專利名稱：改進(jìn)的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及空氣凈化系統(tǒng)，具體涉及一種空氣凈化器，該類型的空氣凈化器使用靜電場(chǎng)來極化介質(zhì)和極化顆粒，以提高介質(zhì)上的顆粒收集效率。
背景技術(shù)：
靜電吸引的原理被使用了多年以增強(qiáng)污染物從氣流中的去除。空氣靜電凈化器主要分為三類靜電沉淀器、無源靜電過濾器(passive electrostatic filter)和有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器(active field polarized media air cleaner)，這些空氣靜電凈化器有時(shí)以不同的名稱為人所知。靜電沉淀器使顆粒帶電，然后將該顆粒捕獲到帶相反電荷和/或接地的收集板上。無源靜電過濾器(也被稱為駐極體(electret))使用介質(zhì)(或不同介質(zhì)的組合)， 該介質(zhì)(或不同介質(zhì)的組合)通過一些處理和/或固有性質(zhì)的組合而具有靜電電荷。進(jìn)入帶靜電電荷的過濾介質(zhì)中的顆粒被吸引到具有相反靜電電荷的帶電過濾材料上。有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器使用由兩個(gè)電極之間的電壓差產(chǎn)生的靜電場(chǎng)。介電的過濾介質(zhì)被放置在兩個(gè)電極之間的靜電場(chǎng)中。介電材料是電絕緣體或者對(duì)電流具有高阻抗并且仍能存儲(chǔ)電能的物質(zhì)。介電材料可以將施加在該介電材料內(nèi)的電場(chǎng)進(jìn)行集中，因此是一種靜電場(chǎng)的有效的支持物。所述靜電場(chǎng)將介質(zhì)纖維和進(jìn)入的顆粒極化，從而提高所述介質(zhì)和空氣凈化器的效率。過濾器的效率是從氣流中除去特定粒徑的或者一定粒徑范圍內(nèi)的顆粒的百分比。另一種靜電空氣過濾器的設(shè)計(jì)公開在加拿大專利號(hào)為1，272，453的專利中，在該專利中，將一次性矩形濾筒連接到高壓電源。該濾筒包括導(dǎo)電內(nèi)部中心網(wǎng)，該中心網(wǎng)夾設(shè)在兩個(gè)介電的纖維質(zhì)材料(塑料或玻璃)層之間。該兩個(gè)介電層則進(jìn)一步夾設(shè)在兩個(gè)導(dǎo)電材料外網(wǎng)之間。導(dǎo)電內(nèi)部中心網(wǎng)被施加到高電壓，由此在導(dǎo)電內(nèi)部中心網(wǎng)與兩個(gè)導(dǎo)電外網(wǎng)之間產(chǎn)生靜電場(chǎng)，所述兩個(gè)導(dǎo)電外網(wǎng)保持在相反電位或接地電位。高壓靜電場(chǎng)將極化兩個(gè)介電的纖維層?？諝鈨艋骺梢园惭b在各種結(jié)構(gòu)和環(huán)境中，作為冷暖風(fēng)空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)的一部分，以及安裝在獨(dú)立的空氣移動(dòng)/凈化系統(tǒng)中。在小型HVAC系統(tǒng)中(例如住宅和小型商用)，空氣凈化器面板經(jīng)常安裝在平板結(jié)構(gòu)(垂直于氣流)中或者有角度的過濾通道內(nèi)。在大型系統(tǒng)中，多組空氣過濾器通常布置在V型結(jié)構(gòu)中，其中設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的過濾器以形成垂直于氣流軸線的Z型折疊的過濾器
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包含對(duì)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的改進(jìn)。空氣動(dòng)力學(xué)(aerodynamic)前罩根據(jù)本發(fā)明的一方面，有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的V型結(jié)構(gòu)包括空氣動(dòng)力學(xué)前罩，用于連接相鄰的有效場(chǎng)極化介質(zhì)板型空氣凈化器的前邊緣且面向氣流。前罩提供了較低形式的氣流阻力以降低過濾器靜壓降(對(duì)氣流的阻力)。另外，空氣動(dòng)力學(xué)前罩的空腔可以將高壓電源藏納在空氣動(dòng)力學(xué)前罩內(nèi)，為電氣元件提供保護(hù)和絕緣。此外，前罩用作線框，用于高壓和低壓線在空氣凈化面板與相鄰的空氣凈化模組之間穿設(shè)。后雙鉸接裝置氣密性根據(jù)本發(fā)明的另一方面，有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的V型結(jié)構(gòu)包括后雙鉸接裝置，用于連接相鄰的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的后邊緣。后雙鉸接裝置在相鄰的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器之間提供有效密封，從而減少了相鄰的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器間的漏氣并提高了效率。用于極化介質(zhì)空氣凈化器的改進(jìn)電極根據(jù)本發(fā)明的另一方面，高壓電極由導(dǎo)電型擠出塑料網(wǎng)或者其它類似材料制得， 提供了相當(dāng)高的工作電壓，從而提高了效率。電阻型中心網(wǎng)和可變高壓電源根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一個(gè)以上的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器可以共用一個(gè)高壓電源。以這種方式，如果一個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器短路，中心網(wǎng)的電阻將限制來自高壓電源的電流發(fā)生短路，從而允許共用相同電源的其它有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器繼續(xù)
