CN105517686A - 用于被动过滤空气和气体的过滤面板 - Google Patents

Abstract

一种用于被动吸收例如大气污染物等的微小颗粒的过滤面板(100)，所述过滤面板包括第一外层(10)和第二外层(20)以及布置在所述第一外层和第二外层(10和30)之间的中间过滤层(20)，所述中间过滤层(20)包括充满多孔活性炭的支撑结构，其中所述外层(10和30)中至少之一任选地适用于涂漆和/或上色和/或印刷，面板(100)因此适用于显示例如广告或商业性质的信息和/或方向以及城市、市外和室内设计元件。

Description

用于被动过滤空气和气体的过滤面板

技术领域

本发明涉及一种改善空气质量的解决方案。特别地，本发明涉及一种有效过滤空气的创新方案，因而该创新方案允许从空气中移除诸如灰尘、颗粒和分子等的污染物。具体而言，本发明涉及一种适于安装在封闭环境以及开放空间中的过滤面板。

背景技术

改善空气质量是尤为重要和紧迫的问题，最近几年对这个问题的关注日益增多。事实上，已经做出了大量努力来改善工作环境和居住环境以及开放空间(例如，城市或市外环境等)中的空气质量。

特别地，已经推荐了不同的解决方案来过滤空气，这些解决方案实质上可以分成两类。第一类包括被动(passive)过滤空气，而第二类包括主动(active)过滤。具体而言，在主动过滤系统中，借助于所谓的强制输送系统而输送或推动空气朝向过滤系统，所述强制输送系统可以包括例如风扇或抽吸装置以及管道、阀或类似部件。另一方面，在被动过滤系统中，空气借助于自然对流而接触过滤系统(例如，面板形式)，污染物被过滤系统截留，因而从空气中移除。

本发明的主要目的特别是提出一种关于被动空气过滤的创新方案，就从空气中有效地移除污染物质(例如，细小灰尘、微小灰尘、分子和/或有机物质或无机物质或类似成分)而言，所述创新方案允许获得令人满意的结果。

本发明的另一目的是还提出一种上述类型的解决方案，所述解决方案适于安装在诸如工作和/或居住环境的封闭空间以及诸如公共场所、花园、停车场等的开放空间中。

本发明的另一目的是提供一种被动过滤空气的解决方案，其特征在于组装简单且成本低。

而且，就本发明的另一目的而言，所提出的解决方案的特征必须在于持续时间长(其中，“持续时间长”应当理解为指的是延长的最小有效过滤期间)、维修率低和多功能性。特别地，根据本发明的解决方案必须适用于执行除过滤空气之外的不同功能，诸如与商业通信和/或城市和市外设计方面的功能。

发明内容

本发明所基于的总体考虑是：可以通过使用活性炭作为主要成分以用于被动吸收空气中所包含的污染物质而获得上述结果，所述污染物质特别是诸如细小灰尘、微小灰尘等的固体悬浮成分以及诸如酸分子等的分子。形成本发明基础的另一考虑是：可以通过适当地限定活性炭孔隙的尺寸、并且使用重量占支撑结构的总重量的预定百分量的活性炭而获得显著的结果。

形成本发明基础的另一重要考虑是：可以借助于具有夹层结构的过滤系统而获得就持续时间而言的显著优点，在所述夹层结构中活性炭层组合有一层或多层(例如，重叠在一层上或者布置在两层之间)，其中“外”层旨在过滤空气中所包含的大颗粒、大灰尘或大分子。

最后，形成本发明基础的另一考虑涉及支撑结构的设计，所述支撑结构被构思以简化其组装，此外还允许该结构不仅仅用于过滤目的，而且例如还与商业通信或广告和/或城市设计方面相关。

基于上述考虑，根据第一实施例，本发明涉及一种用于被动吸收诸如大气污染物等的微小颗粒的过滤面板，所述过滤面板包括第一外层、第二外层以及布置在所述第一外层和第二外层之间的中间过滤层，所述中间过滤层包括充满多孔活性炭的支撑结构，其中，所述活性炭的孔隙尺寸大于300微米。

通过根据所提出的创新方案限定活性炭的在此所述的孔隙尺寸，能够证明与活性炭过滤有关的普遍传播的理论不成立，根据该理论，过滤效率与孔隙尺寸成反比。相反地，根据本发明，如果适当地选择孔隙尺寸，过滤效率提高，因为过小的孔隙将快速饱和(急剧地降低过滤效率)，而另一方面，较大的孔隙尺寸允许已吸收的物质(特别是有机分子和酸分子)在活性炭的孔隙内彼此接触(或者更通常地在腔内)并且由于自然生物过程而快速降解，而不迅速地使所述活性炭饱和，相反地大大延长了活性炭的功能效率。

