CN1216645C - 过滤器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保持过滤介质的过滤器组件，该组件设置有装置来给过滤介质进行消毒。本发明还涉及一种这样的方法，在水蒸汽和/或游离基压力下，通过加热过滤介质来给过滤介质进行消毒。

Description

过滤器组件
技术领域
本发明涉及一种保持过滤介质的过滤器组件，该组件设置有装置来给过滤介质进行消毒。
本发明还涉及一种给过滤介质进行消毒的方法。
背景技术
公知的是，空中的微生物如病菌、病毒、真菌和细菌可以引起疾病。目前的研究表明，室内空气污染可以引起较大的健康危险。
室内空气污染在大多数情况下是由有害颗粒、有害化学物质和/或有害微生物的存在所引起的。
有害颗粒和有害化学物质在大多数情况下借助传统技术如过滤技术和通风法来避免。微生物所产生的污染产生了更加严重的障碍。
HEPA(高效颗粒捕获过滤器)借助拦住有害颗粒和有害微生物如细菌可以被用来过滤进入空气。
但是，过滤介质的条件如温度和湿度非常有利于病菌在过滤介质的整个厚度和整个表面上进行繁殖和传播。在进行几个小时的工作之后，过滤器被微生物所污染。
污染过的中心空气系统可以变成生物污染物的滋生地，并且被迫通过该空气系统的空气把污染物扩散到整个建筑物中。
为了防止病菌进行繁殖和传播，过滤介质不得不在规定的时间进行消毒。例如，这个通过化学处理或者热处理来实现。
目前，通过作为光催化剂的二氧化钛与使用紫外线辐射的光催化过程公知为可以给过滤介质进行消毒。但是，这种技术只适合于表面过滤技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种保持过滤介质的过滤器组件，该组件设置有装置来给过滤介质进行消毒。
本发明的另一个目的是提供一种以有效、经济的方式给过滤介质进行消毒的方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种过滤器组件。该过滤器组件包括过滤介质、至少一个容器和加热系统，该加热系统加热过滤介质。
过滤介质包括金属纤维并且被安装在容器内。
可能的是，过滤介质被安装在许多容器内，例如，这些容器被设置得相互邻接。
一个容器或者多个容器设置有至少一个空气入口、至少一个空气出口和装置，该装置消除了过滤介质周围和内部的空气和自由空间。
在本发明的优选实施例中，容器包括至少两个可变形的壁部，从而消除了过滤介质周围和内部的空气和自由空间。
这种可变形意味着该壁可以以弹性方式进行变形，这就意味着变形是可逆的。
一个可变形的壁部靠在过滤介质的上表面上，同时其它的壁部可以靠在它的下表面上。例如，可变形的壁部是聚合体的或者弹性的膜。明显的是，可变形的壁部必须承受在加热过滤介质期间所施加的温度。
优选的可变形壁部由硅或者氟橡胶形成，这些种类的壁公知为Viton。
过滤介质最好包括烧结的、非纺织的金属纤维网状物或者层状结构，而这种层状结构包括许多烧结的、非纺织的金属纤维网状物。
用于本发明的过滤介质的金属纤维可以由传统金属或者金属合金形成。
优选的合金是不锈钢如不锈钢316L、Fecralloy、Hastelloy、Inconel、Nichrome、合金HR。
过滤介质的纤维最好具有0.5μm到30μm的直径。更加优选的是，金属纤维具有0.5μm到7μm的直径，例如1.5μm的直径。
在一个实施例中，过滤介质包括至少两层，每层包括非纺织的金属纤维网状物。位于空气的流入侧处的、第一层的金属纤维具有4μm到8μm的直径，而第二层的纤维具有1μm到3μm之间的直径。第二层在第一层的流出侧处与第一层产生接触，接着，把因此而形成的层状过滤介质进行烧结并压实。
在另一个实施例中，过滤介质包括三层，每层包括非纺织的金属纤维网状物。
第一层的纤维具有8μm到14μm的直径；第二层的纤维具有4μm到8μm的直径，而第三层的纤维具有1μm到3μm的直径。
过滤介质最好具有至少0.3μm的空气过滤额定值(filter rating)。
过滤额定值由颗粒尺寸大小来决定，而99.97％的颗粒通过过滤介质来捕获。
细菌、病毒和真菌类所具有的尺寸大小为0.01μm到20μm。这意味着，细菌、病毒和真菌类的主要部分通过用于本发明中的过滤介质来挡住。
过滤介质的特征还在于较高的孔隙率。
优选地，孔隙率高于70％，更加优选的是，孔隙率大于80％，例如为85％。
