユニット１３００が配置される。給気流１３２１のための環状コンパートメントは、内側囲壁１３０２、及び外側囲壁１３０１を有し、エアフィルタ１１０８を収容するために設けられ、エアフィルタを通って排気流１３２２のための中央ダクトに向かって縦方向の給気流１３２１路に気密シール１１１６、１１１７、１１１８を提供する。エアフィルタ１１０８は、縦方向に対してほぼ垂直方向に延在し、エアフィルタユニット１３００の内側囲壁１３０２及び外側囲壁１３０１のいずれか一方又は両方を無用にする十分なシール性を有する内外壁構造が設けられることがあり、したがって、フィルタユニット１３００の設計に落とし込むことができる。フィルタユニット１３００はさらに、熱交換モジュール１１１０に固定的に接続されることがある。エアフィルタユニット１３００はさらに、中央ダクト構造１１０９の中央ダクトハブ１３２５とのモータ側玉軸受１１１９の接続部３０４が通過し配置されるフィルタユニットハブ１３０６を提供する。モータ側玉軸受１１１９の接続部１３０４は、エアフィルタユニット１３００及び熱交換モジュール１１１０の容易な回転を促進する。中央ダクトハブ１３２５は、中心スポーク１３２７によって中央ダクト構造１１０９の中央ダクトカラー１３２８の内側に固定的に保持される。中央ダクトカラー１３２８は、エアフィルタユニット１３００の中央ダクトに向かう排気流１３２２用のダクトを画定する中央ダクト構造１１０９のパイプダクト部を画定する。エアフィルタユニット１３００及び熱交換モジュール１１１０はさらに、熱交換モジュール１１１０の底壁１１２１の中央開口部１３１０に配置された屋内側玉軸受１１２０に回転ヒンジ連結される。気流速度とフィルタユニット１３００の屋外側の気流に残った回転力とによって、熱交換モジュール１１１０及びフィルタモジュール１３００がそれ自身の縦方向中心軸１１６６の周りを回転する。熱交換モジュール１１１０及びフィルタモジュール１３００の回転速度を検出するセンサ（図示せず）が設けられることがある。熱交換モジュール１１１０及びフィルタモジュール１３００の回転速度を制御するためのさらなる制動手段（図示せず）が設けられることもある。

[172] 中央ダクト構造１１０９の反対側の屋内側に、別の中央ダクトハブ１１６８が、中心スポーク１１６９によって中央ダクト構造１１０９の内側に固定的に保持される。別の中央ダクトハブ１６８はその屋内側に突出部を有し、突出部は、熱交換モジュール１１１０の底壁１１２１の中央開口部１３１０から配置されるように設けられ、突出部の遠位端部１１６７が、その中に配置される静的な端部キャップ１３１６のセンタ穴／凹部１３１７に対応する形状を有することによって、中央ダクト構造を全ての動作モードにおいて静止位置に保持する。静的な端部キャップ１３１６は換気ユニットの屋内端側に設けられる。典型的には、遠位端部１１６７の形状及び対応するセンタ穴／凹部１３１７は、それぞれトーク（ｔｏｒｑｓ）オスメス接触形態に形成される。他の接続形態又は機構も、本発明の概念から逸脱することなく選ぶことができる。

[173] さらなる安定のために、モータ側玉軸受１１１９の中心から、底壁１１２１の中央に配置された屋内側玉軸受１１２０の中心まで伸びる中心軸が設けられることがある。

[174] 熱交換モジュール１１１０は、典型的には内側及び外側を提供する円錐体として形成され、円錐形は、換気装置１００１の屋外側に向かって最大径を有するときに最も広く、屋内側に向かって次第に細く小径になることがある。この形状を有することで、給気１０１６、１０１７が内側から外側に向かって熱交換モジュール１１１０の円錐体に流入する経路が提供される一方、排気流１０１８、１０１９は逆方向に流れる。他の形状が設けられることもある。例えば、熱交換モジュールの円錐形状を、換気ユニットの屋内側に向かってその端部が最も広くなる逆方向に向けた場合、給気１０１６、１０１７は熱交換モジュール１１１０の円錐体を内側から外側に流れ、排気流１８、１９は外側から内側に流れることになる。

[175] 熱交換モジュール１１１０の円錐体は、その中心軸の周りに自由に回転し、熱交換媒体の熱質量を給気流路と排気流路との間で回転させる。熱交換モジュール１１１０の円錐体の薄膜（ｌａｍｅｌｌａｓ）は、プラスチック化合物、木、ボール紙、セラミックなどのようないずれの種類の低熱伝導性材料で構成されてもよい。熱交換モジュール１１１０の低熱伝導性材料は、薄膜、多孔質成形材料などの形態であってよいが、以下では、所要の熱交換特性を満たすいずれの形態又は材料も排除せずに、薄膜が一般用語として用いられる。

[176] 薄膜は、動作中、熱交換器の高い熱効率をもたらす温度勾配を有する。

[177] 中央ダクト構造１１０９は、フィルタ１０８からの給気流を、熱交換モジュール１１０の内側から熱交換モジュール１１０の第１の縦方向半分の部分に向かって導くように形成される。中央ダクト構造１１０９は、熱交換モジュール１１１０の内容積を縦方向に２等分するものであり、交換モジュール１１１０の内側の空間を効果的に２等分し、熱交換モジュール１１１０の内側を反対方向に流れる給気流及び排気流間の気流漏れを防ぐ、熱交換モジュール１１１０の内側縦方向形状に対応して縦方向のタイトフィットする中央ダクトナイフ１３０７、１３０８が設けられる。中央ダクト構造１１０９は、中央ダクト構造１１０９の屋内部にあるパイプの縦方向半分として形成され、屋内部は典型的には中央ダクト構造１１０９の少なくとも半分の長さである。中央ダクト構造１１０９の屋外部において、ハーフパイプ形状は大きくなってフィルタモジュールの中央ダクトに対応する中央ダクトカラー１３２８の全パイプ形状を備える。中央ダクト構造１１０９の屋内部にあるパイプの反対の縦方向半分上の中央ダクト構造１１０９の屋外側に、エアフィルタユニット１３００の外側囲壁３０１の直径に対応するその外径と、中央ダクトカラー１３２８により規定されたその内径とを有する包囲コレクタチャネル１３２０が設けられる。コレクタチャネル１３２０は、環状接点（ｏｒｂｉｔａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）全体からフィルタ１１０８に向かう給気を集めて、これを中央ダクトナイフ１３０７、１３０８によりその側に限局された中央ダクト構造１１０９の屋内部にあるパイプの縦方向半分の外側により画定された縦方向半分に導く。

[178] 中央ダクトナイフ１３０７、１３０８、中央ダクト構造１１０９の屋内部にあるパイプの縦方向半分の内側、及び包囲コレクタチャネル１３２０の下面は、中央ダクト構造１１０９の屋内部にあるパイプの縦方向半分の内側から中央ダクトカラー１３２８の内側を通ってエアフィルタユニット１３００の排気流１３２２のための中央ダクトに向かう排気流のためのチャネリング経路を提供する。

[179] 中央ダクト構造１１０９は、排気を熱交換モジュール１１１０の屋内側から熱交換モジュール１１１０の第２の縦方向半分の部分を通ってエアフィルタモジュール１３００の中央部に向かって流れるように導く。中央ダクトナイフ１３０７、１３０８は、熱交換モジュール１１１０の内側に向けてぴったり嵌め込まれることによって、中央ダクト構造１１０９により画定された２つの縦方向内側半空間の間の最低限の気流交換を保証する。熱交換モジュール１１１０の先細り形状は、熱交換モジュールの縦方向の長さに沿った薄膜にわたって均一な差圧を保証するために提供され、薄膜を通過する均一な横方向速度を確保することで効率を最適化する。

[180] フィルタモジュール１３００の給気エアフィルタ１１０８は、ドーナツ、円筒軌道、円錐、平面、ベロー形状、多孔質などのいかなる形状であってもよい。フィルタにシーリング用の縦方向の外壁及び内壁が設けられない場合、これはエアフィルタユニット１３００自体の内側囲壁１３０２及び外側囲壁１３０１によって提供される。

[181] 給気流は、給気ディレクタから離れるとき、気流が静的中央ダクト構造１１０９によって導かれる前に回転低抵抗エアフィルタ１１０８を通って導かれ、空気をフィルタから回転熱交換モジュール１１１０の前半側に導く。フィルタ１１０８及び熱交換コーン１１１０は回転接続されることがあり、気流が給気ディレクタフォイル１１０６を離れた後に依然として存在する給気流の残りの回転力によってその自身の中心縦方向軸の周りに回転する。

[182] 回転熱交換モジュール１１１０の屋内側に、回転熱交換モジュール１１１０の先細り外形に一致する内向きプロファイル、及びユニットケーシング１００３の内側に一致する外向きプロファイルを有する静的外側フローセパレータナイフ１３１２、１３１３を備えたスリーブエアガイドアセンブリ１３３０が設けられる。静的外側フローセパレータナイフ１３１２、１３１３は、回転熱交換モジュール１１１０の外側と回転熱交換モジュール１１１０の領域にあるユニットケーシング１００３の内側との間の空間を２つの縦方向半分、すなわち給気流用のチャネルを提供する一方の半分と、反対方向の排気流用のチャネルを提供するもう一方の半分とに分ける。静的外側フローセパレータナイフ１３１２、１３１３の静止位置は、縦方向のタイトフィットする中央ダクトナイフ１３０７、１３０８の静止位置に対応する。これらの縦方向ナイフ１３０７、１３０８、１３１２、１３１３の効果は、回転熱交換モジュール１１１０がゆっくり回転するときに、回転熱交換モジュール１１１０を通過する気流が、縦方向の静的外側フローセパレータナイフ１３１２、１３１３及び縦方向のタイトフィットする中央ダクトナイフ１３０７、１３０８の位置により第１の方向に静的に規定された回転熱交換モジュール１１１０の一方の縦方向半分に導かれ、もう一方の方向に熱交換モジュール１１１０の反対の縦方向半分を通過するものである。縦方向熱交換モジュール１１１０の回転は、各方向に流れる気流間に熱交換をもたらすことになる。屋内温度が屋外温度より高い場合、排気は、タイトフィットする中央ダクトナイフ１３０７、１３０８により画定された縦方向半分エリアにある回転熱交換モジュールを温めることになり、熱交換モジュール１１１０の加熱されたエリアが回転し、タイトフィットする中央ダクトナイフ１３０７、１３０８により画定された反対側に進入するとき、給気は熱交換モジュール１１１０のより高い温度によって加熱されることになる。