根据另一实施例，所述活性炭每平方米的重量等于支撑结构每平方米的重量的约50％；这样，在使用例如每平方米重量为280g的支撑结构时，将使用每平方米重量为140g的活性炭，活性炭的孔隙尺寸如上所述，所述活性炭提供了约280,000平方米的吸收表面积，其中每平方米每秒的空气通过量为约1700升。

根据另一结构变化方案，所述中间过滤层的所述支撑结构由热焊接的聚酯纤维构成。

有利的是，所述第一外层和第二外层中的至少第一外层由聚酯或聚丙烯制成。这样，可以实现在先过滤大分子和/或大颗粒，否则所述大分子和/或大颗粒将饱和并且因而阻塞中间层，特别是活性炭。

甚至更为有利地，所述至少一个外层由多孔结构形成；这样，改善了对大分子的过滤。而且，外层适于进行疏水处理，这改善了其对大气介质的抵抗力，并且因而延长了其持续时间。而且，该外层适于涂漆和/或印刷，因而允许使用面板以用于商业、广告和/或城市或环境设计目的。

上述结合第一外层进行的说明也适用于第二层，根据另一实施例，第二层包括聚酯网，所述聚酯网适于上色和/或印刷，以通常显示街道方向、商业和/或广告信息和/或信息。

有利地和/或优选地，所述第一外层和第二外层沿着各自的周边被固定在一起，以限定内部空间，在所述内部空间中容纳过滤层。这样，大大地简化了组装操作，从有关成本的视角来看，面板变得尤为有利(尤其是当与主动过滤技术相比时)。而且，能够使用单个支撑结构(包括单个框架)，其具有与低组装和安装成本相关的另一重要经济优势。

根据另一实施例，所述第一外层和第二外层以非永久且可移除的方式固定在一起，例如借助于施加至所述第一外层和第二外层中之一或者它们两者的维可牢(Velcro)条带和/或自动纽扣和/或边缘磁体。这样，例如在外层呈饱和态或仅为了更改商业信息或简化图形时，两个外层之一或它们两者可以快速且简便地进行更换。

同样地，所述过滤层可以以非永久或可移除的方式(例如，借助于维可牢(Velcro)和/或自动纽扣和/或边缘磁体)以及以永久的方式(例如，借助于热焊接、缝合和/或类似解决方案)而固定至所述第一外层和第二外层中之一或它们两者。

在权利要求中制定了本发明的其它实施例。

附图说明

根据以下对在附图中示出的本发明实施例的下列描述，本发明的其它优点、目的和特征将变得清晰明了，其中，本发明的相应或等同特征或组成部件由相同的附图标记指代。

特别地，在附图中：

-图1示出了根据本发明的一个实施例的过滤面板的分解视图；

-图2示出了根据本发明的一个实施例的过滤面板的细节；

-图3示出了根据本发明的一个实施例的过滤面板的侧视图。

具体实施方式

虽然下文参考附图中所示的本发明实施例而描述了本发明，但是本发明并不局限于下文描述且在附图中示出的实施例。相反地，下文描述且在附图中示出的实施例阐明了本发明的特定方面，本发明的范围由权利要求限定。

特别但非唯一地，本发明可以用在被动空气过滤行业中，特别是用在封闭环境和外部空间中。出于这个原因，下文将特别地参考本发明用于被动空气过滤的应用而描述本发明。然而，应当注意的是，本发明的可行用途和/或应用并不局限于被动空气过滤的情况；相反地，本发明还可以有利地应用于所有需要被动过滤气体混合物的那些情况中，例如，为了从所述气体混合物中移除不合需要的成份，诸如微小灰尘或细小灰尘、小分子和/或大分子、或有机物质和/或无机物质、酸分子或气味等。

在图1中，根据本文中所述的本发明实施例的过滤面板通常由附图标记100指代并且包括布置在第一层10和第二层30之间的主过滤层20；在下文中，为清楚起见，主过滤层20也将被称作“中间层”，而外层10和30将分别被称作“第一外层和第二外层”。

