Фильтрующий элемент и устройство для очистки газа, содержащее фильтрующий элемент
Изобретение относится к фильтрующему элементу, предназначенному для использования в устройстве для очистки газа. Фильтрующий элемент (1) содержит подложку (10) и фильтрующий слой (20), покрывающий внешнюю поверхность подложки (10). Подложка (10) представляет собой материал для содержания химических веществ (30), эффективных для удаления из газа газообразных загрязнителей. Материал фильтрующего слоя (20) является гидрофильным для поглощения жидких адсорбентов (30) раствора, эффективных для удаления из газа газообразных загрязнителей, и содержит гидрофильный полимер. Покрытая фильтрующим слоем (20) внешняя поверхность подложки (10) является гидрофобной. Подложка содержит множество каналов. Каналы (13, 13a, 13b) являются непрямыми каналами, то есть являются каналами, отличными от прямых каналов, проходящих в одном продольном направлении. Технический результат: эффективное удаление газообразных загрязнителей, упрощение регенерации фильтрующего элемента. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к фильтрующему элементу, предназначенному для использования в устройстве для очистки газа, включающему в себя подложку и фильтрующий слой, покрывающий область подложки, которая составляет по меньшей мере участок внешней поверхности подложки, при этом фильтрующий слой включает в себя материал для содержания химических веществ, эффективных для удаления из газа газообразных загрязняющих веществ. Кроме того, изобретение относится к устройству для очистки газа, содержащему фильтрующий элемент, в том виде, как он был упомянут, и средство для создания во время работы тока газа вдоль фильтрующего слоя фильтрующего элемента.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Качество воздуха внутри помещения является важным фактором, который тесно связан со здоровьем и комфортом человека. Загрязнение воздуха внутри помещения представляет собой серьезный фактор риска для различных аспектов здоровья в виду того факта, что многие люди проводят бóльшую часть своего времени, например, более чем 90% своего времени, в закрытых помещениях. Вообще говоря, загрязнителями воздуха могут являться одно или более из загрязняющих частиц, газообразных загрязнителей и микроорганизмов. Загрязняющие частицы могут удаляться из воздуха посредством использования соответствующей системы очистки воздуха, такой как система, которая оснащена высокоэффективными фильтрами типа НЕРА. Микроорганизмы, которые обычно присутствуют на частицах, тоже могут удаляться из воздуха таким же образом.
Изобретение относится к области удаления газообразных загрязнителей из воздуха или из другого газа, который подлежит очистке. Газообразные загрязнители включают в себя как органические, так и неорганические газы. Хорошо известными примерами органических газообразных загрязнителей являются формальдегид и летучие органические соединения (ЛОС), такие как бензол, толуол и ксилол. Неорганическими газообразными загрязнителями являются такие газы, как угарный газ СО, углекислый газ СО2, двуокись азота NO2, двуокись серы SO2 и аммиак NH3. Как правило, для удаления из воздуха газообразных загрязнителей используют фильтры из активированного углерода. Кроме того, известно использование способа фотокаталитического окисления.
Патентная заявка США 2008/135060 А1 раскрывает фильтрующий элемент, содержащий подложку, покрытую ацетоуксусным функциональным полимерным материалом, который взаимодействует с присутствующими в газе, таком как воздух, альдегидами и удаляет их. Функционирование фильтрующих элементов основано на том факте, что газообразные альдегиды, такие как формальдегид, ацетальдегид и акролеин могут быть навсегда удалены из воздуха или других газообразных сред или таких сред, как табачный дым, в результате контактирования газа, содержащего один или более альдегидов с фильтрующим элементом, включающим подложку, например, опорный материал фильтра, и полимерную композицию, содержащую ацетоуксусный остаток, при этом полимерная композиция выбрана из конденсационных полимеров, добавочных полимеров, эпоксидных смол, полисилоксанов, целлюлозы и эфиров целлюлозы.
