包括具有风扇、颗粒过滤器以及管状碳过滤器的壳体的用于空气处理的方法及设备的制作方法
【专利摘要】一种空气处理设备(2)，其包括具有封闭的风扇(4)的壳体(3)，其中，壳体布置用于可释放地接收连接至风扇的吸入侧(8)的入口过滤器装置和连接至风扇的压力侧(13)的出口过滤器装置。壳体(3)包括第一连接装置，第一连接装置一方面包括用于与形式为至少第一颗粒过滤器(5)的预过滤器配合的元件，另一方面包括用于与至少一个管状的第一碳过滤器(6’、6”)配合的元件，以便使第一碳过滤器的内部联接至风扇的吸入侧并且第一碳过滤器沿流动方向位于预过滤器的下游。壳体(3)还包括第二联接装置，第二联接装置一方面包括用于与至少一个管状的第二碳过滤器(9’、9”)配合以使其内部联接至风扇的压力侧的元件，另一方面包括用于与形式为至少一个第二颗粒过滤器的二次过滤器(10)配合的元件，以便使得沿流动方向观察二次过滤器位于第二碳过滤器的下游。本发明还涉及用于空气处理的系统及方法。
【专利说明】包括具有风扇、颗粒过滤器以及管状碳过滤器的壳体的用于空气处理的方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括具有风扇的壳体的空气处理设备，其中，壳体布置用于可释放地接收连接至风扇的吸入侧的入口过滤器装置和连接至风扇的压力侧的出口过滤器装置。本发明还涉及用于空气处理特别是空气净化的系统及方法。
【背景技术】
[0002]先前已知的技术是结合碳过滤器和颗粒过滤器来辅助净化空气。先前还已知的是通过用于不同目的及用于处理特定排放物的不同规格的碳过滤器来净化空气。为了能够滤掉空气中特定的杂质，通常用特殊物质来浸溃碳，而这是非常困难且昂贵的科技。
[0003]碳过滤器通常被认为是吸收但通常不破坏空气中存在的挥发性气体的形式的不需要的排放物的过滤器。因此，碳从空气中吸收并粘附物质，直到碳饱和。此时，必须更换过滤器，这是由于否则讨论中的物质/排放物将被允许通过过滤器。
[0004]由碳过滤器提供的表面越大，可实现的过滤效果越优异。这是由于碳过滤器中设置的所有接触面和通道给予了捕获待被分离的物质的可能性。
[0005]普通的碳过滤器在使用一段时间后，碳会将已从打算过滤的空气中收集的物质释放出来，这意味着为了维持功能，必须更换过滤器碳。
[0006]在碳过滤器中，通过速度与吸收能力和碳颗粒体的颗粒尺寸直接相关。在正常的通风设备中，存在以下指导值:为了防止物质的通过以速度为基础，空气不能以大于0.3m/s的速度穿过碳床层。
[0007]照例来说，为了防止由灰尘和其他颗粒阻塞碳过滤器中的通道，因此将颗粒过滤器定位在碳过滤器的上游，否则将导致吸收能力劣化。另外，在碳过滤器的下游也应当设置颗粒过滤器，特别是用以阻止可能由碳过滤器本身排放的灰尘。
[0008]【背景技术】的示例可在US 4737173和EP 1268030 BI中提到。
[0009]在机场和较大的工作场所及工业中的通风系统中，照例来说存在包括大量碳的碳过滤器床层。这种床层的问题是床层结构导致非常大的碳床层区域、大量的碳以及高的压降。因此，广生的相关成本非常闻。
[0010]发明目的及最重要的特征
[0011]本发明旨在至少减轻【背景技术】的问题并且提供一种如下的空气净化设备，其提供有效、灵活且具有优异经济性的空气净化。此外，该设备以实际且经济的方式使得能够以优异的操作经济性和优异的过滤经济性净化特定空气物质。
