TW201307766A - 改良式離子過濾空氣清淨機 - Google Patents

Abstract

一種用以藉由利用靜電離子吸引來清潔空氣之離子過濾空氣清淨裝置。具有多數懸浮粒子之空氣係藉一風扇通過一入口被吸入該裝置。一靠近該入口之電離源產生多數離子。電荷由該等離子轉移至該等懸浮粒子。該風扇將該空氣及懸浮帶電粒子推向一出口。一設置成靠近該出口之過濾器藉靜電吸引操作及由該空氣過濾該等帶電粒子，讓清潔之空氣可在帶電粒子放射之程度低之情形下由該裝置釋放出來。

Description

改良式離子過濾空氣清淨機 相關申請案之交互參照

本申請案請求2011年3月15日申請之美國暫時專利申請案第61/453,060號之利益，且其內容在此加入作為參考。

發明背景 1.發明領域

本發明係大致有關於空氣清淨系統。更詳而言之，本發明係有關於一用以藉由利用靜電離子吸引來清潔空氣之離子過濾裝置(“IFD”)。

2.相關技術之說明

具有一高濃度懸浮粒子之空氣(以下，稱為“髒空氣”)會由於呼吸該髒空氣而對生物體造成一健康危害。該髒空氣亦會造成一較高之沈降懸浮粒子(例如，灰塵)之沈積速度，因此造成更頻繁地清潔需要保持清淨之表面(例如，在一家中之表面)。

在經營農場時，在例如家禽棚及密集豬飼養棚等之多數場合中發現高懸浮微粒濃度，且因此工作人員及動物均處於危險中。

在工業中例如焊接、研磨、熔煉之多種程序及在局限空間中使用內燃機全部會在封閉空間中產生高濃度之懸浮粒子。

在社交及家庭環境下，多數懸浮粒子係由吸煙產生。 打噴嚏會產生細菌及病毒之懸浮微粒。在年中之不同時間發現高濃度之產生敏感的花粉。塵蟎過敏原粒子係在整理床時產生且進入空氣成為多數懸浮粒子。

習知空氣清淨機可藉由如在一過濾空氣清淨機(FAC)中地在過濾器中捕捉多數粒子，或如在一靜電集塵空氣清淨機(ESPAC)中地在多數板上收集多數粒子而由空氣移除它們。該等過濾器或板可接著丟棄，清洗或更換。

過濾空氣清淨機裝置之缺點包括該過濾器在一段時間後由於粒子堵塞該過濾器而效率下降；需要一強大到足以克服該部份堵塞過濾器之風扇；伴隨該風扇之噪音及電力消耗；及必須定期更換該等過濾器。

靜電集塵空氣清淨機裝置之缺點包括：需要高成本地屏蔽高電壓板；效率損失及產生由在該等高電壓板之間之電擊穿及洩漏造成之臭氧；及需要將該等高電壓板相當遠地分離以減少在該等高電壓板之間在該空氣中之電擊穿，因此增加尺寸及降低效率。

靜電集塵空氣清淨機係藉由將多數帶電粒子及離子吸引至帶有一與該等帶電粒子及離子之電荷相反之電荷的收集板來操作。該靜電集塵空氣清淨機裝置之一變化例是以一空氣通道取代該等高電壓板，且該空氣通道之至少一部份具有一電位，駐極體性質，靜電性質等。這種在所屬技術領域中習知之裝置的一例是Griffiths等人之美國專利第6,749,669號，且其內容在此加入作為參考。

但是，欲被收集之該等粒子及離子通常不是在一帶電 狀態，因此必須導引電荷至該等粒子及離子上以便將它們吸引至該等收集板。這種習知靜電空氣清淨機藉由利用一用以將該氣體或空氣流電離之電離器在該等粒子及離子離開該清淨機時將電荷導引至該等粒子及離子上。該電離器可包括一主要電暈放電發射器及在一相對該主要發射器較低電位之一次要電暈放電發射器。該主要電暈放電發射器與一高負電位連接而該次要電暈放電發射器則與電接地連接。該主要電暈放電發射器可以是具有一銳利端之一針且該次要電暈放電發射器可以是具有一比較鈍端之一針。