Эффективное и простое удаление газообразных загрязнителей осуществляется тогда, когда используются жидкие растворы адсорбентов, т.е. жидкие растворы, содержащие соответствующие химических вещества. Однако применение используемой жидкости в этом процессе ограниченно из-за относительно небольшого размера контактной области газа с жидкостью. Недостатком может являться также и обусловленная наличием жидкости повышенная влажность, а, кроме того, жидкость может быть трудно использовать повторно. Известен способ увеличения эффективности применения жидких растворов адсорбентов обеспечением гидрофильной подложки, такой как лист бумаги для введения в него адсорбентов. Однако одним из недостатков этого метода является то, что при этом в реакции, которая необходима для удаления газообразных загрязнителей, участвуют только химические вещества, находящиеся на внешней поверхности подложки, в то время как бóльшая часть химических веществ присутствует внутри подложки и, как следствие этого, не может эффективно присоединиться к реакции. Следовательно, когда прореагируют поверхностные химические вещества, будет достигнут максимальный срок службы фильтрующего элемента. В целом, фильтрующий элемент, содержащий гидрофильную подложку, влечет за собой множество недостатков, в том числе низкую эффективность жидкостной реакции, короткое срок службы и наличие отходов химических веществ.
Патентная заявка США 2003/041733 описывает адсорбирующее устройство, имеющее основное тело или матрицу, к которой приложено адсорбционное покрытие. Тело или матрица может быть матрицей сотового типа или структурой, имеющей множество ячеек, определяющих множество проходов продолжающихся через это тело. Адсорбционное покрытие содержит адсорбционную среду, такую как активированный уголь или ионнообменная смола, которая связана полимерным связующим веществом или смолой. Адсорбирующее устройство имеет минимальные потери давления по объему.
Патентная заявка США 2013/095996 описывает способы нанесения сорбирующего покрытия на подложку, основу и (или) на подложку, покрытую основой. Один из способов содержит (i) как вариант, приготовление подложки, покрытой основой посредством предварительной обработки подложки жидким тестом, при этом жидкое тесто содержит: а) растворитель, b) связующий агент, с) основу и d) возможный дисперсант; и (ii) обработку подложки, основы и (или) подложку, покрытую основой, сорбентом.
Документ EP2113295 описывает способ и фильтр для удаления из воздуха аммиака. Способ отличается тем, что он включает в себя направление загрязненного аммиаком воздуха на слой волокнистого ионообменного материала, или же загрязненный аммиаком воздух проходит сквозь щель между двумя слоями волокнистого ионообменного материала, а слой волокнистого ионообменного материала постоянно или периодически посредством кислотного раствора регенерируется. Фильтр для удаления из воздуха аммиака состоит из камеры, в которой есть слой волокнистого ионообменного материала, и которая имеет впускной и выпускной порты. В нижней части камеры есть контейнер для регенерационного кислотного раствора с насосом для подачи кислоты через трубку в верхние части слоя волокнистого ионообменного материала, и кислота, протекая вниз в контейнер, восстанавливает этот волокнистый ионообменный материал.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечить фильтрующий элемент, который является более совершенным по отношению к известным фильтрующим элементам для удаления газообразных загрязнителей из газа, такого как воздух, посредством применения раствора жидких адсорбентов, для того чтобы облегчить проблемы, связанные с известными фильтрующими элементами. Задача настоящего изобретения решается посредством фильтрующего элемента, содержащего подложку и фильтрующий слой, покрывающий внешнюю поверхность подложки, в котором подложка включает в себя материал для содержания химических веществ, эффективных для удаления из газа газообразных загрязнителей, в котором материал фильтрующего слоя является гидрофильным для поглощения жидких адсорбентов раствора, эффективных в удаления из газа газообразных загрязнителей и в котором покрытая фильтрующим слоем внешняя поверхность подложки является гидрофобной.
На основе комбинации гидрофобной поверхности, покрытой гидрофильным материалом, когда на фильтрующий элемент в соответствии с настоящим изобретением нанесена капля жидких адсорбентов раствора, достигается положительный эффект. Дело в том, что эта жидкая капля быстро распространится в фильтрующем слое, образуя очень тонкий жидкий слой. Как следствие, все химические вещества, как и предполагалось, смогут присоединиться к реакции. Кроме того, фильтрующий элемент может быть легко восстановлен, а именно, - добавкой новой капли жидких адсорбентов раствора. Когда подложка построена таким образом, что имеет открытую пористую структуру, то фильтрующий элемент обуславливает лишь очень небольшое падение давления, так что при этом для создания тока предназначенного для очистки газа через фильтрующий элемент достаточно относительно небольшого вентилятора. Таким образом, когда было произведено сравнение между фильтрующим элементом в соответствии с настоящим изобретением и известными фильтрующими элементами, то выяснилось, что фильтрующий элемент в соответствии с изобретением имеет преимущества, такие как уменьшение сложности конструкции, повышение эффективности, уменьшение стоимости и, возможно также, уменьшение потребления электроэнергии.
