專利名稱：過(guò)濾流體的組合過(guò)濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于過(guò)濾流體的組合過(guò)濾器，特別是氣體，特別是過(guò)濾進(jìn)入交通工具乘客艙的空氣流。
背景技術(shù)：
過(guò)濾進(jìn)入交通工具乘客艙的空氣流的組合過(guò)濾器已眾所周知。這樣的過(guò)濾器系統(tǒng)通常包括含有吸附劑過(guò)濾介質(zhì)的顆粒過(guò)濾介質(zhì)。
例如，WO-A-95/26802公開(kāi)了一種組合過(guò)濾器系統(tǒng)，其包括折疊駐極體的帶電纖維/無(wú)紡過(guò)濾器介質(zhì)及活性碳顆粒墊板。盡管活性碳顆粒墊板顯示了良好的取決于墊板厚度和活性碳含量的氣體效率和/或氣體容量，但這樣的活性碳顆粒墊板的應(yīng)用引起了高的壓降。高的壓降對(duì)于交通工具乘客艙過(guò)濾器系統(tǒng)是不希望的。
EP-A-383236公開(kāi)了一種吸附顆粒層，其是一種與駐極體帶電無(wú)紡層一起折疊的層。盡管這樣組合過(guò)濾器具有可接受的壓降，但其使用壽命有限，即需要頻繁地更換。
因此希望進(jìn)一步改進(jìn)組合過(guò)濾器，特別是增加這樣的過(guò)濾器的##壽命而不使壓降增加到不能接受的水平。而且，對(duì)于用于機(jī)動(dòng)車而言，過(guò)濾器優(yōu)選應(yīng)這樣設(shè)計(jì)以滿足機(jī)動(dòng)車行業(yè)現(xiàn)有的安全規(guī)則。而且，組合過(guò)濾器應(yīng)優(yōu)選具有相同的或改進(jìn)的過(guò)濾器性能。進(jìn)一步優(yōu)選組合過(guò)濾器可以成本效益及容易的方式生產(chǎn)，可被容易地而且有效地安裝在機(jī)動(dòng)車內(nèi)用于過(guò)濾進(jìn)入該機(jī)動(dòng)車乘客艙的氣態(tài)流體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種組合過(guò)濾器用于過(guò)濾在流動(dòng)方向流動(dòng)的流體，包括--具有第一面和第二面的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)及--氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)，--其中所述的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)包括多個(gè)導(dǎo)向流動(dòng)方向的并由內(nèi)表面形成的流體通道，所述的流體通道具有通過(guò)所述流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)第一面的入口和通過(guò)第二面的出口，--其中所述流體通道的內(nèi)表面的至少部分提供有-結(jié)構(gòu)，從其中突出并形成流體通道或延伸進(jìn)入流體通道，或--電荷或--兩者的組合及--其中所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)包括具有第一和第二面的墊板，寬度和長(zhǎng)度兩者彼此及與流動(dòng)方向成直角，在流動(dòng)方向具有一定的厚度，所述墊板具有厚度基本恒定的至少一部分，所述的部分延伸越過(guò)所述墊板的寬度和長(zhǎng)度的部分。
本發(fā)明的組合過(guò)濾器在在整個(gè)使用壽命期間顯示出有利的低壓降。即本發(fā)明的組合過(guò)濾器在負(fù)荷下的過(guò)濾器整個(gè)使用壽命期間顯示出相對(duì)平坦的壓降變化，及因此相應(yīng)的長(zhǎng)使用壽命及高容量。
本發(fā)明組合過(guò)濾器的顆粒過(guò)濾介質(zhì)是一種在負(fù)荷下整個(gè)過(guò)濾器的使用壽命期間具有相對(duì)低的壓降增加的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)。令人驚奇地的是即使在流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)與具有一定的基本上為平坦或平整形狀的墊板結(jié)合的情況下，所述的優(yōu)點(diǎn)仍可保持。墊板包括基本上與流動(dòng)方向垂直延伸的越過(guò)墊板寬度和長(zhǎng)度方向的層。所述的層具有這樣的厚度，其基本上沿墊板的寬度和長(zhǎng)度方向恒定。作為選擇，所述的層包括在墊板的第一或第二或兩面的不同厚度的部分，例如構(gòu)造為特定的波紋狀，從而增加流體流動(dòng)橫截面的表面積。墊板的表面優(yōu)選彼此平行，特別是也平行于流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第一和第二面。因此，本發(fā)明的組合過(guò)濾器的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)沒(méi)有折疊結(jié)構(gòu)，但可有第一和第二相對(duì)面，在所述面的至少一個(gè)上提供有結(jié)構(gòu)(如突出和凹陷)以增加要過(guò)濾流體籍以完成過(guò)濾的表面積。
特別是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)由至少一種結(jié)構(gòu)化膜層和第二層形成，結(jié)構(gòu)化膜層具有第一面和第二面，至少結(jié)構(gòu)化膜層的一面至少部分形成所述的流體通道，而且在形成所述流體通道面的至少一部分上具有高的長(zhǎng)寬比構(gòu)造，其中第二膜層包括流體通道層，或另外的層，至少部分形成有序的通過(guò)流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的流體通道，其中膜層優(yōu)選帶靜電，并形成通過(guò)所述的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)第一面的多個(gè)入口及通過(guò)第二面的多個(gè)出口。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是用于形成流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第一結(jié)構(gòu)化膜的側(cè)視圖。
圖2是用于形成流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第二結(jié)構(gòu)化膜的側(cè)視圖。
圖3是用于形成流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第三結(jié)構(gòu)化膜的側(cè)視圖。
圖4是用于形成流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第四結(jié)構(gòu)化膜的側(cè)視圖。
圖5是異形膜和平面覆蓋膜層組件的視圖。
圖5A是具有另外功能層的異形膜和平面覆蓋膜層組件的視圖。
圖6是由圖5的組件形成的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第一實(shí)施方式的視圖。
圖7是流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第二實(shí)施方式的視圖。
圖8是具有線材穩(wěn)定層的等高異形膜層的視圖。
圖9是具有形成流體通道組件的平面膜覆蓋層的等高異形膜層的視圖。
圖10是流體通道顆粒介質(zhì)的第三實(shí)施方式的視圖。
圖11是用于形成流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第四結(jié)構(gòu)化膜的視圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的組合過(guò)濾器的代表性示意圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的組合過(guò)濾器的代表性示意圖。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提供一種用于過(guò)濾流體的組合過(guò)濾介質(zhì)系統(tǒng)，包括流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)及氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)。
