TWI712764B - Ｈｖａｃ系統空氣過濾器 - Google Patents

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史帝夫 威廉姆斯
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阿米爾 羅森包姆
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美商Ｋ＆Ｎ工程公司
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Abstract

本發明提供一種用於一建築通風系統之一加熱、通風及空氣調節(HVAC)系統空氣過濾器之設備及方法。該HVAC系統空氣過濾器包含經配置以將該HVAC系統空氣過濾器定向在該建築通風系統內之一支撐框架。保持在該支撐框架內之一複合過濾介質包含一棉紗布部分及一靜電部分。該棉紗布部分經配置成以一濾油組成物進行處理從而增強氣流及流動通過該複合過濾介質之空氣之過濾。該靜電部分經配置以靜電吸引及聚結在直徑上與0.001微米一樣小之氣載分子污染物及揮發性有機化合物(VOC)。在一些具體實例中，該複合過濾介質包含經配置以將一芳香劑釋放至通過該複合過濾介質之空氣中之物質。

Description

HVAC系統空氣過濾器 【優先權】
本申請案主張具有申請案序號14/668,772之2015年3月25日申請的題為「Cabin Air Filter」之美國專利申請案之權益及優先權。
本發明之領域大體上係關於過濾器裝置。更特定而言，本發明的領域係關於用於HVAC系統空氣過濾器的自內部建築空間內的空氣移除氣載分子污染物及揮發性有機化合物之設備及方法。
加熱、通風及空氣調節(HVAC)系統通常操作以向內部建築空間內的居住者提供最佳室內空氣品質。HVAC系統藉由調節空氣，藉助於通風及過濾空氣移除粒子污染物及提供恰當建築加壓而實現最佳室內空氣品質。
儘管存在許多不同的HVAC系統設計及操作途徑，且每一建築設計為獨特的，但HVAC系統通常共用幾個基本的設計元素。舉例而言，外部空氣(「供應空氣」)通常經由進氣口引入至建築之HVAC系統中。 一旦處於HVAC系統中，過濾供應空氣以移除粒子污染物，接著加熱或冷卻，且接著藉助於空氣分佈系統在建築內循環。許多空氣分佈系統包含經配置以自內部建築空間抽取空氣及使空氣(「返回空氣」)返回至HVAC系 統之返回空氣系統。接著使返回空氣與供應空氣混合，且接著經過濾、調節及在建築內循環。通常，在建築內循環的空氣之一部分可排至建築外部以便維持建築內之所需氣壓。
如將瞭解，HVAC系統提供最佳室內空氣品質之有效性很大程度上取決於HVAC系統內之空氣過濾器自建築內的空氣移除粒子污染物之能力。HVAC系統空氣過濾器通常包含經配置以自通過HVAC系統之空氣移除固體微粒(諸如，灰塵、花粉、黴菌及細菌)之纖維材料。然而，習知HVAC系統空氣過濾器之缺點為能夠移除極小污染物(諸如，氣載分子污染物及揮發性有機化合物(VOC))之高度有效的空氣過濾器往往會限制通過空氣過濾器的氣流，由此使得HVAC系統工作更困難且消耗更多能量。
習知HVAC系統空氣過濾器之另一缺點為通常自HVAC系統移除及丟棄髒的或堵塞的空氣過濾器，且接著安裝新HVAC系統空氣過濾器。另外，HVAC系統空氣過濾器可能在致力於增大HVAC系統氣流且因此減小操作花費時被不必要地丟棄及替換。考慮到全世界存在數百萬具有HVAC系統之建築，可自掩埋場消除之丟棄空氣過濾器之量十分驚人。因此，需要可週期性地清潔及再使用，且經配置以用於在不阻礙氣流通過HVAC系統之情況下移除氣載分子污染物及VOC的HVAC系統空氣過濾器。