Вообще говоря, предпочтительно, чтобы подложка, которая является частью фильтрующего элемента в соответствии с изобретением, и которая служит для опоры фильтрующего слоя фильтрующего элемента, имела большую площадь поверхности и малое падение давления. В практическом варианте осуществления подложка содержит множество каналов, при этом фильтрующий слой покрывает по меньшей мере участок внешней поверхности подложки в каналах.
Например, подложка может иметь внешний вид, похожий на соты, поскольку по меньшей мере часть каналов имеет шестиугольные очертания.
Каналы подложки могут не являться прямыми каналами, то есть, каналами, отличными от прямых каналов, продолжающихся в одном продольном направлении, для того чтобы продлить время пребывания очищаемого газа в фильтрующем элементе. Важно, чтобы внешняя поверхность подложки имела водостойкую характеристику, что является благоприятным для процесса формирования тонкого слоя жидкости, распространенной в фильтрующем слое на основе капли жидкости, которая была подана в фильтрующий слой. Примерами подходящих водостойких материалов для использования в подложке являются стекло, металл, пластик, керамика. Кроме того, можно, чтобы подложка содержала такой водостойкий пористый материал как пена из окиси алюминия Al2O3. В таком случае из-за гидрофильного свойства фильтрующего слоя предотвращено блокирование пор в подложке жидкими адсорбентами раствора.
Тот факт, что подложка имеет водостойкое свойство, по меньшей мере, на части ее внешней поверхности, означает, что подложка не является гидрофильной и практически не поглощает жидкость на этом участке внешней поверхности. В вариантах осуществления фильтрующего элемента по настоящему изобретению подложка может иметь свойство непроницаемости для жидкости. В соответствии с другой возможностью по меньшей мере участок области подложки, тот, который покрыт фильтрующим слоем, является гидрофобным. В этом отношении следует отметить, что возможно также, чтобы подложка была полностью изготовлена из гидрофобного материала. В одном варианте осуществления подложка содержит гидрофильный материал таким образом, что гидрофобной является только ее внешняя поверхность. Внешняя поверхность подложки может быть покрыта гидрофобным материалом.
В соответствии с существующей в рамках настоящего изобретения практической возможностью фильтрующий слой представляет собой тонкий слой гидрофильного покрытия, нанесенного по меньшей мере, на участок внешней поверхности подложки. Функция фильтрующего слоя состоит в том, чтобы быстро адсорбировать жидкие адсорбенты раствора, таким образом, чтобы образовалась тонкая пленка. Следует отметить, что жидкие адсорбенты раствора могут содержать воду и химическое вещество или вещества, составленные в соответствии с целевыми газообразными загрязнителями, что не изменяет того факта, что кроме воды может быть использована другая жидкость. Подходящее гидрофильное покрытие может быть реализовано посредством покрытия подложки гидрофильной краской, посредством нанесения на подложку тонкого слоя гидрофильного полимера и т.д.
Изобретение также относится к устройству для очистки газа, такого как воздух, содержащему фильтрующий элемент с гидрофильным фильтрующим слоем и подложку, имеющую водостойкую характеристику, как это описано выше, и дополнительно содержащему средство, такое как вентилятор для создания во время работы тока газа вдоль фильтрующего слоя фильтрующего элемента. Как уже упоминалось ранее, настоящее изобретение легко позволяет осуществлять регенерацию фильтрующего элемента. Средства регенерации, встроенные в устройство для очистки газа, могут включать в себя применение индикаторных средств для обеспечения пользователю информации относительно эффективного срока службы фильтрующего слоя фильтрующего элемента. Например, пользователь может знать, что в том случае, когда на устройстве включен определенный световой индикатор, в фильтрующий слой следует подать жидкие адсорбенты раствора, а когда устройство включено, генерируется звуковой или иной сигнал. В соответствии с другой возможностью изменение цвета фильтрующего слоя может служить в качестве указания статуса срока службы фильтрующего слоя. Например, к фильтрующему слою может быть добавлено химическое вещество, которое вступает в реакцию с газообразными загрязнителями и в результате этого изменяет свой цвет. Предоставление пользователю индикации особенно полезно, если регенерация связана с действиями самого пользователя, в частности, - с извлечением фильтрующего элемента из устройства, с подачей в фильтрующий слой фильтрующего элемента соответствующего количества жидких адсорбентов раствора, например, путем набрызгивания, и с установкой фильтрующего элемента назад на свое место в устройство. Поэтому, в таком случае, было бы практично, чтобы фильтрующий элемент устанавливался в устройстве с возможностью его извлечения, что не изменяет того факта, что можно также иметь такую конструкцию устройства, в которой фильтрующий элемент может оставаться на своем месте и, тем не менее, на его можно было бы подавать жидкие адсорбенты раствора, и в этом случае действия по извлечению фильтрующего элемента из устройства и установке фильтрующего элемента обратно на свое место в устройство могли бы быть опущены
