JP4435995B2 - 空気のイオン化により少なくとも1つの空間の空気を処理する方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン化管又はコロナ放電管内での電気放電によりイオン化される空気イオン化を利用し少なくとも1つの空間の空気を処理するための方法、及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
イオン化装置により空間の空気が処理でき、それにより呼気も処理できることが知られている。この時、細菌及びその他の病原菌は死滅し、高分子は小分子断片に分解される。複合体及び巨大分子は別の臭い物質に変化するため、空気イオン化によって臭気を軽減することができる。更に空間空気の健康への悪影響を除くだけでなく、空気中の微生物も効果的に減少することができるだろう。
【0003】
イオン化装置では、2カ所の電圧ポテンシャル間にある高電界が利用されている。その目的には、その内部が同軸的に重ねられており、外部に電気が誘導される、公知のガラス管の形をしたイオン化管が利用される。十分に高い電圧が供給されると、ガラスの壁は大きな電界が存在する誘電体を形成する。循環してきた空気にイオンが添加される。この方法には、特定の放電がオゾンを形成を誘導し、この大きさが放電の増強に伴って大きくなるという欠点がある。
【0004】
ドイツ特許第43 34 956.0 号明細書では、イオンによる空気処理法、及びその方法を実行する装置が記述されており、その中でイオン化装置の長期安定性が高められている。この場合放電ポテンシャルは、増大したオゾン生成のための閾値を常に下回る様にコントロールされる。放電を加えていない天然の空気同様、前記方法及び前記装置を利用することにより酸素イオンの最低強度はプロセス限界値としておよそ5%に保つことができ、これは天然の値に極めて近い。空気品質センサ、風量計及び空気湿度計の様なセンサを利用することで、この最低強度を基本的にある負荷域内に維持することができるだろう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
例えば太陽光線を受けたスモッグ中での外気中のオゾン増加や、例えば天候状態の激変といった各種の自然状態、雷、外部エネルギ場の様な外因性の妨害要因の出現、又は空気取り入れラインの近くに取り付けられた電圧又は周波数を変換する電気装置、電磁波放出または他の放出といった内因性の妨害要因の出現は、空気取り入れライン内のオゾン量を望ましくない大きさに増加させ、限界値以上にするだろう。
【0006】
請求項1ないし8に記載の発明は、オゾン量を特定限界値を超えない様に前記の方法、及びその方法を実施するための装置を改良するという課題に基づいている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項1乃至7に記載の特徴事項により解消される。
イオン管内での電気放電又はコロナ放電を利用し行われるイオン化を利用した、少なくとも空間の空気を処理するための方法及び装置は、イオン化力のレベルが例えば第一空気品質センサ、風量計、空気湿度計、オゾンセンサ及び/又は第二空気品質センサの様なセンサによって測定された、酸化可能な空気成分(例えば揮発性の有機化合物ーVOC)、空気の相対湿度、流速/流量、陽及び陰状態酸素イオン(自然界の空気の状態に適合した)の最低強度を確保しながら処理済み空気へのオゾン負荷量値に関する測定値に基づき電子制御装置により決定されるという特徴を有する。
【0008】
発明の方法は、特に揮発性の炭水化物を持つ外気導入量は第1空気品質センサにより、処理された空気の流速及び容量は風量計により、処理される空気の相対空気湿度は空気湿度センサにより、吸気中のオゾン含有量はオゾンセンサにより、そして排気及び/又は循環空気中の酸化可能な空気成分は空間と空気調製装置の間の循環ライン中、又は場合により排気ライン、あるいは場合によっては空間にある第2空気品質センサで直接測定され、その測定値に応じて少なくとも1又はそれ以上の電気放電装置を持つイオン化装置を制御することで、酸素イオンの最低強度を保証し、オゾン量が増加した場合にはフリーラジカルの形成によりこれを自然の酸素クラスターに戻す。
【0009】
とりわけ取り入れ空気中のオゾン値を測定し、制御し、設定点に到達し/越えた場合には、放電装置に信号が送られる点に得に優れた利点がある。これによりイオン化装置は、空間内に居る人間に対する有害作用を大きく減らす様に、運転できる。これは空間に至る空気導入ライン中に存在する、イオン化装置を有する放電装置に連結されたオゾンセンサに拠るものである。
【0010】
