本發(fā)明涉及用于從待過濾氣體中過濾氣態(tài)污染物的方法和設(shè)備及所述設(shè)備的制造方法。

背景技術(shù)：

室內(nèi)空氣污染在世界各地的許多城市地區(qū)呈現(xiàn)顯著的健康危害。在戶外(例如，從機(jī)動(dòng)車輛和工業(yè))和室內(nèi)(從烹飪、吸煙、蠟燭燃燒、香爐燃燒、釋氣建筑/裝飾材料、除氣蠟的使用、油漆、拋光劑等等)都遇到空氣污染源。室內(nèi)污染水平往往高于戶外。同時(shí)，許多人大部分時(shí)間在室內(nèi)居住，并因此可能幾乎連續(xù)地暴露于不健康的空氣污染水平。

改善室內(nèi)空氣清潔度的一種方法是通過在室內(nèi)安裝空氣清潔器，空氣清潔器能夠使室內(nèi)空氣連續(xù)地循環(huán)通過包括一個(gè)或多個(gè)空氣過濾器的清潔單元。改善室內(nèi)空氣清潔度的另一方法是通過用經(jīng)過濾的室外空氣施加連續(xù)的通風(fēng)。在后一情況中，空氣過濾器通常被包括在加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(hvac)系統(tǒng)中，加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(hvac)系統(tǒng)能夠進(jìn)行溫度調(diào)整、通風(fēng)且能夠通過使從室外抽吸的流通空氣在將其釋放到室內(nèi)之前首先通過一個(gè)或多個(gè)空氣過濾器而對其清潔。具有經(jīng)清潔的室外空氣的通風(fēng)使污染的室內(nèi)空氣移動(dòng)，并稀釋其中的污染水平。

為了從空氣中去除空中攜帶的顆粒，市場上有多種機(jī)械除塵過濾器可供選擇。機(jī)械除塵過濾器包括致密纖維片材/布材料，能夠在污染的空氣通過過濾器時(shí)困住空氣中攜帶的顆粒。為了增加過濾器的表面積，常見的做法使纖維布打褶。過濾器打褶是一種完善的工業(yè)處理。

圖1a至圖1c描繪了從現(xiàn)有技術(shù)公知的打褶機(jī)械除塵過濾器的簡單示例。將單片纖維布材料10折疊以形成打褶過濾器結(jié)構(gòu)12。待過濾的空氣14傳遞透過布的表面，當(dāng)待過濾的空氣14傳遞透過布的表面時(shí)使污染顆粒困在材料中。

為了從空氣中去除污染氣體，往往利用能夠從空氣中吸收/去除多種揮發(fā)性有機(jī)烴氣體(voc)和若干無機(jī)氣體(no2、o3、氡)的活性碳過濾器?；钚蕴疾牧贤ǔＷ鳛榱Ｗ哟嬖?，粒子被包含在透氣過濾器框架結(jié)構(gòu)。這里，也使用框架打褶(framepleating)。然而，打褶也增加過濾器體積并且濾光器框架典型地比其中所含有的碳更昂貴。

為了從空氣中去除甲醛和/或小的酸性氣體(so2、乙酸、甲酸、hnox)，活性碳本身不是很有效。代替地，可以利用能夠從空氣中化學(xué)吸收這些氣體的浸漬的過濾材料。吸收可以憑借酸堿相互作用或通過化學(xué)縮合反應(yīng)發(fā)生?；钚蕴剂Ｗ涌捎米鹘n載體，但親水性纖維纖維素紙或玻璃纖維片材材料也適用于此目的。

us6071479公開了包括化學(xué)浸漬的紙或玻璃纖維材料的波紋狀平行板氣體過濾器結(jié)構(gòu)的使用。

在圖2示出了這種已知的波紋狀過濾器結(jié)構(gòu)的示例20，并且在圖3中類似地示出了平行板式過濾器結(jié)構(gòu)的示例28。當(dāng)與具有相同過濾器壽命和過濾器功能的(打褶)粒子過濾器結(jié)構(gòu)相比時(shí)，這些過濾器結(jié)構(gòu)的益處與其所引起的相對更低的空氣壓降和更小的過濾器體積相關(guān)聯(lián)?？邕^濾器的較低空氣壓降源于如下事實(shí)：空氣流動(dòng)22平行于活性過濾表面24、30，跨越過濾器表面橫向地傳遞，而不是如例如對于打褶特定過濾器的情況那樣垂直地穿過或通過表面(諸如圖1a至圖1c的示例)。降低的空氣壓降意味著空氣可以以較少的努力通過過濾器結(jié)構(gòu)，減輕了能量成本(過濾器是例如風(fēng)扇或真空輔助的情況下)，或者允許空氣跨裝置的較快的流動(dòng)速率。因此，波紋狀或平行板過濾器結(jié)構(gòu)的使用一般優(yōu)于粒子過濾器結(jié)構(gòu)的使用。

