本發明涉及用于從待過濾氣體中過濾氣態污染物的方法和設備及所述設備的制造方法。
背景技術:
室內空氣污染在世界各地的許多城市地區呈現顯著的健康危害。在戶外(例如,從機動車輛和工業)和室內(從烹飪、吸煙、蠟燭燃燒、香爐燃燒、釋氣建筑/裝飾材料、除氣蠟的使用、油漆、拋光劑等等)都遇到空氣污染源。室內污染水平往往高于戶外。同時,許多人大部分時間在室內居住,并因此可能幾乎連續地暴露于不健康的空氣污染水平。
改善室內空氣清潔度的一種方法是通過在室內安裝空氣清潔器,空氣清潔器能夠使室內空氣連續地循環通過包括一個或多個空氣過濾器的清潔單元。改善室內空氣清潔度的另一方法是通過用經過濾的室外空氣施加連續的通風。在后一情況中,空氣過濾器通常被包括在加熱、通風和空氣調節(hvac)系統中,加熱、通風和空氣調節(hvac)系統能夠進行溫度調整、通風且能夠通過使從室外抽吸的流通空氣在將其釋放到室內之前首先通過一個或多個空氣過濾器而對其清潔。具有經清潔的室外空氣的通風使污染的室內空氣移動,并稀釋其中的污染水平。
為了從空氣中去除空中攜帶的顆粒,市場上有多種機械除塵過濾器可供選擇。機械除塵過濾器包括致密纖維片材/布材料,能夠在污染的空氣通過過濾器時困住空氣中攜帶的顆粒。為了增加過濾器的表面積,常見的做法使纖維布打褶。過濾器打褶是一種完善的工業處理。
圖1a至圖1c描繪了從現有技術公知的打褶機械除塵過濾器的簡單示例。將單片纖維布材料10折疊以形成打褶過濾器結構12。待過濾的空氣14傳遞透過布的表面,當待過濾的空氣14傳遞透過布的表面時使污染顆粒困在材料中。
為了從空氣中去除污染氣體,往往利用能夠從空氣中吸收/去除多種揮發性有機烴氣體(voc)和若干無機氣體(no2、o3、氡)的活性碳過濾器。活性碳材料通常作為粒子存在,粒子被包含在透氣過濾器框架結構。這里,也使用框架打褶(framepleating)。然而,打褶也增加過濾器體積并且濾光器框架典型地比其中所含有的碳更昂貴。
為了從空氣中去除甲醛和/或小的酸性氣體(so2、乙酸、甲酸、hnox),活性碳本身不是很有效。代替地,可以利用能夠從空氣中化學吸收這些氣體的浸漬的過濾材料。吸收可以憑借酸堿相互作用或通過化學縮合反應發生。活性碳粒子可用作浸漬載體,但親水性纖維纖維素紙或玻璃纖維片材材料也適用于此目的。
us6071479公開了包括化學浸漬的紙或玻璃纖維材料的波紋狀平行板氣體過濾器結構的使用。
在圖2示出了這種已知的波紋狀過濾器結構的示例20,并且在圖3中類似地示出了平行板式過濾器結構的示例28。當與具有相同過濾器壽命和過濾器功能的(打褶)粒子過濾器結構相比時,這些過濾器結構的益處與其所引起的相對更低的空氣壓降和更小的過濾器體積相關聯。跨過濾器的較低空氣壓降源于如下事實:空氣流動22平行于活性過濾表面24、30,跨越過濾器表面橫向地傳遞,而不是如例如對于打褶特定過濾器的情況那樣垂直地穿過或通過表面(諸如圖1a至圖1c的示例)。降低的空氣壓降意味著空氣可以以較少的努力通過過濾器結構,減輕了能量成本(過濾器是例如風扇或真空輔助的情況下),或者允許空氣跨裝置的較快的流動速率。因此,波紋狀或平行板過濾器結構的使用一般優于粒子過濾器結構的使用。
us6071479中提出的用于空氣清潔的波紋狀過濾器結構和平行板過濾器結構的重要缺點在于其工業制造麻煩。到目前為止,不存在適于以低成本批量制造這些過濾器結構的工業處理。同時,由纖維材料構成的除塵過濾器片材的打褶是工業上成熟的處理(見圖1a)。片材打褶擴大了用于捕獲空中攜帶的顆粒的可用過濾器表面積而沒有顯著地增加過濾器體積。不幸的是,打褶處理在過濾器工業中僅適用于顆粒過濾器。對于旨在從空氣中捕獲氣態污染物的空氣過濾器,不存在等同物。對于圖1a至圖1c中示出的打褶結構,空氣(其流動由箭頭14指示)必須傳遞透過纖維過濾片材/布10,以便從微粒污染物中過濾出來。
