ЛОКАЛЬНЫЙ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ
LOCAL AIR CLEANER

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству локальной очистки воздуха.
Уровень техники
Рабочее место в чистом помещении обычно представляет собой устройство для улучшения чистоты воздуха в локальном рабочем пространстве. В типовом чистом рабочем месте для поддержания чистоты только передняя сторона рабочего стола имеет рабочий проем, а другие его стороны формируют ограждение. В таком чистом рабочем месте в ограждении делается отверстие для выпуска чистого воздуха, и работник помещает свои руки через передний рабочий проем в ограждение для выполнения работы.
Однако ширина рабочего проема в чистом рабочем месте невелика. Соответственно, возникают трудности у работников, выполняющих сборку прецизионного прибора или аналогичные работы. Кроме того, при организации производственной линии, когда для выполнения работы требуется перенос изготовленных деталей или компонентов для изготовления, предпринимались попытки размещения всей линии в чистом помещении. В этом случае, однако, возникают проблемы, связанные с увеличением размеров оборудования.
Поэтому было предложено устройство локальной очистки воздуха, в котором против друг друга размещаются проходные поверхности/стенки с проходами для воздушного потока двух приточных (принудительной циркуляции) вентиляторов, обеспечивающих выдувание однородного потока очищенного воздуха так, что происходит столкновение воздушных потоков из соответствующих проходных поверхностей для воздушного потока, для создания области между двумя приточными вентиляторами, являющейся пространством с чистым воздухом более чистым, чем в других областях (патентный Документ 1).
Перечень ссылок
Патентные документы
Патентный документ 1. Нерассмотренная Японская патентная заявка Kokai, Публикация №2008-275266
Раскрытие изобретения
Техническая задача
Несмотря на то что устройство локальной очистки воздуха может сделать рабочее пространство пространством чистого воздуха за короткое время, работнику (работнице) может потребоваться постоянное поддержание чистоты внутри рабочего пространства на высоком уровне даже и тогда, когда он (она) не выполняет там работы. В этом случае, когда работник не работает в рабочем пространстве, желательно, чтобы энергопотребление устройства локальной очистки воздуха было минимальным.
Настоящее изобретение было разработано с учетом описанной проблемы, и его задачей является создание устройства локальной очистки воздуха, в котором может быть снижено энергопотребление при условии поддержания высокого уровня чистоты в пространстве чистого воздуха.
Решение задачи
Для решения поставленной задачи устройство локальной очистки воздуха, в соответствии с первой особенностью настоящего изобретения, включает:
приточный вентилятор (устройство выдувания), имеющий проходную поверхность (с проходом/отверстиями) для воздушного потока, через которую выдувается однородный поток очищенного воздуха, и
воздуховод, расположенный со стороны приточного вентилятора, имеющей проходную поверхность для воздушного потока, и проходящий от его стороны, имеющей проходную поверхность для воздушного потока, к выпускной стороне однородного воздушного потока с формированием проходной поверхности на концевой части выпускной стороны,
причем приточный вентилятор расположен таким образом, что однородный поток очищенного воздуха, выдуваемый из проходной поверхности воздушного потока, проходит через воздуховод внутри него, затем наталкивается на поверхность столкновения воздушного потока на выпускной стороне проходной поверхности воздуховода; проходная поверхность воздуховода разнесена с поверхностью столкновения воздушного потока и располагается напротив нее с формированием открытой области между проходной поверхностью воздуховода и поверхностью столкновения воздушного потока; и однородный поток очищенного воздуха, выдуваемый из проходной поверхности для воздушного потока, сталкивается с поверхностью столкновения воздушного потока, вытекая наружу из открытой области с тем, чтобы обеспечить внутри воздуховода и внутри открытой области более высокий уровень чистоты, чем в других областях, при этом
устройство локальной очистки воздуха включает по меньшей мере одно из средства для измерения давлений внутри воздуховода и внутри приточного вентилятора, средства для измерения чистоты внутри воздуховода или открытой области и средства для измерения области (площади) промежутка между воздуховодом и поверхностью столкновения воздушного потока; и
для обеспечения чистоты на основе результатов измерения устройство локальной очистки воздуха управляет скоростью потока однородного потока очищенного воздуха, выдуваемого из проходной поверхности для воздушного потока, так, что она может быть уменьшена или увеличена.
Устройство локальной очистки воздуха в соответствии со второй особенностью изобретения включает:
пару приточных вентиляторов, каждый из которых имеет проходную поверхность для воздушного потока, выдувающую однородный поток очищенного воздуха;
воздуховод, расположенный со стороны каждого из пары приточных вентиляторов, имеющих сторону проходной поверхности для воздушного потока, и проходящий со стороны каждого из них, имеющей проходную поверхность для воздушного потока, к выпускной стороне однородного воздушного потока с формированием проходной поверхности на концевой части выпускной стороны,
при этом проходные поверхности обоих воздуховодов разнесены друг от друга и расположены против друг друга так, что формируют открытую область между проходными поверхностями каждого воздуховода; и
однородные потоки очищенного воздуха, выдуваемые из каждой проходной поверхности для воздушного потока, сталкиваются друг с другом внутри открытой области, вытекая наружу из открытой области, для обеспечения чистоты внутри воздуховодов и внутри открытой области более высокой, чем в других областях,
причем устройство локальной очистки воздуха включает по меньшей мере одно из средства для измерения давлений внутри воздуховодов и внутри приточных вентиляторов, средства для измерения чистоты внутри воздуховодов или открытой области и средство для измерения области промежутка между проходными поверхностями воздуховодов; и
для обеспечения чистоты на основе результатов измерения устройство локальной очистки воздуха управляет скоростью потока однородного потока очищенного воздуха, выдуваемого из проходных поверхностей для воздушного потока, так, что она может быть уменьшена или увеличена.