В более сложном варианте осуществления устройства для очистки газа в соответствии с изобретением устройство содержит набрызгивающую установку для набрызгивания жидкости на по меньшей мере участок фильтрующего слоя фильтрующего элемента, так что пользователю при этом нет необходимости использовать отдельное набрызгивающее устройство. Кроме того, в этом варианте осуществления можно выполнять автоматическую регенерацию. С этой целью устройство может быть дополнительно оснащено таймером для активизации набрызгивающей установки с предопределенными частотными интервалами. Альтернативно, устройство может дополнительно содержать соответствующие детекторное и управляющее средства или что-либо подобное для проверки эффективности процесса очистки газа, при этом набрызгивающая установка включается в работу автоматически, как только эффективность оказывается ниже предопределенного порога. Такие детекторное и управляющее средства могут быть, например, выполнены с возможностью проверки эффективности процесса очистки газа сравнением содержания газообразных загрязнителей в выходном токе газа с содержанием тех же самых газообразных загрязнителей во входном токе газа и активизации набрызгивающей установки в том случае, если результат сравнения окажется ниже предопределенной опорной величины, в то время как содержание газообразных загрязнителей во входном токе газа выше предопределенной опорной величины.
Устройство по настоящему изобретению может быть снабжено резервуаром для содержания жидких химикалий, при этом было бы предпочтительно, чтобы набрызгивающая установка была подсоединена к резервуару. В случае автоматической регенерации нет необходимости указывать пользователю, что срок службы фильтрующего слоя закончился. Однако, предполагая, что резервуар для жидких химикалий в устройстве присутствует, в этом устройстве по-прежнему полезно иметь средство индикации, а именно - для индикации пустого состояния или почти пустого состояния резервуара.
Настоящее изобретение не ограничено применением химических веществ определенных типов. В принципе, все виды жидких растворов, которые способны осуществлять удаление одного или более газообразных загрязнителей, могут быть использованы с фильтрующим элементом в соответствии с изобретением.
Одним из примеров такого жидкого раствора является жидкий раствор, содержащий трис(гидроксиметил)аминометан, с содержанием в диапазоне от 1% до 40%, который, как известно, является эффективным для удалении из воздуха формальдегида.
Вышеописанные и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидны из пояснения при обращении к нижеследующему подробному описанию практического варианта осуществления фильтрующего элемента, содержащего гидрофильный фильтрующий слой и подложку, имеющую устойчивую к жидкости наружную поверхность, а также компонентов воздухоочистителя, включающего в себя этот фильтрующий элемент.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет теперь пояснено более подробно со ссылками на чертежи, на которых одинаковые или подобные части обозначены одними и теми же ссылочными позициями, и на которых
фиг. 1 схематично показывает практический вариант осуществления фильтрующего элемента в соответствии с изобретением, а
фиг. 2 схематично показывает компоненты воздухоочистителя, включающего в себя фильтрующий элемент.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1 схематично показывает практический вариант осуществления фильтрующего элемента 1 в соответствии с изобретением. Фильтрующий элемент 1 содержит подложку 10 и фильтрующий слой 20 в виде тонкого слоя гидрофильного покрытия, нанесенного на область 11, которая является участком внешней поверхности 12 подложки 10, то есть участком поверхности подложки 10, который открыт с внешней стороны подложки 10, и который представляет собой доступную поверхность с порами, отверстиями, каналами и т.д., которые могут присутствовать в подложке 10. В схематичном представлении на фиг. 1 для иллюстрации присутствия фильтрующего слоя 20 на покрытой области 11 подложки 10 толщина фильтрующего слоя 20 по отношению к толщине подложки 10 изображена слишком преувеличенно.
