專利名稱：過濾器組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種保持過濾介質(zhì)的過濾器組件，該組件設置有裝置來給過濾介質(zhì)進行消毒。
本發(fā)明還涉及一種給過濾介質(zhì)進行消毒的方法。
室內(nèi)空氣污染在大多數(shù)情況下是由有害顆粒、有害化學物質(zhì)和/或有害微生物的存在所引起的。
有害顆粒和有害化學物質(zhì)在大多數(shù)情況下借助傳統(tǒng)技術如過濾技術和通風法來避免。微生物所產(chǎn)生的污染產(chǎn)生了更加嚴重的障礙。
HEPA(高效顆粒捕獲過濾器)借助攔住有害顆粒和有害微生物如細菌可以被用來過濾進入空氣。
但是，過濾介質(zhì)的條件如溫度和濕度非常有利于病菌在過濾介質(zhì)的整個厚度和整個表面上進行繁殖和傳播。在進行幾個小時的工作之后，過濾器被微生物所污染。
污染過的中心空氣系統(tǒng)可以變成生物污染物的滋生地，并且被迫通過該空氣系統(tǒng)的空氣把污染物擴散到整個建筑物中。
為了防止病菌進行繁殖和傳播，過濾介質(zhì)不得不在規(guī)定的時間進行消毒。例如，這個通過化學處理或者熱處理來實現(xiàn)。
目前，通過作為光催化劑的二氧化鈦與使用紫外線輻射的光催化過程公知為可以給過濾介質(zhì)進行消毒。但是，這種技術只適合于表面過濾技術。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種以有效、經(jīng)濟的方式給過濾介質(zhì)進行消毒的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種過濾器組件。該過濾器組件包括過濾介質(zhì)、至少一個容器和加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)加熱過濾介質(zhì)。
過濾介質(zhì)包括金屬纖維并且被安裝在容器內(nèi)。
可能的是，過濾介質(zhì)被安裝在許多容器內(nèi)，例如，這些容器被設置得相互鄰接。
一個容器或者多個容器設置有至少一個空氣入口、至少一個空氣出口和裝置，該裝置消除了過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的空氣和自由空間。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，容器包括至少兩個可變形的壁部，從而消除了過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的空氣和自由空間。
這種可變形意味著該壁可以以彈性方式進行變形，這就意味著變形是可逆的。
一個可變形的壁部靠在過濾介質(zhì)的上表面上，同時其它的壁部可以靠在它的下表面上。例如，可變形的壁部是聚合體的或者彈性的膜。明顯的是，可變形的壁部必須承受在加熱過濾介質(zhì)期間所施加的溫度。
優(yōu)選的可變形壁部由硅或者氟橡膠形成，這些種類的壁公知為Viton。
過濾介質(zhì)最好包括燒結的、非紡織的金屬纖維網(wǎng)狀物或者層狀結構，而這種層狀結構包括許多燒結的、非紡織的金屬纖維網(wǎng)狀物。
用于本發(fā)明的過濾介質(zhì)的金屬纖維可以由傳統(tǒng)金屬或者金屬合金形成。
優(yōu)選的合金是不銹鋼如不銹鋼316L、Fecralloy、Hastelloy、Inconel、Nichrome、合金HR。
過濾介質(zhì)的纖維最好具有0.5μm到30μm的直徑。更加優(yōu)選的是，金屬纖維具有0.5μm到7μm的直徑，例如1.5μm的直徑。
在一個實施例中，過濾介質(zhì)包括至少兩層，每層包括非紡織的金屬纖維網(wǎng)狀物。位于空氣的流入側(cè)處的、第一層的金屬纖維具有4μm到8μm的直徑，而第二層的纖維具有1μm到3μm之間的直徑。第二層在第一層的流出側(cè)處與第一層產(chǎn)生接觸，接著，把因此而形成的層狀過濾介質(zhì)進行燒結并壓實。
