专利名称：三段组合式过滤器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空气过滤器，尤其是涉及一种采用高效纤维过滤与静电增强净化技 术相结合的空气净化器配置。
技术背景当前我国大多数公共场所的室内空气污染相当严重，现代建筑的结构都相对封闭，不仅 新鲜空气的流通量少，而且集中式的空调通风管在沉积大量尘埃或其他污染物后本身就是一 个污染源，甚至产生诸如军团菌之类的细菌。另外，集中式通风系统还使得流行性病菌很容 易造成交叉感染。为了加强室内空气污染治理，国家各部委近年纷纷出台相关的法规和评估 标准，2002年国家质量监督局出台了《室内空气质量标准》，2006年国家卫生部出台了《公 共场所集中空调通风系统卫生管理规范》，要求公共场所的通风系统安装空气净化消毒装置和 每两年清洗一次通风管道。目前，用于高洁净环境的超高效过滤器(ULTRA-HEPA)大多采用"驻极体"纤维制作， 使其同时具有高效拦截和强吸附的综合功能，北美和欧洲国家开发应用较早。但"驻极体" 纤维的生产工艺较复杂、成本高，这种纤维必须是一种介电性非常好的材料制成，而且是在 生产过程中使其荷电而成为永久性的极化纤维，正因为其能保持长久的电极性能，故称之为 "驻极体"。国内的一些研究机构还正在研究"驻极体"纤维的功能和生产技术，有些大型空调厂家也开始采用"驻极体"纤维做过滤材料。极化纤维空气净化技术在国际上得到越来越多的关注，细小的极化纤维所形成静电场具 有很强的库仑力，能将快速流动中的微粒(甚至粒径小至O.Ol微米的微粒)稳稳吸住。而细 小纤维组成的蓬松编织网对气流的阻力不会很大，且其缝隙又能容纳较多的尘埃，即容尘量 高，故使用寿命就较长。所以极化纤维空气净化网非常适合在中央空调的集中通风系统，能 以较低空气流量损失(风阻力小)获得较高的尘埃过滤效率，可以减低风机的负荷从而节能、 降噪。专利号为CN01255045.0的实用新型专利提供一种空调空气净化网，其过滤载体是由外层 网状骨架和内层滤芯组合构成，网状骨架是由喷洒一层经特殊处理的活性碳的、软质的、具 有微型小孔的塑料网构成，滤芯是由一种制成多褶式结构的无纺布构成，滤芯紧密覆盖在网 状骨架上。无纺布材料制作的空气过滤器风阻大，且不能处理空气中的有害微生物，它不具有杀菌消毒的功能。本申请人在专利号为ZL200620059214.7的实用新型专利中提供一种单一的极化纤维空 气净化网，该专利产品建立了一个动态、实时的极化纤维模式，但其过滤性能还不能满足洁 净室要求。发明内容本实用新型的目的在于针对现有的空气净化网功能较为单一，特别对病毒与细菌的灭杀 作用不大等问题，提供一种采用多层次高效纤维过滤与静电极化增强净化技术相互融合的三 段组合式过滤器。本实用新型设有迎风面金属网层、正高压电极网层、负高压电极网层、第1极化纤维网 层、第2极化纤维网层、过滤网层、出风面金属网层和电源转换电路；正高压电极网层设于 第2极化纤维网层与过滤网层之间，负高压电极网层设于第1极化纤维网层与第2极化纤维 网层之间，迎风面金属网层设于第1极化纤维网层外侧，出风面金属网层设于过滤网层外侧， 电源转换电路的输出端分别与正高压电极网层和负高压电极网层连接。所述的迎风面金属网层最好设有金属网和固定框，金属网固定在固定框上。出风面金属 网层最好设有金属网和固定框，金属网固定在固定框上。所述的正高压电极网层最好为金属丝编织网层，正高压电极网层最好均小于迎风面金属 网层和出风面金属网层，正高压电极网层四周与金属网及固定框绝缘隔离；负高压电极网可 采用碳素线网，或碳素线与金属丝复合的混合线织成网，负高压电极网最好均小于迎风面金 属网层和出风面金属网层，负高压电极网四周与金属网及固定框绝缘隔离。