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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6099058
(24)【登録日】2017年3月3日
(45)【発行日】2017年3月29日
(54)【発明の名称】高機能空気浄化装置および方法
(51)【国際特許分類】
F24F 3/16 20060101AFI20170316BHJP
A61L 9/16 20060101ALI20170316BHJP
A61L 9/00 20060101ALI20170316BHJP
A61L 9/01 20060101ALI20170316BHJP
A61L 9/20 20060101ALI20170316BHJP
A61L 9/22 20060101ALI20170316BHJP
A61L 9/015 20060101ALI20170316BHJP
B01D 46/00 20060101ALI20170316BHJP
G21F 9/02 20060101ALI20170316BHJP
F24F 13/28 20060101ALI20170316BHJP
C02F 1/00 20060101ALN20170316BHJP
【ＦＩ】
F24F3/16
A61L9/16 F
A61L9/00 C
A61L9/01 B
A61L9/20
A61L9/22
A61L9/015
A61L9/16 D
B01D46/00 F
G21F9/02 511T
F24F13/28
G21F9/02 551E
!C02F1/00 L
【請求項の数】40
【全頁数】34
(21)【出願番号】特願2014-510651(P2014-510651)
(86)(22)【出願日】2012年5月18日
(65)【公表番号】特表2014-522472(P2014-522472A)
(43)【公表日】2014年9月4日
(86)【国際出願番号】CN2012075757
(87)【国際公開番号】WO2012159554
(87)【国際公開日】20121129
【審査請求日】2014年7月30日
(31)【優先権主張番号】201110148952.4
(32)【優先日】2011年5月20日
(33)【優先権主張国】CN
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】513289097
【氏名又は名称】雅高思実業有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】八田国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】羅 瑞 真
(72)【発明者】
【氏名】陳 耀 偉
【審査官】
河内 誠
(56)【参考文献】
【文献】
実開平０２−０１３９３４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開２００５−０１３７８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−１８６０５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０５−３４６２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−１５９０３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００５／０２８４１１４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ２４Ｆ ３／１６，７／００，１３／２８
Ｂ０１Ｄ ４６／００−４６／５４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体と、
少なくとも一つの装置吸気口と、
少なくとも一つの装置排気口と、
少なくとも一つのメインフィルターと、
少なくとも一つのメイン気流吸気口と、
少なくとも一つのバイアス気流吸気口と、
を含む空気浄化装置であって、
前記メイン気流吸気口およびバイアス気流吸気口は、前記装置吸気口の位置に設けられ、
メイン気流を筐体内の上流から下流に流す際、前記メインフィルターの吸気面および排気面への気圧を異なる気圧にするために、前記メインフィルターの吸気面および排気面の隣を流れるように前記メインフィルターを設けることにより前記メインフィルターの吸気面および排気面と隣接する気流の流速を異ならせ、
バイアス気流はバイアス気流吸気口を介して、前記メイン気流の流れにより生じる前記メインフィルターの吸気面および排気面の気圧の差によって、比較的高い気圧の前記吸気面から比較的低い気圧の前記排気面に向かって流れ、
前記メイン気流を上流から下流に流す方法は、前記空気浄化装置と、ファンまたは連続回転可能な設備を含む環境装置と、を接続する方法であり、当該環境装置のモーターに負荷を与えずに当該環境装置を一つの空気浄化器にする空気浄化装置。
少なくとも一つの装置吸気口と、
少なくとも一つの装置排気口と、
少なくとも一つのメインフィルターと、
少なくとも一つのメイン気流吸気口と、
少なくとも一つのバイアス気流吸気口と、
を含む空気浄化装置であって、
前記メイン気流吸気口およびバイアス気流吸気口は、前記装置吸気口の位置に設けられ、
メイン気流を筐体内の上流から下流に流す際、前記メインフィルターの吸気面および排気面への気圧を異なる気圧にするために、前記メインフィルターの吸気面および排気面の隣を流れるように前記メインフィルターを設けることにより前記メインフィルターの吸気面および排気面と隣接する気流の流速を異ならせ、
バイアス気流はバイアス気流吸気口を介して、前記メイン気流の流れにより生じる前記メインフィルターの吸気面および排気面の気圧の差によって、比較的高い気圧の前記吸気面から比較的低い気圧の前記排気面に向かって流れ、
前記メイン気流を上流から下流に流す方法は、前記空気浄化装置と、ファンまたは連続回転可能な設備を含む環境装置と、を接続する方法であり、当該環境装置のモーターに負荷を与えずに当該環境装置を一つの空気浄化器にする空気浄化装置。
【請求項2】
さらに少なくとも一つの圧力排気口を含み、
前記圧力排気口は、筐体の任意の位置に設けられ、当該圧力排気口を介して空気が外部から筐体内に流れ込まれるまたは筐体から外部に流し出されることが可能となるように、当該圧力排気口の大きさは適切に調整される請求項１に記載の空気浄化装置。
前記圧力排気口は、筐体の任意の位置に設けられ、当該圧力排気口を介して空気が外部から筐体内に流れ込まれるまたは筐体から外部に流し出されることが可能となるように、当該圧力排気口の大きさは適切に調整される請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項3】
さらに少なくとも一つの補助フィルターを含む請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項4】
前記接続する方法は、前記装置吸気口を前記環境装置の排気口に接続する方法または前記装置排気口を前記環境装置の吸気口に接続する方法である請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項5】
前記ファンは吸気ファンであり、前記吸気ファンは前記メインフィルターからみて、メイン気流の下流に設けられる請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項6】
前記ファンは、送風ファンまたは排気ファンであり、前記送風ファンまたは排気ファンは前記メインフィルターからみて、メイン気流の上流に設けられる請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項7】
前記連続回転可能な設備が運転する際、メインフィルターもまた同時に回転する請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項8】
前記一つの空気浄化装置をさらに一つの基本ユニットとみなし、
複数の前記基本ユニットはさらに組合せられ、前記組合せ方法は、一つのユニットの一部または全部の装置排気口を利用して、他の一つまたは複数のユニットの一部または全部の装置吸気口に接続する請求項１に記載の空気浄化装置。
複数の前記基本ユニットはさらに組合せられ、前記組合せ方法は、一つのユニットの一部または全部の装置排気口を利用して、他の一つまたは複数のユニットの一部または全部の装置吸気口に接続する請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項9】
前記一つの空気浄化装置の前記メイン気流吸気口、バイアス気流吸気口および装置吸気口は、メイン気流吸気口およびバイアス気流吸気口が同じ装置吸気口がもとになっている、請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項10】
一つまたは複数のファンの使用により、または、メインフィルターの垂直断面の内側輪郭線および外側輪郭線の区別により、または、前記メインフィルターの排気面およびメインフィルターの吸気面が異なる材料および／または異なる表面粗さを有することにより、または、装置吸気口の開閉大きさおよび配置方向；装置排気口の大きさおよび配置方向；メイン気流吸気口の大きさおよび配置方向；バイアス気流吸気口の開閉大きさおよび配置方向；筐体の長さ、幅、厚み、高さなどの寸法；筐体内のメイン気流の流動の経路または通路の広さ、長さおよび方向；装置内におけるメインフィルターの配置方向；装置内における補助フィルターの配置方向；メイン気流を上流から下流に流す設備の運転速度；などのパラメータのうちいずれか一つまたは複数を調整することにより、とのうち、いずれか一つまたは複数の方法を用いて、前記メインフィルターの吸気面と隣接する気流の流速と前記メインフィルターの排気面と隣接する気流の流速とを区別させる請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項11】
前記調整方法は手動調整、電子制御による自動調整のうち一種または多種を混合した調整方法により行う請求項１０に記載の空気浄化装置。
【請求項12】
さらに中央処理装置を含む請求項１１に記載の空気浄化装置。
【請求項13】
さらに一つまたは複数の環境センサーを含み、
前記環境センサーは、温度、湿度、揮発性有機化合物、ホルムアルデヒド、二酸化炭素、一酸化炭素、ほこり、オゾン、窒素酸化物、細菌、ラドン、気流速度、気流量、気圧、環境光輝度、音または空気中の各種放射能レベルのうち、少なくとも一つを計測する請求項１２に記載の空気浄化装置。
前記環境センサーは、温度、湿度、揮発性有機化合物、ホルムアルデヒド、二酸化炭素、一酸化炭素、ほこり、オゾン、窒素酸化物、細菌、ラドン、気流速度、気流量、気圧、環境光輝度、音または空気中の各種放射能レベルのうち、少なくとも一つを計測する請求項１２に記載の空気浄化装置。
【請求項14】
前記電子制御による自動調整方法は、前記環境センサーにより計測されたデータに基づいて判断する、または、予め前記中央処理装置にインストールされているコンピュータプログラムを実行することにより行なう請求項１３に記載の空気浄化装置。
【請求項15】
前記コンピュータプログラムは一つまたは複数の装置運転モードを含む請求項１４に記載の空気浄化装置。
【請求項16】
前記メインフィルターは、空気を通すことが可能な任意の形状および材料の容器に載置され、活性炭、光触媒材料もしくは分子篩または沸石を含む顆粒状材料、または任意の割合でこれらを混ぜてなる顆粒状混合物；あるいは、活性炭、光触媒もしくは分子篩または沸石、または任意の割合でこれらを混ぜてなる混合物、が吸着され、空気を通すことが可能な材料；あるいは、活性炭、光触媒もしくは分子篩または沸石、または任意の割合でこれらを混ぜてなる混合物、が吸着されるハニカム構造の材料；のうち、いずれか一つのフィルター材料である請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項17】