[183] スリーブエアガイドアセンブリの屋内側に、屋内側のルームユニットに対する均等な分配を達成するための複数の包囲エアディレクションフォイル１３１４が設けられる。端部キャップ１３１６は、組み立てる際に回転熱交換モジュール１１１０を支持及び保持するために設けられる。センタ穴１３１７は、静的中央ダクト構造１１０９をその突出部材１１６７を受けることによって保持するために設けられ、突出部材１１６７の基部は屋内側玉軸受１１２０の中心を形成することがある。スリーブエアガイドアセンブリ１３３０は、スリーブエアガイドアセンブリ１３３０の屋外端部寄りに、縦方向の静的外側フローセパレータナイフ１３１２、１３１３の正確かつ安定した位置決めを保証するための１つ以上の包囲フォイル支持リング１３１１を備えることがある。

[184] 実験は、回転熱交換モジュール１１０がほとんど全ての条件下で結露問題を解決することを示す。

[185] 本発明のさらなる実施形態では、図１２１Ａから図１２１Ｅ及び図１２２Ａから図１２２Ｃに示すようにインペラの屋内側にエアフィルタが取り付けられることがある。この実施形態では、インペラ１２１０とフィルタ１２１１はいずれも回転する関係で共に接続配置される。インペラの排気流入の外径１２１４に合うように適合された内径を有する円形インペラダクト１２１３が、インペラの屋内側から延在している。排気スピン素子１２３２が、内側でインペラ構造の中央部１２３１に取り付けられ、これを中心に環状に等間隔で離間した複数のプロペラ羽根／片を備え、中央部１２３１は屋内側に向かって縦方向に伸び、プロペラ羽根は中央部１２３１から外側を向き、任意選択で外側において円形インペラダクト１２１３の内側に取り付けられ、プロペラ羽根は、インペラが回転するときに排気が回転するインペラに向けられ進入する前にこれに回転を加えるのを支援するように、インペラの排気入口に向かって湾曲している。これによってノイズ及び排気１０１８、１０１９流に対する抵抗が減る。

[186] フィルタ１２１１はパイプ状であり、好ましくは円錐体として形成され、給気１０１６、１０１７がインペラ１２１０から流出するときに縦方向に配向された円錐形フィルタ１２１１の第１の部分の内側に向かって流れるように、インペラ１２１０及びインペラダクト１２１３の給気出口チャネルに及ぶ縦方向のインペラ１２１０及びインペラダクト１２１３の外側に取り付けられる。円錐形フィルタ１２１１の第２の部分が円形インペラダクト１２１３の外側に及ぶ。円錐形フィルタ１２１１の円錐形状は、インペラ側がより大きい内径を有する。円錐形フィルタ１２１１の小さい方の内径は円形インペラダクト１２１３の外径に一致し、円錐形フィルタ１２１１の狭端部は、給気１０１６、１０１７が円錐形フィルタ１２１１の内側に沿って分配されるときに、全ての空気を、エアフィルタ１２１１を通り縦方向の給気流路１２２４に対してほぼ垂直にフィルタを通過させるように、閉じた状態でインペラダクト１２１３にフィットする。円錐形フィルタ１２１１はインペラ１２１０と共に回転する。給気１０１６、１０１７が円錐形フィルタ１２１１の縦方向内面全体に到達するのに十分な空間を確保するためにインペラダクトの外側に内側間隔部材（図示せず）が配置されることがある。これらの間隔部材は、回転するインペラ１２１０からの空気圧が円錐形フィルタ１２１１を外向きに十分に押して、フィルタの内面に沿った給気１０１６、１０１７の流れの分配に十分な空間を与え得るときは省かれることがある。インペラは、この実施形態では円錐形フィルタ１２１１の屋外端部を受けるための屋内に面した側に基部として形成された突出フランジ１２１５を備えることがある。突出フランジ１２１５の屋外に面した側の外側部がエアラビリンスシール又はシール滑動面を備え、シールは、インペラユニットケーシング１２１８に固定的に取り付けられている対応する静的なシール状フランジ１２１６と係合状態で作動する。静的なシール状フランジ１２１６は、インペラ１２１０、円錐形フィルタ１２１１及びインペラダクト１２１３のアセンブリがインペラユニットケーシング１２１８及びフィルタケーシング１２１９に配置される高さを規定する。

[187] 給気１０１６、１０１７は、インペラ１２１０及び円錐形フィルタ１２１１が回転しているときに外向きに流れ／流され円錐形フィルタ１２１１を通過する。円錐形フィルタ１２１１の外側に、静的フィルタケーシング１２１９の一部分は、その内側の静的なシール状フランジ１２１６とエアディレクタユニット１２２０との間に、給気が円錐形フィルタ１２１１の外面から出てエアディレクタユニット１２２０に向かって流れる空間及び経路を画定する糸状オーガ部材１２２１を備えることがある。エアディレクタユニット１２２０は、エアディレクタ内側リング１２２２を備え、エアディレクタ内側リング１２２２の直径はインペラダクト１２１３の内側先端径１２２３と同程度である。エアディレクタ内側リング１２２２とインペラダクト１２１３の内側先端径１２２３との間にインペラ内側ダクトエアシール（図示せず）が設けられる。インペラ内側ダクトエアシール（図示せず）は、給気路１０１６、１０１７が排気路１０１８、１０１９から分離されるのを防ぐ。糸状オーガ部材１２２１は、空気を制御された螺旋軌道で屋内側に向けて下流に配向し、糸状オーガ部材１２２１はまたトンネル効果を減少させる。

[188] インペラ１２１０、インペラダクト１２１３及び円錐形フィルタ１２１１は接続され、モータ１１０３が駆動されるとき一緒に回転することになる。モータはインペラ１２１０の中央に配置されたインペラモータハウジング１２１２に含まれ、インペラモータハウジング１２１２はインペラ１２１０の一体化された中央部であることがあり、さらに静的インペラユニットケーシング１２１８に固定的に取り付けられているモータ１１０３が屋外側からインペラモータハウジング１２１２に入るように屋外側に向いた開口部を提供する。インペラ１２１０、インペラダクト１２１３及びパイプ状円形フィルタ１２１１は、換気ユニット１２３０の屋内側で静的インペラユニットケーシング１２１８から引き抜くことによって取り外されることがある。次いでパイプ状円形フィルタ１２１１は、インペラ１２１０及びインペラダクト１２１３から引き離すことによって取り外されることがある。インペラ１２１０は掃除されることがあり、インペラ１２１０、インペラダクト１２１３及びパイプ状円形フィルタ１２１１のアセンブリを、突出フランジ１２１５のエアラビリンスシール又はシール滑動面が静的インペラユニットケーシング１２１８に固定的に取り付けられている静的なシール状フランジ１２１６に接続するまで静的インペラユニットケーシング１２１８に押し込むことによって、静的インペラユニットケーシング１２１８に取り付ける前にインペラダクト１２１３の周囲に新しいパイプ状円形フィルタ１２１１を取り付けることができ、インペラ１２１０はモータ１１０３に接続する。

[189] 静的フィルタケーシング１２１９エアディレクタユニット１２２０は一体的に形成されることがあり、少なくとも静的フィルタケーシング１２１９は、ユニットケーシング１００３の内部に押し込まれるときに、抜け止め状にユニットケーシング１００３の内側にぴったりフィットするように寸法付けられた外径を備える。

[190] 次に、換気ユニット１２３０の一実施形態は、屋内カバー１２６４及びユニットケーシング１００３が、回転熱交換モジュール１１１０と、屋内側玉軸受１１２０を介して静的端部キャップ１３１６に接続されている固定中央ダクト構造１１０９とを備える換気アセンブリをホールド支持する、断面図１２２Ｃに示されるように組み立てられることになる。屋内側玉軸受１１２０はまた、回転熱交換モジュール１１１０の回転接続点を提供する。固定中央ダクト構造１０９の屋外側に、固定中央ダクト構造１０９の最屋外側で接続された中心スポーク１３２７により固定的に保持されている中央ダクトハブ１３２５がモータ側玉軸受１１１９を提供する。モータ側玉軸受１１１９はさらに、インペラ１２１０及び円錐形フィルタ１２１１を備えたインペラアセンブリを、インペラユニットケーシング１２１８に固定的に取り付けられている静的なシール状フランジ１２１６に向かって押しながら所定の位置に回転接続保持する。モータシャフト１００４を収容するための軸ケーシング１１０４を備えたインペラの保持中央凹部が、モータ及びインペラアセンブリ間を回転接続し、インペラアセンブリを取り付けるとき、軸ケーシング１１０４は、モータ軸１００４を保持する弾性ばね力を提供するように設計されることがある。限定的ではないが、オスメス状の凸部及び凹部、ボルトナット接続、クリックコネクタ、インペラアセンブリの中央ダクトへの軸のスプリント固定などの他の接続機構が設けられることもある。

[191] 換気ユニットのさらなる実施形態が図１２３Ａから図１２３Ｃに示されており、図１２３Ｂには熱交換モジュールが引き抜かれた様子が示され、さらに図１２３Ｃではインペラ及び回転フィルタが引き抜かれている。給気１０１６、１０１７及び排気流１０１８、１０１９の経路は図１２３Ａに示されている。

