CN101336126B - 用于有效场极化介质空气净化器的导电筋 - Google Patents

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Abstract

一种折叠的过滤器介质，该介质包括多个平行的导电筋，该导电筋用于支撑所述介质并将所述折叠表面分隔开。高的电压差被施加到相邻的导电筋之间，从而在过滤器介质内产生静电场，由此提高了过滤器的效率。

Description

用于有效场极化介质空气净化器的导电筋
技术领域
本发明一般地涉及空气净化系统，并且尤其直接涉及一种类型的空气净化器，即使用静电场来极化介质并且极化颗粒以提高所述介质上的颗粒收集效率的类型。 
背景技术
静电吸引的原理被使用了多年以增强污染物从气流中的去除。空气静电净化器主要分为三类：静电沉淀器、无源静电过滤器(passive electrostaticfilter)和有效场极化介质空气净化器(active field polarized media air cleaner)，这些空气静电净化器有时以不同的名称为人所知。 
静电沉淀器给颗粒充电，然后以反向充电和/或接地的收集盘来捕捉所述颗粒。 
无源静电过滤器(也被称为驻极体(electret))使用介质(或不同介质的组合)，该介质(或不同介质的组合)通过一些处理和/或固有性质的组合而具有静电电荷。进入具有静电电荷的过滤器介质的颗粒被吸引到具有相反的静电电荷的被充电的介质过滤器材料上。 
有效场极化介质空气净化器使用由两个电极之间的电压差产生的静电场。电介质过滤器介质被放置在两个电极间的静电场中。所述静电场将介质纤维和进入的颗粒极化，由此提高了所述介质和空气净化器的效率。电介质材料是电绝缘体或对电流高度抵抗并且仍能存储电能的物质。电介质材料试图聚集施加在该电介质材料内的电场并且由此成为静电场的有效支持物。 
另一个静电空气过滤器的设计公开在加拿大专利号为1,272,453的专利中，在该专利中，将一次性矩形滤筒连接到高压电源。该滤筒包括导电内心 屏蔽物，该导电内心屏蔽物夹在两个电介质纤维性材料(塑料或玻璃)层之间。反过来，两个电介质层进一步夹在导电材料的两个外部屏蔽物间。导电内心屏蔽物被提升到高压，由此在内心屏蔽物和两个导电外部屏蔽物之间产生静电场，所述两个导电外部屏蔽物保持在相反电位或接地电位。高压静电场极化两个电介质层的纤维。 
折叠过滤器也是公知的。折叠过滤器由片状过滤器介质被折叠成一系列皱褶而形成。一种类型的折叠过滤器被称为迷你折叠过滤器，该迷你折叠过滤器具有间隔更紧凑的更小的皱褶。迷你折叠过滤器的相邻皱褶间的最高点之间的间隔不超过20mm并且通常间隔在5.0mm-7.0mm的范围内。 
迷你折叠空气过滤器通常使用7/8-11/4英寸深的皱褶，所述皱褶间的空气间隔非常窄(1/8英寸)，使得可以在标准结构中包装比具有传统的深波形皱褶更多的滤纸。迷你折叠过滤器的相邻折叠被分离，并且通过胶条、线、丝带、带子、条带介质或间隔小于所述介质的宽度的连续的玻璃片、泡沫片或塑料片而固定在适当的位置。迷你折叠过滤器所容纳的滤纸是相同结构尺寸的深度折叠过滤器或波形分离器过滤器所容纳的滤纸的近两倍。 
River拥有的美国专利2,908,348示出了应用到用于产生静电场的折叠介质的导电条带的使用。所述条带用于在折叠过滤器介质的范围内产生静电场。 
Joannou拥有的美国专利6,497,754示出了具有连接到折叠部分的顶部边缘和底部边缘(最高点)的导电线的折叠过滤器。在折叠部分的顶部最高点和底部最高点之间施加高压电平在折叠的过滤器材料内产生了静电场。 
发明内容
本发明具体呈现了一种过滤器介质，其中使用导电筋以与所述介质支撑和/或保持在一起，并且在所述介质内产生静电场。 
本发明还具体呈现了一种折叠过滤器介质，其中导电筋或构件被用于支撑所述介质、分隔折叠表面、增加整个装配的强度，在多层介质中，所述导电筋或构件被用于使各层保持在一起并且在所有情况下均在所述介质内产生静电场。 
根据本发明，通过在相邻的导电筋之间施加高的电压差而在所述介质内产生静电场，由此提高过滤器的效率。 
附图说明
图1是根据本发明的包括导电筋的迷你折叠过滤器； 
图2A是根据本发明的包括导电筋的迷你折叠过滤器的部分示意性形式的等比例图示； 
图2B是根据本发明的包括导电筋的非折叠过滤器的部分示意性形式的等比例图示； 
图3是图2B中示出的根据本发明的过滤器的过滤器介质和导电筋的横截面视图； 
图4示出了根据本发明的用于将静电场应用到过滤器介质的第一实施方式； 
图5示出了根据本发明的用于将静电场应用到过滤器介质的第二实施方式； 
图6示出了根据本发明的用于将静电场应用到过滤器介质的第三实施方式； 
