空气过滤装置的制造方法_3

文档序号:9475399阅读:来源:国知局
ter测量每个压力水平下的液体累积重量(mg),并且记录样本 的相应累积孔体积。从原始干样本的这些数据和重量,累积孔体积/样本重量的比率可在 任何所测量的压力水平下计算,并且以mm3/mg记录。就该测试方法而言,累积孔体积在后 退1曲线期间测定,并且以mm3/mg记录,并且从TRI仪器取得。
[0072] 类似基重下的高厚度和低密度允许过滤器材料具有良好气流,同时还具有许多纤 维表面积以静电吸引并且/或者机械过滤颗粒。这种静电有益效果可通过利用在摩电序中 带负电以帮助吸引带正电颗粒(如毛发、皮肤以及棉花)的PP纤维或其它材料/涂料来进 一步增强。任选地,空气过滤器材料可在制造场所经由电晕处理静电充电,以帮助材料维持 电荷以用于在风扇吹动空气通过过滤器材料时吸引小微粒。可递送具有改善的颗粒拾取的 另一种方法是在装置中进行离子化以帮助在空气中的颗粒上产生电荷,使得颗粒在带有颗 粒的空气经由风扇40通过空气过滤器50时被吸引到过滤器材料。
[0073] 本发明的空气过滤器50可具有至少约30g/m2、或者至少约50g/m 2、或者至少约 70g/m2的总基重。本空气过滤器50的总计基重通常不大于约200g/m2、或者不大于约150g/ m2并且或者不大于约100g/m2。可使用上述基重公式测量合计基重。
[0074] 空气过滤器50可包括空气处理剂以改善从空气的微粒移除、使空气清新、提 供抗微生物活性等等。空气清新剂可包括抗菌剂、抗病毒剂或抗过敏原剂;离子和非离 子表面活性剂;湿润剂;过氧化物;离子和非离子聚合物,包括US 2012/0183488和US 2012/0183489中描述的那些;金属盐;金属和金属氧化物催化剂(例如,ZPT、Cu、Ag、Zn、 ZnO) ;pH缓冲剂;生物试剂,包括酶、天然成分以及它们的萃取物;着色剂;以及香料,包括 美国公开案2011/0150814、U. S. 8, 357, 359、美国公开案2013/0085204中所述的那些。还 预期空气处理剂可包括维生素、草本植物成分或用于鼻部、喉部和/或肺部的其它治疗或 医疗活性物质。
[0075] 在一些实施例中,空气过滤器50包括导电材料和/或碳粒以帮助除去气味并且/ 或者捕集小分子(V0C等等)。空气过滤器50可在具有基本上平坦表面和开孔或小孔的情 况下具有高孔隙率,其可表示大于约50%、或约50%、或约30%、或约25%、或约20%、或 约10%的空气过滤器。空气过滤器50内的空隙体积可由形成在诸如发现于泡沫、海绵以及 过滤器中的那些材料内的曲折通道组成。表面积可为空气过滤器的体积内的曲折空隙的形 式。表面积与维度面积比率可约大于约2或者大于约4。
[0076] 空气过滤器50可包括添加剂。选择添加剂的类型和含量,使得空气过滤器具有有 效移除和保留微粒材料同时维持过滤器的静电特性并且最小化再发射量的能力。因而,添 加剂可为非阳离子的,这是因为阳离子添加剂可趋于减弱静电特性。在一个实施例中,空气 过滤器50用聚合物添加剂浸渍。合适的聚合物添加剂包括但不限于选自以下的那些:压 敏粘合剂、发粘的聚合物、以及它们的混合物。合适的压敏粘合剂包含任选地与增粘性树脂 (例如,Mirapol?聚合物)、增塑剂和/或其它任选组分结合使用的粘合剂聚合物。合适 的发粘聚合物包括但不限于聚异丁烯聚合物、N-甲基丙烯酸癸酯、以及它们的混合物。聚 合物添加剂的粘合特性可提供有效的微粒移除性能。聚合物添加剂的粘合特性可利用质 构分析仪测量。合适的质构分析仪可以商品名TA. XT2Texture Analyser从Stable Micro Systems, Ltd. in Godalming, Surrey UK 商贝勾获得。