[0012]该目的在上文提到的设备中获得，在该设备中，壳体包括第一连接装置，第一连接装置一方面包括用于与以至少第一颗粒过滤器的形式的预过滤器配合的元件，另一方面包括用于与至少一个管状的第一碳过滤器配合以便使第一碳过滤器的内部联接至风扇的吸入侧并且第一碳过滤器沿流动方向位于预过滤器的下游的元件，并且壳体包括第二联接装置，第二联接装置一方面包括用于与至少一个管状的第二碳过滤器配合以便使第二碳过滤器的内部联接至风扇的压力侧的元件，另一方面包括与以至少一个第二颗粒过滤器的形式的二次过滤器配合以便使得沿流动方向观察二次过滤器位于所述第二碳过滤器的下游的元件。
[0013]由此，提供了捕获气态排放物的多种(至少两种)可能方式一每个碳过滤器一种可能方式——与根据上文的其中仅存在一种除去排放物的步骤的【背景技术】不同。
[0014]根据本发明能够具有使用分离的碳过滤器的多个步骤一方面提供简单且有效地对不同的过滤器中存在的碳类型、颗粒体尺寸等方面进行改变的可能性，另一方面通过对碳的类型及碳类型的组合的更自由的选择，根据通过过滤将实现的效果来构造空气净化器。
[0015]考虑到与具有单个步骤的碳过滤器中的流动路径相比，总流动路径加倍而流动速度和露出的过滤器表面相同，因此以优选的方式通过具有两个碳过滤器的步骤来实现使流动的空气在碳过滤器中停留的时间加倍，而与如果过滤器处于单个步骤并具有双倍的流动路径长度时压降加倍相比，根据本发明的各自的碳过滤器中的压降有利地仅增大为1.6倍。当涉及到关于增加部件等的选择的可能性时，这是相当可观的优点。在多于两个碳过滤器步骤的情况中进一步突出了对应的优点。
[0016]使用管状的第一过滤器导致空气首先遇到可制成为比过滤器的出口的表面明显更大的过滤器表面。由此，总体来看，实现了减小的压降，这是特别有利的，这是由于风扇使其吸入侧沿着该方向并且可使用具有较低吸入能力的风扇。吸入侧通常还可认为是现今的风扇的较弱一侧。
[0017]还为了允许空气在步骤2中穿过第二管状过滤器并且以对作为二次过滤器的过滤器的工作条件而言有利的小的离开速度在“管”的外部处离开，二次过滤器例如为HEPA过滤器。
[0018]一般而言，通过大的过滤器表面积以及因而通过低的压降来实现优点。在根据本发明的设备中，空气首先穿过预过滤器，而不是管状的第一碳过滤器，该管状的第一碳过滤器具有造成第一碳过滤器中低的压降的大的表面积。空气此时穿出“管”的一个端侧并朝向风扇进一步传递。在接下来的步骤中，在风扇之后，空气穿过/被挤压穿过第二 “管”的第二碳过滤器的打开的端侧、穿过碳过滤器并且在其外部处离开。最终，空气进入例如HEPA过滤器或者任何其他的适当的二次过滤器。
[0019]碳过滤器可为完全相同的种类，或者，为了允许从空气中分离多种物质，碳过滤器可以在关于尺寸、颗粒体尺寸(颗粒尺寸)、浸溃等方面有所不同，并且可以在关于重量或者数量方面改变，或者以任何其他方式有所不同。
[0020]优选的是，壳体由用于接收所述第一碳过滤器(一个或多个第一碳过滤器)的第一过滤器室和用于接收所述第二碳过滤器(一个或多个第二碳过滤器)的第二过滤器室形成，所述过滤器室相对于彼此侧向地且分离地布置。由此，壳体的功能不同并且允许部件的可能的简化的操控、服务以及更换。由于相应的过滤器室中处于安装状态的所述第一碳过滤器和第二碳过滤器以平行的对称轴线设置而突出了该优点，其中，优选地，所述过滤器室通过属于壳体的可移除的壁部而能够打开。
[0021]作为变型，两个或者可能更多个管状的(碳)过滤器一每一个具有打开端和闭合端——可布置为其打开端分别邻接定位在过滤器之间的共用的空气分配和收集单元。由此，通过使相应的过滤器短端朝向彼此布置而获得了 “正压区”。
[0022]优选的是，风扇布置在风扇室中，该风扇室呈现有用于与至少一个第一碳过滤器配合的所述元件和用于与所述至少一个第二碳过滤器配合的元件，其中，适当地，用于与所述第一碳过滤器和所述第二碳过滤器配合的所述元件定位在限定风扇室的壁上。