Устройство локальной очистки воздуха в соответствии с третьей особенностью настоящего изобретения включает:
пару приточных вентиляторов, каждый из которых имеет проходную поверхность для воздушного потока, выдувающую однородный поток очищенного воздуха;
воздуховод, расположенный со стороны одного из двух приточных вентиляторов, имеющих проходную поверхность для воздушного потока, и проходящий со стороны одного из них, имеющей проходную поверхность для воздушного потока, к выпускной стороне однородного воздушного потока с формированием проходной поверхности на концевой части выпускной стороны,
при этом проходная поверхность этого воздуховода разнесена с проходной поверхностью для воздушного потока приточного вентилятора, не имеющего воздуховода, и расположена напротив нее для формирования открытой области между проходной поверхностью этого воздуховода и проходной поверхностью для воздушного потока приточного вентилятора, не имеющего воздуховода; и
однородные потоки очищенного воздуха, выдуваемые из каждой проходной поверхности для воздушного потока, сталкиваются друг с другом внутри открытой области, вытекая наружу из открытой области, для обеспечения чистоты внутри воздуховода и внутри открытой области более высокой, чем в других областях, причем
устройство локальной очистки воздуха включает по меньшей мере одно из средства для измерения давлений внутри воздуховода и внутри приточных вентиляторов, средства для измерения чистоты внутри воздуховода или открытой области и средства для измерения области промежутка между проходной поверхностью воздуховода и приточным вентилятором, не имеющим воздуховода; и
для обеспечения чистоты на основе результатов измерения устройство локальной очистки воздуха управляет скоростью однородного потока очищенного воздуха, выдуваемого из проходных поверхностей для воздушного потока, так, что она может быть уменьшена или увеличена.
Воздуховод может включать подвижную часть, посредством которой можно изменять длину воздуховода. В этом случае, расстояние между проходной поверхностью воздуховода и поверхностью столкновения воздушного потока может быть уменьшено перемещением подвижной части для увеличения длины воздуховода.
Преимущества изобретения
Настоящее изобретение позволяет снизить мощность потребления, сохраняя при этом чистоту пространства чистого воздуха на высоком уровне чистоты.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 представлено устройство локальной очистки воздуха в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 представлена конструкция приточного вентилятора;
на фиг. 3 представлена конструкция воздуховода;
на фиг. 4 представлена структурная схема контроллера;
на фиг. 5 представлен график зависимости скорости потока воздуха, выдуваемого из проходной поверхности для воздушного потока, и от площади поверхности промежутка;
на фиг. 6 представлена иллюстрация воздушного потока в нормальном режиме работы;
на фиг. 7 представлена иллюстрация воздушного потока в энергосберегающем режиме;
на фиг. 8 представлен другой пример устройства локальной очистки воздуха;
на фиг. 9 представлен еще один пример устройства локальной очистки воздуха;
на фиг. 10 схематически представлено устройство локальной очистки воздуха, использованное в Примере; и
на фиг. 11 приведена таблица полученных результатов энергопотребления и чистоты внутри воздуховода при изменении расстояния (поверхности промежутка) и скорости потока.
Перечень ссылочных обозначений
1 Устройство локальной очистки воздуха
2, 2а Приточный вентилятор
3 Воздуховод
21 Корпус
22 Всасывающая поверхность воздушного потока
23 Поверхность выдувания воздуха (проходная поверхность для воздушного потока)
24 Нагнетающий механизм
25 Высокоэффективный фильтр
26 Механизм выпрямления потока
27 Фильтр предварительной очистки
31 Проходная поверхность
32 Подвижная часть
100 Контроллер
111 ПЗУ
112 ОЗУ
113 Порт ввода/вывода
114 Процессор
115 Шина
121 Панель управления
123 Датчик давления
125 Вентилятор
127 Механизм перемещения
W Поверхность столкновения воздушного потока
Осуществление изобретения
Далее, со ссылками на чертежи, приводится описание устройства локальной очистки воздуха в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 1 изображен пример устройства локальной очистки воздуха в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.
Согласно фиг. 1, устройство 1 локальной очистки воздуха, в соответствии с настоящим изобретением, включает приточный вентилятор 2, расположенный так, что он обращен к поверхности W столкновения воздушного потока, например стенке или перегородке, воздуховод 3, установленный на приточном вентиляторе 2, и контроллер 100, управляющей каждой частью устройства.
Приточным вентилятором 2 может быть любой приточный вентилятор при условии, что он обладает механизмом выдувания однородного потока очищенного воздуха. В конструкции приточного вентилятора 2 может быть использован фильтр очистки, встроенный в базовую конструкцию приточного вентилятора, обычно используемую в приточно-вытяжных вентиляторах.
