CN217550066U - 气体净化装置以及系统 - Google Patents

Abstract

根据本实用新型的气体净化装置及系统，气体净化装置包括沿气体流向依次设置的至少一个电场部以及至少一个过滤单元，其中，所述过滤单元具有含有驻极材料的过滤介质；所述过滤介质能被所述电场部驻极。

Description

气体净化装置以及系统

技术领域

本实用新型涉及一种气体净化装置以及系统。

背景技术

目前，在一些环境中，对洁净要求较高，例如，洁净室是半导体制造过程中常用的制造车间环境，目的是为了避免颗粒、湿度、温度等对半导体材料造成污染，进而影响半导体的成品率及可靠性。一般来说，对进入洁净室的气流需要进行净化，主要包含三级净化，即初效净化、中效净化和高效净化。根据净化效果的不同，分别使用不同的空气过滤器。

初效净化通常使用初效空气过滤器，这种过滤器主要由无纺布、尼龙网、活性炭过滤棉、金属孔网等组成，主要用于过滤5μm以上的悬浮微粒。

中效净化通常使用中效空气过滤器，这种过滤器主要由特殊无纺布、玻璃纤维等组成，主要用于过滤1-5μm的悬浮微粒。

高效净化通常使用高效空气过滤器，这种过滤器主要由超细玻璃纤维纸组成，主要用于过滤0.5μm以上的悬浮微粒，甚至，还有硼硅微纤维制成的高效过滤器例如HEPA过滤器可以过滤0.3μm以上的悬浮微粒；超高效空气过滤器 U15的滤材为超细玻璃纤维纸可捕集0.12μm以上的悬浮微粒。

以上对洁净室进气的空气净化过程通常在洁净室外完成，三级过滤装置与洁净室独立设置，占用空间大且建筑造价高。且各级过滤器的滤芯材料在使用一段时间后会受到污染，使用寿命短，需要定期更换，从而使过滤设备的成本增加。同时，滤芯过滤阻力大，使得送风设备耗电量增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种气体净化装置、系统，以解决现有技术中存在的空气净化效率和空气阻力的问题。

本实用新型第一方面，提供一种气体净化装置，用于对气体进行过滤净化，包括：

沿气体流向依次设置的至少一个电场装置以及至少一个过滤单元，

其中，所述过滤单元具有驻极材料形成的过滤介质；

所述过滤介质能被所述电场部驻极。

在一实施例中，所述电场部具有让所述气体通过的气体流道，所述气体流道具有供气体进入的气体进口和供气体排出的气体出口，所述电场部在所述气体流道中形成用于对所述气体进行过滤的电场。

在一实施例中，所述过滤单元相对所述电场部的设置位置依下进行限定：所有所述气体出口到所述过滤介质接受从所述气体出口排出的气体的表面上的垂直距离中的最小值，能让所述过滤介质被进行所述驻极。

在一实施例中，所述最小值小于等于200mm。

在一实施例中，所述过滤单元能对所述气体中大于等于500nm的微粒实现 99％以上过滤。

在一实施例中，所述电场部为第一电场部，所述第一电场部包括形成所述电场的第一放电极和第一吸附极，极所述第一吸附极为由多个中空的管束组成的呈蜂窝状的结构，所述第一放电极至少部分设于所述第一吸附极中空的管束内，所述第一放电极和所述第一吸附极之间形成所述气体流道。

在一实施例中，所述电场部为第二电场部，所述第二电场部包括形成所述电场的第二放电极和第二吸附极，所述第二吸附极包括至少一个电场单元，所述电场单元具有沿轴向延伸的侧壁，所述侧壁环绕形成通道通道，所述侧壁设有供气体进入所述通道的第二进气口和供气体排出所述通道的第二出气口。

在一实施例中，所述第二电场部包括多个电场吸附单元，相邻两个电场吸附单元共用一个侧壁，多个电场吸附单元连接构成整体结构。

在一实施例中，所述电场部具有电场单元，所述电场单元的电场强度小于 0.5kv/mm。

在一实施例中，所述电场部包括第一电场部和第二电场部，第一电场部和所述第二电场部沿气体流向依次设置，所述第一电场部为上述第一电场部，所述第二电场部为上述第二电场部。

在一实施例中，所述电场装置包括第二电场部和第一电场部，所述第二电场部和所述第一电场部沿气体流向依次设置，第一电场部为上述第一电场部，所述第二电场装置为上述第二电场部。

本实用新型的第二方面，提供一种气体净化装置的应用，所述气体净化装置用于对进入半导体洁净室的气体进行净化，所述气体净化装置为上述气体净化装置。

本实用新型的第三方面，提供一种半导体洁净室气体净化系统，包括：气体净化装置，其中，所述气体净化装置上述的气体净化装置。

本实用新型的第三方面，提供一种气体净化方法，包括：

在电场部的气体流道中形成电场；

让气体进入所述气体流道进行过滤得到净化气体；

让所述净化气体进入过滤单元进行过滤得到处理后气体，

其中，所述过滤单元通过驻极材料形成的过滤介质进行所述过滤，

所述驻极材料能被所述电场部驻极。

在一实施例中，所述过滤单元相对所述电场部的设置位置依下进行限定：所有所述气体出口到所述过滤介质接受从所述气体出口排出的气体的表面上的垂直距离中的最小值，能让所述过滤介质被进行所述驻极。