过滤层20的主要功能是例如在封闭环境以及开放空间中通过从空气中移除污染物质(例如，微小或纳米级灰尘或细小灰尘，以及有机和/或无机分子或物质、酸分子或类似成分)而被动过滤空气；为了更详细地描述可以通过面板100(特别是借助于中间层20)而从空气中移除的物质，将参考以下描述。

为了更加完整，还应当指出的是，“被动”过滤应当理解为指的是：由于空气的自然运动和/或移动(例如，由于对流)而使得空气自发通过面板100(并且因而特别地通过中间层20)而实现过滤。

为此目的，层20包括充满多孔活性炭的支撑结构。特别地，根据形成本发明基础的研究，已经能够确定层20的效率取决于所述活性炭的孔隙尺寸，尺寸大于300微米的孔获得的效果更佳，特别是尺寸大于300微米且不大于500微米。所指明的尺寸范围驳斥了利用多孔活性炭进行过滤的行业中的普遍观点，根据该普遍观点，效率随着孔隙尺寸减小而增大。相反地，形成本发明基础的研究已经能够表明：通过所指明的尺寸范围，能够避免活性炭快速饱和，所指明的尺寸允许已吸收的分子(特别是有机分子和酸分子)在孔隙(或腔)内彼此接触并且根据自然生物过程而快速降解，而不迅速使活性炭饱和，相反地延长了活性炭的功能效率。

很显然，根据特定需求和/或环境，活性炭可以进行适当的处理，以便于根据空气和/或大气中实际存在的成分而增大和/或更改过滤效率。例如，结合本发明，可以向活性炭增加或添加氧化铜或其它金属氧化物的纳米颗粒，以便于吸引更大量的酸分子。同样地，活性炭还可以包含银盐，以施加抵抗细菌、藻类、真菌和类似成分的离子作用。

而且，形成本发明基础的研究已经能够表明：甚至活性炭的每平米方的量对于过滤效率而言具有重要作用；特别地，通过改变活性炭每平方米的重量关于(相对于)支撑结构每平方米的重量的百分比，能够改变层的每平方米上的活性炭的暴露面积。例如，通过使用每平方米的重量为280g的支撑结构，以及每平方米的重量为140g(支撑结构每平方米的重量的50％)的活性炭，显著地改善了就层20的过滤效率和延迟饱和而言的结果。事实上，在这种情况下，活性炭的暴露表面积可以达到层20的每平方米具有280,000平方米的数值。

很显然，根据需求和/或环境，层20(特别是活性炭)可以进行特定处理；例如，本发明的范围包括使用二氧化钛、硝酸银或类似物质进行活性炭处理以及抗菌、疏水和/或防火处理。

空气中的能够通过根据本发明的面板而捕获的物质必定包括氧化氮、氧化硫、臭氧、挥发性有机化合物(VOC)、硫酸盐和硝酸铵、一氧化碳、芳族多环烃、杀虫剂、环境烟草烟雾以及显然地纳米级灰尘和细小灰尘、一般有机分子和无机分子以及酸分子。

本发明的范围内包括过滤层20的支撑结构的不同实施例；例如，支撑结构可以包括热焊接的聚酯纤维的组件。

至于两个层10和30，首先应当指出的是，虽然图1中所示的实施例包括使用两个层，中间层20的每侧具有一层，但本发明的范围还包括设想使用单个外层和彼此可不同的两个外层(如图1中所示)的实施例。因此，在下文中，因而将提供对两层中之一的可行实施例的详细说明，所述实施例对于第二层而言也可行。

外层10的特征可以根据待实现的目的、特别是根据层自身必须实施的功能而发生改变。例如，在外层仅行使支撑功能的情况下，外层可以由任何可透气材料制成，诸如合成或天然织物(例如，棉花)。然而，在外层10用于其它目的的情况下，其它材料是优选的，外层10的所述可行功能包括在先过滤空气中的肉眼可见成分(以避免层20快速饱和)以及阻止层20接触例如大气介质的功能。

就此而论，外层10和30(两者之一或两者)可以包括例如在常规织机上采用多孔结构或在拉舍尔(Raschel)织机上采用三维结构制成的聚丙烯或聚酯网织物，以允许空气的高通过量，同时截留挥发性的大颗粒和水滴。作为替代，外层10和30(两者之一或两者)可以由聚酯型的“不可脱离的(undemeshable)”三维网形成，除了执行上述功能之外，所述外层还适于上色和/或印刷，由此允许使用根据本发明的面板以用于诸如广告通信等的商业目的、或者还用作道路标志、城市设计元件等。