容器还设置有加热系统，该加热系统可以加热过滤介质从而使它的温度高于100℃，并且优选地，使它的温度低于250℃。
更加优选的是，该温度为134℃和150℃之间，例如138℃。
加热可以以本领域普通技术人员公知的任何方式来实现，并且例如可以包括：借助一个或者多个电阻、流体交换器、高频加热器来加热，或者通过它们的结合来加热。
加热可以是间接加热，例如通过加热容器，而该容器接着加热过滤介质。
直接加热过滤介质也是可以的，例如通过电传导加热、感应加热或者高频加热。
本发明的过滤器组件尤其适合用于医院、经营机构(operationblocs)、清洁实验室和生产车间例如电子部件的生产车间。
过滤器组件还适合用于空调系统，例如用于住宅建筑物的空调系统。
根据本发明的第二方面，提供了一种给包括金属纤维的过滤介质进行消毒的方法。
该过滤介质包括烧结的、非纺织的金属纤维网状物或者层状结构，该层状结构包括许多烧结的、非纺织的金属纤维网状物。
该方法包括在水蒸汽和/或游离基压力(radical pressure)下加热过滤介质从而给过滤介质消毒。
在加热期间，通过使水和这些基蒸发，得到该水蒸汽压力和/或游离基压力，而这些基以自然的方式被吸收和/或形成于过滤介质的表面和/或多孔结构中。
水蒸汽和/或游离基压力最好大于1巴，例如为2巴或者3.4巴。
这些基最好是羟(OH)基。羟基公知为非常易反应的自由基并且公知为是很强的氧化剂，该氧化剂可以杀死各种的微生物并且可以使不同的挥发性有机化合物进行分解。
可能的是，这些基还包括羰(CO)基。
在优选方法中，借助下面方式得到水和游离基压力：在加热之前除去过滤介质周围和内部的全部或者基本上全部的空气和自由空间，从而在加热过滤介质期间，使水和这些基(这些基以自然的方式被吸收和/或形成于过滤介质的表面和/或多孔结构中)足以得到饱和或者基本上饱和的水蒸汽压力。
基本上饱和的水蒸汽压力是这样的压力：该压力至少是饱和水蒸汽压力的90％。
除去过滤介质周围和内部的基本上全部的空气和自由空间意味着除去空气和自由空间使得可以得到基本上饱和的水蒸汽。
已经知道，大气条件下的所有材料在它们的表面上吸收少量水，并且这种水由于与材料相互作用而部分呈现基的形态。
由金属形成的材料如包括金属纤维的过滤介质容易吸收水和基。
由于过滤介质是多孔介质，因此水和基不仅集中在过滤介质的外表面上，而且还集中在过滤介质本身的多孔结构中。
为了保证水和基如羟基有规则地以蒸汽的形态存在于过滤介质的表面和/或多孔结构中，因此最好除去过滤介质的周围和内部的、基本上全部的空气和自由空间。更加优选的是，除去过滤介质的周围和内部的全部空气和自由空间。
在那种方法中，当过滤介质被加热到超过100℃的温度时，被吸收或者自然地形成于过滤介质的表面和/或多孔结构中的水和基可以得到饱和或者基本上饱和的水蒸汽。
借助除去或者基本上除去过滤介质的内部和周围的空气和自由空间，在它们通过在超过100℃的温度下所进行的加热过程而被完全或者局部蒸发时，被吸收或者自然地形成于过滤介质的表面和/或多孔结构中的水和基最后高度集中在非常小的剩余容积中，并且蒸汽或者基与细菌极有可能相遇。
这种充有基的水蒸汽的作用对杀死细菌极其有效。
优选的方法包括下面这些步骤：
提供上述的过滤器组件；
除去过滤介质的周围和内部的所有或者基本上所有的空气和自由空间；
建立气密条件；
借助加热过滤介质，形成饱和或者基本上饱和的水蒸汽和/或游离基压力。
借助使安装过滤介质的一个或者多个容器的容积减少来除去过滤介质周围和内部的空气和自由空间。这个可以通过使容器的可变形壁部靠在过滤介质的上、下表面上来实现。
在后面的步骤中，例如，借助以气密的方式封闭容器来形成密封状态。
优选的是，接着，借助下面方法来形成轻度真空(light vaccum)：借助抽空来稍稍减少压力，或者在加热之前稍稍增大过滤介质周围和内部的剩余自由空间的容积。
轻度真空的存在有助于在后面的加热过程期间更加容易达到饱和或者基本上饱和的蒸汽压力。
接着，使过滤介质加热到高于100℃的温度。优选地，该温度为100℃到250℃之间，并且更加优选的是，该温度为134℃到150℃之间，例如为138℃。
加热可以通过现有技术中所公知的任何方法来实现。
加热处理的时间最好为1分钟到60分钟之间。清楚的是，加热处理的时间依赖于温度。在优选的方法中，加热处理包括在138℃的温度下加热20分钟。
附图说明
现在，参照附图来更加详细地描述本发明，其中：
图1和图2示出了本发明的过滤器组件的两个实施例。