在一实施例中，所述最小值小于等于200mm。

在一实施例中，其中，所述过滤单元能对所述气体中大于等于500nm的微粒实现99％以上过滤。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种气体净化装置，用于对气体进行过滤净化，包括：沿气体流向依次设置的至少一个电场部、第一过滤单元以及第二过滤单元，其中，所述第一过滤单元和所述第二过滤单元分别具有驻极材料形成的第一过滤介质和第二过滤介质；所述第一过滤介质和第二过滤介质均能被所述电场单元驻极，所述第二过滤介质的过滤孔径大于所述第一过滤介质的过滤孔径。

在一实施例中，所述第一过滤介质的过滤等级为粗效过滤、中效过滤或高中效过滤中的任意一种。

在一实施例中，所述第二过滤介质为PP棉。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种气体净化系统，包括：至少两个沿气体流向依次设置的气体净化装置，所述气体净化装置为上述的气体净化装置。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种气体净化系统的应用，用于对进入半导体洁净室的气体进行净化，所述气体净化系统为上述的气体净化系统。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种气体净化方法，其特征在于：

沿气体流向依次设置至少一个电场部以及至少一个过滤单元；在电场部的气体流道中形成电场；让气体进入所述气体流道进行过滤得到净化气体；让所述净化气体进入过滤单元进行过滤得到处理后气体，其中，所述过滤单元通过驻极材料形成的过滤介质进行所述过滤，所述驻极材料能被所述电场部驻极。

附图说明

图1是本实用新型的实施例一的气体净化装置的爆炸示意图；

图2是本实用新型的实施例一中第一电场部的立体示意图；

图3是本实用新型的实施例一的第二电场部的立体示意图；

图4是包括封板的第二电场部的主视示意图；

图5是本实用新型的实施例二中气体净化装置的示意图；

图6是实施例二中气体出口到过滤介质表面垂直距离示意图；

图7是实施例四的气体净化装置的爆炸示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

根据本实用新型的一个方面，提供一种气体净化系统，该气体净化系统具有沿气流流向依次设置的至少一个电场装置以及至少一个过滤单元，电场装置和过滤单元均设置在气体流道中，且过滤单元位于所述电场装置产生的电场中。

电场装置包括至少一个第一电场装置和/或第二电场装置。

实施例一

图1是本实用新型一个实施例的气体净化系统的立体示意图，气体净化装置 100包括壳体50以及沿空气流向C气流流向依次设置在壳体50中的电场部、过滤单元20和除臭氧单元10，本实施例中，电场部包括第一电场部40和第二电场部30，壳体50中从上到下形成气体流道。

实施例中，第一电场部40、第二电场部30、第一过滤单元20、除臭氧单元10可拆卸地设置在壳体50中。

第一电场部40包括外框和设置在外框中的电场部，电场部包括除尘电场阴极 42(第一放电极)和除尘电场阳极(第一吸附极)41，所述除尘电场阴极和所述除尘电场阳极用于产生电离除尘电场，所述除尘电场阳极为由多个中空的管束组成的呈蜂窝状的结构，所述除尘电场阴极穿射于所述除尘电场阳极内。所述除尘电场阳极和所述除尘电场阴极之间形成除尘电场流道。

如图2所示，除尘电场阳极41的内部由呈蜂窝状、且中空的阳极管束组成，除尘电场阳极管束的中空的截面采用圆形或多边形，所述多边形为六边形或三边形。实施例中，阳极管束的剖面形状为六边形。除尘电场阴极42包括若干根电极棒，其一一对应地穿设所述阳极管束组中的每一阳极管束，其中，所述电极棒的形状呈针状、多角状、毛刺状、螺纹杆状或柱状。

在一个实施例中，除尘电场阳极的积尘面积与所述除尘电场阴极的放电面积的比为1.667：1-1680：1。

实施例中，除尘电场阴极42安装在支撑板43上，支撑板43与除尘电场阳极41 通过绝缘机构相连接。所述绝缘机构用于实现支撑板43和除尘电场阳极41之间的绝缘。于本实用新型一实施例中，除尘电场阳极41包括第一阳极部412和第二阳极部411，即所述第一阳极部412靠近除尘电场装置入口，第二阳极部411靠近除尘电场装置出口。支撑板和绝缘机构在第一阳极部412和第二阳极部411之间，即绝缘机构安装在除尘电场中间、或除尘电场阴极42中间，可以对除尘电场阴极42 起到良好的支撑作用，并对除尘电场阴极42起到相对于除尘电场阳极41的固定作用，使除尘电场阴极42和除尘电场阳极41之间保持设定的距离。

如图2所示，第二阳极部411包括多个阳极管束411a，阳极管束411a和除尘电场阴极42分别与电源的两个电极电性连接，电源为直流电源，本实施例中，阳极管束411a具有正电势，除尘电场阴极42具有负电势。

直流电源具体可为直流高压电源。上述阳极管束411a和除尘电场阴极42之间形成放电除尘电场，该放电除尘电场是一种静除尘电场。本实施例中，阳极与阴极之间的电压为6kv。

本实施例中阳极管束411a呈中空的正六边形管状，除尘电场阴极42呈棒状，除尘电场阴极42穿设在阳极管束411a中。

本实施例中，第一电场部40外形尺寸为204*570*1170mm。

在一个实施例中，除尘电场阳极41也可以只有一个阳极部。

第二电场部30包括框架和设置在框架中的第二放电极和第二吸附极。

参照图3，第二吸附极包括八个电场吸附单元，分别是第一电场吸附单元 810、第二电场吸附单元820、第三电场吸附单元830、第四电场吸附单元840、第五电场吸附单元850、第六电场吸附单元860、第七电场吸附单元870和第八电场吸附单元880，八个电场吸附单元以左右相邻排布，相邻的电场吸附单元共用一个侧壁，每个电场吸附单元的通道被侧壁环绕成的与轴向方向垂直的截面为正三角形，在其他实施例中，电场吸附单元的数量不限于此，可以根据实际的需要净化的气体风量对电场吸附单元的数量进行调整，而且，多个电场吸附单元的排布方式可以是上、下、左、右、前、后任意方向进行相邻设置和/或不相邻设置。在本实施例中，为了便于生产加工，八个电场吸附单元的结构和形状均相同，然而，在其他实施例中，根据装置空间存放条件或其他因素，多个电场吸附单元的结构、结构、大小也可以不相同、也可以部分相同。