[0077] 本发明的空气过滤器50可在20到40英尺/分的空气过滤器面速度下具有大 于约1克的污垢或约3至约6克的污垢的污垢保持容量,同时使压降的增加幅度小于 12. 5Pa(0. 05〃水位表),或过滤器上的附加污垢的增加压降小于10Pa、或小于5Pa、或小于 3. 5Pa、或小于2Pa。空气过滤器50的寿命结束可为30天、60天、90天或更多天。经由修正 后的ASHRAE 52. 1-1992方法测量污垢保持容量和由添加污垢导致的压降变化。
[0078] 1.如方法规定,测量至少2个过滤介质样本,优选地测量6或6个以上过滤介质样 本。
[0079] 2.对至少14〃X 14〃的没有褶裥、皱纹、皱褶等等的平坦过滤器薄片进行测量。接 着,跨越过滤器薄片的Ift直径的圆注入颗粒。
[0080] 3.在测试设备中定向材料,使得颗粒首先命中将首先看到装置中的颗粒的材料的 相同侧(如果材料具有取决于定向的不同特性)。如果材料跨越区域是非均一化的,那么样 本表示材料。
[0081] 4.使用被选择以接近地匹配基于用于装置中的空气过滤器表面积和装置中的气 流速率的空气过滤器面速度运行测试,加载到6克的污垢,使用ISO Fine A2污垢(如ISO 12103-1中定义)且以0. 5g的增量加载。在每个0. 5g的添加之后测量阻力。
[0082] 本发明的空气过滤器50具有如由下文的修正后的单程ASHRAE Standard 52. 2 方法定义的E2颗粒的约20% -70%的单程过滤效率以及E3颗粒的约50-90%的单程过 滤效率。可通过以类似于 ASHRAE Standard 52. 2 - 2012 ("Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size")中所 述的方式进行测试来测定过滤器的单程过滤特性。测试涉及将网状物配置为平片(例如, 没有褶裥、皱褶或折叠)、将平片安装到测试导管中且使平片经受已被干燥且电荷中和的氯 化钾颗粒。应选择测试面速度以接近地匹配基于用于装置中的过滤器表面积和装置中的气 流速率的装置中的面速度。光学颗粒计数器可用于在一系列十二个粒径范围上测量测试过 滤器上游和下游的颗粒的浓度。公式:
[0084] 可用于测定每个粒径范围的捕获效率。测定测试期间粒径范围中的每个的最小效 率,并且测定复合最小效率曲线。从复合最小效率曲线,可对0.3 μL?和约1.0 μL?之间的四 个效率值进行求平均以提供El最小复合效率(MCE),可对1. 0 μπι和3. 0 μπι之间的四个效 率值进行求平均以提供E2MCE,并且可对3. 0 μ m和10. 0 μ m之间的四个效率值进行求平均 以提供E3MCE。作为比较,HEPA过滤器通常针对E2和E3颗粒具有高于99%的单程效率。
[0085] 空气过滤器50可采用多种构型。具有高表面积的低成本空气过滤器50的一个构 型为将空气过滤器材料折叠/密封成袋的形状,而非具有整体框架的传统褶皱型过滤器。 空气滤袋可被设计成使得制造并且提供紧凑形状(经由折叠)以用于在商品陈列架上在流 动包裹中或可重新密封的袋中展示。
[0086] 图6示出一个可能空气滤袋150构型以及具有角撑板66的密封图案,角撑板66 非常类似于具有锥形侧面的典型立式袋,不同的是角撑板66处在远端60 (即,顶部)处而 在典型袋中角撑板处在底部上,从而用作帮助袋站立并且不倒下的基座。仍然参见图6,空 气滤袋150可通过折叠且热密封空气过滤器50的两个或更多个边缘64从而在使用空气充 气时产生袋或管状形状来形成。空气过滤器50可以产生漏斗状形状的方式来密封,使得其 从基座20纵向延伸且沿循外部套管80的形状,但不接触外部套管。为减小远端60处的宽 度并允许外部套管80与空气滤袋150的外表面62之间的良好气流,可形成远端60处的锥 形密封件和/或角撑板66。空气滤袋150可包括约2cm至约IOcm的侧面和/或顶部角撑 板(类似于立式袋),其在密封之前形成以帮助在通过风扇40充气时维持唯一形状,并且帮 助在空气滤袋150与外部套管60之间维持用于气流的良好空间间隙。空气滤袋150可在 扩张时具有约IOcm至约40cm或约IOcm至约15cm或约20cm的名义直径以及约35cm至约 50cm或约40cm的直立高度,以实现约0. 3m2的表面积。热密封边缘64与角撑板66形成气 密密封,其在一些实施例中耐受超过约40g/cm的剥离力以阻止分层和/或通过未密封区域 的气流。