В показанном примере подложка 10 включает в себя множество каналов 13 для обеспечения возможности подлежащему очистке газу протекания через фильтрующий элемент 1. Для того, чтобы иметь наиболее эффективный фильтрующий элемент 1, внешняя поверхность 12 подложки 10 в каждом из каналов 13 покрыта фильтрующим слоем 20. Внешняя поверхность 12 подложки 10 является устойчивой к воздействию жидкости для получения некоторых эффекта, которые будут описаны далее. С этой целью внешний слой подложки 10 может содержать один или более водостойких материалов, таких как стекло, металл, пластик или керамику, или же из таких материалов может быть выполнена вся подложка 10.
Каналы 13 могут иметь любой подходящий контур. В показанном примере ряд каналов 13 имеет шестиугольные очертания, так что подложка 10 имеет внешний вид, похожий на соты. Является общеизвестным фактом, что сотовая структура является преимущественной, когда речь идет о том, чтобы иметь и относительно большую поверхность и относительно небольшое падение давления. Все каналы 13 могут иметь шестиугольное очертание, чтобы получилась сотовая структура, но можно также иметь и комбинацию шестиугольных каналов 13а и ромбовидных каналов 13b, как это показано на чертеже. Каналы 13 могут быть прямыми каналами, однако в рамках настоящего изобретения допустимы также каналы 13, содержащие искривления.
Фильтрующий элемент 1 пригоден для применения в устройстве, которое предназначено для использования для очистки воздуха или другого газа. В таком устройстве для приведения в движение предназначенного для очистки газа через фильтрующий элемент 1 с целью его взаимодействия с фильтрующим слоем 20 фильтрующего элемента 1 используется вентилятор или что-либо подобное. Вследствие своих гидрофильных свойств фильтрующий слой 20 фильтрующего элемента 1 способен адсорбировать жидкие адсорбенты раствора, которые эффективны при удалении газообразных загрязняющих веществ из газа, протекающего вдоль фильтрующего слоя 20 во время работы газоочистительного устройства. Фильтрующая функция фильтрующего элемента 1 основана на том факте, что загрязнители вовлекаются в фильтрующий слой 20 и взаимодействуют с химическими веществами, присутствующими в качестве фильтрующего слоя 20. До тех пор, пока не прореагируют все химические вещества, идет процесс, направленный на то, чтобы выходной поток газа из фильтрующего элемента 1 содержал меньше загрязнителей, чем входной поток газа в фильтрующий элемент 1. Жидкие адсорбенты раствора остаются сверху внешней поверхность 12 подложки 10 в виде тонкой пленки, при этом в силу свойства невосприимчивости подложки 10 к жидкости исключено, чтобы жидкие адсорбенты раствора проникали в подложку 10 на бóльшую глубину. Поэтому, количество жидких адсорбентов раствора, необходимых для того, чтобы иметь функциональное состояние фильтрующего элемента 1, значительно меньше, чем в случае, если бы подложка 10 была гидрофильной, как это известно в данной области техники.
Для достижения удовлетворительной эффективности фильтрующего элемента 1 по удалению загрязнителей, очень важным фактором является размер пор этого фильтрующего элемента 1, который определяется размером поперечного сечения каналов 13. Фильтрующие элементы 1 с малым размером пор будут иметь более высокую эффективность удаления, но при этом имеет место больший перепад давления. С другой стороны, фильтрующие элементы с бóльшим размером пор выиграют от меньшего падения давления, но их эффективность по удалению будет уменьшена, поскольку газ не будет иметь полного контакта с фильтрующим элементом. Поэтому выбор подходящего размера пор, который обуславливает удовлетворительную эффективность удаления и приемлемое падение давления имеет важное значение.
Далее поясняется способ определения подходящего размера пор. В качестве примера реальной ситуации очистки воздуха в помещении посредством соответствующего устройства, то есть, воздухоочистителем, предположим, что объем помещения составляет 50 м3, и что воздухоочиститель способен очищать воздух в комнате пять раз в течение каждого часа, так что скорость потока фильтрующего элемента 1 при этом должна составлять 250 м3/ч. Размер лицевой области фильтрующего элемента 1 предполагается равным 0,1 м2, а толщину фильтрующего элемента 1 принимаем равной 30 мм. Вычисленная скорость воздуха равна 0,69 м/с (250 ÷ 0,1 ÷ 3600=0,69 м/с). Используя нижеследующую следующую формулу, может быть вычислено время t пребывания молекул газа внутри фильтрующего элемента 1, при этом ε представляет пористость фильтрующего элемента 1, и она полагается равной 0,5; L представляет толщину фильтрующего элемента 1, а ν представляет скорость воздуха:
t=εL/ν=0,5×0,03/0,69=0,02 с
Диффузионный путь Δ молекул газа вычисляется посредством нижеследующей формулы, в которой D представляет собой коэффициент диффузии газа, который в этом примере, предположим, является формальдегидом, DHCOH=1×10-5 м2/с:
Δ=(4Dt)½= (4×10-5×0,02)½=0,9 мм
В соответствии с результатом вычисления, если форма каналов 13 фильтрующего элемента 1 является прямой, то идеальный диаметр каналов 13, т.е. идеальный размер пор равен 0,9 мм. Если каналы 13 фильтрующего элемента 1 не являются прямыми, то повышенная сложность пути прохождения воздуха позволяет иметь больший размер пор, лишь бы открытая пора фильтрующего элемента 1, продолжающаяся от одной стороны фильтрующего элемента 1 до другого, была меньше, чем 0,9 мм.
