Фильтровальный блок и способ фильтрации для воздуха и газообразных сред
Изобретение относится к фильтровальному блоку для воздуха и газообразных сред. Фильтровальный блок содержит канал, по которому протекает газообразная среда, которая содержит загрязнители различных видов, по меньшей мере одну фильтровальную станцию для удаления загрязнителей типа токсичных газов и твердых частиц с размерами, предпочтительно превышающими 50 мкм, по меньшей мере одну электропроводящую решетку, которая имеет по меньшей мере одно отверстие, которое расположено напротив и вблизи по меньшей мере одной электропроводящей нити, поддерживаемой под отрицательным электрическим потенциалом для эмиссии электронов, которые могут соединяться попарно с загрязнителями, такими как твердые частицы и микроорганизмы, имеющие размеры предпочтительно в диапазоне от 10 нм до 50 мкм, причем вниз по потоку от вышеупомянутой решетки имеется по меньшей мере одна накопительная пластина, на которой поддерживается положительный электрический потенциал для устойчивого сбора загрязнителей, связанных попарно с электронами, по меньшей мере один источник эмиссии ионов для восстановления электрического заряда газообразной среды, которая обтекает вышеупомянутый источник. Способ фильтрации включает воздействие на газообразную среду потока электронов, испускаемых электропроводящей решеткой, которая расположена вдоль вышеупомянутого канала, и нитью, устойчивый сбор загрязнителей, соединенных попарно с электронами, на по меньшей мере одной накопительной пластине, восстановление электрического заряда газообразной среды с помощью по меньшей мере одного источника эмиссии ионов, удаление из газообразной среды на этапе, который является превентивным, последующим, промежуточным относительно предшествующих вышеупомянутых этапов, загрязнителей типа токсичных газов и твердых частиц с размерами, предпочтительно превышающими 50 мкм, на по меньшей мере одной фильтровальной станции, расположенной вдоль канала. Технический результат: повышение эффективности очистки. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к фильтровальному блоку и способу фильтрации для воздуха и газообразных сред.
Уровень техники
Как известно, внимание к условиям обеспечения здоровья и гигиены в замкнутых окружающих пространствах, в которых работают люди, является всегда повышенным, как для тех зданий (больниц, поликлиник, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, и т.п.), где абсолютное отсутствие загрязняющих веществ, болезнетворных микроорганизмов, микробов и т.п. является обязательным условием из-за самой природы тех видов деятельности, которые осуществляются в этих зданиях, а в более общем случае для любого места, общественного или частного, в котором один человек или большее число людей могут находиться в течение более или менее длительных периодов времени.
Кроме того, целесообразно следить за тем, чтобы содержание в воздухе, которым дышат люди в замкнутых помещениях, разнообразных типов загрязняющих веществ и/или веществ, потенциально опасных для человека, было ограниченным. Помимо пыли и частиц различных размеров (от размера в несколько микрон до нанометров), в действительности возможно, например, обнаружить в воздухе токсичные газы или микроорганизмы различной природы (вирусы, бактерии, споры, плесень, грибковые образования, и т.д.). Кроме того, иногда обнаруживается отсутствие отрицательных ионов, что фактически определяет своего рода «электрическое» загрязнение, которому необходимо противодействовать для обеспечения оптимальных условий гигиены и охраны здоровья.
Предупредительные меры или средства защиты, которые типично применяются, обычно состоят из фильтров избирательного действия, направленных именно на конкретную категорию нежелательного вещества (и зачастую, как в случае фильтров для улавливания частиц, они оказываются неэффективными для защиты от частиц меньших размеров).
Следовательно, кажется очевидным, насколько трудно, если вообще возможно, обеспечить фильтрацию и удаление всех различных типов загрязняющих веществ, как того требуют постоянно ужесточаемые гигиенические/санитарные требования, если только не прибегать к сложным инфраструктурам и установкам, затруднительным в монтаже, которые ввиду высокой стоимости и/или проблем логистики зачатую оказываются неэкономичными (и следовательно неприменимыми) для большинства приложений.
Раскрытие изобретения
Основная цель данного изобретения - решить описанные выше проблемы путем обеспечения блока для фильтрации воздуха и газообразных сред в общем, который окажется эффективным для защиты от различных типов загрязнителей.
В рамках этой общей цели цель данного изобретения - предложить способ, который позволяет осуществлять фильтрацию воздуха и газообразных сред в общем для защиты от различных типов загрязнителей.
Еще одна цель данного изобретения - обеспечить фильтровальный блок, который обеспечивает здоровье и хорошее самочувствие людей, которые работают в помещениях, в которых он установлен.
Еще одна цель данного изобретения - предложить блок, который обеспечивает эффективную фильтрацию, не требуя выполнения значительных периодических работ по техобслуживанию.
Дополнительная цель данного изобретения - предложить блок, который обеспечивает эффективную фильтрацию воздуха для удаления частиц любого размера, микроорганизмов, токсичных газов, одновременно путем восстановления баланса содержания отрицательных ионов.
Еще одна цель данного изобретения - предложить блок с гарантированной реализацией, и который обеспечивает высокую надежность эксплуатации.
