專利名稱：空氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣凈化裝置，尤其涉及用于從室內(nèi)空氣中清 除氣體(和伴隨的異味)的空氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
此類空氣凈化裝置是已知的。這些已知的裝置使用吸收劑或吸
收性材料，諸如活性碳(AC)、沸石或某種其他能夠俘獲大量氣體 的多孔材料。該裝置可以進一步包括微粒過濾器，諸如紙過濾器、 HEPA (高效微粒捕獲)過濾器或駐極體(electrete)過濾器(特征 為靜電帶電纖維)，用于從空氣中清除灰塵和其他微粒，以防止這 些微粒堵塞或干擾吸收劑或吸收性材料。
這些已知裝置的問題是，在使用期間，吸收材料變得充滿俘獲 的氣體，因此必須定期清潔或替換。這很不方便并且耗時。在WO 03/093734中，已經(jīng)提出，通過為空氣凈化裝置提供電離單元或臭氧 產(chǎn)生單元來解決此問題。此類單元產(chǎn)生氧化氣氛，其使得被俘獲在 吸收材料的小孔中的氣體被氧化成為水分子(H20)和二氧化碳分 子(C02),從而清空所述小孔。
該已知方案的劣勢是用于產(chǎn)生氧化氣氛的單元增加了該裝置的 總成本，在文中將該單元稱作ROS (活性氧化物質(zhì))發(fā)生器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是更有效地使用所述ROS發(fā)生器，以便進 一步改善該空氣凈化裝置的凈化性能，從而使用于ROS發(fā)生器的額 外成本是值得的。為了該目的，根據(jù)本發(fā)明的裝置通過權(quán)利要求1 的特征來表征。在根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化裝置中，ROS發(fā)生器執(zhí)行雙重功能。 一方面，與現(xiàn)有技術(shù)中類似，ROS發(fā)生器產(chǎn)生氧化氣氛，該氧化氣 氛可以使吸收材料再生，即，使俘獲氣體離開吸收材料的小孔。另 一方面，ROS發(fā)生器將靜電電荷賦予微粒，該微粒是懸浮在空氣中 將要被凈化的微粒。因此，借助沉降單元可以很容易地從空氣中清 除這些微粒。此類沉降單元可以包括多個元件，這些元件帶有與微 粒相反的電荷，因此這些元件充當吸引微粒的"磁體"。
因此，ROS發(fā)生器與沉降單元協(xié)作以形成靜電沉降(ESP)過濾 器。此類過濾器可以代替上述(機械的)微粒過濾器，并具有若干
降，這歸功于ESP過濾器相對開放的結(jié)構(gòu)。因此，將需要更小的功 率來強迫空氣通過ESP過濾器，這使得節(jié)省了能量并且可以進一步 支持更安靜的操作。
應(yīng)該指出，ESP過濾器本身是已知的。此類過濾器已知的缺點是 在它們使將要被過濾的微粒帶電的同時生成了臭氧。臭氧可以危害 健康，這就是通常試圖最小化此類臭氧生成的原因。然而，通過將 ESP過濾器與使用臭氧來"凈化，，吸收單元小孔的氣體吸收單元組 合，本申請人已經(jīng)利用發(fā)明性觀點來使上述缺點轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)勢。因此
正相反，不需要最小化臭氧的生成。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，例如，ROS發(fā)生器可以包括離子發(fā)生 器、臭氧發(fā)生器、特別地是羥基(OH)的自由基(radical)發(fā)生器 或任何其他活性氧化氣體發(fā)生器。此類發(fā)生器可以是標準的、商業(yè) 上可獲得的組件，并且例如可以依靠電暈放電技術(shù)。當然，ROS發(fā) 生器可以包括其他技術(shù)，例如基于化學(xué)和/或輻射來產(chǎn)生氧化氣氛。
當ROS發(fā)生器依靠電暈放電技術(shù)時，根據(jù)權(quán)利要求4的特征， 用于生成此類電暈放電的裝置優(yōu)選地包括一 系列電暈絲。此類電暈 絲可以在氣體吸收單元上產(chǎn)生非常均質(zhì)的ROS分布，這可以有助于 吸收材料的有控的均質(zhì)再生。
出于類似原因，根據(jù)權(quán)利要求5的特征，ROS發(fā)生器優(yōu)選地相對于氣體吸收單元布置，并距離其有一定的距離。此距離可以幫助
使氣體吸收單元暴露到甚至更均質(zhì)分布的ROS氣氛中，從而得到上 述優(yōu)勢。