放電装置は実際に設定されたオゾン値を越えず、また越えた場合にはオゾンを排除できる導入空気のイオン化に適した安定した性質を実現している。この時、上記センサ信号は装置内にて読みとられ、少なくともイオン化装置に提供される変換インパルスを最適化し、状態に合わせイオン強度を自動的に設定する様に処理される。各変換インパルスは完全なサイン曲線であり、必要時になるとナルゲートのスイッチが入る。この時周波数と電圧は変化しない。従来の対処法と異なり、複数の交流インパルス(複数のサイン曲線)は好ましくパケットまたは一定量にまとめられる。パケットの大きさ及びそれに伴うパケット当たりの交流パルスの数は、空気のイオン化を更に最適化し、同時に使用電気量を最少化することを可能とする。この時の放電電圧は一定であることから、安定した空気のイオン化が実現される。
【0011】
発明による方法では、目的に合致する循環空気を利用した空気調整装置の安全な利用によって、更に確実に空気調整作用の安全性及び作業効率の向上する。これにより、夏期に於ける極端な高温時や冬季に於ける極端な低温時の冷房又は暖房に関するエネルギコストの増加を軽減している。更に、この有利な効果は再構築時にも発揮され、新規の空調技術装置の構想に結びつく。とりわけ外気の一部を減少させる場合、特に外気中の周期の大部分を取り除く場合や空気フィルタの持続時間の延長に有効である。
【0012】
取り込み空気、及びさらに同時に循環空気をイオン化することで、特に気体形成性の揮発性炭水化物を分解し空気の酸化潜在力が低下し、微生物を排除するという利点を提供する。それによって快適な自然の空気が空間に発生され、この際に特にガス状揮発性炭化水素が分解され、空気の酸化ポテンシャルが低下され、微生物が除去される。
【0013】
この発明の好ましい構成は、請求項1乃至5、7及び8に記述されている。
【0014】
請求項2の教示により、本方法により酸素イオンの最低強度をイオン化装置の定格イオン化強度の約5%にすることができる。
【0015】
請求項3の教示により、少なくとも1台のイオン化装置によるイオン化は、揮発性性炭水化物の割合が高く、及び/又は流速が早く、及び/又は相対空気湿度が高く、及び/又は酸化可能な空気成分の割合が大きい時に強化される。これにより、空間の空気の質が悪化した場合に、換気とイオン強度の最適化によって空間又は滞在空間の空気浄化が確実に達成される。
【0016】
イオン化装置の十分な制御は、時間的に配置された周期的な交流電圧に関する請求項4及び8の教示により有利に達成される。この場合、イオン化装置は任意に固定された交流電圧の交流パルスを、又はパケットにまとめられた交流パルスを受ける。この場合、最適な放電電圧は一定である。
【0017】
オゾンの割合は、請求項5及び9の教示より、所望の事前に設定された快適空間環境を実現する値まで減少する。第1段階では、これに合わせてイオン化装置の出力は低下する。空気のイオン化が低下したにも関わらず、空気導入ライン中のオゾン含有値が上昇した場合には、少なくとも過剰なオゾン供給源が存在している。この場合には、自動的に電気放電装置のオゾン分解モードにスイッチが入る。再度前もって設定された境界値に達すると、装置は再度通常運転に切り替えられる。”オゾン分解”モードでは、オゾンのエネルギレベルが変化し、分解する。十分な反応安全性が確保されるように、シグナル発生定点を特定のオゾン値に設定する。
【0018】
請求項6の教示によると、空間に流入する空気はイオンが存在することに常に影響される。突発的な条件変化、例えば空間の喫煙者が多いとか、あるいは作用性の強い洗浄剤が存在する場合、反応まで時間定数を下げ、空間内の空気により速く積極的に作用し、素早くこれを中和する。
【0019】
発明の実施例を図面に例示し、そして以下詳細に記述される。
イオン化及びそのイオンにより少なくとも1つの空間9の空気処理を行う方法及び装置について、以下実施例と共に詳細に説明する。
【0020】
図1は、空気のイオン化により、少なくとも1空間の空気を処理するための装置の原理を示す概略図である。発明の目的は、快適かつ必要とされる空間空気を空間9に供給することである。そのために、この空間9には空気導入ラインが取り付けられている。
空気導入ライン4は、外気導入ライン1及び空間9より出る循環ライン12が接続する空気調整装置3より出ている。
【0021】
装置は、電気エネルギ網より空気導入ラインに電気エネルギを供給する電気制御装置14を含む。このエネルギ源は、空気調整装置3が機能し、導入ベンチレータが空気導入を行う場合にスイッチが入る。
【0022】
電気制御装置14は制御ラインを介し、空気調製装置3より出て空間9に入る空気導入ライン4と接続するイオン化装置5の少なくとも1台を制御する。その為に、電気制御装置14は電気信号の形で情報を、
空気調整装置3に供給される外気の質、特に外気中の揮発性炭水化物−揮発性有機化合物(VOC)−または外部の空気の実際の酸化潜在力を関知する第1の空気品質のセンサ2;
空間9より出て空気調整装置3に至る循環ライン12に、又は選択的に排気ライン10あるいは選択的に空間9に設置され、同時に空間の揮発性の酸化可能な空気成分も検出する第2の空気品質のセンサ13;