Последняя, но не менее важная цель данного изобретения - предложить блок низкой стоимости, и который может быть легко реализуем, начиная с элементов и материалов, которые имеются в широкой продаже.
Еще одна цель данного изобретения - предложить способ, который является реализуемым простым образом и с ограниченными материальными затратами.
Эта задача и эти цели достигаются с помощью фильтровального блока для воздуха и газообразных сред в общем, содержащего канал, по которому протекает газообразная среда, содержащая загрязнители различных типов, характеризующегося тем, что он содержит: по меньшей мере одну фильтровальную станцию для удаления загрязнителей типа токсичных газов и твердых частиц, имеющих размеры, предпочтительно превышающие 50 мкм; по меньшей мере одну электропроводящую решетку, имеющую по меньшей мере одно отверстие, которое расположено напротив и вблизи по меньшей мере одной электропроводящей нити, причем на вышеупомянутой по меньшей мере одной решетке и вышеупомянутой по меньшей мере одной нити поддерживается отрицательный электрический потенциал для эмиссии электронов, которые могут соединяться попарно с загрязнителями, такими как твердые частицы и микроорганизмы, предпочтительно имеющими размеры от 10 нм до 50 мкм, причем вниз по потоку от вышеупомянутой решетки расположена по меньшей мере одна накопительная пластина, на которой поддерживается положительный электрический потенциал для устойчивого сбора загрязнителей, соединенных попарно с электронами; по меньшей мере один источник эмиссии ионов для восстановления электрического заряда газообразной среды, обтекающей вышеупомянутый источник.
Эта задача и эти цели достигаются также с помощью способа фильтрации воздуха и газообразных сред в общем, который заключается в следующем: воздействие на газообразную среду, которая содержит загрязнители различных типов, потока электронов, испускаемых по меньшей мере одной электропроводящей решеткой, которая расположена вдоль вышеупомянутого канала и имеет по меньшей мере одно отверстие, и по меньшей мере одной электропроводящей нитью, которая расположена напротив и вблизи вышеупомянутого по меньшей мере одного отверстия, причем на вышеупомянутой решетке и вышеупомянутой по меньшей мере одной нити поддерживается отрицательный электрический потенциал для соединения электронов попарно с загрязнителями типа твердых частиц и микроорганизмов, с размерами, составляющими предпочтительно от 10 нм до 50 мкм; устойчивый сбор загрязнителей, соединенных с электронами, на по меньшей мере одной накопительной пластине, на которой поддерживается положительный электрический потенциал, расположенной вдоль вышеупомянутого канала вниз по потоку от вышеупомянутой по меньшей мере одной решетки; восстановление электрического заряда газообразной среды с помощью по меньшей мере одного источника эмиссии ионов, расположенного вдоль вышеупомянутого канала вниз по потоку от вышеупомянутой решетки и вышеупомянутой по меньшей мере одной накопительной пластины, удаление из газообразной среды в течение превентивной стадии или после предыдущих вышеупомянутых стадий или в промежутке между ними загрязнителей типа токсичных газов и твердых частиц с размерами, предпочтительно превышающими 50 мкм, на по меньшей мере одной фильтрационной станции, расположенной вдоль канала, через который может протекать газообразная среда.
Краткое описание чертежей
Прочие характеристики и преимущества данного изобретения станут очевидны из описания двух предпочтительных, но не исключительных, вариантов реализации блока (и способа) согласно данному изобретению, проиллюстрированных с помощью примера, не ограничивающего рамки изобретения, на прилагаемых чертежах, на которых:
На фиг. 1 изображен схематически фильтрационный блок согласно данному изобретению на виде сбоку и в частичном разрезе.
На фиг. 2 изображена схематически электропроводящая решетка на виде в перспективе в первом варианте осуществления данного изобретения.
На фиг. 3 изображена схематически электропроводящая решетка на виде в перспективе во втором варианте осуществления данного изобретения.
Осуществление изобретения
С конкретной ссылкой на прилагаемые чертежи, в общем случае условным обозначением 1 указан блок, ответственный за фильтрацию воздуха и в более общем случае любой газообразной среды, содержащей загрязнители различных типов (как будет лучше объяснено на последующих страницах).
Начиная с этого момента указывается конкретно, что, согласно предпочтительному варианту осуществления данного изобретения, обрабатываемая газообразная среда представляет собой воздух, и следовательно ссылка будет сделана на него ниже в настоящем описании. В действительности, в этом предпочтительном варианте осуществления данного изобретения блок 1 может размещаться на трубопроводе любой установки кондиционирования воздуха, установки обдува воздухом, вентиляционной, нагревательной установки, и т.п., для того чтобы таким образом иметь возможность осуществлять фильтрацию и очищение от загрязнителей воздуха, который протекает через трубопровод, перед тем как он будет выпущен в замкнутое пространство (больницы, поликлиники, дома для престарелых и инвалидов, учреждения здравоохранения и т.п., но также рабочие места, общественные здания, частные здания, жилые дома, и т.д.). С другой стороны, блок 1 может просто располагаться вблизи соответствующего помещения и предназначаться для забора загрязненного воздуха из последнего и возврата его после фильтрационной обработки.
