专利名称：空气净化过滤器及制造该过滤器的方法
现有技术从WO 95/00248中可知一种用于空气净化的装置，所述装置包括一预过滤器和一精过滤器。更确切地说，该装置包括一根导管，通过该导管空气可从一入口流向一出口，所述空气首先通过一预过滤器，随后通过一精过滤器，所述精过滤器包括一组由可充静电材料制成的细长柔性或薄片元件。当空气通过这些元件时，这些元件将产生运动，同时产生静电，从而能保证空气中的微观小颗粒也被吸引至元件上且被附着在其上。
上述类型的精过滤器的一个主要优点在于它们能够最大程度地从空气中分离小颗粒。实际上，所述精过滤器要求首先从空气中除去粗颗粒成分。在目前已知的装置中，是通过一比精过滤器更靠近入口的独立预分离过滤器或预过滤器来除去粗颗粒成分的。在工作期间，使精过滤器有效发挥功能的另一个先决条件是通过一透气性支承件使可最大程度地包括细线或薄带的薄的精过滤元件保持在一起，所述支承件应完全切断导管的横截面，以便通过元件组均匀地分布空气流。这样能够消除元件组中存在空穴的危险性，空气在不与颗粒吸附元件接触的情况下可通过所述空穴。
虽然就净化空气的能力而言，从WO 95/00248中已知的装置具有优良的性能，但是所述装置也会伴随产生多种不便。其中的一个不便之处在于，颗粒吸附薄片元件必须被固定在一特殊的支承件上或与该支承件相连。在实践中，装配所述元件和刚性但仍具有透气性的支承件的工作既复杂又费时。同时，所述结构需要使用这样的独立预分离过滤器，该过滤器一方面造价昂贵，另一方面作为一个整体要求在空气净化过滤器中占用一定空间。还应指出的是，由于在实际操作中难以确保颗粒吸附元件分布均匀及在横切导管的元件组中密集装配，因此，精过滤器的结构不可靠。
本发明的目的和特征本发明的目的在于消除上面提到的与现有技术相关的不便之处，其不仅为更简单、更经济地实现空气净化功能，而且为更有效地实现过滤器的制造提供条件。因此，本发明的一个主要目的在于提供一种结构简单的过滤器，该过滤器本身结合了预过滤功能和精过滤功能。本发明的另一个目的在于提供一种这样的过滤器，该过滤器通过其结构设计能够以简单的方式克服上述问题，从而实现颗粒吸附薄片元件在所述元件组中的均匀和密集分布。
根据本发明，至少所述主要目的是通过具有如权利要求1所述特征的过滤器来实现的。在从属权利要求2和3中对本发明的过滤器的最佳实施例作了限定。
本发明的第二方面还涉及一种用于制造本发明的空气净化过滤器的方法。在权利要求4中对该方法的特征进行了限定。另外，在从属权利要求5-11中对本发明的方法的最佳实施例进行了限定。
现有技术的进一步说明从WO 84/04467中可知其使用了与圆柱管状空气净化过滤器相连的细长柔性或薄片带，其中，为了从空气中吸引小颗粒，所述薄片带包括可充静电纤维。但是，在这种情况下，所述带具有一个位于一褶皱纸张的圆柱形壁内侧区域中环形位置，该褶皱纸张的圆柱形壁形成一根管，空气能够以从内向外的方向通过该管。更确切地说，所述带在其一端被固定至一公共环上，空气通过带层和过滤壁，所述带的主要功能在于通过机械作用从过滤壁的内侧或上游侧除去颗粒，以便提高过滤壁自身的使用寿命。
附图的简要描述在附图中
图1为一示意图，其一方面描述了一波形过滤壁，另一方面描述了与所述壁相隔一定距离且悬挂在支承件上的一组柔性精过滤元件，该图说明了与本发明的过滤器的制造相关的第一步骤；图2为由一加热装置完成的模拟图；图3为一类似的示意图，其说明了第二制造步骤，其中，装配过滤壁和精过滤元件以使它们彼此相连；图4为说明第三且可能是最后的制造步骤的附图，其中，已经拆除了用于精过滤元件的支承件；及图5为说明了优选的第四步骤的附图，其中，过滤壁在其自身平面内被压缩。
