Air purifier

Abstract

An air purifier comprising a base body, preferably with a deflector at a top thereof, with a first plenum fluidly connected to a second plenum, and the second plenum fluidly connected to a third plenum via apertures in a plenum wall. The purifier has two fans, an intake filter, and an ionizer. The airflow enters through an inlet as inflow. The intake filter is arranged between the inlet and the first plenum. One airflow portion exits through a first outlet as a lateral outflow conveyed by one fan. The first outlet is fluidly connected with the second plenum downstream from the apertures. Another airflow portion exits axially upward through a second outlet as an ionized outflow conveyed by the other fan. The second outlet is fluidly connected with the third plenum downstream from the ionizer. The second plenum has an annular shape such that the lateral outflow is conveyed over a 360° arc around the longitudinal axis of the purifier, which shields the ionized axial airflow from immediately reentering the purifier. A related purification method is also described.

Description

AIR PURIFIERBACKGROUND

[0001] Air purifiers are devices designed to improve indoor air quality. Air purifiers include standalone or freestanding devices, such as retail appliance products that can be placed in a room and plugged into an electrical outlet. Standalone air purifiers generally have a fan to convey air through the device. Various purifying technologies have been used in air purifiers, with certain technologies having particular strengths and weaknesses compared to others.

[0002] High efficiency particulate air (HEPA) filters are commonly used to filter airflow in order to improve air quality. HEPA filters remove particulates, including dust, pollen, allergens, bacteria, viruses, and mold, from air passing through the filter. Under European and American standards, HEPA filters remove at least 99.95%or 99.97%, respectively, of 0.3 micron-sized particles. However, HEPA filters do not capture gaseous molecules. For this purpose, activated carbon or charcoal filters have been used in conjunction with HEPA filters. Activated carbon filters adsorb volatile organic compounds (VOCs) such as formaldehyde, odors such as from pets, and other gaseous pollutants.

[0003] According to another purifier method, ultraviolent (UV) germicidal irradiation technology utilizes short-wavelength ultraviolent (UV-C) light to kill pathogens in the air. Air purifiers using UV-C irradiation should be designed to prevent light leakage due to health risks associated with UV light exposure. Moreover, ozone is produced by UV wavelengths below 240 nm with a peak around 185 nm. Therefore, certain wavelengths are generally used, such as 254 nm, to avoid producing ozone above safe health levels. However, UV germicidal irradiation does not capture particulates in the manner of filtration methods.

[0004] Ionization is another purification method in which ionization devices, or ionizers, generate ions or otherwise ionize molecules in the air. Electrically-generated ionization techniques include negative, bipolar and coronal discharge. One problem with such devices is that charged particles and clusters can buildup on nearby surfaces producing a so-called “black wall” effect. For this reason, some devices have downstream electrostatic precipitator plates or filters to remove the charged particles and clusters from the air. These devices may require frequent cleaning in order to remove buildup and maintain electrostatic efficiency. The above techniques have been known to produce ozone, which can cause negative health effects, and is therefore undesirable for air purifiers that are intended to be operated contemporaneously in the presence of persons.

[0005] Photocatalytic oxidation (PCO) technology is another ionization technique which uses reactions promoted by photocatalysts to deactivate or destroy contaminants in the air and on surfaces. Ions are generated by irradiating UV light onto photocatalytic surfaces, such as metal oxide coated surfaces. Titanium dioxide (TiO2) and zinc dioxide (ZnO2) are commonly used as photocatalysts, which may be doped with additive agents for different effects. As with UV germicidal irradiation, the UV light is preferably provided by non-ozone generating lamps. The ionized airflow, which is discharged from the air purifier back into the surrounding space, has been shown to deactivate or destroy contaminants in the air and on surfaces at locations away from the device. PCO-based electrochemical ion generation has not been observed to produce the same level of concerns with respect to a “black wall” effect and ozone generation as electrical ion generation techniques. PCO reactor cell technology for air purifier devices is described in US 10, 786, 592 B2.

[0006] The foregoing examples of the related art and limitations therewith are intended to be illustrative and not exclusive. Other limitations will become apparent to those skilled in the art upon a reading of the specification and a study of the drawings.

[0007] SUMMARY

[0008] The following embodiments and aspects thereof are described and depicted in conjunction with systems, tools and methods which are meant to be illustrative, not limiting in scope. In various embodiments, one or more problems have been reduced or eliminated, while other embodiments are directed to other improvements.

[0009] Proceeding from this background, the present disclosure proposes an air purifier which effectively combines different purifying technologies within a single design. According to one aspect, the air purifier has a two-fan design with two separate outflow paths. A first outflow is provided as a lateral outflow with respect to a second medial outflow, which is discharged axially upwards from the air purifier. The lateral outflow acts as an air curtain that prevents the medial outflow from immediately circulating back through the device. Preferably, the lateral outflow surrounds the medial outflow over a 360° arc around a longitudinal axis (L) of the air purifier. Preferably, the medial outflow is ionized such that this ionic airflow widely disperses ions across the indoor environment similar to a mushroom or umbrella pattern, thereby disinfecting air and surfaces at significant distance from the device.