Не исключается, кроме того, использование (в любом случае попадающее в рамки объема патентной защиты формулы изобретения) блока 1 для фильтрации различных газообразных сред, в зависимости от конкретных потребностей.
К примеру, блок 1 может эффективно использоваться вдоль выходного контура отработанного газа, дыма и т.п. перед их выпуском в окружающую атмосферу.
В каждом случае блок 1 содержит канал 2, через который может протекать газообразная среда и который, например, образован имеющим определенную форму кожухом 3 (размещаемым вдоль трубопровода, ведущего в замкнутое пространство, или вдоль вышеупомянутого выходного контура).
Согласно данному изобретению, блок 1 содержит: по меньшей мере одну фильтровальную станцию, по меньшей мере одну электропроводящую решетку 4, имеющую по меньшей мере одно отверстие 5, которое расположено напротив и вблизи по меньшей мере одной электропроводящей нити 6, по меньшей мере одну накопительную пластину 7, расположенную вниз по потоку от решетки 4, и по меньшей мере один источник эмиссии ионов А (отрицательных ионов в предпочтительном варианте осуществления данного изобретения, описанном здесь с целью, не ограничивающей рамки изобретения) для восстановления электрического заряда, который желательно придать газообразной среде, протекающей через их источник перед ее выходом из канала 2 (по окончанию фильтровальной обработки).
Следует отметить, каким образом в предпочтительном варианте осуществления данного изобретения введенные выше элементы (станция, решетка 4 и накопительная пластина 7, источник эмиссии ионов) расположены последовательно вдоль канала 2 в том же порядке, в котором они были перечислены в предыдущем параграфе (и в котором они показаны на фиг. 1), но при этом не исключается возможность обеспечения блоков 1, в которых эти элементы расположены и установлены в другом порядке, без отхода от объема патентной защиты, определенной формулой изобретения.
С помощью фильтровальной станции, таким образом, имеется возможность удалять (как будет лучше показано на следующих страницах) загрязнители типа токсичных газов и твердых частиц, имеющих размеры, предпочтительно превышающие 50 мкм.
Кроме того, на решетке 4 и нити 6 поддерживается отрицательный электрический потенциал (величина которого, также изменяемая во времени и также различная у решетки 4 и нити 6, может быть выбрана по желанию, в зависимости от конкретных потребностей) таким образом, чтобы они испускали электроны в окружающую среду, которые могут в результате соединяться попарно (например, за счет электростатического притяжения) с загрязнителями типа твердых частиц и микроорганизмов, имеющих размеры, предпочтительно составляющие от 10 нм до 50 мкм, переносимыми воздухом.
Говоря точнее, в действительности, электропроводящая нить 6 образует предпочтительный источник эмиссии электронов, который в результате расположен в зоне прохождения по меньшей мере части воздуха (который фактически протекает через отверстие 5) таким образом, чтобы обеспечить оптимальное соединение попарно с очень большим числом загрязнителей, за которые отвечает его нить 6.
Отрицательный электрический заряд, таким образом, сообщается таким загрязнителям для их принудительного устойчивого сбора с помощью накопительной пластины 7, на которой для этой цели поддерживается положительный электрический потенциал и которая расположена вниз по потоку от решетки 4.
Следует отметить, каким образом накопительную пластину 7 можно легко удалять периодически для возможности технического обслуживания.
Также указывается, что существует возможность оснащения блока 1 по желанию рядом накопительных пластин 7, расположенных в различных конфигурациях (четное число «две к двум», обращенным друг к другу, с промежуточными слоями электроизоляционного материала), в зависимости от конкретных потребностей: к примеру, на прилагаемых чертежах показаны предложенные варианты осуществления данного изобретения, которые предусматривают использование накопительных пластин 7, расположенных параллельно вдоль канала 2.
Указано, что существует возможность, чтобы блок 1 содержал по меньшей мере первую электропроводящую нить 6, на которой поддерживается отрицательный электрический потенциал, расположенную напротив и вблизи отверстия 5 и установленную вниз по потоку от решетки 4, и по меньшей мере вторую электропроводящую нить 6', на которой поддерживается отрицательный электрический потенциал, расположенную напротив и вблизи проема 8 и установленную вверх по потоку от решетки 4. Таким образом, в объем патентной защиты, определенный формулой изобретения, попадают как технические решения вариантов осуществления данного изобретения, в которых по меньшей мере одна нить 6 расположена только вниз по потоку (или только вверх по потоку) от решетки 4, так и технические решения вариантов осуществления данного изобретения (предпочтительные), в которых по меньшей мере одна нить 6' расположена вверх по потоку, и по меньшей мере одна нить 6 расположена вниз по потоку от нее.
Очевидно, не исключается возможность того, чтобы решетка 4 включала в себя множество отверстий 5 с соответствующими электропроводящими нитями 6, расположенными напротив каждого одного из них. Говоря более конкретно, в предпочтительном варианте осуществления данного изобретения, приведенных на прилагаемых чертежах с помощью иллюстративного и не ограничивающего рамки изобретения применения данного изобретения, электропроводящая решетка 4 имеет множество отверстий 5, и каждое из них расположено напротив и вблизи соответствующего множества электропроводящих нитей 6, 6', некоторые из которых расположены вниз по потоку от каждого отверстия 5, другие расположены вверх по потоку от каждого отверстия 5 (как можно видеть на фиг. 1, тогда как на фиг. 2 для простоты показаны нити 5. расположенные вблизи единственного отверстия 5).