前記メインフィルターの吸気面または排気面には、さらに少なくとも一層以上の他の空気浄化機能を有するフィルター層が配置される請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項18】
前記メインフィルターは、メイン気流の流れ方向からみて並列配置され、かつ、異なる機能を有する一組の浄化フィルターである請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項19】
前記補助フィルターの吸気面または排気面には、さらに他の空気浄化機能を有するサブフィルター層が配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項20】
前記補助フィルターは、メイン気流の流れ方向からみて並列配置され、かつ、異なる機能を有する一組の浄化フィルターセットである請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項21】
前記メインフィルターは、厚さが均等または不均等のフィルターで、
前記メインフィルターの厚さが均等である場合、前記メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線と排気面の輪郭線とは平行配置であり、
前記メインフィルターの厚さが不均等である場合、前記メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線と排気面の輪郭線とは非平行配置である請求項１に記載の空気浄化装置。
前記メインフィルターの厚さが均等である場合、前記メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線と排気面の輪郭線とは平行配置であり、
前記メインフィルターの厚さが不均等である場合、前記メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線と排気面の輪郭線とは非平行配置である請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項22】
前記メインフィルターは、一つ以上の面を有する中実の立体フィルターである請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項23】
前記メインフィルターは、中空方向が前記メイン気流の流れ方向と平行配置された中空柱状のフィルターであり、
前記メインフィルターの吸気面および排気面は、それぞれ前記中空柱状のフィルターの内壁面または外壁面のいずれか一つである請求項１に記載の空気浄化装置。
前記メインフィルターの吸気面および排気面は、それぞれ前記中空柱状のフィルターの内壁面または外壁面のいずれか一つである請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項24】
前記メインフィルターが中空柱状フィルターである場合、
前記メイン気流は、前記中空柱状フィルターの内面側および外面側をともに流れる経路を経て、前記中空柱状フィルターの内面と隣接する気流の流速と前記中空柱状フィルターの外面と隣接する気流の流速とを異ならせるように前記筐体の上流から下流に流れる請求項１に記載の空気浄化装置。
前記メイン気流は、前記中空柱状フィルターの内面側および外面側をともに流れる経路を経て、前記中空柱状フィルターの内面と隣接する気流の流速と前記中空柱状フィルターの外面と隣接する気流の流速とを異ならせるように前記筐体の上流から下流に流れる請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項25】
前記補助フィルターは、前記メインフィルターからみて、前記メイン気流の上流または下流のうちいずれか一方または両方の位置に配置され、メイン気流が直接通れる方向に配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項26】
前記補助フィルターは、前記メインフィルターからみて、前記メイン気流の上流または下流のうちいずれか一方または両方の位置に配置され、前記メインフィルターとメイン気流の流れ方向からみて直列配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項27】
前記補助フィルターは、前記メインフィルターの吸気面からみて、前記バイアス気流の上流側の位置、かつ、前記メインフィルターとバイアス気流の流れ方向からみて直列配置され、または、前記メインフィルターの吸気面からみて、前記バイアス気流の下流側の位置、かつ、前記メインフィルターとバイアス気流の流れ方向からみて直列配置され、との配置位置のうち、いずれか一つまたは複数の位置に配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項28】
さらに少なくとも二つの補助フィルターを含み、
そのうち一つの補助フィルターは前記メインフィルターとバイアス気流の流れ方向からみて直列配置され、他の一つの補助フィルターは、前記メインフィルターとメイン気流の流れ方向からみて直列配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
そのうち一つの補助フィルターは前記メインフィルターとバイアス気流の流れ方向からみて直列配置され、他の一つの補助フィルターは、前記メインフィルターとメイン気流の流れ方向からみて直列配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項29】
さらに少なくとも二つの補助フィルターを含み、
そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される空気流が直接通れる方向に配置され、他の一つの補助フィルターはメインフィルターとバイアス気流の流れ方向からみて直列配置され、前記メインフィルターからみて、前記バイアス気流の上流側または下流側の位置に配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される空気流が直接通れる方向に配置され、他の一つの補助フィルターはメインフィルターとバイアス気流の流れ方向からみて直列配置され、前記メインフィルターからみて、前記バイアス気流の上流側または下流側の位置に配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項30】
さらに少なくとも二つの補助フィルターを含み、
そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される気流が直接通れる方向に配置され、他の一つの補助フィルターはメインフィルターとメイン気流の流れ方向からみて直列配置され、前記二つの補助フィルターは前記メインフィルターからみて、前記メイン気流の上流または下流の位置に配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される気流が直接通れる方向に配置され、他の一つの補助フィルターはメインフィルターとメイン気流の流れ方向からみて直列配置され、前記二つの補助フィルターは前記メインフィルターからみて、前記メイン気流の上流または下流の位置に配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項31】
さらに少なくとも三つの補助フィルターを含み、
そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される気流が直接通れる方向に配置され、他の一つ補助フィルターはメインフィルターとバイアス気流の流れ方向からみて直列配置され、前記メインフィルターからみて、前記バイアス気流の上流側または下流側の位置に配置され、さらに他の一つの補助フィルターはメインフィルターとメイン気流の流れ方向からみて直列配置され、前記メインフィルターからみて、メイン気流の上流または下流の位置に配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される気流が直接通れる方向に配置され、他の一つ補助フィルターはメインフィルターとバイアス気流の流れ方向からみて直列配置され、前記メインフィルターからみて、前記バイアス気流の上流側または下流側の位置に配置され、さらに他の一つの補助フィルターはメインフィルターとメイン気流の流れ方向からみて直列配置され、前記メインフィルターからみて、メイン気流の上流または下流の位置に配置される請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項32】
前記複数の補助フィルターは、互いに接続されて一つのトータル補助フィルターを構成でき、前記トータル補助フィルターは、一部または全部の補助フィルターがメインフィルターとバイアス気流の流れ方向からみて直列配置される、または、一部または全部の補助フィルターがメインフィルターとメイン気流の流れ方向からみて直列配置される、または、一部または全部の補助フィルターおよびメインフィルターがファンにより上流から下流に流される気流が直接通れる方向に配置される、とのうち、いずれか一つまたは複数の特徴を有する請求項３１に記載の空気浄化装置。
【請求項33】
さらに少なくとも一種または複数種の空気浄化部品を含み、
前記空気浄化部品は、高圧静電集塵機；マイナスイオン発生器；オゾン発生器；酸化剤発生器；活性炭、光触媒材料もしくは分子篩または沸石材料のうちいずれか一つまたは任意の割合でこれらを混合した任意形状任意材料の顆粒状混合物を含むフィルター；ウォーター・カーテン装置；紫外線ランプ；のうちいずれかであり、
前記空気浄化部品は任意の位置に配置され、さらに空気浄化を補助する請求項１に記載の空気浄化装置。
前記空気浄化部品は、高圧静電集塵機；マイナスイオン発生器；オゾン発生器；酸化剤発生器；活性炭、光触媒材料もしくは分子篩または沸石材料のうちいずれか一つまたは任意の割合でこれらを混合した任意形状任意材料の顆粒状混合物を含むフィルター；ウォーター・カーテン装置；紫外線ランプ；のうちいずれかであり、
前記空気浄化部品は任意の位置に配置され、さらに空気浄化を補助する請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項34】
さらに少なくとも一種または複数種の空気浄化部品を含み、
前記空気浄化部品は、マイナスイオン発生器、オゾン発生器、酸化剤発生器のうちいずれかであり、
前記空気浄化部品は、前記メインフィルターからみて、メイン気流の上流に配置され、
前記メインフィルターは、酸化剤または活性酸素により触媒酸化反応を行うフィルターである請求項１に記載の空気浄化装置。
前記空気浄化部品は、マイナスイオン発生器、オゾン発生器、酸化剤発生器のうちいずれかであり、
前記空気浄化部品は、前記メインフィルターからみて、メイン気流の上流に配置され、
前記メインフィルターは、酸化剤または活性酸素により触媒酸化反応を行うフィルターである請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項35】
さらに、前記メインフィルターからみて、メイン気流の上流に配置される少なくとも一つの紫外線ランプを含み、
前記紫外線ランプは、気体汚染物および酸化剤または活性酸素を、メインフィルターに進入させる前の段階で活性化させ、メインフィルターがさらに有効に酸化触媒反応を行うようにする請求項１に記載の空気浄化装置。
前記紫外線ランプは、気体汚染物および酸化剤または活性酸素を、メインフィルターに進入させる前の段階で活性化させ、メインフィルターがさらに有効に酸化触媒反応を行うようにする請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項36】