us6071479中提出的用于空氣清潔的波紋狀過濾器結(jié)構(gòu)和平行板過濾器結(jié)構(gòu)的重要缺點(diǎn)在于其工業(yè)制造麻煩。到目前為止，不存在適于以低成本批量制造這些過濾器結(jié)構(gòu)的工業(yè)處理。同時(shí)，由纖維材料構(gòu)成的除塵過濾器片材的打褶是工業(yè)上成熟的處理(見圖1a)。片材打褶擴(kuò)大了用于捕獲空中攜帶的顆粒的可用過濾器表面積而沒有顯著地增加過濾器體積。不幸的是，打褶處理在過濾器工業(yè)中僅適用于顆粒過濾器。對于旨在從空氣中捕獲氣態(tài)污染物的空氣過濾器，不存在等同物。對于圖1a至圖1c中示出的打褶結(jié)構(gòu)，空氣(其流動(dòng)由箭頭14指示)必須傳遞透過纖維過濾片材/布10，以便從微粒污染物中過濾出來。

近來，組合式空氣過濾器作為打褶過濾器結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在市場上，其中活性碳材料作為細(xì)小粒子材料被夾在兩個(gè)顆粒過濾器片材之間或被粘結(jié)到單個(gè)纖維顆粒過濾片材上。它們的缺陷在于，過濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)僅可以含有非常有限的量的活性碳材料，導(dǎo)致僅短暫的有用活性碳過濾器壽命。這里，空氣還必須通過復(fù)合過濾器片材，當(dāng)過濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的活性碳材料的量增加時(shí)由此招致了空氣壓降急劇增加。

期望一種適合從空氣中去除氣態(tài)污染物的過濾器結(jié)構(gòu)，以與現(xiàn)有技術(shù)的特定過濾器類似的方式打褶，由此允許利用對于這些過濾器來說存在的工業(yè)上成熟的制造處理，但是其中氣體不需要傳遞透過過濾器片材，而是代替地可以跨其表面橫向地傳遞，如現(xiàn)有技術(shù)的平行板和波紋狀過濾器的情況那樣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明由權(quán)利要求限定。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供有一種用于從待過濾的氣體中去除氣態(tài)污染物的過濾器結(jié)構(gòu)，包括過濾器片材，

其中過濾器片材被打褶以便形成一系列的連結(jié)片材區(qū)段，各片材區(qū)段具有頂部邊緣和基部邊緣，相鄰的片材區(qū)段被接合，使得頂部邊緣接合到一起而限定一組頂部折痕并且底部邊緣接合到一起而限定一組底部折痕；

其中所述折痕中的至少一個(gè)折痕包含用于待過濾的氣體的通過的一個(gè)或多個(gè)狹縫形狀開口。

打褶過濾器片材在一個(gè)或多個(gè)打褶折痕的位置處具有一個(gè)或多個(gè)狹縫形狀開口，氣體可以通過該開口。待過濾的氣體橫向地進(jìn)入過濾器結(jié)構(gòu)，關(guān)于橫向意味著垂直于包括頂部折痕或底部折痕的平面。氣體通過折痕中的一個(gè)或多個(gè)狹縫形狀開口和/或通過頂部折痕之間的間隙離開。通過了過濾器的氣體基本平行于片材區(qū)段的平面狀表面?zhèn)鬟f，并且由相鄰的片材區(qū)段之間的錐形間距形成通道。

通過氣體通過過程將污染物去除，氣體通過過程包括當(dāng)氣體跨片材區(qū)段的表面?zhèn)鬟f時(shí)的氣體橫向擴(kuò)散。

基本平行于過濾器表面的氣體流動(dòng)而不是透過(垂直于)過濾器表面的氣體流動(dòng)降低了跨過濾器的所招致的氣體壓降。對于跨過濾器的期望的氣體流動(dòng)速率的維持來說，所招致的較低的氣體壓降意味著維持該流動(dòng)要求較小外部力。

打褶過濾器片材而不是平坦或平面狀的過濾器片材具有增加的活性過濾表面積，因此對于給定氣體流動(dòng)速率來說提高了過濾效率或者替代地對于給定過濾效率來說增加了流動(dòng)速率能力。