在其他实施例中，电场吸附单元的通道被侧壁环绕成的与轴向方向垂直的截面为多边形，所述多边形可以为四边形、五边形或六边形中的任意一种。

所述进气孔和/或出气孔的形状为圆形、椭圆形、多边形，较佳地，所述多边形包括三边形、四边形、五边形和六边形中的任意一种或多种。

参照图3，第二放电极809包括放电极819、放电极829、放电极839、放电极849、放电极859、放电极869、放电极879、放电极889，每个放电极设置于与之对应的电场单元的通道内，由于每个电场单元的通道被侧壁环绕成的与轴向方向垂直的截面为正三角形，第二放电极809优选平行于通道的侧壁设置并经过与之对应的电场单元截面内切圆的圆心，此处的放电效率最高。例如，放电极 819设置于第一电场单元810的通道内，且优选平行于通道的侧壁设置并经过第一电场单元810截面内切圆的圆心，以此类推其他放电极与电场单元的关系。

参照图3，以第一电场吸附单元810和第二电场吸附单元820的结构为例进行说明，其他电场吸附单元的结构以此类推。第一电场吸附单元810包括具有沿轴向延伸的侧壁812，侧壁812包括第一侧壁8121、第二侧壁8122、第三侧壁 8123，第一侧壁8121、第二侧壁8122、第三侧壁8123环绕形成第一通道811，侧壁812上设有供气体进入通道811的第一进气孔813(气体进口)和供气体排出第一通道811的第一出气孔814(气体出口)，第一进气孔813和第一出气孔 814的数量为多个，多个第一进气孔813沿轴向均匀布置成两列于第一侧壁8121 上，多个第一出气孔814沿轴向均匀布置成两列于第二侧壁8122上，没有进气孔或出气孔分布于第三侧壁8123上，第一进气孔813的孔心与第一出气孔814 的孔心布置在与轴向垂直的不同平面上。第一电场单元810和第二电场单元810 共用第二侧壁8122，第二侧壁8122的两个表面分别面对第一电场单元810的第一通道811和第二电场单元820的第二通道821，也就是说，以第一电场单元810 的第二侧壁8122上的第一出气孔814作为第二电场单元820的第二侧壁8122的第二进气孔，以保证气体从第一电场单元810直接进入第二电场单元820，第二电场单元820的第四侧壁8222上开设多个沿轴向均匀布置成两列的第二出气孔824，第二电场单元820的第五侧壁8223上没有开设进气孔和/或出气孔。

所述进气孔和/或出气孔的形状为圆形、椭圆形、多边形，较佳地，所述多边形包括三边形、四边形、五边形和六边形中的任意一种或多种。

实施例中，所述进气孔和/或出气孔的形状为圆形，侧壁采用含有不锈钢和/ 或铝的材料制成。

参照图3，本实施例中，所有电场吸附单元与电源的同一极进行电连接，所有放电极与电源的另一极进行电连接，比如，以第一电场吸附单元810和第二电场吸附单元820为例，第一电场吸附单元810与电源的阳极电性连接、放电极 819与电源的阴极电性连接；第二吸附电场单元820与电源的阳极电性连接、放电极829与电源的阴极电性连接。第一电场吸附单元810与放电极819形成第一电场，第二电场吸附单元820与放电极829形成第二电场。然而，在其他实施例中，多个电场吸附单元分为两组，两组电场吸附单元排成两排以上的形式组合在一起，每一排的电场吸附单元在同一组中，第一组电场吸附单元与电源的阳极电性连接、与之对应的第一组放电极与电源的阴极电性连接；第二组电场吸附单元与电源的阴极电性连接、与之对应的第二组放电极与电源的阳极电性连接。当气流先后经过第一组电场吸附单元和第一组放电极形成的电场和第二组电场吸附单元和第二组放电极形成的电场时，分别使气体中的颗粒物获得负电荷和正电荷，使气体中带负电荷的颗粒物被沉积于第一组电场单元上，气体中易与正电荷的颗粒物被沉积于第二组电场单元上，提高了除尘效率。

需要说明的是，气体不沿着通道的轴向方向流动，可以理解为，气体不沿着通道的轴向方向从通道的一端流向通道的另一端；气体是通过进气孔进入通道，再通过出气孔排出通道。

需要注意的是，上述电场吸附单元可以作为电场装置的吸附极，电场装置的放电极放电电离，气体中颗粒物与带电离子结合后，使气体中的颗粒物获得电荷，带电荷的颗粒物向吸附极移动，并沉积在吸附极，当气体以不平行于电场单元的侧壁的方向进气时，也就是说气体进入方向与电场内离子流方向不垂直，相比较气体进入方向与离子流方向垂直的电场，本实用新型增加了气体在电场中的停留时间，可以提高颗粒物的带电效率，更多的颗粒物沉积在吸附极，从而提高了除尘效率。