在另一個實施例中，過濾介質(zhì)包括三層，每層包括非紡織的金屬纖維網(wǎng)狀物。
第一層的纖維具有8μm到14μm的直徑；第二層的纖維具有4μm到8μm的直徑，而第三層的纖維具有1μm到3μm的直徑。
過濾介質(zhì)最好具有至少0.3μm的空氣過濾額定值(filter rating)。
過濾額定值由顆粒尺寸大小來決定，而99.97％的顆粒通過過濾介質(zhì)來捕獲。
細菌、病毒和真菌類所具有的尺寸大小為0.01μm到20μm。這意味著，細菌、病毒和真菌類的主要部分通過用于本發(fā)明中的過濾介質(zhì)來擋住。
過濾介質(zhì)的特征還在于較高的孔隙率。
優(yōu)選地，孔隙率高于70％，更加優(yōu)選的是，孔隙率大于80％，例如為85％。
容器還設置有加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)可以加熱過濾介質(zhì)從而使它的溫度高于100℃，并且優(yōu)選地，使它的溫度低于250℃。
更加優(yōu)選的是，該溫度為134℃和150℃之間，例如138℃。
加熱可以以本領域普通技術人員公知的任何方式來實現(xiàn)，并且例如可以包括借助一個或者多個電阻、流體交換器、高頻加熱器來加熱，或者通過它們的結合來加熱。
加熱可以是間接加熱，例如通過加熱容器，而該容器接著加熱過濾介質(zhì)。
直接加熱過濾介質(zhì)也是可以的，例如通過電傳導加熱、感應加熱或者高頻加熱。
本發(fā)明的過濾器組件尤其適合用于醫(yī)院、經(jīng)營機構(operationblocs)、清潔實驗室和生產(chǎn)車間例如電子部件的生產(chǎn)車間。
過濾器組件還適合用于空調(diào)系統(tǒng)，例如用于住宅建筑物的空調(diào)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種給包括金屬纖維的過濾介質(zhì)進行消毒的方法。
該過濾介質(zhì)包括燒結的、非紡織的金屬纖維網(wǎng)狀物或者層狀結構，該層狀結構包括許多燒結的、非紡織的金屬纖維網(wǎng)狀物。
該方法包括在水蒸汽和/或基的壓力(radical pressure)下加熱過濾介質(zhì)從而給過濾介質(zhì)消毒。
在加熱期間，通過使水和這些基蒸發(fā)，得到該水蒸汽壓力和/或基壓力，而這些基以自然的方式被吸收和/或形成于過濾介質(zhì)的表面和/或多孔結構中。
水蒸汽和/或基壓力最好大于1巴，例如為2巴或者3.4巴。
這些基最好是羥(OH)基。羥基公知為非常易反應的自由基并且公知為是很強的氧化劑，該氧化劑可以殺死各種的微生物并且可以使不同的揮發(fā)性有機化合物進行分解。
可能的是，這些基還包括羰(CO)基。
在優(yōu)選方法中，借助下面方式得到水和基的壓力在加熱之前除去過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的全部或者基本上全部的空氣和自由空間，從而在加熱過濾介質(zhì)期間，使水和這些基(這些基以自然的方式被吸收和/或形成于過濾介質(zhì)的表面和/或多孔結構中)足以得到飽和或者基本上飽和的水蒸汽壓力。
基本上飽和的水蒸汽壓力是這樣的壓力該壓力至少是飽和水蒸汽壓力的90％。
除去過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的基本上全部的空氣和自由空間意味著除去空氣和自由空間使得可以得到基本上飽和的水蒸汽。
已經(jīng)知道，大氣條件下的所有材料在它們的表面上吸收少量水，并且這種水由于與材料相互作用而部分呈現(xiàn)基的形態(tài)。
由金屬形成的材料如包括金屬纖維的過濾介質(zhì)容易吸收水和基。
由于過濾介質(zhì)是多孔介質(zhì)，因此水和基不僅集中在過濾介質(zhì)的外表面上，而且還集中在過濾介質(zhì)本身的多孔結構中。