Используемые в настоящем описании термины "однородный воздушный поток" и "однородный поток" имеют то же значение, что и однородный поток, описанный в "Промышленной вентиляции" Taro Hayashi (опубликовано Японским Обществом инженеров по отоплению, кондиционированию воздуха и санитарной технике, 1982 г.), и означают поток с низкой воздушной скоростью, отличающийся равномерной непрерывностью и не содержащий большой вихревой части. Однако в настоящем изобретении не предполагается создания воздуходувного устройства, строго соответствующего требованиям по скорости потока и распределению скорости. В однородном воздушном потоке, тем не менее, вариации в распределении скорости в отсутствие препятствий предпочтительно составляют в пределах ±50%, желательно в пределах ±30% относительно среднего значения.
Приточный вентилятор 2 расположен так, что его проходная поверхность 23 для воздушного потока лежит напротив поверхности W столкновения воздушного потока, например стенки. В настоящем описании, значение выражения "его проходная поверхность 23 для воздушного потока лежит напротив поверхности W столкновения воздушного потока" включает не только положение, когда проходная поверхность 23 для воздушного потока приточного вентилятора 2 и поверхность W столкновения воздушного потока располагаются против друг друга параллельно друг другу, но, например, когда они слегка отклонены друг от друга. Что касается относительного наклона между проходной поверхностью 23 для воздушного потока приточного вентилятора 2 и поверхностью W столкновения воздушного потока, то угол между ними предпочтительно составляет в пределах 30 градусов.
В приточном вентиляторе 2 в данном варианте выполнения, каждый из девяти (три штуки вдоль x три штуки поперек) приточных вентиляторов объединены соединительной рамой так, что их проходные поверхности для воздушного потока ориентированы в одном направлении, а короткие стороны и длинные стороны приточных вентиляторов соответственно расположены, примыкая друг к другу. На фиг. 2 показана конструкция одного приточного вентилятора 2a. Кроме того, конструкции других приточных вентиляторов 2, объединенных соединительной рамой, в целом, аналогичны конструкции приточного вентилятора 2a.
Как показано на фиг. 2, корпус 21 приточного вентилятора 2a в целом имеет форму прямоугольного параллелепипеда, и на одной поверхности корпуса 21 сформирована всасывающая поверхность 22 воздушного потока. Всасывающая поверхность 22 воздушного потока представляет собой, например, поверхность с множеством отверстий, сформированных целиком на одной стороне корпуса 21. Сквозь эти отверстия всасывающая поверхность 22 воздушного потока втягивает наружный воздух или воздух помещения, представляющий собой воздух вокруг приточного вентилятора 2a. Кроме того, на другой поверхности корпуса 21, противолежащей всасывающей поверхности 22 воздушного потока, формируется поверхность 23 выдувания воздуха (проходная поверхность для воздушного потока). Проходная поверхность 23 для воздушного потока представляет собой, например, поверхность с множеством отверстий, сформированных целиком на одной поверхности корпуса 21. Сквозь эти отверстия проходная поверхность 23 для воздушного потока выдувает наружу однородный воздушный поток чистого воздуха, сформированный в приточном вентиляторе 2a. Размеры проходной поверхности 23 для воздушного потока приточного вентилятора 2a не имеют определенных ограничений и составляют, например, 1050×850 мм.
Внутри корпуса 21 расположен нагнетающий механизм 24, высокоэффективный фильтр 25 и механизм 26 выпрямления потока.
Нагнетающий механизм 24 расположен со стороны корпуса 21, где находится всасывающая поверхность 22 воздушного потока. Нагнетающий механизм 24 включает всасывающий вентилятор и аналогичное устройство. Нагнетающий механизм 24 втягивает наружный воздух или воздух помещения, окружающий приточный фильтрующий вентилятор 2a, через всасывающую поверхность 22 воздушного потока и выдувает воздушный поток из проходной поверхности 23 для воздушного потока. Как будет показано ниже, вентилятор 125 соединен с контроллером 100 для изменения скорости воздушного потока, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока.
Высокоэффективный фильтр 25 расположен между нагнетающим механизмом 24 и механизмом 26 выпрямления потока. Высокоэффективный фильтр 25 представляет собой высокоэффективный фильтр, соответствующий уровню очистки, например, фильтра HEPA (высокоэффективный фильтр очистки воздуха - от англ. High Efficiency Particulate Absorption Filter) или ULPA (сверхвысокоэффективный фильтр очистки воздуха - от англ. Ultra Low Penetration Air Filter), для фильтрации поступающего окружающего воздуха. Высокоэффективный фильтр 25 очищает окружающий воздух, всасываемый нагнетающим механизмом 24, с получением чистого воздуха, обладающего требуемым уровнем очистки. Чистый воздух, очищенный высокоэффективным фильтром 25 до требуемого уровня чистоты, подается нагнетающим механизмом 24 в механизм 26 выпрямления потока.
Механизм 26 выпрямления потока расположен между высокоэффективным фильтром 25 и проходной поверхностью 23 для воздушного потока. Механизм 26 выпрямления потока включает пневматический дроссель (не показан) и сформирован с использованием перфорированной пластины, сетчатого элемента и (или) аналогичного устройства. Механизм 26 выпрямления потока исправляет (выпрямляет) поток воздуха, поступающий из высокоэффективного фильтра 25 и имеющий удельный расход воздуха, отличающийся от удельного расхода по всей проходной поверхности 23, с получением униформизированного воздушного потока (однородный воздушный поток), удельный расход воздуха которого не отличается от удельного расхода по всей проходной поверхности 23 для воздушного потока. Выпрямленный однородный воздушный поток выдувается нагнетающим механизмом 24 со всей площади проходной поверхности 23 наружу приточного вентилятора 2.