还需要注意的是，当进气孔的孔心与出气孔的孔心布置在与轴向垂直的不同平面上，可以使通道中的气体流向紊乱，进一步增加了气体在电场中的停留时间，增加近距离与放电极接触的频次，提高颗粒物带电效率和带电量；而且当气体形成旋风式流向时，有利于大颗粒的分离，综合以上两点，能够有效提高除尘效率。另外需要注意的是，多个侧壁中的至少一个侧壁沿通道方向延伸的中线上不设置进气孔或所述出气孔，可以使得中线位置上的面积不缺损，颗粒物带电后，直接吸附到吸附极中线附近位置，增加了颗粒物在吸附极上的吸附量，从而提高除尘效率。其中，所述颗粒物包括但不限于固体颗粒、液滴、附着有液体的固体颗粒、气溶胶、等离子态的固体颗粒或液滴等，也可以为细菌、真菌等微生物。

参照图3，以第一电场吸附单元810和第二电场吸附单元820的气体走向为例，其他电场吸附单元的气体走向以此类推。气体通过第一进气孔813进入第一电场，而后通过第一出气孔814进入第二电场，最后通过第二出气孔824排出。由于第一进气孔813与第一出气孔814的孔心布置在与轴向垂直的不同平面上且第二进气孔(在本实施例中第二进气孔为第一出气孔814)与第二出气孔824的孔心布置在与轴向垂直的不同平面上，气体先后经过第一电场和第二电场的气体流向紊乱，进一步增加了气体在两个电场中的停留时间，增加近距离与放电极 819和放电极829接触的频次，距离放电极809越近的地方，气体电离效率越高，提高颗粒物带电效率和带电量；而且当气体形成旋风式流向时，有利于大颗粒的分离，综合以上两点，有效提高了除尘效率。在其他实施例中，第二电场吸附单元820的第五侧壁8223上开设进气孔，那么第二电场吸附单元820和第三电场吸附单元830的气流相通，气体可以从第三电场吸附单元830流向第二电场吸附单元820。然而，在其他实施例中，每个电场单元的侧壁都可以开设进气孔或出气孔，导致每个电场单元的气体可以来源于多个相邻的电场单元，也可以流向多个相邻的电场单元，气体流向高度紊乱，经过放电极附近的气流变多，增加了气体中的颗粒物带电效率和带电量，提高了除尘效率。

本实施例中，以第二放电极809中的放电极819为例进行说明，放电极819 为细长状针状导体，在其他实施例中，放电极819也可以为多角状、毛刺状、螺纹杆状或柱状导体。本实施例中，放电极819的直径为0.1-10mm，较佳地，放电极819的直径为0.2-5mm。

在一个实施例中，放电极819呈细长条状并采用304不锈钢、钛、钨、铱金中的任意一种制成。

图4是第二电场装置的主视示意图，框架包括第一封板81和第二封板82，第二电场装置30包括第一封板81、第二封板82以及电场吸附装置800，第一封板81和第二封板82分别连接电场吸附装置800的两端，也就是说分别连接电场吸附装置800中每一个电场单元的两端，并对两端进行密封，以保证气体只从每一个电场单元的进气孔或出气孔进出。

本实施例中，例如放电极819，采用铱金制成，第二电场装置30外形尺寸为88.5*570*1170mm。

实施例中，第一电场装置40中的除尘电场流道(气体流道)与第二电场装置30电场单元中侧壁环绕形成的的通道垂直。

过滤单元20采用超高效空气过滤器，该过滤器能对气体中大于等于500nm 的微粒实现99％过滤，优先地，是能对大于等于300nm的微粒进行过滤，这种过滤单元例如为高效能空气粒子过滤器(HEPA，high efficiency particulate air)、超高效空气过滤器(ULPA,ultra-low penetration air)。

过滤单元20具有驻极材料。

本实施例中，过滤单元20采用U15过滤器，外形尺寸为96*570*1170mm。

在一个实施例中，第一电场装置40与第二电场装置30之间的距离为3-15mm，第二电场装置30与过滤单元20之间的距离为2-25mm。

运行期间，电场装置对过滤单元20不间断进行驻极，使得过滤单元一直保持较高的吸附性能。

一方面，由于过滤单元能长时间保持较高驻极状态，即使增大过滤孔径也不影响吸附效果，另一方面，增大过滤孔径使得通风阻力降低，在同等风速条件下，风机的能耗可以大大降低。

实施例2

如图5所示，本实施例提供的气体净化装置200用于对气体进行净化，包括：沿气体流向依次设置的至少一个电场部210以及至少一个过滤单元220。

所述电场部210具有让所述气体通过的气体流道211，所述气体流道具有让气体进入的气体进口和让气体排出的气体出口。气体进口可以为一个或孔，气体出口也可以是一个或多个，如图5中，电场气体进口为多个，电场气体出口也为多个。

所述电场部210在所述气体流道211中形成电场，通过这个电场，让从气体流道211中通过的气体被净化，电场净化气体，是本领域已经公知地：通过让形成电场的一极，对通过的气体进行电离，而使得气体中的颗粒物带电，从而能让这种带电的颗粒物被另一极吸附。例如，一极接负电，另一极接正电，则接负电的一极电离气体后回使得气体中的颗粒物带负电，从而能被带正电的另一极吸附而去除。

所述过滤单元220通过驻极材料形成的过滤介质对电场部210过滤处理后的气体进行过滤，具体地，就是对从电场气体出口排出的气体进行过滤，该过滤介质能被所述电场部210驻极，也就是：过滤单元220的设置位置，能让过滤介质被电场装置210进行充电，或者说是，上述过滤介质能获得电场装置210电离气体产生的带电离子，从而被驻极。本实施例中，过滤介质可以是网状、层状或滤芯等。