Таким путем вся масса воздуха, который протекает через канал 2, заставляют принудительно протекать через решетку 4 сквозь одно из ее отверстий 5, следовательно обтекать нити 6, 6', которые излучают в непосредственной близости очень большое число электронов: блок 1 согласно данному изобретению, таким образом, обеспечивает очень большую эффективность, поскольку воздух заставляют протекать через зону, в которой эмиссия электронов является максимальной, тем самым обеспечивая соединение последних попарно с очень большим числом загрязнителей, состоящих из твердых частиц (имеющих упомянутые выше размеры).
Благоприятно, что вышеупомянутая фильтровальная станция может содержать: по меньшей мере одну перфорированную пластину 8, которая, в свою очередь, содержит по меньшей мере одно отверстие, имеющее размеры предпочтительно от 150 мкм до 250 мкм (например, 200 мкм), по меньшей мере один активный углеродный фильтр 9 и по меньшей мере один фильтр 10 с электрически поляризованными нитями.
Таким образом, в первую очередь воздух входит в кожух 3 и в канал 2, проходя свободно через отверстие перфорированной пластины 8, которое, в отличие от воздуха, избирательно задерживает загрязнители типа твердых частиц, имеющие большие размеры, чем размеры отверстия.
Затем действие активного углеродного фильтра 9 обеспечивает адсорбирование загрязнителей типа токсичных газов, присутствующих в окружающем пространстве, из которого поступает воздух, обрабатываемый с помощью блока 1.
С этой целью указывается, что предусмотрена возможность добавлять подходящие добавки в специально рассчитанных композициях для того, чтобы сделать активный углеродный фильтр 9 избирательно эффективным по отношению к одному или нескольким токсичным газам (радон, формальдегид, и т.д.), представляющих значительный интерес для конкретного применения, для которого блок 1 предназначается время от времени.
Вниз по потоку от активного углеродного фильтра 9, как было видно ранее, таким образом, расположен по меньшей мере один фильтр 10 с электрически поляризованными нитями, который может, согласно фактически известным способам, осуществлять избирательное блокирование загрязнителей типа твердых частиц, имеющих размеры, предпочтительно в диапазоне от 50 мкм до 200 мкм (и следовательно с меньшими размерами, чем размеры, за которые отвечает блокирование перфорированной пластиной 8).
Необходимо отметить, кроме того, каким образом с положительным эффектом избирательность удержания твердых частиц больших размеров вверх по потоку на перфорированной платине 8 предотвращает опасность того, что задержанные загрязнители могут выпускаться из-за возможного закупоривания фильтровальной ткани, тем самым негативно влияя на соответствующую фильтрацию.
Вниз по потоку от активного угольного фильтра 9, как было видно ранее, частица меньших размеров, вплоть до нескольких нанометров, может эффективно удаляться воздухом, проходящим сквозь него, благодаря совместному действию решетки 4, нити 6 и накопительных пластин 7.
Во время протекания вдоль канала 2, следовательно, воздух постепенно очищается, и из него удаляются, помимо токсичных газов, также твердые загрязняющие частицы любого размера и типа (будь то микроорганизмы, пыль, микрочастицы, даже радиоактивные), тем самым добиваясь полной очистки протекающего в нем воздуха.
Полезно отметить, каким образом в предпочтительном варианте осуществления данного изобретения перфорированная пластина 8, активный угольный фильтр 9 и фильтр 10 с электрически поляризованными нитями расположены последовательно вдоль канала 2 в порядке, указанном выше (показанном, кроме того, на фиг. 1), но при этом не исключается объем патентной защиты, определенный формулой изобретения, при реализации блоков 1, в которых эти компоненты расположены в фильтровальной станции в другом порядке, в зависимости от конкретных требований.
Удобно, как также очевидно из фиг. 1, что блок 1 содержит по меньшей мере одну отклоняющую пластину 11, на которой поддерживается отрицательный электрический потенциал (возможно, равный потенциалу, который поддерживается на нити 6 и/или решетке 4) и которая расположена напротив накопительных пластин 7, так чтобы генерировать электрическое поле внутри канала 2 для отклонения загрязнителей, соединенных попарно с электронами, по направлению к его накопительным пластинам 7, способствуя их устойчивому сбору (за счет прилипания) на последних.
Кроме того, число отклоняющих пластин 11, расположенных внутри канала 2, может быть выбрано по желанию (аналогично их конфигурации), без отхода от объема патентной защиты, определенной формулой изобретения: на фиг. 1 дан возможный вариант осуществления данного изобретения, который предусматривает множество отклоняющих пластин 11, расположенных между каждой парой соседних накопительных пластин 7.