[0087] 外部套管
[0088] 仍然参见图1-3,本发明的装置10包括从基座20纵向延伸的外部套管80。外部 套管80包括空气进入到其中的第一开口端82、空气从其排出的第二开口端84以及两者之 间的气流路径90。外部套管80在第一开口端82处可释放地附接到基座20,并且因此与空 气出口 24气流连通。外部套管80围绕空气过滤器50的纵向轴线LA包封空气过滤器50。 以此方式,气流在气流路径90中的方向与空气过滤器50和外部套管80的纵向轴线LA大 体上对准。虽然图1-3中示出的外部套管80与装置和空气过滤器的纵向轴线对准,但预期 外部套管的第二开口端84可轻微地弯曲远离纵向轴线LA,其中第二开口与纵向轴线成约 15至约30度之间的角度。
[0089] 外部套管80可在第一开口端82和第二开口端84处具有7cm到25cm、或约7cm至 约23cm、或约7cm至约17cm、或约7cm至约15cm的直径。
[0090] 第二开口端84可小于第一开口端82,其中外部套管80在第二端处渐缩。外部套 管80可为细长的一沿着纵向轴线LA的长度比与其深度和宽度长。外部套管80可沿着纵向 轴线LA比空气过滤器50长,以协助捕获通过空气过滤器的气流。在一个实施例中,外部套 管80可沿着纵向轴线LA具有约50cm的长度。外部套管80可比空气过滤器50长Icm至 约8cm以捕获排出空气过滤器50的气流,并且在下游以将促进满室循环的速度引导空气。
[0091] 外部套管80可由基本上不透气的任何合适材料制成。如本文中使用,基本上不透 气是指当装置在使用中(即,风扇在运转)时在第二开口端84处排出外部套管的空气体积 为在第一开口端82处进入外部套管的空气的至少约60%。在一些实施例中,外部套管80 是不透气的,使得进入外部套管的空气体积等于排出外部套管的空气体积。另外,在一些实 施例中,外部套管80可由能够塌缩到大体上平坦构型或塌缩到小于其直立构型的约30% 以易于储存和/或装运的柔性材料(诸如,用于家具装饰材料或户外家具或雨伞中的编织 织物、非织造织物、聚乙烯、聚氯乙烯、丙烯酸等等)制成。
[0092] 已发现具有某个低渗透性水平的外部套管以提供空气抑制存在某种优点。外部套 管使10与40%之间的空气通过外部套管以帮助抑制来自风扇、过滤器、装置系统的声音。 [0093] 此外或另选地,外部套管可由帮助抑制声音且在某种程度上吸收振动的柔软和柔 性或可塌缩织物(如诸如毡、户外家具织物、室内装饰织物、非织造材料以及其它非刚性材 料等等的材料)制成。这与使用刚性注塑塑料作为外壳和用于引导空气并且/或者围绕过 滤器密封的构件的大多数空气清洁系统显著不同。
[0094] 现参见图7a和7b,外部套管80可包括框架86 (其包括由用户铰接或组装的框架 以有助于塌缩以用于储存)以将外部套管80保持在直立构型中。外部套管80的铰接框架 86和柔性材料可任选地被折叠或压平或乳制以允许紧凑设计以用于储存。在一些实施例 中,外部套管80是无框架的(即,没有纵向延伸的框架)。在此类实施例中,外部套管可由 包括整体线圈186 (如图7B中示出)的柔性材料制成。另选地,外部套管可为无框架的且 由允许外部套管在外部套管80未被用户压缩成塌缩构型或处在包装中时自动扩张到直立 位置(即,非塌缩)的柔性、弹簧状材料制成。至少基本上不透气、柔性且弹簧状的合适材 料包括硅、弹性
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