存在有氣體的如下通道，氣體憑借一個(gè)或多個(gè)狹縫形狀開口從過濾器結(jié)構(gòu)的一側(cè)傳遞到另一側(cè)。在最簡單的示例中，只一種折痕(頂部折痕或者底部折痕)包含只一個(gè)狹縫形狀孔，該一個(gè)折痕幫助氣體的從結(jié)構(gòu)的一側(cè)傳遞到另一側(cè)。

在另一示例中，各頂部折痕可以包含用于待過濾的氣體的通過的一個(gè)或多個(gè)狹縫形狀開口；至少一個(gè)狹縫被包含到頂部折痕中的每一個(gè)中。

更多數(shù)量的狹縫減小了跨過濾器的所招致的氣體壓降并因此增加了流動(dòng)速率能力。在僅頂部折痕包含開口的情況中，空氣通過在基部折痕之間傳遞而進(jìn)入過濾器結(jié)構(gòu)，并且通過頂部折痕中的開口離開過濾器結(jié)構(gòu)。在該情況中，僅面向下的表面(面向基部折痕的表面)執(zhí)行活性功率功能，面向頂部的表面不與待過濾氣體接觸。

根據(jù)另一示例，各底部折痕包含用于待過濾的氣體的通過的一個(gè)或多個(gè)狹縫形狀開口。

在該情況中，待過濾氣體能夠在其通向過濾器結(jié)構(gòu)的入口中通過基部折痕，隨后通過頂部折痕之間的空間離開。在該情況中，片材元件的面向上的表面能夠執(zhí)行活性過濾功能。

過濾器片材區(qū)段可以用于阻擋待過濾氣體通過。基本不透氣的過濾器片材確保氣體僅通過打褶的折痕中的狹縫形狀開口或折痕之間的間隙進(jìn)入和離開過濾器結(jié)構(gòu)。這確保氣體不需要在其通過過濾器期間改變方向、膨脹或收縮，并且這進(jìn)而造成跨過濾器的所招致的氣體壓降的最小化。

相鄰的片材區(qū)段之間的角度可以是45度或更小。

相鄰的頂部折痕之間或相鄰的底部折痕之間的間距可以在0.5mm與5mm之間。

氣體污染物到側(cè)壁的輸送憑借橫向擴(kuò)散發(fā)生。足以保證污染物跨片材元件的表面高效率的提取的快速橫向擴(kuò)散速率通過使各片材元件的節(jié)距保持在0.5mm與5mm之間來獲得。折痕之間的該小橫向間距還增加了過濾器結(jié)構(gòu)的緊湊性，使總體體積最小化。

各片材區(qū)段的基部邊緣與頂部邊緣之間的長度可以在10mm與60mm之間。

過濾器片材可以包括諸如紙或玻璃纖維或無紡布等的化學(xué)浸漬的纖維材料的吸收性片材；或

過濾器片材可以包括能夠催化氣體氧化的氣體氧化元素；或

過濾器片材可以包括含有活性碳材料的活性碳元件。

不同的過濾材料可以有助于不同種類的污染物質(zhì)的去除。為了甲醛和/或小酸性氣體(例如so2、乙酸、甲酸或hnox)的去除，可以利用能夠化學(xué)吸收這些氣體的浸漬的過濾器材料。吸收可以憑借酸堿相互作用或通過化學(xué)縮合反應(yīng)來發(fā)生。

替代地，過濾器片材可以包括能夠憑借催化氧化去除諸如甲醛和揮發(fā)性有機(jī)碳?xì)浠衔餁怏w(voc)等的氣態(tài)污染物的氧化過濾材料(例如，在無機(jī)載體材料上的uv照射的tio2材料)。

吸附活性碳材料也可以用作過濾材料，允許諸如no2、o3和氡等的許多voc和一些無機(jī)氣體的從載體氣體的去除。該情況中的空氣清潔通過氣態(tài)污染物在活性碳的微孔中的吸收來發(fā)生。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供有一種制造用于從待過濾氣體去除氣態(tài)污染物的過濾器結(jié)構(gòu)的方法，包括：

提供具有一個(gè)或多個(gè)排的平行狹縫形狀開口的過濾器片材80，其中排與狹縫形狀開口的寬度方向平行走向；

通過形成與狹縫形狀開口的長度方向平行走向的折疊而將過濾器片材打褶，折疊至少形成在各狹縫形狀開口的位置處，其中各折疊的方向與任何相鄰折疊的方向交替，由此產(chǎn)生打褶的一系列片材區(qū)段。