近來,組合式空氣過濾器作為打褶過濾器結構出現在市場上,其中活性碳材料作為細小粒子材料被夾在兩個顆粒過濾器片材之間或被粘結到單個纖維顆粒過濾片材上。它們的缺陷在于,過濾器結構內側僅可以含有非常有限的量的活性碳材料,導致僅短暫的有用活性碳過濾器壽命。這里,空氣還必須通過復合過濾器片材,當過濾器結構內側的活性碳材料的量增加時由此招致了空氣壓降急劇增加。
期望一種適合從空氣中去除氣態污染物的過濾器結構,以與現有技術的特定過濾器類似的方式打褶,由此允許利用對于這些過濾器來說存在的工業上成熟的制造處理,但是其中氣體不需要傳遞透過過濾器片材,而是代替地可以跨其表面橫向地傳遞,如現有技術的平行板和波紋狀過濾器的情況那樣。
技術實現要素:
本發明由權利要求限定。
根據本發明的一方面,提供有一種用于從待過濾的氣體中去除氣態污染物的過濾器結構,包括過濾器片材,
其中過濾器片材被打褶以便形成一系列的連結片材區段,各片材區段具有頂部邊緣和基部邊緣,相鄰的片材區段被接合,使得頂部邊緣接合到一起而限定一組頂部折痕并且底部邊緣接合到一起而限定一組底部折痕;
其中所述折痕中的至少一個折痕包含用于待過濾的氣體的通過的一個或多個狹縫形狀開口。
打褶過濾器片材在一個或多個打褶折痕的位置處具有一個或多個狹縫形狀開口,氣體可以通過該開口。待過濾的氣體橫向地進入過濾器結構,關于橫向意味著垂直于包括頂部折痕或底部折痕的平面。氣體通過折痕中的一個或多個狹縫形狀開口和/或通過頂部折痕之間的間隙離開。通過了過濾器的氣體基本平行于片材區段的平面狀表面傳遞,并且由相鄰的片材區段之間的錐形間距形成通道。
通過氣體通過過程將污染物去除,氣體通過過程包括當氣體跨片材區段的表面傳遞時的氣體橫向擴散。
基本平行于過濾器表面的氣體流動而不是透過(垂直于)過濾器表面的氣體流動降低了跨過濾器的所招致的氣體壓降。對于跨過濾器的期望的氣體流動速率的維持來說,所招致的較低的氣體壓降意味著維持該流動要求較小外部力。
打褶過濾器片材而不是平坦或平面狀的過濾器片材具有增加的活性過濾表面積,因此對于給定氣體流動速率來說提高了過濾效率或者替代地對于給定過濾效率來說增加了流動速率能力。
存在有氣體的如下通道,氣體憑借一個或多個狹縫形狀開口從過濾器結構的一側傳遞到另一側。在最簡單的示例中,只一種折痕(頂部折痕或者底部折痕)包含只一個狹縫形狀孔,該一個折痕幫助氣體的從結構的一側傳遞到另一側。
在另一示例中,各頂部折痕可以包含用于待過濾的氣體的通過的一個或多個狹縫形狀開口;至少一個狹縫被包含到頂部折痕中的每一個中。
更多數量的狹縫減小了跨過濾器的所招致的氣體壓降并因此增加了流動速率能力。在僅頂部折痕包含開口的情況中,空氣通過在基部折痕之間傳遞而進入過濾器結構,并且通過頂部折痕中的開口離開過濾器結構。在該情況中,僅面向下的表面(面向基部折痕的表面)執行活性功率功能,面向頂部的表面不與待過濾氣體接觸。
根據另一示例,各底部折痕包含用于待過濾的氣體的通過的一個或多個狹縫形狀開口。
在該情況中,待過濾氣體能夠在其通向過濾器結構的入口中通過基部折痕,隨后通過頂部折痕之間的空間離開。在該情況中,片材元件的面向上的表面能夠執行活性過濾功能。
過濾器片材區段可以用于阻擋待過濾氣體通過。基本不透氣的過濾器片材確保氣體僅通過打褶的折痕中的狹縫形狀開口或折痕之間的間隙進入和離開過濾器結構。這確保氣體不需要在其通過過濾器期間改變方向、膨脹或收縮,并且這進而造成跨過濾器的所招致的氣體壓降的最小化。