特别地，在开放空间(户外)的情况下，通过适当地选择用于外层10和30(两者之一或两者)的材料，面板100可以有效地用于广告和/或信息招贴板行业中，作为商业建筑或结构的正面的覆盖物(并且因而作为广告和/或信息招贴板和作为例如提供荫凉的覆盖物)，作为建筑工地脚手架的覆盖和/或遮蔽元件，作为用于隔离诸如工地、停车区域等区域的元件，作为外部雨篷等。

同样地，在封闭或受限环境(室内)的情况下，面板100例如可以用作例如位于体育中心和/或商品交易中心内侧或外侧、文化中心或机构(学校、大学、博物馆、文化中心等)内侧、以及居住或工作环境内(例如住宅、办公室)内侧的广告和/或信息布告板，例如安装在具有个性化图形的墙壁上；用作内部屏蔽；以及用作用于墙和/或固定物(特别是门和窗)的装饰元件或覆盖元件。

本发明还包括对外层10和30中之一或两者进行不同的处理，诸如用于阻止内层21接触大气介质、特别是雨和湿气的疏水或防水处理。最后，除了所有其它可能的处理之外，可以还应当提到抗菌处理、防火处理(用于减少火灾风险)等。

下文中，特别地参考图2和3，将描述根据本发明的面板的更为完全的结构和/或美观特征；在图2和3中，根据本发明的面板的上文已经参考图1描述的特征和/或部件由相同的附图标记指代。

通常，本发明包括组装面板100的不同方法，特别是用于将可以制成面板100的各层固定在一起的不同方法。

在提供单个外面板10(或30)的情况下，过滤层20和外层10可以均确定且永久地固定以及以非确定的方式固定，其中“确定地固定”应当理解为指的是这样的固定系统，其中各层(两层中之一或两者或部分)的破裂或损坏是分离各层的直接结果，而另一方面，“非确定或非永久地固定”应当理解为指的是允许分离各层而不损坏各层(两层中之一或两者或部分)的固定系统。

例如，确定的固定方法包括将层10和20缝合在一起，例如沿着各自的外周和/或外周内侧的部分，或者热焊接、或者钉合、或者胶合、或者借助于例如由金属或类似材料制成的螺栓而固定。

另一方面，非确定的固定方法可以包括沿着相应或重叠的部件利用维可牢(Velcro)条带、例如通过胶合、缝合、热焊接等而固定至各层的固定。

因而根据上述方法中的任一种，获得了由两个重叠层形成的面板，如果以非确定的方式固定，则每层可以移除并且在需要时可以进行更换。例如，过滤面板20一旦饱和或处于退化状态则可以被移除或更换；同样地，如果例如需要更改商业消息或图形、或者当外层已经饱和或已经退化时，可以替换外层10。

在面板100包括如图1中所示的三个重叠层(即，主要的中间过滤层20和两个外层10、20)的情况下，将各层固定在一起的方法实质上相同。

然而，在这种情况下，能够避免将内层20固定至外层10和30中之一，所述外层可以仍然均以确定的方式(缝合、热焊接、胶合等)以及以非确定的方式(例如，借助于Velcro条带或类似粘合材料)而固定在一起。然而，在这种情况下，由于外层10和30沿着相应的外周并且使用目前所述的方法而固定在一起，内层20可以简单的容纳在由外层10和30所限定的内部空间内，而无需将内层20固定至外层10和30中之一或两者。很显然，在需要避免内层20的不合需要的移动或运动的情况下，相同的内层20还可以固定至外层10和30中之一，特别是使用上述方法中的一种或多种而以确定的方式和非确定的方式进行固定。

作为以上用于固定各层10、20和30的方法的替代或附加方案，可以提供例如由PVC制成的外周或外部边缘40，所述边缘将各层10、20和30保持在固定且预定的位置中。例如，边缘40可以被固定(缝合、热焊接、胶合等)至各层10、20、30之一或者被固定至其中两层或者被固定至所有三层，由此未被固定至边缘40的层可以使用目前所述的方法(即，以可移除或非确定方式和确定的方式)而彼此固定。作为非限制性的示例，在面板由两层10和20构成的情况下，边缘40可以固定至两者之一，而各层可以通过缝合、热焊接、胶合、钉合或通过Velcro条带而彼此固定，如上所述。同样作为非限制性的示例，在面板由两个外层10和30以及内部过滤层20构成的情况下，边缘40可以固定至外层10和30，其中外层可以简单地容纳在两层10和30之间。