[0010] According to another aspect, the air purifier comprises an intake filter and an ionizer to generate ions. Preferably, the intake filter includes both HEPA and activated carbon filter materials. The ionizer is preferably implemented as a PCO reactor cell, though other ion  generation techniques may also be used. In some embodiments, the air purifier further comprises a UV-C lamp to kill pathogens that pass through the intake filter. Preferably, the ionizer is located downstream from the intake filter and UV-C lamp, such that the ionizer is only fed a prefiltered airflow, which reduces the buildup of particles and debris in the ionizer. For example, where the ionizer is a PCO reactor cell, the provision of the prefiltered airflow reduces buildup on the catalytic blade surfaces, and thus help keep these surfaces clean for UV reaction. Arranging the PCO cell or other ionizer device downstream from the filter, as opposed to upstream, also avoids the loss of ionization due to the filtration material.

[0011] The air purifier is configured to convey an airflow within an indoor environment. The air purifier is preferably a standalone portable device with a power cable. The air purifier comprises a main or base body, as well as a first fan, a second fan, an intake filter, and an ionizer. The base body contains a first or lower plenum in fluid communication with a second or upper plenum. The second plenum is in fluid communication with a third or inner plenum via a plurality of apertures extending through a plenum wall. The airflow enters the air purifier through an inlet as an inflow. According to some embodiments, the inlet is provided by one or more perforated panels which circumferentially form a bottom portion of the base body. The intake filter is arranged between the inlet and the first plenum. Preferably, the intake filter comprises a HEPA filter and / or an activated carbon filter. The intake filter may be shaped as a hollow cylinder which laterally surrounds the first plenum. The first plenum preferably contains a UV light source to irradiate the airflow with germicidal UVC light.

[0012] A portion of the airflow exits the air purifier through a first outlet as a first or lateral outflow conveyed by the first fan. This first outlet is in fluid communication with the second plenum downstream from the apertures which open into the third plenum. According to some embodiments, the first fan is a centrifugal fan, in particular a squirrel cage fan, arranged between the first plenum and the second plenum. Another portion of the airflow exits the air purifier through a second outlet as a second or medial outflow conveyed by the second fan. This second outlet is in fluid communication with the third plenum downstream from the ionizer. According to some embodiments, the second fan is an axial fan arranged in the third plenum under the ionizer, and the second outlet is arranged above the ionizer. In which case, the second fan, the ionizer, and the second outlet may be vertically aligned. Preferably, the first and second fans are independently operable to enable performance optimization. Preferably, the same plenum wall forms both an inner wall of the second plenum and an outer wall of the third plenum, with the third plenum arranged inside the annular-shaped second  plenum. Preferably, a region of this plenum wall curves inward in extending upward to the first outlet, and the apertures are located in this region of the plenum wall.

[0013] The ionizer generates ions or otherwise ionizes molecules in the airflow. The medial outflow, which passes through the ionizer to exit through the second outlet, is therefore ionized by the ionizer. Preferably, the ionizer is based on PCO technology though other ion generation techniques can also be used within the scope of the present disclosure. According to some embodiments, the ionizer is a PCO reactor cell comprising a plurality of photocatalytic blades encompassing a UV light. The second plenum has an annular shape such that the lateral outflow surrounds the medial outflow over a 360° arc around a longitudinal axis of the air purifier. Therefore, the lateral outflow is positioned lateral to the medial outflow with respect to the longitudinal axis. In this way, the lateral outflow shields the ionic medial outflow from being immediately sucked back into the device, thereby allowing ions carried in the medial outflow to disperse widely throughout the indoor environment. The lateral outflow is preferably discharged radially outward, axially upward, or at an angle therebetween with respect to the longitudinal axis.

[0014] For example, the air purifier may comprise a deflector at a top of the base body that is configured to redirect the lateral outflow radially outward with respect to the longitudinal axis. According to some embodiments, the deflector has a neck portion and a head portion formed thereon, wherein the head portion protrudes laterally outward from the neck portion, and the neck portion flares outward with concave curvature in transitioning to the head portion. The deflector may be arranged above the first outlet with a circumferential groove extending into an underside of the head portion facing the first outlet, thereby forming a grip for use of the deflector as a handle. For example, the first outlet may have an annular shape which extends horizontally around the deflector at a top of the base body.