さらに、ヒーター、クーラー、エアコン、加湿器、除湿器、レンジフード、ハンドドライヤー、ディスポンサー、コンポスト装置、ペットハウス、シューズキャビネットなどの異なる環境装置とあわせて使用できる請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項37】
放射性物質を含む空気の吸着に使用される場合、その筐体は、放射性物質の漏洩を防止可能な材料、または、放射の漏洩を防止する材料により塗装される塗料層を使用する請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項38】
放射性物質を含む空気の吸着に使用される場合、前記メインフィルターの排気面には、さらに放射の漏洩を防止する隔離層が設けられる請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項39】
前記空気浄化装置は、さらに浄水システムまたは流体システムに応用でき、
前記装置吸気口は流体装置の装置吸入口として使用され、前記装置排気口は前記流体装置の装置排出口として使用され、前記メイン気流を上流から下流に流す方法は流体を上流から下流に流す設備であり、
前記浄水システムまたは流体システムは、さらに少なくとも一つのメイン流体入口および少なくとも一つのバイアス流体入口を含み、
装置運転時において、メイン流体は筐体の上流から下流へ流れ、前記メイン流体は前記メイン流体入口を通って、前記メインフィルターの吸入面および排出面の隣を流れるように前記メインフィルターを設けて前記メインフィルターの吸入面および排出面と隣接する流体の流速を異ならせることにより、前記メインフィルターの吸入面および排出面への圧力を異なる流体圧力にし、
バイアス流体は汚染物を含む流体であり、前記バイアス流体は前記バイアス流体入口を通ってから前記メイン流体の流れにより生じる前記メインフィルターの吸入面と排出面との圧力の差によって、比較的高い流体圧の面から比較的低い流体圧の面に向かって流れ、汚染流体を浄化する請求項１に記載の空気浄化装置。
前記装置吸気口は流体装置の装置吸入口として使用され、前記装置排気口は前記流体装置の装置排出口として使用され、前記メイン気流を上流から下流に流す方法は流体を上流から下流に流す設備であり、
前記浄水システムまたは流体システムは、さらに少なくとも一つのメイン流体入口および少なくとも一つのバイアス流体入口を含み、
装置運転時において、メイン流体は筐体の上流から下流へ流れ、前記メイン流体は前記メイン流体入口を通って、前記メインフィルターの吸入面および排出面の隣を流れるように前記メインフィルターを設けて前記メインフィルターの吸入面および排出面と隣接する流体の流速を異ならせることにより、前記メインフィルターの吸入面および排出面への圧力を異なる流体圧力にし、
バイアス流体は汚染物を含む流体であり、前記バイアス流体は前記バイアス流体入口を通ってから前記メイン流体の流れにより生じる前記メインフィルターの吸入面と排出面との圧力の差によって、比較的高い流体圧の面から比較的低い流体圧の面に向かって流れ、汚染流体を浄化する請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項40】
請求項１〜３９のいずれか一項に記載の空気浄化装置により、空気または流体を浄化する空気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、環境保全分野に関し、特に、空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
空気中の汚染物は、主に、二つの形態のものにより組成される。一つは、分子構造が複雑で、多種の異なる物質または成分が結合されて成される大きさが約百分の一マイクロメートルから数百マイクロメートのほこり・細菌・カビなどの形状の比較的大きな微粒子である。もう一つは、化学構造が簡単で、数種の化学元素から組成される大きさがわずかにÅからナノメートしかない非常に小さい化学分子の気体、悪臭、揮発性有機化合物などである。
【0003】
通常、これら二つの類型の汚染物を処理するには、異なる技術のフィルタリング方法を使用する。伝統的には、濾紙ひいては高機能の濾紙（ＨＥＰＡ Ｆｉｌｔｅｒ）を使用して汚染物を含む空気をフィルタリングする方法もあれば、高い電圧により生成される静電気を利用して集塵する方法もある。また、マイナスイオンを放出して空気中に浮遊するほこり微粒子に負の電荷を負わせて、これを中性または正の電荷の有する場所に集結させる方法もある。さらに、活性炭、分子篩、沸石をフィルター材料として使用する方法もあれば、これに加え、光触媒または異なる触媒材料に合せてオゾン、酸化剤、紫外線ランプを使って酸化触媒反応を行うことにより汚染物を分解する方法もある。これらのフィルタリング方法は、それぞれの特性および機能を有する。空気中の異なる汚染物に対し、市販の空気清浄器は、往々にして、一種より多い空気浄化技術やフィルタリング方法を使用している。使用されるフィルターの排列方法は、往々にして、各層のフィルターを並列に配置する方法である。さらに、一つの吸気ファンまたは排気ファンのみを設けることにより、空気流を上流から下流へと流させている。
【0004】
異なるフィルターには、異なる物理的および化学的特性がある。フィルタリング処理により隔離させる方式を利用するものもあれば、吸着方式を利用するものもあり、電離方式を利用するものもある。また、フィルターの空気抵抗が比較的大きいものも、比較的小さいものも、空気抵抗がないものもある。空気中における汚染物は、異なる濃度や異なる汚染物源を有しているため、空気を浄化させることは、さらに複雑な問題となっている。
【0005】
伝統的なフィルター排列方式を利用し、一つの吸気ファンあるいは排気ファンを使用して、平行に排列された全てのフィルターを同一の流速の下で汚染物を無理やり処理させると、フィルター自身の性能および機能が有効に発揮できない。場合によって、あるフィルター層は、その前側に配置されたフィルター層が有効に汚染物を処理していないため、その寿命が縮んだり、壊れてしまったり、または、既に集められた汚染物を吹き出したりして環境中の汚染物をさらに増加させることさえあった。
【0006】
米国特許第６，２４８，１４６号明細書では、フィルターを並列に配置させない方法が提供されている。当該特許では、空気が第二空気フィルター（１２４）を通れるように、一つの狭められた通路（１０６）を設けている。かかる空気が狭められた通路を通過する際に速度が速くなるため、第二吸気区間（１１２）の気圧を軽減できる。そこで、外の空気が第二空気フィルター（１２４）を通って第二吸気区間（１１２）に流れ込み、元の空気流と静態回収区域（１１６）で混合し、出力フィルター（１２６）を通って排出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記米国特許には、吸気ファンまたは排気ファンを使用するという明確な説明がない。しかしながら、吸気ファンを使用して空気流を作っても、または、排気ファンを使用して空気流を作っても、実際の応用においては、依然として大きな欠点を有する。たとえば、吸気ファンを使用すると、狭められた通路（１０６）の設計は、装置に高周波の騒音を起こさせる。また、排気ファンを使用すると、上述の高周波の騒音を起こさせるという欠点だけでなく、狭められた通路（１０６）を、吸気ファンを使用する場合よりもさらに狭くて小さくしなければならない。そうしなければ、第二吸気区間（１１２）に十分な負圧効果を与えることができず、外の空気が第二空気フィルター（１２４）を通れない。さらに、たとえば排気ファンを使用すると、トルクの大きい排気ファンモーターを使用しなければ、狭められた通路（１０６）が作り出す空気抵抗反応に対抗できず、一定量の空気流を装置内に送入させることができない。その状況は、まるで口から風をストローの中に吹き込むのと同様で、仮に、指でストローの中間を少し押さえつけると、風をストローの中に吹き込ませるには非常に大きな力が必要となる。
【0008】
トルクの大きい排気ファンモーターは、消費するエネルギーが比較的大きく、また値段も高価なものであり、装置の騒音をさらに大きくさせる。
【0009】
以上の問題に対して、本発明は、フィルターの空気抵抗やフィルタンリングの原理を含むフィルターの異なる物理的および化学的特性と、汚染物をフィルタリングする際の最適な気流速度などとに応じて空気浄化装置を運転させ、汚染物を有効に処理する方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の空気浄化方法の実現に使用される一つの空気浄化装置は、筐体と、少なくとも一つの装置吸気口と、少なくとも一つの装置排気口と、少なくとも一つのメインフィルターと、少なくとも一つのメイン気流吸気口と、少なくとも一つのバイアス気流吸気口と、少なくとも一つのメイン気流を上流から下流に流す方法または設備を含み、前記メイン気流吸気口およびバイアス気流吸気口は、前記装置吸気口の位置に設けられる。
【0011】
メイン気流が筐体内の上流から下流に流れる際、前記メインフィルターの少なくとも二つの面への気圧を異なる気圧にするために、メイン気流は先にメイン気流吸気口から前記メインフィルターの少なくとも一つの面の隣を流れる。
【0012】
前記メインフィルターの少なくとも二つの面は、メイン気流の流動方向に平行配置される。バイアス気流は、汚染物を含む空気である。バイアス気流はバイアス気流吸気口を介して、メインフィルターの比較的高い気圧の面（すなわちメインフィルターの吸気面）から比較的の低い気圧の面に（すなわちメインフィルターの排気面）に向かって流れ、汚染空気を浄化する。
【0013】
前記空気浄化装置は、さらに少なくとも一つの圧力排気口を含む。前記圧力排気口は、筐体の任意の位置に設けられ、前記吸気ファンまたは排気ファンの回転速度が大きすぎることによりメイン気流およびバイアス気流の流量および流速が、吸気ファンまたは排気ファンの回転速度に対応できないまたは合わせることができない場合、当該圧力排気口を介して空気が外部から筐体内に流れ込まれるまたは筐体から外部に流し出されることが可能となるように、当該圧力排気口の大きさは適切に調整される。
【0014】
前記空気浄化装置は、さらに少なくとも一つの補助フィルターを含む。
【0015】
前記メイン気流を上流から下流に流す設備は、一つのファンまたは連続回転可能な設備であってよい。
【0016】
前記メイン気流を上流から下流に流す方法は、本発明に係る前記空気浄化装置と、他の一つの吸気ファンまたは排気ファンを含む他の環境装置とを接続する方法である。前記接続方法は、本発明に係る前記空気浄化装置の装置吸気口または装置排気口を、当該他の環境装置の吸気口または排気口に接続する方法で、本発明の前記メイン気流を上流から下流に流す目的を達成する方法である。
【0017】
前記ファンは吸気ファンであってもよく、前記吸気ファンはメインフィルターの下流位置に設けられ、空気を前記筐体内の上流から下流へと吸い込む。
【0018】
前記ファンは送風ファンまたは排気ファンであってもよく、前記送風ファンまたは排気ファンはメインフィルターの上流位置に設けられ、空気を前記筐体内の上流から下流へと送り込む。
【0019】
吸気ファンを使用する場合、前記空気浄化效果および機能は、送風ファンまたは排気ファンを使用する場合よりもさらに優れていて、同様の浄化效果を得るために消費されるエネルギーがさらに少ない。これは、吸気ファンは、装置内の筐体に起因される空気抵抗に対抗するためのエネルギーを消費する必要がなく、また、空気流を吸い込む方式もメイン気流をさらに均等に流せることができるからである。
【0020】
反対に、たとえば送風ファンまたは排気ファンを使用した場合で、装置の筐体内に収容できず同時に装置を通過できない程、メイン気流の流量が増加した場合、同時に装置を通過できないメイン気流の流量は、筐体の内壁において跳ね返され、無用な空気抵抗を引き起こす。このため、非常に大きなモータートルクの送風ファンまたは排気ファンを使わなければ、空気流を装置排気口まで送ることができない。これだと、多くのエネルギーが消費されるだけでなく、騒音および乱流を引きこし、バイアス気流の流速を低下させる。
【0021】