為了保證水和基如羥基有規(guī)則地以蒸汽的形態(tài)存在于過濾介質(zhì)的表面和/或多孔結構中，因此最好除去過濾介質(zhì)的周圍和內(nèi)部的、基本上全部的空氣和自由空間。更加優(yōu)選的是，除去過濾介質(zhì)的周圍和內(nèi)部的全部空氣和自由空間。
在那種方法中，當過濾介質(zhì)被加熱到超過100℃的溫度時，被吸收或者自然地形成于過濾介質(zhì)的表面和/或多孔結構中的水和基可以得到飽和或者基本上飽和的水蒸汽。
借助除去或者基本上除去過濾介質(zhì)的內(nèi)部和周圍的空氣和自由空間，在它們通過在超過100℃的溫度下所進行的加熱過程而被完全或者局部蒸發(fā)時，被吸收或者自然地形成于過濾介質(zhì)的表面和/或多孔結構中的水和基最后高度集中在非常小的剩余容積中，并且蒸汽或者基與細菌極有可能相遇。
這種充有基的水蒸汽的作用對殺死細菌極其有效。
優(yōu)選的方法包括下面這些步驟提供上述的過濾器組件；除去過濾介質(zhì)的周圍和內(nèi)部的所有或者基本上所有的空氣和自由空間；建立氣密條件；借助加熱過濾介質(zhì)，形成飽和或者基本上飽和的水蒸汽和/或基的壓力。
借助使安裝過濾介質(zhì)的一個或者多個容器的容積減少來除去過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的空氣和自由空間。這個可以通過使容器的可變形壁部靠在過濾介質(zhì)的上、下表面上來實現(xiàn)。
在后面的步驟中，例如，借助以氣密的方式封閉容器來形成密封狀態(tài)。
優(yōu)選的是，接著，借助下面方法來形成輕度真空(light vaccum)借助抽空來稍稍減少壓力，或者在加熱之前稍稍增大過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的剩余自由空間的容積。
輕度真空的存在有助于在后面的加熱過程期間更加容易達到飽和或者基本上飽和的蒸汽壓力。
接著，使過濾介質(zhì)加熱到高于100℃的溫度。優(yōu)選地，該溫度為100℃到250℃之間，并且更加優(yōu)選的是，該溫度為134℃到150℃之間，例如為138℃。
加熱可以通過現(xiàn)有技術中所公知的任何方法來實現(xiàn)。
加熱處理的時間最好為1分鐘到60分鐘之間。清楚的是，加熱處理的時間依賴于溫度。在優(yōu)選的方法中，加熱處理包括在138℃的溫度下加熱20分鐘。
過濾介質(zhì)包括燒結的、非紡織的金屬纖維網(wǎng)狀物。這些金屬纖維是直徑為1.5μm的不銹鋼纖維。在空氣中過濾介質(zhì)的過濾額定值為0.3μm。
過濾器殼體被分成許多室或者容器106，這些室或者容器106相互鄰接設置。
每個室可以以氣密的方式進行密封，例如借助隔環(huán)114和密封墊116來進行密封。這就使得它可以保持一個或者多個室不能滲透要過濾的空氣流，同時其它室仍然起著過濾單元的作用。
每個容器106包括至少一個空氣入口、至少一個空氣出口和由氟橡膠(Viton)形成的兩個膜108。
在正常過濾的情況期間，這些膜是松弛的并且要過濾的空氣可以從A面到達B面。
定期地，例如每6個小時，可變形容器的容積減少了，同時其它室仍然起著過濾單元的作用。
通過使膜片108在過濾介質(zhì)102的上、下表面上進行展開，可以減少容器的容積。這可以借助于通過開口110輸入壓縮空氣來實現(xiàn)。壓縮空氣到達所產(chǎn)生的壓力相可能在后面有降壓相，從而產(chǎn)生了輕度真空。輕度真空的存在可以以較好的方式得到飽和的蒸汽壓力。
一旦得到輕度真空，那么在20分鐘期間可以把過濾介質(zhì)加熱到138℃的溫度。
例如，過濾介質(zhì)借助施加電流(該電流借助位于兩個隔環(huán)114之間的發(fā)電機112來控制)來加熱，從而使過濾介質(zhì)的相關部分變熱。慎重考慮到過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的自由空氣的準缺少(quasi absence)，那么在過濾器內(nèi)所吸收或者自然形成的水和羥基將可以得到最好的消毒。