流速及び、同時に空気供給量を測定する風量計6、
空気湿度計7;及び
オゾンセンサー8;
から受け取る。
【0023】
風量計6、空気湿度計7及びオゾンセンサ8は、空気調整装置3より出て空間9に至る空気導入ライン4に接続されている。
風量計6は空気導入ライン4内の風速を確定し、空気湿度計7は空気導入ライン4内の相対空気湿度を測定する。
【0024】
空気導入ライン4は更にオゾンセンサ8に接続され、導入空気中のオゾン量を確定し、その量に相当する電気シグナルを電気制御装置14に送る。
【0025】
電気制御装置14からイオン化装置5に送られる電気出力は、第1空気品質センサー2、風量計6、空気湿度計7、オゾンセンサ8及び/又は第2空気品質センサー14の値に依存し決定される。更に、空気量が多くなり、及び/又は相対空気湿度が高くなり、及び/又はVOCによる空間空気負荷量が大きくなった場合に、電気制御装置14は第1の空気品質のセンサ2、風量計6、空気湿度計7、オゾンセンサ8及び第2の空気品質のセンサ14からのシグナルを相互に結合し、電気制御装置14は状態を反映した出力を交流インパルスまたは複数出力をパケットもしくは混在状態にした交流インパルスの形にしてイオン化装置5に送る。この場合、交流インパルスレート又は交流インパルスレートをまとめるパケット数の増加が認められる。空間への空気負荷がない場合、それにもかかわらず、イオン化装置5が作動され、イオンの発生によるイオン化がいつも有効に存在する。
【0026】
電気制御装置14では、
個々のパラメータを測定し個々のベクトルの総和としてまとめること、
個々の値の積としてまとめること、および、
その他の数学処理、
が行われ、その結果、イオン化装置5はそれに対応し最適又は所望される出力で運転する。
【0027】
イオン化装置5は周期性の交流電圧の時間的変化を受け、一定又はほぼ一定の強さで駆動する。この場合の変化の最少単位は、交流インパルスとしての周期的な交流電圧の1周期である(図2に例示)。断続的交流電流が不必要な期間流れない。これにより、出力時の電流が一定に保たれ、空気調整作用全体に関する重要な機能的データが安定化すると共に、制御可能にすることができる。この場合、周期的交流電圧は、その時々に求められる正味の周波数に対応した周波数を有している。周波数変換器は必要としない。
【0028】
高い結合傾向を持つ−例えば空気のVOC部分を持ち、空気中のわずかなラジカルを有する−正又は負に荷電した酸素イオンの割合が多くなることを意味する、安定した空気のイオン化及びそれを利用した最適な作用は、所定の放電電圧によってのみ得られる。許容域を最小に維持するには、これを徹底して一定に保つ必要がある。以下図2の例示を用い、最適放電電圧の限界値16及び17の間にある許容域の限界値16を越え、ならびに限界値17を下回って放電電圧が変化した場合のコロナ放電の挙動について記述する。イオン化装置5の電圧が上昇し限界値17を越えた場合、空気導入ライン内のオゾン量は漸次増加する。これに対し放電電圧が限界値17より下回ると、自発的コロナ放電により特徴づけられる空気イオン化の場が発生し、同時に望ましくない酸素ラジカル又はオゾンが放出される。従って、発明では規定放電電圧は工程中は一定に保たれている。
【0029】
状況に応じ、且つ安定した空気のイオン化は、必要に応じてゼロクロスを通過する特定の交流電圧サイン曲線により活性化することで達成される。この場合のサイン曲線は、イオン化装置5を機能状態にする各々の交流パルス15である。空気のイオン化の作用方法を更に最適化するためには、交流パルスレートを一定数の交流パルス15の合理的なパケット、又は混合体にまとめるように電気制御装置14が配置される。
【0030】
オゾンセンサーのシグナルは、以下の項目:
導入空気中のオゾン濃度が0ないし0.06ppmの場合は、影響なし;
オゾン濃度が0.06ppm以上では、一時的にイオン化は50%まで低下する;
オゾン濃度が更に上昇した場合は、過剰のオゾン源が存在しており、記載の方法によりオゾンの分解が起こる;
のように評価され又はプロセス中に利用される。
【0031】
更に発明の装置は、イオン化が必要ない場合でも、最低限のイオン化作業は維持される様に運転される。この様な例としては、空気品質センサ2、風量計6,空気湿度計7,オゾンセンサ8,及び第2空気品質センサ13が電気制御装置14にシグナルを送り、本来、イオン化が必要ないとした場合がある。
【0032】
総合すると、本法及び装置は空間の空気の天然の快適性の創造に貢献する。
【0033】
装置運転中、排気ライン11を通りわずかな量の排気が行われ、その量に応じて外気導入ライン11を通り外部空気が取り込まれる。これにより、エネルギ節約を目的とする循環空気利用が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はイオン化により少なくとも1つの空間の空気処理を行う為の装置の原理を示す概略図である。