本發(fā)明的組合過(guò)濾器特別適合用于交通工具，尤其是機(jī)動(dòng)車用于過(guò)濾進(jìn)入該車輛的乘客艙空氣。
組合過(guò)濾器的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)以墊板的形式提供，寬度及長(zhǎng)度彼此成直角，厚度基本上平行于流動(dòng)方向。因此，墊板不提供折疊構(gòu)造。面對(duì)流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的面基本上是平的。在這種意義下平的意味著面可以提供有這樣的結(jié)構(gòu)(如突出和凹陷)特別是以波紋形狀，這樣墊板的表面積，因此氣體吸附過(guò)濾的面積得以增加。在相對(duì)上述面的墊板的其他面上也可以提供相同的平的構(gòu)造。
因此，氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)由厚度為0.5～幾厘米的層組成，特別是2厘米或3厘米，基本上在一個(gè)平面內(nèi)延伸，通常與流動(dòng)方向垂直。長(zhǎng)度和寬度可在100mm～400mm之間變化，優(yōu)選為150mm～250mm。
氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)的吸附顆?？梢詾槿魏问熘哪軌驈牧黧w物流中除去不要的物質(zhì)例如不要的氣體或氣味的活性吸附劑顆粒。用于本發(fā)明的吸附顆粒包括活性碳顆粒、合成聚合物吸附器、活化樹(shù)脂及沸石。通常，顆粒粒度為0.01～2mm，優(yōu)選為0.05～1mm。顆粒通過(guò)粘合劑進(jìn)行結(jié)合。優(yōu)選用于本發(fā)明的吸附顆粒為活性碳顆粒。
組合過(guò)濾器通常具有位于流體通道過(guò)濾介質(zhì)下游側(cè)的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)，即要過(guò)濾的流體將首先通過(guò)流體通道過(guò)濾介質(zhì)之后通過(guò)氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)。
氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)可以是任何類型的適合吸附氣體的材料，特別是由負(fù)載有粘附其上的活性碳顆粒的纏結(jié)纖維組成。作為選擇，氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)包括彼此粘附聚集的活性碳顆粒以形成多孔結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)另外可提供有孔或通道，從入口面通過(guò)其延伸到出口面以進(jìn)一步減低多孔結(jié)構(gòu)的流動(dòng)阻力。最后，也可使用這樣的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)，其中活性碳顆粒結(jié)合到由纖維聚丙烯或類似材料的線材構(gòu)造的織物絡(luò)結(jié)構(gòu)上或發(fā)泡開(kāi)孔的聚氨酯泡沫上。使用粘合劑特別是聚氨酯基的樹(shù)脂使單個(gè)線材及碳顆粒粘合到結(jié)構(gòu)上。
組合過(guò)濾器的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)優(yōu)選由布置在蜂窩結(jié)構(gòu)的帶電異形膜組成以形成流體流體通道。流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)也可包括膜層，其中至少一部分膜層具有高的長(zhǎng)寬比結(jié)構(gòu)例如肋、主桿、小纖維或其他的非連續(xù)的突出，其使膜層的至少一個(gè)面的表面延伸。
在流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)中構(gòu)造膜層，所述的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)具有形成多個(gè)通過(guò)排列面進(jìn)入流體通道入口的等高異形膜層。所述的膜層具有形成流體通道或在其中延伸的結(jié)構(gòu)。流體通道可以由具有覆蓋膜層的單個(gè)等高異形膜層形成，或由相鄰的等高異形膜層形成。流體通道進(jìn)一步有出口，所述的出口可使流體進(jìn)入并通過(guò)通道而不必通過(guò)具有流動(dòng)阻力的過(guò)濾器層。流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的流體通道和開(kāi)口其本身由一個(gè)或多個(gè)至少部分由等高異形膜層形成的通道所形成。由在等高異形膜層中的峰或脊形成流體通道，可以是任何適合的形式，只要它們這樣排列以與相鄰的膜層一起形成通過(guò)流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的流體通道。例如，流體通道可以是獨(dú)立的非連續(xù)的由重復(fù)的脊形成的通道，或由峰結(jié)構(gòu)形成的內(nèi)部連通的通道。流體通道也可以是隔離的通道(如由峰或脊圍繞的封閉的谷)，其與另外的等高異形膜層形成流體通道(如其中在相鄰等高異形膜層上的谷被偏離以形成連續(xù)彎曲的通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)排列的路徑)。
多個(gè)相鄰的或者分離的或內(nèi)部連通的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的流體通道(如以一排共享一個(gè)共同的等高異形膜層的方式排列的一系列流體通道)優(yōu)選由單個(gè)等高異形膜層形成的一系列峰或脊形成。這些相鄰的流體通道形成流體通道層。等高異形膜層的峰或脊可以由平面的或異形的覆蓋層所穩(wěn)定或分離。覆蓋層是這樣的一種層，其為與等高異形膜層一面上的峰或脊相結(jié)合或接觸。在等高異形膜層的相對(duì)面上的峰或脊也可與覆蓋層結(jié)合或接觸。覆蓋層可覆蓋所有的或僅一部分等高異形膜層。如果覆蓋層是平面的膜層，覆蓋層與相關(guān)的等高異形膜層形成與膜覆蓋層接觸或結(jié)合的等高異形膜層的峰或脊之間的流體通道。
覆蓋層也可以是功能層例如吸附劑或顆粒過(guò)濾器，或穩(wěn)定層例如一系列的穩(wěn)定化細(xì)絲，或強(qiáng)化無(wú)紡織物。圖8顯示了具有結(jié)合在等高異形膜層42的峰44上的穩(wěn)定化細(xì)絲42的非連續(xù)柱狀結(jié)構(gòu)45的等高異形膜層40。為用作流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)，圖8的實(shí)施方式需要在另外的膜層例如覆蓋膜層或另外的等高異形膜層上被結(jié)合。如果另外的等高異形膜層結(jié)合到細(xì)絲42的層上，那么流體通道從兩個(gè)相鄰的等高異形膜層的兩個(gè)流體通道層形成。
由等高異形膜層10形成的流體通道層20中的相鄰的流體通道如14或16可以如圖5示意是相同的，或如圖9示意是不同的。在圖9中，流體通道層20相鄰的流體通道24和26是獨(dú)立的流體通道，其具有相同的高度但寬度不同。在圖5中，流體通道層20相鄰的流體通道14和16是獨(dú)立的流體通道，其具有相同的高度和寬度。對(duì)于可制造性而言，優(yōu)選形成等高異形膜層的流體通道的所有的，或至少大多數(shù)的峰或脊應(yīng)具有基本上的相同的高度。而且，流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)30的每一個(gè)相鄰的流體通道層20可以具有相同的流體通道構(gòu)造(如圖6示意)，或可以不同。流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的相鄰流體通道層的流體通道也可以直線對(duì)準(zhǔn)(如圖6示意)，或可以偏離(如7示意彼此具有一定的角度)或其一些的組合。流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的相鄰層疊的流體通道通常由單一的其中流體通道內(nèi)部連通、分離或均勻離開(kāi)和隔離(即不能延伸越過(guò)整個(gè)等高異形膜層)的等高異形膜層形成。由于有延伸越過(guò)整個(gè)等高異形膜層的流體通道，這些通道可以直線方式或曲線方式延伸。優(yōu)選，相鄰層疊的流體通道層的流體通道基本上是平行及以直線對(duì)準(zhǔn)(圖6)，但它們可以具有發(fā)散或會(huì)聚的角度。如果流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)由如圖10示意的圓柱形排列的流體通道形成，這些流體通道層可以由單一的具有任選的覆蓋層62的等高異形膜層60形成，所述的覆蓋層以螺旋狀或螺旋形排列方式圍繞中心軸64構(gòu)造。等高異形膜層優(yōu)選結(jié)合到一個(gè)覆蓋層62上以在制造中起穩(wěn)定作用，并與其他的覆蓋層62a摩擦接觸。