提供用於建築通風系統之加熱、通風及空氣調節(HVAC)系統空氣過濾器之設備及方法。該HVAC系統空氣過濾器包含經配置以將 該HVAC系統空氣過濾器適當地定向在該建築通風系統內之支撐框架。在一些具體實例中，保持在支撐框架內之過濾介質包含棉紗布部分及靜電部分。棉紗布部分包含至少一個棉紗布層，其經配置成以濾油組成物進行處理以增強氣流及流動通過過濾介質之空氣之過濾。在一些具體實例中，濾油組成物包含包含按組成物之體積計之石蠟油之第一部分、包含按組成物之體積計之聚α-烯烴(PAO)之第二部分及包含按組成物之體積計之紅色染料之第三部分。靜電部分經配置以靜電吸引及聚結流動通過建築通風系統之空氣內之氣載分子污染物及揮發性有機化合物(VOC)。在一些具體實例中，帶正電中心篩網及一或多個可極化纖維層將粒子污染物截留在可極化纖維層內。在一些具體實例中，靜電部分包含至少一些纖維，其以經配置以靜電俘獲及破壞在直徑上與0.001微米一樣小的帶負電微生物及揮發性有機化合物之帶正電分子之塗層進行處理。在一些具體實例中，過濾介質包含經配置以將芳香劑釋放至通過過濾介質之空氣中之物質。該等物質通常位於靜電部分下游以便避免芳香分子被靜電部分毀壞。
在一例示性具體實例中，自建築空間內的空氣移除氣載分子污染物及揮發性有機化合物(VOC)之加熱、通風及空氣調節(HVAC)系統空氣過濾器包含：支撐框架，其包含適合於將HVAC系統空氣過濾器定向在建築之HVAC系統內之形狀及大小；以及過濾介質，其保持在支撐框架內且經配置以自流動通過HVAC系統之空氣移除氣載分子污染物及揮發性有機化合物。
在另一例示性具體實例中，過濾介質包含棉紗布部分，其包含安置於兩個環氧樹脂塗佈之鋁線篩網之間的至少一個棉紗布層，該至少 一個棉紗布層適於以濾油組成物進行處理以引起包含過濾介質之微觀纖維股線之黏性。在另一例示性具體實例中，濾油組成物包含包含按組成物之體積計之石蠟油之第一部分、包含按組成物之體積計之聚α-烯烴(PAO)之第二部分及包含按組成物之體積計之紅色染料之第三部分。
在另一例示性具體實例中，過濾介質之靜電部分經配置以靜電吸引及聚結流動通過HVAC系統之空氣內之粒子污染物。在另一例示性具體實例中，該過濾介質之該靜電部分包含經配置以帶電之中心篩網，該中心篩網在各側上被能夠經電極化之至少一個纖維層覆蓋，該至少一個纖維層中之每一者被接地線篩網覆蓋，其中在正性充電該中心篩網之後，該至少一個纖維層極化流動通過該HVAC系統之空氣內之粒子污染物，由此使得該等污染物靜電截留在該至少一個纖維層內。在另一例示性具體實例中，該過濾介質之該靜電部分包含以經配置以破壞微生物之抗微生物分子之塗層進行處理的至少一些纖維，該等抗微生物分子包含圍繞該等至少一些纖維中之每一者之整個圓周分佈且經配置以與該過濾介質內之經極化纖維合作的帶正電分子。在另一例示性具體實例中，帶正電分子經配置以靜電俘獲流動通過HVAC系統之空氣內的在直徑上與實質上0.001微米一樣小的帶負電微生物及揮發性有機化合物。在另一例示性具體實例中，該過濾介質經配置以靜電截留粒子污染物且將芳香劑釋放至流動通過該通風系統之空氣中，該過濾介質包含經配置以破壞截留之粒子污染物之抗微生物分子，該過濾介質包含經配置以將該芳香劑釋放至通過該過濾介質之空氣中之至少一個物質，其中該至少一個物質位於該等抗微生物分子下游以便避免芳香分子被該等抗微生物分子毀壞。
在一例示性具體實例中，用於建築通風系統之加熱、通風及空氣調節(HVAC)系統空氣過濾器包含：支撐框架，其經配置以將HVAC系統空氣過濾器適當地定向在建築通風系統內；以及複合過濾介質，其包含棉紗布部分及經配置以靜電吸引及聚結流動通過建築通風系統之空氣內之氣載分子污染物及揮發性有機化合物(VOC)之靜電部分，複合過濾介質保持在支撐框架內。
在另一例示性具體實例中，該靜電部分包含帶正電中心篩網，該中心篩網在各側上被至少一個經極化纖維層覆蓋，該至少一個經極化纖維層中之每一者被接地線篩網覆蓋，其中該帶正電中心篩網及該至少一個纖維層極化流動通過該建築通風系統之空氣內之粒子污染物，由此將該等粒子污染物截留在該至少一個可極化纖維層內。在另一例示性具體實例中，該靜電部分包含至少一些纖維，該等至少一些纖維以經配置以靜電俘獲及破壞流動通過該建築通風系統之空氣內在直徑上與實質上0.001微米一樣小的帶負電微生物及揮發性有機化合物之帶正電分子之塗層進行處理。