對于本方法的執(zhí)行僅要求一個(gè)主要組成部件(過濾器片材)的操作并因此與要求很多部件的組裝的方法相比這提供了簡化。

可以首先提供連續(xù)的過濾器片材，其中隨后通過例如沖孔或切割形成有孔。替代地，過濾器片材可以設(shè)置有已經(jīng)形成的孔，孔通過沖孔或切割的現(xiàn)有過程或者通過從由孔占據(jù)的區(qū)域去除材料的片材成型過程而形成。

片材可以包括單個(gè)排或多于單個(gè)排的開口。如果僅單個(gè)排的開口設(shè)置在片材中，則各折痕(頂部或基部)最多具有包含到其中的一個(gè)狹縫。

可以形成與狹縫形狀開口的長度方向平行走向但不與任何狹縫形狀開口重合的一個(gè)或多個(gè)折疊。

在例如在與狹縫形狀開口等距以及與其重合的所有點(diǎn)處形成折疊的情況下，形成兩組折痕：一組包含開口，并且一組沒有開口。在各排中的狹縫相對于彼此均勻間隔開的情況下，通過本方法制造出的過濾器結(jié)構(gòu)例如具有頂部折痕組和底部折痕組，各頂部折痕包含一個(gè)或多個(gè)狹縫形狀開口，其中底部折痕均不包含狹縫形狀孔。替代地，孔可以不均勻地間隔開，或者，替代地，可以以不均勻的布置形成與孔不重合的折疊。因此，可以存在有頂部和底部折痕組，其中頂部折痕中的一些但不是全部包含孔和/或底部折痕中的一些但不是全部包含孔。

過濾器片材區(qū)段可以用于阻擋待過濾氣體的通過。

同一排的相鄰孔之間的間距可以在10mm與60mm之間。所提供的折疊的角度可以使得相鄰的頂部折痕之間或相鄰的底部折痕之間的間距在0.5mm與5mm之間。

根據(jù)本發(fā)明的利用方面，提供有一種過濾氣體以去除氣態(tài)污染物的方法，包括：

使氣體通過過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)包括：

過濾器片材，其被打褶以便形成一系列連結(jié)片材區(qū)段，各片材區(qū)段具有頂部邊緣和基部邊緣，相鄰的片材區(qū)段被接合，使得頂部邊緣接合到一起而限定一組頂部折痕并且底部邊緣接合到一起而限定一組底部折痕，其中所述折痕中的至少一個(gè)包含用于待過濾的氣體的通過的一個(gè)或多個(gè)狹縫形狀開口，

其中方法包括：

使氣體在片材區(qū)段之間傳遞，使得空氣通過基部折痕和/或在基部折痕之間進(jìn)入過濾器結(jié)構(gòu)并且通過頂部折痕和/或在頂部折痕之間離開過濾器結(jié)構(gòu)。

例如與要求氣體從一側(cè)到另一側(cè)直接通過過濾器片材的材料而進(jìn)行傳遞的方法相比，本過濾方法使跨過濾器結(jié)構(gòu)的所招致的氣體壓降最小化。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，活性過濾憑借朝向根據(jù)本發(fā)明的過濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)吸收性或吸收或氧化表面的橫向擴(kuò)散而發(fā)生，要求氣體僅跨(基本平行于)過濾器片材的表面?zhèn)鬟f。通過狹縫形狀開口，幫助氣體從過濾器結(jié)構(gòu)的一側(cè)傳遞到過濾器結(jié)構(gòu)的另一側(cè)，這自然地招致從結(jié)構(gòu)的一側(cè)到結(jié)構(gòu)的另一側(cè)的大大降低的壓降。

過濾器片材區(qū)段可以用于阻擋氣體的通過。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例，其中：