电源转换电路最 好固定在金属槽内，并用盖条密封，金属槽内设有正高压输出接口和负高压输出接口，正高 压输出接口和负高压输出接口分别与相应的正高压电极网和负高压电极网连接，输入电源可 采用24V直流或交流输入电源，并采用插拔式输入接口 。所述的第1极化纤维网层和第2极化纤维网层最好为玻璃纤维网层或较有弹性的化纤滤 料，第1极化纤维网层和第2极化纤维网层是一种由弹性较好的细小纤维编织而成的蓬松过 滤网，其尘埃吸附量大而风阻小。选用纤维必须具有一定的介电性能，在电离场或静电场内 它们才能形成电极，进而变为极化纤维，才能对尘埃具有很强的吸附力。所述的过滤网层最好采用皱褶式纤维滤纸(即HEPA网)，以保证过滤器能达到高效过滤 等级。所述的金属网最好为铝合金网，也可以采用不锈钢材料或其他轻质又不易断裂、生锈的 金属材料制做网体。活动连接在电源转换电路的金属支架上，它可以旋转，需要维护或更换极化纤维网时，只需 把固定槽往外掰开，非常方便。所述的固定框可采用金属框或硬塑料框，固定槽等加固件、密封件、合页件、开启件均 可采用金属槽或硬塑料槽。本实用新型利用高压电源转换模块将将24V的交流或直流电源转换成4kV以上的高压电 源，并分别输出正高压给正极电极网和负高压给负极电极网，使这两个电极网之间及其与外 层金属网之间形成高压梯度电场，从而产生电晕放电，进一步使夹在它们中间的细小纤维荷 电，这些纤维的介电性很好从而使其形成电极，进而变为极化纤维，密集的极化纤维又形成 许多微小的强静电场，从而对尘埃具有很强的吸附力，故其过滤效率非常好。其负电极网采 用碳素线或与金属丝复合的混合线织成网，它具有较好的导电和放电性能，从而能多释放一 些负离子，进而使负电极网层的除菌能力更强；而正电极网则采用金属丝编织而成，由于金 属丝没有毛剌，所以其不容易产生放电火花，且正极放电也不容易产生臭氧。故针对不同的 应用环境，可以采用不同的电极叠放层次，在含菌量高的环境使用本实用新型产品，将负极 电极网层布置在正极电极网层之后的气流下游以增强除菌效果；而在含菌量少的环境，则将 正极电极网层布置在负极电极网层之后的气流下游，可以将负离子中和掉一些或将其束缚在 正极电极网层，而不会产生太多臭氧。因强电压差和狭小的间隙，正负电极网之间会使空气产生轻度电离，从而产生一定量的 离子或羟基自由基(*OH)，它们的氧化能力很强，能使微生物的细胞质角质化而有效杀菌 消毒；羟基自由基(，OH)对一些有机挥发性气体也具有很有效的分解作用，使它们变成无 毒无异味的物质，从而减少环境污染。另外，空气中大部分的细菌和病毒都依附尘埃粒子上， 而本实用新型产品利用极化纤维建立了一个良好的"捕获"机制，通过极化纤维的强吸附力 可以将它们控制在过滤器内，而不易随气流四处蔓延形成交叉感染，在过滤器内又存在强静 电场，使得其内的微生物活力大大减弱而不易滋生，甚至将细菌全部杀死。所以，本实用新 型具有良好的综合净化功能。在本实用新型的迎风面金属网层内侧设置有蓬松的第1极化纤维网层(即初效纤维过滤 层)和第2极化纤维网层(即中效纤维过滤层)，由于第1极化纤维网层和第2极化纤维网层 均采用玻璃纤维或蓬松的化纤滤料，因此具有风阻小、介电性好、容尘量大的特性，既可以 将不同粒径的尘埃逐级滤除，又可以延长过滤器的使用寿命。另外，在本实用新型的出风面 金属网层内侧设置过滤网层，通常可选用高效玻璃纤维滤纸，例如采用皱褶式高效纤维滤纸， 即HEPA网，其耐腐性和耐高温性能较好，则可保证经过本实用新型后的空气质量达到洁净 室的净化要求，但这层过滤网层又不需要太厚，因为第l极化纤维网层(即初效纤维过滤层)和第2极化纤维网层(即中效纤维过滤层)已将大部分尘埃颗粒滤除掉，这样既可以将本实 用新型的厚度变小，又能延长其使用寿命，并便于安装维护。