[0023]适当地，用于与预过滤器和二次过滤器配合的所述元件中的至少一个元件适于接收板状的过滤器，其中，预过滤器和/或二次过滤器构造成(制成)板状并且适当地形成设备的外壁。
[0024]本发明还涉及包括根据上文的空气处理设备的用于空气处理的系统，其中，该系统还包括:
[0025]-以至少一个第一颗粒过滤器的形式的至少一个预过滤器，
[0026]-至少一个管状的第一碳过滤器，
[0027]-至少一个管状的第二碳过滤器，
[0028]-以至少一个第二颗粒过滤器的形式的至少一个二次过滤器。
[0029]根据本发明的优选的方面，以下组中的至少任一者:
[0030]i )第一颗粒过滤器，
[0031]? )第一碳过滤器，
[0032]iii )第二碳过滤器，
[0033]iv )第二颗粒过滤器
[0034]包括具有不同特征的多个并行的过滤器元件，多个过滤器元件关于空气流动通过阻力彼此调节，以便控制所述多个过滤器元件之间的相对空气流动，从而获得期望的过滤特征。一个组内的过滤器元件是“并行的”在这里意味着在系统的使用中，使得空气组分流动通过组内的元件中的任一者。因此“并行”与沿平行方向流动的流无关。通过使组内的过滤器元件关于空气流动通路阻力彼此调节，实现在元件之间控制空气流动。越大的阻力给予越低的空气流动，并且反之亦然。这对如下情况来说可为特别地有价值的:净化具有不需要的物质的复杂成分的空气，使得朝向主要待被分离的物质引导过滤/分离。
[0035]所述第一碳过滤器和第二碳过滤器优选地基本上为圆筒形，这有效地给予有效的操控性和表面。
[0036]本发明还涉及一种用于空气处理的方法，其中，所述空气:
[0037]i )在至少一个第一颗粒过滤器中预过滤，
[0038]? )在至少一个管状的第一碳过滤器中以这种方式过滤:使得打算用于过滤的空气从外部流动并通过所述第一碳过滤器进入，
[0039]-由此，所述空气穿过驱动所述空气的风扇，
[0040]iii)在至少一个管状的第二碳过滤器中过滤，使得打算用于过滤的空气从内部流动并通过所述第二碳过滤器离开，
[0041]iv )在至少一个第二颗粒过滤器中二次过滤。
[0042]由此，空气优选的通过具有不同的过滤特征的颗粒过滤器和/或碳过滤器被过滤。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]现在将通过实施方式并参照附图对本发明进行更详细地描述，其中:
[0044]图1a和图1b以立体图示出了用于空气处理的系统，在图1b中为了清楚起见移除了壁部，
[0045]图2示意性地示出了通过根据本发明的替代性构造的空气处理设备的截面，
[0046]图3a和图3b示意性地示出了在根据本发明的空气处理设备中的分别用于紧固管状的碳过滤器和板状的颗粒过滤器的连接装置，
[0047]图3c示意性地示出了两个管状的碳过滤器紧固至中间空气分配器或收集器的结构，
[0048]图4示意性地示出了根据本发明的简化的方法序列的简化流程图，并且
[0049]图5示意性地示出了根据本发明的替代性构造的设备。
【具体实施方式】
[0050]在图1a和图1b中，用于空气处理的系统I包括配备有多个过滤器单兀的空气处理设备2。空气处理设备2包括壳体3，其中，风扇4布置在风扇室12内部，该风扇室12提供吸入侧8和压力侧13。壳体3呈现有用于可释放地接收多个过滤器元件的连接装置，过滤器元件在示出的实施方式中也就是以用于过滤掉待过滤的空气中可能存在的灰尘和其他颗粒状的杂质的颗粒过滤器的形式的预过滤器5。