[0015] A method for improving air quality of an indoor environment with an air purifier comprises the steps of: drawing an airflow into the air purifier as an inflow through an inlet of the air purifier; filtering the airflow by passing the airflow through an intake filter of the air purifier into a first plenum of the air purifier; conveying, via a first fan, the filtered airflow from the first plenum into a second plenum of the air purifier, wherein the airflow is separated into a first portion and a second portion in the second plenum; discharging the first portion of the filtered airflow out of the air purifier as a first lateral outflow through a first outlet (108) of the air purifier; drawing, via a second fan, the second portion of the filtered airflow from the second plenum into a third plenum (144) ; ionizing the second portion of the filtered airflow by conveying the second portion of the filtered airflow through an ionizer;  and discharging the second portion of the filtered airflow out of the air purifier as a second medial outflow through a second outlet of the air purifier; wherein the first lateral outflow surrounds the second medial outflow over a 360° arc around a longitudinal axis of the air purifier, such that the first lateral outflow acts to shield the second medial outflow from being drawn back into the air purifier as the inflow, and the second medial outflow flows vertically upward and disperses ions throughout the indoor environment. Preferably, the method further comprises the step of irradiating the filtered airflow with germicidal UV light in the first plenum. According to some embodiments, the first lateral outflow is discharged axially upward from the air purifier. According to other embodiments, the first lateral outflow is discharged radially outward from the air purifier with respect to the longitudinal axis. The first lateral outflow may also be discharged at an angle between the horizontal and vertical. The inflow is preferably drawn into the air purifier over the 360° arc around the longitudinal axis of the air purifier. The two fans may be independently controlled to regulate the airflow through the air purifier as needed.

[0016] In addition to aspects and embodiments described above, further aspects and embodiments will become apparent by reference to the appended drawings, wherein like reference numerals generally designate corresponding structures in the several views.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0017] The description below utilizes one or more example embodiments with reference to the accompanying figures, wherein:

[0018] FIG. 1 shows a perspective view of an example air purifier according to the present disclosure;

[0019] FIG. 2 shows a side view of the air purifier of FIG. 1;

[0020] FIG. 3 shows the side view of FIG. 2 with the airflow schematically indicated;

[0021] FIG. 4 shows a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 2;

[0022] FIG. 5 shows the sectional view of FIG. 4 with the airflow schematically indicated;

[0023] FIG. 6 shows a perspective view of the sectional configuration of FIG. 4;

[0024] FIGS. 7-9 are schematic sectional diagrams showing the top portion of three example embodiments where the lateral outflow is discharged radially outwards;

[0025] FIGS. 10-12 are schematic sectional diagrams showing the top portion of three example embodiments where the lateral outflow is discharged axially upwards;

[0026] FIG. 13 shows a perspective view of an example PCO reactor cell for the air purifier, with plenum wall structures surrounding the blades omitted for clarity;

[0027] FIG. 14 shows a planar cross-section of the PCO reactor cell of FIG. 13 near the  lower retainer frame; and

[0028] FIG. 15 shows the view of FIG. 14 further depicting the blades twisting out of plane along the longitudinal axis of the PCO reactor cell toward the upper retainer frame.

[0029] Before explaining example embodiments, it is to be understood that the invention is not limited in application to the details of particular arrangements shown in the drawings, since the invention is capable of other embodiments. Embodiments and figures disclosed herein are to be considered illustrative rather than limiting.DETAILED DESCRIPTION

[0030] Referring to FIGS. 1-6, the air purifier 100 is a standalone portable device configured to be placed in an indoor environment, such the home or workplace, in order to improve air quality. A power cable 101 plugged into an electrical outlet powers the device 100. The air purifier 100 conveys an airflow 200 therethrough. The airflow 200 includes an inflow 202 and two separate outflows 204, 206. The air purifier 100 comprises a main body or housing 102. In this embodiment, the purifier 100 further comprises a deflector structure 104 at a top of the base body 102. The base body 102 has an inlet 106 which intakes an incoming airflow, the inflow 202, to be conveyed through the air purifier 100. In this example, the airflow inlet 106 is provided by one or more perforated panels forming the lower circumferential portion of the base body 102.

[0031] The air purifier 100 has two airflow outlets 108, 110 which correspond to the separate airflow exit paths. The outlet 108 is arranged at the top of the base body 102 and provides the exit path for a first or lateral airflow, which is the outflow 204. The outlet 110 is arranged at the top of the deflector 104 and provides the exit path for a second or medial airflow, which is the outflow 206. This second path passes through the ionizer 160 of the air purifier 100. The second outflow 206 is directed axially upward with respect to the longitudinal axis L of the air purifier 100. The first outflow 204 is lateral to the second outflow 206 with respect to the longitudinal axis L, preferably over a 360° arc surrounding the outflow 206. The lateral outflow 204 may be inclined between 0° and 90° relative to the horizontal plane depending on the embodiment. In some embodiments (see, e.g., FIGS. 7-9) , the lateral outflow 204 is directed radially outward with respect to the longitudinal axis L. In which case, the lateral outflow 204 is perpendicular or generally perpendicular to the medial outflow 206 and longitudinal axis L, or in other words, conveyed parallel or substantially parallel to the horizontal plane (0° inclination angle ±10°) . In the depicted purifier 100 of FIGS. 1-6, the lateral outflow 204 is redirected radially outward via the deflector 104. In other embodiments (see, e.g., FIGS. 10-12) , the lateral outflow 204 is directed axially upward with  respect to the longitudinal axis L. In which case, the lateral outflow 204 is parallel or generally parallel to the medial outflow 206 and longitudinal axis L, or in other words, conveyed perpendicular or substantially perpendicular to the horizontal plane (90° inclination angle ±10°) . The lateral outflow 204 is preferably not declined relative to the horizontal plane, at least for ground-level embodiments. However, according to an alternative embodiment (not shown) , the air purifier 100 is suspended off the ground with the inlet 106 arranged on the bottom side of the base body 102, such that the inflow 202 is drawn axially upward into the device 100. For example, the suspended purifier 100 may be hung from or mounted to a support structure. The lateral outflow 204 may be downwardly oriented relative to horizontal in such designs.

