(57)【要約】微粒子を空気から濾過するための濾過装置。複数のポイントイオン源が、気流路の周辺の近傍に定置され、かつ気流路の近傍で複数のポイントイオン源のそれぞれからほぼ上流の方向にイオンを発生するように向けられる。微粒子収集面が気流路内に複数のポイントイオン源から下流方向に定置される。微粒子収集面はイオンの電荷より接地に対して反対の方向に帯電される。イオントラップが気流路内に複数のイオン源と微粒子収集面との間に定置される。イオントラップは微粒子収集面およびイオンと比べて相対的に電気的に中性である。
2005534492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気流路を上流から下流への方向に流れる空気から微粒子を濾過するための濾過装置であって、
複数のポイントイオン源であって、前記複数のポイントイオン源の各々が、前記気流路の周辺の近傍に配置され、かつ前記気流路の近傍で前記複数のポイントイオン源のそれぞれからほぼ上流方向にイオンを発生するように向けられ、前記イオンは接地に対して電荷を主に有する複数のポイントイオン源と、
前記気流路内に前記複数のポイントイオン源から下流方向に定置される微粒子収集面であって、前記イオンの前記電荷より接地に対して反対の方向に帯電される微粒子収集面と、
を備える濾過装置。
【請求項２】
前記複数のポイントイオン源の各々が、主長手方向軸を有するイオンヘッドを備える、請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
前記イオンヘッドの前記主長手方向軸が前記上流から下流への方向に対して或る配向角で向けられ、ここで前記配向角は、前記気流路に対して内向きに６０度以下、かつ前記気流路から離れて外向きに９０度以下である、請求項２に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記イオンヘッドがマルチポイントイオンヘッドを備える、請求項２に記載の濾過装置。
【請求項５】
前記空気を前記気流路を通して前記上流から下流への方向に動かすために、前記気流路とともに用いて作動するように構成されるファンをさらに備える、請求項１に記載の濾過装置。
【請求項６】
前記微粒子収集面がフィルタを備える、請求項１に記載の濾過装置。
【請求項７】
気流路を上流から下流への方向に流れる空気から微粒子を濾過するための濾過装置であって、
複数のポイントイオン源であって、前記複数のポイントイオン源の各々が、前記気流路の周辺の近傍に配置され、かつ前記気流路の近傍で前記複数のポイントイオン源のそれぞれからほぼ上流の方向にイオンを発生するように向けられ、前記イオンは接地に対して電荷を主に有する複数のポイントイオン源と、
前記気流路内に前記複数のポイントイオン源から下流方向に定置される微粒子収集面であって、前記イオンの前記電荷より接地に対して反対の方向に帯電される微粒子収集面と、
前記気流路に前記複数のイオン源と前記微粒子収集面との間に定置されるイオントラップであって、前記微粒子収集面および前記イオンと比べて相対的に電気的に中性であるイオントラップと、
を備える濾過装置。
【請求項８】
前記複数のポイントイオン源の各々が、主長手方向軸を有するイオンヘッドを備える、請求項７に記載の濾過装置。
【請求項９】
前記イオンヘッドの前記主長手方向軸が前記上流から下流への方向に対して或る配向角で向けられ、ここで前記配向角は、前記気流路に対して内向きに６０度以下、かつ前記気流路から離れて外向きに９０度以下である、請求項８に記載の濾過装置。
【請求項１０】
複数の流路をさらに備え、前記複数の流路の各々の１つが、前記複数のポイントイオン源のそれぞれの少なくとも一部を少なくとも部分的に囲む、請求項８に記載の濾過装置。
【請求項１１】
前記気流の一部が、前記イオンヘッドを越えて前記上流から下流への方向とほぼ反対の方向に向けられる、請求項１０に記載の濾過装置。
【請求項１２】
前記気流の前記一部が前記微粒子収集面の下流にある気流である、請求項１１に記載の濾過装置。
【請求項１３】
前記気流の前記一部が、前記複数の流路のうちの少なくとも１つを通って向けられる、請求項１１に記載の濾過装置。
【請求項１４】
前記複数の流路の各々が主長手方向軸を有し、ここで前記複数の流路の各々の前記主長手方向軸が、前記イオンヘッドの前記主長手方向軸とほぼ平行である、請求項１３に記載の濾過装置。
【請求項１５】
前記イオンヘッドがマルチポイントイオンヘッドを備える、請求項１４に記載の濾過装置。
【請求項１６】
前記空気を前記気流路を通して前記上流から下流への方向に動かすために、前記気流路とともに用いて作動するように構成されるファンをさらに備える、請求項１３に記載の濾過装置。
【請求項１７】
前記微粒子収集面がフィルタを備える、請求項１３に記載の濾過装置。
【請求項１８】
気流路を上流から下流への方向に流れる空気から微粒子を濾過するための濾過装置であって、
主長手方向軸を有するポイントイオン源であって、前記ポイントイオン源は、前記気流路の近傍で前記ポイントイオン源からほぼ上流の方向にイオンを発生するように向けられ、前記イオンは接地に対して電荷を主に有するポイントイオン源と、
前記気流路内に前記ポイントイオン源から下流方向に定置される微粒子収集面であって、前記イオンの前記電荷より接地に対して反対の方向に帯電される微粒子収集面と、
前記気流路内に前記複数のイオン源と前記微粒子収集面との間に定置されるイオントラップであって、前記微粒子収集面および前記イオンと比べて相対的に電気的に中性であるイオントラップと、
を備え、前記気流の一部が、前記イオン源を越えて前記上流から下流への方向とほぼ反対の方向に向けられる濾過装置。
【請求項１９】
前記気流の前記一部が前記微粒子収集面の下流にある気流である、請求項１８に記載の濾過装置。
【請求項２０】
前記ポイントイオン源の少なくとも一部を少なくとも部分的に囲む気流路をさらに備える、請求項１８に記載の濾過装置。