由於該電離器在多數粒子及離子離開該清淨機時在該等粒子及離子上賦予電荷，所以如此帶電之該等離子必須返回該習知靜電空氣清淨機之一空氣入口以便被收集。因為如此電離之某些粒子不會返回該空氣入口，且返回該空氣入口之多數粒子會在返回之前喪失它們的某些或全部電荷，所以這會產生該習知技術之一缺點。除非該靜電空氣清淨機是在一局限空間中操作，否則少數適當帶電離子會返回該空氣入口。因此，需要一更有效率之靜電空氣清淨機。

發明概要

在本發明之一形態中揭露一種離子過濾裝置(IFD)。該離子過濾裝置包括一殼體，在該殼體內產生一空氣流之一風扇，一設置在該殼體內之預過濾器，一設置在該殼體內且在該預過濾器之下游之電離器，及一設置在該殼體內且 在該電離器之下游之帶靜電主要過濾器。該風扇係較佳地設置在該殼體內。在某些實施例中，一蜿蜒通道設置在該電離器與該主要過濾器之間，且該空氣流在通過該主要過濾器之前通過該蜿蜒通道。在其他實施例中，多數擋板設置在該電離器與該主要過濾器之間，且該空氣流在通過該主要過濾器之前通過該等擋板。

在本發明之另一形態中揭露一種用以過濾空氣之方法。使空氣通過設置在一殼體中之一預過濾器以移除懸浮在該空氣中之多數微粒之至少一部份。接著使該空氣通過一設置在該殼體中之電離器以電離懸浮在該空氣中之該等微粒之至少一部份。最後，在該空氣離開該殼體之前，使該等經電離微粒通過一設置在該殼體內之帶靜電主要過濾器。在某些實施例中，空氣係在通過該電離器後且在通過該帶靜電主要過濾器之前通過多數擋板。在其他實施例中該空氣係在通過該電離器後且在通過該帶靜電主要過濾器之前通過一蜿蜒通道。

圖式簡單說明

在此揭露之各種不同形態及實施例將在配合該等附圖閱讀時更佳地了解，其中類似符號表示類似組件。為了顯示本申請案之多數形態，在圖式中顯示某些較佳實施例。但是，應了解的是本申請案不限於所示之多數精確配置、結構、特徵、實施例、形態及裝置，且所示之該等配置、結構、特徵、實施例、形態及裝置可單獨地或與其他配置、結構、特徵、實施例、形態及裝置組合使用。該等圖式不 一定依比例繪製且無論如何均不是要限制本發明之範圍，而只是提出來闡明本發明之所示實施例。在這些圖式中：

第1圖是一在所屬技術領域中已知之習知靜電空氣清淨機設備的功能示意圖。

第2圖是依據本發明之一實施例之一靜電空氣清淨機設備的功能示意圖。

第3圖是依據本發明之另一實施例之一靜電空氣清淨機設備的功能示意圖。

較佳實施例之詳細說明

本發明之實施例係大致有關於空氣清淨系統。更詳而言之，多數實施例係有關於一用以藉由利用靜電離子吸引來清潔空氣之離子過濾裝置(“IFD”)。

請參閱第1圖，顯示一習知離子過濾裝置100之一功能示意圖。在殼體111內，風扇104在離子過濾裝置100內產生一空氣流110使得空氣通過一入口101被吸入離子過濾裝置100且先通過一預過濾器102。預過濾器102移除大的灰塵粒子及纖維。空氣流110接著通過主要過濾器103，且該主要過濾器103帶靜電以吸引帶有與該主要過濾器103之電荷相反之電荷的進入粒子。當該離子過濾裝置100先啟動時，可預期的是將在離子過濾裝置100正在操作之局限空間中有少數或沒有這些帶電粒子，因此起初主要過濾器103對於移除帶電粒子將不是非常有效的。

接著，風扇104推動空氣流110通過電離器105，且該電 離器105釋放多數進入空氣流110且離開出口106之帶電離子(未顯示在第1圖中)。由出口106排出之空氣可以如示範分散方向107、108與109所示之實質任何方向分散。當由出口106排出之空氣分散在包圍離子過濾裝置100之整個空間時，多數離子會將電荷轉移至多數在包圍離子過濾裝置100之空間中的懸浮粒子。該等離子及帶電粒子之一部份最後會，例如沿示範路徑109，前進而返回入口101。