圖1a至圖1c示出從現(xiàn)有技術(shù)已知的打褶機(jī)械粒子過濾器的示例；

圖2示出從現(xiàn)有技術(shù)已知的波紋狀氣態(tài)污染物過濾器的示例；

圖3示出從現(xiàn)有技術(shù)已知的平行板過濾器結(jié)構(gòu)的示例；

圖4示出依照本發(fā)明的過濾器結(jié)構(gòu)的示例；

圖5示出依照本發(fā)明的過濾器結(jié)構(gòu)的示例的側(cè)視圖；

圖6描繪了依照本發(fā)明的過濾器結(jié)構(gòu)的第二示例；和

圖7示出制造依照本發(fā)明的過濾器結(jié)構(gòu)的方法的示例。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種用于從待過濾的氣體混合物中去除氣態(tài)污染物的打褶過濾器結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)包括理想的不透氣的過濾器片材，其被打褶成以便形成相鄰的一系列狹縫形狀通道，用于空氣傳遞通過該結(jié)構(gòu)，各通道在兩側(cè)上均由過濾器片材的折疊區(qū)段界定，這些折疊區(qū)段通過一系列頂部折痕和底部折痕接合。頂部和/或底部折痕包含狹縫形狀開口，允許氣體混合物通過狹縫形狀開口進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)和/或從結(jié)構(gòu)出來。待過濾的氣體通過結(jié)構(gòu)的一側(cè)進(jìn)入、跨過濾器片材區(qū)段表面橫向地傳遞并且通過另一側(cè)離開。還提供了用于制造打褶過濾器結(jié)構(gòu)的方法，包括在過濾器片材中形成成排的狹縫形狀開口和沿著相鄰開口排的縱向延伸在交替方向上提供折疊。還提供了用于過濾氣體的方法。

在最簡單的實(shí)施例中，本發(fā)明包括單片活性過濾材料，其被打褶且在打褶折痕中的一個(gè)或多個(gè)處設(shè)置狹縫，用于空氣通過狹縫進(jìn)入裝置內(nèi)和/或通過狹縫從裝置中出來。與平坦的平面片材相比，打褶結(jié)構(gòu)允許了較大的活性過濾材料表面積。與透過表面相反，空氣跨表面橫向傳遞允許了跨裝置的顯著降低的空氣壓降。降低的空氣壓降意味著空氣可以以較少努力通過過濾器結(jié)構(gòu)，減輕了能量成本(通過過濾器的空氣流動(dòng)是例如風(fēng)扇或真空輔助的情況下)，或者允許空氣跨裝置的較快流動(dòng)速率。

本發(fā)明的最一般形式可以用于從任何任意背景的氣體混合物中過濾氣態(tài)污染物。僅僅為了便于描述，在下面描述的示例中，經(jīng)常以空氣過濾的特定情況作為參照。然而，參照空氣過濾不應(yīng)理解為限制本發(fā)明對其他氣體基質(zhì)/載體的一般適用性。

如上面描述的，適于空氣平行于活性過濾表面通過的空氣/氣體過濾裝置是已知的，并且在圖2和圖3中示出了示例。打褶過濾器結(jié)構(gòu)也是公知的，并且在圖1a至圖1c中示出了示例。然而，這些目前限于顆粒過濾的領(lǐng)域，并且要求空氣透過過濾器片材的材料而通過，而不是橫向地跨越過濾器片材的材料。本發(fā)明基于將打褶和平行板過濾器結(jié)構(gòu)兩者的有利功能組合，以提供一種打褶過濾器結(jié)構(gòu)，待過濾的活性表面空氣可以橫向地跨打褶過濾器結(jié)構(gòu)傳遞。

在圖4中示出了本發(fā)明的簡單實(shí)施例的示例。過濾器片材40具有在交替方向上的規(guī)則間隔的折疊，以便形成包括一系列連結(jié)片材區(qū)段42的打褶結(jié)構(gòu)，相鄰的片材區(qū)段在一個(gè)邊緣處接合，并且這些接合一起限定了一組頂部折痕44和一組底部折痕46。所述折痕內(nèi)包含用于空氣通過的一個(gè)或多個(gè)狹縫形狀開口48。同一折痕中的狹縫形狀開口通過片材材料的橋50分離。

圖4的示例進(jìn)一步包括用于容納過濾器片材40和用于維持打褶形狀的剛性框架52。然而，在其他示例中，可以不要?jiǎng)傂钥蚣?。例如，過濾器片材可以由在沒有外力機(jī)械支撐的情況下保持其形狀的材料構(gòu)成。替代地，過濾器結(jié)構(gòu)可以作為組成部件被包含到已經(jīng)包括用于容納過濾器片材的元件的較大結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)內(nèi)。

待過濾的空氣54通過基部進(jìn)入結(jié)構(gòu)并且通過頂部離開(或者在替代示例中反之亦然)。折痕中的狹縫形狀開口允許氣體從過濾器片材的一側(cè)傳遞到另一側(cè)上而不必傳遞透過過濾器片材的材料自身。