[0032] The ionizer device 160 generates ions or otherwise ionizes molecules in the airflow 206. The ionizer 160 is preferably based on PCO technology and provided as a PCO reactor cell 160. An example PCO cell 160 is described below in reference to FIGS. 13-15. Where the ionizer 160 uses UV light, which is the case with the PCO cell 160 for example, then the outlet vent 108 is preferably designed to prevent UV light leakage from the PCO cell 160. However, it will be appreciated that other ionization technologies such as negative, bipolar or corona discharge for example, may instead be used to ionize the outflow 206 within the scope of the present disclosure.

[0033] The optional deflector 104 comprises a neck portion 112 and a head portion 114 formed thereon. The neck 112 extends from the top of the base body 102. The head 114 extends laterally outward from the neck 112 in the manner of a projecting rim or overhang. The outlet 108 has an annular shape which surrounds the deflector 104, in particular the neck portion 112, at the top of the base body 102. The outlet 108 is arranged beneath the head 114. Preferably, the neck 112 increases in external width in extending from the base body 102 to the radially-projecting head 114, with the outer surface of the neck 112 having a concave curvature. Such configuration of the deflector 104 may also be described as being trumpet-shaped or funnel-shaped. This promotes a laminar flow in turning the airflow 204 exiting the outlet vent 108 radially outward. The deflector 104 preferably has a circumferential groove 116 (see FIG. 4) formed into the underside of the radially-projecting head 114, where the neck 112 flares laterally outward to terminate at the outer edge of the head 114. The groove 116 provides a grip for a person to pick up, via the deflector 104, and move the air purifier 100. In the depicted example, the outlet vent 108 is designed in the shape of a flat disc which extends horizontally between its outer edge at the base body 102 and its inner edge at the neck 112 of the deflector 104. This design facilitates using the  deflector 104 as a handle. Of course, the annular outlet 108 may be provided by a plurality of outlet vents or segments, rather than as a single continuous exhaust. The outlet vent 108 may also be covered by one or more additional components such as an exhaust grill. Additional embodiments are described below with reference to FIGS. 7-12.

[0034] The internal structure of the device 100 and paths of the airflow 200 therethrough are visible in FIGS. 4-6. The air purifier 100 has two fans 120, 122. In this example, the first fan 120 is a squirrel-cage centrifugal fan driven by motor 121, and the second fan 122 is an axial fan with built-in motor. The fan 120 is primarily responsible for generating the inflow 202 and conveying the airflow 200 through the device 100. A portion of the airflow 200 exits the air purifier 100 as the first or lateral outflow 204. The fan 122 draws another portion of the airflow 200 through the ionizer 160 pathway to produce an ionized airflow, which then exits the air purifier 100 as the second or medial outflow 206. The proportion of the airflow 200 that exits as outflow 204 or outflow 206 may be adjusted by controlling the operation of one or both fans 120, 122. For example, automatic fan control may be executed according to the operational settings of the air purifier 100, including based on real-time sensor feedback. The outflow 204 will typically, though not necessarily, have a higher volumetric flow rate than the outflow 206.

[0035] The inflow 202 passes through the perforated inlet 106 toward an intake filter 124 having a hollow cylindrical shape. The intake filter 124 preferably includes both HEPA filter material 125 and activated carbon filter material 126. In this example, the HEPA filter 125 is arranged in an outer portion of the intake filter 124 relative to the activated carbon filter 126. Preferably, the filter 124 is provided as a replaceable filter intended to be periodically replaced with a new filter, in which case the filter 124 is readily accessible for replacement purposes, such as by removing the bottom portion and / or one or more side panels of the air purifier 100. The inlet 106 and filter 124 may be spaced apart by an inlet gap or plenum 128. The optional gap 128 provides space for the incoming airflow 200 to diffuse after passing through the apertures of the inlet 106, which promotes utilization of the entire surface area of the filter 124.