Кроме того, как показано на фиг. 2, приточный вентилятор 2а предпочтительно имеет фильтр 27 предварительной очистки, расположенный между всасывающей поверхностью 22 воздушного потока и нагнетающим механизмом 24 в корпусе 21. Примером фильтра 27 предварительной очистки может служить фильтр средней эффективности. Благодаря размещению фильтра 27 предварительной очистки между всасывающей поверхностью 22 воздушного потока и нагнетающим механизмом 24, удаляются относительно крупные частицы пыли, содержащиеся в окружающем воздухе, засасываемом в корпус 21 через всасывающую поверхность 22 воздушного потока. При этом частицы пыли могут удаляться в несколько этапов соответственно размеру частиц, содержащихся в окружающем воздухе. При этом может поддерживаться продолжительное время работоспособность высокоэффективного фильтра 25, легко подверженного засорению.
В сформированном таким образом приточном вентиляторе 2a окружающий воздух, втягиваемый нагнетающим механизмом 24, очищается с получением чистого воздуха, имеющего требуемый уровень чистоты, посредством фильтра 27 предварительной очистки и высокоэффективным фильтром 25. Затем, поток прошедшего очистку воздуха подвергается выпрямлению посредством механизма 26 выпрямления потока. Очищенный однородный воздушный поток выдувается наружу по всей площади проходной поверхности 23 для воздушного потока в направлении, в целом перпендикулярном проходной поверхности 23 для воздушного потока приточного фильтрующего вентилятора 2a.
Со стороны приточного вентилятора 2, имеющего проходную поверхность 23 для воздушного потока, одним концом присоединен воздуховод 3. Кроме этого, воздуховод 3 расположен на проходной поверхности 23 для воздушного потока и сформирован так, что проходит от нее в направлении движения однородных воздушных потоков, выдуваемых из проходной поверхности 23 для воздушного потока, и охватывает по периферии периметр проходной поверхности 23 для воздушного потока. Например, когда проходная поверхность 23 для воздушного потока имеет прямоугольную форму, воздуховод 3 сформирован так, чтобы иметь U-образную форму поперечного сечения. При U-образной форме воздуховода в сочетании с поверхностью пола, воздуховод 3 образует окружающую периферийную часть в направлении выхода однородного потока воздуха и охватывает вокруг, как туннель, воздушный поток параллельно выдуваемому из него однородному воздушному потоку.
Воздуховод 3 может быть сформирован из любого материала при условии, что поток, выдуваемый из проходной поверхности 31, сможет сохранять параметры однородного потока очищенного воздуха, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока. Кроме того, воздуховод 3 не обязательно должен полностью закрывать весь периметр однородного воздушного потока при условии, что могут быть сохранены параметры однородного потока очищенного воздуха, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока. Например, в части воздуховода 3 может быть сформировано отверстие или прорезь.
Предпочтительно проходная поверхность 31 выполняется той же формы, что и проходная поверхность 23 для воздушного потока. В целом одинаковая форма проходной поверхности 31 и проходной поверхности 23 для воздушного потока способствует поддержанию на проходной поверхности 31 однородности воздушного потока, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока.
Длина b воздуховода 3 должна быть такой, чтобы между проходной поверхностью 23 для воздушного потока и поверхностью W столкновения воздушного потока формировалось пространство нужного размера, и проходная поверхность 31 и поверхность W столкновения воздушного потока располагались обращенными друг к другу и разнесенными друг от друга на заданное расстояние a. При этом воздуховод 3 располагается так, что проходная поверхность 31 и поверхность W столкновения воздушного потока обращены друг к другу при их разнесении друг от друга на заданное расстояние a между ними. Тогда, поскольку проходная поверхность 31 располагается так, чтобы находиться напротив поверхности W столкновения воздушного потока, с разносом между ними, между проходной поверхностью 31 и поверхностью W столкновения воздушного потока формируется открытая область. В этом положении, однородный воздушный поток, выдуваемый из проходной поверхности 23 для воздушного потока приточного вентилятора 2 (проходной поверхности 31) сталкивается с поверхностью W столкновения воздушного потока, изменяя направление своего движения. Например, когда проходная поверхность 31 расположена напротив стенки параллельно ей, однородный воздушный поток сталкивается с поверхностью W столкновения воздушного потока и изменяет направление потока по существу на перпендикулярное. При этом однородный воздушный поток, испытавший столкновение с поверхностью W столкновения воздушного потока и изменивший направление движения потока, отводится из открытой области между проходной поверхностью 31 и поверхностью W столкновения воздушного потока наружу из пространства между проходной поверхностью 23 для воздушного потока и поверхностью W столкновения воздушного потока. В результате, в области между проходной поверхностью 23 для воздушного потока и поверхностью W столкновения воздушного потока может быть получено чистое пространство.
Кроме того, устройство 1 локальной очистки воздуха в соответствии с настоящим изобретением имеет механизм регулирования расстояния, которым можно регулировать расстояние a между проходной поверхностью 31 и поверхностью W столкновения воздушного потока. В настоящем варианте выполнения, показанном на фиг. 3, воздуховод 3 имеет подвижную часть 32, сформированную так, чтобы закрывать боковую поверхность воздуховода 3, имеющего проходную поверхность 31, и способную изменять длину b воздуховода 3. Как будет показано ниже, подвижная часть 32 связана с механизмом 127 перемещения, который перемещает движущуюся часть 32 для изменения длины b воздуховода 3, тем самым обеспечивая регулировку расстояния a между проходной поверхностью 31 и поверхностью W столкновения воздушного потока.