图1为本实用新型实施例的迎风面金属网层的结构示意图。 图2为本实用新型实施例的迎风面金属网层开启的示意图。 图3为本实用新型实施例展开的内部结构示意图。 图4为本实用新型实施例的内部构件排列示意图。 图5为本实用新型实施例的正高压电极网层的结构示意图。 图6为本实用新型实施例的负高压电极网层的结构示意图。 图7为本实用新型实施例的电源转换电路电路组成原理图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。参见图1 6，本实用新型设有迎风面金属网层14、正高压电极网层10、负高压电极网 层9、第1极化纤维网层11、第2极化纤维网层12、过滤网层13、出风面金属网层15和电 源转换电路5。正高压电极网层10设于第2极化纤维网层12与过滤网层13之间，负高压电 极网层9设于第1极化纤维网层11与第2极化纤维网层12之间，迎风面金属网层14设于第 1极化纤维网层11外侧，出风面金属网层15设于过滤网层13外侧，电源转换电路5的输出 端分别与正高压电极网层10和负高压电极网层9连接。电源转换电路5内置LED指示灯，电源转换电路5设于金属固定槽4(条形金属槽)内， 电源转换电路5上设有固定盖8,电源转换电路5通过输入插口 6外接24V供应电源。迎风 面金属网层14设有金属框141和金属丝网142,金属框141固定在金属丝网142四周。出风 面金属网层15也设有金属框151和金属丝网152,金属框151固定在金属丝网152四周，侧 面再用条形金属固定槽1套住，正高压电极网9、负高压电极网10分别与电源转换电路5的 输出端连接。电源转换电路5外接24V输入电源插口 6，用条形金属固定槽4和电源模块固 定盖8加固、密封，电源转换电路5内置LED指示灯，嵌在条形金属固定槽4靠电源插口 6 的地方。网体的侧面固定槽l 一端装有旋钮7，固定槽1通过旋钮7与条形金属固定槽4转 动连接，出风面金属网层15的一边固定框与条形金属固定槽4用螺丝锁紧，条型金属固定槽 4是整个网体的固定轴心。迎风面金属网层14的金属框141和金属丝网142锁紧组成一个活 动的网层，2层极化纤维网层11、 12以及过滤网层13也是活动的，装配时利用条形侧面固 定槽1和其他结构层套在一起，但高效过滤网层13的四周可用密封胶密封，以保证不漏风。 以上所述的金属框和条形金属固定槽等加固件、密封件、合页件、开启件均可改用硬塑料构件。本实用新型的网体可以是正方形，比如400mmX400mm、 500mmX 500mm、 600mmX 600mm等不同规格，也可以是长方形，比如300mmX400mm、 300mmX500mm、 400mmX 800mm等不同规格，以实际需要的过滤面积来设定长和宽的尺寸。参见图7，电源转换电路电路采用24V直流或交流电源，电路中变压器T1的左边是一个 模拟振荡发生单元，它在电路中产生自激振荡，从而使达林顿晶体管Ql周期性开断。当达 林顿晶体管Q1导通时，电流流过变压器T1原边，并在变压器T1原边的电感内储能；当振 荡电流信号为低电平时，达林顿晶体管Ql关断，则能量通过电流流动和变压器原边电感进 行转换，并在变压器T1副边激励出千伏以上的电压，经过升压电路后可输出4 8kV的电源， 或更高电压的电源，其输出电压的取值视过滤器定制的需要而定。在变压器T1副边的一侧， 上半部为正极高压电源的升压电路，下半部为负极高压电源的升压电路，与它们相连的正高 压电极网和负高压电极网在不平衡电场作用下会产生电晕放电，甚至击穿空气产生离子束。 LED指示灯的电源从变压器T1副边接出。