[0036] The base body 102 further comprises a lower plenum 130 and an upper plenum 132. The lower plenum or chamber 130 is bordered at the bottom by a lower housing structure 134, laterally by the intake filter 124, and at the top by another housing or plenum separator structure 136. The lower plenum 130 preferably contains a UV-C light source 138 to kill pathogens in the airflow 200 that pass through the filter 124. The plenum separator 136 includes a basket structure which supports the top end of the UV-C lamp 138 and which allows  the airflow 200 to leave the lower plenum 130. The centrifugal fan 120 is arranged between the lower plenum 130 and the upper plenum 132. The upper plenum 132 has an annular shape. The fan 120 is open on all sides to the annular-shaped upper plenum 132, such that the outflow 204 is produced over the entire 360° arc around the longitudinal or vertical axis L of the air purifier 100. The upper plenum 132 is bordered at the lateral outside by plenum wall 140, at the lateral inside by plenum wall 142, and at the top by the outlet vent 108. The outer plenum wall 140 is depicted as separate from the outermost housing wall of the base body 102 here, but these may readily be provided by the same wall structure in other embodiments. For purposes of component manufacturing and assembly, the upper plenum 132 may have supporting baffle plates 143 extending between the walls 140, 142, in which case these plates 143 are preferably oriented to promote a laminar airflow with respect to the spiraling airflow 200 coming from the fan 120.

[0037] The air purifier 100 further comprises a third or inner plenum 144. The inner plenum or chamber 144 is in fluid communication with the upper plenum 132 via a plurality of apertures 146 extending through the plenum wall 142. The apertures 146 are circumferentially spaced apart in the plenum wall 142. In this example, each aperture 146 includes an arch structure projecting into the plenum 144, which arches help diffuse the airflow 200 entering the plenum 144. The arches also increase the structural integrity of the plenum structure formed by the plenum wall 142 in the region of the apertures 146. The plenum wall 142 is both the inner wall of the upper plenum 132 and the outer wall of the inner plenum 144, though these could instead be provided as separate wall structures. In addition, the plenum wall 142 closes the plenum 144 at the bottom and closes the plenum 144 at the top with respect to an inner housing structure 148. The housing structure 148 is shaped as a hollow cylinder with a conical step between two sections of different widths. The wider bottom section contains the axial fan 122, which draws a portion of the airflow 200 through the apertures 146. The top section contains the ionizer 160, which in the depicted example is the PCO reactor cell 160. The plenum wall 142 has mounting structures 150 for supporting and securing the housing structure 148 thereon within the plenum 144.

[0038] FIG. 5 shows the airflow 200 through the example air purifier 100. The centrifugal fan 120 pulls air from the surrounding environment into the device 100 from all lateral directions due to the 360° circumferential airflow design. The airflow 200 enters the air purifier 100 as the inflow 202 through the inlet 106 and then passes through the intake filter 124 into the lower plenum 130. In this example, the outer HEPA filter material 125 first removes the relatively larger particulates, including dust, pollen, allergens, bacteria, viruses,  and mold, from the airflow 200, and the inner activated carbon filter material 126 absorbs VOCs, odors, and other gaseous pollutants. After passing through the intake filter 124, the airflow 200 is exposed to germicidal UV light within the lower plenum 130 from the UV-C lamp 138, which kills pathogens in the airflow 200 that were not caught in the intake filter 124. The filtered airflow 200 moves to the top of the lower plenum 130 through the plenum separator basket 136 and into the rotating centrifugal fan 120, which pushes the airflow 200 upward into the annular upper plenum 132. At this point, the filtered airflow 200 has two flow paths to exit the purifier 100.

[0039] One portion exits the air purifier 100 through the outlet 108 as the lateral outflow 204. In this example, the lateral outflow 204 is redirected by the deflector 104 and discharged radially outward over an entire 360° arc with respect to the longitudinal axis L. It should be appreciated that this 360° arc is not necessarily continuous since structural members, such as vent support members, or other components may occupy segments of the 360° arc at the outlet 108, such that these locations are technically unavailable to the outflow 204. Rather, the outflow 204 is functionally provided over the entire 360° arc with respect to overall air circulation. The other portion is drawn into the inner plenum 144 through the intake apertures 146 by the axial fan 122, and then conveyed by the axial fan 122 through the PCO cell 160, which ionizes the airflow 200, and discharged axially upwards through the outlet 110 as the medial outflow 206. It should be appreciated that the airflow 200 through the PCO cell 160 was previously filtered upstream by the intake filter 124 and exposed to the UV-C lamp 138. The provision of such clean feed air to the PCO cell 160 reduces the buildup of particles and debris on the catalytic blade surfaces 162, and thus helps keep these surfaces clean for UV reaction.

[0040] The shape of the annular upper plenum 132 is aerodynamically designed to optimize the total clear air delivery rate and ion output of the device 100. Moving upward from the fan 120, the plenum wall 142 starts vertical and then curves inward. In embodiments with the deflector 104, the plenum wall 142 preferably then transitions smoothly into the curvature of the neck 112 of the deflector 110 at the outlet vent 108, with the neck 112 then curving outward in order to redirect the radial outflow 204 as described above. The inlet apertures 146 are located in this inward-extending region of the plenum wall 142, which inward extension increases the cross-sectional area of the upper plenum 132 in this region causing the airflow 200 to expand along the plenum wall 142 at a lower pressure, where the airflow 200 is drawn through the apertures 146 into the plenum 144 by the axial fan 122. This configuration allows the use of a relatively smaller and more efficient fan 122 while still  providing a relatively high amount of airflow 200 to the PCO cell 160. The smooth transitional surface curvatures between the upper plenum 132 and the deflector 104 promote laminar airflow, which thus reduces turbulence and energy loss. The same also applies to embodiments without the deflector 104, where the smooth transitional curvature of the plenum wall 142 through the inward-extending region thereof likewise promotes laminar flow, reducing turbulence and energy loss. In extending over the entire 360° arc around the longitudinal or vertical axis L of the air purifier 100, the outer surfaces of the plenum wall 142, as well as those of the deflector 104 where applicable, form a three-dimensional shape similar to or resembling a vase or pitcher. It should be appreciated that the two-fan design allows independent regulation of the air through the intake filter 124 and through the PCO cell 160, which enables optimization of cleaning performance while minimizing power consumption and noise generation.