一對(duì)等高異形膜層可以彼此面對(duì)，如圖7示意在各自峰處相對(duì)的面彼此結(jié)合，或如圖5、6和10示意通過(guò)一個(gè)或多個(gè)覆蓋層分隔。當(dāng)?shù)雀弋愋文?1不與如圖7示意的中間膜層接觸時(shí)，流體通道在等高異形膜層31的相鄰內(nèi)部連通的流體通道如34和35之間波動(dòng)。
流體通道可提供通過(guò)流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的控制有序的流體流動(dòng)通道。對(duì)于過(guò)濾目的而言，可利用表面積的量取決于在流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)中的流體通道的可利用的表面積及這些流體通道的長(zhǎng)度。即，單個(gè)過(guò)濾介質(zhì)層的特征例如流體通道的長(zhǎng)度、通道的構(gòu)造及單個(gè)層的表面積。
由等高異形膜層提供的流體通道的單層可包括本發(fā)明的功能流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)，但是優(yōu)選多個(gè)層疊的流體通道形成功能化的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)。由層積的異形結(jié)構(gòu)化膜層形成的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)可提供有序的或設(shè)計(jì)的及機(jī)械穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)，而孔徑不變化及沒(méi)有非紡過(guò)濾器織物嚴(yán)重的不規(guī)則性?；诮M合過(guò)濾器擬用于最終的過(guò)濾要求，可以設(shè)計(jì)或控制任何的孔徑可變性及不規(guī)則性。因此當(dāng)流體物流經(jīng)過(guò)流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的流體通道時(shí)，經(jīng)均一的處理，這樣增強(qiáng)了過(guò)濾效率。一般地說(shuō)，形成流體通道的等高異形膜層可強(qiáng)化形成穩(wěn)定形式的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)，所述的形式可形成為多個(gè)自承構(gòu)造。
流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)可以成形為多種形狀或置于物體上而不壓碎并封閉流體通道。等高異形膜帶有靜電，同時(shí)與任何結(jié)合的覆蓋層或其他層具有等高異形的關(guān)系。這些層化的帶電等高異形膜層特征在于表面電壓至少為+/-1.5V，優(yōu)選為至少+/-10V，使用靜電表面電位計(jì)(ESVM)距膜表面約一厘米處測(cè)量，例如341型Auto Bi-PolarESVM，可以從Trek Inc.，Medina，NY得到。靜電荷可包括駐極體，其是一片具有在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可保持電荷的電介材料。駐極體可充電材料包括非極性的聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)及聚丙烯。一般地說(shuō)，駐極體上的凈電荷為零或接近于零，由于電荷分離，其電場(chǎng)沒(méi)有被凈電荷引起。通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇材料和處理，駐極體可被構(gòu)造為可產(chǎn)生外部靜電場(chǎng)。這樣的電場(chǎng)可被認(rèn)為是永久磁鐵的靜電類似物。
幾種方法通常用于給駐極體材料帶電，任何一種可用于給流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的等高異形膜層或其他層帶電，包括電暈放電、在帶電的電場(chǎng)存在下加熱和冷卻材料、接觸充電、用帶電的粒子噴霧織物及用水注或水滴物流潤(rùn)濕或碰撞表面。另外，通過(guò)使用混合材料或電荷增強(qiáng)添加劑增強(qiáng)表面的可充電性。充電方法的例子公開(kāi)于如下的專利中van Turnhout等的US Re 30,782、van Turnhout等的US Re31,285、Angadjivand等的US 5,496,507、Jones等的US 5,472,481、Kubik等的US 4,215,682、Nishiura等的US 5,057,710及Nakao的US4,592,815。
另外，例如通過(guò)使用膜，所述的膜在施加高電壓的一面上具有金屬化的表面或?qū)樱环N或多種層也可進(jìn)行有效的充電。在本發(fā)明中這可以通過(guò)將這樣金屬化的層加入到異形層上，或在層上施加金屬涂層得以實(shí)現(xiàn)。包括這樣金屬化層的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)可以被安裝與駐極體電壓源接觸導(dǎo)致電子流動(dòng)通過(guò)金屬化介質(zhì)層。有效充電的例子公開(kāi)于Inculet的US 5,405,434。
另一種可以利用的處理是使用以材料添加劑形式的氟化物添加劑，或使用能夠改進(jìn)過(guò)濾器層斥油斥水性能力及增強(qiáng)過(guò)濾器油性浮質(zhì)的材料涂層。這樣的添加劑的例子見(jiàn)Jones等的US 5,472,481、Crater等的US 5,099,026及Crater等的US 5,025,052。
在本發(fā)明中使用的用于形成結(jié)構(gòu)化膜層的聚合物包括但不限制于，聚烯烴例如聚乙烯和聚乙烯共聚物、聚丙烯和聚丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。其他的聚合材料包括乙酸乙酯、纖維素醚、聚乙烯醇、多糖、聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚氨酯、聚脲、聚碳酸酯及聚苯乙烯。結(jié)構(gòu)化膜層可以從可固化樹(shù)脂材料例如丙烯酸酯或環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行鑄塑，利用熱、UV或電子束輻射通過(guò)化學(xué)促進(jìn)的自由基方法固化。優(yōu)選結(jié)構(gòu)化膜層由能夠帶電的聚合材料即駐極體聚合物和例如聚烯烴或聚苯乙烯的混合物形成。
聚合材料包括聚合物混合物，可以通過(guò)熔融混合增塑活性劑或耐維生物試劑進(jìn)行改性。過(guò)濾器層的表面改性可以利用離子輻射通過(guò)蒸氣沉積或共價(jià)接枝官能部分得以實(shí)現(xiàn)。用于將單體接枝聚合到聚丙烯上的方法和技術(shù)，例如通過(guò)離子輻射公開(kāi)于US 4,950,549及5,078,925。及聚合物也可含有添加劑，以給聚合構(gòu)造的層賦予各種性質(zhì)。