【請求項２１】
前記気流の前記一部が前記複数の流路を通って向けられる、請求項２０に記載の濾過装置。
【請求項２２】
前記流路が主長手方向軸を有し、ここで前記流路の前記主長手方向軸が、前記イオンヘッドの前記主長手方向軸とほぼ平行である、請求項２１に記載の濾過装置。
【請求項２３】
前記イオンヘッドがマルチポイントイオンヘッドを備える、請求項１８に記載の濾過装置。
【請求項２４】
前記空気を前記気流路を通して前記上流から下流への方向に動かすために、前記気流路とともに用いて作動するように構成されるファンをさらに備える、請求項１８に記載の濾過装置。
【請求項２５】
前記微粒子収集面がフィルタを備える、請求項１８に記載の濾過装置。
【請求項２６】
気流路を上流から下流への方向に流れる空気から微粒子を濾過するための濾過装置であって、
主長手方向軸を有するポイントイオン源であって、前記ポイントイオン源は、前記気流路の近傍で前記ポイントイオン源からほぼ上流の方向にイオンを発生するように向けられ、前記イオンは接地に対して電荷を主に有するポイントイオン源と、
前記気流路内に前記ポイントイオン源から下流方向に定置される微粒子収集面であって、前記イオンの前記電荷より接地に対して反対の方向に帯電される微粒子収集面と、
前記気流路内に前記複数のイオン源と前記微粒子収集面との間に定置されるイオントラップであって、前記微粒子収集面および前記イオンと比べて相対的に電気的に中性であるイオントラップと、
前記空気を前記気流路を通して前記上流から下流への方向に動かすために、前記気流路とともに用いて作動するように構成されるファンと、
を備え、前記微粒子収集面の下流にある前記気流の一部が、前記ファンによって、前記イオン源を越えて前記上流から下流への方向とほぼ反対の方向に推し進められる濾過装置。
【請求項２７】
前記ポイントイオン源の少なくとも一部を少なくとも部分的に囲む気流路をさらに備える、請求項２６に記載の濾過装置。
【請求項２８】
前記気流の前記一部が前記複数の流路を通って向けられる、請求項２７に記載の濾過装置。
【請求項２９】
前記流路が主長手方向軸を有し、ここで前記流路の前記主長手方向軸が、前記イオンヘッドの前記主長手方向軸とほぼ平行である、請求項２８に記載の濾過装置。
【請求項３０】
前記イオンヘッドがマルチポイントイオンヘッドを備える、請求項２７に記載の濾過装置。
【請求項３１】
前記微粒子収集面がフィルタを備える、請求項２８に記載の濾過装置。
【請求項３２】
気流路を上流から下流への方向に流れる空気から微粒子を濾過するための濾過装置であって、
イオンを前記気流路の近傍で発生するように向けられるポイントイオン源であって、前記イオンは接地に対して電荷を主に有するポイントイオン源と、
前記気流路内に前記ポイントイオン源から下流方向に定置される微粒子収集面であって、前記イオンの前記電荷より接地に対して反対の方向に帯電される微粒子収集面と、
を備え、前記気流の一部が、前記イオン源を越えて前記上流から下流への方向とほぼ反対の方向に向けられる濾過装置。
【請求項３３】
前記気流の前記一部が前記微粒子収集面の下流にある気流である、請求項３２に記載の濾過装置。
【請求項３４】
前記ポイントイオン源の少なくとも一部を少なくとも部分的に囲む気流路をさらに備える、請求項３２に記載の濾過装置。
【請求項３５】
前記気流の前記一部が前記流路を通って向けられる、請求項３４に記載の濾過装置。
【請求項３６】
前記イオンヘッドがマルチポイントイオンヘッドを備える、請求項３２に記載の濾過装置。
【請求項３７】
前記空気を前記気流路を通して前記上流から下流への方向に動かすために、前記気流路とともに用いて作動するように構成されるファンをさらに備える、請求項３２に記載の濾過装置。
【請求項３８】
前記微粒子収集面がフィルタを備える、請求項３２に記載の濾過装置。
【請求項３９】
気流路を上流から下流への方向に流れる空気から微粒子を濾過するための携帯型濾過装置であって、
前記気流路を形成する携帯型筐体と、
前記気流路内に定置され、帯電される流路フィルタ微粒子収集面と、
前記空気を前記気流路を通して前記上流から下流への方向に動かすために、前記気流路とともに用いて作動するように構成される軸流ファンと、
を備える濾過装置。
【請求項４０】
前記気流路の近傍でイオンを発生するように向けられるポイントイオン源をさらに備え、前記イオンは接地に対して電荷を主に有し、ここで前記微粒子収集面は前記ポイントイオン源から下流方向に配置され、前記イオンの前記電荷より接地に対して反対の方向に帯電される、請求項３９に記載の濾過装置。
【請求項４１】
前記軸流ファンが前記気流路内に定置される、請求項４０に記載の濾過装置。
【請求項４２】
前記ポイントイオン源が、前記イオンを前記ポイントイオン源からほぼ上流の方向に発生する、請求項４１に記載の濾過装置。
【請求項４３】
複数のポイントイオン源を備え、前記複数のポイントイオン源の各々がイオンを前記気流路の近傍で発生するように向けられ、前記イオンは接地に対して電荷を主に有する、請求項４１に記載の濾過装置。
【請求項４４】
前記複数のポイントイオン源が、前記イオンを前記複数のポイントイオン源からほぼ上流の方向に発生する、請求項４３に記載の濾過装置。
【請求項４５】
前記複数のポイントイオン源の各々が主長手方向軸を有するイオンヘッドを備え、前記イオンヘッドの前記主長手方向軸は前記上流から下流への方向に対して或る配向角で向けられ、ここで前記配向角は、前記気流路に対して内向きに６０度以下、かつ前記気流路から離れて外向きに９０度以下である、請求項４４に記載の濾過装置。
【請求項４６】
前記気流の一部が、前記イオンヘッドを越えて前記上流から下流への方向とほぼ反対の方向に向けられる、請求項４５に記載の濾過装置。
【請求項４７】