而且，根據(jù)權(quán)利要求6的特征，ROS發(fā)生器的尺寸優(yōu)選地選擇 為與氣體吸收單元的尺寸匹配，以便生成的ROS氣體覆蓋整個氣體
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，根據(jù)權(quán)利要求7的特征，氣體吸 收單元可以包括一種或多種非氧化抑制(non-ox disable )多孔材料。 每種材料將具有針對特定氣體的特定吸收親和性的特征(這可以通 過平衡吸附等溫線來說明)。因此，對于將要從空氣中清除的每種 氣體來說，可以選擇最合適的吸收材料或材料組合。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選的方面，可以根據(jù)權(quán)利要求8的特征 使該吸收材料成形。由于此類顆粒形狀，可以增強吸收過程的動力 學(xué)和/或該材料的可接近性，從而獲得改進的吸收性能。
根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化裝置的其他優(yōu)選實施方式在附屬權(quán)利要 求中陳述。


為了更詳細地解釋本發(fā)明，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的空氣
凈化裝置的示例性實施方式，其中
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化裝置；
圖2在部件分解圖中示出了根據(jù)圖1的空氣凈化裝置的實施方
式；以及
圖3示出了在根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化裝置中使用的ROS發(fā)生器 的一個可能的實施方式。
具體實施例方式
在本說明中，將術(shù)語ROS (活性氧化物質(zhì))理解為尤其包括帶 電離子、離子簇、自由基(尤其是羥基自由基(OH自由基))、臭氧或任何其他活性氧化氣體。通常以電學(xué)方式生成ROS,但是可以 以不同的方式生成，例如使用化學(xué)或輻射方式。因此，在本說明中， 將術(shù)語ROS發(fā)生器理解為表示能夠生成ROS (即，用于氣體的氧化 氣氛)的每種設(shè)備、方法和/或化合物。而且，不論在此說明中何時 使用術(shù)語"吸收"，都可以用"吸附"代替，反之亦然。
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化裝置1,其包括微 粒過濾部分I，用于從通過的空氣中過濾諸如灰塵的微粒；以及氣體 過濾部分II，用于從通過的空氣中過濾氣體(和伴隨的異味)。該 裝置1還包括抽吸裝置5，例如風(fēng)扇5，用于迫使要被凈化的空氣 通過所述各部分I、 II;以及ROS發(fā)生器8，配置成產(chǎn)生ROS(活性 氧化物質(zhì))并且使通過的空氣中的微粒帶電。應(yīng)該指出，可以改變 如圖1所示的特定配置。例如，部分I、 II可以(至少部分地)重疊。 抽吸裝置5和/或ROS發(fā)生器8可以定位在部分I、 II之間或它們的 上游或下游。可替換地，可以配置ROS發(fā)生器8以部分地圍繞所述 部分I、 II?？梢詫⒉糠諭、 1I和組件5、 8的總體封裝在外殼3中， 該外殼3具有入口區(qū)域4和出口區(qū)域6,以允許要被凈化的空氣進入 裝置1或從裝置1中排出。
圖2示出了根據(jù)圖1的空氣凈化裝置1的一個可能的實施方式。 使用相應(yīng)的附圖標記表示相應(yīng)的部分。
在此實施方式中，ROS發(fā)生器8包括裝備有兩個電暈絲12的框 架11，其配置成使通過的空氣中的微粒帶電并且產(chǎn)生氧化氣氛。除 了此ROS發(fā)生器8之外，微粒過濾部分I進一步包括沉降單元10, 該沉降單元10配備有多個收集器元件，例如電極和/或板極(圖2 中未示出)，該多個收集器元件被賦予與帶電微粒相反的電荷。因 此，當通過這些收集器元件時，微粒將被該收集器元件所吸引，并 且因此將其從空氣中清除。
微粒過濾部分I可以進一步包括機械預(yù)過濾器7，其優(yōu)選地布置 在入口區(qū)域4附近，或至少布置在沉降單元10的上游。將預(yù)過濾器 7優(yōu)選地配置成從空氣中過濾相對大的微粒。因此，防止了所述相對大的微粒堵塞沉降單元10,這可以顯著延長所述沉降單元10的使用 壽命或至少延長單元IO需要清潔前的時間。預(yù)過濾器7可以例如是 (拋棄式)紙過濾器、駐極體過濾器(配備有靜電帶電纖維)或任 何其他合適的微粒過濾器。當然，在可替換的實施方式中，可以使 用多于一個的預(yù)過濾器。可替換地，可以省略該預(yù)過濾器7。