在另一例示性具體實例中，該複合過濾介質包含經配置以將芳香劑釋放至通過該複合過濾介質之空氣中的至少一個物質，其中該至少一個物質位於該靜電部分下游以便避免芳香分子被該靜電部分毀壞。在另一例示性具體實例中，棉紗布部分包含至少一個棉紗布層，其經配置成以濾油組成物進行處理以增強氣流及流動通過包含複合過濾介質之微觀纖維股線之空氣之過濾。在另一例示性具體實例中，濾油組成物包含包含按組成物之體積計之石蠟油之第一部分、包含按組成物之體積計之聚α-烯烴 (PAO)之第二部分及包含按組成物之體積計之紅色染料之第三部分。
在一例示性具體實例中，用於清潔安裝在建築之HVAC系統內之加熱、通風及空氣調節(HVAC)系統空氣過濾器之方法包含：自HVAC系統移除HVAC系統空氣過濾器；清除滯留在HVAC系統中之任何碎屑；藉助於水管自HVAC空氣過濾器之過濾介質沖洗污染物；允許水及污染物自過濾介質排出；以及使過濾介質乾燥。
在另一例示性具體實例中，該過濾介質包含包含經配置成以濾油組成物進行處理之至少一個棉紗布層之棉紗布部分，該濾油組成物包含包含按該組成物之體積計之石蠟油之第一部分、包含按該組成物之體積計之聚α-烯烴(PAO)之第二部分及包含按該組成物之體積計之紅色染料之第三部分。在另一例示性具體實例中，自過濾介質沖洗污染物進一步包含使用溶劑以自過濾介質之棉紗布部分移除濾油組成物。在另一例示性具體實例中，使該過濾介質乾燥進一步包含將濾油組成物均勻地應用於該過濾介質之棉紗布部分及允許該濾油組成物浸潤至該棉紗布部分中。
100:環境
104:HVAC系統空氣過濾器
108:HVAC系統
110:供應導管系統
112:建築
114:返回導管系統
116:建築空間
120:風扇
124:返回空氣流
126:外部空氣流
128:清潔空氣流
130:旁路空氣流
132:空氣調節系統
134:排出空氣流
136:加熱器核心
140:例示性具體實例
144:過濾介質
148:支撐框架
152:格柵
156:例示性具體實例
160:端部支撐件
164:凹座
168:靜電部分
172:中心篩網
176:纖維
180:外部接地線篩網
184:極化纖維
188:未極化鈍態纖維
192:空氣流
196:上游區域
200:下游區域
204:圖
圖式涉及本發明之具體實例，其中：圖1說明根據本發明HVAC系統空氣過濾器併入至建築之HVAC系統中的例示性使用環境之橫截面圖；圖2說明根據本發明之包含HVAC系統空氣過濾器之HVAC系統之例示性具體實例之示意圖；圖3說明根據本發明之HVAC系統空氣過濾器之例示性具體實例；圖4說明根據本發明之HVAC系統空氣過濾器之例示性具體實例； 圖5說明經配置以用於藉助於靜電吸引及聚結截留粒子污染物之複合過濾介質之一部分之例示性具體實例的橫截面圖；圖6說明曝露於自上游區域流動至下游區域之空氣流內之粒子污染物的經極化纖維及未極化鈍態纖維之例示性具體實例之橫截面圖；以及圖7說明展示以實驗方式判定的含微細灰塵負載與跨越若干空氣過濾器裝置中之每一者之壓力的降低之間的關係之圖。
儘管本發明經受各種修改及替代形式，但其特定具體實例已經藉助於圖式中之實例展示且將在本文中詳細地描述。應理解，本發明並不限於所揭示之特定形式，但相反地，目的為涵蓋屬於本發明之精神及範圍內之所有修改、等效物及替代方案。
在以下描述中，闡述眾多特定細節以便提供對本發明之透徹理解。然而，對於一般熟習此項技術者將顯而易見，本文中所揭示之本發明可在無此等特定細節之情況下實踐。在其他情況下，可參考特定數字，諸如「第一部分」。然而，特定數字參考不應解譯為文字順序次序而應解譯為「第一部分」不同於「第二部分」。因此，所闡述特定細節僅為例示性的。特定細節可不同於且仍涵蓋在本發明之精神及範圍內。術語「耦接」定義為意謂直接連接至組件或經由另一組件間接連接至組件。另外，如本文中所使用，用於任何數值或範圍的術語「約」、「大致」、或「實質上」指示允許組件之部分或集合出於如本文中所描述之其意欲目的而起作用的合適的尺寸容許度。