Удобно, что блок 1 согласно данному изобретению содержит одну или несколько бактерицидных ламп 12, которые расположены напротив накопительных пластин 7, для дезактивации загрязнителей типа микроорганизмов. В частности, согласно возможному варианту осуществления данного изобретения, каждая бактерицидная лампа 12 типа ультрафиолетовых ламп низкой мощности (без эмиссии озона) способна облучать постоянным образом накопительные пластины 7, на которых собираются микроорганизмы, связанные попарно с электронами, испускаемыми нитью 6.
Преимущественно блок 1 может содержать направляющий орган, в свою очередь, расположенный вблизи отверстий 5 и на котором поддерживается другой электрический потенциал (например, равный потенциалу заземления) относительно электрического потенциала нитей 6, для того, чтобы заставить электроны, испускаемые нитями, двигаться вдоль заранее заданной траектории, ведущей точно к его направляющему элементу, и, следовательно, такой, чтобы она, согласно конкретным требованиям, пересекала поток воздуха при условиях, которые, как предполагается, могут наилучшим образом способствовать соединению электронов с загрязнителями.
Говоря более конкретно, направляющий орган может состоять из металлического пленочного покрытия (например, изготовленного из меди), которое может наноситься на решетку 4. Альтернативно этот орган может состоять из металлической сетки, расположенной параллельным образом вблизи решетки 4, и к которой таким образом могут притягиваться электроны, испускаемые нитями 6 (и их решеткой 4).
Кроме того, в третьем варианте осуществления данного изобретения, проиллюстрированного просто с помощью примера, но не ограничивающего рамки изобретения, на фиг. 3 направляющие органы состоят из покрывающего слоя цилиндрического верха 13 выступающих вверх рам, который проходит от кромки отверстий 5 с осевой протяженностью, большей, чем длина нитей 6.
Различные предлагаемые варианты осуществления данного изобретения, подобно другим, возможно приемлемым, таким образом, позволяют изменять направление эмиссии электронов, в зависимости от конкретных нужд применения.
Безусловно, блок 1 содержит элемент 14 транспортировки газообразной среды (например, вентилятор), расположенный внутри канала 2. Вентилятор может, таким образом, засасывать снаружи с помощью множества впускных отверстий 15 газообразную среду, содержащую загрязнители, которую желательно обработать с помощью блока 1, и обеспечивать ее принудительную передачу к выпускному отверстию 16, выбрасывая ее наружу после удаления загрязнителей и после восстановления желаемого электрического заряда.
В не ограничивающем рамки изобретения применении предпочтительного варианта осуществления данного изобретения фильтровальная станция содержит множество перфорированных пластин 8, расположенных таким образом, чтобы они располагались напротив соответствующих впускных отверстий 15; кроме того, к каждой перфорированной пластине 8 на противоположной стороне относительно впускных отверстий 15 прикреплены соответствующие активные угольные фильтры 9.
Эти активные угольные фильтры 9 могут удобно иметь соответствующие каталитические активаторы, предназначенные для оптимальной адсорбции загрязнителей типа токсичных газов (предотвращая опасность того, что только адсорбция за счет молекулярного притяжения пустот активированного угля не способна удалять в лучшем случае токсичные газы).
Кроме того, преимуществом является то, что, со ссылкой на предпочтительный, но не исключительный, вариант осуществления данного изобретения, на каждом активном угольном фильтре 9 с противоположной стороны относительно перфорированных пластин 8 установлен соответствующий фильтр 10 с электрически поляризованными нитями, по существу состоящий из ткани, образованной из этих нитей.
Способ фильтрации для воздуха и газообразных сред в общем заключается, на первом этапе а. в пересечении газообразной среды, содержащей загрязнители различных типов, потоком электронов, испускаемых как электропроводящей решеткой 4, расположенной вдоль канала 2 и имеющей по меньшей мере одно отверстие 5, так и по меньшей мере одной электропроводящей нитью 6, которая расположена напротив и вблизи отверстия 5.
Как на решетке 4, так и на нити 6 поддерживается отрицательный электрический потенциал, чтобы обеспечить соединение попарно, например, за счет электростатического притяжения электронов (для эмиссии которых нить 6 образует специальный источник), с загрязнителями типа твердых частиц и микроорганизмов, имеющих размеры предпочтительно от 10 нм до 50 мкм.
Затем загрязнители, связанные попарно с электронами, могут быть собраны на этапе b. на накопительной пластине 7, на которой поддерживается для этой цели положительный электрический потенциал, и которая расположена вдоль канала 2 вниз по потоку от решетки 4.
Кроме того, способ согласно данному изобретению предусматривает на этапе с.восстановление электрического заряда газообразной среды (будь то воздух или иная среда) с помощью источника эмиссии ионов А, расположенного вдоль канала 2 вниз по потоку от решетки 4 и накопительной пластины 7.
Вначале (как это имеет место в предпочтительном варианте осуществления данного изобретения), или после этапов a., b., с, перечисленных выше, или даже во время промежутков между ними способ согласно данному изобретению предусматривает также на этапе d. удаление из газообразной среды (будь то воздух согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, или другая среда) загрязнителей типа токсичных газов и твердых частиц, имеющих размеры предпочтительно больше, чем 50 мкм, на по меньшей мере одной фильтровальной станции, расположенной вдоль канала 2, через который может протекать газообразная среда.