[192] さらなる実施形態では、換気ユニット１００１は最大換気効果／気流をもたらすように適合されることがある。このようなケースにおいて、回転熱交換モジュール１１１０、ルームユニット及びフィルタユニット３００は、図１１９Ａから図１１９Ｃに示すように静的モジュール１１９０、ルームモジュール及び任意選択的フィルタ（以下サマーモジュールという）と置き換えられることがある。サマーモジュールは主として、熱交換を行う必要がなく、フィルタリング及び／又は過度の熱の輸送のための高気流がより重要である場合に使用される。サマーモジュール１１９０は、デュアルモードファン１２００の屋内側のユニットケーシング１００３に配置される。サマーモジュール１１９０は、内側中央ダクト１１９３と、内側中央ダクト１１９３の壁の外面及びユニットケーシング１００３の内面により画定された環状縦方向ダクト１１９４とを備える。サマーモジュール１１９０は、換気ユニット１００１の屋内側からの排気流が内側中央ダクト１１９３を通って、デュアルモードファン１２００におけるデュアルモードインペラ１００２の屋内側の内側中央部１１０２に進入する直接経路を提供する。反対方向では、給気をデュアルモードファン２００におけるインペラ１００２の屋内側の外側環状リングエリア１１８２から直接、環状縦方向ダクト１１９４を通って換気ユニット１００１の屋内側に導く。

[193] サマーモジュール１１９０はさらに、給気１０１６、１０１７の経路に配置された給気をフィルタリングするための花粉／スモッグフィルタ１１９２が設けられることがある。花粉／スモッグフィルタ１１９２は、花粉／スモッグフィルタ１１９２の屋内側により幅広の外周を有する円錐形に形成され、内側中央ダクト１１９３の壁の外面及びユニットケーシング３の内面により画定された環状縦方向ダクト１１９４に配置されることがある。花粉／スモッグフィルタ１１９２のデュアルモードファン１２００に最も近くなる狭端部における内径は、内側中央ダクト１１９３の外径に一致する内周を有するため、給気は花粉／スモッグフィルタ１１９２の内側を擦り抜けることができない。もう一方の端部では、換気ユニットの屋内側に近い花粉／スモッグフィルタ１１９２の最も幅広の部分の外径がユニットケーシング１００３の内径に一致するため、給気は換気ユニット１００１のルームユニットに進入する前にフィルタを通過することなく外側で擦り抜けることができない。このように、給気はデュアルモードファン１２００から換気ユニット１００１の屋内側に流れる際に花粉／スモッグフィルタ１１９２を通過しなければならない。フィルタリング特性をスループット要件及び花粉及び汚染の程度に適合させることがある。

[194] 本発明の一実施形態では、第１の実施形態における回転熱交換モジュール１１１０及びルームユニットは交換可能なアセンブリとして提供され、静的なサマーモジュール１１９０及び任意選択的な花粉／スモッグフィルタ１１９２を備えるルームユニットの第２の実施形態と容易に交換することができる。これによってユニットは、温暖な気候／季節における有効な冷却装置となるだけでなく強力な空気清浄器となる。

[195] 換気ユニット１００１の屋内側は周辺包囲フローガイド１２６０、１２６３及び屋内カバー１１２２、１２６４を備えたルームユニットで終端し、フローガイドは一方向又は両方向の気流を部分的に制限することができるアセンブリによって画定されることがある。

[196] ルームユニットの一実施形態では、図１２０に示されるように、気流は屋内カバー１２６４と包囲基部１２６５との間の周辺環状リングに気流に対して垂直に配置された複数のフォイル１２６３によって誘導される。ルームユニットが回転熱交換モジュール１１１０及び縦方向の静的な外側フローセパレータナイフ１３１２、１３１３を備えた換気ユニット１００１上に配置される場合、給気は屋内カバー１２６４と包囲基部１２６５との間の周辺環状リングの一方の半分にあるフォイル１２６３間から吹き出すことになり、排気は反対側の半分に吸い込まれることになる。フォイルは一方の側１２６６、１２６７で回転ヒンジ連結され、反対の側１２６６、１２６７でフォイル回転手段（図示せず）に接続されるため、より大きいフォイル面積を気流に入れるように回転可能であり、結果として気流をいずれかの流れ方向に制限することがある。回転手段は、両方の流れを独立に絞ることができるようにルームユニットに配置された１つ以上の小型の電動機によって駆動されることがある。したがって、例えば４つのモード、すなわち低給気流／低排気流、低給気流／高排気流、高給気流／低排気流、及び高給気流／高排気流が提供されることがある。より少ないモードが使用されることがあり、さらに中間位置が選択可能になることもある。そして、換気ユニットの屋内側に真空、平衡又は超過圧力条件を提供することは可能なボットである。これは、差圧が変化する間に最大効率を達成するようにユニットのバランスを保つことを可能にする。

[197] １つの例示的なシナリオでは、「就寝モード」が換気ユニットによる換気が最低限に留められることを保証することができる。例えば、日中の寝室。風の強い日の熱気の激しい漏れを防止するために、給気流及び排気流は共に最大限に絞られることがある。

[198] 個々の絞りが必要とされるさらなるシナリオでは、花粉の季節にサマーモジュールを使用することがある。風の強い日に、絞りは超過圧力を屋内側に供給するように設定されることがあり、清浄で花粉を含まない空気を含む給気が家屋に押し込まれることによって、家屋内部の超過圧力を維持し、花粉が小さい隙間やクラックから家屋内に漏れ込むことを防ぐ。

[199] 静的なサマーモジュール１１９０と共に使用されるルームユニットの第２の実施形態では、図１１９Ａから図１１９Ｃに示されるように、給気流１０１６、１０１７は、内側中央ダクト１１９３の壁の外面及びユニットケーシング１００３の内面により画定された環状縦方向ダクト１１９４から、任意選択的な花粉／スモッグフィルタ１１９２を通って流れ、流入カバー１１９５と包囲基部１２６５との間の周辺環状リングに気流に対して垂直に配置された複数のハウスユニットフォイル１２６３により誘導されることによって換気ユニット１００１から出る。包囲基部１２６５は、部屋壁自体をチャネリング面として使用することによって省かれることがある。流入カバー１１９５は、一方の端部で内側中央ダクト１１９３の屋内端部に接続されている外方湾曲フランジとして形成され、外側に直径が伸びてハウスユニットフォイル１２６３を通じて給気を誘導する。ハウスユニットフォイル１２６３は、一方の側１２６６、１２６７で回転ヒンジ連結され、反対の側１２６６、１２６７でフォイル回転手段（図示せず）に接続されるため、より大きいフォイル面積を気流に入れるように回転可能であり、結果として給気流を制限することがある。回転手段は、ルームユニットに配置された１つ以上の小型の電動機によって駆動されることがある。排気１０１８、１０１９は、流入カバー１１９５の外面及び排気カバー１１９１の内面により画定された円形ルームユニット排気ダクト１１９６によってルームユニットに導入される。排気カバー１１９１は、有利には流入カバー１１９５のカーブを反映する凹形状で形成されることがあり、その結果、排気流が円形ルームユニット排気ダクト１１９６を通って内側中央ダクト１１９３に流入するときに、排気流には乱流がほとんどない。別のハウスユニットフォイル（図示せず）が円形ルームユニット排気ダクト１１９６の排気流の経路に配置されることがあり、これらのフォイルもまた、上記のようにフォイル回転手段（図示せず）に回転ヒンジ連結及び接続されることがある。

[200] 図１０１、図１０４、図１０５、図１０７及び図１０８に示すさらなる実施形態では、ルームユニットフローガイド１２６０は、気流が通過しなければならない穿孔１２６１面を備えることがある。フローガイド１２６０はまた、動的に変更可能な制限機能を有することがある。これは、フローガイド１２６０に第２の可動穿孔フィルム１２６２を追加することによって達成されることがある。第２の可動穿孔フィルム１２６２に接続されたステッピングモータなどの制御手段を追加することによって、フローガイド２６０の穿孔１２６１の上で第２の可動穿孔フィルム１２６２の穿孔を滑らせること、すなわちフローガイド１２６０を通過する際の流れ抵抗を変えることが可能である。気流は、流量制限器の一半側では屋内側に、他半側では反対方向に配向される。流れはフローガイド１２６０の一半側又は両半側に制限されることがあり、したがって、換気ユニット１００１が換気ユニット１００１の屋内側に加圧効果又は真空効果をもたらすことができる。

[201] ルームユニットは本発明の換気ユニットの最適動作に関与しているが、上記のルームユニットの実施形態のいずれをも他の換気ユニットタイプの実装のためのスタンドアロン装置として提供することができると認められる。

[202] 一実施形態では、換気ユニット１００１は屋外環境と部屋内部との間の壁に設置される。壁は、典型的には公差を含みユニットケーシング３の外側断面に対応する断面を有する貫通チャネルを備える。断面形状は、換気ユニットの場合にも当てはまるように、壁の深さ（壁の厚さ）全体にわたって均一であることがある。換気ユニットは円筒外形を有することがある。ダクトスリーブ（図示せず）が壁の貫通チャネルに設置されるように設けられることがある。ダクトスリーブの内部形状は、換気ユニット１００１及びその追加の配線及び任意選択的なセンサ接続部の外形と一致することがある。ダクトスリーブは、換気ユニット１００１に含まれたモータ、センサ及び電子機器に電力供給するための、換気ユニットに設けられた配線に接続するように適合されている電力及び任意選択的な制御信号配線及びコネクタのための貫通孔を有することがある。コネクタ及び形状は、換気ユニット１００１をダクトスリーブに滑り込ませることができ、スナップラッチロックがこれを所定の位置に保持し完全に動作可能とし得るものであってよい。連続動作モードと、熱交換モードアセンブリとサマーモードアセンブリとを切り替え可能な実施形態とを共に提供するために、他のロック機構を使用することもある。

[203] インペラが自由に動作できるようにインペラ側が屋外側環境に配向されるように換気ユニット１００１が設置される。インペラの外側にインペラ保護カバーを取り付けることは任意選択であり、インペラ保護カバーはまた、インペラ１００２に対して進入する気流１０１６及び押し出される気流１０１９の誘導及び分離を行うことがある。