前記気流の前記一部が前記微粒子収集面の下流にある気流である、請求項４６に記載の濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオン化空気を用いる空気濾過装置、特に、室内環境において複数のポイントイオン源を用いる空気清浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つの型の先行技術による清浄空気濾過装置が、イオナイザを用いて、ほこりと汚れの粒子に付着するイオンを生成する。次いで荷電粒子が、例えばフィルタまたは電気集塵装置に集められる。そのような装置の効率が、そのあとに集められ得る荷電粒子を生成するイオナイザの有効性に大きく依存する。
【０００３】
従来より、２つの型のイオナイザが清浄空気濾過装置（室内清浄器）で使用されて、ほこりと汚れの粒子を集めるために使用されるフィルタの性能を向上させた。
【０００４】
１つの型のイオナイザが複数のワイヤおよび接地板から成る。高電圧が複数のワイヤに印加される場合、ワイヤと板との間に生じる電界が空気分子を破壊して、大量のイオンを生成する。イオンは非常な高速で接地板に移動し、空気中のほこりと汚れの粒子と衝突して、帯電をほこりと汚れの粒子に移転する。これらのワイヤ・板型のイオナイザは、通常、フィルタ装置の上流に配置されて、フィルタ装置における収集のためにほこりと汚れの粒子を予め帯電させる。粒子を帯電させるための有効な機構ではあるものの、この型のイオナイザは構成するのに費用がかかり、大きい動作電流を必要として、動作させるのに費用がかかり、用いられる非常に高い電圧および大きい電流によって潜在的に安全上の問題がある。この型のイオナイザは、通常、加熱炉および空調用ダクトのような制御された空間で使用される。
【０００５】
エアクリーナーまたは清浄器で広く使用される、別の型のイオナイザがポイントイオナイザである。ポイントイオナイザでは、高電圧、しかしワイヤ・板型イオナイザで通常使用されるよりもはるかに小さい電流が、ポイント電極に印加されて、イオンを生成する。やはり、これらのイオンはほこりと汚れの粒子を帯電させ、それによってフィルタの性能を向上させる。
【０００６】
これらのクリーナーまたは清浄器では、通常、ポイントイオナイザは、クリーナーまたは清浄器を通過する空気の出口に、またはその近くに定置される。通常、これはイオン化粒子を部屋中に分散させるために行われる。そしてこれらのイオン化粒子の少なくともいくらかが、クリーナーまたは清浄器の入口へ戻り、クリーナーまたは清浄器の動作に役立つだろう。
【０００７】
出口ポイントイオナイザの例が、ベリティ（Ｖｅｒｉｔｙ）による米国特許第４，３７６，６４２号明細書「携帯型エアクリーナーユニット（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ａｉｒ  Ｃｌｅａｎｅｒ  Ｕｎｉｔ）」であり、これは携帯型エアクリーナーユニットを記載している。送風機のような空気を動かすものが主フィルタの下流に配置され、露出した負イオン源が送風機の下流の空気出口の外面に配置される。主フィルタは、恒久的に帯電された非発癌性プラスチック膜から細かく切られた繊維から成る。負イオン源は、清浄空気が箱から離れるとき、それをイオン化する。
【０００８】
出口ポイントイオナイザの別の例が、トンプソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）らによる米国特許第５，２６８，００９号明細書「携帯型エアフィルタ装置（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ａｉｒ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）」、家庭、オフィス、または空気中に浮遊する粒子状物質を除去することが望ましい他の区域で使用するための携帯型エアフィルタ装置である。エアフィルタ装置は、出口を通して退出する空気へ負イオンを供給するためのイオナイザを含む。イオンは空気中の異物を帯電させる。結果として、帯電異物が装置の入口に引き込まれる場合、異物は濾過材に保持される。
【０００９】
出口ポイントイオナイザのさらに別の例が、ファン（Ｈｕａｎｇ）による米国特許第５，３３２，４２５号明細書「空気清浄器（Ａｉｒ  Ｐｕｒｉｆｉｅｒ）」であり、ここで、延長した、かつ先細の放電銅針を有する空気清浄器が、清浄器の筐体に含まれる高電圧発生器に電気的に結合され、負イオンを生じる。放電針の輪郭は尖っており、空気出口開口に隣接して配置される先端を有する。放電針は清浄器の筐体から高圧空気の通過方向に延び、これは放電針が高圧空気流に応答して振動し、かつ清浄器の筐体から通過する空気と混合される負イオンの量を増大させることを可能にする。
【００１０】
これらの出口イオナイザは、帯電粒子において非常に有効であり、コストがかなり低く、安全上の問題がほとんどない。しかしながら、ポイントイオナイザ装置は、通常、清浄器の空気出口に、すなわちフィルタの下流に定置される。出口空気イオナイザを用いて、荷電粒子は部屋の空気中に放出され、フィルタを通して再循環させられる前に、かなり長い時間空気中に留まる。結果として、かなりの数のこれらの帯電粒子が、フィルタの代わりに、壁、カーペット、人体、および家具の表面のような、他の外面によって除去される。
【００１１】
他のイオン化濾過装置が、ポイント源イオナイザを濾過装置への空気入口で、またはその近くで使用する。通常、これらの濾過装置は、出口イオナイザのように、イオンを部屋中に分散させるように設計されるか、或いはイオンを濾過装置の空気入口内で気流に直接注入するように設計される。
【００１２】