当供电电压由低到高变化时，变压器T1副边的反 击电压和频率都将变大，电源发热量增大，会使电源工作不稳定，所以需要在变压器T1副边 安装一些二极管和电阻进行调整。各主要元器件的参考型号和参数在图7中巳注明，其中， 电阻R1: 150Q， R2: 100a R3: IOK， R4: 1.2K， R5、 R6: 10M;电容C1、 C3 C22: 102K， C2: 4.7n; 二极管D1、 D3 D4: FR107， D2: IN4743;三极管Q1: 2N7052型。本实用新型是一种采用高效纤维过滤与静电增强净化技术相结合的新型空气净化器配 置，它利用高压电源转换模块分别给两个电极网供应正高压和负高压电源，使两个电极网之 间及它们与外层金属网之间形成"线-网"不平衡电场，从而产生电晕放电，进一步使夹在它 们之间的细小纤维荷电(这种荷电且介电性能良好的纤维被称为"极化纤维"或"驻极体")， 密集的荷电纤维之间又形成许多静电场，从而通过库仑力对尘埃微粒具有很强的吸附力。其 电极网可采用金属丝网，也可采用碳素线与金属丝复合的线网，它具有较好的导电和放电性 能。电极网放电时会产生电子，使通过电极网的尘埃微粒荷电而使其更容易被极化纤维吸附。 其纤维过滤层有三层不同密度的滤料，按初效、中效、高效依次叠加，初效和中效滤层采用 蓬松的玻璃纤维或化纤无纺块料，具有风阻小、介电性好、容尘量大的特点。同时对高效过 滤网层具有预过滤和保护作用，高效过滤网层则采用皱褶式高效纤维滤纸(通常采用高效玻璃 纤维滤纸，即HEPA网)，以保证过滤器达到高效过滤等级。另外，极化纤维能有效捕获细菌 或携带病毒的微粒，其强静电场能破坏细菌的组织结构，从而起到除菌消毒作用，这样就使 这种组合的过滤网体具有综合的空气净化功能，并能达到较高的洁净级别。本实用新型将24V的交流或直流电源通过电源转换电路给电极网供应高压电源，电极网以导电的碳素线或金属丝编织而成，并与电源转换电路的高压端连接；空气净化器的迎风面 和出风面整个为金属丝网，它与电源转换电路的24V低压端连接，这样正负电极网之间与外 层金属网之间就形成"线-网"不平衡电场。当输入电源接通后，这个不平衡电场就会产生电 晕放电，还能使中间的空气层产生轻微的电离。电源转换电路输出给电极网的高压电源分别 是正极高压和负极高压，正极高压放电时，正极电极网层产生的负离子不易被释放出来，气 流中形成臭氧的量就比较小；相反在负极高压放电时，负极电极网层产生的负离子就容易被 释放出来，气流中负离子含量就比较高，其除菌效果会更好一些，但形成的臭氧量也会比较 高。故根据使用环境不同，可以对正极电极网层和负极电极网层的排列进行调整，含菌量高 的环境使用本实用新型产品，将负极电极网层布置在正极电极网层之后的气流下游以增强除 菌效果；而在含菌量少的环境，则将正极电极网层布置在负极电极网层之后的气流下游，可 以将负离子中和掉一些或使其束缚在正极电极网层，而不会产生太多臭氧。电极网电晕放电以及电极网之间产生的电离，都会使夹在电极网和外层金属网之间的细 小纤维荷电(这种荷电且介电性能良好的纤维被称为"极化纤维"或"驻极体")，密集的荷 电纤维之间又形成许多静电场，从而通过库仑力对尘埃微粒具有很强的吸附力。另一方面， 尘埃粒子随气流经过正在放电的电极网时会被荷电，荷电后的尘埃微粒就更容易被极化纤维 吸附，从而使过滤器的净化效率得到提高。在过滤器的迎风面一侧布置蓬松的初效和中效纤 维过滤层，这两层过滤层采用玻璃纤维或化纤无纺块料，具有风阻小、介电性好、容尘量大 的特性，这既可以将不同粒径的尘埃逐级滤除，又可以延长过滤器的使用寿命。