现有技术中，若只采用过滤单元220进行净化，过滤单元220的净化方式是：通过孔径阻挡、路线交错、还有气体速度快速冲击，从而实现过滤。如对气体净化过滤要求高的环境中，例如半导体中，对10nm以上的微粒去除效果很难再提高而采用本实施例中的气体净化系统，由于电场部能给过滤单元驻极，使得过滤单元除了上述净化方式，还由于驻极增加了净化效果，再配合上电场部，相比现有技术，能对10nm以上的颗粒物去除效果更好，所以更适宜要求高的环境使用；

而在对风速要求不高的场景，由于过滤单元风速越快，气体速度快速冲击使得过滤效果越好，所以还必须保持较高的能耗运行，相比而言，本实用新型的可以在低能耗下实现同样的过滤效果，所以能减低运行成本。

可见，由于电场部210的存在，而且该电场部210能对过滤介质进行驻极，所以在运行中，电场部210能对过滤介质持续进行驻极，从而使得过滤介质相比不能被持续驻极的状况，能持续发挥更有效的过滤效果，这样，相比现有技术，降低使用能耗，降低使用成本，而且通过电场部210先进行一次净化，能延长过滤介质的使用寿命，减少更换次数，从而减少使用成本，同时也减少更换后对环境的二次污染。

为了实现该驻极，所述过滤单元220相对电场部210的设置位置可以依下进行限定：所有电场气体出口到过滤介质接受从电场气体出口排出的气体的表面上的垂直距离中的最小值，能让所述过滤介质被进行所述驻极。

具体地，如图6中所述，图中的箭头指气体流向，气体从气体出口13出来后，过滤介质从表面A接受这个气体进行过滤后，从表面B排出，所有气体出口 13到表面A的垂直距离中的最小值L，能让过滤介质被驻极，也即能让过滤介质获得上述的带电离子而被驻极。在一些实施例中，气体出口13不在一个平面上，所有气体出口到表面A的垂直距离有长有短，则最短的这个垂直距离，即为上述的最小值。

该最小值的具体值，可以根据实际中，从结构紧凑型、功耗和使用方式等综合后，根据上述规则进行设定，本实施例中，该最小值小于等于200mm。

本实施例中，电场装置的具体结构，与实施例1中涉及的各个电场部的示例一样。

本实施例中，所述过滤单元220能对所述气体中大于等于500nm的微粒实现 99％过滤，优先地，是能对大于等于300nm的微粒进行过滤，这种过滤单元例如为高效能空气粒子过滤器(HEPA，high efficiency particulate air)、超高效空气过滤器(ULPA,ultra-low penetration air)。通过这种过滤单元220与电场部210进行组合，对10nm的微粒进行过滤的效率能超过99％。

由此，本实施例的气体净化装置200，用于半导体洁净室中，能降低使用能耗，延长过滤单元220的使用寿命，减少使用成本，同时也减少过滤单元220更换后对环境的二次污染，而且能对10nm的微粒进行过滤的效率能超过99％。

本实施例还提供一种半导体洁净室空气净化系统，包括上述的空气净化装置200，这样，可以减少目前半导体洁净室净化中初级和中级过滤的投入，就能满足净化要求，进一步减少了占地和投入成本。

本实施例还提供一种气体净化方法，其特征在于，包括：

沿气体流向依次设置至少一个电场部以及至少一个过滤单元；

在电场装置的气体流道中形成电场；

让气体进入所述气体流道进行静电过滤得到初级过滤气体；

让所述初级过滤气体进入过滤单元进行驻极过滤得到处理后气体，

其中，所述过滤单元通过驻极材料进行所述驻极过滤，

所述驻极材料能被所述电场部驻极。

在实施例1和实施例2中，气体净化装置包括的电场部，组合方式为：沿气流方向依次为第一电场部和第二电场部，实际中：

电场部可以为一个第一电场部，或多个以气流方向排布的第一电场部；

电场部也可以为一个第二电场部，或多个以气流方向排布的第二电场部；

电场部还可以为沿气流方向依次排布的第二电场部和第一电场部。

对比例1

实验条件：气体净化系统包括过滤单元，过滤单元采用高效过滤器(型号：U15)，单层滤芯厚度：96mm。通风风机电压220V，电流1.006A。

试验例

实验条件：根据上述不同的电场组合+过滤单元，进行气体过滤实验，过滤单元20采用高效过滤器(型号：U15)，单层滤芯厚度：96mm。通风风机功率为 150W。

对比例和试验例均采用检测：采用美国TSI粉尘检测仪测量气体处理前后的 10-100nm粒子数平均值。通过该数值判断过滤效果。

结果发现如下：

(1)在相同风速下，试验例的过滤效果比对比例的好，所以本实用新型上述各种组合电场和过滤单元沿处理气体方向依次设置，在半导体等生产需要洁净度很高的环境，相比对比例更适宜；

(2)当试验例采用低风速时，相比对比例的高风速，能达到接近相同的过滤效果，但试验例的整理使用功耗比对比例的大，这样，当对处理气体速度要求不高的场景下，可以采用本实用新型上述各种组合电场和过滤单元沿处理气体方向依次设置，能在较低风速也到达对比例同样的效果，使得使用后的使用成本低，而且减少了过滤单元的更换次数，进一步降低使用成本。