本发明最佳实施例的描述在图1中，参考标号1通常表示一种用于预过滤目的的过滤壁，而参考标号2通常表示一组柔性或薄片元件，这些元件形成了一个用于精过滤所通过的空气的装置。过滤壁1的横截面形状通常为波纹状。虽然波纹的形状可显著变化，例如从光滑圆角的正弦形状变化为锐缘U形形状，但是实施例中披露了一种具有褶皱形状的壁。更准确地说，波形结构的横截面为V形，每一单独的波形结构均由从所述公共末端或顶端4,4’延伸的两个平面壁部分3,3’限定。当然，所述壁沿垂直于附图平面的方向作一定程度的任意延伸。参考标号5表示过滤壁的一个上游侧，参考标号6表示一下游侧。换句话说，被净化的空气在附图中从上向下通过。参考标号4表示位于上游侧的顶端，而参考标号4’表示位于下游侧的顶端。
在实践中，过滤壁可包括具有纤维组织的纸张。因此，空气可通过所述壁，但粗粒状、固态或液态成分则不会通过所述壁而被粘附于过滤壁上。代替完全使用纤维纸张，也可考虑使用具有多孔透气性但可过滤粗颗粒的其它材料。应提到的是，所述壁可包括两个或多个次层，这些次层共同形成了一个可透气的壁，该壁具有理想的颗粒分离特性。
参考标号7表示包括在元件组2中的单个柔性件，且仅在图1中对其作了示意性描述。以已知方式，所述元件可采用线，带，纤维，纤维状部件或其它组合体的形状。所述元件的材料最好由一种具有可熔化特性的塑料组成。最好是，所述元件可由聚丙烯构成或可包括聚丙烯，聚丙烯是一种可充静电材料。在选择材料时，必需选择可充静电材料，以便元件在由通过的空气产生运动时可以产生静电，这样便使元件具有也能吸引空气中的微观小颗粒从而使这些颗粒吸附于所述元件上的能力。
就所描述的内容来说，过滤壁1和元件组2均应是已知的。
根据本发明，波形过滤壁1与柔性的可吸引颗粒的元件7相结合，所述结合提供了一个整体式过滤装置。这一点可通过以下方式实现在一第一步骤中，沿图1中以横截面所示的细长支承件8成组地使用元件7，所述支承件8具有垂直于附图平面的轴向延伸部分。在实践中，支承件8应至少具有与过滤壁1相同的长度。当通过支承件8使用元件7时，所述元件应以跨设在支承件上的方式设置。换句话说，悬挂在一支承件上的每一独立元件7主要具有U形形状，其包括两个悬挂自一中间部分9的柄状部分10,10’。最理想的是，元件应以柄状部分10,10’具有大致相等长度的方式设置。在实践中，元件7成组使用且基本上沿各支承件8的整个长度分布。
可将细长杆作为支承件，所述杆具有任意的横截面。但是，在实践中，杆最好至少沿一纵向侧具有这样的横截面形状，该形状对应于所述过滤壁上的各波形结构的一部分的横截面形状，所述部分用于接收所述杆，即在上游侧的波顶或顶端4的区域中接收所述杆。在所披露的实施例中，各次形结构构成了一基本上呈直角V形的褶皱，各杆8的上部基本上为具有两个彼此正交定向的分叉平面的V形形状。
在图2中，参考标号11表示一加热装置，该加热装置在实施例中形成了一个块体，例如一金属块，其下侧设有横截面为V形的槽12，这些槽的尺寸基本上对应于过滤壁1中褶皱的尺寸。该块体至少在其下侧区域中可通过适宜的方式被加热到可使元件7中的材料熔化的温度。
图3说明了一第二步骤，其中波形过滤壁1装配有支承件8和悬挂在所述支承件8的精过滤元件7。同时，如图所示，将过滤壁压靠在加热块11的下侧。由于块体11能够将热量释放至中间部分9，因此，抵靠在杆8上的所述部分9与杆以及过滤壁同时被紧压在块体上，通过熔化将元件7中的塑性材料固着于过滤壁的下游侧。
如图4所示，在一第三步骤中，拆除杆8，更确切地说，元件7通过它们的较短中间部分9保持固着于过滤壁上。比中间部分9更长的元件的柄状部分10,10’可自由移动地从过滤壁下游侧伸出。