氣體過濾部分II包括氣體吸收單元15,在示出的實施方式中， 該單元15被配置為褶皺過濾器，并以沸石小球填充。當然，可替換 的實施方式是可能的，其中該過濾器例如可以被配置為具有蜂巢結(jié) 構(gòu)。而且，可以應(yīng)用可替換的吸收材料，諸如活性氧化鋁、微孔Ti02, 或它們的混合物。
正如從圖2可以最好看出的，在組裝條件下，吸收單元15和ROS 發(fā)生器8將基本上對齊。它們的尺寸使得ROS發(fā)生器生成的氧化氣 氛覆蓋整個氣體吸收單元15?？梢赃M一步看到，氣體吸收單元15 和ROS發(fā)生器8將在空間上彼此相距一段距離。所有這些特征將有 助于將氣體吸收單元15暴露于基本均質(zhì)的ROS分布中，這導(dǎo)致了 吸收材料的均質(zhì)再生。吸收單元15和ROS發(fā)生器8之間的空間可 以用于安裝風(fēng)扇5和沉降單元10，如圖2所示。
空氣凈化裝置1進一步包括用于向ROS發(fā)生器8和沉降單元10 提供適當電壓的電壓提供裝置16。而且，可以提供控制電子設(shè)備18, 用以控制指定的操作參數(shù)，諸如像風(fēng)扇速度和/或提供給ROS發(fā)生器 8和沉降單元10的電壓電平。而且，可以提供用于測量沉降單元10 中收集的微粒的量的裝置。例如，這可以通過監(jiān)測沉降單元10的收 集器元件的電容器(condenser)電容來實現(xiàn)。電容量將隨著更多微 粒被收集而改變。當沉降單元10需要凈化或替換時，測量的信息可 以用于向用戶告警。當然，可以為預(yù)過濾器7和/或吸收單元15提供 相似的配置(如果，例如，隨著時間，小孔被小微粒堵塞)。
上述空氣凈化裝置1操作如下。 一旦啟動，風(fēng)扇5就將經(jīng)由入 口區(qū)域4將周圍空氣吸入裝置1。然后，空氣將接續(xù)地通過預(yù)過濾器 7、 ROS發(fā)生器8、沉降單元10并最后通過氣體吸收單元15,在預(yù)過濾器7中將從空氣中分離出相對大的微粒，在ROS發(fā)生器8中以 電學(xué)方式使剩余的微粒帶電，在沉降單元10中將會在帶有相反電荷 的收集器元件處留下帶電微粒，并且在氣體吸收單元15中將從空氣 中分離出不希望氣體，這些氣體將會留在吸收材料的小孔中。在ROS 發(fā)生器8產(chǎn)生的ROS的影響下，在此處氣體將被氧化為水分子和二 氧化碳分子。
僅通過說明的方式，給出由申請人所進行的測試的以下示例。 給定的值決不應(yīng)該作為對保護范圍的限制。在根據(jù)圖2的實施方式 中，兩個電暈絲11由鎢制成，每個電暈絲具有0.08mm的直徑。將 電暈電壓設(shè)置為7.9 kV。這導(dǎo)致ROS的量在空氣速度為2米每秒的 情況下其范圍是大約200到400微克臭氧每小時。而且，沉降單元 10處的電壓設(shè)置為4.7kV。這使得對于具有0.3Mm大小的微粒，初 始微粒俘獲效率幾乎是100%。氣體吸收單元15配備有褶皺狀顆粒 沸石，其布置在長度為400 mm、寬度為150 mm以及厚度為10 mm 的底座上。當混合有甲苯(VOC:揮發(fā)性有機化合物)的空氣通過 此單元15時，觀測到一次通過清除效率的范圍是大約65%到80%， 這對應(yīng)于大約800 ng/m3到92iJg/m3的總濃度減少。
圖3示出了 ROS發(fā)生器108的可替換實施方式，適于在根據(jù)本 發(fā)明的空氣凈化裝置1中應(yīng)用。在此實施方式中，ROS發(fā)生器108 包括與接地網(wǎng)120有一些距離的基本上彼此平行延伸的一系列電暈 絲111。箭頭指示將要被凈化的空氣通過的方向。通過改變電暈絲和 所述網(wǎng)之間的距離和/或每個電暈絲之間的距離，可以影響臨界電暈 電壓。優(yōu)選地，應(yīng)用較高的電暈電壓。這導(dǎo)致了較高的電暈電流， 其依次使得更多氣體分子分離，引起了更多的氧化氣氛，在本發(fā)明 中，這對于吸收單元15的再生當然是有益的。更優(yōu)選的是使用負電 暈。負電暈與正電暈同樣有效地使微粒帶電，可是產(chǎn)生了更多的氧 化氣氛。而且，使用相對較細的電暈絲是優(yōu)選的，該電暈絲具有優(yōu) 選地小于IOO微米的直徑，并且其優(yōu)選地由鵠制成，而不是例如由 不銹鋼制成。這對于產(chǎn)生更多的氧化氣氛大有幫助。出于相同的理由，優(yōu)選使用具有相對粗糙表面的電暈絲。最后，優(yōu)選以如下的方 式配置電暈部分，即使通過此部分的空氣在電暈中暴露相對較長的