等高異形膜層及覆蓋層可以具有在一個(gè)或兩個(gè)面上形成的結(jié)構(gòu)化表面。在優(yōu)選實(shí)施方式中的等高異形膜層和/或覆蓋膜層的高的長(zhǎng)徑比的結(jié)構(gòu)是這樣的結(jié)構(gòu)，其高度與最小的直徑或?qū)挾鹊谋壤笥?.1，優(yōu)選大于0.5，理論上高達(dá)無(wú)窮大，其中結(jié)構(gòu)具有的高度至少為約20μm，及優(yōu)選至少為50μm。如果高的長(zhǎng)徑比的結(jié)構(gòu)大于2000μm，膜變得很難處理，優(yōu)選結(jié)構(gòu)的高度小于1000μm。在任何情況下結(jié)構(gòu)的高度至少為流體通道高度的約50％或以下，優(yōu)選為20％或以下。如圖1～4和11示意，在膜層1上的結(jié)構(gòu)可以是向上直立的桿或突狀物，例如棱椎、立體角、J形鉤、蘑菇形頂?shù)?；連續(xù)或間斷的脊；如具有插入通道的長(zhǎng)方形3或V形脊2；或它們的組合。在圖11中示意的在膜背襯40上的蘑菇形突狀物。這些突狀物可以是規(guī)則的、任意的或間斷的或與其他的結(jié)構(gòu)例如脊結(jié)合。脊型結(jié)構(gòu)可以是規(guī)則的、任意的或間斷的，彼此平行地延伸，或具有交叉或不交叉的角度，及與脊之間的其他結(jié)構(gòu)例如嵌套的脊或突狀物結(jié)合。通常，高的長(zhǎng)徑比結(jié)構(gòu)延伸越過(guò)整個(gè)膜1或僅一個(gè)區(qū)域。當(dāng)在膜的區(qū)域中時(shí)，結(jié)構(gòu)可提供比相應(yīng)的平面膜大至少50％的表面積，優(yōu)選至少100％以上，通常高達(dá)1000％或以上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，高的長(zhǎng)徑比的結(jié)構(gòu)是連續(xù)的或間斷的脊，所述的脊以與等高等高異形物成一定角度延伸越過(guò)等高異形膜層的大部分，優(yōu)選如圖5和6示意的與等高異形膜層的等高等高異形物成直角(90°)。這樣強(qiáng)化了在流體通道組件(圖5)及過(guò)濾介質(zhì)排列(圖6)中的等高異形膜層的機(jī)械穩(wěn)定性。脊通?？梢韵鄬?duì)等高異形物成約5～175°的角，優(yōu)選為45～135°，通常脊僅需要延伸越過(guò)等高異形膜層的明顯的曲線區(qū)域。
通過(guò)任何熟知的形成結(jié)構(gòu)化膜的方法可制造結(jié)構(gòu)化膜，例如公開(kāi)于下述專利中的方法Marantic等的US 5,069,404及5,133,516、Benson等的US 5,691,846、Johnston等的5,514,120、Noreen等的5,158,030、Lu等的5,175,030、Barber的4,668,558、Fisher的4,775,310、Erb的3,594,863或Meibye等的5,077,870。這些方法在此全部引入作為參考。
等高異形膜層優(yōu)選在一個(gè)面的至少50％上提供有高的長(zhǎng)徑比結(jié)構(gòu)，優(yōu)選至少90％。覆蓋膜層或其他的功能膜層也可以由這些高的長(zhǎng)徑比結(jié)構(gòu)化膜形成。通常，總的流體通道應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)化表面形成其10～100％的表面積，優(yōu)選為40～100％。
本發(fā)明的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)從希望的材料開(kāi)始，由該材料形成層。具有需要厚度的這些材料合適的板是由形成有希望的高的長(zhǎng)徑比表面，及至少這些膜層的一個(gè)被等高異形化，其異形膜通過(guò)將其結(jié)合到另外的覆蓋層、異形層等而穩(wěn)定，形成流體通道。形成流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的流體通道層例如等高異形膜層和覆蓋層，可以結(jié)合在一起，被機(jī)械持留或其它方式夾持在穩(wěn)定的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)中。等高異形膜層及覆蓋層可以結(jié)合在一起，如公開(kāi)于US 5,256,231(將膜層擠出結(jié)合到波紋狀層上)或US 5,256,231中(通過(guò)粘合劑或超聲波將峰結(jié)合到底層上)，或通過(guò)熔融粘合外部脊形成內(nèi)部和/或外部的開(kāi)口。如圖5示意，異形結(jié)構(gòu)化膜10在等高異形膜層10的一個(gè)面13上結(jié)合到平面構(gòu)造的覆蓋膜層11上。這些流體通道的層20的一個(gè)或多個(gè)然后積層或以其他的方式層疊，并以預(yù)定的圖案或關(guān)系取向，任選地有另外的層15(圖5A)，如圖6示意以在流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)30中形成合適體積的流體通道層20。通過(guò)切片或其他方式得到一定體積的流體通道層20可以轉(zhuǎn)化為希望厚度和形狀的最后的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)?？梢栽谥圃爝^(guò)程的任何適當(dāng)?shù)碾A段施加如上所述的任何希望的處理。
流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)30優(yōu)選通過(guò)用熱金屬絲切割排列形成為其最后的形狀。當(dāng)最后的過(guò)濾器形狀被切割時(shí)，熱的金屬絲使各個(gè)層熔結(jié)在一起。這種層融化是在層的最外面或最后的過(guò)濾器的表面上發(fā)生的。正因如此，流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)30相鄰層的至少一些在熱金屬切割前不需要結(jié)合在一起。熱金屬切割器的速度可以調(diào)節(jié)以使各個(gè)層或多或少地熔融或熔化。例如，熱金屬絲速度可以被改變以形成更高或更低的熔化區(qū)。熱的金屬絲可以是直的或彎曲的以形成不限制數(shù)量的可能形狀的過(guò)濾器，包括長(zhǎng)方形、彎曲的、橢圓形等。而且，可以使用熱的金屬絲以熔化流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的各個(gè)層而不切割或分離過(guò)濾器。例如，熱的金屬絲可切割通過(guò)流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)將層熔化在一起，而將熱金屬絲的每一面上的片保持在一起。當(dāng)它們冷卻時(shí)這些片再熔結(jié)在一起，形成穩(wěn)定的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式使用厚度9小于200μm的薄的彈性聚合物薄膜，優(yōu)選為小于100μm，到約5μm。較厚的膜也是可能的，但通常會(huì)增加壓降而沒(méi)有給過(guò)濾性能或機(jī)械穩(wěn)定性增加任何的益處。其他層的厚度同樣優(yōu)選小于200μm，最優(yōu)選小于100μm。形成流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)層的厚度是這樣的，在入口或出口的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的累計(jì)小于50％的截面積由層材料形成，優(yōu)選小于10％。橫截面的剩余部分形成了入口和出口。異形層的峰或脊通常具有最小的高度約1mm，優(yōu)選至少為1.2mm，及最優(yōu)選為至少1.5mm。如果峰或脊大于約10mm，結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，效率非常低，除了在非常長(zhǎng)的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)如大于100cm或以上；優(yōu)選峰或脊為6mm或以下。流體通道通常沿它們長(zhǎng)度的平均橫截面為至少約1mm2，優(yōu)選為至少2mm2，其中最小的橫截面至少為0.2mm2，優(yōu)選至少為約0.5mm2。最大的橫截面由需要的相對(duì)過(guò)濾效率確定，通常為約1cm2或以下，優(yōu)選為約0.5mm2或以下。