Кроме того, устройство 1 локальной очистки воздуха в соответствии с настоящим изобретением включает по меньшей мере средство для измерения давлений внутри воздуховода 3 и внутри приточного вентилятора 2, или средство для измерения чистоты внутри воздуховода 3 или открытой области, или средство для измерения области промежутка между воздуховодом 3 и поверхностью W столкновения воздушного потока. При этом, для обеспечения чистоты на основе результатов измерения, устройство 1 локальной очистки воздуха управляет скоростью потока однородного потока очищенного воздуха, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, так, что она может быть уменьшена или увеличена.
Примеры выполнения средства для измерения давлений внутри воздуховода 3 и внутри приточного вентилятора 2 включают датчик давления 123, описание которого приводится ниже. Примеры средства для измерения чистоты в открытой области включают счетчик частиц, позволяющий измерять число частиц пыли. Примеры средства для измерения области промежутка между воздуховодом 3 и поверхностью W столкновения воздушного потока включают датчик расстояния.
В данном описании, под площадью поверхности промежутка имеется в виду любая из следующих площадей:
(1) площадь трех открытых поверхностей между проходной поверхностью 31 воздуховода 3 и поверхностью W столкновения воздушного потока (площадь четырех поверхностей в случае отсутствия пола);
(2) площадь трех открытых поверхностей между проходной поверхностью 31 воздуховода 3 и приточным вентилятором 2, не имеющим воздуховода 3 (площадь четырех поверхностей в случае отсутствия пола);
(3) площадь трех открытых поверхностей между проходными поверхностями 31 воздуховодов 3 (площадь четырех поверхностей в случае отсутствия пола).
Примеры способа измерения этой площади поверхности промежутка включают способ простого вычисления с использованием данных датчика расстояния и длин сторон воздуховода 3 и способ вычисления с использованием скорости выдуваемого воздуха в промежутке и объема воздуха, выдуваемого из приточного вентилятора 2.
Контроллер 100 управляет каждой частью устройства установки 1 локальной очистки воздуха. На фиг. 4 представлена структурная схема контроллера 100. Как показано на фиг. 4, к контроллеру 100 подсоединены панель 121 управления, датчик 123 давления, вентилятор 125, механизм 127 перемещения и др.
Панель 121 управления включает экран дисплея и кнопки управления для посылки оператором команд управления к контроллеру 100. Кроме того, на экран дисплея панели 121 управления выводится информация различного вида от контроллера 100.
Датчик 123 давления встроен, например, в приточный вентилятор 2, и один из его измерительных входов расположен внутри воздуховода 3, а другой расположен внутри приточного вентилятора 2. Датчик 123 давления измеряет внутреннее давление в воздуховоде 3 и внутреннее давление в приточном вентиляторе 2 и сообщает величину перепада давления между ними контроллеру 100.
Вентилятор 125 управляет скоростью воздушного потока, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, для получения количества воздуха, задаваемого контроллером 100.
Механизм 127 перемещения соединен с подвижной частью 32 для перемещения подвижной части 32 так, чтобы установить длину b воздуховода 3 в соответствии с командой контроллера 100. Кроме того, механизм 127 перемещения включает датчик или аналогичное устройство для определения положения подвижной части 32 для передачи данных об этом положении (длине b воздуховода 3) контроллеру 100.
Контроллер 100 включает постоянную память (ПЗУ) 111, оперативную память (ОЗУ) 112, порт ввода/вывода 113, центральный процессор (ЦП) 114 и шину 115, соединяющую все эти элементы друг с другом.
ПЗУ 111 содержит электрически стираемое ПЗУ (ЭСППЗУ), флэш-память, жесткий диск, или аналогичное устройство, и носитель данных для хранения рабочей программы для ЦП 114 или иных данных. ОЗУ 112 действует как рабочая область ЦП 114 или аналогичное устройство.
Порт 113 ввода/вывода соединен с панелью 121 управления, датчиком 123 давления, вентилятором 125, механизмом 127 перемещения и другими устройствами для управления вводом/выводом данных и сигналов.
ЦП 114 образует ядро контроллера 100 и выполняет управляющую программу, хранящуюся в ПЗУ 111, для управления работой устройства 1 локальной очистки воздуха в соответствии с командами, получаемыми от панели 121 управления. Другими словами, ЦП 114 побуждает датчик 123 давления, вентилятор 125 и другие устройства определять давление, объем воздуха, скорость воздуха в промежутке, концентрацию загрязнителей и другие параметры внутри воздуховода 3 и на основе этих данных выдавать сигнал управления на вентилятор 125 или другое устройство для управления работой устройства 1 локальной очистки воздуха.
Шина 115 передает информацию между соответствующими частями.
Кроме того, в контроллере 100 хранится модель, определяющая соотношение между скоростью воздуха (скоростью потока), выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, и поверхностью промежутка, как это показано на фиг. 5. Эта модель определяет соотношение между площадью поверхности промежутка и скоростью однородного потока очищенного воздуха, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока в режиме, когда обеспечивается чистота, и является моделью, позволяющей вычислить скорость потока воздуха, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, которая сможет обеспечить чистоту при изменении площади поверхности промежутка.
