БАКТЕРИЦИДНЫЙ ФИЛЬТР И ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ ПАТРОН, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЙ ФИЛЬТР Российский патент 2016 года по МПК A61L9/00 B01D46/52 

Настоящее изобретение относится к бактерицидному фильтру для обработки воздуха и к фильтровальному патрону, содержащему такой фильтр.

Известен фильтр для чистых комнат и больниц, см. US-B-4323374. В предпочтительной конфигурации он содержит высокоэффективный сухой воздушный фильтр (НЕРА-фильтр) зигзагообразной формы, за которым расположен фильтровальный слой из полипропиленовых волокон с электростатическими свойствами. Верхний по потоку НЕРА-слой удерживает частицы и микробы размером менее 0,3 мкм. Нижний по потоку слой удерживает большое количество частиц размером менее 0,111 мкм. Между складками гофрированного элемента размещены сепараторы, отделяющие его стенки. Преимуществами фильтра являются высокая производительность и малое засорение.

Однако живые частицы, попавшие в НЕРА-фильтр, продолжают жить и могут загрязнять воздух, в особенности во время операций по замене фильтра, в результате чего человек, выполняющий эту операцию, рискует здоровьем. Кроме того, чтобы предотвратить смятие гофрированного элемента, в полостях, образованных складками, нужно устанавливать сепараторы.

Целью изобретения является создание бактерицидного фильтра и содержащего такой фильтр фильтровального патрона, которые безопасны во время их замены и при обращении с ними в течение времени как с отходами и которые и при этом имеют стабильную конструкцию и меньшую стоимость.

Для достижения этой цели предложен бактерицидный фильтр для очистки воздуха, содержащий расположенные в направлении воздушного потока, проходящего через него, фильтровальный слой и высокоэффективный сухой воздушный фильтр (НЕРА-фильтр), при этом согласно изобретению фильтровальный слой содержит бактерицидный и/или фунгицидный агент, а НЕРА-фильтр выполнен гофрированным и наложен на второй гофрированный фильтровальный слой, расположенный ниже по потоку, чтобы предотвратить контакт между его складками.

Объединенное действие пропитанного слоя и НЕРА-фильтра угнетает или убивает контактным способом все живые частицы, которые попадают в бактерицидный фильтр.

НЕРА-фильтр, имеющий гофрированную форму, сохраняет стабильное прилегание ко второму фильтровальному слою, так что фильтровальные свойства изменяются лишь постепенно.

Согласно дополнительному признаку изобретения первый фильтровальный слой является гофрированным, а НЕРА-фильтр сохраняет свою гофрированную форму, находясь между двумя фильтровальными слоями.

Эффективность действия пропитанного слоя увеличивается, поскольку он наложен на НЕРА-фильтр, а бактерицидный и/или фунгицидный агент способен диффундировать в НЕРА-фильтр через промежуток, который их разделяет, угнетая или убивая живые частицы, задержанные НЕРА-фильтром. Кроме того, НЕРА-фильтр вставлен, по меньшей мере локально, между двумя фильтровальными слоями, так что при использовании он не деформируется и его фильтровальные свойства со временем изменяются предсказуемо.

Согласно одному из дополнительных признаков изобретения высота (h) первого фильтровального слоя составляет 20%-50% от высоты (Н) бактерицидного фильтра.

Срок службы бактерицидного фильтра увеличивается благодаря тому, что предотвращается сминание НЕРА-фильтра. Кроме того, засорение фильтра изменяется сравнительно мало.

Согласно другому дополнительному признаку изобретения бактерицидный фильтр содержит опорный слой, расположенный ниже по потоку и обработанный против летучих органических соединений.

Фильтр также захватывает почти все летучие химические молекулы.

Согласно следующему дополнительному признаку изобретения первый слой и второй слой содержат пропиленовые волокна, на которые инжектированы ионы/частицы серебра.

Полипропиленовые волокна расположены в виде трехмерной среды и, таким образом, имеют замечательную тонкость фильтрации. Ионы/частицы серебра разрушают живые частицы.

Согласно изобретению также предложен фильтровальный патрон, содержащий такой бактерицидный фильтр.

Согласно еще одному дополнительному признаку изобретения фильтровальный патрон имеет цилиндрическую форму.

Согласно следующему дополнительному признаку изобретения фильтровальный патрон имеет призматическую форму.

Указанные выше и другие признаки изобретения станут более понятны из последующего описания варианта его осуществления, приведенного в качестве примера. Описание сопровождается чертежами, где:

на фиг.1 показан в аксонометрии цилиндрический фильтровальный патрон согласно изобретению,

на фиг.2 показан в аксонометрии призматический фильтровальный патрон согласно изобретению и

на фиг.3 показан разрез бактерицидного фильтра для призматического фильтровального патрона согласно изобретению.

Фильтровальный патрон F, показанный на фиг.1 и 2, предназначен для установки в системе очистки воздуха от находящейся в нем взвешенной пыли, а также для задержки патогенных частиц меньшего размера, таких как бактерии, микроорганизмы, микробы и вирусы. Кроме того, он эффективен для задержки и уничтожения летучих химических молекул.