在一优选的第四步骤中，减小各波形结构的宽度，即相邻波顶4,4’之间的距离被减小。这一点可通过在其平面内压缩过滤壁1来实现，随后采取一可保持所述压缩状态的步骤。例如，虽然可通过使过滤壁固定在一环绕刚性机架上来实现这一目的，但其它方法也是可行的。
通过以上方式压缩褶皱状过滤壁，从而能相应地减小元件组2中相邻过滤元件之间的距离。换句话说，元件组被压缩，其意味着元件组在一导管的规定横截面区域中从通过的空气中分离微观小颗粒的能力会相应于所述压缩成比例地增加。此外，会减小在元件组内形成空穴的危险性。
虽然可以通过杆8供给热量，但在图2和3中所说明的方法是较理想的，即应采用可从上游侧，即经过滤壁将热量传送至元件7的块体或其它装置。最好将一木杆用作支承杆，以便在拆除所述杆时，所述杆易于从元件7的塑料上脱离。
本发明的功能和优点根据图4或5的成品整体式过滤器结合有预过滤功能和精过滤功能。因此，可通过过滤壁1分离被净化空气中的粗粒状、通常可看见的颗粒，同时由于元件7可以产生将微观很小的、通常不可看见的颗粒吸引至元件上的静电，因此通过该元件可分离夹带在空气中并经过过滤壁1的这些小颗粒。在这一方面，应强调的是，特别就元件7之间的紧密度而言，在附图中的说明是示意性的。虽然附图中的元件被描述为简单的线性形状，但是在实践中，元件数量实质上相当多，因此特别是在已经以结合附图5所描述的方式压缩元件的情况下，这些元件相互被装配在一起或被紧密结合在一起。另外，在实践中，元件可以不是纯直线性的，而是卷曲或波形的。
通过上述方法，能以一种简单且低成本的方法制造过滤器。在制造期间使用了较少的元件。
本发明的可行性改进本发明不应局限于以上描述的实施例及附图中示意性披露的实施例。代替设置通过熔化而固着于过滤壁的精过滤元件，可通过其它方式，例如通过粘结剂或其它粘性物质固定精过滤元件。虽然附图中精过滤元件的长度基本上比过滤壁中的波形结构的深度大，但也可采用其它的尺寸关系。例如，波形结构所具有的深度应使其能包含所述元件，即元件不应悬挂至低于下游侧波顶4’所处的平面。也可以通过除通过从精过滤元件中拆除支承件外的另一方式制造本发明的过滤器。因此，可以在所有元件共用的一脊形件中融合或以其它方式连接精过滤元件的端部，所述脊形件从下游侧被插入单体波形结构中且在上游侧与波顶部分相连。还应强调的是，可以通过除连续褶皱式卷筒纸以外的其它方式制作预分离波形过滤壁1。因此，可以并排装配由透气性材料制成的、横截面为V形的过滤芯且通过纵向边缘相互连接所述过滤芯。在这种情况下，过滤芯可设有规定型式的精过滤元件，其一端完全与内部互连的过滤芯的纵向边缘相连，从而形成一个连续波形过滤装置。还应指出的是，过滤壁不必具有平面状(虽然成褶皱或波形形状)的基本形状。因此，可使过滤壁具有曲线或弧形形状。
权利要求
1.一种空气净化过滤器，其特征在于它一方面包括一个横截面为波形的过滤壁(1)，该过滤壁由具有多孔或纤维状组织的材料制成，只有空气而不是粗粒状颗粒可从一上游侧(5)通过所述过滤壁到达一下游侧(6)，所述过滤壁的目的在于预过滤所通过的空气，且另一方面，所述空气净化过滤器包括一组由可充静电材料构成的细长柔性或薄片元件(7)组成的元件组(2)，所述元件(7)可以运动，以便在空气通过时可以产生静电，所述静电的目的在于还可吸引空气中的微观小颗粒，同时进行空气的精过滤，精过滤元件(7)位于过滤壁(1)的下游侧且被固定在所述壁(1)上，更确切地说是被插入朝过滤壁下游侧(6)张开的波形结构中。