在一个实施例中，气体净化系统包括壳体50以及沿空气流向C气流流向依次设置在壳体50中的第二电场部30、第一电场部40、过滤单元20。

在一个实施例中，根据空间条件或其他因素，气体净化系统包括壳体50以及沿空气流向C气流流向依次设置在壳体50中的第一电场部40、过滤单元20。

从对比实验数据中发现，上述实施例的气体净化装置采用电场部与过滤单元配合使用，不仅能降低使用能耗，还由于电场部对气体的预先处理，减少了气体中大颗粒流经过滤单元，延长了过滤单元的使用寿命，从而减少了使用成本。

本实用新型的另一个方面，提供了一种空气净化方法，包括以下步骤：

沿空气流向依次设置至少一个电场部以及至少一个过滤单元且所述过滤单元能被所述电场部驻极。

当电场部采用第一电场部时，所述第一电场部包括除尘电场阴极和除尘电场阳极，所述除尘电场阴极和所述除尘电场阳极用于产生电离除尘电场，所述除尘电场阳极为由多个中空的管束组成的呈蜂窝状的结构。

所述电场部采用第二电场部时，第二电场部包括放电极和吸附极，所述吸附极为由多个电场单元连接构成的整体结构，所述放电极穿设于所述电场单元的通道内，所述放电极和电场单元之间形成电场。

所述电场部包括第一电场部和第二电场部，所述第一电场部和所述第二电场部沿空气流向依次设置。

所述过滤单元包括过滤单元20采用超高效空气过滤器。

设置第一电场部40中的除尘电场流道与第二电场部30电场单元中侧壁环绕形成的的通道垂直。

设置第一电场部40与第二电场部30之间的距离为3-15mm，第二电场部30 与过滤单元20之间的距离为2-25mm。

实施例三

本实施例的气体净化装置，包括沿气体流向依次设置的三个电场部以及一个过滤单元，三个电场部均采用实施例一中的第一电场部40，如图2所示，第一电场部包括除尘电场阴极42(第一放电极)和除尘电场阳极(第一吸附极) 41，除尘电场阳极41包括第一阳极部412和第二阳极部411，第一阳极部412 和第二阳极部411结构大小相同，图2中，第二阳极部411包括多个阳极管束 411a，阳极管束411a的长度为60mm，其剖面为蜂窝形，内切圆直径为R＝23mm, 除尘电场阴极42的直径为1mm。

其中，一个阳极管束411a和位于阳极管束411a中的一个除尘电场阴极构成一个电场单元，本实施例中的第一电场部使用直流电源，电场单元的电场强度E＝电压/0.5R。

过滤单元采用过滤等级为高中效过滤F6级的空气过滤器，厚度为70mm，其中， F6级的空气过滤器表面距离电场部出口的距离为20mm。

实验证明在本实施例的表1的电压电流条件下，本实施例的电场部处理过的气体的质量是优质的，在该环境下对人类长时间地工作和生活没有不良影响。

表1是在不同风速以及不同电压的条件下，对气体净化装置进行试验得到如下实验数据。

表1

表1中：E表示电场单元的电场强度。

从表1中可以看出：

在风速为0.5m/s和0.7m/s时，单纯使用过滤单元的除尘效率比风速为 0.3m/s时高很多，说明风速大，除尘效果好，但能耗高。

在风速为0.3m/s时，使用电场和过滤单元叠加的除尘效率比不使用电场时除尘效率要提高很多。

在风速为0.5m/s和0.7m/s时，检测0.3μm粒子数，电场和过滤单元叠加使用除尘效率相比原始环境的数据均达到98％以上。

电场单元的电场强度在0.4-0.5之间。

实施例四

图7是本实用新型一个实施例的气体净化装置的立体示意图，气体净化装置包括壳体以及沿气流流向D依次设置在壳体710中的电场部、第一过滤单元和第二过滤单元，壳体中从上到下形成气体流道。

电场部可以为沿气流方向依次为第一电场部和第二电场部，或

电场部还可以为沿气流方向依次排布的第二电场部和第一电场部，或

电场部可以为一个第一电场部，或多个以气流方向排布的第一电场部；

电场部也可以为一个第二电场部，或多个以气流方向排布的第二电场部；其中，第一电场部和第二电场部为实施例一中的第一电场部和第二电场部。

实施例中，电场部740为实施例一中如图2所示的第一电场部，电场部740、第一过滤单元720和第二过滤单元730可拆卸地设置在壳体710中。

在一个实施例中，电场部740也可以为一个或多个第二电场部。

在一个实施例中，第一电场部中的一个阳极管束411a和位于阳极管束411a 中的一个除尘电场阴极构成一个电场单元，电场单元的电场强度小于0.5kv/mm。

在一个实施例中，第二电场部中的一个电场吸附单元与一个位于该电场吸附单元中的放电极构成一个电场单元，电场单元的电场强度小于0.5kv/mm。

在一个实施例中，气体净化装置还包括风扇，风扇沿气流流向D设置在电场部740之前，用于加速气体的流动。

第一过滤单元720包括驻极材料形成的第一过滤介质；所述第一过滤介质能被电场部740驻极。

在一个实施例中，所述第一过滤介质的过滤等级为粗效过滤(G1-G3)、中效过滤(G4、F5)或高中效过滤(F6-F9)中的任意一种。

本实施例中，第一过滤介质的过滤等级采用高中效过滤F6级。实施例中使用的空气过滤器：F6/A714(过滤的滤芯是驻极材料)