一般而言，本發明描述用於自內部建築空間內的空氣移除氣 載分子污染物及揮發性有機化合物(VOC)之加熱、通風及空氣調節(HVAC)系統空氣過濾器之設備及方法。HVAC系統空氣過濾器包含支撐框架，其具有適合於將HVAC系統空氣過濾器定向在建築之HVAC系統內之形狀及大小。保持在該支撐框架內之過濾介質經配置以自流動通過該HVAC系統之空氣移除該等氣載分子污染物及揮發性有機化合物。過濾介質包含棉紗布部分，其包括安置於兩個環氧樹脂塗佈之鋁線篩網之間的一或多個棉紗布層。棉紗布層適於以濾油組成物進行處理以引起包含過濾介質之微觀纖維股線之黏性。濾油組成物較佳包含包含按組成物之體積計之石蠟油之第一部分、包含按組成物之體積計之聚α-烯烴(PAO)之第二部分及包含按組成物之體積計之紅色染料之第三部分。過濾介質之靜電部分經配置以靜電吸引及聚結流動通過HVAC系統之空氣內之粒子污染物。在一些具體實例中，過濾介質之靜電部分包含經配置以帶電之中心篩網。中心篩網在各側上被能夠經電極化之至少一個纖維層覆蓋。外部接地線篩網覆蓋可極化纖維層，使得可極化纖維層安置於中心篩網與接地線篩網之間。在正性充電中心篩網之後，纖維層極化流動通過HVAC系統之空氣內之粒子污染物，由此使得污染物靜電截留在可極化纖維層內。在一些具體實例中，靜電部分包含塗佈有經配置以破壞微生物之帶正電抗微生物分子之至少一些纖維。帶正電分子經配置以靜電俘獲流動通過HVAC系統之空氣內的在直徑上與實質上0.001微米一樣小的帶負電微生物及揮發性有機化合物。在一些具體實例中，過濾介質進一步包含經配置以將芳香劑釋放至流動通過建築通風系統之空氣中之至少一個物質。該物質較佳地位於靜電部分及抗微生物分子下游以便避免芳香分子被抗微生物分子毀壞。
圖1說明例示性使用環境100，其中HVAC系統空氣過濾器104併入至建築112之HVAC系統108中以便清潔經由空氣過濾器104所抽取之空氣流。在通過HVAC系統空氣過濾器104之後，空氣流藉助於供應導管系統110導引至一或多個建築空間116中。建築空間116內之空氣藉助於返回導管系統114導引回至HVAC系統108。應瞭解，建築112可包含多個層，該等多個層中之每一者包括一或多個建築空間116，如圖1中所說明；或可包含單層建築，包括(但不限於)獨立住宅。
如圖2中所示，HVAC系統108通常包含經配置以經由HVAC系統空氣過濾器104自建築空間116抽取返回空氣流124從而自空氣流移除氣載分子污染物、揮發性有機化合物及其他粒子污染物之風扇120。自返回空氣流124移除之粒子污染物截留在HVAC系統空氣過濾器104中。風扇120接著將清潔空氣流128推送通過空氣調節系統132及加熱器核心136且接著推送至建築空間116中。如將瞭解，空氣調節系統132及加熱器核心136藉由按需要分別冷卻及加熱清潔空氣流128而促進在建築空間116內提供一致、舒適的溫度。如在圖2中進一步所展示，返回空氣流124可與外部空氣流126以及與旁路空氣流130組合以便維持HVAC系統108及建築空間116內之所需氣壓。在一些具體實例中，排出空氣流134可進一步併入至HVAC系統108中以便維持所需氣壓及允許外部空氣流126之進入。
圖3說明根據本發明之HVAC系統空氣過濾器104之例示性具體實例140。HVAC系統空氣過濾器104通常包含支撐框架148內之過濾介質144。支撐框架148經配置以將HVAC系統空氣過濾器104定向在HVAC系統108內，使得返回空氣流124被引導穿過過濾介質144。因而， 支撐框架148包含適合於支撐HVAC系統108內之HVAC系統空氣過濾器104之形狀及大小。應瞭解，支撐框架148的形狀及大小將取決於意欲使用空氣過濾器104之HVAC系統108之款式及型號而改變。
支撐框架148可包含適當地經配置以用於將HVAC系統空氣過濾器104緊固在特定HVAC系統108內之各種固定或支撐結構及材料。為此目的，在圖3中所說明的具體實例中，支撐框架148包含經配置以支撐HVAC系統108內之過濾介質144之格柵152。在圖4中所說明的另一例示性具體實例156中，支撐框架148包含經配置以將HVAC系統空氣過濾器104定向在特定款式及型號之HVAC系統108內的剛性端部支撐件160及凹座164。如將認識到，圖4中所說明的支撐框架148具有相較於圖3中所說明的支撐框架之形狀的極不同的形狀。因此，應理解，併入至支撐框架148中之各種結構、形狀及材料以及因此HVAC系統空氣過濾器104整體將取決於意欲使用HVAC系統空氣過濾器104之特定HVAC系統108而改變，而不會減損本發明之精神及範圍。