在圖5中示出了圖4的示例過濾器結(jié)構(gòu)的截面的示意圖，更清楚地指示出通過裝置的空氣流動(dòng)路徑。氣體通過設(shè)置在底部折痕46中的狹縫48和/或通過將底部折痕分離的間隙64進(jìn)入結(jié)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)入時(shí)，氣體被導(dǎo)向通過狹縫形狀通道66，狹縫形狀通道66由相鄰的片材區(qū)段42之間的錐形間距形成。片材區(qū)段基本上形成了吸收元件的堆疊體，吸收元件的堆疊體限定出類似于平行板過濾器結(jié)構(gòu)中的直通道的多個(gè)狹縫形狀錐形空氣通道?？諝饪梢詮耐ǖ赖囊粋?cè)傳遞到通道的另一側(cè)，而僅導(dǎo)致小的壓降。當(dāng)通過通道時(shí)，空氣與構(gòu)成部件片材區(qū)段面接觸，并且通過橫向氣體擴(kuò)散或氧化處理，將氣態(tài)污染物從氣體中去除。

在圖4和圖5的特定示例中，至少一個(gè)狹縫形狀開口48被包含到每一個(gè)折痕內(nèi)。然而，在最簡單的示例中，僅在一種折痕(頂部折痕44或者頂部折痕46)內(nèi)包括僅一個(gè)狹縫形狀開口，該一種折痕幫助氣體從結(jié)構(gòu)的一側(cè)傳遞到另一側(cè)。然而只包括一個(gè)狹縫可能會(huì)對空氣通過過濾器結(jié)構(gòu)的流動(dòng)能力具有阻礙效果。

在替代示例中，可以在一些或所有頂部折痕內(nèi)包括狹縫，但底部折痕中不包括狹縫，或者反之亦然。在前者的情況中，空氣僅通過底部折痕之間的間隙64進(jìn)入過濾器結(jié)構(gòu)，并且結(jié)果是僅通過對應(yīng)于頂部折痕設(shè)置的狹縫48而離開結(jié)構(gòu)。在該情況中，僅面向下的表面(面向基部折痕的表面)執(zhí)行活性過濾功能，面向頂部的表面不與待過濾的氣體接觸。

在優(yōu)選示例中，過濾器片材包括基本不透氣的材料。為了過濾器的高效功能性，空氣必須僅通過折痕中的狹縫形狀開口和/或通過相鄰折痕之間的空間進(jìn)入和離開結(jié)構(gòu)。這確保了氣體在其通過過濾器期間不需要改變方向、膨脹或收縮，并且這進(jìn)而使跨過濾器所招致的氣體壓降最小化。

在不同的示例中，在各折痕處形成的角度和對應(yīng)地相鄰頂部折痕之間或相鄰底部折痕之間的間距可以是變化的。在特定示例中，相鄰片材區(qū)段之間形成的角度可以是45°或更小。使相鄰片材區(qū)段之間的角度變化影響空氣通道66的內(nèi)部尺寸，并由此影響裝置的關(guān)于空氣流動(dòng)通過結(jié)構(gòu)的流體動(dòng)力性質(zhì)。

污染物高效地從流入的空氣中提取依賴于氣體橫向擴(kuò)散到通道側(cè)壁的快速程度。充分的快速速率可以通過將相鄰片材區(qū)段之間的節(jié)距限制為僅幾毫米來獲得。在優(yōu)選示例中，相鄰片材區(qū)段之間的角度被選取成使得相鄰頂部折痕之間或相鄰底部折痕之間的間距限制在0.5mm與5mm之間。該小的橫向間距確保橫向擴(kuò)散可以充分快速速率發(fā)生，以保證污染物的提取的高效率。

頂部與基部邊緣之間的片材區(qū)段的長度在不同的示例中也可以是變化的。在一示例中，邊緣之間的長度在10mm與60mm之間。過濾器結(jié)構(gòu)的有效壽命與其整體體積成比例地改變，并因此對于給定數(shù)量的片材區(qū)段，延伸其高度可以增加有效壽命。然而也可以考慮結(jié)構(gòu)的緊湊性，在該情況下較小高度的片材區(qū)段可能是優(yōu)選的。

在不同的示例中，過濾器片材可以由適合去除不同種類的污染物質(zhì)的很多不同材料中的一種材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，過濾器片材可能包括化學(xué)浸漬的載體，浸漬劑能夠例如憑借一個(gè)或多個(gè)酸堿相互作用或者也許通過化學(xué)縮合反應(yīng)而從空氣中化學(xué)吸收污染物氣體。浸漬的過濾器材料特別適用于甲醛和/或諸如so2、乙酸、甲酸或hnox等的小酸性氣體的去除的情況。

在特定示例中，過濾器片材包括親水性纖維纖維素(縐紗)紙或玻璃纖維材料的載體片材，用合適體積的包括25％w/w三羥甲基氨基甲烷(tris-hydroxymethyl-aminomethane)、15％w/w甲酸鉀(potassium-formate)、15％w/w碳酸氫鉀(potassiumbicarbonate)和45％水的水溶液浸漬。這特別適合從空氣中去除甲醛和/或酸性氣體。