[204] 換気ユニット１００１の第３の実施形態では、図１１５、図１１６、図１１７及び図１１８に示す、より厚い壁への換気ユニット１００１の設置を可能にするための別のエクステンダダクト及び別の空気配向モジュールが設けられる。したがって、このような壁では、標準長バージョンのインペラ１００２は外側から見ていくらか壁の中に配置されることになる。エクステンダは、換気ユニットの屋外側からの給気１０１６をインペラ１００２に導くための内側中央エクステンダダクト１１８０と、インペラ１００２からの排気１０１９を換気ユニット１００１の屋外側に導くための、内側中央エクステンダダクト１１８０の周囲の同心外側ダクト１１８１とを提供する。より長いエクステンダダクトは、インペラ１００２から出て換気ユニット１００１の屋外側に向かう排気１０１９のエアスピンを止めるための別の空気配向モジュール１１６０を提供することが有利なことがある。屋外側のインペラ１００２の流出チャネルから流入チャネルを分離する環状フランジ１１７１上にエアラビリンスシール１１７０が設けられ、別の空気配向モジュール１１６０の同心内側フランジの内側部１１６１に接続する。同様に、内側中央エクステンダダクト１１８０の円形内側部１１８２は、別の空気配向モジュール１１６０の同心内側フランジの外側部１１６２に封止的に配置され、その結果、内側中央エクステンダダクト１１８０を流れる給気は、インペラからの排気１０１９を外側に導く内側中央エクステンダダクト１１８０の周囲の同心外側ダクト１１８３を反対方向に流れる排気流に漏れることがない。

[205] 熱交換モジュール及びフィルタモジュール（図示せず）のさらなる実施形態には、非回転の固定フィルタモジュールと、モータ駆動回転熱交換モジュールとが設けられることがある。熱交換モジュールは、インペラモータに接続されたギア付きの軸によって、又は熱交換モジュールを回転させるのに単独で使用される別個のモータによって駆動されることがある。

[206] 本発明のさらなる実施形態では、デュアルモードファンは、モバイル装置として単独で動作するか又は地下室内などの湿気及び／又はラドン問題を有する部屋を乾燥させるための最適化ユニットを提供する壁ダクトに設置された逆流熱交換器と組み合わせられることがある。このような環境では、熱交換もエアフィルタリングも重要ではなく、課題は気流の屋内側ルームからの十分な量の空気を移すことである。排気が外部に輸送されなければならず、乾燥空気が供給されなければならない。したがって、排出能力を備えた典型的な逆流ユニットがファンユニットと直列に接続されることがある。

[207] 以上で定義された又は上記実施形態からの任意の数の特徴が個別に組み合わせられる換気ユニットの実施形態は、提供された遠方監視制御システムとの通信接触を可能にする有線又は無線通信手段が設けられることがある。この遠方監視制御システムは、クラウドサービスや、ラップトップ、タブレット、スマートフォンほかなどのスタンドアロンのハンドヘルドコンピュータに提供されるアプリケーション／アプリ、通信手段及び解析プログラムを備えることがある。したがって、換気特性の監視及び制御は、遠隔制御装置からのサービス又はユーザ定義として提供されることがある。換気ユニットのセンサ及びモータは遠隔制御されることがある。

[208] ２つ以上の換気ユニットが、換気ユニットに含まれた通信手段を介して又は遠方監視制御システムを介して通信接触することがある。センサがまた、換気ユニットの屋内側の環境に設置され、換気ユニットの制御ユニット１１０５及び／又は遠方監視制御システムと連絡を取って換気システムのさらに柔軟な制御機能を提供することがある。

[209] 本発明はさらに、デュアルモードインペラ１００２、１２１０と、デュアルモードインペラ１００２、１２１０に回転力を与えるためのモータ１１０３とを備えた、ルーム換気ユニットに使用されるデュアルモードインペラアセンブリであって、デュアルモードインペラ１００２、１２１０が、その縦方向中心軸１１６６の周りを回転するための円筒形状を有し、複数の給気チャネル１０６１及び排気チャネル１０６２を備え、デュアルモードインペラ１００２、１２１０が回転するとき、給気チャネル１０６１が給気１０１６、１０１７を、デュアルモードインペラ１００２、１２１０の第１の側の中央部１１８１からデュアルモードインペラ１００２、１２１０の第２の側の外側環状部１１８２に向かって、またデュアルモードインペラ１００２、１２１０の第２の側の外側環状部１１８２からデュアルモードインペラ１００２、１２１０の第１の側の中央部１１８１に流し、排気チャネルが排気１０１８、１０１９を反対方向に、デュアルモードインペラ１００２、１２１０の第２の側の中央部１１０２からデュアルモードインペラ１００２、１２１０の第１の側の外側環状リングエリア１１８４に向かって、またデュアルモードインペラ１００２、１２１０の第１の側の外側環状リングエリア１１８４からデュアルモードインペラ１００２、２１０の第２の側の中央部１１０２に導き、給気チャネルの壁が給気チャネル１０６１の間に交差して流れ込む排気チャネル１０６２の壁の一部を成すように設計された、デュアルモードインペラアセンブリの第１の装置実施形態に示されることがある。

[210] デュアルモードインペラ１００２、１２１０の第２の側に配置された円形状エアフィルタ１１０８、１２１１をさらに備え、円形状エアフィルタ１１０８、１２１１が、デュアルモードインペラ１００２、１２１０の第２の側の外側環状部１１８２から流出する給気１０１６、１０１７を受けるための、デュアルモードインペラに面した第１の面を有する、第１の装置実施形態に係る第２のデュアルモードインペラアセンブリ。

[211] 外側の給気１０１６、１０１７と内側の排気１０１８、１０１９とをデュアルモードインペラ１００２、１２１０の第２の側で分離するための縦方向中央ダクト１１１１、１２１３が設けられ、縦方向中央ダクト１１１１、１２１３の第１の部分がデュアルモードインペラ１００２、１２１０の第２の側の中央部１１０２、１２１４の直径に一致するように適合された直径を備え、縦方向中央ダクト１１１１、１２１３が、給気流１０１６、１０１７及び排気流１０１８、１０１９間の空気がほとんど又は全く混ざることがないようにデュアルモードインペラ１００２、２１０に封止的に配置され、円形状エアフィルタ１１０８、１２１１の少なくとも一部分が縦方向中央ダクト１１１１、１２１３の上方かつ外側に配置される、第１又は第２の装置実施形態に係る第３のデュアルモードインペラアセンブリ。

[212] デュアルモードインペラ１００２、１２１０の第２の側の給気流１０１６、１０１７路に配置された円形状の静的エアディレクタ１１０７、１２２０をさらに備え、円形状の静的エアディレクタ１１０７、１２２０が中央ダクト１１１１、１２２２の周辺外側にある環状流入路内に配置されたフォイルを備え、エアディレクタ１１０７、１２２０のフォイルが、デュアルモードインペラ１００２、１２２０の回転から生じる給気の回転力の大部分を阻止するために設けられた、第１～第３の装置実施形態のいずれかに係る第４のデュアルモードインペラアセンブリ。

[213] フォイルが「低角度」アプローチで境界層に衝突するときに生じる波乗り効果を低減させるための２つ以上の入口高さｈ１、ｈ２を備える、第４の装置実施形態に係る第５のデュアルモードインペラアセンブリ。

[214] デュアルモードインペラがさらに、モータシャフト４の一部分を受け入れ保持するための中央凹部を有する中央縦方向に配置されたモータシャフトケーシング１０４を備えた、第１の装置実施形態に係る第６のデュアルモードインペラアセンブリ。

[215] モータシャフトケーシング１０４が、受け入れたモータシャフト４に保持力を与えるための、弾力材、オスメス状の凸部及び凹部、ボルトナット接続、クリックコネクタ、又はインペラアセンブリの中央ダクトへの軸のスプリント固定のうちの１つを含む、第６の装置実施形態に係る第７のデュアルモードインペラアセンブリ。

[216] インペラの第２の側に縦方向に配置された熱交換モジュール１１１０をさらに備え、熱交換モジュール１１１０がハーフパイプ状の中央ダクト構造１１０９の周りを回転するように構成され、熱交換モジュール１１１０がさらに、デュアルモードインペラ１００２、１２１０の第２の側の外側環状部１１８２から流れて熱交換モジュール１１００の一方の縦方向半分に導きこれを通過する全ての給気１０１６、１０１７を受けるための包囲コレクタチャネル１３２０を備え、排気１０１８、１０１９が熱交換モジュール１１１０の他方の縦方向半分を流れ、中央ダクト構造１１０９が熱交換モジュール１１１０の内側の気流を縦方向に２等分するためのハーフパイプ構造を備え、中央ダクト構造１１０９がさらに、各側で外方に延在する中央ダクトナイフ１３０７、１３０８をその側面に有し、中央ダクトナイフ１３０７、１３０８が熱交換モジュール１１１０の内側の曲率に適合する半径方向周辺端部形状を有し、デュアルモードインペラアセンブリがさらに、回転熱交換モジュール１１１０の先細り外形に一致する内向きプロファイル、及びユニットケーシング１００３の内側に一致する外向きプロファイルを有する静的外側フローセパレータナイフ１３１２、１３１３を備えたスリーブエアガイドアセンブリ１３３０を備え、中央ダクトナイフ１３０７、１３０８及び静的外側フローセパレータナイフ１３１２、１３１３が熱交換モジュールの内側及び外側に縦方向に対で整列配置された、第１～第７の装置実施形態のいずれかに係る第８のデュアルモードインペラアセンブリ。

[217] デュアルモードインペラ１００２、１２１０及び円形状エアフィルタ１２１１が回転する関係で共に接続配置され、円形状エアフィルタ１２１１がパイプ状であり、デュアルモードインペラ１００２、１２１０の第２の側の一部分及び縦方向中央ダクト１２１３の一部分にわたってほぼ縦方向に延在し、エアフィルタ１２１１を通る縦方向に対してほぼ垂直な給気流路１２２４を提供する、第２～第８の装置実施形態のいずれかに係る第９のデュアルモードインペラアセンブリ。

[218] 熱交換モジュール１１１０及び円形状エアフィルタ１１０８、１２１１が回転する関係で共に接続配置され、円形状エアフィルタ１１０８、１２１１が、縦方向に対してほぼ垂直な方向に延在し、エアフィルタ１１０８を通る縦方向給気流１３２１路を提供する、第２～第８の装置実施形態のいずれかに係る第１０のデュアルモードインペラアセンブリ。