[0051]预过滤器5与壳体3 —起限定第一过滤器室7，其中，布置有两个管状的第一碳过滤器6’和6”，这两个碳过滤器6’和6”的内部相应地分别连接至风扇4的吸入侧8。管状的第一碳过滤器6’和第二碳过滤器6”在其相应的自由端设置有密闭的盖，该盖密封碳过滤器并迫使待被过滤的空气穿过碳过滤器的包络面，且进一步穿过定位在包络面内部的碳材料，碳材料用于捕获和分离例如来自待被过滤的空气中的气态杂质。
[0052]风扇4优选地为使吸入部连接到两个碳过滤器6’和6”的离心风扇的类型，其中，风扇4在其压力侧13还设置有排气部，偏导器元件33定位在该排气部处。在压力侧上，风扇连接至以两个管状第二碳过滤器9’和9”形式的排气过滤器装置。这些第二碳过滤器使其相应的内部连接至所述压力侧，使得离开风扇4的空气被挤压穿过相应的碳过滤器9’和9”的管状包覆部。这些碳过滤器9’和9”具有与所述第一碳过滤器不同的其他适当的特征，在下面将对这些特征进行讨论。
[0053]封闭两个管状的第二碳过滤器9’和9”的第二过滤器室11由壳体和二次过滤器10 (after filter)限定，该二次过滤器10包括例如HEPA (高效颗粒空气过滤器)型的颗粒过滤器(一个或多个颗粒过滤器)。
[0054]管状的第一碳过滤器6’和6”以及第二碳过滤器9’和9”连接至包括风扇的吸入侦忉和压力侧13的风扇室12，使得管状的碳过滤器分别附接至以用于与所述管状的碳过滤器配合的元件的形式的第一连接装置和第二连接装置。这些元件彼此布置在平坦的平面上并且使得管状碳过滤器6’、6”、9’、9”被布置为使得它们的对称轴线“^、?平行。
[0055]通过根据图1a和图1b中示出的实施方式的空气处理设备2，该方式实现管状碳过滤器定位成相对靠近于彼此并且还具有非常大的过滤器表面积。管状碳过滤器还能够通过移除可移除的壁部15而容易的接近用以维修和更换，该壁部15在实践中包括顶盖，顶盖抵靠预过滤器5和二次过滤器10的上缘、抵靠侧壁、并且抵靠密封地布置在第一过滤器室7与第二过滤器室11之间的分隔壁42而密封地定位。
[0056]图2示意性地示出了替代性地构造的用于空气处理的系统16，其中，壳体为具有圆形横截面的圆状的，其中，预过滤器17布置有半圆形的横截面并且包括管状的第一碳过滤器18’和18”。在分隔壁42的第二侧上，系统16包括位于排气侧的管状的第二碳过滤器19’和19”。20指示设置有半圆形的横截面的二次过滤器。可以理解的是，图2中的系统以与图1a和图1b中示出的具有布置在过滤器室下方的风扇室中的风扇的系统相同的方式作用，所述风扇与上文描述相对应地在入口侧提供低压并且在排气侧提供高压。
[0057]在图3a中示意性地示出了在用于连接管状的碳过滤器6’的连接装置中包括的元件(以截面示出)，该元件设置有本身已知的种类的接合元件，其为具有与元件22上的对应的凹形部件配合的凸形部件的扭接式接合装置的形式，并且该元件布置在空气处理设备的所述壳体中。也可设置其他本身已知的连接元件。
[0058]在图3b中，示意性地示出了布置在根据图1a和图1b的壳体中的简单装置，该简单装置以平行带的形式分别用于接收板状的预过滤器5和二次过滤器10(图1a)、允许通过沿着板状的预过滤器5或者二次过滤器向下滑动而插入。所述带由23指示，并且过滤器5上的用于与这些带配合的加固框装置由24指示。
[0059]图4示意性地示出了方法序列:位置25指示序列开始。
[0060]位置26指示空气在至少一个第一颗粒过滤器中预过滤。
[0061]位置27指示空气在至少一个管状的第一碳过滤器中过滤，使得打算用于过滤的空气从外部流动并且通过所述第一碳过滤器进入。