イオンを部屋中に拡散させる空気清浄装置の型の例が、ロレス（Ｌｏｒｅｔｈ）らによる米国特許第５，９８０，６１４号明細書「空気清浄装置」に示され、これは特に室内空気の清浄用の空気清浄装置を記載している。装置は、コロナ放電電極によって形成される単極イオン源を有するイオン化装置と、高電圧源に接続され、空気を清浄にするための流入通路を有する電気集塵装置と、１つのグループが他のグループの電極素子で挟まれ、それらから間隔を置いて配置され、かつ他のグループの電位と異なる電位であるように配置される、２つのグループの電極素子と、を含む。コロナ放電電極は装置への空気入口の近くに定置される一方で、コロナ放電電極は、電極で発生するイオンが電極から離れてほとんど自由に拡散でき、それによってイオン化装置が定置される部屋中をほとんど自由に拡散するように配置される。そのようなものとして、ロレス（Ｌｏｒｅｔｈ）らによる明細書の記載の装置は、上述の出口イオナイザと同じ欠点の多くを蒙る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
イオンを空気濾過装置の空気入口で、またはその近くで直接気流に、または濾過装置の内部気流に注入するように設計される空気濾過装置は、通常、空気清浄において最適効率を達成しない。通常、これらの装置では、発生するイオンの数および発生イオンがほこりと汚れの粒子に付着する能力が、イオン発生源のイオンコレクターへの近接によって、および濾過装置内の気流中のほこりと汚れの粒子に付着する必要がある、限られた時間の長さによっても制限される。
【００１４】
上に述べたように、イオン発生器を利用する、およびポイント源イオナイザを利用する、多くの先行技術による装置があるものの、そのような先行技術による装置は上述の多くの欠点を蒙る。
【００１５】
いくつかの先行技術による濾過装置は遠心ファンを利用して、空気を濾過装置を通過させる。そのようなファンは効率的であり、広い範囲の圧力降下で使用できるものの、遠心ファンは比較的騒音が大きい。そのようなものとして、遠心ファンは携帯型室内空気濾過装置で使用するために重大な欠点を蒙る。軸流ファンは騒音がかなり小さく、一様な連続した気流を供給し、そして非常に小さく作られ得るが、濾過装置でのそれらの使用が制限されるほどに、圧力降下に非常に敏感である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そのいくつかの実施形態では、本発明は先行技術による濾過装置の欠点の多くを克服する。本発明の空気濾過装置は、部屋全体を帯電イオンで汚染し、それによってかなりの量のほこりと汚れの粒子を室内の表面の他の所に、例えば壁、家具、および人さえにも堆積させるという欠点をあまり蒙らずに、動作効率において著しい改善を達成する。いくつかの実施形態では、流路フィルタ微粒子収集面と軸流ファンとの組合せが、濾過装置がより小さい雑音およびより小さい電力で動作して、従来の濾過材に蓄積された微粒子によって結果として気流が弱められずに、携帯型室内空気濾過装置のようにイオン化の有無にかかわらず、連続して動作する能力を促進することを可能にする。
【００１７】
好ましい実施形態では、複数のポイントイオン源が、気流路の周辺の近傍に定置され、かつ気流路の近傍で複数のポイントイオン源のそれぞれからほぼ上流の方向にイオンを発生するように向けられる。微粒子収集面が、気流路内に複数のポイントイオン源から下流方向に定置される。微粒子収集面はイオンの電荷より接地に対して反対の方向に帯電される。
【００１８】
別の実施形態では、複数のポイントイオン源が、気流路の周辺の近傍に定置され、かつ気流路の近傍で複数のポイントイオン源のそれぞれからほぼ上流の方向にイオンを発生するように向けられる。微粒子収集面が気流路内に複数のポイントイオン源から下流方向に定置される。微粒子収集面はイオンの電荷より接地に対して反対の方向に帯電される。イオントラップが気流路内に複数のイオン源と微粒子収集面との間に定置される。イオントラップは微粒子収集面およびイオンと比べて相対的に電気的に中性である。
【００１９】
好ましい実施形態では、イオンヘッドの主長手方向軸が上流から下流への方向に対して或る配向角で向けられ、ここで配向角は、気流路に対して内向きに６０度以下、かつ気流路から離れて外向きに９０度以下である。
【００２０】
好ましい実施形態では、本発明の濾過装置もまた複数の流路を備え、複数の流路の各々の１つが、複数のポイントイオン源のそれぞれの少なくとも一部を少なくとも部分的に囲む。
【００２１】
好ましい実施形態では、微粒子収集面の下流にある気流の一部が、イオンヘッドを越えて上流から下流への方向とほぼ反対の方向に向けられる。
【００２２】
好ましい実施形態では、気流の一部は複数の流路の少なくとも１つを通して向けられる。
【００２３】
好ましい実施形態では、複数の流路の各々が主長手方向軸を有し、ここで複数の流路の各々の主長手方向軸は、イオンヘッドの主長手方向軸とほぼ平行である。
【００２４】
好ましい実施形態では、イオンヘッドはマルチポイントイオンヘッドを備える。
【００２５】
好ましい実施形態では、本発明は、空気を気流路を通して上流から下流への方向に動かすために、気流路とともに用いて作動するように構成されるファンをさらに備える。
【００２６】
別の実施形態では、本発明は、気流路で上流から下流への方向に流れる空気から微粒子を濾過するための濾過装置を提供する。ポイントイオン源が気流路の近傍でイオンを発生するように向けられ、イオンは接地に対して電荷を主に有する。微粒子収集面が気流路にポイントイオン源から下流方向に定置され、微粒子収集面はイオンの電荷より接地に対して反対の方向に帯電される。気流の一部が配向される。
【００２７】
好ましい実施形態では、上流から下流への方向とほぼ反対の方向にイオン源を越えて向けられる気流の一部が、微粒子収集面の下流にある気流である。
【００２８】
軸流ファンを用いる代替実施形態では、濾過装置が気流路で上流から下流への方向に流れる空気から微粒子を濾過する。ポイントイオン源が、使用される場合、気流路の近傍でイオンを発生するように向けられ、イオンは接地に対して電荷を主に有する。流路フィルタ微粒子収集面が気流路に任意のポイントイオン源から下流方向に定置され、イオンの電荷より接地に対して反対の方向に帯電される。軸流ファンは、空気を気流路を通して上流から下流への方向に動かすために、気流路とともに用いて作動するように構成される。