流體通道的形狀由等高異形膜層的等高異形物及層疊的覆蓋層或相鄰結(jié)合的等高異形膜層所形成。通常，流體通道可以是任何適當(dāng)?shù)男螤?，例如鐘形、三角形、長(zhǎng)方形或不規(guī)則的形狀。單一的流體通道層的流體通道優(yōu)選在整個(gè)等高異形膜層上基本平行和連續(xù)。但是，在相鄰流體通道層上的該類型流體通道彼此可成一定的角度。同時(shí)，這些特定流體通道層的流體通道以相對(duì)于流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)入口面或出口面成一定的角度延伸。
流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)從第排列的第一面到第二面的厚度優(yōu)選為8～35mm。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)厚度小于8mm時(shí)，不能滿足現(xiàn)有的機(jī)動(dòng)車的安全規(guī)則。當(dāng)尺寸超過(guò)35mm時(shí)，組合過(guò)濾器可能太龐大以致于不能容易地適合機(jī)動(dòng)車提供的用于安裝的室內(nèi)。
流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)和氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)可以任何傳統(tǒng)的方式形成為組合過(guò)濾器。例如，氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)可以通過(guò)將折疊的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)的折頂粘合到流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)上，從而粘合到流體通道過(guò)濾介質(zhì)上。但是優(yōu)選，流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)和氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)可以通過(guò)沿組合過(guò)濾器兩個(gè)相對(duì)的端部通過(guò)一對(duì)條帶被夾持在一起。這樣的條帶可以被粘合到流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)及氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)的端部，由此在組合過(guò)濾器中將二者夾持在一起。這樣的條帶可以由任何的材料例如塑料制造，它們可以是剛性的、彈性的或可壓縮的。根據(jù)特定的實(shí)施方式，條帶可以是彈性的和可壓縮的例如泡沫或無(wú)紡條帶。使用這樣的條帶具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即其也可作為密封其中安裝有組合過(guò)濾器室的密封劑。
根據(jù)特定的優(yōu)選實(shí)施方式，流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)和氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)可以通過(guò)在圍繞組合過(guò)濾器的外圍提供框架使其夾持在一起。這樣的框架優(yōu)選被粘合到流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)和氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)的端部?？蚣芸梢允莿傂缘?，可以由塑料或任何其他的適合的材料制造。優(yōu)選框架由彈性和可壓縮材料組成，所述的材料可作為框架和密封。這樣的材料包括例如泡沫或無(wú)紡材料。由于流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的剛性和穩(wěn)定性，框架不需要為剛性，甚至為相當(dāng)彈性的材料例如可以作為框架的泡沫。
圖12顯示了組合過(guò)濾器的第一實(shí)施方式。該組合過(guò)濾器200包括一個(gè)框架，所述的框架優(yōu)選由框架部分201組成，所述的框架部分由泡沫制造，并被粘合到流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)202及氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)203的側(cè)邊。但是，框架可以由任何的適合作為過(guò)濾器夾持框架的材料制造。如圖12可見(jiàn)，氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)203包括墊板204，所述的墊板在流動(dòng)方向上通過(guò)其寬度和長(zhǎng)度具有恒定厚度的層。墊板204包括通過(guò)適當(dāng)?shù)恼澈蟿┍舜苏澈系揭黄鸬臍怏w吸附顆粒205，這樣墊板204形成了多孔層。平紋棉麻織物206的層布置在遠(yuǎn)離面對(duì)流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)202的墊板204的那面。
如圖12示意，流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)202由交替層積的等高異形膜層207和基本上平坦的層208組成。這些層207和208是帶靜電的。在至少其一個(gè)側(cè)面上構(gòu)造至少一個(gè)層。等高異形膜層207和直通形膜層208形成流體通道，所述的流體通道從流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)202的一個(gè)面延伸到其相對(duì)的面211上。在使用中，面210形成入口，平紋棉麻織物206的層形成組合過(guò)濾器200的出口，而且流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)202的面211與墊板204的面212相對(duì)并接觸，那個(gè)面212與氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)203的平紋棉麻織物206的層相對(duì)。因此，當(dāng)在流動(dòng)方向213流動(dòng)時(shí)，沒(méi)有過(guò)濾的流體進(jìn)入面206，并首先移動(dòng)通過(guò)流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)，然后流過(guò)氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)203的墊板204。墊板204可以包括孔或通道(未示意)延伸通過(guò)流動(dòng)方向213的墊板的層。每平方厘米的孔或通道的數(shù)量約為50～200，特別是100個(gè)，孔或通道的直徑約為0.5～2mm，特別是1mm。
圖13顯示組合過(guò)濾器300的另一種選擇方式，其類似圖12的組合過(guò)濾器，與那個(gè)組合過(guò)濾器不同在于氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)303的墊板304的材料。在圖13中，如圖12中的相同的參考號(hào)用于相同的部件，但增加100。
相對(duì)于圖12，圖13的組合過(guò)濾器300的墊板304包括纖維無(wú)紡織物305，其纏結(jié)并載有通過(guò)例如粘合或結(jié)合劑結(jié)合到纖維上的氣體吸附材料(未示意)。
如下的實(shí)施例意欲進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但沒(méi)有意圖將本發(fā)明限制于此。
實(shí)施例通過(guò)如下的實(shí)施例和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步描述本發(fā)明。