應瞭解，過濾介質144通常保持在支撐框架148內。預期可實施各種固定件或結構中之任一者以便將過濾介質144保持在支撐框架148內。在一些具體實例(諸如，圖3的具體實例)中，支撐框架148包含圍封支撐框架148內之過濾介質144而不會限制通過過濾介質144的氣流的格柵152或類似結構。在一些具體實例中，支撐框架148包含各種結構，諸如圖4中所示之剛性端部支撐件160，其經配置以將過濾介質144保持及定向在支撐框架148內。在一些具體實例中，支撐框架148直接模製至過濾介質144之邊緣上，由此將過濾介質保持在框架內。在一些具體實例中，支撐框 架148可經模製以串起過濾介質144之支撐件。舉例而言，在一些具體實例中，過濾介質144安置於第一金屬篩網與第二金屬篩網之間，且支撐框架148模製至第一與第二金屬篩網上以便將過濾介質144保持在支撐框架內。在一些具體實例中，支撐框架148可包含摺疊至金屬篩網及過濾介質144上且將金屬篩網及過濾介質144保持在支撐框架內之捲曲部分。熟習此項技術者應瞭解，將過濾介質144固定至支撐框架148使得過濾介質144不可自支撐框架148移除。然而，在一些具體實例中，過濾介質144可為可自支撐框架148移除的而不會偏離本發明之範圍。
預期HVAC系統空氣過濾器104之使用者可週期性地清潔過濾介質144而非替換HVAC系統空氣過濾器104，如習知空氣過濾器系統通常進行的一樣。設想可自HVAC系統108移除HVAC系統空氣過濾器104，接著自HVAC系統108移除任何滯留碎屑，且接著使用水管自過濾介質144沖洗污染物，由此使得過濾器清潔且準備好再使用。在一些具體實例中，其中過濾介質144包含濾油組成物，溶劑可用於自過濾介質144移除濾油。一旦過濾介質144完全乾燥，就可均勻地應用經適當配製之濾油組成物且使其浸潤至過濾介質144中，且接著HVAC系統空氣過濾器104可重新安裝至HVAC系統108中。各種其他清潔方法對於熟習此項技術者將顯而易見而不會偏離本發明之精神及範圍。
過濾介質144較佳包含至少一棉紗布部分，其包括包夾在兩個環氧樹脂塗佈之鋁線篩網之間的4至6個棉紗布層。該棉有利地經上文所提到的經適當配製之濾油組成物處理以在包含過濾介質144之整個微觀股線內產生黏性。棉之本質允許高體積之氣流，且在與濾油組成物之黏性 組合時產生確保高程度之空氣過濾的強大過濾介質。
在HVAC系統108之操作期間，污染物粒子附著於過濾介質144之體積內之纖維且變為過濾介質144之部分，該過程被稱作「深度負載」。應瞭解，深度負載允許HVAC系統空氣過濾器104相較於習知空氣過濾器每單位面積俘獲及保持明顯較多污染物。在HVAC系統空氣過濾器104之表面上所收集之污染物在過濾器的大部分使用壽命中由於不存在供污染物堵塞之小孔而對氣流幾乎沒有影響。污染物粒子由棉紗布層阻止且由濾油組成物保持懸浮。此外，由於HVAC系統空氣過濾器104收集增大量之污染物及碎屑，因此當返回空氣流124在通過過濾介質144內之較深層之前首先通過過濾介質144之表面上之滯留污染物時開始進行額外形式之過濾作用。本質上，滯留污染物開始作為先於過濾介質144之過濾材料操作。因此，HVAC系統空氣過濾器104在過濾器之使用壽命內繼續展現高程度之氣流及過濾，由此減小HVAC系統108之操作花費。
如將瞭解，藉由濾油組成物處理過濾介質144通常使得過濾介質144能夠藉助於攔截俘獲污染物，從而使與返回空氣流124一起行進之污染物(諸如作為非限制性實例，灰塵粒子)直接接觸包含過濾介質144之纖維且接著由濾油組成物保持在適當位置。通常藉助於碰撞俘獲較大或較重粒子，從而粒子之慣性或動量使其偏離返回空氣流124通過過濾介質144之路徑，且替代地，粒子筆直地沖入至纖維中且由濾油組成物俘獲。
可藉助於擴散俘獲具有極小大小之粒子污染物。如將瞭解，小粒子受通過過濾介質144之返回空氣流124內之力高度影響。歸因於速度變化、壓力變化及由其他粒子引起之擾動的力以及與空氣分子之相互作用 通常使得小粒子遵循通過過濾介質144之隨機、混亂流徑。因此，小粒子並不遵循返回空氣流124，且其不穩定運動使其與包含過濾介質144之纖維碰撞且保持由濾油組成物俘獲。擴散及濾油組成物使得HVAC系統空氣過濾器104能夠俘獲具有比包含過濾介質144之纖維之間的開口小得多的大小的粒子污染物。此外，濾油組成物使得HVAC系統空氣過濾器104能夠在過濾介質144之整個體積內俘獲污染物，而非如習知空氣過濾器中常見的僅在過濾器之表面上俘獲污染物。包含過濾介質144之多個棉纖維層加上由濾油組成物提供之黏性提供許多等級之污染物保持，由此使得HVAC系統空氣過濾器104能夠相較於習知空氣過濾器每單位面積過濾介質144保持明顯較多的污染物。