2.根据权利要求1所述的空气净化过滤器，其特征在于精过滤元件以大致呈U形的结构设置，且在两个柄状部分(10,10’)之间具有一中间部分(9)，所述中间部分(9)被固定在波顶部分中，所述波顶部分与朝向各个波形结构下游侧(6)的张开处相对。
3.根据权利要求1所述的空气净化过滤器，其特征在于精过滤元件(7)至少部分由可熔化塑料构成，所述元件以通过熔化从而被固着在所述壁(1)的方式与过滤壁(1)相连。
4.一种用于制造空气净化过滤器的方法，其特征在于该过滤器一方面包括一个横截面为波形的过滤壁(1)，该过滤壁由具有多孔或纤维状组织的材料制成，只有空气而不是粗粒状颗粒可从一上游侧(5)通过所述过滤壁到达一下游侧(6)，所述过滤壁的目的在于预过滤所通过的空气，且另一方面，所述空气净化过滤器包括一组由可充静电材料构成的细长柔性或薄片元件(7)组成的元件组(2)，所述元件(7)可以运动，以便在空气通过时可以产生静电，所述静电的目的在于还可吸引空气中的微观小颗粒，同时进行空气的精过滤，精过滤元件(7)位于过滤壁(1)的下游侧且被固定在所述壁(1)上，更确切地说是被插入朝过滤壁下游侧(6)张开的波形结构中，该方法将所述过滤壁(1)和所述一组精过滤元件(7)结合在一起。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于通过以下方式装配过滤壁(1)和精过滤元件(7)a)在所述元件(7)跨设在支承件(8)上的状态下沿细长支承件(8)设置一组元件(7)，b)将波形过滤壁(1)与所述支承件(8)及精过滤元件(7)装配在一起，更确切地说，将精过滤元件插入朝过滤壁下游侧(6)张开的波形结构中，c)将所述元件(7)固着于所述过滤壁(1)上。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于从所述过滤壁拆除支承件(8)，从而仅将精过滤元件(7)留在所述壁(1)上。
7.根据权利要求4-6中任意一项所述的方法，其特征在于所述精过滤元件(7)至少部分地由可熔化塑料构成，且在通过熔化将所述元件固定在过滤壁上期间，通过将热量施加在所述元件上的方式实现过滤元件的固着。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所需的热量从过滤壁(1)的上游侧(5)作用于元件(7)上。
9.根据权利要求4-8中任意一项所述的方法，其特征在于将一根杆(8)用作支承件，所述杆至少沿一纵向侧具有这样的横截面形状，该横截面形状对应于用于插入并固定精过滤元件(7)的一单个波形结构一部分的横截面形状。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于所述元件(7)通过一公共脊被保持在一起并通过熔化被固着在过滤壁上，所述公共脊被插入所述波形结构中。
11.根据权利要求4-10中任意一项所述的方法，其特征在于在固定所述精过滤元件(7)后，通过在过滤壁的平面内压缩所述壁而减小所述过滤壁的波形结构的宽度，所述压缩使从过滤壁伸出的一组精过滤元件(7)更加紧密。
全文摘要
本发明涉及一种空气净化过滤器,其包括一过滤壁(1)及一组由可充静电材料制成的细长薄片元件(7)。当空气通过时,元件(7)将产生静电,通过静电能够将微观小颗粒吸引并附着在所述元件上。因此,一组元件(7)构成一精过滤装置。精过滤元件(7)位于过滤壁(1)的下游侧且被固定在该处,更确切地说,被固定在朝过滤壁下游侧(6)张开的波形结构中。
文档编号B03C3/04GK1310644SQ9980899
公开日2001年8月29日 申请日期1999年7月20日 优先权日1998年7月23日
发明者安德斯.赫德斯特伦 申请人:弗雷什曼·弗利梅尔公司