相鄰的片材區段之間的角度可以是45度或更小。
相鄰的頂部折痕之間或相鄰的底部折痕之間的間距可以在0.5mm與5mm之間。
氣體污染物到側壁的輸送憑借橫向擴散發生。足以保證污染物跨片材元件的表面高效率的提取的快速橫向擴散速率通過使各片材元件的節距保持在0.5mm與5mm之間來獲得。折痕之間的該小橫向間距還增加了過濾器結構的緊湊性,使總體體積最小化。
各片材區段的基部邊緣與頂部邊緣之間的長度可以在10mm與60mm之間。
過濾器片材可以包括諸如紙或玻璃纖維或無紡布等的化學浸漬的纖維材料的吸收性片材;或
過濾器片材可以包括能夠催化氣體氧化的氣體氧化元素;或
過濾器片材可以包括含有活性碳材料的活性碳元件。
不同的過濾材料可以有助于不同種類的污染物質的去除。為了甲醛和/或小酸性氣體(例如so2、乙酸、甲酸或hnox)的去除,可以利用能夠化學吸收這些氣體的浸漬的過濾器材料。吸收可以憑借酸堿相互作用或通過化學縮合反應來發生。
替代地,過濾器片材可以包括能夠憑借催化氧化去除諸如甲醛和揮發性有機碳氫化合物氣體(voc)等的氣態污染物的氧化過濾材料(例如,在無機載體材料上的uv照射的tio2材料)。
吸附活性碳材料也可以用作過濾材料,允許諸如no2、o3和氡等的許多voc和一些無機氣體的從載體氣體的去除。該情況中的空氣清潔通過氣態污染物在活性碳的微孔中的吸收來發生。
根據本發明的另一方面,提供有一種制造用于從待過濾氣體去除氣態污染物的過濾器結構的方法,包括:
提供具有一個或多個排的平行狹縫形狀開口的過濾器片材80,其中排與狹縫形狀開口的寬度方向平行走向;
通過形成與狹縫形狀開口的長度方向平行走向的折疊而將過濾器片材打褶,折疊至少形成在各狹縫形狀開口的位置處,其中各折疊的方向與任何相鄰折疊的方向交替,由此產生打褶的一系列片材區段。
對于本方法的執行僅要求一個主要組成部件(過濾器片材)的操作并因此與要求很多部件的組裝的方法相比這提供了簡化。
可以首先提供連續的過濾器片材,其中隨后通過例如沖孔或切割形成有孔。替代地,過濾器片材可以設置有已經形成的孔,孔通過沖孔或切割的現有過程或者通過從由孔占據的區域去除材料的片材成型過程而形成。
片材可以包括單個排或多于單個排的開口。如果僅單個排的開口設置在片材中,則各折痕(頂部或基部)最多具有包含到其中的一個狹縫。
可以形成與狹縫形狀開口的長度方向平行走向但不與任何狹縫形狀開口重合的一個或多個折疊。
在例如在與狹縫形狀開口等距以及與其重合的所有點處形成折疊的情況下,形成兩組折痕:一組包含開口,并且一組沒有開口。在各排中的狹縫相對于彼此均勻間隔開的情況下,通過本方法制造出的過濾器結構例如具有頂部折痕組和底部折痕組,各頂部折痕包含一個或多個狹縫形狀開口,其中底部折痕均不包含狹縫形狀孔。替代地,孔可以不均勻地間隔開,或者,替代地,可以以不均勻的布置形成與孔不重合的折疊。因此,可以存在有頂部和底部折痕組,其中頂部折痕中的一些但不是全部包含孔和/或底部折痕中的一些但不是全部包含孔。
過濾器片材區段可以用于阻擋待過濾氣體的通過。
同一排的相鄰孔之間的間距可以在10mm與60mm之間。所提供的折疊的角度可以使得相鄰的頂部折痕之間或相鄰的底部折痕之間的間距在0.5mm與5mm之間。
根據本發明的利用方面,提供有一種過濾氣體以去除氣態污染物的方法,包括:
使氣體通過過濾器結構,所述過濾器結構包括:
過濾器片材,其被打褶以便形成一系列連結片材區段,各片材區段具有頂部邊緣和基部邊緣,相鄰的片材區段被接合,使得頂部邊緣接合到一起而限定一組頂部折痕并且底部邊緣接合到一起而限定一組底部折痕,其中所述折痕中的至少一個包含用于待過濾的氣體的通過的一個或多個狹縫形狀開口,
其中方法包括:
使氣體在片材區段之間傳遞,使得空氣通過基部折痕和/或在基部折痕之間進入過濾器結構并且通過頂部折痕和/或在頂部折痕之間離開過濾器結構。
例如與要求氣體從一側到另一側直接通過過濾器片材的材料而進行傳遞的方法相比,本過濾方法使跨過濾器結構的所招致的氣體壓降最小化。在根據本發明的方法中,活性過濾憑借朝向根據本發明的過濾器結構內側吸收性或吸收或氧化表面的橫向擴散而發生,要求氣體僅跨(基本平行于)過濾器片材的表面傳遞。通過狹縫形狀開口,幫助氣體從過濾器結構的一側傳遞到過濾器結構的另一側,這自然地招致從結構的一側到結構的另一側的大大降低的壓降。
過濾器片材區段可以用于阻擋氣體的通過。
附圖說明
現在將參照附圖詳細地描述本發明的示例,其中:
圖1a至圖1c示出從現有技術已知的打褶機械粒子過濾器的示例;
圖2示出從現有技術已知的波紋狀氣態污染物過濾器的示例;
圖3示出從現有技術已知的平行板過濾器結構的示例;
圖4示出依照本發明的過濾器結構的示例;
圖5示出依照本發明的過濾器結構的示例的側視圖;
圖6描繪了依照本發明的過濾器結構的第二示例;和
圖7示出制造依照本發明的過濾器結構的方法的示例。
具體實施方式
本發明提供了一種用于從待過濾的氣體混合物中去除氣態污染物的打褶過濾器結構。結構包括理想的不透氣的過濾器片材,其被打褶成以便形成相鄰的一系列狹縫形狀通道,用于空氣傳遞通過該結構,各通道在兩側上均由過濾器片材的折疊區段界定,這些折疊區段通過一系列頂部折痕和底部折痕接合。頂部和/或底部折痕包含狹縫形狀開口,允許氣體混合物通過狹縫形狀開口進入結構內和/或從結構出來。待過濾的氣體通過結構的一側進入、跨過濾器片材區段表面橫向地傳遞并且通過另一側離開。還提供了用于制造打褶過濾器結構的方法,包括在過濾器片材中形成成排的狹縫形狀開口和沿著相鄰開口排的縱向延伸在交替方向上提供折疊。還提供了用于過濾氣體的方法。
在最簡單的實施例中,本發明包括單片活性過濾材料,其被打褶且在打褶折痕中的一個或多個處設置狹縫,用于空氣通過狹縫進入裝置內和/或通過狹縫從裝置中出來。與平坦的平面片材相比,打褶結構允許了較大的活性過濾材料表面積。與透過表面相反,空氣跨表面橫向傳遞允許了跨裝置的顯著降低的空氣壓降。降低的空氣壓降意味著空氣可以以較少努力通過過濾器結構,減輕了能量成本(通過過濾器的空氣流動是例如風扇或真空輔助的情況下),或者允許空氣跨裝置的較快流動速率。
本發明的最一般形式可以用于從任何任意背景的氣體混合物中過濾氣態污染物。僅僅為了便于描述,在下面描述的示例中,經常以空氣過濾的特定情況作為參照。然而,參照空氣過濾不應理解為限制本發明對其他氣體基質/載體的一般適用性。
如上面描述的,適于空氣平行于活性過濾表面通過的空氣/氣體過濾裝置是已知的,并且在圖2和圖3中示出了示例。打褶過濾器結構也是公知的,并且在圖1a至圖1c中示出了示例。然而,這些目前限于顆粒過濾的領域,并且要求空氣透過過濾器片材的材料而通過,而不是橫向地跨越過濾器片材的材料。本發明基于將打褶和平行板過濾器結構兩者的有利功能組合,以提供一種打褶過濾器結構,待過濾的活性表面空氣可以橫向地跨打褶過濾器結構傳遞。
在圖4中示出了本發明的簡單實施例的示例。過濾器片材40具有在交替方向上的規則間隔的折疊,以便形成包括一系列連結片材區段42的打褶結構,相鄰的片材區段在一個邊緣處接合,并且這些接合一起限定了一組頂部折痕44和一組底部折痕46。所述折痕內包含用于空氣通過的一個或多個狹縫形狀開口48。同一折痕中的狹縫形狀開口通過片材材料的橋50分離。