[0062]位置28指示空气在驱动空气的风扇内通过。
[0063]位置29指示空气在至少一个管状的第二碳过滤器中过滤，使得打算用于过滤的空气从内部流动并且通过所述第二碳过滤器流出。
[0064]位置30指示空气在至少一个第二颗粒过滤器中二次过滤。
[0065]位置31指示序列结束。
[0066]图5示出了替代性地构造的设备32，其中，图1a和图1b中的空气处理设备2基本上加倍至其宽度L，使得加倍的第一过滤器室34居中地布置以便用于进入的空气，由此，空气穿过布置在壳体的相应的两个较长侧上的预过滤器35，并且此后穿过两个加倍的管状的第一碳过滤器36中的任一者或者两者。在示出的示例中，布置有对设备的各一半进行供给的两个风扇。两个分离的第二过滤器室布置在设备32的每个短侧处的相应的分隔壁42的第二侧上，每个第二过滤器室包括一对管状的第二碳过滤器38。
[0067]本发明给予很大的可能性以实现对建筑物中的空气进行非常有利且需求受控的过滤。因此，通过发明性的结构实现优异的过滤器效率，这是由于允许了大的过滤器表面积并且由此允许在合理的物理尺寸的框架内较低的空气阻力。在根据本发明的设备及方法中还可获得优异的噪声性能。还存在使过滤器并行布置成具有不同特征的可能性，并且由此能够通过控制和选择通过相应的过滤器元件的空气阻力来控制流动通过相应的过滤器元件的量。除了管状的碳过滤器之外，预过滤器和二次过滤器可包括根据上文描述的侧向布置的“并行”的具有不同特征的过滤器元件，其可彼此调节，以便控制通过不同元件的流动。
[0068]本发明可在所附的权利要求的范围内进行修改。因此，本申请还包括含有一个相应的单个元件的管状的第一碳过滤器和第二碳过滤器。还能够将具有不同特征的彼此调节两个“碳过滤器管”彼此轴向地、紧密地端部到端部且开口到开口地连接。
[0069]如上文所指出的，还可以使用分别具有中间空气分配器和收集器的碳过滤器。图3c中示意性地示出了该情况，其中，两个管状的碳过滤器6a和6b密封地联接至中间空气分配器或者收集器14，该空气分配器或者收集器14又连接至界面21上方的风扇的相应的排气侧或吸入侧。
[0070]可使用不同类型的风扇，比如轴向、径向以及离心风扇。关于风扇类型选择的决定性因素是讨论中的应用和特别重要的需求。
[0071]本发明可与大的中央通风设备和用于局部空间的定位单元以及用于便携式空气处理单元相结合地应用。
【权利要求】
1.一种空气处理设备(2)，所述空气处理设备(2)包括壳体(3)，所述壳体(3)具有封闭的风扇(4)，其中，所述壳体布置用于可释放地接收连接至所述风扇的吸入侧(8)的入口过滤器装置以及连接至所述风扇的压力侧(13)的出口过滤器装置，其特征在于: -所述壳体(3)包括第一连接装置，所述第一连接装置一方面包括用于与以至少第一颗粒过滤器(5)的形式的预过滤器配合的元件，另一方面包括用于与至少一个管状的第一碳过滤器(6’、6”)配合的元件，以便使所述第一碳过滤器(6’、6”)的内部联接至所述风扇的所述吸入侧并且使所述第一碳过滤器(6’、6”)沿流动方向位于所述预过滤器的下游，并且 -所述壳体(3)包括第二联接装置，所述第二联接装置一方面包括用于与至少一个管状的第二碳过滤器(9’、9”)配合以使所述第二碳过滤器(9’、9”)的内部联接至所述风扇的所述压力侧的元件，另一方面包括用于与以至少一个第二颗粒过滤器的形式的二次过滤器(10)配合的元件，使得沿所述流动方向观察所述二次过滤器(10)位于所述第二碳过滤器的下游。