[0041] FIGS. 7-9 show different configurations of the air purifier 100 with the deflector 104, wherein the lateral outflow 2014 is redirected radially outward with respect to the longitudinal axis L. FIG. 7 corresponds to the example embodiment of FIGS. 1-6 described above. In FIG. 8, the outlet vent 108 is designed in the shape of a hollow cone which extends at an angle, incline or otherwise tapers between the base body 102 and the deflector 104. In FIG. 9, the outlet vent 108 is designed in the shape of a hollow cylinder which extends vertically from its lower edge at the base body 102 and its upper edge at the head 114 of the deflector 104. Operationally, these designs are essentially the same from a purification standpoint. Of course, the designs provide different aesthetics, and at least in FIG. 9, the deflector 104 is not available for use as a handle. FIGS. 8-10 show different configurations of the air purifier 100 without the deflector 104, wherein the lateral outflow 204 is discharged axially upward with respect to the longitudinal axis L. In these embodiments, the plenum wall 142 simply continues vertically upward until termination. The design of FIG. 8 is similar to FIGS. 1-6 with the outlet 108 positioned lower than the outlet 110, but without the deflector 104. In FIG. 11, the outer plenum wall 140, which is also the outer housing wall, extends upward such that the outlet 108, 110 are arranged adjacent one another at the top of the purifier 100. In FIG. 12, the outlet 108 is angled similar to FIG. 8. In each case, the lateral outflow 204 circumferentially surrounds the medial outflow 206. Operationally, these designs without a deflector 104 are essentially the same from a purification standpoint, with the differences largely aesthetic in nature. As mentioned above, the annular outlet 108 may be provided by a plurality of outlet vents or segments, rather than as a single continuous exhaust, and / or covered by one or more additional components such as an exhaust grill.

[0042] The provision of the lateral outflow 204 over the entire 360° circumference surrounding the medial airflow 206 creates a pressurized air curtain 208 which prevents the medial outflow 206 from being immediately drawn back into the air purifier 100, at least compared to the downward circulating current that would form between the higher-pressure outflow 206 and the lower-pressure inflow 202 if the lateral outflow 204 was absent. In this way, the lateral outflow 204 shields the ionic outflow 206 from being prematurely taken back as the inflow 202. Assuming no interfering factors, the lateral outflow 204 is expelled either radially outward or axially upward, or at an angle therebetween, from the device 100 before slowing and rotating downward into the lower-pressure areas caused by evacuating air being drawn in as the inflow 202 entering into the device 100. The outflow 204 as source and the inflow 202 as sink therefore form a circulating air current. With less suction influence from the device 100 due to the lateral outflow 204 forming the air curtain 208, the axial outflow 206 is expelled vertically upward from the device 100 and able to widely disperse throughout the indoor environment to significant distance similar to a mushroom or umbrella pattern. The axial outflow 206 contacting a low ceiling may further accelerate outward dispersion. The ions come into contact with and deactivate or destroy contaminants in the air and on surfaces at positions located far from the device 100. Thus, the ionic outflow 206 proactively purifies the indoor environment, whereas the intake filter 224 and the UV-C light source 138 represent more passive techniques in treating the air that is conveyed through the device 100. Accordingly, the air purifier 100 is designed to manipulate the fluid dynamics of different airflows in order to provide a high clean air delivery rate cycling through the device 100 while at the same time providing excellent dispersion of ions. Those skilled in the art will recognize various factors may influence the actual fluid dynamics observed during operation, including but not limited to the layout and dimensions of the indoor environment, the arrangement of the air purifier and other objects within the indoor environment, and additional influences such as doors, windows, and heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) systems.

[0043] The UV-C light source 138 is preferably a non-ozone generating lamp configured to only emit wavelengths which do not produce ozone. For example, the lamp 138 may comprise quartz glass tubes which shield wavelengths below 250 nm. If the ionizer 160 includes a UV light source, such as the PCO reactor cell 160 with UV light source 170, then this light source 170 is also preferably a non-ozone generating lamp. Various design options may be used to avoid the production of ozone by short-wavelength UV-C light in this regard.