第二过滤单元730包括驻极材料形成的第二过滤介质；第二过滤介质能被电场部740驻极，第二过滤介质的过滤孔径大于第一过滤介质的过滤孔径。

本实施例中，第二过滤介质采用PP棉，PP棉俗称公仔棉、中空棉，也称填充棉，材质为聚丙烯纤维进行人造化学纤维。PP棉有驻极特性。

实施例中，气体先进入电场部740，通过这个电场，让从气体流道中通过的气体被净化，电场净化气体是本领域已经公知：通过让形成电场的一极，对通过的气体进行电离，而使得气体中的颗粒物带电，从而能让这种带电的颗粒物被另一极吸附。例如，一极接负电，另一极接正电，则接负电的一极电离气体后回使得气体中的颗粒物带负电，从而能被带正电的另一极吸附而去除，通过电场部 740的净化，气体中的大中颗粒物被去除。

运行期间，电场部740对气体流道中通过的气体进行电离产生正负粒子致使第一过滤介质和第二过滤介质驻极，由于对第一过滤单元720和第二过滤单元 730不间断进行驻极，使得第一过滤单元720和第二过滤单元730一直保持较高的吸附性能，从而会进一步去除气体中的中小微颗粒物。

气体通过电场部740的净化和第一过滤单元720、第二过滤单元730的过滤，最后出来的是新鲜的空气。

实施例中，采用高中效过滤F6级的第一过滤介质和PP棉搭配，通过实验表明，其过滤效果可达到过滤等级H14的效果，这样1+1的配合后过滤效果大于2。

在其他实施例中，如果采用过滤等级G或F级别的与PP棉配合使用，最高也可以达到过滤等级H14的效果，过滤等级F9和PP棉配合使用，甚至可以达到过滤等级U15的效果。

进一步地，本实施例这样的设置，即气体先经过第一过滤单元720，再经过第二过滤单元730。由于PP棉的过滤孔径大，不会增加气体流动的阻力，影响气体的流动。另外，经过第一过滤单元20后气体的流速变慢，再经过第二过滤单元 730时，中小颗粒物就容易被PP棉吸附。

本实施例较好地解决了空气净化效率和空气阻力的问题，F6过滤介质+PP棉过滤介质组合起到关键作用。

与采用过滤等级H14过滤介质的相比较，本实施例不仅弥补原有H14过滤介质风阻大能耗高的问题，还弥补原有采用过滤介质H14的净化模块使用寿命短的问题。

第一过滤单元720和第二过滤单元730过滤器结合使用能对气体中大于等于500nm的微粒实现99％过滤，优先地，是能对大于等于300nm的微粒进行过滤。现有技术中，若只采用第一过滤单元720和第二过滤单元730进行物理净化，其净化方式是：通过孔径阻挡、路线交错、还有气体速度快速冲击，从而实现过滤。如对气体净化过滤要求高的环境中，例如半导体中，对10nm以上的微粒去除效果很难再提高而采用本实施例中的气体净化系统，由于电场装置能给过滤单元驻极，使得过滤单元除了上述净化方式，还由于驻极增加了净化效果，再配合上电场装置，相比现有技术，能对10nm以上的颗粒物去除效果更好，所以更适宜要求高的环境使用；

由于过滤单元风速越快，气体速度快速冲击使得过滤效果越好，所以风速越快需要消耗较高的能耗，相比而言，本实施例可以在低能耗下实现同样的过滤效果，所以能减低运行成本。

可见，由于电场部740的存在，能对过滤介质进行驻极，所以在运行中，电场部740能对过滤介质持续进行驻极，从而使得过滤介质相比不能被持续驻极的状况，能持续发挥更有效的过滤效果，这样，相比现有技术，降低使用能耗，降低使用成本，而且通过电场部740先进行一次净化，还能延长过滤介质的使用寿命，减少更换次数，从而减少使用成本，同时也减少更换后对环境的二次污染。

进一步地，由于过滤单元能长时间保持较高驻极状态，即使增大过滤孔径也不影响吸附效果，另一方面，增大过滤孔径使得通风阻力降低，在同等风速条件下，风机的能耗可以大大降低。

为了实现过滤介质的驻极，第一过滤单元720和第二过滤单元730相对电场部740的设置位置可以依下进行限定：所有所述气体出口到所述过滤介质接受从所述气体出口排出的气体的表面的垂直距离中的最小值，能让所述过滤介质被进行所述驻极。

具体地，如图6中所示，图中的箭头指气体流向，气体从气体出口13出来后，过滤介质从表面A接受这个气体进行过滤后，从表面B排出，所有气体出口 13到表面A的垂直距离中的最小值L，能让过滤介质被驻极，也即能让过滤介质获得上述的带电离子而被驻极。在一些实施例中，气体出口13不在一个平面上，所有气体出口到表面A的垂直距离有长有短，则最短的这个垂直距离，即为上述的最小值。

该最小值的具体值，可以根据实际中，从结构紧凑型、功耗和使用方式等综合后，根据上述规则进行设定，本实施例中，该最小值小于等于200mm。

本实施例中，第一过滤单元20和第二过滤单元30配合使用能对所述气体中大于等于500nm的微粒实现99％过滤，优先地，是能对大于等于300nm的微粒进行过滤，通过这种过滤单元与电场单元进行组合，对10nm的微粒进行过滤的效率能超过99％。通过多次实验，本实施例在实际使用中，净化效果较好，风阻低，能耗低，使用成本也随之降低。

由此，本实施例的气体净化系统，用于半导体洁净室中，能降低使用能耗，延长过滤单元的使用寿命，减少使用成本，同时也减少过滤单元更换后对环境的二次污染，而且能对10nm的微粒进行过滤的效率能超过99％。