边缘40还可以设置有例如由金属制成的通孔，所述通孔允许例如如图所示通过简单的绳60而将面板固定至支撑框架200。特别应当注意的是，按照所述方式、任选地连同使用外部或外周边缘40而将面板的各层固定在一起允许使用单个支撑框架200，因而允许显著地降低面板的整体尺寸以及生产成本。

图3示出了根据本发明的一个实施例的面板100，其中在外层10上具有图形70。

最后，在根据本发明的面板的功能中，应当提及的一个功能是分解气味，当在封闭环境中使用时这尤为有用。事实上，炭具有消除气味的重要固有特征，可以被消除的所述气味包括人体产生的有机气味、厨房气味、香精油气味、食物气味、霉味、来自下水道的气味以及来自浴室和厕所的气味。因而，面板适于工业行业和私人行业中的许多用途。

因而，通过对附图中所示的根据本发明的面板的实施例的详细描述，已经阐明了根据本发明的面板能够实现预定目标。

特别地，根据本发明的面板确保在吸收存在于空气中的污染成分方面的效率提高，所述污染成分特别是封闭环境和开放空间中的微小灰尘或细小灰尘以及有机和无机分子或物质。

而且，根据本发明的面板可以用于宣传例如商业或广告性质的信息，或者用于显示街道信息等、以及城市设计元件，例如用于覆盖或改善退化区域或其中进行工作(现场施工等)的区域的外观，以及作为建筑物正面、棚架、房顶或类似表面的覆盖物。最后，根据本发明的面板可以简单地应用于先前存在的结构(例如，内部环境内的固定物)，或者用作装饰元件(例如，图画等)的附加或替代方案。

虽然已经借助于对图中所示实施例的以上描述而阐明了本发明的实质性方面，但是本发明并不局限于所示和所述的特定实施例；相反地，所述实施例的其它变化方案也落入本发明的范围内。因此，本发明的目的由权利要求所限定。

Claims (15)

1.一种用于被动吸收例如大气污染物等的微小颗粒的过滤面板(100)，所述过滤面板包括第一外层(30)、第二外层(30)以及布置在所述第一外层和第二外层之间的中间过滤层(20)，所述中间过滤层(20)包括充满多孔活性炭的支撑结构，其特征在于，所述活性炭的孔隙的尺寸大于300微米。

2.根据权利要求1所述的过滤面板，其特征在于，所述活性炭的所述孔隙的尺寸大于300微米但不大于500微米。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的过滤面板，其特征在于，所述活性炭每平方米的重量等于所述支撑结构每平方米的重量的50％。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的过滤面板，其特征在于，所述中间过滤层(20)的所述支撑结构由热焊接的聚酯纤维形成。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的过滤面板，其特征在于，所述第一外层和第二外层中的至少第一外层由聚酯或聚丙烯制成。

6.根据权利要求5所述的过滤面板，其特征在于，所述至少一个外层由多孔结构形成。

7.根据权利要求5或6中的任一项所述的过滤面板，其特征在于，所述第二外层由能够上色和/或印刷的聚酯网形成，以通常显示街道方向、商业信息和/或广告信息和/或通信。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的过滤面板，其特征在于，所述第一外层和第二外层沿着相应的外周固定在一起，以限定内部空间，并且其特征在于，所述中间过滤层(20)被容纳在所述内部空间内。

9.根据权利要求8所述的过滤面板，其特征在于，所述第一外层和第二外层以永久且确定的方式固定在一起。

10.根据权利要求9所述的过滤面板，其特征在于，所述第一外层和第二外层通过缝合或热焊接而固定在一起。

11.根据权利要求8所述的过滤面板，其特征在于，所述第一外层和第二外层以非永久或可移除的方式固定在一起。

12.根据权利要求11所述的过滤面板，其特征在于，所述第一外层和第二外层借助于施加至所述第一外层和第二外层的Velcro条带而固定在一起。

13.根据权利要求12所述的过滤面板，其特征在于，所述Velcro条带借助于缝合或热焊接而施加。

14.根据权利要求8至13中的任一项所述的过滤面板，其特征在于，所述中间过滤层(20)以永久且确定的方式借助于缝合或热焊接而固定至所述第一外层和第二外层中之一。

15.根据权利要求8至13中的任一项所述的过滤面板，其特征在于，所述中间过滤层(20)以非永久或可移除的方式借助于Velcro条带而固定至所述第一外层和第二外层中之一。