Говоря более конкретно, как было видно ранее, фильтровальная станция, которая позволяет осуществлять этап d. удаления загрязнителей способа, реализованного согласно данному изобретению, содержит (в любом порядке, но предпочтительно расположенные последовательно вдоль канала 2 в порядке, предложенном в настоящем документе): по меньшей мере одну перфорированную пластину 8, которая содержит, в свою очередь, по меньшей мере одно отверстие с размерами, предпочтительно составляющими от 150 мкм до 250 мкм, по меньшей мере один активный угольный фильтр 9 для поглощения загрязнителей типа токсичных газов и по меньшей мере один фильтр 10 с электрически поляризованными нитями для селективного блокирования загрязнителей типа твердых частиц, имеющих размеры предпочтительно от 50 мкм до 200 мкм.
Перфорированная пластина 8 обеспечивает свободное протекание газообразной среды, но избирательно задерживает загрязнители типа твердых частиц с размерами, большими, чем размеры вышеупомянутого отверстия.
Таким образом, очевидно, как блок 1, выполненный согласно данному изобретению (и способ, реализованный согласно данному изобретению) позволяют осуществлять в подходящей последовательности множество операций фильтрации таким образом, чтобы обеспечить эффективное и оптимальное удаление различных типов загрязнителей (частиц любого размера, микроорганизмов, токсичных газов, путем восстановления в то же время содержания отрицательных ионов), переносимых обрабатываемым воздухом, обеспечивая условия для хорошего самочувствия и здоровья людей, которые работают в помещениях, в которых он установлен.
В действительности, первая стадия предварительной фильтрации позволяет в первую очередь удалить из воздуха (который протекает через канал 2, и который нагнетается вентилятором) твердые частицы более крупных размеров; затем, после удаления даже токсичных газов благодаря активному угольному фильтру 9, фильтр 10 с электрически поляризованными нитями избирательно блокирует загрязнители типа твердых частиц с размерами, составляющими предпочтительно от 50 мкм до 200 мкм.
Затем воздух проходит сквозь отверстия 5 решетки 4, тем самым обтекая нити 6: твердые частицы меньших размеров (будь то частицы, микроорганизмы или прочие) могут таким образом соединяться попарно с электронами, испускаемыми нитями 6 из решетки 4, для их направления (при воздействии отклоняющих пластин 11) к накопительным пластинам 7.
Блок 7 может, следовательно, выполнять различные операции фильтрующей обработки в отношении твердых частиц (какого бы типа они ни были), каждая из которых предназначена для загрязнителей постепенно уменьшающихся размеров, для достижения полного удаления этих частиц (или во всяком случае удаления большей их части); кроме того, обеспечивается удаление токсичных газов благодаря наличию активного углеродного фильтра 9.
Относительно загрязнителей типа микроорганизмов (или какого бы типа они ни были), подтверждено, каким образом они после их сбора на накопительных пластинах 7 (и удаления воздухом) могут быть необратимо дезактивированы благодаря бактерицидным лампам 12; ультрафиолетовая стерилизация позволяет дезактивировать микроорганизмы путем непосредственного воздействия на их ДНК и точно, поскольку действие ламп 12 (кроме того, расположенных вблизи накопительных пластин 7, в сторону которых они направлены) происходит тогда, когда микроорганизмы уже были удалены из воздуха, можно выбрать, как было видно ранее, лампы 12 низкой мощности, тем самым ограничивая величины потребления электроэнергии, поскольку облучение может производиться постоянным образом и без временных ограничений.
Вниз по потоку от решетки 4 и накопительных пластин 7, как было указано ранее, наличие источника ионов А (например, типа с ионизирующими наконечниками, направленных, как и поток воздуха, который протекает через канал 2 и расположенных напротив выпускного отверстия 16, или даже выходящий из него) обеспечивает значительное присутствие отрицательных ионов А, чтобы восстановить баланс электрического заряда. Кроме того, поскольку этот источник воздействует на воздух с уже удаленными к этому моменту загрязнителями, нет необходимости применять источник электропитания с высоким напряжением, тем самым исключая образование вредного озона.
Указывается, каким образом источник может испускать ионы А внутри канала 2 вниз по потоку от накопительной пластины 7 и/или снаружи канала 2 у выходного отверстия 16 (как в примере, изображенном на фиг. 1), в зависимости от конкретных требований применения.
Также является очевидным, как эффективная фильтрация, обеспечиваемая блоком 1 (и способом), выполненным согласно данному изобретению, достигается практическим и легким образом, не требуя установки сложных инфраструктур и не вызывая необходимости проведения значительных периодических работ по техобслуживанию.
Воздух, выпускаемый в окружающую среду, после прохождения через канал 2 обеспечивает людям приятное ощущение с точки зрения обоняния, помимо обеспечения их хорошего физического самочувствия в течение длительного времени (в частности, поскольку это позволяет им дышать чистым воздухом), без возникновения негативных побочных эффектов, даже (как указывалось выше) при отсутствии технического обслуживания.