實(shí)施例1組合過(guò)濾器的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)使用如下的方法制造使用標(biāo)準(zhǔn)擠出技術(shù)通過(guò)將樹(shù)脂擠出到具有微型凹槽的鑄塑輥上，將聚丙烯樹(shù)脂成形為結(jié)構(gòu)化膜。得到的鑄塑膜具有第一光滑主表面及第二構(gòu)造的主表面，具有由鑄塑輥形成的縱向排列連續(xù)特征。膜上的特征在于均勻間隔的第一初級(jí)結(jié)構(gòu)和交叉的二級(jí)結(jié)構(gòu)。在具有約5°的側(cè)壁通風(fēng)的基底上，初級(jí)結(jié)構(gòu)間隔150μm，具有基本上長(zhǎng)方形橫截面，約75μm高及約80μm寬(高度/寬度比為約1)。在基底上，三個(gè)二級(jí)結(jié)構(gòu)具有基本上長(zhǎng)方形的橫截面，為25μm及26μm寬(高度/寬度比為約1)，以26μm的間隔在初級(jí)結(jié)構(gòu)之間均勻地間隔。由其延伸的這些特征的基底膜層為50μm厚。
第一層結(jié)構(gòu)化膜被皺化為等高異形，并在其弓形峰處結(jié)合到第二結(jié)構(gòu)化膜上以形成流體通道層壓材料層組件。該方法通常包括將第一結(jié)構(gòu)化膜形成為形成膜的等高異形板，這樣其具有從通常間隔平行的固定部分在相同的方向上突出的弓形部分，將間隔的通常平行的等高異形膜層的固定部分結(jié)合到第二結(jié)構(gòu)化膜的背襯層上，所述的背襯層具有從其突出的等高異形膜的弓形部分。所述的發(fā)方法是這樣進(jìn)行的包括提供第一和第二加熱的波紋狀的組件或輥，每一個(gè)具有軸并包括多個(gè)環(huán)形間隔的通常軸向延伸的脊，所述的脊環(huán)繞并形成軸的外圍，脊具有外部表面及形成脊之間的空間，用于容納具有成漿關(guān)系的其他波紋狀組件的脊部分。在漿化的脊之間引入第一結(jié)構(gòu)化膜，其中波紋狀組件反向旋轉(zhuǎn)。
具有這樣的方式構(gòu)造波紋狀設(shè)備，當(dāng)以輥速度為5.3rpm通過(guò)波紋狀組件的內(nèi)漿齒時(shí)，結(jié)構(gòu)化膜被壓縮進(jìn)入并持留在上部波紋狀組件的齒輪齒之間。第一膜壓合在上部波紋狀組件齒中的情況下，第二結(jié)構(gòu)化膜被置于輥的外周上，并用超聲波熔接到持留在上部波紋狀組件的齒中的層上。利用齒表面積作為砧子，在波紋狀組件齒的頂部表面上的第一和第二膜之間實(shí)現(xiàn)熔結(jié)，超聲焊接靠在砧子上。這樣形成的波紋狀流體通道高為1.8mm，基底寬度為2.5mm。
流體通道組件通過(guò)置于高電壓場(chǎng)在格柵充電器中通過(guò)通常在US3,998,916(van Turnhout)中的方法進(jìn)行駐極體充電。顆粒過(guò)濾介質(zhì)通過(guò)將一個(gè)置于另一個(gè)上層積的層從帶電的流體通道層組件形成顆粒過(guò)濾介質(zhì)，保持流體通道在所有的流體通道層中平行排列，這樣流體通道形式與平面成90°的角，所述的平面由流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的入口段形成(90°沖角)。通過(guò)熱金屬絲將積層切割為深度為10mm的過(guò)濾器，過(guò)濾介質(zhì)排列積層可以轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的過(guò)濾介質(zhì)排列構(gòu)造。通過(guò)熱的金屬絲引發(fā)的熔體量及熔融樹(shù)脂的塑化度可以被仔細(xì)地控制以不阻礙過(guò)濾介質(zhì)排列的入口和出口。除了產(chǎn)生希望的過(guò)濾器深度，熱金屬絲切割工藝通過(guò)將流體通道組件的前段和后段熔化在一起形成穩(wěn)定的過(guò)濾介質(zhì)排列，也可穩(wěn)定最終的組件成為堅(jiān)固的抗坍塌的結(jié)構(gòu)。對(duì)于組合過(guò)濾器系統(tǒng)，形成外部尺寸為255×190mm的排列。
組合過(guò)濾器的第二組分，氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)提供作為255×190mm寬和長(zhǎng)的及12mm厚的無(wú)紡層。層由負(fù)載有粘合到纖維上的活性碳的纏結(jié)纖維組成。氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)的參數(shù)如下重量(g/m2) 2090±12％厚度(mm)12纖維重量(g/m2) 420 ±10％纖維質(zhì)量的份數(shù)(％) 20纖維材料 聚酰胺6.6粘合劑Minnesota Mining and ManufacturingCompany的壓敏感粘合劑RD-914重量(g/m2) 390±20％粘合劑的質(zhì)量份(％) 19活性碳每英寸25×45目，GG四氯化碳容量(CTC)80
重量(g/m2) 1280 ±10％活性碳的質(zhì)量份數(shù)(％) 61厚度為10mm的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)被置于厚度為12mm的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)上，這樣可得到總厚度為22mm的構(gòu)造。然后該構(gòu)造置于框架中。對(duì)于該框架，使用閉孔聚氨酯泡沫塑料，高度為22mm，厚度為6mm。在泡沫的一個(gè)面上，施加雙面粘合劑，所述的粘合劑具有隨后可除去的內(nèi)層膠。具有粘合劑材料層的泡沫然后被施加到流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)和氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)上，這樣形成了框架。對(duì)于四個(gè)面的每一個(gè)面，框架從四個(gè)不同的片建造，但是作為選擇也可使用具有整個(gè)圓周長(zhǎng)度的泡沫單一條帶。在應(yīng)用泡沫的情況下，由于流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的剛性，可以得到穩(wěn)定的構(gòu)造而不需要兩個(gè)過(guò)濾介質(zhì)彼此直接粘合到一起。同時(shí)，該框架能夠替代整個(gè)組合過(guò)濾器的密封功能。
實(shí)施例2對(duì)于該組合過(guò)濾器，使用如實(shí)施例1和上述的相同的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)。
對(duì)于氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)，制備附聚體，110g處理的活性碳顆粒，12×20目的(由椰子得到的活性碳，從Japan Okayama的Kuraray制備)在165℃下加熱45分鐘。用K2CO3水溶液處理顆粒以提高酸性氣體的吸附。這些處理的顆粒然后與20g粒度為50～225μm(Morton PS455-100，MORTON-THIOKOL，Seabrooke，New Hampshire)的聚氨酯在機(jī)械混合器中干混24秒。得到的碳顆粒附聚體結(jié)合有粘合劑，通過(guò)一系列目大小為7～12的篩子篩分。篩分的附聚體然后在尺寸為255×190mm的模中松散地成層，在165℃下加熱40分鐘而不需要壓縮。這導(dǎo)致厚度為12mm，平均密度為0.25g/ccm。可以從EP-B-0652803獲得更詳細(xì)的方法。
實(shí)施例3對(duì)于組合過(guò)濾器，使用如實(shí)施例2相同的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)和氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)，不同之處在于聚集的碳顆粒的多孔層提供有在流動(dòng)方向延伸的通道。直徑為1mm的通道400均勻地分布在層的整個(gè)寬度和長(zhǎng)度上。
對(duì)比實(shí)施例對(duì)比實(shí)施例是是折疊的構(gòu)造，使用傳統(tǒng)的駐極體過(guò)濾器取代流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)。形成四個(gè)層的層壓材料，隨后折疊。作為顆粒過(guò)濾器，使用如下類似實(shí)施例1中使用的平紋棉麻織物層，包括無(wú)紡的熱壓粘合材料，所述的材料由熟知的方法從多層熱結(jié)合的任意排列的纖維生產(chǎn)。該無(wú)紡的熱壓粘合材料的基重為10g/m2。熱壓粘合織物與駐極體過(guò)濾器材料的無(wú)紡材料結(jié)合，所述的過(guò)濾器材料由帶靜電的典型橫截面為10μm×40μm的電介質(zhì)原纖維或撕裂纖維組成。該無(wú)紡材料的基重為約40g/m2。作為該駐極體過(guò)濾器層的材料，可以使用分銷的Minnesota，Mining and Manufacture Company制造的命名為3MFiltreteTM的產(chǎn)品。