そうではあるのだが、吸気ファン、送風ファンまたは排気ファンを使用することは本発明の基本精神に至ることはできる。
【0022】
前記メイン気流を上流から下流に流す設備はまた、メインフィルターに接続される連続回転設備であってもよく、前記連続回転設備を運転する際、メインフィルターもまた同時に回転し、メイン気流を筐体内の上流から下流へと流せる。メイン気流は、前記メインフィルターの少なくとも一つの面の隣を流れ、前記メインフィルターの少なくとも二つの面への気圧を異なる気圧にする。バイアス気流は、メインフィルターの吸気面からメインフィルターの排気面へと流れ、汚染空気を浄化する。
【0023】
前記一つの空気浄化装置はさらに一つの基本ユニットとみなしてもよい。
【0024】
複数の前記基本ユニットはさらに組み合わせてもよく、前記の組合せ方法は、一つのユニットの一部または全部の装置排気口を利用して、他の一つまたは複数のユニットの一部または全部の装置吸気口に接続する。
【0025】
前記一つの空気浄化装置のメイン気流吸気口、バイアス気流吸気口および装置吸気口は、さらに以下の三つの中のいずれか一つの特徴を有する：１．メイン気流吸気口およびバイアス気流吸気口は、同じ装置吸気口がもとになっている。
【0026】
２．メイン気流吸気口およびバイアス気流吸気口は、それぞれ異なる装置吸気口がもとになっている。
【0027】
３．以上の二つの特徴を同時に備える。
【0028】
さらに、以下の一つまたは複数の方法を用いて、前記メインフィルターの吸気面および排気面と隣接するメイン気流の流速を区別させ、二つの面への気圧を異なる気圧にする。
【0029】
１．前記メイン気流の流速の区別は、一つまたは複数のファンの使用により生まれる。
【0030】
２．前記メイン気流の流速の区別は、メインフィルターの垂直断面の内側輪郭線および外側輪郭線の区別により生まれる。
【0031】
３．前記メイン気流の流速の区別は、前記メインフィルターの排気面およびメインフィルターの吸気面が異なる材料および／または異なる表面粗さを有することにより生まれる。
【0032】
４．前記メイン気流の流速の区別は、装置吸気口の開閉大きさおよび配置方向；装置排気口の大きさおよび配置方向；メイン気流吸気口の大きさおよび配置方向；バイアス気流吸気口の開閉大きさおよび配置方向；筐体の長さ、幅、厚み、高さなどの寸法；筐体内のメイン気流の流動の経路または通路の広さ、長さおよび方向；装置内におけるメインフィルターの配置方向；装置内における補助フィルターの配置方向；メイン気流を上流から下流に流す設備の運転速度；などのパラメータのうちいずれか一つまたは複数を調整することにより生まれる。
【0033】
メインフィルターのバイアス気流吸気口が調整されることで閉まる際、メインフィルターにおけるバイアス気流の流量も同時に０流量に調節され、かかる設定に合わせる。
【0034】
メインフィルターが有機汚染物を酸化する触媒である場合、補助フィルターは塵粒状の汚染物の浄化に使用される。塵粒状の汚染物の濃度がメインフィルターの寿命に影響を及ぼすほど比較的高い際、先にバイアス吸気口を閉まるまで調整することにより、強制的に、すべての空気を先に補助フィルターによりフィルタリングされるようにする。そして、塵粒状の汚染物の濃度が合理なレベルに達してから、バイアス気流吸気口を開け、気体汚染物の浄化および残留の塵粒状の汚染物を浄化する。よって、本発明は環境内の汚染物に基づき、システム化され有效な空気浄化をスマートに行うことができる。
【0035】
前記筐体の長さ、幅、厚さ、高さ等の寸法および筐体内のメイン気流の流動の経路または通路の広さ、長さおよび方向を調節することにより、さらにメイン気流の流量および流速ならびにメインフィルターを流れる位置および方向を改変させることができ、バイアス気流の流量、流速ならびに流れる位置および方向を改変および制御する目的を達成する。
【0036】
なお、装置内におけるメインフィルターおよび補助フィルターの配置方向を調整することにより、メイン気流およびバイアス気流の流動経路を調節することができ、隣をメイン気流が流れる前記メインフィルターへの気圧を調節することにより、バイアス気流の大きさを調節する。
【0037】
前記調整方法は手動調整、電子制御による自動調整のうち一種または多種を混合した調整方法により行うことができる。
【0038】
前記一つの空気浄化装置はさらに中央処理装置を含む。
【0039】
前記一つの空気浄化装置はさらに一つまたは複数の環境センサーを含み、前記環境センサーは、温度、湿度、揮発性有機化合物、ホルムアルデヒド、二酸化炭素、一酸化炭素、ほこり、オゾン、窒素酸化物、細菌、ラドン、気流速度、気流量、気圧、環境光輝度、音、空気中の各種放射能レベルのうち、少なくとも一つを計測する。
【0040】
前記電子制御による自動調整方法は、前記環境センサーにより計測されたデータに基づいて判断しても、または、予め前記中央処理装置にインストールされているコンピュータプログラムを実行することにより行ってもよい。
【0041】
前記コンピュータプログラムは一つまたは複数の装置運転モードを含み、たとえば、補助フィルターを使って、塵粒状汚染物を除去するモードまたは異なるサイズの微粒子状汚染物を除去する多種モード、メインフィルターを利用して気体状汚染物の臭いまたは揮発性有機汚染物を除去するモードまたは異なる気体状汚染物を除去する多種モード、紫外光ランプを使った除菌モード、風量を低減し装置が出す騒音をサイレントにするモードを含む。
【0042】
前記一つの空気浄化装置において、その複数のメインフィルターおよび補助フィルターは、異なるフィルタリングの原理、異なる最適なフィルタリングの流速、異なる汚染物をフィルターに保持する時間、異なる空気抵抗、異なるフィルター密度のうち、一つまたは複数の区別を有していてもよい。
【0043】
本発明の前記一つの空気浄化装置を使って、メインフィルターおよび補助フィルターを同一のメイン気流の速度に置いた場合でも、それぞれ最適な気流速度の下で異なる汚染物の浄化を有効に行うができる。
【0044】
このほか、本発明を利用して、前記メインフィルターは、補助フィルターと比較し、比較的大きな密度の空気抵抗を有する。
【0045】
本発明を利用して、汚染物を含む空気を有效にメインフィルターで浄化すると同時に、ファンの過度な負荷を抑え、騒音を有効に低減し、およびエネルギーの消費を減少することができる。
【0046】
その中のいくつかの実施例において、前記メインフィルターは、気体汚染物、臭いまたは有機汚染物をフィルタリングするフィルターを使っている。
【0047】
その中のいくつかの実施例において、前記補助フィルターは、塵粒状汚染物をフィルタリングするフィルターを使っている。
【0048】
その中のいくつかの実施例において、前記補助フィルターは、細菌をフィルタリングするフィルターを使っている。
【0049】
その中のいくつかの実施例において、前記メインフィルターは、以下のいずれか一つのフィルター材料である。
【0050】
１．前記フィルター材料は、空気を通すことが可能な任意の形状および材料の容器に載置され、活性炭、光触媒材料もしくは分子篩または沸石材料を含む顆粒状材料、あるいは、任意の割合でこれらを混ぜてなる顆粒状混合物である。
【0051】
２．前記フィルター材料は、活性炭、光触媒もしくは分子篩、または沸石、あるいは、任意の割合でこれらを混ぜてなる混合物が吸着され、空気を通すことが可能な材料である。
【0052】
３．前記フィルター材料は、活性炭、光触媒もしくは分子篩、または沸石、あるいは、任意の割合でこれらを混ぜてなる混合物が吸着されるハニカム構造の材料である。
【0053】
その中のいくつかの実施例において、前記メインフィルターの吸気面または排気面には、さらに少なくとも一層以上の他の空気浄化機能を有するフィルター層が配置される。たとえば、集塵可能な濾紙を配置することにより、メインフィルターを保護し、メインフィルターのフィルター材料が外に吹き出されることを防止する。
【0054】
前記メインフィルターは、並列配置され、かつ、異なる機能を有する一組の浄化フィルターであってよい。
【0055】
その中のいくつかの実施例において、前記補助フィルターの吸気面または排気面には、さらに他の空気浄化機能を有するサブフィルター層が配置される。たとえば、集塵可能な濾紙を配置する。
【0056】
前記補助フィルターは、並列配置され、かつ、異なる機能を有する一組の浄化フィルターであってよい。
【0057】
その中のいくつかの実施例において、前記補助フィルターは、塵粒状汚染物を高電圧により電離させてから静電により収集する集塵機である。前記高電圧により、電離式の集塵機を作る。前記補助フィルターは、空気中の塵粒状汚染物をフィルタリング可能な高機能の濾紙（ＨＥＰＡ Ｆｉｌｔｅｒ）である。前記メインフィルターおよび補助フィルターは、メイン気流の経路における乱流、メインフィルターのフィルタリング効果の低減が防止できる方向に配置される。
【0058】
前記メインフィルターは、厚さが均等なフィルターであり、前記メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線と排気面の輪郭線とは平行配置である。
【0059】
前記メインフィルターは、厚さが不均等なフィルターであり、前記メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線と排気面の輪郭線とは非平行配置である。
【0060】
その中のいくつかの実施例において、前記メインフィルターは、一つ以上の面を有する中実の立体フィルターである。前記立体フィルターは、円形または楕円形の球体形状を有することができるほか、任意の平面型の面、任意の規則または不規則の二次元の円弧型の面、任意の規則または不規則の三次元の面のうち、いずれか二つまたは複数の面により構成される中実の立体フィルターであってもよい。前記立体フィルターは、一つまたは複数の吸気面、一つまたは複数の排気面を有する。
【0061】
その中のいくつかの実施例において、前記メインフィルターが一つの中実の立体フィルターである場合、たとえば、前記メインフィルターの吸気面は一つの二次元の面で、排気面は一つの二次元または三次元の面である。なお、たとえば、前記メインフィルターの吸気面が一つの平面で、排気面が複数の平面または一つの二次元あるいは三次元の面であってもよい。吸気面のトータルの面積は、排気面のトータルの面積より小さい。
【0062】
その中のいくつかの実施例において、前記メインフィルターは、中空方向が前記メイン気流の流れ方向と平行配置された中空柱状のフィルターである。前記吸気面および排気面は、それぞれ前記中空柱状のフィルターの内壁面または外壁面のいずれか一つである。
【0063】
前記一つの空気浄化装置において、前記メインフィルターが一つの中空柱状のフィルターである場合、メイン気流は、以下のいずれか一つまたは複数の経路を経て、前記筐体の上流から下流に流れる。
【0064】
１．前記中空柱状のフィルターの内面側のみを流れる。
【0065】
２．前記中空柱状のフィルターの外面側のみを流れる。
【0066】
３．前記中空柱状のフィルターの内面側および外面側をともに流れる。
【0067】
その中のいくつかの実施例において、前記メインフィルターは一つの立体中空柱状のフィルターであり、前記中空柱状のフィルターの垂直断面の内側輪郭線は、外側輪郭線より長い。前記中空柱状のフィルターの外面は吸気面であり、前記中空柱状のフィルターの内面は排気面である。
【0068】
その中のいくつかの実施例において、前記中空柱状のフィルターの垂直断面の内側輪郭線は、外側輪郭線より短い。前記中空柱状のフィルターの内面は吸気面であり、前記中空柱状のフィルターの外面は排気面である。
【0069】
その中のいくつかの実施例において、前記メイン気流が前記中空柱状のフィルターの垂直断面の内側輪郭線および外側輪郭線側を流れる際、前記内側輪郭線に隣接する気流速度は、外側輪郭線に隣接する気流速度よりも速い。前記吸気面は、前記中空柱状のフィルターの外面に位置し、前記排気面は前記中空柱状のフィルターの内面に位置する。反対に、前記メイン気流が前記中空柱状のフィルターの垂直断面の内側輪郭線および外側輪郭線側を流れる際、前記内側輪郭線に隣接する気流速度は、外側輪郭線に隣接する気流速度より遅い。前記吸気面は、前記中空柱状のフィルターの内面に位置し、前記排気面は、前記中空柱状のフィルターの外面に位置する。