图7是图2A中示出的根据本发明的过滤器的过滤器介质和导电筋的横截面视图。 
具体实施方式
图1中示出的折叠过滤器10包括通常为塑料或金属的刚性框架12，该刚性框架12围绕折叠的过滤器材料14。所示的过滤器是具有平行的导电筋的迷你折叠过滤器，该平行的导电筋使所述迷你折叠过滤器的褶皱保持在适当的位置。具体地，图1中示出了基本平行的导电筋16和18。基于迷你折叠过滤器结构的尺寸，可以具有两个或更多个将所述折叠过滤器材料14保持在适当位置的平行的导电筋。 
如图2A所示，折叠过滤器介质14通过顶部导电筋16A和底部导电筋16B而保持在适当的位置，所述顶部导电筋16A和底部导电筋16B分别位于折叠过滤器介质14的上方和下方。与导电筋16A和16B平行的是相邻的成对的导电筋行，即顶部导电筋18A和底部导电筋18B。通常，在过滤器介质14的每一侧上的平行的导电筋行之间的间隔为0.5英寸至0.75英寸。 
图7中示出了图2A中的过滤器介质和导电筋的横截面视图。过滤器介质14夹在顶部导电筋16A和底部导电筋16B之间。特别地，过滤器介质14通过顶部导电筋16A保持在适当的位置。此外，过滤器介质14通过底部导电筋16B保持在适当的位置。 
如图2A和图4中所示，高压电源108的一端被连接到过滤器介质14顶部上的导电筋16A和底部上的导电筋16B。高压电源108的另一端被连接到过滤器介质14顶部上的导电筋18A和底部上的导电筋18B。在一个实施方式中，施加到所述导电筋的高压在过滤器介质14中提供3-30kv/cm范围内的静电场。 
可以适当地选择导电筋之间的间隔和施加到导电筋上的电压，以产生用于特定过滤器介质的期望的场强度。已经发现，当导电筋应用到额定最低效率报告值(MERV)为11的折叠介质并且建立静电场时，在0.3微米颗粒大小上的过滤器效率为31％-59％(增长了90％)。 
本发明的导电筋还可以应用到不同形状因数的过滤器，例如袋式过滤器 或托盘过滤器。此外，本发明的导电筋还可以应用到不同的过滤器介质的过滤器。例如，过滤器介质14可以由静电等级不同的纤维(驻极体)构成。过滤器介质14可以本质上为一种过滤器材料或多层不同的过滤器材料层。 
此处使用的术语“筋”意为任意材料，例如胶、线、丝带、带子、条带或连续的玻璃片、泡沫片、金属片或塑料片或任意其他附着到过滤器介质的表面或被制成附着到过滤器介质的表面的材料，该材料被放置在所述过滤器介质上并对该过滤器介质提供一些机械支撑。 
图2B和图3提供了将本发明的导电筋使用在基本平坦的过滤器介质20中的示例。特别地，位于平坦的过滤器介质20上方和下方的顶部导电筋22A和底部导电筋22B支撑平坦的过滤器介质20。与导电筋22A和22B平行的是相邻的成对的导电筋行，即顶部导电筋24A和底部导电筋24B，该顶部导电筋24A和底部导电筋24B也支撑平坦的过滤器介质20。 
高压电源108的一端被连接到介质过滤器20顶部的导电筋22A和底部的导电筋22B。高压电源108的另一端被连接到介质过滤器20顶部的导电筋24A和底部的导电筋24B。 
将高压电源108连接到过滤器介质的顶部和底部的导电筋的可替换连接方式如图5和6所示。在图5中，高压电源108的一端被连接到过滤器介质14下方的第一导电筋16B。高压电源108的另一端被连接到过滤器介质14上方的第二导电筋18A。将高压电平施加到过滤器介质14的交替侧上的导体上，促使静电场穿过过滤器介质14，并且可以在过滤器介质14内部提供更强的静电场。 
在图6中，高压电源108的一端被连接到第一导电筋16A。高压电源108的另一端被连接到第二导电筋18A，该第二导电筋18A与第一导电筋16A位于过滤器介质14的同一侧上。将高压电平施加到过滤器介质14同一侧上的导体上，可以提供与电源108的更简单的连接。 
也可以采用其他连接的组合。例如，高压电源108的一端可以被连接到 过滤器介质14顶部和底部的导体，并且高压电源108的另一端被连接到过滤器介质14顶部或底部上的单个导体。 
使用本发明可以使有效场极化介质空气净化器更易于制造并且由此购买更加经济。虽然本发明的导电筋可以应用到平面或折叠介质，但特别有益的是使导电胶筋作为迷你折叠过滤器结构的集成部件。 
以上公开的本发明可以以多种方式应用，包括但不限于，使用在采暖通风和空调(HVAC)系统中、独立的过滤器/鼓风机单元中以及工业空气净化系统和集尘器中。虽然上述实施方式主要描述了平坦的过滤器结构，但本发明还可以用于其他结构，例如：包括但不限于多平板的V形组、面板和V形单元的互连组、用于集尘器系统的筒式过滤器等。此外，任意且所有这些均可以连接到装置的上游或下游的电离或极化阵列以提高效率。 