Далее приводится описание работы устройства 1 локальной очистки воздуха, имеющего указанную структуру. В данном варианте выполнения, работа устройства 1 локальной очистки воздуха будет проиллюстрирована описанием перехода от состояния, когда в рабочем пространстве присутствует работающий там работник (нормальный режим), в состояние, когда в рабочем пространстве нет работающего работника (энергосберегающий режим).
Сначала приводится описание пуска устройства 1 локальной очистки воздуха в нормальном режиме. Например, когда работник использует панель 121 управления для выбора пуска (пуска нормального режима) устройства 1 локальной очистки воздуха, ЦП 114 управляет вентилятором 125 (приводит во вращение вентилятор 125 с заданным числом оборотов) для того, чтобы вентилятор 125 всасывал окружающий воздух вблизи всасывающей поверхности 22 воздушного потока. Засасываемый таким образом окружающий воздух очищается фильтром 27 предварительной очистки и высокоэффективным фильтром 25 для получения чистого воздуха с заданным уровнем чистоты. Затем полученный очисткой чистый воздух выпрямляется механизмом 26 выпрямления для получения однородного воздушного потока, и однородный поток очищенного воздуха выдувается в воздуховод 3 со всей проходной поверхности 23 для воздушного потока.
Однородный поток очищенного воздуха, выдуваемый в воздуховод 3, проходит через воздуховод 3 для его выдувания из проходной поверхности с сохранением однородности потока и наталкивается на поверхность W столкновения воздушного потока. Воздушный поток после столкновения вытекает через открытую область между проходной поверхностью 31 и поверхностью W столкновения воздушного потока (наружу из устройства 1 локальной очистки воздуха), как это показано на фиг. 6. В результате, область между проходной поверхностью 23 для воздушного потока и поверхностью W столкновения воздушного потока (внутреннее пространство воздуховода 3 и открытая область между проходной поверхностью 31 и поверхностью W столкновения воздушного потока) может быть сделана областью, имеющей более высокий уровень чистоты, чем в области снаружи устройства 1 локальной очистки воздуха.
Значение длины b воздуховода 3 (положение подвижной части 32) в нормальном режиме (нормальное положение) передается в ЦП 114 механизмом 127 перемещения.
Далее приводится описание переключения устройства 1 локальной очистки воздуха из нормального режима работы в энергосберегающий режим. Например, когда оператор посредством панели 121 управления выбирает переключение устройства 1 локальной очистки воздуха (переключение в энергосберегающий режим), ЦП 114 управляет механизмом 127 перемещения для изменения положения подвижной части 32 в направлении поверхности W столкновения воздушного потока так, что положение подвижной части 32 изменяется из нормального положения в положение, соответствующее энергосберегающему режиму (энергосберегающее положение), уменьшая при этом площадь поверхности промежутка.
Затем ЦП 114 побуждает датчик расстояния вычислить площадь поверхности промежутка в состоянии, когда подвижная часть 32 находится в энергосберегающем положении, и, используя модель, проиллюстрированную на фиг. 5, вычисляет скорость потока, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, при которой обеспечивается заданный уровень чистоты. Затем ЦП 114 осуществляет управление скоростью выдуваемого потока из проходной поверхности 23 для воздушного потока так, чтобы она была равна вычисленной скорости потока. В состоянии, когда скорость потока, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, управляется описанным выше образом, скорость потока воздуха, выходящего из открытой области между проходной поверхностью 31 и поверхностью W столкновения воздушного потока, по существу неизменна в нормальном режиме и в энергосберегающем режиме, как это иллюстрируется фиг. 7. При этом даже и в энергосберегающем режиме область между проходной поверхностью 23 для воздушного потока и поверхностью W столкновения воздушного потока может поддерживаться при более высоком уровне чистоты, чем область снаружи устройства 1 локальной очистки воздуха. Кроме того, длина стрелок на фиг. 6 и 7 показывает скорость потока воздуха. Более того, поскольку скорость потока воздуха, выходящего из открытой области между проходной поверхностью 31 и поверхностью W столкновения воздушного потока, по существу неизменна в нормальном режиме и в энергосберегающем режиме, невелика вероятность попадания частиц пыли снаружи в воздуховод 3. Соответственно, область между проходной поверхностью 23 для воздушного потока и поверхностью W столкновения воздушного потока может поддерживаться при более высоком уровне чистоты, чем область снаружи устройства 1 локальной очистки воздуха.
В качестве примера средств подтверждения того, что поддерживается высокий уровень чистоты (что соответствует уровню чистоты в нормальном режиме), можно привести измерение количества частиц пыли счетчиком частиц, поддержание давления внутри на постоянном уровне и поддержание скорости воздуха, выдуваемого из промежутка. Например, когда численное значение, измеренное счетчиком частиц, показывает высокий уровень, управлением вентилятором 125 увеличивают скорость потока из приточного вентилятора 2. Когда, напротив, численное значение, измеренное счетчиком частиц, показывает низкий уровень, управлением вентилятором 125 уменьшают скорость потока из приточного вентилятора 2. Кроме того, когда скорость выдуваемого потока снижается относительно заданного значения, управлением вентилятором 125 увеличивают скорость потока на выходе приточного вентилятора 2. С другой стороны, когда скорость выдуваемого потока увеличивается относительно заданного значения, управлением вентилятором 125 уменьшают скорость потока на выходе приточного вентилятора 2.