【0070】
前記一つの空気浄化装置において、前記補助フィルターは、前記メインフィルターの上流または下流のいずれか一方または両方の位置に配置され、メイン気流が直接通れる方向に配置される。たとえば、補助フィルターが前記メインフィルターの上流位置に配置される場合、汚染物を含む空気は、ファンにより流されるメイン気流につれて、先に補助フィルターを通過する。直接補助フィルターを通過するため、汚染物を含む空気は、ある程度浄化される。そして、下流位置において既にメインフィルターにより浄化された空気と混合する。たとえば、補助フィルターが前記メインフィルターの下流位置に配置される場合、メインフィルターにより浄化された空気は、下流位置においてメイン気流と混合して、直接補助フィルターを通過する。したがって、汚染物を含む空気は、二重浄化される。
【0071】
前記一つの空気浄化装置において、前記補助フィルターは、前記メインフィルターの上流または下流のいずれか一方または両方の位置に配置され、前記メインフィルターと直列配置される。ファンにより上流から下流に流されるメイン気流は、前記補助フィルターの隣を流れ、補助フィルターの少なくとも二つの面への気圧を異なる気圧にする。汚染物を含む空気は、補助フィルターの高い気圧の面から低い気圧の面に向かって流れ、汚染空気を浄化する。補助フィルターにより浄化された空気は、メインフィルターにより浄化された空気と混合する。
【0072】
前記一つの空気浄化装置において、前記補助フィルターは、以下のいずれか一つまたは複数の位置に配置される。
【0073】
１．前記メインフィルターの吸気面の前側の位置、かつ、前記メインフィルターと並列配置される。
【0074】
２．前記メインフィルターの排気面の後ろ側の位置、かつ、前記メインフィルターと並列配置される。
【0075】
前記補助フィルターが前記メインフィルターの吸気面の前側の位置に配置される場合、ファンが運転する際、空気流は前記筐体の上流から下流に流れ、前記メインフィルターの少なくとも一つの面の隣を流れ、補助フィルターの少なくとも一つの面および前記メインフィルターの排気面への気圧を異なる気圧にする。汚染物を含む空気は、補助フィルターの高い気圧の面からメインフィルターの吸気面に向かって流れてから、メインフィルターの低い気圧の面に向かって流れ、汚染空気を浄化する。
【0076】
前記補助フィルターが前記メインフィルターの排気面の後ろ側の位置に配置される場合、ファンが運転する際、空気流は前記筐体の上流から下流に流れ、前記補助フィルターの少なくとも一つの面の隣を流れ、補助フィルターの少なくとも一つの面および前記メインフィルターの吸気面への気圧を異なる気圧にする。汚染物を含む空気は、メインフィルターの高い気圧の面から補助フィルターの吸気面に向かって流れてから、補助フィルターの低い気圧の面に向かって流れ、汚染空気を浄化する。
【0077】
前記一つの空気浄化装置は、さらに少なくとも二つの補助フィルターを含む。そのうち一つの補助フィルターは、前記メインフィルターと並列配置され、他の一つの補助フィルターは、前記メインフィルターと直列配置される。
【0078】
ファンが運転する際、メイン気流は前記筐体の上流から下流に流れ、バイアス気流は以下の二つの経路を通って、下流位置においてメイン気流と混合して排出し、汚染空気を浄化する。
【0079】
（１）並列配置された補助フィルターおよびメインフィルターを通過する。
【0080】
（２）メインフィルターと直列配置された補助フィルターを通過する。
【0081】
前記一つの空気浄化装置は、さらに少なくとも二つの補助フィルターを含む。そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される空気流が直接通れる方向に配置され、他の一つの補助フィルターはメインフィルターと並列配置され、前記メインフィルターの吸気面の前側または排気面の後ろ側の位置に配置される。
【0082】
汚染物を含む空気は、それぞれ以下の二つの経路を経て浄化される。
【0083】
１．汚染物を含む空気は、前記ファンにより流される空気流につれて、補助フィルターを通り、そのうち一つの補助フィルターを直接通過することにより浄化される。
【0084】
２．汚染物を含む空気は、並列配置された補助フィルターおよびメインフィルターの組合せにより浄化される。
【0085】
以上の二つの経路を経て浄化された空気は、下流位置において混合されて排出される。
【0086】
前記一つの空気浄化装置は、さらに少なくとも二つの補助フィルターを含む。そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される空気流が直接通れる方向に配置され、他の一つの補助フィルターはメインフィルターと直列配置される。前記二つの補助フィルターは前記メインフィルターの上流または下流の位置に配置される。
【0087】
汚染物を含む空気は、それぞれ以下の三つの経路を経て浄化される。
【0088】
１．汚染物を含む空気は、前記ファンにより流されるメイン気流につれて、先に補助フィルターを通り、直接補助フィルターを通過することにより、汚染物を含む空気をある程度浄化する。
【0089】
２．汚染物を含む空気は、補助フィルターの比較的高い気圧の面から比較的低い気圧の面に向かって流れる。
【0090】
３．汚染物を含む空気は、メインフィルターの比較的高い気圧の面から比較的低い気圧の面に向かって流れる。
【0091】
以上の三つの経路を経て浄化された空気は、下流位置において混合されて排出される。
【0092】
前記一つの空気浄化装置は、さらに少なくとも三つの補助フィルターを含む。そのうち一つの補助フィルターはファンにより上流から下流に流される空気流が直接通れる方向に配置され、他の一つの補助フィルターはメインフィルターと並列配置され、前記メインフィルターの吸気面の前側または排気面の後ろ側の位置に配置され、さらに他の一つの補助フィルターはメインフィルターと直列配置され、前記メインフィルターの上流または下流の位置に配置される。
【0093】
汚染物を含む空気は、それぞれ以下の三つの経路を経て浄化される。
【0094】
１．汚染物を含む空気は、前記ファンにより流されるメイン気流につれて、補助フィルターを通り、直接補助フィルターを通過することにより、汚染物を含む空気を浄化する。
【0095】
２．汚染物を含む空気は、補助フィルターの比較的高い気圧の面から比較的低い気圧の面に向かって流れる。
【0096】
３．汚染物を含む空気は、並列配置された補助フィルターおよびメインフィルターの組合せにより浄化される。
【0097】
以上の三つの経路を経て浄化された空気は、下流位置において混合されて排出される。
【0098】
前記複数の補助フィルターは、互いに接続されて一つのトータル補助フィルターを構成できる。
【0099】
トータル補助フィルターにおいて、その一部もしくは全部の補助フィルターがメインフィルターと並列配置される、または、その一部もしくは全部の補助フィルターがメインフィルターと直列配置される、または、その一部もしくは全部の補助フィルターおよびメインフィルターがファン３０２により上流から下流に流されるメイン気流２０２が直接通れる方向に配置される、とのうち、いずれか一つまたは複数の特徴を有する。
【0100】
前記一つの空気浄化装置は、さらに少なくとも一種または複数種の空気浄化部品を含み、前記空気浄化部品は、高圧静電集塵機；マイナスイオン発生器；オゾン発生器；酸化剤発生器；活性炭、光触媒材料もしくは分子篩または沸石材料のうちいずれか一つまたは任意の割合でこれらを混合した任意形状任意材料の顆粒状混合物を含むフィルター；ウォーター・カーテン装置；紫外線ランプ；のうちいずれかであり、任意の位置に配置され、さらに空気浄化を補助する。
【0101】
前記一つの空気浄化装置は、さらに少なくとも一種または複数種の空気浄化部品を含み、前記空気浄化部品は、マイナスイオン発生器、オゾン発生器、酸化剤発生器のうちいずれかであり、メインフィルターの上流位置に配置される。前記メインフィルターは、酸化剤または活性酸素により触媒酸化反応を行うフィルターである。
【0102】
前記一つの空気浄化装置は、さらにメインフィルターの上流位置に配置される少なくとも一つの紫外線ランプを含む。紫外線ランプは、気体汚染物および酸化剤または活性酸素を、メインフィルターに進入させる前の段階で活性化させ、メインフィルターがさらに有効に酸化触媒反応を行うようにする。
【0103】
前記一つの空気浄化装置は、さらに、ヒーター、クーラー、エアコン、加湿器、除湿器、レンジフード、ハンドドライヤー、ディスポンサー、コンポスト装置、ペットハウス、シューズキャビネットなどの異なる環境装置とあわせて使用できる。
【0104】
前記一つの空気浄化装置が放射性物質を含む空気の吸着に使用される場合、その筐体は、放射性物質の漏洩を防止可能な材料、または、放射の漏洩を防止する材料により塗装される塗料層を使用する。
【0105】
前記一つの空気浄化装置が放射性物質を含む空気の吸着に使用される場合、前記メインフィルターの排気面には、さらに放射の漏洩を防止する隔離層が設けられる。
【0106】
装置内に流れ込むトータルの空気量と装置から流れ出すトータルの空気量とが同じであるため、全ての装置吸気口および装置排気口、メイン気流吸気口、バイアス気流吸気口を調整することにより、バイアス気流の流速および流量を有効に制御できる。これらの関係は、以下の数式で計算する。
【0107】
【数1】
【0108】
【数2】
【0109】
なお、吸気ファンを使用する場合には、
【0110】
【数3】
【0111】
【数4】
【0112】
なお、排気ファンまたは送風ファンを使用する場合には、
【0113】
【数5】
【0114】
【数6】
【0115】
ここで、数式１〜６における各パラメータの定義は以下である。
【0116】
ＶｏｌｕｍｅＯｕｔ トータルの流れ出す空気量ＶｏｌｕｍｅＩｎ トータルの流れ込む空気量
ＬｅａｋａｇｅＩｎ 装置吸気口を介さず装置内に流れ込むトータル空気量
ＬｅａｋａｇｅＯｕｔ 装置排気口を介さず装置外部に流れ出すトータル空気量
Ｖｗｍ１ メイン気流流速（メインフィルターの排気面の隣を流れる）
Ｖｗｍ２ メイン気流流速（メインフィルターの吸気面の隣を流れる）
Ｖｍａｉｎ１ メインフィルターの垂直断面の排気面の輪郭線に隣接するメイン気流速度
Ｖｍａｉｎ２ メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線に隣接するメイン気流速度
Ａｍ１ メイン気流吸気口の横断面積
Ａｍ２ バイアス気流吸気口横断面積
ｎＡ１ メインフィルター排気面に垂直するベクトル
ｋＶ１ メイン気流Ｖｗｍ１に垂直するベクトル
ｎＡ２ メインフィルターの吸気面に垂直するベクトル
ｋＶ２ メイン気流Ｖｗｍ２に垂直するベクトル
Ｃ３ 第３システム定数
Ｃ４ 第４システム定数
以下の数式７により、メインフィルターの少なくとも二つの面の気圧とそのメイン気流の流速との関係を求める。
【0117】
【数7】
【0118】
ここで、各パラメータの定義は、以下のとおりである。
【0119】
Ｐｉｎ メインフィルターの吸気面の受ける気圧Ｐｏｕｔ メインフィルターの排気面の受ける気圧
Ｖｍａｉｎ１ メインフィルターの垂直断面の吸気面の輪郭線に隣接するメイン気流速度
Ｖｍａｉｎ２ メインフィルターの垂直断面の排気面の輪郭線に隣接するメイン気流速度
ρ 空気密度
以下の数式８により、メインフィルターの厚さ、横断面積、バイアス気流がメインフィルターを通過する際の流速を求める。
【0120】
【数8】
【0121】
ここで、各パラメータの定義は、以下のとおりである。
【0122】
Ｐｏｕｔ メインフィルターの排気面の受ける気圧Ｐｉｎ メインフィルターの吸気面の受ける気圧
Ｄ バイアス気流がメインフィルターを通る際のフィルター厚さ