正常工作。另外，高壓電源可以制成可變的，從而可以選擇最佳電壓以提供最佳靜電場(chǎng)而不發(fā)生電弧放電。介電的介質(zhì)支撐框架根據(jù)本發(fā)明的另一方面，有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器包括介電的介質(zhì)支撐框架， 其在一側(cè)具有凹槽或者擱架用以保持中心網(wǎng)和/或過濾介質(zhì)，在另一側(cè)具有突出物以便與保持導(dǎo)電外網(wǎng)的導(dǎo)電保持框架一起建立有效密封。介電的介質(zhì)支撐框架允許中心網(wǎng)延伸到過濾介質(zhì)的邊緣而不與導(dǎo)電外網(wǎng)或?qū)щ姳３挚蚣苤g發(fā)生短路或電弧放電，在整個(gè)過濾介質(zhì)中產(chǎn)生更加均勻的靜電場(chǎng)。由介電的介質(zhì)支撐框架所提供的邊框還防止了在中心導(dǎo)電網(wǎng)的邊緣發(fā)生電暈火花。介電的介質(zhì)支撐框架與導(dǎo)電的保持框架之間的有效密封減少了導(dǎo)電保持框架與過濾介質(zhì)邊緣之間的空氣泄露(漏氣)。介電的介質(zhì)支撐框架能夠由剛性或者柔性的塑料材料制造。平直的導(dǎo)電外網(wǎng)為了電極之間更均勻的距離，從而在整個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器中的更均勻的電場(chǎng)，相比于現(xiàn)有的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的柔性外網(wǎng)，導(dǎo)電外網(wǎng)制造為相對(duì)來說更加平直。外網(wǎng)的平直性通過使用相比于介電過濾材料相對(duì)更加硬質(zhì)的材料來實(shí)現(xiàn)。改進(jìn)的高壓觸頭現(xiàn)有的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器中的一個(gè)問題是高壓探針與中心網(wǎng)接觸處的面積。在典型的現(xiàn)有技術(shù)中，高壓連接是通過使用探針或者夾扣在相對(duì)較小的面積上接觸中心網(wǎng)(或者電極)而實(shí)現(xiàn)。在一些情況下，接觸變得不可靠。這種結(jié)構(gòu)的問題是經(jīng)過一段時(shí)間，觸點(diǎn)將會(huì)在電極上的接觸區(qū)域發(fā)生電弧、火花和腐蝕，使得接觸不穩(wěn)定。隨著腐蝕的加劇，將會(huì)惡化到不再接觸的程度。本發(fā)明克服了該問題，通過各種手段保持空氣凈化器穩(wěn)固，在電極的更寬的表面上通過盤和/或緊固件覆蓋整個(gè)連接，使高壓觸頭面積加大。雖然本發(fā)明的各種實(shí)施方式都是顯示了高壓觸頭區(qū)域?yàn)閳A形，但是其它形狀同樣可行。此外，在高壓探針區(qū)域容易發(fā)生火花電暈和/或電弧放電。為了減少在高壓探針接觸中心網(wǎng)的區(qū)域發(fā)生火花和電弧放電，將高壓探針封裝在高壓護(hù)套內(nèi)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的布置在V型結(jié)構(gòu)中的多個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器面板的立體圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的布置在V型結(jié)構(gòu)中的多個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器過濾器的橫截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的布置在V型結(jié)構(gòu)中的多個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器過濾器的放大部分的橫截面圖，顯示了將更換的過濾介質(zhì)插入到下部過濾器保持框架內(nèi)。圖4是根據(jù)本發(fā)明的布置在V型結(jié)構(gòu)中的多個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器過濾器的放大部分的橫截面圖，顯示了將更換的過濾介質(zhì)插入到上部過濾器保持框架內(nèi)。圖5是根據(jù)本發(fā)明的具有電阻型中心網(wǎng)且共用共同的高壓電源的多個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器過濾器的示意圖。圖6是前罩的橫截面圖，該前罩用在根據(jù)本發(fā)明的布置在V型結(jié)構(gòu)中的堆疊的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器過濾器的頂部或者底部。圖7是根據(jù)本發(fā)明與圖6中的前罩結(jié)合使用的鉸接部分的橫截面圖。圖8是前罩的橫截面圖，該前罩與根據(jù)本發(fā)明的布置在V型結(jié)構(gòu)中的多個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器過濾器一起使用。圖9是根據(jù)本發(fā)明的第一和第二有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器與前罩的裝配圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的雙鉸接裝置的第一部分的橫截面圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的雙鉸接裝置的第二部分的橫截面圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的第一和第二有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器與雙鉸接組件的裝配圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的雙鉸接組件的裝配圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明的與有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器一起使用的導(dǎo)電保持框架的立體圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明的與有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器結(jié)合使用的保持夾或細(xì)長(zhǎng)鍵的立體圖。