Таким образом, когда достигнут достаточный уровень чистоты, работа в энергосберегающем режиме может обеспечиваться при сниженной скорости потока. В энергосберегающем режиме, скорость вращения вентилятора 125 снижена относительно скорости вращения в нормальном режиме для снижения скорости однородного потока воздуха, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, благодаря чему снижается энергопотребление устройства 1 локальной очистки воздуха.
Кроме того, в устройстве 1 локальной очистки воздуха, в соответствии с настоящим изобретением, когда в воздуховоде 3 формируется отверстие и, в результате, давление внутри воздуховода 3 падает, скорость вращения вентилятора 125 увеличивают для повышения внутреннего давления воздуховода 3, поддерживая тем самым уровень чистоты в области между проходной поверхностью 23 для воздушного потока и поверхностью W столкновения воздушного потока. Кроме того, когда мощность потребления снижается и, в результате, скорость однородного потока очищенного воздуха, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, уменьшается, давление внутри воздуховода 3 падает. Соответственно, число оборотов вентилятора 125 увеличивают для увеличения внутреннего давления в воздуховоде 3, тем самым поддерживая чистоту в области между проходной поверхностью 23 для воздушного потока и поверхностью W столкновения воздушного потока.
Как показано выше, в устройстве 1 локальной очистки воздуха в настоящем варианте выполнения положение подвижной части 32 изменяют из положения нормальной работы в энергосберегающее положение для снижения, тем самым, площади поверхности промежутка и управляют скоростью потока, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, так, чтобы скорость потока могла обеспечить чистоту. Таким образом, может быть снижено энергопотребление при поддержании высокого уровня чистоты между проходной поверхностью 23 для воздушного потока и поверхностью W столкновения воздушного потока.
Кроме того, настоящее изобретение не ограничено только описанным выше вариантом выполнения, и возможны его различные модификации и применения. Далее приводится описание других вариантов выполнения, в которых может использоваться настоящее изобретение.
В приведенном выше варианте выполнения настоящего изобретения представлен случай, когда площадь поверхности промежутка уменьшают изменением положения движущейся части 32. Однако, для устройства 1 локальной очистки воздуха в соответствии с настоящим раскрытием достаточно, чтобы его конструкция обеспечивала изменение площади поверхности промежутка. Например, площадь поверхности промежутка может быть изменена при использовании механизма перемещения, позволяющего двигать вперед-назад приточный вентилятор 2 в направлении поверхности W столкновения воздушного потока, расположенного на нижнем конце приточного вентилятора 2. В альтернативном варианте, площадь поверхности промежутка может быть изменена за счет придания воздуховоду 3 формы гармошки. Кроме того, в качестве альтернативы поверхности W столкновения воздушного потока может быть использовано ограждение экраном или аналогичным элементом. Дополнительно, площадь поверхности промежутка может быть изменена добавлением поверхности W столкновения воздушного потока.
В приведенном выше варианте выполнения настоящего изобретения представлен случай, когда площадь поверхности промежутка уменьшают, а скоростью потока, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, управляют так, чтобы скорость потока могла обеспечить чистоту. Однако расстояние между проходным отверстием 31 и поверхностью W столкновения воздушного потока может быть, например, уменьшено, а скоростью потока, выдуваемого из проходной поверхности 23 для воздушного потока, можно управлять так, чтобы давление внутри воздуховода 3 оставалось неизменным, т.е. скоростью выдуваемого потока из проходной поверхности 23 для воздушного потока можно управлять так, чтобы эта скорость обеспечивала чистоту.
В приведенном выше варианте выполнения настоящего изобретения представлен случай, когда переключением устройства 1 локальной очистки воздуха в энергосберегающий режим управляет работник посредством панели 121 управления. Однако, например, устройство 1 для локальной очистки воздуха может быть переключено в энергосберегающий режим вручную, путем перемещения поверхности W столкновения воздушного потока. Кроме того, при использовании таймера или аналогичного прибора, устройство 1 локальной очистки можно автоматически переключать в энергосберегающий режим ночью.
В приведенном выше варианте выполнения настоящего изобретения представлен случай, когда панелью 121 управления управляет работник, переключающий устройство 1 локальной очистки воздуха в энергосберегающий режим. Однако, например, вместо увеличения скорости однородного воздушного потока при увеличении количества частиц, определенных счетчиком частиц, поверхность W столкновения воздушного потока автоматически придвигается к воздуховоду 3 с тем, чтобы сохранить чистоту. Кроме того, вместо счетчика частиц может быть использован датчик давления. Таким образом, чистота может поддерживаться не только увеличением или снижением скорости однородного воздушного потока, но также и увеличением или снижением внутреннего давления, увеличением или уменьшением площади поверхности промежутка, или увеличением или снижением скорости потока воздуха, выдуваемого из промежутка.