[219] 周辺包囲フローガイド１２６０、１２６３及び換気ユニットの屋内側を終端させるための屋内カバー１１２２、１２６４をさらに備えた、第１から第１０の装置実施形態のいずれか１つに係るデュアルモードインペラアセンブリを備えた第１の換気ユニット実施形態。

[220] フローガイド１２６０、１２６３が、一方向又は両方向の気流を部分的に制限することができるアセンブリによって画定されることがある、第１の換気ユニット実施形態に係る第２の換気ユニット。

第３の優先権出願：第２０１９０７３２号
[221] 第３の優先権の発明の目的は、国内の住居において、天井に取り付けられる装置又はテーブル／フロアに置かれるように構成された装置として国内住居でも使用される空気ファン／濾過ユニットを提供することであり、上記の問題の全て又は一部を、接線気流速度が引き起こす二次的効果を減少させることによって解決する。

[222] 低ノイズ放出空気浄化装置が提供される。

[223] 本発明の第１の実施形態では、好ましくは光／電気接続ポイント／コンセントでの天井取り付け用の空気濾過ユニットが提供される。濾過ユニットの独特の設計は、伝統的な空気ファンの流量よりも高い空気流量を可能にするが、ノイズがかなり低く、ファン／フィルタユニットからの接線方向の空気の動きが小さい。したがって、サブミクロン粒子の浄化能力を同等の空気ファン／フィルタユニット以上にすることができる。

[224] 本発明のさらなる実施形態では、テーブルに配置される又はフロアに置かれるように構成された空気ファン／濾過ユニットが提供される。このような装置は、エアフィルタ装置の回転要素を環境から遮断しなければならないというさらなる課題に直面する。このような動作ノイズを部分的に又は完全に除去するための独自の機能を備えた遮蔽付装置が提供される。ユニットからの空気の接線方向の動きに関連する伝統的な問題は、隙間風が受け入れ難いほど強くなるという理由で、装置を人の近くに配置することを禁止することがよくある。本発明に係る一実施形態は、水平に取り付けられたファン／フィルタユニットを保持するケーシングを備え、気流を部分的に又は完全に垂直上向きに指向する。

[225] 全ての実施形態に共通することは、望ましくない隙間風及びノイズを、サイズを大きくしたりスループットを減少させたりすることなく減らすことである。

[226] 本発明の代替的な実施形態は、炭素濾過、イオン化、光、熱、香りの追加、加湿、スピーカなどの追加の特徴を備える。

[227] 本発明の様々な実施形態の主要な特徴は、フィルタの下流側に配置され、ファン／フィルタのスピン方向に対して空気を逆方向に送出することになる低ノイズ空気指向装置のジェット効果を利用する低ノイズ放出空気浄化装置アセンブリを備える。低ノイズ空気指向装置のジェット効果は、モータが回転アセンブリを駆動するのを促進することによって、消費電力を減らし、アセンブリのスピンに対する抵抗の一部を排除する。

[228] 本発明の追加の特徴及び利点が、以下の図面の簡単な説明及び以下の詳細な説明に記載され、これらから明らかになる。
図２０１－天井ファンアセンブリの側面図を示す。
図２０２－天井ファンアセンブリの下からの斜視図を示す。
図２０３－天井ファンアセンブリの上からの断面斜視図を示す。
図２０４－天井ファンアセンブリの断面側面図を示す。
図２０５－天井ファンアセンブリの下からの図を示す。
図２０６－天井ファンアセンブリの断面分解組立図を示す。
図２０７－天井ファンアセンブリの断面部分的分解組立図を示す。
図２０８－テーブルファンアセンブリの側面図を示す。
図２０９－テーブルファンアセンブリの上からの図を示す。
図２１０－テーブルファンアセンブリの断面側面図を示す。
図２１１－テーブルファンアセンブリの上からの断面斜視図を示す。
図２１２Ａ－テーブルファンアセンブリ分解組立図、縦状の外側フォイルを示す。
図２１２Ｂ－テーブルファンアセンブリ分解組立図、同心円筒状の硬性カバーを示す。
図２１３Ａ－フロアファンアセンブリの原理、縦状の外側フォイルを示す。
図２１３Ｂ－フロアファンアセンブリの原理、エアディレクタメッシュを示す。
図２１４Ａから図２１４Ｂ－エアディレクタメッシュの内側を示す。
図２１５Ａから図２１５Ｃ－エアディレクタメッシュの外側を示す。
図２１６Ａから図２１６Ｂ－キャップの実施形態及び断面側面図を示す。
図２１６Ａから図２１６Ｂ－ヘルメットの実施形態の断面側面図を示す。

[229] 以下の説明では、特定の用語の使用は広く、そして少なくとも以下に定義される意味で解釈されるものとする。

[230] ＣＭＨ：立方メートル毎時

[231] ＣＡＤＲ：クリーンエア供給率。典型的には３つ、すなわち、煙、花粉、ホコリの値が測定される。ＣＡＤＲは通常、ＡＮＳＩ／ＡＨＡＭ ＡＣ‐１規格に従って測定され、濾過されて流れスループットを乗じた特定の分率中の煙、花粉又はホコリの全ての粒子を除去した標準的な２８．５ｍ^３の部屋の体積分率の値を与える。換言すれば、供給された清浄空気の量。

[232] 空気：本発明の装置は、主として空気濾過に使用されるように適合可能であるが、装置及びシステムはいずれのタイプの気体環境でも使用されることがある。本明細書において「空気」という用語が使用される場合、いずれの種類の気体も意味すると理解されるものとする。

[233] これより必要に応じて図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。

[234] 図２０１から図２０７は本発明の第１の実施形態を示しており、天井に取り付けられたエアファン／フィルタアセンブリ２００１が、取入セクション２０４０に軸流ファン形状を、そして出口セクション２０４１にラジアルファン形状を与えるそれぞれが縦方向２１００に取り付けられた少なくとも一セットの環状に取り付けられたファンブレード２００３から構成された回転式ファンアセンブリを備え、ファン／フィルタアセンブリが縦方向中心軸２０３８の周り２０２０に回転するとき、流入空気のスピナーである。

[235] ファンブレード３により生成された気流は、エアファン／フィルタアセンブリ２００１に含まれたフィルタ２００４の内側に沿って分配される。フィルタ２００４は、縦方向のファンブレード２００３の円の外側に取り付けられた、例えばプリーツ状のフィルタ濾材の円形の同心スリーブとして形成されることがある。他のフィルタ材料が使用されることもある。フィルタ２００４はファンブレード２００３に回転可能に取り付けられ、縦方向中心軸２０３８の周りをファンブレード２００３と一緒に回転する。

[236] ファンブレード２００３は、流入気流２０１０とマッチングフォイル角度で接触し、空気を事前スピンさせてフィルタ２００４に半径方向圧力をかけるように形作られることがある。空気は一部がブレード２００３によって押され、一部が回転式フィルタ２００４及び外側フレーム２００２により生成された吸引力によって内側ダクト２０１３に引き込まれる。図は、空気が下側からのみファン／フィルタアセンブリ２００１に引き込まれ、ファン／フィルタアセンブリ２００１の上側は円形状のエンドキャップ２０３６によって閉じられている実施形態を示している。異なる実施形態では、エンドキャップが空気を透過させる、空気を同様に通す開口部を備えたメッシュやプレートなどとして形成されることがあり、この場合、ファンブレード２００３は、ファン／フィルタアセンブリ２００１が回転しているときに、ファン／フィルタアセンブリ２００１の縦方向の開口部の両方、すなわち下から及び上からの空気を推進させるように形成されることが理解されるべきである。ファンブレードアセンブリは、ブレード２００３間に等距離を与える１つ以上の保護リング３４を備えることがある。

[237] エアファン／フィルタアセンブリ２００１はさらに、フィルタ２００４及びファンブレード２００３の周りに配置された一セットの縦状の外側フォイル２００２を備える。外側フォイル２００２はフィルタ２００４及びファンブレード２００３に回転可能に接続され、フィルタ２００４の外側に対してほぼ接線方向を有するように配置され、内側側縁部２０５０がフィルタ２００４の外側寄りに配置され、外側側縁部２０５１が、スピン方向２０２０と反対方向に隣接する外側フォイル２００２の内側側縁部２０５０の半径方向外側に位置するように配置される。外側フォイル２００２の全ての内側側縁部２０５０間のエリアにより画定された流入エリア／間隔２０５２は、外側フォイル２００２の全ての外側側縁部２０５１間のエリア／間隔２０５３により画定された流出エリアより大きいため、複数の低ノイズ空気指向装置が作製され、流出エリアは出口ノズル２０５３の一種を形成する。

[238] 外側フォイル２００２はフレーム２０３５、２０３９、２０３９’にヒンジで連結されることがあり、ノズル開口部２０５３の変更は、フィルタ２００４の外側に対するフォイル２００２の方向を変えることによって、すなわち流出エリアを変えることによって行われることがある。外側フォイルの角度の変更は、連続的である又は一セットの所定の角度に従うことがあり、角度の変更は手動操作式の装置又は自動若しくは遠隔操作式の装置によって行われることがある。

[239] 外側フォイル２００２アセンブリは、外側フォイル２００２の形状及び間の間隔を維持するための１つ以上のフォイル保護リング２０３５を備えることがある。

[240] 外側フォイル２００２アセンブリは、外側フォイル２００２間の間隔が、ノイズ低減をさらに高め得る非周期的パターンで設けられることがある。

[241] エアファン／フィルタアセンブリ２００１が回転するとき、気流２０１０がエアファン／フィルタアセンブリ２００１の内側ダクト２０１３に下から（任意選択で下と上の両方から）引き込まれ、ファンブレード２００３により気流に与えられたエネルギーは、一部が空気をフィルタから押し出す（２０１１）のに使用され、一部が外側フォイル２００２の低ノイズ空気指向装置アウトレット開口部を通過２０１２する気流速度を高める。したがって、空気は、エアファン／フィルタアセンブリ２００１のスピン方向２０２０の反対方向にエアファン／フィルタアセンブリ２００１から放出される。