圖16是表示根據(jù)本發(fā)明的介電的介質(zhì)支撐框架的用途的裝配圖。圖17是表示一種與本發(fā)明結(jié)合使用的保持夾或細(xì)長(zhǎng)鍵的用途的裝配橫截面圖， 保持夾或細(xì)長(zhǎng)鍵將導(dǎo)電外網(wǎng)保持在導(dǎo)電保持框架中。圖18是根據(jù)本發(fā)明的介電的介質(zhì)支撐框架的橫截面圖。圖19是顯示根據(jù)本發(fā)明的高壓探針和高壓接觸網(wǎng)的裝配圖。圖20表示了根據(jù)本發(fā)明的介電的介質(zhì)支撐框架的用途。
圖21表示了根據(jù)本發(fā)明的包括高壓探針和高壓觸頭護(hù)套的硬質(zhì)導(dǎo)電外網(wǎng)和導(dǎo)電保持框架。圖22是裝配圖，表示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的介電的介質(zhì)支撐框架的用途。圖23是裝配圖，表示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的介電的介質(zhì)支撐框架的用途。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明布置在V型結(jié)構(gòu)100中的多個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器面板(過濾器)顯示于圖1中。在這里，獨(dú)立的過濾器面板101可以被稱為“面板”、“過濾器”和/或 “空氣凈化器”。多個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器101被組織成多個(gè)堆疊模組102，每個(gè)模組102具有寬度W、高度H和深度D，其可以根據(jù)用途進(jìn)行改變。具體地，圖1中的V型結(jié)構(gòu) 100具有8個(gè)堆疊模組102，每個(gè)模組具有8個(gè)獨(dú)立的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器，因此共有64個(gè)空氣凈化器。一種典型的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器顯示于圖16中。第一纖維質(zhì)介電材料墊 16A設(shè)置在中心網(wǎng)110的上方。中心網(wǎng)110的另一側(cè)是第二介電過濾材料墊16B。通過適當(dāng)?shù)氖侄危热缯辰Y(jié)材料121A或者超聲波焊接，第一介電過濾材料墊接合到介電的介質(zhì)支撐框架120上。第一介電過濾材料墊16A的上方是第一導(dǎo)電外網(wǎng)12A。第二介電過濾材料墊16B的下面是第二導(dǎo)電外網(wǎng)12B。通過適當(dāng)?shù)氖侄?，比如粘結(jié)材料121B或者超聲波焊接， 第二介電過濾材料墊接合到介電的介質(zhì)支撐框架120上。第一導(dǎo)電外網(wǎng)12A由第一導(dǎo)電保持框架116A固定。第二導(dǎo)電外網(wǎng)12B由第二導(dǎo)電保持框架116B固定。過濾介質(zhì)本身包括介電的介質(zhì)支撐框架120、第一纖維質(zhì)介電材料墊16A、中心網(wǎng) 110和第二介電過濾材料墊16B。保持過濾介質(zhì)的過濾器保持框架包括帶有第一導(dǎo)電外網(wǎng) 12A的第一導(dǎo)電保持框架116A和帶有第二導(dǎo)電外網(wǎng)12B的第二導(dǎo)電保持框架116B。操作中，高壓電源108的一端連接到中心網(wǎng)110。高壓電源108的另一端連接到第一導(dǎo)電外網(wǎng)12A和第二導(dǎo)電外網(wǎng)12B，其通常保持在接地電位。穿過圖16中有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的介電過濾材料16A和16B的進(jìn)入空氣中的顆粒被其中的電場(chǎng)極化，并被吸附到第一和第二介電過濾材料墊16A、16B上?？諝鈩?dòng)力學(xué)前罩圖1中獨(dú)立模組102的橫截面圖顯示于圖2中。每個(gè)獨(dú)立的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G和IlOH固定在V型結(jié)構(gòu)中。在模組 102的前端，有多個(gè)罩將每個(gè)過濾器固定。具體地，在模組102的頂部和底部具有兩個(gè)端罩104A和104B。在這兩個(gè)端罩之間，有三個(gè)中間罩106A、106B和106C。罩的空氣動(dòng)力學(xué) (aerodynamic)外形提供了較低的氣流阻力，從而降低了過濾器的靜態(tài)(空氣阻力)。中心罩106C的詳細(xì)圖顯示于圖8中?；顒?dòng)蓋107A通過燕尾榫接連接到罩106C 的主體上?；顒?dòng)蓋允許電源108C(未按比例顯示)的插入。這將電源108C中的電子器件與氣流屏蔽開，并使之與外部的過濾器保持框架和系統(tǒng)外殼的接地表面絕緣。此外，中心罩 106C為低壓線和高壓線在面板或模組之間穿設(shè)提供線框或托架。中心罩106C包括第一連接點(diǎn)107B和第二連接點(diǎn)107C。端罩104A的詳細(xì)圖顯示于圖6中。端件109(顯示于圖7 中)通過燕尾榫接連接到端罩104A上。在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，燕尾榫可以是各種形狀，比如“L”形或者“T”形，或者作為替換，可以不使用接合突出物，罩可以粘結(jié)、螺接或者以其它方式連接到過濾器保持框架上?？