【００２９】
好ましい実施形態では、軸流ファンは気流路に定置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、製作するのに比較的費用のかからない、携帯型（例えば、デスクトップまたは壁掛け式）室内空気濾過装置として使用され得る、かつ室内空気を濾過し清浄にするために消費者によって容易に使用され得る型であり得る、空気濾過装置を提供する。
【００３１】
実施形態では、フィルタの上流に定置される複数のイオン源が、空気濾過の外側へイオンを発生するように設計されるが、これは空気濾過装置の入口の上流で比較的小さい区域に分散する。これは、発生したイオンが空気中のほこりと汚れの粒子に付着するのを可能にし、次いでこれらの大部分が濾過装置の入口に引き込まれ、その後に収集機構に集められる。このようにして、動作の効率が、部屋全体にイオンを分散させ、それによってイオンを帯電した粒子による部屋表面、例えば壁および家具の汚染のような悪影響を生じることなく達成される。
【００３２】
本発明の濾過装置は、微粒子に汚染したガス流体を上流のイオン源を過ぎて下流の微粒子収集面を越えて、または通って移動させるために、ファンあるいは他の空気移動の装置または方法に依存する。従って、本発明はファンまたは他の空気移動装置を含み、あるいは本発明はそのような空気移動装置を既に含む環境に設置されるように設計される。どちらの場合にも、ガス流体は空気濾過装置を上流から下流への方向に通過する。
【００３３】
空気移動装置は空気濾過装置の入口または排気口か、或いはその間のどこにでも配置され得るのに対して、空気移動装置は、ファンブレードなどへの粒子状汚染物質の集積を最小限にするために、微粒子収集面の下流に配置されることが好ましい。適当なファンとしては従来の軸流ファンまたは遠心ファンが挙げられるが、これらに限定されない。あるいは、微粒子に汚染した空気が、汚染した空気によって、または簡単な対流によって、本発明の空気濾過装置を通って移動させられることもあり得る。熱源によって生じた上昇温暖気流によって移動する空気が、任意の機械的支援を必要とせずに空気濾過装置を通して向けられ得ることもあり得る。
【００３４】
図１は本発明の空気濾過装置１０の一実施形態の断面図を示す。空気が空気濾過装置１０を通って入口１２から排気孔１４へ流れる。通気室が、空気濾過装置１０の外壁１６によってか、或いは空気濾過装置１０が配置される環境によって形成される。後の場合に、通気室は、空調装置におけるように、既存の空気ダクトであることもあり得る。通常、空気は空気濾過装置１０を通って上流から下流への方向に入口１２から排気孔１４へ流れる。
【００３５】
イオンを入口１２からほぼ上流の方向に発生するように向けられる複数のポイントイオン源１８が、入口１２の周辺の近傍に配置される。従って、ポイントイオン源１８は、イオンを入口１２の前で空気濾過装置１０から外側へ分散する。好ましい実施形態では、ポイントイオン源１８は、全くの上流方向の内向きに６０度以下βに、かつ全くの上流方向の外向きに９０度以下αに曲げられる。このように向けられ、ポイントイオン源１８は、かかるイオンが空気中のほこりと汚れの粒子に付着し得る入口１２を越えてだけでなくその前に分散される、イオンを発生することができる。
【００３６】
好ましい実施形態では、ポイントイオン源１８は、マルチポイントイオンヘッドと、高圧電源とから成る。利用することもあり得る高圧電源の例が、負に帯電したイオンを発生する、テキサス州ダラスのコルマー半導体（Ｃｏｌｌｍｅｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（Ｄａｌｌａｓ，Ｔｅｘａｓ））によるマイナス１４キロボルト（−１４ＫＶ）電源である。マルチポイントイオンヘッドは、繊維の平均直径が１０ミクロンである導電性繊維で作られ得る。利用されることもあり得る、そのようなマルチポイントイオンヘッドの例が、１２０ボルト、ＡＣ５０〜６０Ｈｚで動作し、−７ＫＶＤＣを発生する、中華民国台湾中歴市のフュ・フォン・エンタプライズ株式会社（Ｆｕ  Ｆｏｎｇ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ  Ｃｏ．（Ｃｈｕｎｇ−Ｌｉ  Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ  ｏｆ  Ｃｈｉｎａ））によって製造されるモデルＦＡ１−７−２である。
【００３７】
複数のポイントイオン源１８、複数のポイントイオン源１８の位置、および複数のポイントイオン源１８の方向性の組合せが、イオンの効率のよい発生、発生したイオンの空気中のほこりと汚れの粒子への効率のよい付着を可能にし、部屋全体がイオンで汚染されて、ほこりと汚れの粒子は、壁、床、天井、および家具のような、部屋の表面に必ず付着するのを防止する。
【００３８】
イオントラップ２０が空気濾過装置１０の気流中に定置されて、そこを通過するイオンをいくらか捕獲し、ポイントイオン源１８によって生じた雲状のイオンが、空気濾過装置１０の入口１２から外側へ遠く分散し過ぎるのを防止するのに役立つ。イオントラップ２０は過剰イオンを気流から除去し、微粒子収集面２２の中性化を防止する。このように定置され、ポイントイオン源１８の下流でのイオントラップ２０の利用が、部屋全体がイオンで汚染されるのを防止するのをさらに支援する。
【００３９】
ポイントイオン源１８の下流に、この実施形態ではイオントラップ２０の下流に、この実施形態ではフィルタとして示す微粒子収集面２２がある。微粒子収集面２２は受動濾過材、帯電した収集面または収集グリッドであることもあり、これらの全ては従来知られている。好ましい実施形態では、イオントラップ２０は、電気接地に動作可能なように結合される１平方インチ当たり３６メッシュ（１平方センチ当たり５．５８メッシュ）の網目スクリーンである。微粒子収集面２２は帯電流路フィルタである。