Claims (11)

1.一种过滤器，该过滤器包括：
折叠的片状过滤器材料；
第一导电筋，该第一导电筋应用到所述折叠的片状过滤器材料上，并且为所述折叠的片状过滤器材料提供支撑；
第二导电筋，该第二导电筋基本平行于应用到所述折叠的片状过滤器材料上的所述第一导电筋，并且为所述折叠的片状过滤器材料提供支撑，其中所述第一导电筋和第二导电筋应用到所述折叠的片状过滤器材料的相反侧；以及
电源，该电源在所述第一导电筋和第二导电筋之间提供电压差，以产生穿过所述折叠的片状过滤器材料的静电场。
2.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述折叠的片状过滤器材料是迷你折叠的过滤器材料。
3.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述折叠的片状过滤器材料是驻极体材料，该驻极体材料具有带静电电荷的固有性质。
4.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述折叠的片状过滤器材料是由静电等级不同的纤维构成的驻极体材料。
5.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述第一导电筋和所述第二导电筋中的一者基本上由以下一组物质中的一者构成：胶、线、带子、玻璃、泡沫或塑料。
6.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述第一导电筋和所述第二导电筋中的一者基本上由导电材料构成，该导电材料被附着到所述折叠的片状过滤器材料的表面，所述导电材料被放置在所述折叠的片状过滤器材料的表面上并为所述折叠的片状过滤器材料提供机械支撑。
7.一种过滤器，该过滤器包括：
具有顶部侧和底部侧的折叠的片状过滤器材料；
第一导电筋，该第一导电筋应用到所述折叠的片状过滤器材料的所述顶部侧，并且为所述折叠的片状过滤器材料提供支撑；以及
第二导电筋，该第二导电筋基本平行于所述第一导电筋，该第二导电筋应用到所述折叠的片状过滤器材料的所述底部侧，并且为所述折叠的片状过滤器材料提供支撑；
第三导电筋，该第三导电筋应用到所述折叠的片状过滤器材料的所述顶部侧，并且为所述折叠的片状过滤器材料提供支撑；以及
第四导电筋，该第四导电筋基本平行于所述第一导电筋，该第四导电筋应用到所述折叠的片状过滤器材料的所述底部侧，并且为所述片状过滤器材料提供支撑；
电源，该电源在所述第一导电筋和第二导电筋之间，以及在所述第三导电筋和第四导电筋之间提供电压差，以产生穿过所述折叠的片状过滤器材料的静电场。
8.根据权利要求7所述的过滤器，其中所述折叠的片状过滤器材料是驻极体材料，该驻极体材料具有带静电电荷的固有性质。
9.根据权利要求7所述的过滤器，其中所述折叠的片状过滤器材料是由静电等级不同的纤维构成的驻极体材料。
10.根据权利要求7所述的过滤器，其中所述第一导电筋、所述第二导电筋、所述第三导电筋和所述第四导电筋中的一者基本上由以下一组物质中的一者构成：胶、线、带子、玻璃、泡沫或塑料。
11.根据权利要求7所述的过滤器，其中所述第一导电筋、所述第二导电筋、所述第三导电筋和所述第四导电筋中的一者基本上由导电材料构成，该导电材料被附着到所述折叠的片状过滤器材料的表面，所述导电材料被放置在所述折叠的片状过滤器材料的表面上，并为所述折叠的片状过滤器材料提供机械支撑。
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