諝鈩?dòng)力學(xué)前罩連接到兩個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的過濾器保持框架上所完成的裝配顯示于圖9中。第一和第二介電過濾材料墊16A、16B和中心網(wǎng)IlOA連接到介電的介質(zhì)支撐框架120A上。介電的介質(zhì)支撐框架120A固定在上導(dǎo)電框架116A和下導(dǎo)電框架116B之間。下導(dǎo)電框架116B通過燕尾榫接連接到中心罩106的連接點(diǎn)107B。類似地，第一和第二介電過濾材料墊17A、17B和中心網(wǎng)IlOB連接到介電的介質(zhì)支撐框架120B上。介電的介質(zhì)支撐框架120B固定在上導(dǎo)電框架116C和下導(dǎo)電框架116D之間。上導(dǎo)電框架116C通過燕尾榫接連接到中心罩106的連接點(diǎn)107C。中心空氣動(dòng)力學(xué)罩106在兩個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器面板上提供了較低的氣流阻力。此外，其降低了模組的裝配時(shí)間。后雙較接裝置氣密件在模組102的后部(圖幻，多個(gè)雙鉸接裝置固定每個(gè)過濾器。每個(gè)雙鉸接裝置包括三個(gè)鉸接件H1、H2和H3。如圖3所示，第一鉸接件Hl具有連接到上框架112A的第一連接點(diǎn)和連接到下框架112B的第二連接點(diǎn)。鉸接件Hl具有樞軸點(diǎn)，允許下框架112B轉(zhuǎn)動(dòng)離開上框架112A，從而允許將更換的過濾介質(zhì)插入到有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器IlOG中。類似地，如圖4所示，第二鉸接件H2具有連接到上框架114A的第一連接點(diǎn)和連接到下框架114B的第二連接點(diǎn)。鉸接件H2具有樞軸點(diǎn)，允許上框架114A轉(zhuǎn)動(dòng)離開下框架 114B，從而允許將更換的過濾介質(zhì)插入到有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器IlOH中。第三鉸接件H3作為連接到第一鉸接件Hl的第一連接點(diǎn)和連接到第二鉸接件H2 的第二連接點(diǎn)。第三鉸接件H3具有第三樞軸點(diǎn)，以便上部的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器 (112AU12B)能夠作為一個(gè)單元相對(duì)于下部的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器(114A、114B)轉(zhuǎn)動(dòng)。在模組102的后部使用雙鉸接裝置為彼此以不同角度安裝有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器提供了靈活性。模組102后部的雙鉸接裝置還在過濾器的后部提供了良好的氣密性， 與安裝獨(dú)立空氣凈化器的不同角度無關(guān)。通過雙鉸接裝置在過濾器后部提供的有效密封 (positive seal)減少了漏氣(blow by)，即部分氣流經(jīng)過了過濾器結(jié)構(gòu)但沒有經(jīng)過過濾介質(zhì)。本發(fā)明的雙鉸接裝置進(jìn)一步詳細(xì)顯示于圖10、11、12和13中。每個(gè)鉸接件通過塑性擠壓成形，包括硬質(zhì)塑料部分和柔性塑料部分。在圖10中，第一鉸接件具有第一連接點(diǎn) 140和第二連接點(diǎn)144。第一和第二連接點(diǎn)140、144可以圍繞樞軸區(qū)144彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。相比于樞軸區(qū)141更加柔性的材料(通常為塑料)，連接點(diǎn)140、144通常是硬質(zhì)的塑料或其它材料構(gòu)件。樞軸區(qū)141通常由柔性塑料制成，形成第一和第二連接點(diǎn)140和144圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的樞軸點(diǎn)。其它材料組合也是可能的，例如金屬和橡膠。如圖13所示，兩個(gè)圖10所示類型的鉸接件用于和第三鉸接件組合以形成本發(fā)明的雙鉸接裝置。顯示為140A的第一個(gè)所述鉸接件具有樞軸區(qū)141A。顯示為140B的第二個(gè)所述鉸接件具有樞軸區(qū)141B。圖13中的第三鉸接件142A(還顯示于圖11中)具有第一連接點(diǎn)142和第二連接點(diǎn)145，它們圍繞樞軸區(qū)143彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。鉸接件142A的第一連接點(diǎn)通過燕尾榫接連接到第一鉸接件140A。鉸接件142A的第二連接點(diǎn)通過燕尾榫接連接到第二鉸接件140B。第一鉸接件140A、第二鉸接件140B和第三鉸接件142A的組裝形成本發(fā)明的雙鉸接裝置。
圖12顯示了兩個(gè)連接到雙鉸接裝置的有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器面板。第一過濾器面板115A的上導(dǎo)電保持框架116A和下導(dǎo)電保持框架116B連接到第一鉸接件140A。具體地，第一過濾器面板115A的上導(dǎo)電框架116A通常是一種鋁型材(或者其它合適材料)， 其形狀形成有燕尾榫接連接到第一鉸接件140A的第一連接點(diǎn)。第一過濾器面板115A的下導(dǎo)電框架116B是一種鋁型材，其形狀形成有燕尾榫接連接到第一鉸接件140A的第二連接點(diǎn)。如將在其它地方描述的，框架116A、116B還可以由非導(dǎo)電材料制造。類似地，第二過濾器面板115B的上導(dǎo)電保持框架116C是一種鋁型材，其形狀形成有燕尾榫接連接到第二鉸接件140B的第一連接點(diǎn)。第二過濾器面板115B的下導(dǎo)電保持框架116D是一種鋁型材，其形狀形成有燕尾榫接連接到第二鉸接件140B的第二連接點(diǎn)。