Ｃ１ 第１システム定数
Ｃ２ 第２システム定数
ρ 空気密度
Ｖ バイアス気流がメインフィルターを通る際の流速
前記一つの空気浄化装置は、さらに浄水システムまたは流体システムに応用でき、前記装置吸気口は流体装置の入口であり、前記装置排気口は流体装置の出口であり、前記ファンは流体を上流から下流に流す設備であり、前記浄水システムまたは流体システムは、さらに少なくとも一つのメイン流体入口および少なくとも一つのバイアス流体入口を含み、装置運転時において、メイン流体は筐体の上流から下流へ流れ、前記メイン流体はメイン流体入口を通って、前記メインフィルターの少なくとも一つの面の隣を流れ、前記メインフィルターの少なくとも二つの面への気圧を異なる流体圧力にし、バイアス流体は汚染物を含む流体であり、バイアス流体はバイアス流体入口を通ってからメインフィルターの比較的高い流体圧の面から比較的低い流体圧の面に向かって流れ、汚染流体を浄化する。
【0123】
本発明は、以上のいずれか一つの空気浄化装置により、空気または流体を浄化する空気浄化方法を含む。
【発明の効果】
【0124】
本発明に係る空気浄化装置によれば、メインフィルターを使用して汚染物を含む空気を浄化する。さらに、メインフィルターとして、比較的流れの遅い気流によりフィルタリングの効果を実現することが必要な吸着方式または触媒反応などの化学反応方式のフィルターを使用することにより、特に気体汚染物を含む複数種の汚染物を含む空気をより効果的に浄化できる。本発明に係る空気浄化装置によれば、さらに、メインフィルターの寿命を有効に延長できる。
【0125】
本発明に係る空気浄化装置において、メインフィルターを通過する気流は、従来のメイン気流ではなく、バイアス気流である。バイアス気流の速度は、ファンまたは連続回転可能な設備の回転速度により改変できるだけでなく、装置吸気口の大きさ、メイン気流吸気口の大きさ、バイアス気流吸気口の大きさ、装置内におけるメインフィルターの配置方向、装置内における補助フィルターの配置方向、装置排気口の大きさなどのようなパラメータを変えることによっても改変できる。このため、空気浄化装置の設計の柔軟性が向上され、メインフィルターを常に有効かつ最適な気流速度の下で動作させることができる。したがって、メインフィルターは、最適な空気浄化効果を発揮でき、さらに、装置内の他のフィルターおよびファンにおける気流速度に合わせることによるメインフィルターの空気浄化効果の低減、寿命の縮減が回避できる。
【0126】
さらに、本発明に係る空気浄化装置によれば、メインフィルターは、ファンと並列配置されない。このため、メインフィルターの空気抵抗および厚さなどの特性は、ファンに負荷を与えない。したがって、本発明に係る空気浄化装置を利用すれば、さらに一つの環境保全方法を提供できる。既にファンまたは連続回転可能な設備が設置された環境装置を利用して、その環境装置の排気口または吸気口に合せて本発明に係るメインフィルターを取付ければ、当該環境装置のファンモーターに負荷を与えずに当該環境装置を空気浄化装置に変えられる。この場合、メインフィルターを当該環境装置に取付けるための形状だけでなく、さらに、メインフィルターの厚さ、形状、配置角度および方向を調整することにより、バイアス気流の気流速度をスマートに調整できる。したがって、当該環境装置をスマートな空気浄化装置に変えられる。当該環境装置は、たとえば、換気扇、吸気装置、クーラー、エアコン、ヒーター、車両用冷気装置、空気清浄器などであってよい。
【図面の簡単な説明】
【0127】
【図1】実施例１に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図2】実施例２に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図3】実施例３に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図4】実施例４に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図5】実施例５に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図6】実施例６に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図7】空気浄化装置のメインフィルターの形状の一例を示す図である。
【図8】空気浄化装置のメインフィルターの形状の一例を示す図である。
【図9】空気浄化装置のメインフィルターの形状の一例を示す図である。
【図10A】空気浄化装置のメインフィルターの形状の一例を示す図である。
【図10B】空気浄化装置のメインフィルターの形状の一例を示す図である。
【図11】空気浄化装置のメインフィルターの形状の一例を示す図である。
【図12】空気浄化装置のメインフィルターの形状の一例を示す図である。
【図13】空気浄化装置のメインフィルターの形状の一例を示す図である。
【図14】空気浄化装置のメインフィルターの形状の一例を示す図である。
【図15】実施例７に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図16】実施例９に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図17】実施例８に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図18】実施例１０に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図19】実施例１１に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図20】実施例１４に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図21】実施例１２に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図22】実施例１３に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図23】実施例１５に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図24】実施例１６に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図25】実施例１７に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図26】実施例１８に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図27】実施例１９に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図28】実施例２０に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図29】実施例２１に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図30】実施例２２に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図31】実施例２３に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図32】実施例２４に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図33】実施例２５に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図34】実施例２６に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図35】実施例２７に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図36】実施例２８に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図37】実施例２９に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図38】実施例３０に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図39】実施例３１に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図40】実施例３２に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図41】実施例３３に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図42】実施例３４に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図43】実施例３５に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図44】実施例３６に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図45】実施例３７に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図46】実施例３８に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図47】実施例３９に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図48】実施例４０に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図49】実施例４１に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図50】実施例４２に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図51】実施例４３に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図52】実施例４４に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図53】実施例４５に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【図54】実施例４６に係る空気浄化装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0128】
図１は、実施例１に係る空気浄化装置の構造を示す図である。空気浄化装置は、筐体３０１、装置吸気口１０１、装置排気口１０４、メインフィルター３０３、ファン３０２、メイン気流吸気口１０２およびバイアス気流吸気口１０３を含む。メイン気流吸気口１０２およびバイアス気流吸気口１０３は、装置吸気口１０１の位置に設けられる。図に示すように、本実施例において、メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３とは、それぞれ異なる装置吸気口１０１がもとになっている。
【0129】
空気浄化装置は、さらに一つの圧力排気口１０６を含む。吸気ファン３０４の回転速度が大きすぎることによりメイン気流およびバイアス気流の流量および流速が、吸気ファンまたは排気ファンの回転速度に対応できないまたは合わせることができない場合、圧力排気口１０６を介して空気浄化装置外側の空気が筐体内に流れ込まれることが可能となるように、圧力排気口１０６の大きさは適切に調整される。
【0130】
メインフィルター３０３の吸気面４０１の輪郭線と排気面４０２の輪郭線とは、平行配置である。
【0131】