Практически обнаружено, как блок и способ, выполненные согласно данному изобретению, полностью достигают поставленную задачу, поскольку использование по меньшей мере одной фильтровальной станции, по меньшей мере одной электропроводящей решетки, имеющей по меньшей мере одно отверстие, которое расположено напротив и вблизи по меньшей мере одной электропроводящей нити, по меньшей мере одной накопительной пластины, расположенной вниз по потоку от решетки, и по меньшей мере одного источника эмиссии ионов позволяет изготовить блок фильтрации воздуха и газообразных сред в общем, который в результате является эффективным для защиты от разнообразных типов загрязнителей.
К примеру, экспериментальные испытания показали, каким образом благодаря использованию блока 1, выполненного согласно данному изобретению (или осуществлению способа согласно данному изобретению), возможно обеспечить уменьшение общего содержания бактерий на более чем 90%, уменьшение газообразных химических загрязняющих веществ (токсичных газов), эквивалентное приблизительно 15 полным заменам воздуха каждый час, уменьшение содержания сверхмалых частиц (размеров в диапазоне от 10 нм до 100 нм), в дополнение к снижению концентраций спор аллергенов, с активным источником в помещении всего лишь через четыре часа, получая ламинарный поток обработанного воздуха, который проходит на расстояние до 6 метров, без создания какого-либо дискомфорта для людей.
Данное изобретение, выполненное таким образом, допускает многочисленные модификации и вариации, все из которых находятся в рамках идеи изобретения; кроме того все детали могут быть заменены другими технически эквивалентными элементами.
К примеру, хотя не исключается возможность применения различных конфигураций, в любом случае находящихся в объеме патентной защиты, определенной формулой изобретения, каждая нить 6 предпочтительно изготавливается из металлического материала и выполнена многополюсного типа. Кроме того, каждая нить 6 имеет закрепленный первый конец, жестко прикрепленный к решетке 4 на диаметральном ребре 17, которое пересекает каждое отверстие 5, и на противоположной стороне второй свободный конец, находящийся на расстоянии от решетки 6 и предпочтительно имеющий клинообразную форму для обеспечения оптимальной эмиссии и рассеяния электронов.
В примерах проиллюстрированных вариантов осуществления данного изобретения, отдельные характеристики, приведенные в отношении конкретных примеров, могут быть фактически взаимозаменяемыми с другими характеристиками, существующими в других примерах вариантов осуществления данного изобретения.
На практике используемые материалы и размеры могут быть любыми, в соответствии с требованиями и состоянием техники.
1. Фильтровальный блок для воздуха и газообразных сред, содержащий канал (2), по которому может протекать газообразная среда, которая содержит загрязнители различных видов, причем вышеупомянутый фильтровальный блок содержит:
- по меньшей мере одну фильтровальную станцию для удаления загрязнителей типа токсичных газов и твердых частиц с размерами, предпочтительно превышающими 50 мкм;
- по меньшей мере одну электропроводящую решетку (4), которая имеет по меньшей мере одно отверстие (5), которое расположено напротив и вблизи по меньшей мере одной электропроводящей нити (6), причем на вышеупомянутой по меньшей мере одной решетке (4) и вышеупомянутой по меньшей мере одной нити (6) поддерживается отрицательный электрический потенциал для эмиссии электронов, которые могут соединяться попарно с загрязнителями, такими как твердые частицы и микроорганизмы, имеющие размеры предпочтительно в диапазоне от 10 нм до 50 мкм, причем вниз по потоку от вышеупомянутой решетки (4) имеется по меньшей мере одна накопительная пластина (7), на которой поддерживается положительный электрический потенциал для устойчивого сбора загрязнителей, связанных попарно с электронами;
- по меньшей мере один источник эмиссии ионов (А) для восстановления электрического заряда газообразной среды, которая обтекает вышеупомянутый источник.
2. Фильтровальный блок по п. 1, отличающийся тем, что в нем вышеупомянутая фильтровальная станция дополнительно содержит:
- по меньшей мере одну перфорированную пластину (8), содержащую по меньшей мере одно отверстие с размерами, предпочтительно составляющими от 150 до 250 мкм, предназначенное для свободного прохождения газообразной среды и избирательного задержания загрязнителей типа твердых частиц с размерами, превышающими размеры вышеупомянутого по меньшей мере одного отверстия;
- по меньшей мере один фильтр (9) с активированным углем для поглощения загрязнителей типа токсичных газов;
- по меньшей мере один фильтр (10) с электрически поляризованными нитями для избирательного задержания загрязнителей типа твердых частиц с размерами, предпочтительно составляющими от 50 до 200 мкм.
3. Фильтровальный блок по п. 1, отличающийся тем, что в нем вышеупомянутая электропроводящая решетка (4) имеет множество отверстий (5), причем каждое из вышеупомянутых отверстий (5) расположено напротив и вблизи соответствующего множества электропроводящих нитей (6, 6'), причем некоторые из вышеупомянутыхэлектропроводящих нитей (6) расположены вниз по потоку от каждого из вышеупомянутых отверстий (5), другие из вышеупомянутых электропроводящих нитей (6') расположены вверх по потоку от каждого из вышеупомянутых отверстий (5).