[242] 低ノイズ空気指向装置のジェット生成外側フォイル２００２の効果は、フィルタ２００４から出る際の接線方向の気流速度の全て又は一部が取り除かれ、その結果、隙間風及びノイズも取り除かれる／減少することである。

[243] 本発明は、従来技術による装置と比べてより小さい製品サイズ（径）及びより少ない消費電力で、同じクリーンエア供給率（ＣＡＤＲ）を提供することができる。その結果、天井高さが制限された国内の住居に極めて効率のよい花粉及びホコリ濾過がもたらされることがある。

[244] 静的な出口グリル及び空気がこのような開口部を通過することに関連するノイズがなければ、本発明の天井についての実施形態は、下級の、透過率の高いフィルタの使用に開かれており、ノイズを追加することなくはるかに大量の花粉が除去された空気を移動させることができる。テーブル及びフロアについての実施形態では、フィルタ２００４の高い透過性は、逆ジェットの速度が増すとノイズ成分をさらに除去することになる。したがって、接線方向の速度、ひいては出口ベントを通過する流出速度が低下する。

[245] 本発明の一実施形態では、外側フォイル２００２は、気流を上方又は下方にそらすために縦方向２１００に対して少し斜め（図示せず）に配置されることがある。さらに別の実施形態では、外側フォイル２００２は、「赤道」レベル２１０１（図示せず）からフィッシュボーンパターンに設計され、そのように空気を外側フォイル２００２の上半部から上方へ、また外側フォイル２００２の下半部から下方へ放出することがある。

[246] 本発明のさらなる実施形態では、外側フォイルは、エアファン／フィルタアセンブリ２００１を出るときの気流が変えられ得るように２つ以上の位置／向きの間で変わることがある。

[247] 位置／向きは、機械的手動スイッチ、遠隔操作、又は自動切り替えによって動的に変更可能である場合がある。

[248] さらに別の実施形態では、外側フォイル２００２は、その位置／向き／角度を、例えば、ジェット効果により第１の接線方向気流速度を与える位置と、第２の低い接線方向気流速度を与える位置との間など、異なる動作モード間で変えることがある。さらなる実施形態では、複数の位置を提供することが可能である。後者の動作モードでは、伝統的な天井ファンをまねるようにエアファン／フィルタアセンブリ２００１を動作させる可能性がある。

[249] 本発明のさらに別の実施形態では、多くの様々な流出気流パターンを可能にし、このようにカスタマイズされた低ノイズ空気指向効果を用いて、エアファン／フィルタアセンブリ２００１を出る気流パターンに関連するカスタムニーズを満たすように様々なパターンに設計された外側フォイル２００２が提供される。

[250] さらに別の実施形態では、外側フォイル２００２の低ノイズ空気指向装置は、図２１２Ｂ、２１４Ａ及びＢ、並びに図２１５Ａ、２１５Ｂ及び２１５Ｃに示される、複数のジェットノズル２１５０を備えた同心円筒状の硬性カバー２１２４、２１２５によって置き換えられることがある。図２１４Ａ及び２１４Ｂは、このような同心円筒材料のセクションを、気流がノズル２１５０に導入される（２１５１）フィルタに面する内側２１２５から見た一実施形態を示し、図２１５Ａ、２１５Ｂ及び２１５Ｃは、気流がジェットノズル２１５０から噴出する（２１５２）外側２１２４から見た同様の例示的な実施形態のセクションを示している。図２１２Ｂは、下記のテーブルバージョンのエアファン／フィルタアセンブリ８０に配置された同心円筒状カバー２１２４、２１２５を示しているが、同心円筒状カバー２１２４、２１２５は、上記の天井取り付けエアファン／フィルタアセンブリ２００１と下記のフロア設置型のエアファン／フィルタアセンブリ２１３１の両方に実装されることもある。

[251] さらに、モータ及びコントローラに電力を供給するための電気配線と、コントローラと、通信モジュール及びコネクタ２０３１と、エアファン／フィルタアセンブリ２００１を駆動及び制御するためのモータ軸２０３３が設けられたモータ２０ ２０３２とを備えた、エアファン／フィルタアセンブリ２００１を天井接続ポイントに取り付けるための天井ブラケット３０が提供されることがある。

[252] ファンブレード２００３、フィルタ２００４、及び外側フォイル２００２間の接続は、エアファン／フィルタアセンブリ２００１の下端部にある円形エンドカラー２０３６、２０３７、及び／又はエアファン／フィルタアセンブリ２００１の上端部にあるエンドキャップ２０３６によって行われることがある。

[253] 図２０６及び図２０７は、２つのバージョンの分解組立図でエアファン／フィルタアセンブリ２００１を示している。図２０７に示すメンテナンス中、円形エンドカラー２０３６、２０３７を取り外すことによってフィルタ２００４を取り除いた後、エアファン／フィルタアセンブリ２００１からフィルタを引き抜くことができる可能性がある。新しいフィルタを挿入し、円形エンドカラー２０３６、２０３７を再取り付けすることができる。ファンブレード及び外側フォイルはエンドキャップ２０３６に取り付けられる。

[254] 図２０８から図２１２は、テーブルバージョンのエアファン／フィルタアセンブリ８０の本発明の実施形態を示している。上記と同じ原理が、スピンする外側フォイルと人／動物との偶発的接触を防ぐための、エアファン／フィルタアセンブリ８０の周りに配置された任意選択的なメッシュ２１２１の追加を伴って適用される。通気性ファブリック／カバー２１２２が追加的にメッシュ２１２１の外側に配置されることがある。中央円錐部２１０２が、上下両方から入力される場合の気流の追加的なチャネリングのために設けられる。電力及び配線を制御するための他のコンポーネント（図示せず）と共に、モータ２０３２がスタンド２１０５内に配置されることがある。

[255] 図２１１は、どのようにして気流２０１１がフィルタ２００４を流れ、空気の残圧は低ノイズ空気指向装置のジェット生成外側同心装置２００２、２１２４、２１２５を通って導かれ、ファン／フィルタアセンブリ２０８０の回転方向と反対の方向２０１２に放出される。流出空気の方向２０１２は、回転方向２０２０と反対の読み手に向かう動きを表す矢じり２０２２記号で示される。

[256] さらに別の実施形態では、テーブルバージョンのエアファン／フィルタアセンブリ２０８０は、例えば電源コードやひも（電池式）に吊るす、天井からのフリーハンギング装置として設けられることがある。

[257] 下部キャップ２ １２３及び上部キャップ２１２３’が設けられ、エアファン／フィルタアセンブリ８０の上側だけでなく下側も保護するように静的に配置される。下部キャップ２１２３及び上部キャップ２１２３’は、その内側部分にフィルタ２００４の内径に径が一致するメッシュカバー開口部を備える。下部キャップ２１２３及び上部キャップ２１２３’の内側部分は、気流をエアファン／フィルタアセンブリ２０８０に入れる。メッシュカバー開口部はまた、より大きいサイズのちり粒子がエアファン／フィルタアセンブリ８０のフィルタ２００４に吹き込まれるのを回避するための高通気性フィルタ（図示せず）を備えることがある。下部キャップ２１２３及び上部キャップ２１２３’はスタンド２１０５に、下部キャップ２１２３は直接、上部キャップ２１２３’はメッシュ２１２１／スリーブ２１２２及び下部キャップ２１２３を介して接続される。

[258] メッシュ２１２１は、水平気流がメッシュ２１２１を通過するときに鉛直要素がより大きいノイズパターンを有するため、非鉛直メッシュ要素でのみ設計されることがある。斜めのメッシュ要素がより低いノイズパターンを有することになる。

[259] メッシュ２１２１及びスリーブはスタンド１０５に静的に接続される。

[260] テーブルバージョン用の上記の保護メッシュ２１２１を、同様に天井取り付けエアファン／フィルタアセンブリ２００１に設けることもまた本発明の範囲内にある。

[261] 図２１３Ａは、エアファン／フィルタアセンブリ２１３１が部分的にのみ示されたフロア設置型のケーシング２１３０の原理スケッチを示している。かたつむりの家状のコレクタチャネル２１３２がエアファン／フィルタアセンブリ２１３１の周りに配置され、低ノイズ空気指向装置外側フォイルからの気流を集め、ケーシング２１３０の上部にある開口部へと気流を誘導する。上部開口部２１３７は、気流を例えば直接上方に指向する空気指向フォイル２１３３を備える。

[262] さらなる実施形態では、フロア設置型ケーシング２１３０は、予想外の品物が空気出口２１３６、２１３７に入ってくるのを防ぐために、透過性が高いファブリック又はカバー（図示せず）によって部分的に又は完全に覆われることがある。

[263] フロア設置型ケーシング２１３０は、２つの実施形態で提供される。１つは図２１３Ａに示される以上で明らかにされたファン／フィルタアセンブリ２００１を備えたもので、もう１つは、ファン／フィルタアセンブリ２００１が外側低ノイズ空気指向装置ジェットを備えないが、図２１３Ｂに示されるファン／フィルタアセンブリの出力速度を低下させるためのエアディレクタメッシュ２１３５を備えたものである。

[264] ケーシング２１３０と回転式アセンブリ２１３１との間に配置されたエアディレクタメッシュ２１３５は接線速度を低下させることになり、エアディレクタメッシュ２１３５は、エアディレクタメッシュ２１３５にわたって最適な均一スループットが得られるように設計される。優れたメッシュを選ぶことによって、ノイズを発生させる乱流を抑制すると同時に接線速度を低下させることが可能である。換言すれば、本発明は、メッシュのサイズ及び形状によって垂直方向の透過性と接線方向の透過性のバランスをとっており、気流がエアディレクタメッシュ２１３５を通過する際のノイズを発生させる乱流を回避する。

[265] エアディレクタメッシュ２１３５の透過性は、ラジアルフロースループットが所望の出口開口部２１３６、２１３７にわたって均一に分配されるようにバランスが保たれる。