本实施例提供了一种气体净化系统，包括：至少两个沿气体流向依次设置的气体净化装置，所述气体净化装置为上述的气体净化装置。

本实施例提供了一种气体净化系统的应用，用于对进入洁净室的气体进行净化，所述气体净化系统为上述的气体净化系统。

这样，可以减少目前洁净室净化中初级和中级过滤的投入，就能满足净化要求，进一步减少了占地和投入成本。

实施例五

本实施例的气体净化装置，包括沿气体流向依次设置的三个电场部以及两个个过滤单元，三个电场部均采用实施例一中的第一电场部40，如图2所示，第一电场部包括除尘电场阴极42(第一放电极)和除尘电场阳极(第一吸附极) 41，除尘电场阳极41包括第一阳极部412和第二阳极部411，第一阳极部412 和第二阳极部411结构大小相同，图2中，第二阳极部411包括多个阳极管束411a，阳极管束411a的长度为60mm，其剖面为蜂窝形，内切圆直径为R＝23mm, 除尘电场阴极42的直径为1mm。

其中，一个阳极管束411a和位于阳极管束411a中的一个除尘电场阴极构成一个电场单元，本实施例中的第一电场部使用直流电源，电场单元的电场强度E＝电压/0.5R。

两个过滤单元分别采用实施例四中的第一过滤单元720和第二过滤单元730。

第一过滤单元720采用过滤等级为高中效过滤F6级的空气过滤器，第二过滤单元730的过滤介质为PP棉。

第一过滤单元720表面距离电场部出口的距离为20mm，第二过滤单元730表面距离电场部出口的距离为100mm，第二过滤单元730表面距离第一过滤单元720出口10mm。

其中，第一过滤单元720厚度为70mm。

实验证明在本实施例的表2的电压电流条件下，本实施例的电场部处理过的气体的质量是优质的，在该环境下对人类长时间地工作和生活没有不良影响。

表2是在不同风速以及不同电压的条件下，对气体净化装置进行试验得到如下实验数据。

表2

表2中：E表示电场单元的电场强度。

从表2中可以看出：

在风速为0.3m/s和0.5m/s时，使用电场和过滤单元叠加的除尘效率可以达到100％，其中，0.3μm粒子检出数量为0，特别适用与对环境要求极高的地方如实验室、电子元件厂等地点。

电场单元的电场强度在0.3-0.5之间。

上述各个实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种气体净化装置，用于对气体进行过滤净化，其特征在于，包括：

沿气体流向依次设置的至少一个电场部以及至少一个过滤单元，

其中，所述过滤单元具有含有驻极材料的过滤介质；

所述过滤介质能被所述电场部驻极。

2.根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于：

其中，所述电场部具有让所述气体通过的气体流道，

所述气体流道具有供气体进入的气体进口和供气体排出的气体出口，

所述电场部具有在所述气体流道中形成用于对所述气体进行电离除尘的电场。

3.根据权利要求2所述的气体净化装置，其特征在于：

其中，所述过滤单元相对所述电场部的设置位置依下进行限定：所有所述气体出口到所述过滤介质接受从所述气体出口排出的气体的表面上的垂直距离中的最小值，能让所述过滤介质被进行所述驻极。

4.根据权利要求3所述的气体净化装置，其特征在于：

其中，所述最小值小于等于200mm。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的气体净化装置，其特征在于：

所述电场部为第一电场部，所述第一电场部包括形成所述电场的第一放电极和第一吸附极，所述第一吸附极为由多个中空的管束组成的呈蜂窝状的结构，所述第一放电极至少部分设于所述第一吸附极中空的管束内，所述第一放电极和所述第一吸附极之间形成所述气体流道，或

所述电场部为第二电场部，所述第二电场部包括形成所述电场的第二放电极和第二吸附极，所述第二吸附极包括多个电场吸附单元，所述电场吸附单元具有沿轴向延伸的侧壁，所述侧壁环绕形成通道，所述侧壁设有供气体进入所述通道的第二进气口和供气体排出所述通道的第二出气口，相邻两个所述电场吸附单元共用一个侧壁，多个所述电场吸附单元连接构成整体结构，或

所述电场部包括所述第一电场部和所述第二电场部。

6.根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于：

所述电场部包括第一电场部和第二电场部，

所述第一电场部和所述第二电场部沿气体流向依次设置，或

所述第二电场部和所述第一电场部沿气体流向依次设置，所述第一电场部为权利要求5所述的气体净化装置中的第一电场部，所述第二电场部为权利要求5所述的气体净化装置中的第二电场部。

7.根据权利要求5所述的气体净化装置，其特征在于，包括：

沿气体流向依次设置的第一过滤单元以及第二过滤单元，

其中，所述第一过滤单元和所述第二过滤单元分别具有驻极材料形成的第一过滤介质和第二过滤介质；所述第一过滤介质和第二过滤介质均能被所述电场部驻极，所述第二过滤介质的过滤孔径大于所述第一过滤介质的过滤孔径。

8.根据权利要求6所述的气体净化装置，其特征在于，包括：

沿气体流向依次设置的第一过滤单元以及第二过滤单元，

其中，所述第一过滤单元和所述第二过滤单元分别具有驻极材料形成的第一过滤介质和第二过滤介质；所述第一过滤介质和第二过滤介质均能被所述电场部驻极，所述第二过滤介质的过滤孔径大于所述第一过滤介质的过滤孔径。

9.根据权利要求7所述的气体净化装置，其特征在于：

所述第一过滤介质的过滤等级为粗效过滤、中效过滤或高中效过滤中的任意一种。

10.根据权利要求7所述的气体净化装置，其特征在于：

所述第二过滤介质为PP棉。

11.一种气体净化系统，其特征在于，包括：权利要求1-10中任意一项所述的气体净化装置。

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