圖4的示例進一步包括用于容納過濾器片材40和用于維持打褶形狀的剛性框架52。然而,在其他示例中,可以不要剛性框架。例如,過濾器片材可以由在沒有外力機械支撐的情況下保持其形狀的材料構成。替代地,過濾器結構可以作為組成部件被包含到已經包括用于容納過濾器片材的元件的較大結構或系統內。
待過濾的空氣54通過基部進入結構并且通過頂部離開(或者在替代示例中反之亦然)。折痕中的狹縫形狀開口允許氣體從過濾器片材的一側傳遞到另一側上而不必傳遞透過過濾器片材的材料自身。
在圖5中示出了圖4的示例過濾器結構的截面的示意圖,更清楚地指示出通過裝置的空氣流動路徑。氣體通過設置在底部折痕46中的狹縫48和/或通過將底部折痕分離的間隙64進入結構。當進入時,氣體被導向通過狹縫形狀通道66,狹縫形狀通道66由相鄰的片材區段42之間的錐形間距形成。片材區段基本上形成了吸收元件的堆疊體,吸收元件的堆疊體限定出類似于平行板過濾器結構中的直通道的多個狹縫形狀錐形空氣通道。空氣可以從通道的一側傳遞到通道的另一側,而僅導致小的壓降。當通過通道時,空氣與構成部件片材區段面接觸,并且通過橫向氣體擴散或氧化處理,將氣態污染物從氣體中去除。
在圖4和圖5的特定示例中,至少一個狹縫形狀開口48被包含到每一個折痕內。然而,在最簡單的示例中,僅在一種折痕(頂部折痕44或者頂部折痕46)內包括僅一個狹縫形狀開口,該一種折痕幫助氣體從結構的一側傳遞到另一側。然而只包括一個狹縫可能會對空氣通過過濾器結構的流動能力具有阻礙效果。
在替代示例中,可以在一些或所有頂部折痕內包括狹縫,但底部折痕中不包括狹縫,或者反之亦然。在前者的情況中,空氣僅通過底部折痕之間的間隙64進入過濾器結構,并且結果是僅通過對應于頂部折痕設置的狹縫48而離開結構。在該情況中,僅面向下的表面(面向基部折痕的表面)執行活性過濾功能,面向頂部的表面不與待過濾的氣體接觸。
在優選示例中,過濾器片材包括基本不透氣的材料。為了過濾器的高效功能性,空氣必須僅通過折痕中的狹縫形狀開口和/或通過相鄰折痕之間的空間進入和離開結構。這確保了氣體在其通過過濾器期間不需要改變方向、膨脹或收縮,并且這進而使跨過濾器所招致的氣體壓降最小化。
在不同的示例中,在各折痕處形成的角度和對應地相鄰頂部折痕之間或相鄰底部折痕之間的間距可以是變化的。在特定示例中,相鄰片材區段之間形成的角度可以是45°或更小。使相鄰片材區段之間的角度變化影響空氣通道66的內部尺寸,并由此影響裝置的關于空氣流動通過結構的流體動力性質。
污染物高效地從流入的空氣中提取依賴于氣體橫向擴散到通道側壁的快速程度。充分的快速速率可以通過將相鄰片材區段之間的節距限制為僅幾毫米來獲得。在優選示例中,相鄰片材區段之間的角度被選取成使得相鄰頂部折痕之間或相鄰底部折痕之間的間距限制在0.5mm與5mm之間。該小的橫向間距確保橫向擴散可以充分快速速率發生,以保證污染物的提取的高效率。
頂部與基部邊緣之間的片材區段的長度在不同的示例中也可以是變化的。在一示例中,邊緣之間的長度在10mm與60mm之間。過濾器結構的有效壽命與其整體體積成比例地改變,并因此對于給定數量的片材區段,延伸其高度可以增加有效壽命。然而也可以考慮結構的緊湊性,在該情況下較小高度的片材區段可能是優選的。
在不同的示例中,過濾器片材可以由適合去除不同種類的污染物質的很多不同材料中的一種材料構成。在一個實施例中,例如,過濾器片材可能包括化學浸漬的載體,浸漬劑能夠例如憑借一個或多個酸堿相互作用或者也許通過化學縮合反應而從空氣中化學吸收污染物氣體。浸漬的過濾器材料特別適用于甲醛和/或諸如so2、乙酸、甲酸或hnox等的小酸性氣體的去除的情況。