[266] 低下した出口速度は、乱流からの潜在的なノイズを大幅に減少させ、ひいては形状／形をケーシングの所望の設計基準に従って選ぶことができるように出口グリル２１３３、２１３６の設計に自由を与える。空気の均一な分配のためにバランスが保たれたエアディレクタメッシュは、局所速度方向を部分的に保存する。

[267] フロア設置型アセンブリのさらなる実施形態では、エアファン／フィルタアセンブリ２１３１に外側フォイル２００２が設けられないことがある。このようなバージョンは空気を垂直上方向に放出することがあり、隙間風又は不利な効果が無視され得るため、大量の空気を浄化できる装置が提供される。ケーシング２１３０及び指向フォイル２１３３はエアファン／フィルタアセンブリ２１３１からの流入気流を制御する。

[268] フロア設置型のエアファン／フィルタアセンブリ２１３１は、ラジアルファンの動作モードを提供する軸流ファンを有するファンを備える。本発明の独自の特徴は、フィルタ２００４が回転可能に接続されているファン／インペラ２００３の周りに取り付けられることである。エアファン／フィルタアセンブリ２１３１はさらに、より大きいちり粒子を捕捉するために給気オリフィス２１３４を覆うフィルタ／メッシュモジュールを備えることがある。

[269] フロア設置型のエアファン／フィルタアセンブリ２１３１は、テーブルバージョンのエアファン／フィルタアセンブリ２０８０と同様に、ファンの両側に給気オリフィス２１３４を有し、その結果、任意選択で各給気オリフィス２１３４を覆う２つのフィルタ／メッシュモジュールが設けられることがある。

[270] フィルタ／メッシュモジュールは自己洗浄機能を備えることがある。

[271] 上記の実施形態の全てに共通な可能性は、炭素濾過、イオン化、光、熱、香りの追加、加湿、スピーカなどの追加の特徴の１つ以上を組み合わせることである。

[272] 炭素濾過は、例えばサンドイッチタイプの構成でフィルタ２００４に組み込まれることがあり、その結果、炭素フィルタがフィルタ２００４と共に回転する。

[273] 照明は、本発明に係る天井取り付け低ノイズ放出空気浄化装置と共に実装される場合に照明装置用のソケットが設けられ得る追加の特徴である場合がある。ソケットはモータ２０３２の上面又は底面に配置されることがあり、モータ２０３２と同じ電力源／供給装置を使用することがある。

[274] 本発明の全ての実施形態は、モータ及びコントローラに電力を供給するための電気配線、コントローラ、通信モジュール及びコネクタ２０３１、並びにモータ２０３２の１つ以上を備えることがある。コントローラ及び通信モジュールは、有線又は無線通信チャネルを介して遠隔装置と通信することがある。遠隔装置は、単純な物理スイッチ、スマートフォンＡＰＰ、クラウドサービス及びクラウド接続されたコンピュータアプリケーション、Ｗｉ－Ｆｉ及びブルートゥースを含む任意のタイプの通信プロトコルによる無線通信装置のうちの１つ又はこれに類するものである場合がある。

[275] さらに別の実施形態では、本発明の非常に狭い実装形態が、ヘルメット、キャップ、保護フードなどのヘッドギアに配置されて、ヘッドギアを着けている人間の顔面領域に向けて浄化された空気の絶え間ない流れを提供する。この空気はノイズなしか又は非常に低いノイズで集中的に送出されることがある。このような実装形態の一例が図２１６に示されている。

[276] 本発明はまた、低ノイズ放出空気浄化装置であって、
縦方向中心軸３８の周りを回転する複数のファンブレード２００３を備えたラジアルファンであって、ファンブレード２００３が、取入セクション２０４０に軸流ファン形状を、そして出口セクション２０４１にラジアルファン形状を与える縦方向１００に取り付けられたラジアルファンと、
ラジアルファンの外側に半径方向に取り付けられ、ラジアルファンに回転可能に接続されたフィルタ２００４と、を備えた回転式ファンアセンブリ２００１、２０８０、２１３１を備え、
低ノイズ放出空気浄化装置がさらに、
ファンアセンブリの周囲に配置された低ノイズ空気指向装置と、
ファンアセンブリを回転方向２０２０に回転させるためのモータ３２と、を備えた、低ノイズ放出空気浄化装置の第１の装置実施形態として記述することができる。

[277] 空気指向装置が、最適な流れ分布を提供する方向分布で気流を指向する、第１の装置実施形態に係る低ノイズ放出空気浄化装置の第２の装置実施形態。

[278] 空気指向装置が、ファンアセンブリ２００１、２０８０、２１３１に回転可能に接続された、第１又は第２の装置実施形態に係る低ノイズ放出空気浄化装置の第３の装置実施形態。

[279] 空気指向装置が、回転式ファンアセンブリ２００１、２０８０、２１３１の回転方向２０２０と反対方向に空気ジェット流２０１２を提供して消費電力及び流出空気速度を減少させるためのノズル開口部２０５３、２１５０を備えた、第１から第３の装置実施形態のいずれか１つに係る低ノイズ放出空気浄化装置の第４の装置実施形態。

[280] ノズル開口部２０５３、２１５０に非周期的パターンが設けられた、第４の装置実施形態に係る低ノイズ放出空気浄化装置の第５の装置実施形態。

[281] 空気指向装置が、フィルタ２００４及びファンブレード２００３の周りに配置された複数の縦状の外側フォイル２００２を備え、外側フォイルが空気浄化装置からの気流を規定されたパターンに指向するように構成され、
外側フォイル２００２が回転式ファンアセンブリ２００１、２０８０、２１３１に回転可能に接続された、第１から第５の装置実施形態のいずれか１つに係る低ノイズ放出空気浄化装置の第６の装置実施形態。

[282] 外側フォイル２００２が、フレーム２０３５、２０３９、２０３９’にヒンジで連結され、ノズル開口部２０５３が２つ以上の流出エリア間で変更されることがある、第６の装置実施形態に係る低ノイズ放出空気浄化装置の第７の装置実施形態。

[283] 外側フォイル２００２の角度の変更が連続的であり、角度の変更が、手動操作式装置又は自動若しくは遠隔操作式装置によって行われることがある、第７の装置実施形態に係る低ノイズ放出空気浄化装置の第８の装置実施形態。

[284] 空気指向装置が、回転式ファンアセンブリ２００１、２０８０、２１３１の回転方向２０２０と反対の方向２０１２を有する空気ジェット流２１５２を提供するためのノズル開口部２１５０を有する同心円筒状の硬性カバー２１２４、２１２５を備えた、第４又は第５の装置実施形態に係る低ノイズ放出空気浄化装置の第９の装置実施形態。

[285] エアファン／フィルタアセンブリ２００１を天井接続ポイントに取り付けるための天井ブラケット２０３０をさらに備えた、第１から第９の装置実施形態のいずれか１つに係る低ノイズ放出空気浄化装置の第１０の装置実施形態。

[286] エアファン／フィルタアセンブリ２０８０をテーブル上に配置するためのスタンド２１０５をさらに備えた、第１から第９の装置実施形態のいずれか１つに係る低ノイズ放出空気浄化装置の第１１の装置実施形態。

[287] 前面２１３８及び後面２１３９を有するフロア設置型ケーシング２１３０を備え、前面２１３８及び後面２１３９の少なくとも一方が、給気オリフィス２１３４、２つの側部２１４１、２１４２、底面２１４３及び上面２１４４を備え、
上面２１４４が開口部２１３７を備え、フロア設置型ケーシング２１３０がさらにコレクタチャネル２１３２を備え、回転式ファンアセンブリ２１３１が水平に取り付けられた、第１から第９の装置実施形態のいずれか１つに係る低ノイズ放出空気浄化装置の第１２の装置実施形態。

[288] コレクタチャネル２１３２がかたつむりの家状の設計を有し、回転式ファンアセンブリ２１３１からの気流を集め、ケーシング２１３０の上面２１４４にある開口部２１３７へと気流を誘導するように回転式ファンアセンブリ２１３１の周りに配置され、
上面１４４が、気流を例えば直接上方に指向するように構成された空気指向フォイル２１３３を備えた、第１２の装置実施形態に係る低ノイズ放出空気浄化装置の第１３の装置実施形態。

[289] 前面２１３８及び後面２１３９を有するフロア設置型ケーシング２１３０を備え、前面２１３８及び後面２１３９の少なくとも一方が、給気オリフィス２１３４、２つの側部２１４１、２１４２、底面２１４３及び上面２１４４を備え、上面２１４４が開口部２１３７を備え、フロア設置型ケーシング２１３０がさらにコレクタチャネル２１３２を備え、回転式ファンアセンブリ２１３１が水平に取り付けられた、第１又は第２の装置実施形態に係る低ノイズ放出空気浄化装置の第１４の装置実施形態。

[290] 側部２１４１、２１４２が、回転式ファンアセンブリ２１３１のスピン方向２０２０の上面１４に対して上流側に配置され、空気出口２１３６を備えた、第１４の装置実施形態に係る低ノイズ放出空気浄化装置の第１５の装置実施形態。

[291] ラジアルフロースループットが所望の出口開口部２１３６、２１３７にわたって均一に分配されるように、ケーシング２１３０と回転式アセンブリ２１３１との間に配置された１つ以上のエアディレクタメッシュ２１３５をさらに備えた、第１４又は第１５の装置実施形態に係る低ノイズ放出空気浄化装置の第１６の装置実施形態。

[292] 上面２１４４が、気流を例えば直接上方に指向するように構成された空気指向フォイル２１３３を備えた、第１４から第１６の装置実施形態のいずれか１つに係る低ノイズ放出空気浄化装置の第１７の装置実施形態。

[293] 炭素濾過、イオン化、光、熱、香りの追加、加湿、スピーカのうちの１つ以上をさらに含む、第１から第１７の装置実施形態のいずれか１つに係る低ノイズ放出空気浄化装置の第１８の装置実施形態。

[294] 低ノイズ放出空気浄化装置がヘッドギアに、ヘッドギアを着けている人の顔面領域に向けて浄化された空気を送るように配置された、第１から第９及び第１２から第１８の装置実施形態のいずれか１つに係る低ノイズ放出空気浄化装置の第１９の装置実施形態。

