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

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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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