如將瞭解，本發明之濾油組成物對於HVAC系統空氣過濾器104之增強的氣流及過濾性質而言為關鍵的。在一些具體實例中，濾油組成物包含油調配物，其為非反應性的，具有極佳氧化穩定性，具有良好熱穩定性且在HVAC系統108之普通操作溫度下保持合適的黏度。在一些具體實例中，濾油組成物可為適合於增強過濾介質144之黏性之油與染料(以提供色彩)之混合物，諸如作為非限制性實例，石蠟油、聚α-烯烴以及其類似者。在一些具體實例中，濾油組成物包含按體積計96.74%石蠟油、按體積計3.20%聚α-烯烴(PAO)及按體積計0.06%紅色染料之混合物。在一些具體實例中，濾油組成物在100℃下具有範圍在實質上7.2厘拖與7.6厘拖(cST)之間的黏度。應理解，特定油及染料以及其色彩或黏度及濾油組成物內之其個別濃度可在不偏離本發明之精神及範圍之情況下更改。
在一些具體實例中，經濾油組成物處理之棉紗布層與使用其 他過濾機制之過濾介質144之部分耦接，由此形成能夠自返回空氣流124移除氣載分子污染物及揮發性有機化合物之複合過濾介質144。在一些具體實例中，複合過濾介質144包含如本文中所描述之棉紗布部分及靜電部分。圖5說明在棉紗布層下游且經配置以用於利用靜電吸引及聚結以截留粒子污染物的複合過濾介質144之靜電部分168之橫截面圖。圖5之具體實例經配置以截留具有實質上約0.3微米之直徑之污染物粒子。複合過濾介質144之靜電部分168包含經配置以充電至高靜電電位之中心篩網172。在一些具體實例中，中心篩網172帶正電至實質上7,000 VDC。中心篩網172在各側上被能夠經電極化之纖維176之至少一個層覆蓋。如圖5中所示，可極化纖維176之至少一個層中之每一者被外部接地線篩網180覆蓋。應瞭解，在正性充電中心篩網172之後，可極化纖維176用以極化返回空氣流124內之進入粒子污染物，由此使得污染物變得被靜電吸引至可極化纖維176。因此，原來不會與纖維176直接碰撞之粒子污染物被靜電俘獲且截留在過濾介質144內。
圖6說明曝露於自上游區域196流動至下游區域200之空氣流192內之粒子污染物的極化纖維184及未極化鈍態纖維188之橫截面圖。如圖6中所示，粒子污染物與極化纖維184之間的靜電吸引在極化纖維184之表面上均勻地分佈污染物。靜電吸引確保俘獲原來會經過纖維184而不直接碰撞並繼續流動至下游區域200之污染物。不同於極化纖維184，未極化鈍態纖維188依賴於粒子污染物與纖維之間的直接碰撞，因此允許非碰撞污染物繼續流動至下游區域200。
如圖6中進一步說明，與鈍態纖維188碰撞之污染物往往會 積聚在鈍態纖維188之上游側部上。應瞭解，隨著污染物在鈍態纖維188之上游側部上之積聚增長，空氣流192變得相應地受限制。因此，相較於包含極化纖維184之過濾介質144通常出現的情況，包含未極化鈍態纖維188之過濾介質144易於堵塞及較大負載。圖7說明展示含微細灰塵負載與跨越若干空氣過濾器裝置中之每一者的所得壓力降低之間的以實驗方式判定的關係的圖204。圖7清晰地表明相較於包含未極化鈍態纖維188之習知過濾介質可能截留的量，包含極化纖維184之過濾介質144在跨越過濾器之較低壓降之情況下截留較多污染物。
在一些具體實例中，包含複合過濾介質144之纖維中之至少一些以經配置以在接觸時破壞微生物之抗微生物分子之塗層進行處理。較佳地，抗微生物分子之塗層環繞經處理之每一纖維股線之整個圓周。在一些具體實例中，抗微生物分子包含經配置以與複合過濾介質144之極化纖維176合作之帶正電分子。預期由於許多微生物及揮發性有機化合物帶負電，因此將抗微生物分子併入至複合過濾介質144中將靜電俘獲粒子污染物，由此使得HVAC系統空氣過濾器104能夠自返回空氣流124移除在直徑上與0.001微米一樣小或更小的粒子，諸如許多氣味、刺激物、毒性化合物以及其類似者。