因此，第一過濾器面板115A的上導(dǎo)電框架116A和下導(dǎo)電框架116B可以圍繞第一鉸接件140A的樞軸點(diǎn)141A彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。類似地，第二過濾器面板115B的上導(dǎo)電框架 116C和下導(dǎo)電框架116D可以圍繞第二鉸接件140B的樞軸點(diǎn)141B彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。最后，通過使用本發(fā)明的雙鉸接裝置，第一過濾器面板115A和第二過濾器面板115B可以圍繞第三鉸接件142A的樞軸點(diǎn)143彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。作為替換，外側(cè)框架部件116々、1168、116(、1160可以由管材或者“1/，形管材構(gòu)造， 其通過成形、焊接或者以其它方式構(gòu)造成基本為矩形的框架。然后，外網(wǎng)(圖16中的12A、 12B)可以螺接、焊接或者以其它方式固定到該框架部件上。類似地，代替燕尾榫接，鉸接裝置和罩組件可以螺接、粘結(jié)或者以其它方式固定到框架的側(cè)面。此外，上面公開的“燕尾榫” 可以是“T”形或“L”形或其它形狀，其能夠提供框架部件與前部的鉸接裝置或者與后部的罩之間的有效連接。改進(jìn)的電極設(shè)計(jì)雖然在現(xiàn)有技術(shù)中表述了各種各樣的透氣性材料和柵格(例如用作中心網(wǎng))，但是沒有公開擠出塑料網(wǎng)。擠出塑料網(wǎng)由多種材料制造，其中最常用的是低密度或者高密度聚乙烯。擠出塑料網(wǎng)通常通過向塑料樹脂中添加碳或其它物質(zhì)而制成導(dǎo)電。產(chǎn)生的電導(dǎo)率根據(jù)使用的具體配方而可變和可控。還可以使用阻燃劑使材料適合于在有效場(chǎng)極化空氣過濾應(yīng)用中用作中心網(wǎng)電極。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，從制造和操作方面考慮，擠出塑料網(wǎng)材料用作有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器中的電極具有許多優(yōu)點(diǎn)。擠出塑料網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)來自于網(wǎng)部件的形狀和形式(特別是在網(wǎng)孔周圍不會(huì)形成銳利的邊緣形狀)。在電極之間使用高壓電位時(shí)，有多種因素將影響電弧、火花和電暈放電及其發(fā)生的尖點(diǎn)。重要因素包括電極部件或纖維的形狀、一致性、平直性和間距。銳利邊緣、毛刺、紐結(jié)、零散的細(xì)毛或纖維、尖點(diǎn)等都將促使火花和電暈放電。因?yàn)槠渲圃旃に?，擠出塑料網(wǎng)基本沒有這些缺陷。因此得到的中心網(wǎng)柵格允許最大的操作電壓，因此允許最高的場(chǎng)強(qiáng)和最高的過濾效率。特別地，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，由擠出塑料網(wǎng)制成的中心網(wǎng)能具有的操作電壓要比滲碳泡沫高出20-30%，比鋁網(wǎng)高出40%。雖然在本申請(qǐng)中低密度聚乙烯是一種很好的材料，因?yàn)槠湎喈?dāng)平直，但是基本上不具有尖銳特征(比如銳利邊緣、毛刺、紐結(jié)、零散的細(xì)毛或纖維、尖點(diǎn)等)的其它材料也是適合的。電阻型中心網(wǎng)和各種高壓電源圖2中所示的空氣動(dòng)力學(xué)罩是中空的，每個(gè)中間罩106A、106B和106C中具有各自的高壓電源108A、108B和108C。這三個(gè)高壓電源108A、108B和108C由8個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G和IlOH共用。參見圖5。應(yīng)當(dāng)注意， 可以是一個(gè)電源用于HVAC系統(tǒng)中的一個(gè)模組或者所有模組中的多個(gè)面板或者所有面板， 或者每個(gè)面板使用一個(gè)電源。目標(biāo)是要在豐富操作(operational redundancy)與整個(gè)系統(tǒng)成本之間建立平衡。因此，本發(fā)明的布置是兩個(gè)或更多個(gè)面板共用一個(gè)電源，而不會(huì)使一個(gè)面板對(duì)共用相同電源的其它面板的操作產(chǎn)生負(fù)面影響。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，每個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的中心網(wǎng)是電阻型的而非導(dǎo)電型的。如圖5所示，8個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器110A、110B、110C、110D、110E、 110F、1 IOG和IlOH用電阻符號(hào)表示。具體地，高壓電源108A連接到3個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器110A、1 IOB和IlOC的中心網(wǎng)。高壓電源108B連接到2個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器IlOD和IlOE的中心網(wǎng)。最后，高壓電源108C連接到3個(gè)有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器 110F、1IOG 和 IlOH0在其中一個(gè)空氣凈化器的中心網(wǎng)短路接地的情況下，共用的高壓電源與電阻型中心網(wǎng)和有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的組合使得過濾器仍然能夠繼續(xù)工作。