ファン３０２が運転する際、メイン気流２０２は筐体３０１の上流から下流に流れる。メイン気流は、メイン気流吸気口１０２を通って、メインフィルター３０３の少なくとも一つの面４０２の隣を流れる。メイン気流２０２がメインフィルター３０３の垂直断面の内側輪郭線を流れる際、内側輪郭線に隣接する気流速度２０４は、外側輪郭線に隣接する気流速度２０３よりも速い。したがって、メインフィルターの少なくとも二つの面４０１および４０２への気圧は、異なる大きさの気圧になる。
【0132】
バイアス気流２０１は、汚染物を含む空気である。バイアス気流２０１は、バイアス気流吸気口１０３を通って、メインフィルター３０３の比較的高い気圧の面（メインフィルターの吸気面４０１）から比較的低い気圧の面（メインフィルターの排気面４０２）に向かって流れ、汚染空気を浄化する。
【0133】
図２は、実施例２に係る空気浄化装置の構造を示す図である。実施例２に係る空気浄化装置の基本構造は、図１に示した実施例１に係る空気浄化装置と似ている。実施例２に係る空気浄化装置は、換気装置として応用され、その異なる吸気口は、壁３０６により仕切られている。壁３０６は、筐体３０１の一部分、または、空気浄化装置を取付ける際に他の障壁物を利用して作る。通常、新鮮な外気は、エアコンを使った室内空気より比較的高い温度および湿度を有する。省エネのため、予め浄化処理または未処理の新鮮な室外空気２０７を吸い込むとともに、室内の一部比較的冷却および乾燥の室内空気２０６はバイアス気流２０１につれてメインフィルター３０３を通って浄化され、新鮮な空気２０７を含むメイン気流２０２と混合され、混合空気２０８となって室内に循環される。
【0134】
図３は、実施例３に係る空気浄化装置の構造を示す図である。空気浄化装置は、筐体３０１、装置吸気口１０１、装置排気口１０４、メインフィルター３０３、ファン３０２、メイン気流吸気口１０２およびバイアス気流吸気口１０３を含む。本実施例において、メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３は、同じ装置吸気口１０１がもとになっている。
【0135】
ファン３０２が運転する際、メイン気流２０２は筐体３０１の上流から下流に流れる。メイン気流は、メイン気流吸気口１０２を通って、メインフィルター３０３の少なくとも一つの面４０２の隣を流れる。メイン気流２０２および２０５がメインフィルター３０３の吸気面４０１および排気面４０２の隣を流れる際、内側輪郭線に隣接する気流速度２０４は、外側輪郭線４０１に隣接する気流速度２０３よりも速い。したがって、メインフィルターの少なくとも二つの面（４０１、４０２）への気圧は、異なる大きさの気圧になる。
【0136】
バイアス気流２０１は、汚染物を含む空気である。バイアス気流２０１は、バイアス気流吸気口１０３を通って、メインフィルター３０３の比較的高い気圧の面（メインフィルターの吸気面４０１）から比較的低い気圧の面（メインフィルターの排気面４０２）に向かって流れ、汚染空気を浄化する。
【0137】
図４は、実施例４に係る空気浄化装置の構造を示す図である。空気浄化装置は、筐体３０１、装置吸気口１０１、装置排気口１０４、メインフィルター３０３Ａおよび３０３Ｂ、ファン３０２および３０４、メイン気流吸気口１０２およびバイアス気流吸気口１０３Ａおよび１０３Ｂを含む。
【0138】
ファン３０２が運転する際、メイン気流２０２および２０５は筐体３０１の上流から下流に流れる。メイン気流２０２は、メイン気流吸気口１０２およびバイアス気流吸気口１０３Ａを通って、メインフィルター３０３Ａの二つの面４０１Ａおよび４０２Ａおよびメインフィルター３０３Ｂの一つの面４０２Ｂの隣を流れる。この際、内側輪郭線に隣接する気流速度２０４Ａおよび２０４Ｂは、その外側輪郭線に隣接する気流速度２０３Ａおよび２０３Ｂよりも速い。したがって、メインフィルターの少なくとも二つの面（４０１Ａおよび４０２Ａ、４０１Ｂおよび４０２Ｂ）への気圧は、異なる大きさの気圧になる。
【0139】
バイアス気流２０１Ａおよび２０１Ｂは、バイアス気流吸気口１０３Ａおよび１０３Ｂを通って、メインフィルター３０３Ａおよび３０３Ｂの比較的高い気圧の面から比較的低い気圧の面に向かって流れ、汚染空気を浄化する。
【0140】
図に示すように、実施例４において、空気浄化装置のメイン気流吸気口１０２、バイアス気流吸気口１０３および１０３Ｂ、および装置吸気口１０１は、以下のような二つの特徴をともに有している。
【0141】
（１）メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３Ａは、同じ装置吸気口１０１がもとになっている。
【0142】
（２）メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３Ｂは、異なる装置吸気口１０１がもとになっている。
【0143】
実施例４は、二つの基本構造を含んでいる。上半分は、実施例３の基本構造と同じで、下半分は、実施例１の基本構造と同じである。したがって、本発明に係る空気浄化装置を一つの基本ユニットとみなすことができる。複数のユニットが組合せられる際には、一部のユニットにおけるファンまたは空気を筐体の上流から下流に流す任意の設備を省略することもできる。複数のユニットの組合せ方法は、一つのユニットの一部または全部の装置排気口を利用して、他の一つのユニットの一部または全部の装置吸気口に接続する方法である。
【0144】
図５および図６は、それぞれ実施例５および実施例６に係る空気浄化装置の構造を示す図である。実施例５の基本構造は、図１に示した実施例１の基本構造とほとんど同じである。実施例５では、メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３とは、異なる装置吸気口１０１がもとになっている。実施例６では、メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３とは、同じ装置吸気口１０１がもとになっている。
【0145】
実施例５および実施例６では、図７に示すような中実の立体フィルター３０３を使用し、その垂直断面の吸気面４０１の輪郭線と排気面４０２の輪郭線とは、非平行配置である。メイン気流２０２および２０５がメインフィルター３０３の垂直断面の排気面４０２の輪郭線を流れる際、吸気面４０１の輪郭線に隣接する気流速度２０３は、排気面の輪郭線４０２に隣接する気流速度２０２よりも遅い。したがって、メインフィルター３０３の吸気面および排気面への気圧は、明らかの区別を有する。
【0146】
バイアス気流２０１は、汚染物を含む空気である。バイアス気流２０１は、バイアス気流吸気口１０３を通って、メインフィルター３０３の比較的高い気圧の面（メインフィルターの吸気面４０１）から比較的低い気圧の面（メインフィルターの排気面４０２）に向かって流れ、汚染空気を浄化する。
【0147】
図７に示した中実の立体フィルター３０３の他、メインフィルターの形状は、図８および図９に示すような中空柱状のフィルターであってもよい。図８には、厚さが均等な中空柱状のフィルターが示され、その垂直断面の吸気面４０１の輪郭線と排気面４０２の輪郭線とは、平行配置である。図９には、厚さが不均等な中空柱状のフィルターが示され、その垂直断面の吸気面４０１の輪郭線と排気面４０２の輪郭線とは、非平行配置である。中空柱状のフィルターの垂直断面の内側輪郭線４０２は、外側輪郭線４０１よりも長い。当該中空柱状のフィルターが図１７および図１８に示す空気浄化装置（実施例８および実施例１０）に応用される場合、中空柱状のフィルターの外面は吸気面４０１で、中空柱状のフィルターの内面は排気面４０２である。
【0148】
図１０は、二つの二次元の円弧型の面からなる厚さが均等なフィルターを示す図である。起伏されているフィルター表面の輪郭は、バイアス気流の吸気面および排気面の面積を増加させる。当該立体フィルター３０３は、垂直方向または横方向で空気浄化装置内に配置できる。当該立体フィルター３０３が垂直方向に配置される場合（図１０Ｂに示す）、立体フィルター３０３の垂直断面の内側輪郭線と外側輪郭線とは、平行であるが直線ではない。当該立体フィルター３０３が横方向に配置される場合（図１０Ａに示す）、立体フィルター３０３の垂直断面の内側輪郭線と外側輪郭線とは、平行で直線である。横方向に配置される場合、メイン気流がメインフィルター３０３の垂直断面の排気面４０２の輪郭線を流れる際、吸気面４０１の輪郭線および排気面４０２の輪郭線に隣接する気流は、比較的垂直方向に配置される場合より流れがスムーズで乱流が低減できる。
【0149】
図１１および図１２は、それぞれ二つの二次元の円弧型の面をバイアス気流の吸気面および排気面４０１および４０２とするメインフィルターを示す図である。図に示すように、立体フィルターを垂直方向に取付ける場合、図１１の場合では立体フィルター３０３の垂直断面のうちの一つの面の輪郭線が直線で、図１２の場合では立体フィルター３０３の垂直断面の二つの面の輪郭線が曲線であることを示している。図１１に示すメインフィルターによれば、メイン気流がメインフィルター３０３の垂直断面の排気面の輪郭線を流れる際、より流れがスムーズで乱流が低減できる。
【0150】
図１３は、一つの面が平面で他の一つの面が三次元の面からなる立体フィルターを示す図である。三次元の面が排気面で、平面が吸気面である。メイン気流がメインフィルターの垂直断面の排気面の輪郭線を流れる際、吸気面の輪郭線に隣接する気流速度は、排気面の輪郭線に隣接する気流速度よりも遅い。したがって、メインフィルターの吸気面および排気面への気圧は、明らかの区別を有する。
【0151】
図１４は、三次元の面からなる立体フィルターを示す図である。メイン気流がメインフィルターの少なくとも一つの面の隣を流れさえすれば、メインフィルターの少なくとも二つの面への気圧は異なる気圧になる。バイアス気流は、メインフィルターの比較的高い気圧の面（メインフィルターの吸気面）から比較的低い気圧の面（メインフィルターの排気面）に向かって流れ、汚染空気を浄化して、本発明の目的を達成できる。
【0152】
図１５および図１７は、それぞれ実施例７および実施例８に係る空気浄化装置の構造を示す図である。実施例７に係る空気浄化装置では、図８に示した中空柱状のメインフィルターが使用され、実施例８に係る空気浄化装置では、図９に示した中空柱状のメインフィルターが使用されている。空気浄化装置は、筐体３０１、装置吸気口１０１、装置排気口１０４、メインフィルター３０３、ファン３０２、メイン気流吸気口１０２およびバイアス気流吸気口１０３を含む。メイン気流吸気口１０２およびバイアス気流吸気口１０３は、装置吸気口１０１の位置に設けられる。図に示すように、これらの実施例において、メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３は、異なる装置吸気口１０１がもとになっている。メインフィルター３０３の吸気面の輪郭線４０１と排気面の輪郭線４０２とは、平行配置である。
【0153】
ファン３０２が運転する際、メイン気流２０２は筐体３０１の上流から下流に流れる。メイン気流２０２は、メイン気流吸気口１０２を通って、メインフィルター３０３の少なくとも一つの面４０２の隣を流れる。メイン気流２０２がメインフィルター３０３の垂直断面の内側輪郭線を流れる際、内側輪郭線に隣接する気流速度２０４は、外側輪郭線に隣接する気流速度２０３よりも速い。したがって、メインフィルターの少なくとも二つの面４０１および４０２への気圧は、異なる大きさの気圧になる。
【0154】
バイアス気流２０１は、汚染物を含む空気である。バイアス気流２０１は、バイアス気流吸気口１０３を通って、メインフィルター３０３の比較的高い気圧の面（メインフィルターの吸気面４０１）から比較的低い気圧の面（メインフィルターの排気面４０２）に向かって流れ、汚染空気を浄化する。
【0155】