【００４０】
それらの気流に対する抵抗が小さく、かつ汚染物質で詰まりにくくなるので、流路フィルタは本発明を適用して使用するために好ましい濾過材である。流路フィルタは、空気が流路を通過するとき粒状物質を除去する、比較的開かれた流路のアレイを提供するように構成される。空気がフィルタの流路を通過するとき、粒状物質は流路壁に堆積され、捕獲される。流路濾過材は多くの構成で、かつ或る範囲の材料で作られ得る。
【００４１】
流路濾過材は、開かれた気流経路を有するハニカム様構造に構成される、材料の形層から直接成形または形成され得る。形層は、流路フィルタを形成するようにともに構成される場合、濾過材を通って空気経路に入る複数の入口開口を画定する。流体経路は、必ずしも形層を通過しないで、空気が濾過材に入り、通過し、そして出ることを可能にする出口開口をさらに有する。ハニカム様構造は、繊維織物、膜、またはそれらの組合せから形成される。流路フィルタは、細い無機繊維、高分子合成繊維、紙、およびいくつかの構造膜のような、表面積の広がった材料を含み得る。
【００４２】
織物ベースの流路濾過材の例が、特開平７−１４４１０８号公報（１９９５年６月６日公開）に記載されている。この公報は、帯電した不織濾過材からハニカムフィルタ（例えば、波形ボール紙のようなひだのある波形濾過材）を形成することは周知であることを示す。この特許出願は、そのようなフィルタ構造の長期効率を、帯電超極細繊維濾過材および帯電スプリット繊維濾過材の濾過材積層板（例えば、米国再発行特許第３０，７８２号明細書に開示されたものに類似）からそれを形成することによって、増大させることを開示する。代替構成が、上述のように、ハニカムフィルタを開示する、特開平７−２４１４９１号公報（１９９５年９月１９日公開）に記載され、そしてそこで波形ハニカム構造を形成するひだのある層および平らな層が、エレクトレット帯電不織濾過材と吸着剤濾過材（活性炭入りのシートなど）が交互に重なった層であり、活性炭層は、やはりエレクトレット帯電される裏地（例えば、不織布）で形成されることが好ましい。特開平１０−１７４８２３号公報（１９９８年６月３０日公開）が、別のハニカム型フィルタを開示し、そしてここでハニカム構造を形成するフィルタ材料が、エレクトレット帯電不織フィルタ層および抗菌性フィルタ層の積層板から形成される。これらのハニカム型フィルタは、小さい気流抵抗が重要であり、かつ単一パス濾過効率があまり重要でない用途、例えば、本発明を適用した再循環型フィルタに有利である。
【００４３】
高分子膜から形成される流路濾過材が、織物ベースの構造に比べて気流抵抗の低減における改善をさらに提供できる。そのようなフィルタの例が、米国特許第３，５５０，２５７号明細書に記載されており、そしてそこで帯電濾過材が不織媒質よりもむしろ膜を用いる。帯電膜は、ガラス繊維または波形クラフト紙の開放気泡フォーム織物として説明されるスペース片によって分離される。圧力降下は、スペーサの多孔率および帯電誘電体膜間のスペースに依存するとして説明される。
【００４４】
特開昭５６−１０３１４号公報（１９８１年２月２日公開）が、波形ハニカム構造が帯電高分子膜（膜または不織布と定義される）から形成された層で形成される構造を開示する。膜には折り畳みプロセスによって「しわ」がつけられることが開示される。帯電膜から形成される類似の膜型ハニカム構造が、関連する特開昭５６−１０３１２号公報および特開昭５６−１０３１３号公報（両方とも１９８１年２月２日公開）にさらに開示される。
【００４５】
本発明を適用して特別な有用性を備えることができる流路濾過材が、エレクトレット帯電され、かつフッ素処理された広がった表面積を有する、それらの膜である。広がった表面積の膜は、リブ、ステム、微小繊維、または膜層の少なくとも１つの面の表面積を広げる他の離散した隆起のような、大きいアスペクト比、小さい寸法構造を有する。それらの織物の対応品のように、広がった表面積の膜は、電荷によって与えられる粒子捕獲効果を減らす表面張力の小さい液体エアロゾルによって、濡れに対する抵抗性を促進する表面フッ素処理によって益することができる。この型の流路フィルタが、インスリー（Ｉｎｓｌｅｙ）らによる米国特許第６，２８０，８２４号明細書に例示されている。
【００４６】
好ましい実施形態では、微粒子収集面２２は、ハグランド（Ｈａｇｇｌｕｎｄ）らによる米国特許出願公開第ＵＳ２００２／０００５１１６Ａ１号明細書「電子濾過装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」（スリーエム・イノベーティブ・プロパティーズ・カンパニー（３Ｍ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）に譲渡）に記載の濾過材である。ハグランド（Ｈａｇｇｌｕｎｄ）らによる公告は、表面構造を有する帯電した高分子膜層を有する電子濾過装置を開示する。膜層は、収集セルの面および対応する空気経路を通る複数の順序付けられた入口開口を画定し、それによって開かれた多孔性容積を形成する、構造化された膜層を有する収集セルとして構成される。空気経路は構造化された膜層によって形成される複数の流路によって画定される。
【００４７】
別の実施形態では、微粒子収集面２２は、米国ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡ））によって製造されるフィルトレート（Ｆｉｌｔｒｅｔｅ）（商標）フィルタのような繊維フィルタである。
【００４８】
あるいは、微粒子収集面２２は、さまざまな周知のフィルタまたは当技術分野で周知の他の任意の微粒子収集装置である。
【００４９】
微粒子収集面２２は、微粒子収集を強化するために、ポイントイオン源１８によって生じたイオンの優勢な電荷と反対である電位に帯電される。
【００５０】
任意に、プレ・フィルタ２４が微粒子収集面２２の直ぐ上流に配置されて、微粒子収集面２２を過剰な汚染物質から部分的に保護する。プレ・フィルタ２４は、活性炭素織物を含む周知の任意のフィルタ型材料から構成される。