由此可看出，至少由於以下原因，習知離子過濾裝置100不是有效率的。首先，主要過濾器103在帶電粒子通過它之前不是完全有效的。其次，因為沒有控制通過出口106排出之空氣及離子的方向，所以只有一部份會前進返回該入口101，且由出口106至風扇104之流動會被離子過濾裝置100外部之氣流及空氣流完全阻擋。第三，多數帶電粒子會黏附在離子過濾裝置100中之其他表面上，因此造成粒子不需要地累積在不需要的地方。第四，因為在電離與因這些離子帶電之粒子進入入口101之間有明顯時間延遲，該靜電荷之強度會降低，造成主要過濾器103之效率降低。

第2圖是依據本發明之一實施例之一改良式離子過濾裝置200之功能示意圖。在這實施例中，與習知離子過濾裝置100比較之結構差異是一主要過濾器203位在空氣流210中且在一電離器205之下風或下游，且該主要過濾器203係帶靜電以吸引多數帶有與主要過濾器203之電荷相反之電荷之進入粒子。

在操作離子過濾裝置200時，在一殼體211內，一空氣 流210在離子過濾裝置200內產生一空氣流210使得空氣通過一入口201被吸入離子過濾裝置200且先通過一預過濾器202。預過濾器202移除大的灰塵粒子及纖維。空氣流210接著鄰近地通過產生多數離子(未顯示在第2圖中)之電離器205。來自該等離子之電荷可接著轉移至已通過該預過濾器202之任何懸浮粒子。

接著，風扇204推動空氣流210通過主要過濾器203，且該主要過濾器203吸引多數帶有與該等離子之電荷相反之電荷的進入粒子。最後，空氣流210由離子過濾裝置200通過出口206離開。

第2圖之實施例可具有比用於一習知離子過濾裝置之空氣流110之內部路徑長之一用於空氣流210之內部路徑。該較長之內部路徑可讓離子與空氣更有效地混合，且為懸浮在空氣流210中之任何粒子提供更長時間來變成帶電。用於空氣流210之較長路徑係藉由移動該主要過濾器203以靠近出口206，及藉由將該電離器205緊接地放在預過濾器202之後來達成。這使在電離器205與主要過濾器203之間的路徑加長，使在該空氣中之粒子更有時間變成帶電，且因此更有效地藉主要過濾器203由該空氣流210移除該等懸浮粒子。藉主要過濾器203清淨之空氣將以一比較不帶電之狀態離開該改良式離子過濾裝置200。

改良式離子過濾裝置200之操作至少由於以下原因比習知離子過濾裝置100更有效率。首先，因為帶電粒子幾乎在啟動改良式離子過濾裝置200後立即開始通過主要過濾 器203，所以主要過濾器203更快地完全有效。其次，無論空氣如何在改良式離子過濾裝置200之外側流動，極大部份之藉電離器205帶電的懸浮粒子都將可能通過主要過濾器203。第三，帶電粒子比較不可能黏附在改良式離子過濾裝置200外側之表面上。第四，在該等帶電粒子被主要過濾器203過濾之前在該等帶電粒子上之電荷比較不會減少。

這設計之有效性可藉由再加長該空氣與放射之電荷一起在該單元內且在該入口與該出口之間的時間，藉此使電荷混合達到最大且因此使該過濾器效率達到最大。這可藉由再加長該路徑以便加長可供電荷轉移之時間，且特別是在電離器205與主要過濾器203之間的空氣流路徑。例如，如第3圖所示，一蜿蜒路徑208可以在不會不當地增加改良式離子過濾裝置200之外部尺寸的情形下增加空氣流210之長度。這種蜿蜒路徑208係較佳地設置在電離器205之下游，例如在風扇204與主要過濾器203之間，或在電離器205與風扇204之間。如第2圖所示，多數擋板207等亦可導入空氣流210中，例如在電離器205之下游及主要過濾器203之上游，以便增加該路徑長度，為更有效之混合提供更多渦流，及/或減緩空氣流210以便為混合提供更多時間。

雖然已顯示，說明及指出本發明之基本新特徵為應用於其一較佳實施例，但是應了解的是所屬技術領域中具有通常知識者可在不偏離本發明之精神及範疇的情形下，對於所示裝置之形式及細節及其操作進行各種省略、取代及改變。例如，可特別預期到是以實質相同方式實行實質相 同功能，以達成相同結果之這些元件及/或步驟之所有組合均在本發明之範疇內。元件由一所述實施例更換至另一所述實施例亦是可完全被預期及被設想的。亦可了解的是該等圖式不一定依比例繪製，而是它們在本質上只是概念性的。因此，意圖只如附加之申請專利範圍之範疇所表示地受限。