例如，如果過濾器IlOH的中心網(wǎng)短路接地(如短路IlOS所示)，短路IlOS與高壓電源之間的中心網(wǎng)部分的剩余電阻將允許高壓電源108C繼續(xù)工作。因此，即使過濾器IlOH的中心網(wǎng)短路接地，連接到相同電源的其它過濾器(即IlOF和110G)將繼續(xù)工作。在現(xiàn)有技術(shù)中，如果中心網(wǎng)強(qiáng)導(dǎo)電，則一個(gè)中心網(wǎng)的短路將導(dǎo)致高壓電源的電壓失效，從而連接到該相同高壓電源的所有過濾器都將失效。為了避免一個(gè)過濾器的中心網(wǎng)的短路導(dǎo)致其它過濾器失效，現(xiàn)有的過濾器結(jié)構(gòu)要為每個(gè)過濾器提供一個(gè)電源。電阻型中心電極(網(wǎng))可以由各種材料制造。例如，擠出塑料網(wǎng)或者滲碳泡沫或網(wǎng)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，中心網(wǎng)可以具有除臭性質(zhì)，比如滲碳泡沫或網(wǎng)。此外，高壓電源108A、108B和108C制造成可變的。S卩，電源108A向有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器110A、110B和IlOC提供的輸出電壓可調(diào)。類似地，電源108B向有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器IlOD和IlOE提供的輸出電壓可調(diào)。以類似的方式，電源108C向有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器110F、1 IOG和IlOH提供的輸出電壓可調(diào)。用于有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器的中心網(wǎng)的高壓電位可調(diào)可以優(yōu)化靜電場(chǎng)強(qiáng)度。 一般而言，出現(xiàn)電弧之前可能的最高電壓是最理想的選擇。然而，可能的最高電壓取決于多種因素，比如海拔高度和濕度。如果過濾器安裝在海平面位置，則較高電壓是理想的。相反，在較高的海拔高度則較低電壓是理想的。最佳電壓還與濕度有關(guān)。在干燥氣候中，可以為過濾器施加較高電壓而不會(huì)出現(xiàn)電弧。在出現(xiàn)較高濕度條件的氣候中，為防止電弧而采用較低電壓是理想的。高壓電源108A、108B和108C的可調(diào)性允許在合適的海拔高度和氣候條件下選擇最佳的靜電場(chǎng)。此外，電弧電壓是材料(帶電的電極和介質(zhì)的材料)的函數(shù)。 電源的可變性還允許根據(jù)所用的材料對(duì)電壓進(jìn)行優(yōu)化。介電的介質(zhì)支撐框架根據(jù)本發(fā)明的介電的介質(zhì)支撐框架120的橫截面圖顯示于圖18中。該介電的介質(zhì)支撐框架通常通過擠出成形的方式形成，包括垂直凸緣120A和120D。該介電的介質(zhì)支撐框架120還包括水平凸緣或擱架120C1和120C2。水平凸緣或擱架120C1和120C2形成凹槽122。與凹槽122相反的是突出物124，該突出物124的兩側(cè)具有柔性翅片126。圖16顯示了本發(fā)明的介電的介質(zhì)支撐框架在有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器中的使用。介電的介質(zhì)支撐框架120的第一功能是允許有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器中的中心網(wǎng) 110 一直延伸到過濾介質(zhì)的邊緣。介電的介質(zhì)支撐框架120的另一功能是防止向上下導(dǎo)電保持框架116A、116B電弧放電，并減少中心導(dǎo)電網(wǎng)110邊緣處的電暈火花。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，中心網(wǎng)110被固定在介電的支撐框架120的形成凹槽122的擱架120C1、120C2之一上。根據(jù)本發(fā)明的介電的介質(zhì)支撐框架120X的一種替換實(shí)施方式顯示于圖22中。代替凹槽，該介電的介質(zhì)支撐框架120X具有單一的水平凸緣或者擱架120Z。第一介電過濾材料墊16A、中心網(wǎng)110和第二介電過濾材料墊16B置于該擱架120Z上。通過適當(dāng)?shù)氖侄?，比如粘結(jié)材料121X或者超聲波焊接，第一介電過濾材料墊連接到該介電的介質(zhì)支撐框架120上。根據(jù)本發(fā)明的介電的介質(zhì)支撐框架120Y的另一種替換實(shí)施方式顯示于圖23中。 在圖23中，沒有使用粘結(jié)材料(圖16中的121A和121B，或者圖22中的121X)。凹槽122Y 形成為足夠大，以便第一介電過濾材料墊16A、中心網(wǎng)110和第二介電過濾材料墊16B定位在該介電的介質(zhì)支撐框架120Y的凹槽122Y中。作為替換，介電的介質(zhì)支撐框架(圖16中的120)和上下導(dǎo)電保持框架(圖16中的116A、116B)的絕緣/導(dǎo)電特性可以顛倒。也就是說，介質(zhì)支撐框架120可以是導(dǎo)電的 (或者不是完全的絕緣體)，而上下保持框架116A、116B則可以為絕緣體(即介電的或非導(dǎo)電的材料)，或者可以通過在保持框架的接合表面周圍設(shè)置保持夾套(clip wrap)或者為其提供絕緣材料而使其絕緣。對(duì)于后者，介質(zhì)支撐框架120可以省略夾設(shè)在非導(dǎo)電和/或絕緣的上下保持框架116A和116B之間的中心網(wǎng)110。介電的介質(zhì)支撐框架的第二功能是在上導(dǎo)電保持框架116A與下導(dǎo)電保持框架 116B之間形成有效密封。對(duì)于后一個(gè)目的，介電的介質(zhì)支撐框架的突出物IM和柔性翅片 1 在上導(dǎo)電保持框架116A與下導(dǎo)電保持框架116B之間形成有效密封?？商鎿Q地，介電的介質(zhì)支撐框架上的突出物可以壓緊到上導(dǎo)電保持框架116A上和/或下導(dǎo)電保持框架116B 上，而不是壓設(shè)在上下導(dǎo)電保持框架116A、116B之間。