В то время как в приведенном выше варианте выполнения настоящего изобретения представлен случай, когда поверхность W столкновения воздушного потока является плоской как стена или перегородка, поверхность W столкновения воздушного потока не ограничена только такой формой. Например, предпочтительно, чтобы поверхность W столкновения воздушного потока имела гнутые секции W1, отогнутые в сторону воздуховода 3 (приточного вентилятора 2) своими концами, ближайшими к противоположным концевым частям проходной поверхности 31 воздуховода 3, например боковыми частями поверхности W столкновения воздушного потока, как показано на фиг. 8. В альтернативном варианте, поверхность W столкновения воздушного потока может иметь гнутые секции W1, у которых вся верхняя часть, нижняя часть и боковые части отогнуты вперед к стороне устройства 1, имеющего воздуховод 3. Кроме этого, отогнутые секции W1 могут иметь скругленные углы (иметь скругления на углах), чтобы иметь плавно искривленную поверхность. Использование отогнутых секций W1 у поверхности W столкновения воздушного потока, описанное выше, способствует предотвращению втекания воздуха снаружи открытой области, сформированной между воздуховодом 3 и поверхностью W столкновения воздушного потока (снаружи устройства 1 локальной очистки воздуха).
В приведенном выше варианте выполнения, настоящее изобретение иллюстрируется примером устройства 1 локальной очистки воздуха, в котором приточный вентилятор 2 и поверхность W столкновения воздушного потока расположены против друг друга. Однако, как показано на фиг. 9, может быть использовано устройство 1 локальной очистки воздуха, в котором два приточных вентилятора 2 расположены против друг друга, и каждый из них имеет воздуховод 3. В альтернативном варианте может быть использовано устройство 1 локальной очистки воздуха, в котором два приточных вентилятора 2 расположены против друг друга, и один из них имеет воздуховод 3.
В приведенном выше варианте выполнения настоящего изобретения представлен приточный вентилятор 2, в котором каждый из девяти (три вдоль и три поперек) приточных вентиляторов 2а соединены друг с другом соединительной рамой. При соединении приточных вентиляторов 2a таким образом, они располагаются так, что проходные поверхности для воздушного потока приточных вентиляторов 2a ориентированы в одном направлении и короткие стороны приточных вентиляторов 2a, и их длинные стороны соответственно прилегают друг к другу. В альтернативном варианте, приточный вентилятор 2 может содержать один приточный вентилятор 2a.
ПРИМЕРЫ
Далее представлены конкретные примеры настоящего изобретения для подробного описания настоящего изобретения.
2
2
2
2
При использовании устройства 1 локальной очистки воздуха, представленного на фиг. 10, проводились измерения мощности потребления и чистоты внутри воздуховода 3 при условии, что расстояние между проходной поверхностью 31 и поверхностью W столкновения воздушного потока и скорость потока, выдуваемого из приточного вентилятора 2, изменялись в состоянии, когда давление внутри воздуховода 3 поддерживалось на уровне 5 Па. Кроме того, приточный вентилятор 2 содержал четыре приточных вентилятора 2a (два вдоль и два поперек), каждый из которых имел ширину 1050 мм и высоту 850 мм, соединенных таким образом, что апертуры для воздушного потока приточных вентиляторов 2a были ориентированы в одном направлении, и короткие стороны и длинные стороны соответственно приточных вентиляторов 2a располагались прилегая друг к другу. Апертура 31 имеет ширину 2100 мм и высоту 1700 мм. Кроме того, расстояние a, равное 1000 мм (площадь поверхности промежутка 55000 см), соответствует случаю, когда устройство 1 локальной очистки воздуха находится в упомянутом выше нормальном режиме работы, а расстояния a, равные 9 мм (площадь поверхности промежутка 495 см), 15 мм (площадь поверхности промежутка 825 см) и 22 мм (площадь поверхности промежутка 1210 см), соответствуют случаю, когда устройство 1 локальной очистки воздуха находится в упомянутом выше энергосберегающем режиме. Измерение чистоты выполнялось прибором LASAIR-II, изготовленным компанией PMS Inc., посредством оценки количества частиц пыли (шт./куб. фут) размером 0,3 мкм и определением, по результатам измерения, класса чистоты по ИСО. Результаты представлены на фиг. 11.
2
2
2
2
Как показано на фиг. 11, результаты измерений подтвердили, что чистота внутри воздуховода 3 в нормальном режиме (площадь поверхности промежутка 55000 см) соответствовала высокому уровню чистоты, классу 1 по ИСО, и даже в энергосберегающем режиме (площади поверхности промежутка 495 см, 825 см и 1210 см) уровень чистоты в воздуховоде 3 соответствовал высокому уровню, классу 1 по ИСО. Кроме того, было подтверждено, что в энергосберегающем режиме удалось сократить энергопотребление примерно в три раза по сравнению с нормальным режимом. Эти результаты показывают, что энергопотребление может быть снижено при поддержании чистого воздушного пространства между проходной поверхностью 23 для воздушного потока и поверхностью W столкновения воздушного потока при высоком уровне чистоты.
Выше для объяснения изобретения были описаны некоторые частные варианты выполнения. Хотя в приведенном рассмотрении были представлены конкретные варианты выполнения, для специалиста должно быть понятно, что в них могут быть сделаны изменения, не выходящие за пределы существа и области притязаний изобретения. Соответственно, описание и чертежи должны восприниматься в иллюстративном, а не ограничительном смысле. Таким образом, настоящее подробное описание не должно восприниматься в ограничительном смысле, а область притязаний изобретения определяется только входящей в него формулой, вместе со всеми его эквивалентами, защищаемыми этой формулой.
Настоящая заявка основана на Японской патентной заявке №2012-268614, поданной 7 декабря 2012 г., полное содержание которой, включая описание, формулу и чертежи, включено в настоящее описание посредством ссылки.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение может быть применено для очистки воздуха в ограниченных рабочих пространствах.