【００５１】
図１に示す実施形態では、ファン２６が微粒子収集面２２の下流の気流路に定置される。この実施形態では、ファン２６は空気を、空気濾過装置１０を通して、上流から下流の方向へ、入口１２から排気孔１４へ移動させる役目を果たしている。
【００５２】
任意に、空気濾過装置１０は、入口１２に定置される入口グリル２８と、排気孔１４に定置される出口グリル３０と、を含む。
【００５３】
図２は本発明の代替実施形態を示し、ここで空気濾過装置１０は、図１について述べられた空気濾過装置１０に関して述べられたと同じ素子を含むが、順序がすこし異なる。図２に示す代替実施形態では、ファン２６は微粒子収集面２２および任意のプレ・フィルタ２４の上流に動かされる。このように定置され、ファン２６はやはり空気を、空気濾過装置１０を通して、上流から下流の方向へ、入口１２から排気孔１４へ移動させる役目を果たしている。おそらく図１に示す実施形態ほど有利ではないが、それでもやはり、図２に示す実施形態はかなりの動作効率および有効性を与える。プレ・フィルタ２４および微粒子収集面２２は、気流中に互いに隣接して定置されて図２に示されるものの、プレ・フィルタは、微粒子収集面２２がファン２６の下流に定置されるのに対して、ファン２６の上流に定置されるように、別のやり方で気流中に定置されることもあり得ることを認識し、理解すべきである。
【００５４】
図３は本発明のさらに別の実施形態を示す。図３では、空気濾過装置１０は、気流を空気濾過装置１０を通して移送するために既存の機構に依存している。従って、図３に示す空気濾過装置１０は、ファン２６のような明白な気流生成装置の必要なしに、既存の気流環境に配置される。
【００５５】
図３に示す実施形態では、空気濾過装置１０は既存の気流環境の入口１２の近くに配置される。既存の気流環境の例がビル内などの空調装置である。そのような環境では、空気濾過装置１０は、空気が流路に入る入口１２近くの位置に配置されることもあり得る。そのような入口１２は、ビルの空気を集め、かつそれを空調装置へ戻す空気リターンレジスタであることもあり得る。この実施形態における排気孔１４は、単に空気濾過装置１０から既存の気流環境の残りへの空気の通路、または既存の空調装置の既存のダクトであることもあり得る。この実施形態では、外壁１６が、既存の空調装置の既存のダクトのような、既存の気流環境の既存の壁であることもあり得る。
【００５６】
図４は、配向ポイントイオン源１８の好ましい角度を示すポイントイオン源１８のクローズアップ細部である。上述のように、ポイントイオン源１８は、空気濾過装置１０の入口１２の周辺近くに定置される必要がある。さらに、ポイントイオン源１８は、空気濾過装置１０を通る気流の方向によって決定されるように、イオンを主に入口１２から上流の直ぐ入口１２の近傍で発生する角度に向けられる必要がある。配向の好ましい角度が、空気濾過装置１０を通る気流の上流にまっすぐに向けられる軸次元を有するポイントイオン源１８を有する。この配向は発生イオンの大多数を入口１２の上流に向ける。配向の代替角度が上流方向に対して６０度以下の内向き角度βを含む。内向きに６０度を超えて配向されると、通常、空気濾過装置１０でのほこりと汚れの粒子の収集に効果的に役立つように、入口１２の上流に充分なイオンを発生しない。具体的に言えば、配向の角度が内向きの９０度αである横流イオナイザが、イオンの非効率的な発生を生じる。
【００５７】
あるいは、ポイントイオン源１８は、上流方向に対して外向きに９０度以下に曲げられることもあり得る。９０度より大きい外向きの配向角度が、空気濾過装置１０内の下流方向で、かつ気流路の外側でイオンの主な発生を生じることが分かった。これは室内環境のイオンによる優勢な飽和、および上述のそのような飽和の結果として生じる欠点をもたらす。しかしながら、９０度までの外向きの配向角度が、特に、空気濾過装置１０を通る気流の移動と結合され、空気は入口１２を通って空気濾過装置１０に引き込まれる場合、上流方向でのイオンの発生を主に生じることが分かった。ポイントイオン源１８は上流方向に対して外向きに向けられることが好ましい。
【００５８】
もちろん、複数のポイントイオン源１８のうちの１つの配向角度が、かかる複数のポイントイオン源１８のうちの別のものの配向角度と異なることもあり得る。例えば、複数のポイントイオン源１８のうちの１つが、上流方向にまっすぐに向けられる（図４に示すようにゼロ（０）度の角度）こともあり得るのに対して、複数のポイントイオン源１８のうちの別のものが、４５度の角度で内向きに向けられることもあり得る。そのような配向角度の混合が、例えば特定の部屋構成において、望ましい。
【００５９】
図５は、空気濾過装置１０の代替実施形態の断面の一部のクローズアップ図を示す。図５の空気濾過装置１０は図１に示す空気濾過装置１０と類似であり、ここで空気濾過装置１０は入口１２を空気濾過装置１０の上流端に有し、気流は空気濾過装置１０を下流方向に入り、任意の入口グリル２８、ポイントイオン源１８（１つだけ図５に示す）、イオントラップ２０、微粒子収集面２２、任意のファン２６、および任意の出口グリル３０を通過する。しかしながら、図５に示す空気濾過装置１０の実施形態は、空気を上流方向に、ポイントイオン源１８を超えて、または近くを通って向ける気流路３２をさらに含む。そのような気流路は、空気濾過装置１０の気流路の内部か、或いは外部に任意の方法によって構成される。そのような気流路は空気濾過装置１０の気流路を通過する空気を利用するか、または別の源からの空気を利用する。好ましい実施形態では、空気濾過装置１０の気流路の一部が壁３４で仕切られて、引き込まれる空気の一部を上流の後方へ、かつポイントイオン源１８を越えてすぐに気流路に流し込む。微粒子収集面２２の下流側から受け入れた空気が、空気濾過装置１０が配置されている部屋の周囲空気圧力に対して圧力を受けているので、空気は、追加の機械的支援なしに、ポイントイオン源１８を越えて上流へ通過する。もちろん、空気をポイントイオン源１８を越えて上流方向に通過させる他の機構が、別の源の機械的支援を利用する機構を含んで想定されることを認識し、理解するべきである。ポイントイオン源１８を越えて通過する空気は、イオンを入口１２から上流方向に分散させるのに役立つばかりでなく、恐らくさらにはっきりと、粒状物質のポイントイオン源１８への蓄積を防止して、ポイントイオン源１８を清浄に、かつより有効に保つのに役立つ。