Claims (35)

1. １つ以上の回転式プリーツエアフィルタ（２）と、
   前記プリーツエアフィルタを回転させるためのモータ（３１）と、を備え、
   前記エアフィルタが、円筒形を有し、さらに関係
   Ｇｕ＝ｆ_ｈ＊ｐ_ｒ／（２＊ｒ_ｏ＊ε^＾１／４）＞０．８
   に従って設計され、
   Ｇｕ数が、ＣＡＤＲ、ｄＢ、製品サイズ、機能及びコストなどの主要顧客のニーズに基づく又はこれを考慮した商業上の有用性の関数と相関し、
   ここで、ｐ_ｒ＝（ｒ_ｏ－ｒ_ｉ）／プリーツ間隔（ｐ_ｓ）であり、
   プリーツ間隔（ｐ_ｓ）が、内半径（ｒ_ｉ）上の２つの隣接するプリーツ頂部間の距離であり、
   εが、ＡＳＨＲＡＥ効率である、
   エアフィルタ装置。
2. Ｇｕが１．２より大きい、請求項１に記載のエアフィルタ。
3. Ｇｕが１．５より大きい、請求項１に記載のエアフィルタ。
4. 前記円筒形が、一方又は両方の端部で開口し、その結果、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）が回転する（２１）とき、遠心力が空気を前記プリーツフィルタに通して前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の上流側に１つ又は２つの開口端部から空気を吸い込む吸引力をもたらし、濾過された空気が前記回転式プリーツフィルタの下流側で全ての方向に半径方向外へ出て行く、請求項１から３のいずれか一項に記載のエアフィルタ。
5. 前記回転式プリーツエアフィルタ（２）に隣接して半径方向に配置されたラジアルファンブレードをさらに備え、
   前記ラジアルファンブレードが、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）に回転可能に接続され、
   前記ブレードの全高が、１２ｍｍ以上である、請求項１から４のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
6. 前記ブレードの全高が、１５ｍｍ以上である、請求項５に記載のエアフィルタ。
7. ラジアルブレードジオメトリが、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の内半径（Ｒ_ｉ）に対して１５°から７５°の間の前方迎え角α_ｂを含む、請求項５又は６に記載のエアフィルタ装置。
8. 前記ラジアルファンブレードが、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の外側に配置されたラジアルフローインペラとして形成されている、請求項５又は６に記載のエアフィルタ装置。
9. 前記ラジアルファンブレードが、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の内側に配置されたラジアルフローインペラとして形成されている、請求項５から８のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
10. 前記回転式プリーツエアフィルタ（２）への流入空気にスピンを与えるための流入インペラをさらに備えている、請求項１から９のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
11. 前記ファンブレードが、軸迎え角を有するように形成され、
    前記流入インペラが、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）に回転可能に接続されている、請求項９に記載のエアフィルタ装置。
12. 前記流入インペラ及び前記ラジアルフローインペラが、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）のプリーツに沿って及びその中に均一な気流を提供するための軸流ラジアルファンとして働いているモーフィングされた形態のブレードを有する１つのインペラに結合されている、請求項１１に記載のエアフィルタ装置。
13. 前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の一方又は両方の縦方向端部に配置及び接続されているプリーツフィルタエンドキャップ（３２、４１）をさらに備えている、請求項１から１２のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
14. 流入空気を指向する（４７、４７’）ための、ひいては前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の内部に安全なグリルを提供するための、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の入口開口部に配置された１つ以上のリング状フォイル（４２）をさらに備えている、請求項１から１３のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
15. 周囲空気流が前記回転式プリーツエアフィルタ（２）から出る気流と混ざるのを防ぐために、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の流入側に、縦方向に対してほぼ垂直に配置されたエアバリア（３５、３６、３４’、３４’’）が設けられている、請求項１から１４のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
16. 空気指向フォイル（３４、３４’）をさらに備え、
    前記空気指向フォイル（３４）が、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の周りに放射状に配置されている、請求項１から１５のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
17. １つ以上の回転式プリーツエアフィルタ（２）が筐体（２０１、２１４１）の内部に取り付けられ、
    前記筐体が、入口ベント（２０２）及び出口ベント（２０３、２１３６）と、前記１つ以上の回転式プリーツエアフィルタ（２）により生成された空気流路に従って前記回転式プリーツフィルタを出た空気を誘導するためのコレクタ（２０４、２１３２）と、を装備している、請求項１５に記載のエアフィルタ装置。
18. 前記コレクタ（２０４、２１３２）と前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の表面との間に形成された断面積が、前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の周囲及び回転方向に沿って次第に増していき、前記コレクタ（２０４、２１３２）が対応するプリーツエアフィルタ（２）の一部分だけを取り囲む、請求項１７に記載のエアフィルタ装置。
19. 前記１つ以上のプリーツエアフィルタ（２）の第１のエアフィルタの前記コレクタ（２０４、２１３６）に取り囲まれていない部分が、主に上方を向いている、請求項１８に記載のエアフィルタ装置。
20. 前記１つ以上のプリーツエアフィルタ（２）の第２のエアフィルタのコレクタ（２０４、２１３６）に取り囲まれていない部分が、主に前記プリーツエアフィルタ（２）の上方回転側を向いている、請求項１９に記載のエアフィルタ装置。
21. 前記回転式プリーツエアフィルタ（２）の流入側に、空気流入方向に対してほぼ垂直に配置された静的エアバリア（２０５）が設けられており、
    前記静的エアバリア（２０５）が、周囲空気流が前記回転式プリーツエアフィルタ（２）から出る気流と混ざるのを防ぐために、前記回転式プリーツフィルタ（２）の入口に配置された対応する開口部（２０６）を有している、請求項１８に記載のエアフィルタ装置。
22. 前記回転式円形プリーツエアフィルタ（２）を取り囲み、半径方向外向きかつ流出気流の方向の接線方向に延びて吸引効果及び全体流量をさらに向上させる、一組の静的に配置された縦方向薄膜（４８）をさらに備えている、請求項１から２１のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
23. 前記円筒状のプリーツエアフィルタ（２）が円錐形を有し、円錐径が流入開口部で最大である、請求項１から２２のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
24. ２つ以上の半径方向に離隔された円筒状のプリーツエアフィルタ（２）を備えるように形成されたプリーツエアフィルタアセンブリをさらに備えている、請求項１から２３のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
25. 円筒状の気密スリーブ（１６０）が、任意の２つの隣接する半径方向に離隔された円筒状のプリーツエアフィルタ（２）間に配置されており、
    前記円筒状のスリーブ（１６０）が、出力側で最も外側の円筒状のエアフィルタの内側に接続され、円筒状のエアフィルタの流入側に向かって前記円筒状のエアフィルタに対して相対的に減少する直径を有し、前記２つの円筒状のエアフィルタの間に、濾過された空気を最も内側のフィルタの外側に排出するための流出空間（１６２）及び最も外側のフィルタの内側に流入空気を誘導するための流入空間（１６１）が画定されるように、前記装置の入力側に最も近い最も内側の円筒状のエアフィルタの外側に接続されている、請求項２４に記載のエアフィルタ装置。
26. 前記ラジアルファンブレードが、半径方向に離間して取り付けられ、前記円筒状の気密スリーブと前記円筒状のエアフィルタとの間の静的距離を維持するように形作られた縦方向薄膜（１４４）として配置されている、請求項２５に記載のエアフィルタ装置。
27. 流入側（７３）及び排気側（７４）による閉じ込めを規定する外側ケーシング（７０）をさらに備えており、
    前記流入側（７３）が、前記フィルタの流入端部に対応し、
    前記排気側が、前記回転式円筒状プリーツエアフィルタ（２）からの流出空気が導かれる側に対応している、請求項１から２６のいずれかに記載のエアフィルタ装置。
28. 前記外側ケーシング（７０）が、概ね正方形のダクト形状を有している、請求項２７に記載のエアフィルタ装置。
29. 最適な流れ分布をもたらすために方向分布を持つ排気流をフィルタの外側に指向するための、前記フィルタの周囲に配置された低ノイズ空気指向装置（４８、５０）をさらに備えている、請求項１から２８のいずれかに記載のエアフィルタ装置。
30. 前記空気指向装置（５０）が、回転可能に前記フィルタに接続されている、請求項２９に記載のエアフィルタ装置。
31. 前記空気指向装置が、消費電力及び流出空気速度を減少させるために回転式ファンアセンブリの回転方向と反対方向に空気ジェット流を提供するためのノズル開口部（５１）を備えている、請求項３０に記載のエアフィルタ装置。
32. １つの前記回転式円筒状プリーツエアフィルタ（２）がさらに、空気が前記回転式円筒状プリーツエアフィルタ（２）から出るように、最深点に配置された最大径から先細になるように構成された一体型の円錐状ファン要素（４４、４４’）を備え、円錐がフィルタ内部から離れて前記回転式円筒状プリーツエアフィルタ（２）の流入エリアに向かって先細になり、その結果、フィルタ内面に沿ったより深い気流の分布がより良好に制御される、請求項１から３１のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
33. 関連したインペラ（４０、４０’）を備えた２つの対向配置された円錐状ファン要素（４４、４４’）が、前記フィルタの両側からの流入空気分配を保証する、請求項３２に記載のエアフィルタ装置。
34. 水平面に対して好ましい角度に流出空気を指向するための出口ジェットを間に含むエアチャネルを提供するための、前記回転式円筒状プリーツエアフィルタ（２）の外側に配置された一組の傾斜角を変えられるカプセル型ブレード（４９）をさらに備え、
    前記カプセル型ブレード（４９）が、各カプセル型ブレード（４９）の内側の縦方向真ん中にカプセル型ブレードコネクタ素子（４９’）を有している、請求項１から３３のいずれか一項に記載のエアフィルタ装置。
35. 前記カプセル型ブレードコネクタ素子（４９’）が、ピボットピンであり、
    各ピボットピン（４９’）が、前記回転式円筒状プリーツエアフィルタ（２）の外部の中央部にある対応する把持要素によって把持されるように形成されている、請求項３４に記載のエアフィルタ装置。
    

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