在替代示例中，類似地構(gòu)成的載體片材代替地用包括35％w/w檸檬酸和65％w/w水的水溶液浸漬。該實(shí)施例特別適用于諸如nh3和胺等的堿性氣體的吸收。

污染物質(zhì)可以通過氧化的過程從空氣中去除。在該情況中，過濾器片材可以代替地由已用tio2涂覆并隨后用紫外光(優(yōu)選地400nm以下的波長)照射了的無機(jī)材料(諸如玻璃纖維或石英纖維等)構(gòu)成。所得到的過濾器片材適合憑借光催化氧化處理去除諸如甲醛和揮發(fā)性有機(jī)碳?xì)浠衔?voc)等的氣態(tài)污染物。

在最后的示例中，過濾器片材可以由含有活性碳材料的元件構(gòu)成，這特別適合于許多voc以及諸如no2、o3和氡等的一些無機(jī)氣體的去除。

在圖6中示出了具有包括活性碳材料的過濾器片材的依照本發(fā)明的過濾器結(jié)構(gòu)的示例。各片材區(qū)段72包括被一定量的活性碳材料76，活性碳材料76夾在兩個(gè)非常薄的纖維網(wǎng)之間，纖維網(wǎng)的理想示例為多孔的，或者為50％或更大的孔隙度。活性碳材料76可以以粒子的形式存在，或者替代地可以以擠出或否則以壓縮的形式存在。粒子活性碳材料可以借助于例如膠水或其他粘合劑被固定在多孔網(wǎng)74之間的適當(dāng)位置。該示例中，空氣清潔通過活性碳的微孔中的氣態(tài)污染物的吸收過程而發(fā)生。

本發(fā)明與例如現(xiàn)有的平行板或波紋狀過濾器結(jié)構(gòu)相比的重要優(yōu)點(diǎn)是，可應(yīng)用簡單的制造方法，方法特別是基本類似于諸如圖1中所示的那些的打褶顆粒過濾器的批量制造中已經(jīng)采用的那些方法。

在圖7中示出了用于制造依照本發(fā)明的過濾器結(jié)構(gòu)的方法的簡單示例。在該示例中，首先提供矩形過濾器片材40，并且隨后對該片材進(jìn)行操作以便實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)排的平行狹縫形狀開口80?？梢允┘永鐩_孔或切割處理，以便形成孔，余下的是將相鄰排分離的片材材料的橋。然而，在替代示例中，過濾器片材可能設(shè)置有孔，孔已經(jīng)通過沖孔或切割的現(xiàn)有方法、或者通過從由孔占據(jù)的區(qū)域去除材料的片材成型處理而加工成。

對現(xiàn)在已形成有孔的過濾器片材施加打褶處理，包括形成與狹縫形狀開口的縱向延伸平行走向的折疊，各折疊的方向與任何相鄰折疊的方向交替。通過沿著狹縫80的延伸折疊，狹縫被包含到由折疊形成的折痕中，由此產(chǎn)生了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特性。

過濾器片材可以包括單排或多于單排的開口。如果只形成單排，則各折痕(頂部或基部)最多在折痕中包含一個(gè)狹縫。在設(shè)置多于一個(gè)排的情況下，在各折痕中具有多于一個(gè)的狹縫特征。在圖7中，例如，兩排狹縫形成在過濾器片材中，并且對應(yīng)地兩個(gè)開口形成在各折痕中。

與要求制造和組裝很多不同的部件的平行板和波紋狀過濾器裝置的制造方法相比，本方法要求僅要求對一個(gè)主要組成部件(過濾器片材40)操作，并因此代表了顯著的簡化。另外，本方法基本類似于用于打褶顆粒過濾器的完善的制造過程，該方法的簡單示例示出在圖1a中。圖7的方法與圖1a的方法的不同僅在于，包括在折疊前在片材中形成狹縫80狀孔的額外步驟。這樣的步驟可以容易地添加至現(xiàn)有制造方法流程中而不需要對設(shè)備或機(jī)構(gòu)進(jìn)行顯著更改。