[0044] Referring now to FIGS. 13-15, the PCO reactor cell 160 is an example photocatalytic  reactor housing according to US 10, 786, 592 B2. FIG. 13 shows the PCO cell 160 comprising a plurality of blades 162, but without airflow plenum wall structures 161 of the PCO cell 160 enclosing the blades 162. The blades 162 are coated with one or more materials having photocatalytic oxidative properties, such as titanium dioxide for example. The blades 162 are supported by an upper retainer frame 164 and a lower retainer frame 166. A central shaft 168 secures the PCO cell assembly together. Here, the PCO cell 160 has eight arc-shaped blades 162 which twist and taper along the longitudinal extension between the retainer frames 164, 166. In this embodiment, the light source 170 is provided by three UV bulbs extending along the longitudinal axis of the PCO cell 160. The light source 170 is also supported by the frame retainers 164, 166. Each blade 162 has an interior surface facing the light source 170 and an exterior surface opposite the interior surface facing away from the light source 170. The interior surface of each blade 162 redirects and refocuses some amount of light emitted by the light source 170 onto the exterior surface of an adjacent blade. The blades 162 substantially encompass the light source 170 around the longitudinal axis and are spaced apart from the light source 170 allowing air conveyed by the axial fan 122 to flow therebetween along the longitudinal axis. The widths of the blades 162 overlap radially with respect to the longitudinal axis as seen in FIGS. 14 and 15. Of course, other embodiments of the air purifier 100 may incorporate different designs for the PCO reactor cell 160; the example PCO reactor cell 160 shown and described herein is provided for purposes of illustration, not limitation.

[0045] While several aspects and embodiments have been discussed herein, those persons skilled in the art will recognize numerous possible modifications, permutations, additions, combinations and sub-combinations therefor, without these needing to be specifically explained or shown within the context of this disclosure. The claims should therefore be interpreted to include all such modifications, permutations, additions and sub-combinations, which are within their true spirit and scope. Each embodiment described herein has numerous equivalents. The terms and expressions which have been employed are used as terms of description and not of limitation, and there is no intention in the use of such terms and expressions of excluding any equivalents of the features shown or described, or portions thereof, but it is recognized that various modifications are possible within the scope of the invention. Thus, it should be understood that although the invention has been specifically disclosed by preferred embodiments and optional features, modification and variation of the concepts herein may be resorted to by those skilled in the art, and that such modifications and variations are considered to be within the scope of this invention as defined by the claims.  Whenever a range is given in the specification, all intermediate ranges and subranges, as well as all individual values included in the ranges given are hereby incorporated into this disclosure. When a Markush group or other grouping is used herein, all individual members of the group and all combinations and sub-combinations possible of the group are hereby individually included in this disclosure. In general, the terms and phrases used herein have their art-recognized meaning, which can be found by reference to standard texts, references and contexts known to those skilled in the art. Any above definitions are provided to clarify their specific use in the context of the invention.

[0046] LIST OF REFERENCE NUMERALS

[0047] 100 air purifier                          140 plenum wall

[0048] 101 power cable                           142 plenum wall

[0049] 102 base body                             143 supporting baffles plates

[0050] 104 deflector                             144 third / inner plenum

[0051] 106 airflow inlet                         146 intake apertures

[0052] 108 airflow outlet                        148 inner housing structure

[0053] 110 airflow outlet                        150 mounts for housing structure

[0054] 112 deflector neck                        160 ionizer  / PCO cell

[0055] 114 deflector head                        161 PCO cell plenum wall structures