在特定示例中,過濾器片材包括親水性纖維纖維素(縐紗)紙或玻璃纖維材料的載體片材,用合適體積的包括25%w/w三羥甲基氨基甲烷(tris-hydroxymethyl-aminomethane)、15%w/w甲酸鉀(potassium-formate)、15%w/w碳酸氫鉀(potassiumbicarbonate)和45%水的水溶液浸漬。這特別適合從空氣中去除甲醛和/或酸性氣體。
在替代示例中,類似地構成的載體片材代替地用包括35%w/w檸檬酸和65%w/w水的水溶液浸漬。該實施例特別適用于諸如nh3和胺等的堿性氣體的吸收。
污染物質可以通過氧化的過程從空氣中去除。在該情況中,過濾器片材可以代替地由已用tio2涂覆并隨后用紫外光(優選地400nm以下的波長)照射了的無機材料(諸如玻璃纖維或石英纖維等)構成。所得到的過濾器片材適合憑借光催化氧化處理去除諸如甲醛和揮發性有機碳氫化合物(voc)等的氣態污染物。
在最后的示例中,過濾器片材可以由含有活性碳材料的元件構成,這特別適合于許多voc以及諸如no2、o3和氡等的一些無機氣體的去除。
在圖6中示出了具有包括活性碳材料的過濾器片材的依照本發明的過濾器結構的示例。各片材區段72包括被一定量的活性碳材料76,活性碳材料76夾在兩個非常薄的纖維網之間,纖維網的理想示例為多孔的,或者為50%或更大的孔隙度。活性碳材料76可以以粒子的形式存在,或者替代地可以以擠出或否則以壓縮的形式存在。粒子活性碳材料可以借助于例如膠水或其他粘合劑被固定在多孔網74之間的適當位置。該示例中,空氣清潔通過活性碳的微孔中的氣態污染物的吸收過程而發生。
本發明與例如現有的平行板或波紋狀過濾器結構相比的重要優點是,可應用簡單的制造方法,方法特別是基本類似于諸如圖1中所示的那些的打褶顆粒過濾器的批量制造中已經采用的那些方法。
在圖7中示出了用于制造依照本發明的過濾器結構的方法的簡單示例。在該示例中,首先提供矩形過濾器片材40,并且隨后對該片材進行操作以便實現一個或多個排的平行狹縫形狀開口80。可以施加例如沖孔或切割處理,以便形成孔,余下的是將相鄰排分離的片材材料的橋。然而,在替代示例中,過濾器片材可能設置有孔,孔已經通過沖孔或切割的現有方法、或者通過從由孔占據的區域去除材料的片材成型處理而加工成。
對現在已形成有孔的過濾器片材施加打褶處理,包括形成與狹縫形狀開口的縱向延伸平行走向的折疊,各折疊的方向與任何相鄰折疊的方向交替。通過沿著狹縫80的延伸折疊,狹縫被包含到由折疊形成的折痕中,由此產生了本發明的結構特性。
過濾器片材可以包括單排或多于單排的開口。如果只形成單排,則各折痕(頂部或基部)最多在折痕中包含一個狹縫。在設置多于一個排的情況下,在各折痕中具有多于一個的狹縫特征。在圖7中,例如,兩排狹縫形成在過濾器片材中,并且對應地兩個開口形成在各折痕中。
與要求制造和組裝很多不同的部件的平行板和波紋狀過濾器裝置的制造方法相比,本方法要求僅要求對一個主要組成部件(過濾器片材40)操作,并因此代表了顯著的簡化。另外,本方法基本類似于用于打褶顆粒過濾器的完善的制造過程,該方法的簡單示例示出在圖1a中。圖7的方法與圖1a的方法的不同僅在于,包括在折疊前在片材中形成狹縫80狀孔的額外步驟。這樣的步驟可以容易地添加至現有制造方法流程中而不需要對設備或機構進行顯著更改。