4. Фильтровальный блок по п. 2, отличающийся тем, что в нем вышеупомянутая электропроводящая решетка (4) имеет множество отверстий (5), причем каждое из вышеупомянутых отверстий (5) расположено напротив и вблизи соответствующего множества электропроводящих нитей (6, 6'), причем некоторые из вышеупомянутых электропроводящих нитей (6) расположены вниз по потоку от каждого из вышеупомянутых отверстий (5), другие из вышеупомянутых электропроводящих нитей (6') расположены вверх по потоку от каждого из вышеупомянутых отверстий (5).
5. Фильтровальный блок по п. 1, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну отклоняющую пластину (11), на которой поддерживается отрицательный электрический потенциал и которая расположена напротив вышеупомянутой по меньшей мере одной накопительной пластины (7), чтобы генерировать электрическое поле внутри вышеупомянутого канала (2) для отклонения перемещения загрязнителей, соединенных с электронами, в направлении к вышеупомянутой накопительной пластине (7).
6. Фильтровальный блок по п. 1, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну бактерицидную лампу (12), которая расположена напротив вышеупомянутой по меньшей мере одной накопительной пластины, предназначенную для дезактивации загрязнителей, таких как микроорганизмы.
7. Фильтровальный блок по п. 1, отличающийся тем, что он содержит элемент (14) транспортировки газообразной среды, который расположен внутри вышеупомянутого канала (2), предназначенный для засасывания снаружи через множество впускных отверстий (15) газообразной среды, которая содержит загрязнители, и для ее принудительной передачи к выпускному отверстию (16) для выброса наружу газообразной среды после удаления загрязнителей и восстановления желаемого электрического заряда.
8. Фильтровальный блок по п. 7, отличающийся тем, что в нем вышеупомянутая фильтровальная станция содержит множество вышеупомянутых перфорированных пластин (8), которые расположены таким образом, чтобы они находились напротив соответствующих из вышеупомянутых впускных отверстий (15), причем соответствующие из вышеупомянутых фильтров (9) с активированным углем прикреплены к каждой одной из вышеупомянутых перфорированных пластин (8) на противоположной стороне относительно вышеупомянутых впускных отверстий и снабжены соответствующими каталитическими активаторами для оптимального поглощения загрязнителей типа токсичных газов.
9. Фильтровальный блок по п. 8, отличающийся тем, что в нем соответствующий вышеупомянутый фильтр (10) с электрически поляризованными волокнами, образованный по существу тканью, состоящей из вышеупомянутых волокон, установлен на каждый из вышеупомянутых фильтров (9) с активированным углем на противоположной стороне относительно вышеупомянутых перфорированных пластин (8).
10. Способ фильтрации воздуха и газообразных сред, включающий следующие этапы:
a) воздействие на газообразную среду, которая содержит загрязнители различных типов, потока электронов, испускаемых по меньшей мере одной электропроводящей решеткой (4), которая расположена вдоль вышеупомянутого канала (2) и имеет по меньшей мере одно отверстие (5), и по меньшей мере одной электропроводящей нитью (6), которая расположена напротив и вблизи вышеупомянутого по меньшей мере одного отверстия (5), причем на вышеупомянутой решетке (4) и вышеупомянутой по меньшей мере одной нити (6) поддерживается отрицательный электрический потенциал для соединения электронов в паре с загрязнителями типа твердых частиц и микроорганизмов с размерами, составляющими от 10 нм до 50 мкм;
b) устойчивый сбор загрязнителей, соединенных попарно с электронами, на по меньшей мере одной накопительной пластине (7), на которой поддерживается положительный электрический потенциал, которая расположена вдоль вышеупомянутого канала (2) вниз по потоку от вышеупомянутой по меньшей мере одной решетки (4);
c) восстановление электрического заряда газообразной среды с помощью по меньшей мере одного источника эмиссии ионов (А), расположенного вдоль вышеупомянутого канала (2) вниз по потоку от вышеупомянутой решетки (4) и вышеупомянутой по меньшей мере одной накопительной пластины (7);
d) удаление из газообразной среды на этапе, который является превентивным, последующим, промежуточным относительно предшествующих вышеупомянутых этапов a, b и с, загрязнителей типа токсичных газов и твердых частиц с размерами, предпочтительно превышающими 50 мкм, на по меньшей мере одной фильтровальной станции, расположенной вдоль канала (2), через которую может протекать газообразная среда.
11. Способ фильтрации по п. 10, отличающийся тем, что фильтровальная станция содержит:
- по меньшей мере одну перфорированную пластину (8), содержащую по меньшей мере одно отверстие, размеры которого составляют предпочтительно от 150 до 250 мкм, предназначенное для свободного прохода газообразной среды и избирательного задержания загрязнителей типа твердых частиц с размерами, превышающими размеры вышеупомянутого по меньшей мере одного отверстия;
- по меньшей мере один фильтр (9) с активированным углем, предназначенный для поглощения загрязнителей типа токсичных газов;
- по меньшей мере один фильтр с электрически поляризованными волокнами (10), предназначенный для избирательного задержания загрязнителей типа твердых частиц с размерами, составляющими предпочтительно от 50 до 200 мкм.