可以應(yīng)用本方法的其他變型以便制造出具有不同布置的折痕和開口的過濾器結(jié)構(gòu)。在圖7的特定示例中，僅沿著狹縫的延伸形成折疊，并且對應(yīng)地制造出在各折痕且每一個(gè)折痕內(nèi)包含狹縫的過濾器結(jié)構(gòu)。然而，在替代示例中，可以形成與狹縫形狀開口的縱向延伸平行但不重合的附加折疊，由此制造出一些折痕沒有開口的的過濾器結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)施例中，例如，在與狹縫形狀開口等距以及與其重合的所有點(diǎn)處形成折疊。以該方式，形成了兩組折痕：一組包含開口，并且一組沒有開口。在各排中的狹縫相對于彼此均勻間隔的情況下，通過本方法制造出的過濾器結(jié)構(gòu)例如具有頂部折痕組和基部折痕組，各頂部折痕包含一個(gè)或多個(gè)狹縫形狀開口，其中基部折痕均不包含狹縫形狀孔。

替代地，孔可以不均勻地間隔開，或者，等同地可能以不均勻的布置形成與孔不重合的折疊。以該方式，可以形成有頂部和底部折痕組，其中頂部折痕中的一些但不是全部和/或底部折痕中的一些但不是全部包含孔。

另外地，所形成的片材區(qū)段42的高度可以通過使相鄰折疊之間的間距變化而變化。在圖7的簡單示例中，其中僅沿著與所形成的開口重合的線設(shè)置折疊，這對應(yīng)于相鄰形成的孔之間的變化的間距。在一個(gè)優(yōu)選示例中，同一排的相鄰孔之間的間距可以在10mm與60mm之間。

在不同的示例中，過濾器結(jié)構(gòu)可以包括具有不同成分(適于不同種類的污染物的提取)的過濾器片材，并且這些可能要求對通用制造方法變型。例如，過濾器片材可能包括化學(xué)浸漬的載體，浸漬劑能夠憑借例如一個(gè)或多個(gè)酸堿相互作用或者也許通過化學(xué)縮合反應(yīng)從空氣中化學(xué)吸收污染氣體。浸漬的過濾器材料特別適用于甲醛和/或諸如so2、乙酸、甲酸或hnox等的小酸性氣體的去除的情況。

對于該示例，有利的是，從親水性纖維素(縐紗)紙或玻璃纖維材料或無紡布的載體片材開始，以依照上面描述的方法形成孔并且以打褶，并接著隨后用合適的浸漬劑或浸漬劑的混合物浸漬片材。上面詳細(xì)描述了合適的這種混合物。

除了打褶之外，本方法在一些示例中可以附加有形成框架的進(jìn)一步的處理；向過濾器片材提供剛性結(jié)構(gòu)，用于容納過濾器片材和用于維持打褶形狀。在一些情況中，打褶的尺寸和形狀可以借助于打褶之間的額外間隔件被另外地支撐和固定在適當(dāng)位置。然而，在其他示例中，這些步驟被省略—例如，在過濾器片材由在沒有外部機(jī)械支撐的情況下保持其形狀的材料構(gòu)成的情況下，或者在過濾器結(jié)構(gòu)要作為組成部件被包含在已經(jīng)包括用于容納過濾器片材的元件的系統(tǒng)的較大結(jié)構(gòu)內(nèi)的情況下。

用于從空氣中的提取氣態(tài)污染物的過濾器結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是眾多且廣泛的。本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有的類似過濾器的特定優(yōu)點(diǎn)包括跨過濾器的降低的空氣壓降。這使得過濾器特別適合于如下應(yīng)用，其中待過濾的氣體例如憑借風(fēng)扇或泵被機(jī)械地輔助跨過濾器通過。降低的空氣壓降意味著空氣可以在這些情況中以較少努力通過過濾器結(jié)構(gòu)，減輕了能量成本，或者替代地允許空氣跨裝置的較快流動(dòng)速率。

上面描述的過濾器結(jié)構(gòu)可以容易地被包含在較大空氣清潔單元或空氣過濾器堆疊體中。過濾器可以例如與一個(gè)或多個(gè)附加過濾器(諸如顆粒過濾器等)串聯(lián)組合地放置。在該情況中，顆粒過濾器優(yōu)選地放置在氣體過濾器的上游，以便保護(hù)后者免于活性過濾表面上的顆粒沉積。替代地，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)變體實(shí)施例可以與其自身(例如具有適于不同種類的氣態(tài)污染物的提取的過濾器片材的實(shí)施例)串聯(lián)組合地放置。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在實(shí)踐所要求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)從對附圖、公開和隨附權(quán)利要求的研究中理解并實(shí)現(xiàn)對所公開的實(shí)施例做出的其他變型。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。相互不同的從屬權(quán)利要求中記載了某些措施這個(gè)純粹的事實(shí)不表明這些措施的組合不能有利地使用。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)該解釋為限制權(quán)利要求的范圍。