在一些具體實例中，包含複合過濾介質144之一部分之纖維材料可包含經配置以將芳香劑釋放至通過複合過濾介質之空氣中的至少一個物質。因此，在一些具體實例中，HVAC系統空氣過濾器104經配置以將所需香氣引入至建築空間116中。預期各種HVAC系統空氣過濾器104可包含不同芳香，由此使得使用者能夠根據所需香氣選擇空氣過濾器104。在 一些具體實例中，特定氣味或香氣可經由HVAC系統108分佈至建築空間116中以便藉助於HVAC系統空氣過濾器104提供香氣療法。
在一些具體實例中，經配置以釋放芳香劑之物質併入至包含抗微生物分子之複合過濾介質144中。因此，在一些具體實例中，複合過濾介質144利用經處理棉紗布及靜電吸引以截留粒子污染物，而同時將香氣釋放至建築空間116中。然而，應瞭解，用於釋放芳香劑之物質較佳地位於抗微生物分子下游之複合過濾介質144內以便避免芳香分子被抗微生物分子毀壞。
預期芳香劑可為此項技術中已知且適合用於蠟燭中以用於賦予氣味、香氣或芳香的任何天然物質、合成材料(併入醛、酮、酯及其他化學組分)或其組合。在一些具體實例中，合適的天然及合成芳香劑/香味物質可包括由美國食品藥物管理局分別在聯邦法規彙編(Code of Federal Regulation)21章，172.510及172.515節中所編譯之彼等者。在一些具體實例中，合適的芳香劑可包含香辛料油、花油、果油以及其類似者。在一些具體實例中，合適的芳香劑可包含芳香劑組份，諸如苯甲醛、苯酚、肉桂醛及酯、辛二烯、二烯、環己二烯、萜類以及其類似者。關於藉助於空氣過濾器分散香味及芳香劑組成之另外細節揭示於2003年8月13日申請的題為「Vehicle cabin air filter freshener」的美國專利申請案第10/544,157號中，該美國專利申請案中之每一者之全部內容以引用之方式併入本文中。
應理解，HVAC系統空氣過濾器104不僅僅限於處理建築及獨立住宅內之空氣，而是可用於乘客、司機以及居住者所處之載具客艙，諸如作為非限制性實例，汽車、卡車、野營車、公交車、具有圍封坐艙的 運土設備及拖拉機、吊車操作員艙、各種移動貨物車輛、機車、軌道客車、飛機、直升機、船艙、飛船艙以及其類似者。此外，HVAC系統空氣過濾器104可併入至除如圖1中所說明的HVAC系統之外的HVAC系統中，諸如作為非限制性實例，中心HVAC系統、屋頂HVAC系統、安裝在牆壁上的HVAC系統以及攜帶型HVAC系統以及其類似者。
儘管已經關於特定變化及說明性圖式而描述本發明，但一般熟習此項技術者將認識到本發明不限於所描述的變化或圖式。另外，在上文所描述之方法及步驟指示某些事件以某種次序發生的情況下，一般熟習此項技術者將認識到某些步驟之排序可以被修改並且此類修改符合本發明之變化。另外，某些步驟在可能時可在並行程序中同時執行，以及如上文所描述依序執行。在存在處於本發明之精神內或等效於申請專利範圍中所見的發明的本發明之變化的情況下，此專利將意欲同樣涵蓋彼等變化。因此，本發明應理解為不受本文中所描述的特定具體實例限制，而僅受所附申請專利範圍之範圍限制。
100‧‧‧環境
104‧‧‧HVAC系統空氣過濾器
108‧‧‧HVAC系統
110‧‧‧供應導管系統
112‧‧‧建築
114‧‧‧返回導管系統
116‧‧‧建築空間
126‧‧‧外部空氣流
134‧‧‧排出空氣流

Claims (13)

  1. 一種用以自建築空間內的空氣移除氣載分子污染物及揮發性有機化合物(VOC)之加熱、通風及空氣調節(HVAC)系統空氣過濾器，其包含：一支撐框架，其包含適當地經配置以將該HVAC系統空氣過濾器定向在一建築之一HVAC系統內的形狀及大小；以及一過濾介質，其保持在該支撐框架內且經配置以自流動通過該HVAC系統之空氣移除該等氣載分子污染物及揮發性有機化合物，其中該過濾介質包含一棉紗布部分，該棉紗布部分包含安置於兩個環氧樹脂塗佈之鋁線篩網之間的至少一個棉紗布層，該至少一個棉紗布層經配置成以一濾油組成物進行處理以引起包含該過濾介質之微觀纖維股線之黏性。