Важным вопросом в области фильтрующих элементов, предназначенных для очистки воздуха или другого газа, является срок службы фильтрующего элемента. Фильтрующий элемент 1 в соответствии с настоящим изобретением можно регенерировать посредством подачи на фильтрующий слой 20 химических веществ, что может быть выполнено любым подходящим способом, например, путем набрызгивания. Ниже поясняется, каким образом может быть вычислен интервал регенерации. В качестве примера предположим, что композиция химического адсорбента, который должен быть включен в фильтрующий слой 20, составляет 10% по весу KHCO3 на 5% по весу K2CO3, на 10% по весу KHCO2, на 25% по весу трис(гидроксиметил)аминометана, 50% по весу воды H2O. В этом случае трис, введенный в фильтрующий слой 20, когда предполагается, что этот фильтрующий слой 20 поглотит 50 г химического адсорбента, составит 12,5 г (приблизительно 0,1 моля). На основании того факта, что каждая группа помогает объединить две молекулы газообразного формальдегида, было установлено, что 0,1 моля триса адсорбирует 0,2 моля (6000 мг) формальдегида. Это означает, что в комнате размером в 50 м3, в которой концентрация формальдегида составляет 0,1 мг/м3, фильтрующий элемент 1 способен очистить 60.000 м3 загрязненного воздуха.
Предполагая, что воздухоочиститель способен испускать 200 м3 чистого воздуха в час, это означает, что фильтрующий элемент 1 может использоваться в течение 300 часов. Когда загрязнение достигает двойного уровня (0,2 мг/м3), эффективный срок службы фильтрующего элемента 1 составит 150 часов. На основании этого примерного расчета регенерация фильтрующего элемента 1 должна производиться каждую неделю или раз в две недели, что является практичным и приемлемым временным интервалом.
В этом примере, как описано выше, функциональной группой, предназначенной для удаления формальдегида, является группа NH2. Следует отметить, что пригодными для удаления формальдегида являются также и другие типы аминов с группами NH.
Если обеспечивается система периодической регенерации фильтрующего элемента 1, то это благоприятно сказывается на эффективности этого фильтрующего элемента 1. Цикл срока службы фильтрующего элемента 1 начинается после зарядки гидрофильного фильтрующего слоя 20 функциональными адсорбентами для удаления газа. По истечении предопределенного периода времени или на основании обратной связи датчика в фильтрующий слой 20 может быть загружена новая доза адсорбентов, чтобы начать новый срок службы и сохранить эффективность, с которой происходит удаление газообразных загрязнителей, на предопределенном уровне в течение всего срока службы фильтрующего элемента 1. На основании того обстоятельства, что конструкция фильтрующего элемента 1 в соответствии с изобретением позволяет осуществлять его регенерацию, эффективно уменьшены проблемы, присущие известным фильтрующим элементам, такие как короткий срок службы и ограниченная эффективность удаления газообразных загрязнителей.