図１６および図１８は、それぞれ実施例９および実施例１０に係る空気浄化装置の構造を示す図である。実施例９に係る空気浄化装置では、図８に示した中空柱状のメインフィルターが使用され、実施例１０に係る空気浄化装置では、図９に示した中空柱状のメインフィルターが使用されている。空気浄化装置は、筐体３０１、装置吸気口１０１、装置排気口１０４、メインフィルター３０３、ファン３０２、メイン気流吸気口１０２およびバイアス気流吸気口１０３を含む。メイン気流吸気口１０２およびバイアス気流吸気口１０３は、装置吸気口１０１の位置に設けられる。図に示すように、これらの実施例において、メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３Ａとは、同じ装置吸気口１０１がもとになっている。メインフィルター３０３の吸気面４０１の輪郭線と排気面４０２の輪郭線とは、平行配置である。
【0156】
ファン３０２が運転する際、メイン気流２０２は筐体３０１の上流から下流に流れる。メイン気流２０２は、メイン気流吸気口１０２を通って、メインフィルター３０３の少なくとも一つの面４０２の隣を流れる。メイン気流２０２がメインフィルター３０３の垂直断面の内側輪郭線を流れる際、内側輪郭線に隣接する気流速度２０４は、外側輪郭線に隣接する気流速度２０３よりも速い。したがって、メインフィルターの少なくとも二つの面４０１および ４０２への気圧は、異なる大きさの気圧になる。
【0157】
バイアス気流２０１は、汚染物を含む空気である。バイアス気流２０１は、バイアス気流吸気口１０３を通って、メインフィルター３０３の比較的高い気圧の面（メインフィルターの吸気面４０１）から比較的低い気圧の面（メインフィルターの排気面４０２）に向かって流れ、汚染空気を浄化する。
【0158】
図１９および図２１は、それぞれ実施例１１および実施例１２に係る空気浄化装置の構造を示す図である。これら二つの実施例に係る空気浄化装置において、メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３とは、異なる装置吸気口１０１がもとになっている。また、これら二つの空気浄化装置では、ともに図８に示した中空柱状のメインフィルター３０３が使用され、さらに補助フィルター５０１を含む。補助フィルター５０１は、メイン気流が直接通れる方向に配置される。たとえば、補助フィルター５０１がメインフィルター３０３の上流位置に配置される場合（図１９に示す実施例１１）、汚染物を含む空気は、ファンにより流されるメイン気流２０２につれて、先に補助フィルター５０１を通過する。直接補助フィルター５０１を通過することにより、汚染物を含む空気は、ある程度浄化される。そして、下流位置において既にメインフィルター３０３により浄化された空気と混合する。たとえば、補助フィルター５０１がメインフィルター３０３の下流位置に配置される場合（図２１に示す実施例１２）、メインフィルター３０３により浄化された空気は、下流位置においてメイン気流２０２と混合して、直接補助フィルター５０１を通過する。したがって、汚染物を含む空気は、二重浄化される。
【0159】
図２２は、実施例１３に係る空気浄化装置の構造を示す図である。実施例１３に係る空気浄化装置において、メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３は、異なる装置吸気口１０１がもとになっている。空気浄化装置は、さらに二つの補助フィルター５０１を含み、図８に示した中空柱状のメインフィルター３０３を使用している。補助フィルター５０１は、メインフィルター３０３の上流位置および下流位置に配置される。
【0160】
図２０および図２３は、それぞれ実施例１４および実施例１５に係る空気浄化装置の構造を示す図である。これら二つの実施例に係る空気浄化装置において、メイン気流吸気口１０２とバイアス気流吸気口１０３Ａは、同じ装置吸気口１０１がもとになっている。また、これら二つの空気浄化装置では、ともに図８に示した中空柱状のメインフィルター３０３が使用され、さらに補助フィルター５０１を含む。補助フィルター５０１は、メイン気流が直接通れる方向に配置される。たとえば、補助フィルター５０１がメインフィルター３０３の上流位置に配置される場合（図２０に示す実施例１４）、汚染物を含む空気は、ファンにより流されるメイン気流２０２につれて、先に補助フィルター５０１を通過する。直接補助フィルター５０１を通過するため、汚染物を含む空気は、ある程度浄化される。そして、下流位置において既にメインフィルター３０３により浄化された空気と混合する。たとえば、補助フィルター５０１がメインフィルター３０３の上流および下流位置に配置される場合（図２３に示す実施例１５）、メインフィルター３０３および上流の補助フィルター５０１により浄化された空気は、下流位置においてメイン気流２０２と混合して、直接補助フィルター５０１を通過する。したがって、汚染物を含む空気は、三重浄化される。
【0161】
図２４〜図２８は、それぞれ実施例１６〜実施例２０に係る空気浄化装置の構造を示す図である。これら五つの実施例に係る空気浄化装置では、ともに図８に示した中空柱状のメインフィルター３０３が使用され、さらに補助フィルター５０２を含む。補助フィルター５０２は、メインフィルターの上流（図２４および図２６に示す実施例１６および実施例１８）または下流（図２５に示す実施例１７）のいずれか一方、または、上流および下流の両方（図２７および図２８に示す実施例１９および実施例２０）の位置に配置される。補助フィルター５０２は、メインフィルター３０３と直列配置される。なお、これらの空気浄化装置のメイン気流吸気口１０２、バイアス気流吸気口１０３および装置吸気口１０１は、以下のような二つの特徴を有している。
【0164】
ファン３０２により上流から下流に流されるメイン気流は、補助フィルター５０２の隣を流れ、補助フィルターの少なくとも二つの面への気圧を異なる気圧にする。汚染物を含む空気は、補助フィルター５０２の比較的高い気圧の面から比較的低い気圧の面に向かって流れ、汚染空気を浄化する。補助フィルター５０２により浄化された空気は、メインフィルター３０３により浄化された空気と混合する。
【0165】
図２９〜図３３は、それぞれ実施例２１〜２５に係る空気浄化装置の構造を示す図である。これら五つの実施例に係る空気浄化装置では、ともに図８に示した中空柱状のメインフィルター３０３が使用され、さらに補助フィルター５０３を含む。補助フィルター５０３は、以下の位置に配置される。
【0168】
３．図３３に示したように、補助フィルター５０３は、メインフィルター３０３の吸気面の前側および排気面の後ろ側の位置に配置され、メインフィルターと並列配置される。
【0169】
これら五つの実施例に係る空気浄化装置は、さらに以下の二つの特徴を有している。
【0172】
図３４〜図３７は、それぞれ実施例２６〜実施例２９に係る空気浄化装置の構造を示す図である。これら四つの実施例に係る空気浄化装置では、ともに図８に示した中空柱状のメインフィルター３０３が使用され、さらに補助フィルター５０２および５０３を含む。そのうち一つの補助フィルター５０３は、メインフィルター３０３と並列配置され、メインフィルター３０３の吸気面の前側（図３４および図３６に示す実施例２６および実施例２８）または排気面の後ろ側（図３５および図３７に示す実施例２７および実施例２９）の位置に配置される。他の一つの補助フィルター５０２は、メインフィルター３０３と直列配置され、メインフィルター３０３の上流（図３４および図３５に示す実施例２６および実施例２７）または下流（図３６および図３７に示す実施例２８および実施例２９）の位置に配置される。
【0173】
ファンが運転する際、空気流は筐体の上流から下流に流れ、バイアス気流を（１）メインフィルターと並列配置される補助フィルター５０３、および、（２）直列配置された補助フィルターおよびメインフィルター５０２、を通過させ、下流位置においてメイン気流と混合して排出し、汚染空気を浄化する。
【0174】
図３８〜図４１は、それぞれ実施例３０〜３３に係る空気浄化装置の構造を示す図である。これら四つの実施例に係る空気浄化装置では、ともに図８に示した中空柱状のメインフィルター３０３が使用され、さらに補助フィルター５０１および５０３を含む。そのうち一つの補助フィルター５０３は、メインフィルター３０３と並列配置され、メインフィルター３０３の吸気面の前側（図３８および図４０に示す実施例３０および実施例３２）または排気面の後ろ側（図３９および図４１に示す実施例３１および実施例３３）の位置に配置される。他の一つの補助フィルター５０１は、メイン気流が直接通れる方向に配置される。補助フィルター５０１は、メインフィルター３０３の上流（図３８および図３９に示す実施例３０および実施例３１）または下流（図４０および図４１に示す実施例３２および実施例３３）の位置に配置される。
【0175】
図４２〜図４７は、それぞれ実施例３４〜３９に係る空気浄化装置の構造を示す図である。これら六つの実施例に係る空気浄化装置では、ともに図８に示した中空柱状のメインフィルター３０３が使用され、さらに補助フィルター５０１および５０２を含む。補助フィルター５０１は、メイン気流が直接通れる方向に配置される。補助フィルター５０１は、メインフィルター３０３と補助フィルター５０２との間（図４３および図４４に示す実施例３４および実施例３６）、または、メインフィルター３０３および補助フィルター５０２の上流（図４２および図４５に示す実施例３４および実施例３８）または下流（図４６および図４７に示す実施例３８および実施例３９）の位置に配置される。他の一つの補助フィルター５０２は、メインフィルター３０３と直列配置され、メインフィルター３０３の上流（図４２、図４３および図４７に示す実施例３４、実施例３５および実施例３９）または下流（図４４〜図４６に示す実施例３６〜実施例３８）の位置に配置される。
【0176】
図４８〜図５３は、それぞれ実施例４０〜実施例４５に係る空気浄化装置の構造を示す図である。これら六つの実施例に係る空気浄化装置では、ともに図８に示した中空柱状のメインフィルター３０３が使用され、さらに補助フィルター５０１、５０２および５０３を含む。補助フィルター５０１は、メイン気流が直接通れる方向に配置される。補助フィルター５０１は、メインフィルター３０３と補助フィルター５０２との間（図４９および図５０に示す実施例４２および実施例４３）またはメインフィルター３０３および補助フィルター５０２の上流（図４８および図５１に示す実施例４０および実施例４３）または下流（図５２および図５３に示す実施例４４および実施例４５）の位置に配置される。他の一つの補助フィルター５０２は、メインフィルター３０３と直列配置され、メインフィルター３０３の上流（図４８、図４９および図５３に示す実施例４０、実施例４１および実施例４５）または下流（図５０、図５１および図５２に示す実施例４２、実施例４３および実施例４４）の位置に配置される。
【0177】
図５４は、実施例４６に係る空気浄化装置の構造を示す図である。空気浄化装置において、複数の補助フィルターは、互いに接続されて一つのトータル補助フィルターを構成できる。トータル補助フィルター５０４において、その一部もしくは全部の補助フィルターがメインフィルターと並列配置される、または、その一部もしくは全部の補助フィルターがメインフィルターと直列配置される、または、その一部もしくは全部の補助フィルターおよびメインフィルターがファン３０２により上流から下流に流されるメイン気流２０２が直接通れる方向に配置される、とのうち、いずれか一つまたは複数の特徴を有する。
【0178】
本発明は、さらに多くの実施例を有することができ、装置吸気口、装置排気口、メインフィルター、ファンおよび異なる補助フィルターの配置位置を任意に変更できる。メインフィルターを通過するのがバイアス気流で、メインフィルターの少なくとも二つの面への気圧を異なる大きさにするファンにより流されないメイン気流さえでなければ、本発明の技術的思想に含まれる。
【0179】
以上、本発明の好適な実施例を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施例にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施例とは異なる種々の態様で実施することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】