【図2】図2は、イオン化装置の制御に関する2つの交流インパルスより成るパケットの原理図である。
【符号の説明】
1…外気導入ライン
2…第1の空気品質のセンサ
3…空気調整装置
4…空気導入ライン
5…イオン化装置
6…風量計
7…空気湿度計
8…オゾンセンサ
9…空間
10…空間の排気ライン
11…排気
12…循環ライン
13…第2の空気品質のセンサ
14…電気制御装置
15…1つの交流インパルス(1つの周期)
16…上限値
17…下限値
Claims (8)
- 空気調整装置と少なくとも一つの空間にある空気導入ラインに設けられ、イオン化管或いはコロナ放電管内での放電により空気のイオン化を行う少なくとも一つのイオン化装置によって、少なくとも一つの空間に導入される空気を処理する方法において、
−空気調整装置(3)に導入される揮発性炭化水素を含む外部空気の負荷量を、第1の空気品質センサ(2)により測定し、
−空間に導入される空気の流速又は流量を、風量計(6)により測定し、
−空間に導入される空気の相対的空気湿度を、空気湿度計(7)により測定し、
−イオン化装置(5)から空間に導入される空気のオゾン濃度をオゾンセンサ(8)により測定し、
−排気ライン(10)を有する空間(9)から排気空気及び循環空気の少なくとも一方の空気の酸化可能空気成分を、排気ライン(10)と空気調整装置(3)の間にある循環ライン(12)に設けられた第2の空気品質センサ(13)により測定し、
これらの測定したパラメータに基き、電気制御装置(14)が少なくとも1つのイオン化装置(5)に提供する交流パルス電圧のパルスレートを最適化して、イオン化装置のイオン化強度のレベルを制御し、酸素イオンの最低強度を所定値に維持するとともに、測 定したオゾン濃度が設定値を超えたときには、イオン化装置(5)によりオゾンを分解してオゾン濃度を下げるようにすることを特徴とする方法。 - 酸素イオンの最低強度をイオン化装置の定格イオン化強度の少なくとも5%にすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 揮発性炭化水素を含む外部空気の負荷量、空気の流速又は流量、相対空気湿度、及び酸化可能な空気成分の少なくとも1つが増大した場合、測定されたパラメータの論理的な組み合わせによりイオン化強度を上げることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- イオン化装置(5)は、周波数及び電圧が一定の交流電圧の最小単位が1周期の交流パルスから成り、少なくとも一つの交流パルスとして或いは複数の交流パルスをまとめた少なくとも一つのパケットとして、断続的に印加されることにより制御されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 空気導入ライン(4)中のオゾン濃度が0.06ppm以上の場合に、イオン化装置(5)の出力を低下し、そしてオゾン濃度が更に上がった場合には、電気制御装置(14)を介してオゾンセンサ(8)と接続されたイオン化装置(5)に印加する一定時間当たりの交流パルス数を変化させることによってオゾン分解を開始するようにしたことを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 処理された空気が導入される少なくとも一つの空間には処理された空気を導入する空気導入ラインが接続されていて、請求項1に記載の方法を実施する際にイオン化によって少なくとも一つの空間の空気を処理する装置であって、外気導入ライン(1)と空気調整装置(3)の接続部には第1の空気品質センサ(2)が接続され、循環空気ライン(12)には第2の空気品質センサ(13)が接続され、空気調整装置(3)と少なくとも一つの空間(9)の間の空気導入ライン(4)は少なくとも一つのイオン化装置(5)、風量計(6)、空気湿度計(7)とオゾンセンサ(8)を備えて、そして空気品質センサ(2、13)、風量計(6)、空気湿度計(7)とオゾンセンサ(8)は電気制御装置(14)と接続されていることを特徴とする装置。
- 前記電気制御装置(14)は、周波数及び電圧が一定の最小単位が1周期の交流電圧を一つの交流パルスとして、或いは複数の交流パルスをまとめて一つのパケットとしたものを断続的に供給するために、前記少なくとも一つのイオン化装置(5)に接続されていることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- オゾンの濃度のレベルに基づいて電気信号を、或いはオゾンの濃度の所定の値又は複数の所定の値に基づいて電気信号を送信するオゾンセンサ(8)は電気制御装置(14)と接続されていることを特徴とする請求項6に記載の装置。
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