Фиг. 2 схематично показывает компоненты воздухоочистителя 100, включающие в себя фильтрующий элемент 1 в том виде, как он описан выше. В частности, помимо фильтрующего элемента 1, воздухоочиститель 100 содержит вентилятор 101 для создания тока воздуха через фильтрующий элемент 1, резервуар 102 для содержания жидких адсорбентов 30 раствора, насос 103 с управляющим клапаном 104, насадка 105 для набрызгивания жидких адсорбентов 30 раствора на фильтрующий элемент 1, и трубку 106, имеющую первую секцию 106а для обеспечения насоса 103 с управляющим клапаном 104 возможностью забора жидких адсорбентов 30 раствора из резервуара 102 и вторую секцию 106b для обеспечения насоса 103 с управляющим клапаном 104 возможностью подачи жидких адсорбентов 30 раствора через насадку 105 на фильтрующий элемент 1. В соответствии с этой конструкцией воздухоочиститель 100 содержит регенерационную систему, которая выполнена с возможностью регенерации фильтрующего элемента 1 посредством забора жидких адсорбентов 30 раствора из резервуара 102 и набрызгивания их на фильтрующий элемент 1, при этом жидкие адсорбенты 30 раствора поглощаются фильтрующим слоем 20 фильтрующего элемента 1 и образуют тонкую пленку на внешней поверхности 12 подложки 10 фильтрующего элемента 1, как объяснялось ранее. На фиг. 2, набрызгивание жидких адсорбентов 30 раствора 30 схематично изображено группой пунктирных линий.
В воздухоочиститель 100, как показано на чертеже, регенерация фильтрующего элемента 1 производится посредством активации насоса 103 с управляющим клапаном 104, в предположении, что резервуар 102 заполнен жидкими адсорбентами 30 раствора. В соответствии с одним приемлемым вариантом осуществления насос 103 с управляющим клапаном 104 активирует вручную пользователь воздухоочистителя 100. С этой целью воздухоочиститель 100 может содержать соответствующую кнопку или что-либо подобное, для управление ею пользователем. В базовом варианте осуществления воздухоочистителя 100 дело пользователя - решать, когда должна производиться регенерация фильтрующего элемента 1, ощущением качества воздуха в окружении воздухоочистителя 100 и (или) принимая во внимание определенный временной интервал. В более сложном варианте осуществления воздухоочистителя 100 обеспечен индикатор 107, предназначенный для предупреждения пользователя о том, что наступило время, чтобы выполнить операцию регенерации. Этот индикатор 107 может управляться с помощью таймера (не показан), или же воздухоочиститель 100 может быть оснащен контроллером 108 и по меньшей мере одним датчиком 109 для проверки, является ли фильтрующий элемент 1 эффективным в предопределенной степени, и активации индикатора 107, когда это оказывается не так. Как отмечалось, процесс проверки может производиться любым подходящим способом и может включать в себя определение содержания газообразных загрязнителей в выходном токе воздуха и сравнение найденного значения с пороговой величиной, или определение содержания газообразных загрязнителей в обоих - во входном токе и в выходном токе воздуха и сравнение найденной величины разности с пороговой величиной. В автоматическом варианте осуществления, которые также является приемлемым в рамках концепции регенеративной системы, как это показано, индикатор 107 может быть опущен. Вместо выполнения контроллера 108 с возможностью выдачи сигнала пользователю, он может быть выполнен с возможностью непосредственной активации насоса 103 с управляющим клапаном 104, как только на основании полученной посредством датчика 109 информации относительно эффективности фильтрующего элемента 1, станет очевидно, что регенерация необходима.
Хотя предпочтительно позволить выполнять регенерацию фильтрующего элемента 1 обычным образом, не является необходимым, чтобы воздухоочиститель, содержащий фильтрующий элемент 1, включал в себя систему регенерации. В качестве альтернативы пользователь может выполнить какие-либо действия, для того чтобы произвести регенерацию фильтрующего элемента 1, а именно - удаление фильтрующего элемента 1 из воздухоочистителя, набрызгивание на фильтрующий элемент 1 жидких адсорбентов 30 раствора из соответствующего баллончика или тому подобного, и установку фильтрующего элемента 1, который регенерирован таким образом, обратно на свое место в воздухоочиститель. Что касается этой альтернативы, воздухоочиститель может быть оснащен индикатором для помощи пользователю в определении правильного времени для действий с целью выполнения регенерации.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что объем настоящего изобретения не ограничен вышеописанными примерами, и что возможны некоторые его изменения и модификации без отклонения от объема настоящего изобретения, как он определен в приложенных пунктах формулы изобретения. Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в описании, такие иллюстрации и описание следует рассматривать как иллюстративные или приведенные лишь в качестве примера, а не как ограничительные. Изобретение не сводится к раскрытым вариантам осуществления.
Специалистами в данной области, исходя из изучения чертежей, описания и приложенных пунктов формулы изобретения, при практической реализации заявленного изобретения могут быть придуманы и внесены другие изменения в раскрытые варианты исполнения. В этих пунктах слово "содержащий" не исключает других этапов или элементов, а признак единственного числа не исключает множественности. Тот простой факт, что некоторые размеры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что для получения преимущества не может быть использована комбинация этих размеров. Любые ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не должны толковаться как ограничивающие его объем.