在过滤器的 出风面一侧再布置一层誠褶式高效纤维滤纸，则可保证经过过滤器后的空气质量可以达到洁 净室的净化要求，但这层高效滤层又不需要太厚，因为初效和中效纤维过滤层把大部分尘埃 颗粒滤除掉了。这样就可以将过滤器厚度变小又能延长其使用寿命。空气中大部分的细菌和病毒都依附尘埃粒子上，通过极化纤维的强吸附力可以将它们控 制在过滤器内，而不易随气流四处蔓延形成交叉感染，在过滤器内存在强静电场，使得其内 的微生物活力大大减弱而不易滋生。与此同时，因强电压差和狭小的间隙，电极网之间会使 空气产生轻度电离，从而产生一定量的离子或羟基自由基(，OH)，它们的氧化能力很强， 能使微生物的细胞质角质化而有效杀菌消毒。
权利要求1.三段组合式过滤器，其特征在于设有迎风面金属网层、正高压电极网层、负高压电极网层、第1极化纤维网层、第2极化纤维网层、过滤网层、出风面金属网层和电源转换电路，正高压电极网层设于第2极化纤维网层与过滤网层之间，负高压电极网层设于第1极化纤维网层与第2极化纤维网层之间，迎风面金属网层设于第1极化纤维网层外侧，出风面金属网层设于过滤网层外侧，电源转换电路的输出端分别与正高压电极网层和负高压电极网层连接。
2. 如权利要求1所述的三段组合式过滤器，其特征在于所述的迎风面金属网层设有金属 网和固定框，金属网固定在固定框上；出风面金属网层设有金属网和固定框，金属网固定在 固定框上。
3. 如权利要求1所述的三段组合式过滤器，其特征在于所述的正高压电极网层为金属丝 编织网层，正高压电极网层均小于迎风面金属网层和出风面金属网层，正高压电极网层四周 与金属网及固定框绝缘隔离。
4. 如权利要求1所述的三段组合式过滤器，其特征在于负高压电极网为碳素线网，或碳 素线与金属丝复合的混合线织成网，负高压电极网均小于迎风面金属网层和出风面金属网层， 负高压电极网四周与金属网及固定框绝缘隔离。
5. 如权利要求1所述的三段组合式过滤器，其特征在于电源转换电路设金属槽，电源转 换电路固定在金属槽内，并用盖条密封，金属槽内设有正高压输出接口和负高压输出接口， 正高压输出接口和负高压输出接口分别与相应的正高压电极网和负高压电极网连接。
6. 如权利要求1所述的三段组合式过滤器，其特征在于电源转换电路外接24V直流或 交流输入电源，并采用插拔式输入接口。
7. 如权利要求1所述的三段组合式过滤器，其特征在于所述的第1极化纤维网层和第2 极化纤维网层为玻璃纤维网层或蓬松的化纤滤料。
8. 如权利要求1所述的三段组合式过滤器，其特征在于所述的过滤网层为皱褶式纤维滤纸。
9. 如权利要求1所述的三段组合式过滤器，其特征在于所述的金属网为铝合金网，或不 锈钢网。
10. 如权利要求1所述的三段组合式过滤器，其特征在于在过滤器的两个侧边设固定槽， 固定槽可采用条形金属槽，固定槽的一端可用销轴活动连接在设于电源转换电路的金属槽上。
专利摘要三段组合式过滤器，涉及一种空气过滤器，尤其是涉及一种采用高效纤维过滤与静电增强净化技术相结合的空气净化器配置。提供一种采用多层次高效纤维过滤与静电极化增强净化技术相互融合的三段组合式过滤器。设有迎风面金属网层、正高压电极网层、负高压电极网层、第1极化纤维网层、第2极化纤维网层、过滤网层、出风面金属网层和电源转换电路；正高压电极网层设于第2极化纤维网层与过滤网层之间，负高压电极网层设于第1极化纤维网层与第2极化纤维网层之间，迎风面金属网层设于第1极化纤维网层外侧，出风面金属网层设于过滤网层外侧，电源转换电路的输出端分别与正高压电极网层和负高压电极网层连接。
文档编号B01D50/00GK201361510SQ20092013692
公开日2009年12月16日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者钟喜生 申请人:钟喜生