其他兩個(gè)層實(shí)際上與實(shí)施例1，即如上所述的厚度為2mm的吸附顆粒層相同，使用聚氨酯族的粘合劑以相同的方式，在其上結(jié)合有平紋棉麻織物。這兩個(gè)構(gòu)造即在一面上具有平紋棉麻織物層的駐極體過(guò)濾器層和在另一面上具有其平紋棉麻織物層的吸附顆粒層，然后層壓在一起這樣使駐極體過(guò)濾器層與吸附顆粒層直接接觸而不需要粘合劑。因此，這兩個(gè)平紋棉麻織物層處于整個(gè)構(gòu)造的兩個(gè)外表面上。
該構(gòu)造然后以與上述基本上相同的方式被折疊形成高度為28mm的褶，整個(gè)尺寸為255×190mm，形成一共20個(gè)褶，這樣活性材料的總面積為0.21m2，與實(shí)施例1的0.22m2總面積可比。該折疊構(gòu)造然后優(yōu)選通過(guò)注塑方法置于框架內(nèi)。
使用上述的樣品過(guò)濾器，進(jìn)行如下的對(duì)比測(cè)量。
根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)DIN 71 460的第一部分測(cè)量效率。效率的測(cè)量進(jìn)行如下根據(jù)DIN 71 460的4.4節(jié)引入根據(jù)DIN ISO 5011的試驗(yàn)粉塵“粗”。在進(jìn)入通過(guò)要測(cè)試過(guò)濾器之前及之后用粒子計(jì)數(shù)器測(cè)量粉塵。粒子計(jì)數(shù)器能夠至少確定在0.5～15μm的不同粒度的粒子。在粒子范圍內(nèi)的比例是效率的百分?jǐn)?shù)。DIN 71 460第1～4.4.2的所有規(guī)定都給予考慮。特別重要的是要測(cè)試的過(guò)濾器對(duì)于如上所述的不同樣品具有相同的尺寸和構(gòu)造。而且，確定俘獲粉塵以使實(shí)施例1與對(duì)比實(shí)施例相比較。同時(shí)在該情況下，根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)DIN 71 460第一部分進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)定進(jìn)行如下所有的與確定俘獲粉塵有關(guān)的DIN 71 460的第一部分都予以考慮，特別是6.3節(jié)。分別給定的速度25、50、75和100Pa，從開(kāi)始進(jìn)行測(cè)量直到壓降增加。在試驗(yàn)前后稱量過(guò)濾器。對(duì)于稱量適用DIN ISO 5011標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)DIN 71 460第二部分測(cè)量氣體效率。根據(jù)附錄A要測(cè)試的過(guò)濾器被插入試驗(yàn)裝置，圖A.1。在該情況下，試驗(yàn)材料或者為正丁烷、SO2或甲苯以氣態(tài)形式被引入體系中。在通過(guò)過(guò)濾器之前及之后確定溫度及試驗(yàn)材料的濃度。同時(shí)測(cè)量壓降。在進(jìn)入過(guò)濾器之前的試驗(yàn)材料的濃度為C1，通過(guò)過(guò)濾器相應(yīng)的濃度為C2。它是時(shí)間的函數(shù)，試驗(yàn)材料通過(guò)過(guò)濾器(C2(t))，而在試驗(yàn)材料進(jìn)入通過(guò)過(guò)濾器之前濃度隨時(shí)間不變。效率通過(guò)如下確定E(t)＝(1-C2(t)∶C1)*100％由于過(guò)濾器通常負(fù)載有試驗(yàn)材料，效率隨時(shí)間而降低。實(shí)際上，已經(jīng)證明在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后及過(guò)濾器開(kāi)始吸附試驗(yàn)材料(這意味著0分鐘后的氣體效率)后立即標(biāo)明不同的氣體效率及5分鐘后的效率已經(jīng)足夠。另外考慮了流速，為225m3/h。
用大量的樣品進(jìn)行了這些試驗(yàn)以確保再現(xiàn)性，從如下的表中可見(jiàn)主要結(jié)果。表列出了實(shí)施例1、2、3和對(duì)比實(shí)施例之間的比較。從表中可見(jiàn)隨著粉塵量壓降增加，實(shí)施例1、2和3的組合過(guò)濾器負(fù)載有的粉塵比在對(duì)比實(shí)施例情況下的粉塵少。那意味著不僅實(shí)施例1、2和3的組合過(guò)濾器的收集能力相對(duì)于對(duì)比實(shí)施例的組合過(guò)濾器得以改進(jìn)，而且使用壽命也提高了，所述的根據(jù)實(shí)施例1、2和3的組合過(guò)濾器的使用壽命比對(duì)比實(shí)施例情況的過(guò)濾器的使用壽命長(zhǎng)。
實(shí)施例1～3的組合過(guò)濾器的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的優(yōu)異的顆粒過(guò)濾特性在氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)的存在下得以保持，即不受氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)層的影響。氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)的特征可以從表的下部可見(jiàn)，顯示了例如基于對(duì)于試驗(yàn)氣體甲苯的氣體效率的氣體吸附特性，

權(quán)利要求
1.一種組合過(guò)濾器，用于過(guò)濾在流動(dòng)方向流動(dòng)的流體，包括--具有第一面和第二面的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)及--氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)，--其中所述的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)包括多個(gè)導(dǎo)向流動(dòng)方向的并由內(nèi)表面形成的流體通道，所述的流體通道具有通過(guò)所述流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)第一面的入口和通過(guò)第二面的出口，--其中所述流體通道的內(nèi)表面的至少部分提供有--結(jié)構(gòu)，從其中突出并形成流體通道或延伸進(jìn)入流體通道，或--電荷或--兩者的組合及--其中所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)包括具有第一和第二面的墊板，寬度和長(zhǎng)度彼此及每一個(gè)單獨(dú)與流動(dòng)方向成直角，在流動(dòng)方向上具有一定的厚度，所述墊板包括以基本上垂直與流動(dòng)方向延伸越過(guò)所述墊板寬度和長(zhǎng)度部分的層。
2.如權(quán)利要求1的組合過(guò)濾器，--其中所述流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)由至少一種結(jié)構(gòu)化膜層和第二層形成，結(jié)構(gòu)化膜層具有第一面和第二面，結(jié)構(gòu)化膜層的至少一面至少部分形成所述的流體通道，而且在形成所述流體通道面的至少一部分具有高的長(zhǎng)寬比構(gòu)造，其中第二膜層包括流體通道層，或另外的層，至少部分形成有序的通過(guò)所述流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的流體通道，及--其中所述的膜層形成通過(guò)所述的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)第一面的多個(gè)入口及通過(guò)第二面的多個(gè)出口。
3.如權(quán)利要求2的組合過(guò)濾器，其中至少一個(gè)膜層被等高等高異形化以形成所述的流體通道。