2.根据权利要求1所述的空气处理设备， 其特征在于，所述壳体(3)布置有用于接收所述第一碳过滤器(一个或多个第一碳过滤器)的第一过滤器室(7)以及用于接收所述第二碳过滤器(一个或多个第二碳过滤器)的第二过滤器室(11)，所述过滤器室并排且分离地布置。
3.根据权利要求2所述的空气处理设备， 其特征在于，位于相应的所述过滤器室中的处于安装状态的所述第一碳过滤器(6’、6”)和所述第二碳过滤器(9’、9”)设置有平行的对称轴线(A1、A2、A3、A4)。
4.根据权利要求2或3所述的空气处理设备， 其特征在于，所述过滤器室(7、11)能够通过属于所述壳体的可移除的壁部(15)来打开。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的空气处理设备， 其特征在于，所述风扇(4)布置在风扇室(12)中，所述风扇室(12)呈现有用于与至少一个第一碳过滤器配合的所述元件以及用于与所述至少一个第二碳过滤器配合的元件。
6.根据权利要求5所述的空气处理设备， 其特征在于，用于与所述第一碳过滤器和所述第二碳过滤器配合的所述元件定位在限定所述风扇室(12)的壁上。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的空气处理设备，其特征在于，用于与预过滤器(5)和二次过滤器(10)配合的所述元件中的至少一个适于接收板状的过滤器。
8.一种用于空气处理的系统，所述系统包括根据权利要求1至7中的任一项所述的空气处理设备， 其特征在于，所述系统还包括: -以至少一个第一颗粒过滤器的形式的至少一个预过滤器(5)， -至少一个管状的第一碳过滤器(6’、6”)， -至少一个管状的第二碳过滤器(9’、9”)， -以至少一个第二颗粒过滤器的形式的至少一个二次过滤器(10)。
9.根据权利要求8所述的用于空气处理的系统， 其特征在于，以下组中的至少任一者: i )第一颗粒过滤器， ? )第一碳过滤器， iii)第二碳过滤器， iv )第二颗粒过滤器 包括具有不同特征的多个过滤器元件，所述多个过滤器元件关于空气流动通过阻力彼此调节，以便控制所述多个过滤器元件之间的相对空气流动，从而获得期望的过滤特征。
10.根据权利要求8或9所述的用于空气处理的系统， 其特征在于，所述第一碳过滤器(6’、6”)和所述第二碳过滤器(9’、9”)基本上为圆筒形。
11.一种用于空气处理的方法,其中，所述空气: i )在至少一个第一颗粒过滤器中预过滤， ? )在至少一个管状的第一碳过滤器中以这种方式过滤:使得打算用于过滤的空气从外部流动并通过所述第一碳过滤器进入， -由此，所述空气穿过驱动所述空气的风扇， iii)在至少一个管状的第二碳过滤器中过滤，使得打算用于过滤的空气从内部流动并通过所述第二碳过滤器离开， iv )在至少一个第二颗粒过滤器中二次过滤。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述空气通过具有不同的过滤器特征的颗粒过滤器和/或碳过滤器被过滤。
13.根据权利要求11或12所述的方法， 其特征在于，当以下组中的至少任一者: i )第一颗粒过滤器， ? )第一碳过滤器， iii)第二碳过滤器， iv )第二颗粒过滤器 包括具有不同特征的多个过滤器元件时，通过使所述多个过滤器元件关于空气流动通过阻力彼此调节来控制所述多个过滤器元件之间的相对空气流动，从而用于获得期望的过滤特征。
【文档编号】F24F3/16GK104246391SQ201380007572
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2012年1月31日
【发明者】安德斯·赫德斯特伦 申请人:康斐尔有限公司