[0056] 116 handle groove                         162 blades

[0057] 120 squirrel-cage fan                     164 upper retainer

[0058] 121 fan motor                             166 lower retainer

[0059] 122 axial fan                             168 central mounting shaft

[0060] 124 intake filter                         170 UV light source

[0061] 125 HEPA filter                           200 airflow

[0062] 126 carbon filter                         202 inflow

[0063] 128 inlet gap                             204 radial outflow

[0064] 130 first / lower plenum                    206 axial outflow

[0065] 132 second / upper plenum                   208 air curtain

[0066] 134 lower housing structure               L   longitudinal axis

[0067] 136 plenum separator structure

[0068] 138 UVC light source

Claims

1.An air purifier (100) for an indoor environment configured to convey an airflow (200) , comprising:a base body (102) , wherein a first plenum (130) is in fluid communication with a second plenum (132) , and the second plenum (132) is in fluid communication with a third plenum (144) via a plurality of apertures (146) extending through a plenum wall (142) ,a first fan (120) , a second fan (122) , an intake filter (124) , and an ionizer (160) ,an inlet (106) through which the airflow (200) enters the air purifier (100) as an inflow (202) , wherein the intake filter (124) is arranged between the inlet (106) and the first plenum (130) ,a first outlet (108) through which the airflow (200) exits the air purifier (100) as a first lateral outflow (204) conveyed by the first fan (120) , wherein the first outlet (106) is in fluid communication with the second plenum (132) downstream from the apertures (146) ,a second outlet (110) through which the airflow (200) upwardly exits the air purifier (100) as a second medial outflow (206) conveyed by the second fan (122) , wherein the second outlet (110) is in fluid communication with the third plenum (144) downstream from the ionizer (160) ,wherein second plenum (132) has an annular shape such that the first lateral outflow (204) surrounds the second medial outflow (206) over a 360° arc around a longitudinal axis (L) of the air purifier (100) .2.The air purifier (100) of claim 1, wherein the inlet (106) comprises one or more perforated panels which circumferentially form a bottom portion of the base body (102) .3.The air purifier (100) of claim 1, wherein the intake filter (124) is shaped as a hollow cylinder which laterally surrounds the first plenum (130) .4.The air purifier (100) of claim 1, wherein the intake filter (124) comprises a HEPA filter (125) and / or an activated carbon filter (126) .5.The air purifier (100) of claim 1, wherein the first plenum (130) contains a UV light source (138) configured to irradiate the airflow (200) with germicidal UVC light.6.The air purifier (100) of claim 1, wherein the first fan (120) is arranged between the first plenum (130) and the second plenum (132) .7.The air purifier (100) of claim 1, wherein the first fan (120) is a squirrel cage centrifugal fan.8.The air purifier (100) of claim 1, wherein the first fan (120) and second fan (122) are independently operable.9.The air purifier (100) of claim 1, wherein the second fan (122) is arranged in the third plenum (144) under the ionizer (160) , and the second outlet (110) is arranged above the ionizer (160) , and wherein the second fan (122) , the ionizer (160) and the second outlet (110) are vertically aligned.10.The air purifier (100) of claim 1, wherein the second fan (122) is an axial fan.11.The air purifier (100) of claim 1, wherein the ionizer (160) is a PCO cell (160) comprising a plurality of photocatalytic blades (162) encompassing a UV light (170) .12.The air purifier (100) of claim 1, further comprising a deflector (104) at a top of the base body (102) , wherein the deflector (104) is configured to redirect the first lateral outflow (204) radially outward with respect to the longitudinal axis (L) of the air purifier (100) .13.The air purifier (100) of claim 12, wherein the deflector (104) has a neck portion (112) and a head portion (114) formed thereon, wherein the head portion (114) protrudes laterally outward from the neck portion (112) , and wherein the neck portion (112) flares outward with concave curvature in transitioning to the head portion (114) .14.The air purifier (100) of claim 13, wherein the deflector (104) is arranged above the first outlet (108) and a circumferential groove (116) extends into an underside of the head portion (114) facing the first outlet (108) thereby forming a grip.15.The air purifier (100) of claim 12, wherein the first outlet (108) has an annular shape which extends horizontally around the deflector (104) at a top of the base body (102) .16.The air purifier (100) of claim 1, wherein a region of the plenum wall (142) curves inward in extending upward to the first outlet (108) , and the apertures (146) are located in this region of the plenum wall (142) .17.The air purifier (100) of claim 1, the plenum wall (142) forms both an inner wall of the second plenum (132) and an outer wall of the third plenum (144) , with the third plenum (144) arranged inside the annular-shaped second plenum (132) .18.The air purifier (100) of claim 1, wherein the air purifier (100) is a standalone portable device with a power cable (101) .19.A method for improving air quality of an indoor environment with an air purifier (100) , comprising the steps of:drawing an airflow (200) into the air purifier (100) as an inflow (202) through an inlet (106) of the air purifier (100) ,filtering the airflow (200) by passing the airflow (200) through an intake filter (124) of the air purifier (100) into a first plenum (130) of the air purifier (100) ,conveying, via a first fan (120) , the filtered airflow (200) from the first plenum (130) into a second plenum (132) of the air purifier (100) , wherein the airflow (200) is separated into a first portion and a second portion in the second plenum (132) ,discharging the first portion of the filtered airflow (200) out of the air purifier (100) as a first lateral outflow (204) through a first outlet (108) of the air purifier (100) ,drawing, via a second fan (122) , the second portion of the filtered airflow (200) from the second plenum (132) into a third plenum (144) ,ionizing the second portion of the filtered airflow (200) by conveying the second portion of the filtered airflow (200) through an ionizer (160) , anddischarging the second portion of the filtered airflow (200) out of the air purifier (100) as a second medial outflow (206) through a second outlet (110) of the air purifier (100) ,wherein the first lateral outflow (204) surrounds the second medial outflow (206) over a 360° arc around a longitudinal axis (L) of the air purifier (100) , such that the first lateral outflow (204) acts to shield the second medial outflow (206) from being drawn back into the air purifier (100) as the inflow (202) , and the second medial outflow (206) flows vertically upward and disperses ions throughout the indoor environment.20.The method of claim 19, further comprising the step of irradiating the filtered airflow (200) with germicidal UV light in the first plenum (130) .21.The method of claim 19, wherein the first lateral outflow (204) is discharged axially upward from the air purifier (100) .22.The method of claim 19, wherein the first lateral outflow (204) is discharged radially outward from the air purifier (100) with respect to the longitudinal axis (L) .23.The method of claim 19, wherein the inflow (202) is drawn into the air purifier (100) over the 360° arc around the longitudinal axis (L) of the air purifier (100) .24.The method of claim 19, wherein the first fan (120) and the second fan (122) are independently controlled to regulate the airflow (200) through the air purifier (100) .

Images