時間。因此，將增強微粒的帶電以及ROS的形成。
根據(jù)另一實施方式，ROS發(fā)生器可以包括離子風(fēng)發(fā)生器。由此 類發(fā)生器產(chǎn)生的離子風(fēng)可以驅(qū)動空氣通過該空氣凈化裝置，從而提 供可以不需要抽吸裝置5 (風(fēng)扇)的優(yōu)勢。這使得可以極為安靜地操 作該空氣凈化裝置。
在又一實施方式中，可以通過使用例如沸石漿的非氧化吸收劑 層來覆蓋沉降單元IO的收集器板，將氣體過濾部分和微粒過濾部分 相結(jié)合。
無論如何本發(fā)明并不僅限于說明和附圖中介紹的示例性實施方 式。在此說明中示出并且描述的實施方式的所有組合應(yīng)明確地理解 為包括在本說明中并且應(yīng)明確地理解為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。而且， 在如由所附權(quán)利要求書概括的本發(fā)明的范圍內(nèi)，很多變形都是可能 的。
權(quán)利要求
1.一種空氣凈化裝置，所述空氣凈化裝置包括氣體過濾部分和微粒過濾部分，所述氣體過濾部分包括用于俘獲氣體污染物的氣體吸收或吸附單元以及用于產(chǎn)生活性氧化物質(zhì)(ROS)的發(fā)生器，所述活性氧化物質(zhì)適于氧化所述氣體污染物，其特征在于，所述微粒過濾部分包括沉降單元，被配置成從通過的空氣中吸引帶電微粒，并且所述ROS發(fā)生器被配置成使所述微粒帶電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣凈化裝置，其中所述ROS發(fā)生器 包括以下列出的發(fā)生器中的至少一種發(fā)生器離子發(fā)生器、尤其是 羥基的自由基發(fā)生器、臭氧或任何其他活性氧化氣體的發(fā)生器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的空氣凈化裝置，其中所述ROS發(fā) 生器包括用于生成電暈放電的裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的空氣凈化裝置，其中所述用于生成電 暈放電的裝置包括一 系列電暈絲。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的空氣凈化裝置，其中所述 ROS發(fā)生器與所述氣體吸收單元相對地布置，并距其一定距離。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的空氣凈化裝置，其中所述 ROS發(fā)生器的尺寸被選擇為使得所產(chǎn)生的ROS氣氛基本上覆蓋所述 氣體吸收單元的全部氣體通道區(qū)域。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的空氣凈化裝置，其中所述 氣體吸收單元包括非氧化抑制多孔材料，諸如自然的或合成的沸石、 活性氧化鋁、微孔Ti02。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣凈化裝置，其中所述非氧化抑制 多孔材料是顆粒狀并且包含在合適的結(jié)構(gòu)中，例如蜂巢結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的空氣凈化裝置，進一步包 括大量氧化材料，諸如活性碳，其布置在所述氣體吸收單元的下游 并配置成清除或中和殘齒的ROS。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空氣凈化裝置，包括氣體過濾部分和微粒過濾部分。氣體過濾部分包括用于俘獲氣體污染物的氣體吸收或吸附單元以及用于產(chǎn)生活性氧化物質(zhì)(ROS)的發(fā)生器，所述活性氧化物質(zhì)適于氧化所述氣體污染物。微粒過濾部分包括沉降單元，配置成從通過空氣中吸引帶電微粒，并且(ROS)發(fā)生器配置成在所述微粒沉降之前使它們帶電。因此，(ROS)發(fā)生器執(zhí)行了雙重功能。
文檔編號A61L9/015GK101296711SQ200680039919
公開日2008年10月29日 申請日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者W·H·M·布魯金克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司