具体实施方式
参照图1，过滤器组件100包括过滤介质102和过滤器壳体104。
过滤介质包括烧结的、非纺织的金属纤维网状物。这些金属纤维是直径为1.5μm的不锈钢纤维。在空气中过滤介质的过滤额定值为0.3μm。
过滤器壳体被分成许多室或者容器106，这些室或者容器106相互邻接设置。
每个室可以以气密的方式进行密封，例如借助隔环114和密封垫116来进行密封。这就使得它可以保持一个或者多个室不能渗透要过滤的空气流，同时其它室仍然起着过滤单元的作用。
每个容器106包括至少一个空气入口、至少一个空气出口和由氟橡胶(Viton)形成的两个膜108。
在正常过滤的情况期间，这些膜是松弛的并且要过滤的空气可以从A面到达B面。
定期地，例如每6个小时，可变形容器的容积减少了，同时其它室仍然起着过滤单元的作用。
通过使膜片108在过滤介质102的上、下表面上进行展开，可以减少容器的容积。这可以借助于通过开口110输入压缩空气来实现。压缩空气到达所产生的压力相可能在后面有降压相，从而产生了轻度真空。轻度真空的存在可以以较好的方式得到饱和的蒸汽压力。
一旦得到轻度真空，那么在20分钟期间可以把过滤介质加热到138℃的温度。
例如，过滤介质借助施加电流(该电流借助位于两个隔环114之间的发电机112来控制)来加热，从而使过滤介质的相关部分变热。慎重考虑到过滤介质周围和内部的自由空气的准缺少(quasi absence)，那么在过滤器内所吸收或者自然形成的水和羟基将可以得到最好的消毒。
在进行热处理之后，细菌被杀死并且过滤介质被消毒了。细菌不再进行繁殖或者转移。
对于所有的容器而言，可以连续地重复这种工作。
图2示出了本发明的过滤器组件200的另一个实施例。
过滤器室206包括管形过滤介质202和两个膜208。
借助使膜片208在过滤介质的两个表面上展开，例如，借助通过开口210和210′来输入压缩空气，可以减少过滤介质周围和内部的空气体积。
借助施加由发电机212所控制的电流来加热过滤介质。

Claims (13)

1.一种过滤器组件，该过滤器组件包括过滤介质、至少一个容器和加热系统，该加热系统加热过滤介质；所述过滤介质包括金属纤维并且被安装在所述一个容器或者多个容器内；所述一个容器或者多个容器设置有至少一个空气入口、至少一个空气出口和装置，该装置用以消除过滤介质周围和内部的空气和自由空间。
2.如权利要求1所述的过滤器组件，其特征在于，所述容器包括至少两个可变形的壁部。
3.如前述任一权利要求所述的过滤器组件，其特征在于，所述这些可变形的壁部是由聚合的或者弹性的材料所制成的膜。
4.如权利要求1或2所述的过滤器组件，其特征在于，所述过滤介质包括至少一个烧结的、非纺织的金属纤维网状物。
5.如权利要求1或2所述的过滤器组件，其特征在于，所述金属纤维是直径为1到22μm之间的不锈钢纤维。
6.如权利要求1或2所述的过滤器组件，其特征在于，所述过滤介质具有至少0.3μm的空气过滤额定值。
7.一种给包含金属纤维的过滤介质进行消毒的方法，该方法是通过在水蒸汽和/或游离基压力下加热过滤介质。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽和/或游离基压力是饱和的或者基本上饱和的水蒸汽的压力。
9.如权利要求7或者8所述的方法，其特征在于，借助下面方法得到所述水蒸汽和/或游离基压力：在所述加热进行之前，除去所述过滤介质周围和内部的所有或者基本上所有的空气和自由空间。
10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述过滤介质包括至少一个烧结的、非纺织的金属纤维网状物。
11.如权利要求7或8所述的方法，所述方法包括以下步骤：
提供权利要求1-6所述的过滤器组件；
除去过滤介质的周围和内部的全部或者基本上全部的空气和自由空间；
建立气密状态；
借助加热过滤介质，形成饱和或者基本上饱和的水蒸汽和/或游离基压力。
12.如权利要求11所述的方法，所述方法包括以下步骤：在形成气密状态之后，进行抽吸或者稍稍增大过滤介质周围和内部的剩余自由空间的容积来产生轻度真空。
13.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述过滤介质被加热到至少100℃的温度。
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