4.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的組合過(guò)濾器，其中所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)所述墊板的一個(gè)面與所述流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第二面相鄰。
5.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，其中所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)所述的墊板包括彼此連接在一起的吸附顆粒的多孔結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，其中氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)或流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的墊板的第一和第二面，或氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)和流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)兩者墊板的第一面和第二面，彼此平行。
7.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，其中所述氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)的所述墊板包括負(fù)載有氣體吸附材料的纏結(jié)纖維的無(wú)紡織物。
8.如權(quán)利要求7的組合過(guò)濾器，其中纖維的直徑為幾十到幾百微米，特別是約50～500μm。
9.如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，其中所述的墊板包括孔或通道，從所述墊板的第一面延伸到第二面。
10.如權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，其中所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)還包括布置于所述墊板一面上的至少一個(gè)平紋棉麻織物層，其中所述的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)和所述氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)這樣布置，以使所述的至少一個(gè)平紋棉麻織物層面向所述流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第一面，或這樣布置以相對(duì)并遠(yuǎn)離所述流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的第二面。
11.如權(quán)利要求1～10的組合過(guò)濾器，其中所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)的所述墊板的厚度為5～30mm。
12.如權(quán)利要求1～11任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，其中所述的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)的厚度為8～35mm。
13.如權(quán)利要求1～12任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，還包括在所述氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)和所述流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)相對(duì)的邊緣上結(jié)合的至少兩個(gè)條帶。
14.如權(quán)利要求1～13任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，其中所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)和所述的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)由在其外圍的框架所包圍。
15.如權(quán)利要求13或14的組合過(guò)濾器，其中所述的條帶或框架包括膠帶。
16.如權(quán)利要求13～15任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，其中所述的條帶或所述的框架包括泡沫。
17.如權(quán)利要求1～16任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，其中所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)所述的第一或第二面或兩個(gè)面包括突出和凹陷以增加表面積。
18.如權(quán)利要求17的組合過(guò)濾器，其中第一或第二面或兩個(gè)面為波紋狀。
19.如權(quán)利要求1～18任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，其中所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)所述的吸附粒子包括活性碳顆粒。
20.一種過(guò)濾流體的方法，包括使所述的流體通過(guò)如權(quán)利要求1～19任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器。
21.如權(quán)利要求20的方法，其中所述的流體是氣態(tài)流體。
22.如權(quán)利要求20或21的方法，其中所述的流體首先通過(guò)所述的流體通道過(guò)濾介質(zhì)，然后通過(guò)所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)。
23.一種交通工具，包括乘客艙和包括如權(quán)利要求1～18任一項(xiàng)的組合過(guò)濾器，用于過(guò)濾進(jìn)入乘客艙的空氣。
全文摘要
本發(fā)明提供用于過(guò)濾流體的組合過(guò)濾器，包括具有第一面和第二面的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)及氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)。所述的流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)包括多個(gè)導(dǎo)向流動(dòng)方向并由內(nèi)部表面形成的流體通道。所述的流體通道具有通過(guò)所述流體通道顆粒過(guò)濾介質(zhì)第一面的入口和通過(guò)第二面的出口。所述流體通道的內(nèi)表面至少部分提供有一種結(jié)構(gòu)，從其中突出并形成流體通道或延伸進(jìn)入流體通道，或電荷或兩者的組合。所述的氣體吸附過(guò)濾介質(zhì)包括具有第一和第二面的墊板，寬度和長(zhǎng)度彼此間及每一個(gè)單獨(dú)與流動(dòng)方向成直角，及在流動(dòng)方向具有一定的厚度。所述墊板包括層，所述的層以基本上與流動(dòng)方向垂直的方向延伸越過(guò)所述墊板的寬度和長(zhǎng)度部分。
文檔編號(hào)B01D53/02GK1499997SQ02807722
公開(kāi)日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2002年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月7日
發(fā)明者克勞斯·多米尼亞克, 弗蘭科·科勒爾, 尼古拉依·博亨尼克, 馬庫(kù)斯·羅德京克-布魯南-博格, 科勒爾, 羅德京克-布魯南-博格, 依 博亨尼克, 克勞斯 多米尼亞克 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司