【００６０】
図６は、斜視図で示す、図１の空気濾過装置１０の図示である。空気濾過装置１０を通る気流が入口グリル２８から出口グリル３２へ上流方向から流れる。ポイントイオン源１８は入口１２の周辺の近くに定置され、発生したイオンを入口１２から離れて上流方向に主に向ける。イオントラップ２０は入口１２の下流に定置されて、イオンの部屋中への拡散を制限する。微粒子収集面２２はイオントラップ２０の下流に定置されて、空気濾過装置１０を通過するイオンに付着する粒状物質を収集する。ファン２６は空気濾過装置１０を通る気流に対して機械的支援を与える。
【００６１】
空気濾過装置１０が、２つのポイントイオン源１８を有するとして、上記の実施形態で説明され、示されたとはいえ、２を超える複数のポイントイオン源１８を有する、他の実施形態が検討されることを認識し、理解するべきである。具体的に言えば、ポイントイオン源１８の数は２以上の任意の数である。もちろん、追加の利益が追加のポイントイオン源１８を追加することによって達成される一方で、もう１つのポイントイオン源１８よって達成される追加の利益は、ポイントイオン源１８の数が増加するにつれて減少する。従って、追加のポイントイオン源１８のコスト利益比が、結局はポイントイオン源１８の数が増加されるにつれて低下することが予想される。
【００６２】
好ましい実施形態では、ポイントイオン源１８は、入口グリル２８の外面の後で５ミリメートル凹んだイオナイザヘッドを有する。代替実施形態では、ポイントイオン源１８のイオナイザヘッドは、入口グリル２８の外面の後で１０ミリメートル凹んでいる。イオナイザヘッドが凹んでいる、入口グリル２８の穴の直径が８ミリメートルの直径を有することが好ましい。代替実施形態では、イオナイザヘッドが凹んでいる、入口グリル２８の穴の直径が２０ミリメートルの直径を有する。
【００６３】
好ましい実施形態では、空気濾過装置１０が、市販の空気清浄器、すなわち、マサチューセッツ州ミルフォードのポレネックス、ホルムズ・グループ（Ｐｏｌｌｅｎｅｘ，Ｔｈｅ  Ｈｏｌｍｅｓ  Ｇｒｏｕｐ（Ｍｉｌｆｏｒｄ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ））によって販売されている「ポレネックス・モデルＰＡ１１５（Ｐｏｌｌｅｎｅｘ  Ｍｏｄｅｌ  ＰＡ１１５）」を変更することによって構成される。最初のファン２６は、イリノイ州ナイルズのデイトン・エレクトリック・マニファクチャリング（Ｄａｙｔｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ（Ｎｉｌｅｓ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）によって販売されている「デイトン１０５  ＣＦＭ  ＡＣ軸流ファン４ＷＴ４７（Ｄａｙｔｏｎ  １０５  ＣＦＭ  ＡＣ  ａｘｉａｌ  ｆａｎ  ４ＷＴ４７）」と置き換えられる。ポイントイオン源１８は、中心線、すなわちｚ軸、空気清浄器の前面に関して対称に取り付けられる。ポイントイオン源１８は電気的に絶縁され、ポイントイオン源１８およびイオントラップ２０は電気的に分離される。イオントラップ２０は電気的に接地される。
【００６４】
２つの型のポイントイオン源１８、針先電極および繊維状電極が好ましい。針先電極は、先端の直径が４０ミクロンであるタングステン針である。繊維状電極は、繊維の平均直径が１０ミクロンである導電性繊維から作られる。
【００６５】
好ましい微粒子収集面２２は、米国特許出願公開第ＵＳ２００２／０００５１１６Ａ１号明細書に記載されているような帯電濾過材、またはミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ））によって製造されるフィルトレート（Ｆｉｌｔｒｅｔｅ）（商標）繊維状媒質である。もちろん、他の種類の帯電濾過材が検討され、本発明で使用される。
【００６６】
本発明については種々の変更および改変が、本発明の範囲および精神を逸脱することなしに当業技術者に明らかであろう。本発明は上述の例示の実施形態に限定されないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】クリーナーの部品が定置されたイオナイザ、トラップ、フィルタ、およびファン（上流から下流への気流順にある）である、本発明の一実施形態の断面図である。
【図２】クリーナーの部品が定置されたイオナイザ、トラップ、ファン、およびフィルタ（上流から下流への気流順にある）である、本発明の別の実施形態の断面図である。
【図３】クリーナーの部品が定置されたイオナイザ、トラップ、およびフィルタ（上流から下流への気流順にある）である、本発明の別の実施形態の断面図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態におけるイオナイザの向きの好ましい角度のクローズアップ図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるイオナイザチップ空気流の詳細図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態の組立分解斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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