  2. 如申請專利範圍第2項之HVAC系統空氣過濾器，其中該濾油組成物包含以下：一第一部分，其包含按該濾油組成物之體積計之石蠟油；一第二部分，其包含按該濾油組成物之體積計之聚α-烯烴(PAO)；及一第三部分，其包含按該濾油組成物之體積計之紅色染料。
  3. 如申請專利範圍第1項之HVAC系統空氣過濾器，其中該過濾介質之一靜電部分經配置以靜電吸引及聚結流動通過該HVAC系統之該空氣內之粒子污染物。
  4. 如申請專利範圍第3項之HVAC系統空氣過濾器，其中該過濾介質之該靜電部分包含經配置以帶電之一中心篩網，該中心篩網在各側上被能夠經電極化之至少一個纖維層覆蓋，該至少一個纖維層中之每一者被一接地線篩網覆蓋，其中在正性充電該中心篩網之後，該至少一個 纖維層極化流動通過該HVAC系統之該空氣內之粒子污染物，由此使得該等污染物靜電截留在該至少一個纖維層內。
  5. 如申請專利範圍第3項之HVAC系統空氣過濾器，其中該過濾介質之該靜電部分包含以經配置以破壞微生物之抗微生物分子之一塗層進行處理的至少一些纖維，該等抗微生物分子包含圍繞該等至少一些纖維中之每一者之整個圓周分佈且經配置以與該過濾介質內之經極化纖維合作的帶正電分子。
  6. 如申請專利範圍第5項之HVAC系統空氣過濾器，其中該等帶正電分子經配置以靜電俘獲流動通過該HVAC系統之該空氣內的在直徑上
    Figure 105141197-A0305-02-0023-1
    0.001微米的帶負電微生物及揮發性有機化合物。
  7. 如申請專利範圍第3項之HVAC系統空氣過濾器，其中該過濾介質經配置以靜電截留粒子污染物且將一芳香劑釋放至流動通過該通風系統之該空氣中，該過濾介質包含經配置以破壞截留之粒子污染物之抗微生物分子，該過濾介質包含經配置以將該芳香劑釋放至通過該過濾介質之空氣中之至少一個物質，其中該至少一個物質位於該等抗微生物分子下游以便避免芳香分子被該等抗微生物分子毀壞。
  8. 一種用於一建築通風系統之加熱、通風及空氣調節(HVAC)系統空氣過濾器，其包含：一支撐框架，其經配置以將該HVAC系統空氣過濾器適當地定向在該建築通風系統內；以及一複合過濾介質，其包含一棉紗布部分及一靜電部分，該靜電部分經配置以靜電吸引及聚結流動通過該建築通風系統之空氣內之氣載分子污 染物及揮發性有機化合物(VOC)，該複合過濾介質保持在該支撐框架內，其中該支撐框架包括自該支撐框架延伸的複數個脊，且其中該複數個脊中的每一個經成形為具有一平坦頂部的三角形。
  9. 如申請專利範圍第8項之HVAC系統空氣過濾器，其中該靜電部分包含一帶正電中心篩網，該帶正電中心篩網在各側上被至少一個經極化纖維層覆蓋，該至少一個經極化纖維層中之每一者被一接地線篩網覆蓋，其中該帶正電中心篩網及該至少一個經極化纖維層極化流動通過該建築通風系統之該空氣內之粒子污染物，由此將該等粒子污染物截留在該至少一個經極化纖維層內。
  10. 如申請專利範圍第9項之HVAC系統空氣過濾器，其中該靜電部分包含至少一些纖維，該等至少一些纖維以經配置以靜電俘獲及破壞流動通過該建築通風系統之該空氣內的在直徑上
    Figure 105141197-A0305-02-0024-2
    0.001微米的帶負電微生物及揮發性有機化合物之帶正電分子之一塗層進行處理。
  11. 如申請專利範圍第8項之HVAC系統空氣過濾器，其中該複合過濾介質包含經配置以將一芳香劑釋放至通過該複合過濾介質之空氣中的至少一個物質，其中該至少一個物質位於該靜電部分下游以便避免芳香分子被該靜電部分毀壞。
  12. 如申請專利範圍第8項之HVAC系統空氣過濾器，其中該棉紗布部分包含至少一個棉紗布層，該至少一個棉紗布層經配置成以一濾油組成物進行處理以增強氣流及流動通過包含該複合過濾介質之微觀纖維股線之空氣之過濾。
  13. 如申請專利範圍第12項之HVAC系統空氣過濾器，其中該濾油組成物 包含以下：一第一部分，其包含按該組成物之體積計之石蠟油；一第二部分，其包含按該組成物之體積計之聚α-烯烴(PAO)；及一第三部分，其包含按該組成物之體積計之紅色染料。
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