所屬技術領域中具有通常知識者將了解本發明具有許多應用，可以各種不同方式實施且，因此不受限於前述實施例及例子。無論多少在此所述之不同實施例之特徵均可被組合在一單一實施例中，多數特定元件之位置可以改變且可有具有比在此所述之所有特徵少或多之其他實施例。功能性亦可，全部或部份地，以目前習知或將成為習知之方式分配在多數組件之間。

所屬技術領域中具有通常知識者應了解的是可以在不偏離上述實施例之廣義發明概念的情形下對該等上述實施例進行改變。因此，可了解的是本發明不限於所揭露之特定實施例，而是意圖涵蓋在本發明之精神與範疇內之多數修改。雖然已顯示及說明本發明之基本新特徵為應用的是其多數示範實施例，但是應了解的是所屬技術領域中具有通常知識者可在不偏離本發明之精神及範疇的情形下，對於所揭露之發明之形式及細節進行各種省略、取代及改變。此外，如由所屬技術領域中具有通常知識者可了解地，本發明之範疇涵蓋對在此所述組件之多數以往習知、未來發展之變化及修改。

100‧‧‧離子過濾裝置

101‧‧‧入口

102‧‧‧預過濾器

103‧‧‧主要過濾器

104‧‧‧風扇

105‧‧‧電離器

106‧‧‧出口

107,108‧‧‧分散方向

109‧‧‧分散方向；路徑

110‧‧‧空氣流

111‧‧‧殼體

200‧‧‧離子過濾裝置

201‧‧‧入口

202‧‧‧預過濾器

203‧‧‧主要過濾器

204‧‧‧風扇

205‧‧‧電離器

206‧‧‧出口

207‧‧‧擋板

208‧‧‧蜿蜒路徑

210‧‧‧空氣流

211‧‧‧殼體

第1圖是一在所屬技術領域中已知之習知靜電空氣清淨機設備的功能示意圖。

第2圖是依據本發明之一實施例之一靜電空氣清淨機設備的功能示意圖。

第3圖是依據本發明之另一實施例之一靜電空氣清淨機設備的功能示意圖。

200‧‧‧離子過濾裝置

201‧‧‧入口

202‧‧‧預過濾器

203‧‧‧主要過濾器

204‧‧‧風扇

205‧‧‧電離器

206‧‧‧出口

207‧‧‧擋板

210‧‧‧空氣流

211‧‧‧殼體

Claims (10)

1. 一種空氣過濾裝置，包含：一殼體；一風扇，其定位成用以在該殼體內產生一空氣流；一預過濾器，其設置在該殼體內；一電離器，其設置在該殼體內且在該預過濾器之下游；及一帶靜電主要過濾器，其設置在該殼體內且在該電離器之下游。
2. 如申請專利範圍第1項之空氣過濾裝置，其中該風扇係設置在該殼體內。
3. 如申請專利範圍第1項之空氣過濾裝置，其中一蜿蜒通道設置在該電離器與該主要過濾器之間，且該空氣流通過該蜿蜒通道。
4. 如申請專利範圍第1項之空氣過濾裝置，其中多數擋板設置在該電離器與該主要過濾器之間，且該空氣流通過該等擋板。
5. 如申請專利範圍第1項之空氣過濾裝置，其中該風扇係設置在該電離器與該主要過濾器之間。
6. 如申請專利範圍第1項之空氣過濾裝置，其中該帶靜電主要過濾器包含至少一帶電收集板。
7. 如申請專利範圍第1項之空氣過濾裝置，其中該電離器包含一主要電暈放電發射器及一次要電暈放電發射器。
8. 一種用以過濾空氣之方法，包含： 使空氣通過設置在一殼體中之一預過濾器以移除懸浮在該空氣中之多數微粒之至少一部份以便藉此產生預過濾空氣；使該預過濾空氣通過一設置在該殼體中之電離器以電離懸浮在該空氣中之該等微粒之至少一部份以便藉此在該預過濾空氣中產生多數經電離微粒；及在該預過濾空氣隨著經電離微粒離開該殼體之前，使該等經電離微粒通過一設置在該殼體內之帶靜電主要過濾器。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，更包含使該預過濾空氣在通過該電離器後且在通過該帶靜電主要過濾器之前通過多數擋板。
10. 如申請專利範圍第8項之方法，更包含使該預過濾空氣在通過該電離器後且在通過該帶靜電主要過濾器之前通過一蜿蜒通道。