在進行熱處理之后，細菌被殺死并且過濾介質(zhì)被消毒了。細菌不再進行繁殖或者轉(zhuǎn)移。
對于所有的容器而言，可以連續(xù)地重復這種工作。
圖2示出了本發(fā)明的過濾器組件200的另一個實施例。
過濾器室206包括管形過濾介質(zhì)202和兩個膜208。
借助使膜片208在過濾介質(zhì)的兩個表面上展開，例如，借助通過開口210和210′來輸入壓縮空氣，可以減少過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的空氣體積。
借助施加由發(fā)電機212所控制的電流來加熱過濾介質(zhì)。
權利要求
1.一種過濾器組件，該過濾器組件包括過濾介質(zhì)、至少一個容器和加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)加熱過濾介質(zhì)；所述過濾介質(zhì)包括金屬纖維并且被安裝在所述一個容器或者多個容器內(nèi)；所述一個容器或者多個容器設置有至少一個空氣入口、至少一個空氣出口和裝置，該裝置用以消除過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的空氣和自由空間。
2.如權利要求1所述的過濾器組件，其特征在于，所述容器包括至少兩個可變形的壁部。
3.如前述任一權利要求所述的過濾器組件，其特征在于，所述這些可變形的壁部是由聚合的或者彈性的材料所制成的膜。
4.如前述任一權利要求所述的過濾器組件，其特征在于，所述過濾介質(zhì)包括至少一個燒結的、非紡織的金屬纖維網(wǎng)狀物。
5.如前述任一權利要求所述的過濾器組件，其特征在于，所述金屬纖維是直徑為1到22μm之間的不銹鋼纖維。
6.如前述任一權利要求所述的過濾器組件，其特征在于，所述過濾介質(zhì)具有至少0.3μm的空氣過濾額定值。
7.一種給包含金屬纖維的過濾介質(zhì)進行消毒的方法，該方法是通過在水蒸汽和/或基的壓力下加熱過濾介質(zhì)。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽和/或基的壓力是飽和的或者基本上飽和的水蒸汽的壓力。
9.如權利要求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/或基的壓力在所述加熱進行之前，除去所述過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的所有或者基本上所有的空氣和自由空間。
10.如權利要求7-9中任一項所述的方法，其特征在于，所述過濾介質(zhì)包括至少一個燒結的、非紡織的金屬纖維網(wǎng)狀物。
11.如權利要求7-10中任一項所述的方法，所述方法包括以下步驟提供權利要求1-6所述的過濾器組件；除去過濾介質(zhì)的周圍和內(nèi)部的全部或者基本上全部的空氣和自由空間；建立氣密狀態(tài)；借助加熱過濾介質(zhì)，形成飽和或者基本上飽和的水蒸汽和/或基的壓力。
12.如權利要求11所述的方法，所述方法包括以下步驟在形成氣密狀態(tài)之后，進行抽吸或者稍稍增大過濾介質(zhì)周圍和內(nèi)部的剩余自由空間的容積來產(chǎn)生輕度真空。
13.如權利要求7-10中任一項所述的方法，其特征在于，所述過濾介質(zhì)被加熱到至少100℃的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種保持過濾介質(zhì)的過濾器組件，該組件設置有裝置來給過濾介質(zhì)進行消毒。本發(fā)明還涉及一種這樣的方法，在水蒸汽和/或基的壓力下，通過加熱過濾介質(zhì)來給過濾介質(zhì)進行消毒。
文檔編號A61L2/04GK1455685SQ01815446
公開日2003年11月12日 申請日期2001年9月6日 優(yōu)先權日2000年9月11日
發(fā)明者布魯諾·奧貝爾 申請人:貝克特股份有限公司