通常，突出物IM可以是能夠在介質(zhì)支撐框架120與保持框架116A和/或116B之間建立有效密封的任何形狀。平肓的導(dǎo)電外網(wǎng)第一導(dǎo)電外網(wǎng)12A由上導(dǎo)電框架116A保持固定。第二導(dǎo)電外網(wǎng)12B由下導(dǎo)電框架116B保持固定。出于清楚的原因，分別將外網(wǎng)12A和12B保持到上下導(dǎo)電框架116A和 116B上的保持夾(圖15和圖17中的118)在圖16中被省略。圖15中示出了保持夾118 的橫截面圖。如何將保持夾118與導(dǎo)電框架116裝配在一起的詳細(xì)圖顯示于圖17中。首先，將導(dǎo)電外網(wǎng)12插入到導(dǎo)電保持框架116的凹槽中。然后，將保持夾118轉(zhuǎn)動(dòng)到一定位置。保持夾118將導(dǎo)電外網(wǎng)12保持在導(dǎo)電保持框架116內(nèi)。保持夾118是一種沿框架的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的長(zhǎng)條鍵。導(dǎo)電外網(wǎng)12 (圖17中)由足夠堅(jiān)固的材料制造，從而能夠在置于纖維質(zhì)介電材料墊(圖16中的16A或16B)上時(shí)基本平直。導(dǎo)電外網(wǎng)12允許空氣從中流過。導(dǎo)電外網(wǎng)12 可以由穿孔的實(shí)心板材或者網(wǎng)狀板材制造，例如鋼絲網(wǎng)。鋼絲網(wǎng)是一種切割出縫隙并將縫隙向外拉開而使縫隙展開以形成氣流通道的板材。導(dǎo)電外網(wǎng)12A、12B相比于纖維質(zhì)介電材料墊16A、16B相對(duì)較硬，將介電材料壓緊以防止彎曲或“枕型”效果。因此，當(dāng)導(dǎo)電保持網(wǎng)116A和116B在介電過濾材料墊16A和16B 周圍閉合時(shí)，導(dǎo)電外網(wǎng)12A和12B基本平直且彼此基本平行?；酒街钡膶?dǎo)電外網(wǎng)12A、12B在有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器中提供了更加均勻的場(chǎng)。在現(xiàn)有技術(shù)中，外網(wǎng)彎曲成枕頭形狀，此時(shí)最大高壓受到最小間距(通常是邊緣附近)的限制。在現(xiàn)有技術(shù)中，有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器中間部分的大部分網(wǎng)區(qū)距離中心網(wǎng)比較遠(yuǎn)(相比于邊緣附近的區(qū)域)，因此減弱了靜電場(chǎng)，從而降低了過濾器的效率。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的靜電場(chǎng)在整個(gè)過濾介質(zhì)中更加均勻，并且能夠保持在較高的電壓，因此能夠支持更強(qiáng)的靜電場(chǎng)。改講與中心網(wǎng)的高壓接觸如圖16所示，高壓電源108的第一端連接到中心網(wǎng)110。在現(xiàn)有技術(shù)中，高壓探針將穿過導(dǎo)電外網(wǎng)，刺入纖維質(zhì)介電材料墊16A或者在兩個(gè)墊16A和16B之間滑動(dòng)，通過壓在中心網(wǎng)110上以便接觸。這種接觸常常不可靠。如果高壓探針沒有與中心網(wǎng)接觸，則不會(huì)在介電過濾材料墊16A、16B之間產(chǎn)生靜電場(chǎng)，大大降低了過濾器的效率。此外，高壓探針的尖端經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電外網(wǎng)12A、12B產(chǎn)生電暈火花和/或電弧放電。此外，因?yàn)橹行木W(wǎng)材料通常是稀疏的和透氣性的，因?yàn)榻佑|面積相對(duì)較小，因此電弧放電將會(huì)導(dǎo)致中心網(wǎng)腐蝕而不再接觸。根據(jù)本發(fā)明，在高壓探針接觸區(qū)域?qū)?dǎo)電盤連接到中心網(wǎng)。參見圖19。增加中心網(wǎng)的接觸面積允許使用更加彈性的材料，此外允許增加與帶電電極(中心網(wǎng))的接觸面積。當(dāng)使用相對(duì)稀疏的過濾介質(zhì)材料時(shí)，可以采用刺入的或穿設(shè)的高壓探針，并且盤可以位于中心網(wǎng)的任意一側(cè)。但使用更致密的過濾介質(zhì)時(shí)，優(yōu)選將一個(gè)導(dǎo)電盤壓在密度較高的過濾介質(zhì)上，將另一個(gè)導(dǎo)電盤壓在中心網(wǎng)上。這兩個(gè)導(dǎo)電盤可以彼此機(jī)械連接和電連接。根據(jù)本發(fā)明，由高壓護(hù)套保護(hù)以便與中心網(wǎng)可靠接觸的高壓觸頭顯示于圖19中。 鉚釘136穿過中心網(wǎng)13上的孔。導(dǎo)電盤133(例如鈦)將鉚釘136固定到中心網(wǎng)13上，在鉚釘136與帶電電極或中心網(wǎng)13之間提供良好連接?？商鎿Q地，第二金屬盤能夠置于鉚釘頭的下面。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，高壓探針130穿過導(dǎo)電外網(wǎng)12A，并終止于高壓觸頭 134。絕緣的介電材料高壓護(hù)套132A包圍高壓觸頭134。類似地，絕緣的介電材料高壓護(hù)套 132B包圍鉚釘136的下端和金屬盤133?？商鎿Q地，高壓探針可以從導(dǎo)電外網(wǎng)116A、116B 的下側(cè)穿設(shè)。圖19中過濾介質(zhì)的俯視圖顯示于圖20中。介電的介質(zhì)支撐框架120包圍介電過濾材料墊16A。鉚釘或者連接裝置136穿過介電過濾材料墊16A。圖19中保持過濾介質(zhì)的框架的俯視圖顯示于圖21中。四個(gè)導(dǎo)電的外側(cè)過濾器保持框架件116和塑料端蓋1 形成保持導(dǎo)電外網(wǎng)12的框架。高壓觸頭134位于絕緣的高壓護(hù)套132A內(nèi)。操作中，當(dāng)導(dǎo)電的外側(cè)過濾器保持框架116A和116B(圖19)在過濾介質(zhì)(120、 16A、13和16B)周圍閉合時(shí)，高壓觸頭134接觸鉚釘136頭。此外，高壓護(hù)套132A和132B 壓緊介電過濾材料墊16A和16B。高壓觸頭134確保與鉚釘136頭之間的可靠連接。絕緣的高壓護(hù)套132A、132B減少了高壓觸頭134尖端的電暈火花。此外，絕緣的高壓護(hù)套132A、132B降低了高壓觸頭134向?qū)щ娡饩W(wǎng)12A和12B電弧放電的機(jī)會(huì)。