Вкратце, настоящее изобретение относится к фильтрующему элементу 1 для использования в устройстве для очистки газа, каковой фильтрующий элемент 1 содержит подложку 10 и фильтрующий слой 20, закрывающий область 11 подложки 10, которая является по меньшей мере участком внешней поверхности 12 подложки 10. Фильтрующий слой 20 включает в себя материал для содержания химических веществ, эффективных для удаления из газа, такого как воздух, газообразных загрязнителей. Материал фильтрующего слоя 20 является гидрофильным, в то время как по меньшей мере участок области 11 подложки 10, как та, которая покрыта фильтрующим слоем 20, является устойчивым к жидкости. Когда на фильтрующий элемент 1 нанесена капля жидких адсорбентов 30 раствора, эта жидкая капля быстро распространится в фильтрующий слой 20, образуя очень тонкий жидкий слой, так что все химические вещества при этом смогут эффективно использоваться, а регенерация фильтрующего элемента 1 возможна путем нанесения жидких адсорбентов 30 раствора на по меньшей мере участок фильтрующего слоя 20 фильтрующего элемента 1.
1. Фильтрующий элемент (1) для использования в устройстве (100) для очистки газа, содержащий подложку (10) и фильтрующий слой (20), покрывающий внешнюю поверхность подложки (10), причем подложка (10) представляет собой материал для содержания химических веществ (30), эффективных для удаления из газа газообразных загрязнителей, а материал фильтрующего слоя (20) является гидрофильным для поглощения жидких адсорбентов (30) раствора, эффективных для удаления из газа газообразных загрязнителей, при этом покрытая фильтрующим слоем (20) внешняя поверхность подложки (10) является гидрофобной, причем фильтрующий слой содержит гидрофильный полимер, при этом подложка (10) содержит множество каналов (13, 13a, 13b), являющихся непрямыми каналами, то есть являющихся каналами, отличными от прямых каналов, проходящих в одном продольном направлении.
2. Фильтрующий элемент (1) по п. 1, в котором фильтрующий слой (20) покрывает, по меньшей мере, участок внешней поверхности (12) подложки (10) в каналах (13, 13a, 13b).
3. Фильтрующий элемент (1) по п. 1, в котором подложка (10) имеет вид пчелиных сот за счет того, что, по меньшей мере, часть каналов (13, 13a, 13b) имеет шестиугольные очертания.
4. Фильтрующий элемент (1) по п. 2, в котором подложка (10) представляет собой такой гидрофильный материал, что гидрофобной является только ее внешняя поверхность.
5. Фильтрующий элемент (1) по п. 1, в котором подложка (10) полностью выполнена из гидрофобного материала.
6. Фильтрующий элемент (1) по п. 1, в котором материал для фильтрующего слоя содержит трис(гидроксиметил)аминометан.
7. Устройство (100) для очистки газа, такого как воздух, содержащее фильтрующий элемент (1) по любому из пп. 1-6 и средство (101) для создания во время работы тока газа вдоль фильтрующего слоя (20) фильтрующего элемента (1).
8. Устройство (100) по п. 7, дополнительно содержащее индикаторное средство (107) для индикации пользователю информации об эффективном сроке службы фильтрующего слоя (20) фильтрующего элемента (1).
9. Устройство (100) по п.7, в котором фильтрующий элемент (1) расположен в устройстве (100) с возможностью извлечения.
10. Устройство (100) по п.7, дополнительно содержащее набрызгивающую установку (103, 104, 105, 106) для набрызгивания жидкости (30) на, по меньшей мере, участок фильтрующего слоя (20) фильтрующего элемента (1).
11. Устройство (100) по п. 10, дополнительно содержащее резервуар (102) для содержания жидких химикалий (30), в котором набрызгивающая установка (103, 104, 105, 106) подсоединена к резервуару (102).
12. Устройство (100) по п.10, дополнительно содержащее таймер для активизации набрызгивающей установки (103, 104, 105, 106) с предопределенными частотными интервалами.
13. Устройство (100) по п.10, дополнительно содержащее детекторное и управляющее средства (108, 109), которые выполнены с возможностью проверки эффективности процесса очистки газа и активизации набрызгивающей установки (103, 104, 105, 106) в том случае, если эффективность окажется ниже предопределенной опорной величины.