可以應用本方法的其他變型以便制造出具有不同布置的折痕和開口的過濾器結構。在圖7的特定示例中,僅沿著狹縫的延伸形成折疊,并且對應地制造出在各折痕且每一個折痕內包含狹縫的過濾器結構。然而,在替代示例中,可以形成與狹縫形狀開口的縱向延伸平行但不重合的附加折疊,由此制造出一些折痕沒有開口的的過濾器結構。
在一個實施例中,例如,在與狹縫形狀開口等距以及與其重合的所有點處形成折疊。以該方式,形成了兩組折痕:一組包含開口,并且一組沒有開口。在各排中的狹縫相對于彼此均勻間隔的情況下,通過本方法制造出的過濾器結構例如具有頂部折痕組和基部折痕組,各頂部折痕包含一個或多個狹縫形狀開口,其中基部折痕均不包含狹縫形狀孔。
替代地,孔可以不均勻地間隔開,或者,等同地可能以不均勻的布置形成與孔不重合的折疊。以該方式,可以形成有頂部和底部折痕組,其中頂部折痕中的一些但不是全部和/或底部折痕中的一些但不是全部包含孔。
另外地,所形成的片材區段42的高度可以通過使相鄰折疊之間的間距變化而變化。在圖7的簡單示例中,其中僅沿著與所形成的開口重合的線設置折疊,這對應于相鄰形成的孔之間的變化的間距。在一個優選示例中,同一排的相鄰孔之間的間距可以在10mm與60mm之間。
在不同的示例中,過濾器結構可以包括具有不同成分(適于不同種類的污染物的提取)的過濾器片材,并且這些可能要求對通用制造方法變型。例如,過濾器片材可能包括化學浸漬的載體,浸漬劑能夠憑借例如一個或多個酸堿相互作用或者也許通過化學縮合反應從空氣中化學吸收污染氣體。浸漬的過濾器材料特別適用于甲醛和/或諸如so2、乙酸、甲酸或hnox等的小酸性氣體的去除的情況。
對于該示例,有利的是,從親水性纖維素(縐紗)紙或玻璃纖維材料或無紡布的載體片材開始,以依照上面描述的方法形成孔并且以打褶,并接著隨后用合適的浸漬劑或浸漬劑的混合物浸漬片材。上面詳細描述了合適的這種混合物。
除了打褶之外,本方法在一些示例中可以附加有形成框架的進一步的處理;向過濾器片材提供剛性結構,用于容納過濾器片材和用于維持打褶形狀。在一些情況中,打褶的尺寸和形狀可以借助于打褶之間的額外間隔件被另外地支撐和固定在適當位置。然而,在其他示例中,這些步驟被省略—例如,在過濾器片材由在沒有外部機械支撐的情況下保持其形狀的材料構成的情況下,或者在過濾器結構要作為組成部件被包含在已經包括用于容納過濾器片材的元件的系統的較大結構內的情況下。
用于從空氣中的提取氣態污染物的過濾器結構的應用是眾多且廣泛的。本發明優于現有的類似過濾器的特定優點包括跨過濾器的降低的空氣壓降。這使得過濾器特別適合于如下應用,其中待過濾的氣體例如憑借風扇或泵被機械地輔助跨過濾器通過。降低的空氣壓降意味著空氣可以在這些情況中以較少努力通過過濾器結構,減輕了能量成本,或者替代地允許空氣跨裝置的較快流動速率。
上面描述的過濾器結構可以容易地被包含在較大空氣清潔單元或空氣過濾器堆疊體中。過濾器可以例如與一個或多個附加過濾器(諸如顆粒過濾器等)串聯組合地放置。在該情況中,顆粒過濾器優選地放置在氣體過濾器的上游,以便保護后者免于活性過濾表面上的顆粒沉積。替代地,本發明的一個或多個變體實施例可以與其自身(例如具有適于不同種類的氣態污染物的提取的過濾器片材的實施例)串聯組合地放置。
本領域技術人員可以在實踐所要求保護的本發明時從對附圖、公開和隨附權利要求的研究中理解并實現對所公開的實施例做出的其他變型。在權利要求中,詞語“包括”不排除其他元件或步驟,并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。相互不同的從屬權利要求中記載了某些措施這個純粹的事實不表明這些措施的組合不能有利地使用。權利要求中的任何附圖標記都不應該解釋為限制權利要求的范圍。