高壓觸頭134通常由硬質(zhì)鈦或者其它彈性材料制造。在與鉚釘136頭接觸中，中心網(wǎng)13可以稍微彎曲。可替換地，高壓觸頭134可以是彈性觸頭以減少中心網(wǎng)13的撓曲。 中心網(wǎng)13上接觸區(qū)136的替換結(jié)構(gòu)包括中心網(wǎng)13上側(cè)的導(dǎo)電盤，一對(duì)導(dǎo)電盤，其中一個(gè)位于中心網(wǎng)的上側(cè)，另一個(gè)位于中心網(wǎng)的下側(cè)，使用緊固件穿過中心網(wǎng)將兩個(gè)盤保持在一起。 關(guān)鍵點(diǎn)在于高壓探針134的剛度或者外部的導(dǎo)電外網(wǎng)的剛度或者二者結(jié)合，要實(shí)現(xiàn)高壓探針134與盤或盤/鉚釘組合136之間的有效的機(jī)械接觸。結(jié)果是牢固的接觸不會(huì)由于振動(dòng)、 或者介質(zhì)的移動(dòng)或者中心網(wǎng)(電極)的移動(dòng)而減弱。
權(quán)利要求
1.一種過濾介質(zhì)，包括第一介電過濾材料墊；第二介電過濾材料墊，基本上與所述第一纖維質(zhì)介電材料墊具有相同的形狀和面積；設(shè)置在所述第一介電材料墊與所述第二介電材料墊之間的中心網(wǎng)，所述中心網(wǎng)基本上與所述第一介電材料墊和所述第二介電材料墊具有相同的形狀和面積；以及介電的介質(zhì)支撐框架，該框架具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)，所述內(nèi)側(cè)封裝所述第一和第二介電材料墊，所述過濾器支撐框架在內(nèi)側(cè)上具有擱架，用于將所述中心網(wǎng)保持在所述第一和第二介電材料墊之間；其中，所述介電的介質(zhì)支撐框架進(jìn)一步包括位于其外側(cè)上的突出物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)，其中所述介電的介質(zhì)支撐框架進(jìn)一步包括從所述突出物上延伸的柔性翅片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)用在有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器中， 所述有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器進(jìn)一步包括第一導(dǎo)電外網(wǎng)；第一導(dǎo)電保持框架，用于保持所述第一導(dǎo)電外網(wǎng)；第二導(dǎo)電外網(wǎng)；第二導(dǎo)電保持框架，用于保持所述第二導(dǎo)電外網(wǎng)；所述第一和第二保持框架基本相互平行地設(shè)置在所述介電的介質(zhì)支撐框架的任一側(cè)， 使得所述介電的介質(zhì)支撐框架的外側(cè)上的所述突出物基本上與所述第一和第二導(dǎo)電保持框架接觸并且保持在所述第一和第二導(dǎo)電保持框架之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過濾介質(zhì)，其中所述第二導(dǎo)電外網(wǎng)包括穿過所述導(dǎo)電外網(wǎng)的高壓探針；和接合到所述第一導(dǎo)電外網(wǎng)的絕緣護(hù)套，所述絕緣護(hù)套包圍所述高壓探針。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過濾介質(zhì)，其中所述高壓探針包括彈性觸頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過濾介質(zhì)，進(jìn)一步包括連接到所述中心網(wǎng)的觸頭，所述觸頭定位成接觸所述高壓探針。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的過濾介質(zhì)，其中所述觸頭包括具有頭和柄的緊固件，所述柄穿過所述中心網(wǎng)，所述緊固件的所述頭與所述高壓探針接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過濾介質(zhì)，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述緊固件的柄上的金屬盤， 所述金屬盤與所述中心網(wǎng)接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過濾介質(zhì)，進(jìn)一步包括連接到所述第二導(dǎo)電外網(wǎng)的第二絕緣護(hù)套，所述第二絕緣護(hù)套與所述第一絕緣護(hù)套相對(duì)設(shè)置。
全文摘要
有效場(chǎng)極化介質(zhì)空氣凈化器中的改進(jìn)，包括空氣動(dòng)力學(xué)前罩以降低靜態(tài)空氣阻力，后雙鉸接裝置以減少漏氣，電阻型中心網(wǎng)以允許共用高壓電源且同時(shí)降低電弧發(fā)生幾率并允許更高的工作電壓，介電的介質(zhì)支撐框架以產(chǎn)生更均勻的靜電場(chǎng)并減少漏氣，同時(shí)降低中心網(wǎng)邊緣處的火花電暈和/或電弧的發(fā)生幾率，基本平直的導(dǎo)電外網(wǎng)以在整個(gè)過濾介質(zhì)中產(chǎn)生更均勻的靜電場(chǎng)，以及高壓護(hù)套以減少高壓探針與中心網(wǎng)接觸位置的高壓電弧放電和電暈火花。
文檔編號(hào)B01D39/14GK102500166SQ201110319039
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者B·H·克普納, F·懷澤, G·R·薩默斯 申請(qǐng)人:環(huán)境管理聯(lián)合公司