Он применяется в кабинах летательных аппаратов, в транспортных средствах и помещениях медицинского назначения, а также в системах управляемой механической вентиляции жилых помещений; в общем случае во всех сферах деятельности, где требуется воздух, не содержащий микробов или химических загрязнений.

Фильтровальный патрон содержит цилиндрическую раму F1 (фиг.1) или раму F2 в форме параллелепипеда (фиг.2), причем обе они могут быть присоединены в соответствии с действующими стандартами и инструкциями.

В первой соединительной конфигурации воздушный поток, обозначенный стрелкой А, проходит насквозь по периферии, выходя с одной стороны патрона. Во второй конфигурации воздушный поток проходит через фильтровальный патрон в направлении его толщины.

Патрон F содержит бактерицидный фильтр со специальной структурой, которая показана на фиг.3. Эта структура делает фильтровальный патрон более эффективным, поскольку через нее не могут пройти никакие опасные частицы. Никакие живые частицы, такие как бактерии, микроорганизмы, микробы и другие вирусы, не остаются на его фильтровальных элементах, даже когда те покрыты пылью и/или засорены. Замена патрона является более безопасной, чем замена известных патронов, так как обслуживающий персонал не подвергается риску инфицирования бактериями или другими вирусами, содержащимися внутри, которые могут вызвать, например, кожные болезни. Обработка использованного патрона также облегчается.

Бактерицидный фильтр 100 содержит, если смотреть по ходу потока в направлении фильтрации, обозначенном стрелкой А, первый фильтровальный слой 110, НЕРА-фильтр (высокоэффективный сухой воздушный фильтр) 130, второй фильтровальный слой 150 и опорный слой 170, также обработанный для удержания и уничтожения химических молекул в газообразном состоянии.

Эти три элемента 110, 130 и 150, расположенные на входе потока воздуха, сложены так, что НЕРА-фильтр 130 находится между двумя слоями 110 и 150, которые тем самым образуют сепараторы для удерживания промежуточного НЕРА-фильтра, как правило, более гибкого, в точности на месте в течение срока службы патрона.

Первый фильтровальный слой 110 состоит из фильтровального элемента, сотканного в трех измерениях и выполненного из полипропилена. Он предназначен для удерживания более крупных частиц с размером свыше 1 мкм. В волокна инжектированы ионы/частицы серебра, обладающие дезинфицирующим действием в отношении патогенных живых частиц, которые задержаны или могут пройти через этот первый слой. Адсорбированные бактерии разрушаются или угнетаются в результате объединенного действия серебра и атомов кислорода, адсорбированных на металле. Серебро служит, во-первых, для предотвращения развития микроорганизмов, а во-вторых, для катализации окисления, разрушающего эти микроорганизмы. Кроме того, в указанном слое имеется бактерицидный и/или фунгицидный агент, такой как Triclosan®, способный убивать патогенные частицы в ближайшем окружении.

НЕРА-фильтр 130 изготовлен с утком, выполненным из бумаги с включением стекловолокна. Уток может также быть выполнен из текстильных волокон полипропилена.

Его фильтровальные характеристики определяются, в частности, стандартом EN 1822. Этот фильтр предназначен для удержания частиц с размерами свыше 0,1 мкм с эффективностью более 99%.

Первый фильтровальный слой 110 и НЕРА-фильтр 130 образуют систему, способную убить почти все патогенные частицы, так как те патогенные частицы, которым удалось пройти живыми через первый фильтровальный слой 110, задерживаются НЕРА-фильтром и уничтожаются за время от нескольких минут до несколько часов благодаря диффузии бактерицидного агента и фунгицидного агента в замкнутом пространстве между этими двумя слоями.

Следует отметить, что первый фильтровальный слой 110 может быть не гофрирован (не показано). Конечно, засорение этого первого слоя происходит быстрее, но он остается эффективным в отношении убивания живых частиц, которые в нем задерживаются.

Второй фильтровальный слой 150, кроме того, что он удерживает НЕРА-фильтр с сохранением в его гофрированной формы, предотвращая самопроизвольное оседание его складок, обеспечивает два преимущества.

Структура второго фильтровального слоя 150 идентична структуре первого слоя.

Он разрушает патогенные частицы очень малого размера, которые могли бы пройти живыми сквозь барьер из НЕРА-фильтра, благодаря наличию частиц типа ионы/серебро и бактерицидного и фунгицидного агента, которые он содержит. Патогенные частицы, задержанные вторым фильтровальным слоем 150, неизбежно гибнут. Патогенные частицы, задержанные в первом фильтровальном слое 110, тоже гибнут и поэтому безопасны. Таким образом, бактерицидный фильтр безопасен в обращении, то есть отсутствует риск инфицирования человека. Утилизация фильтра также облегчается.

Опорный слой 170 не гофрирован и служит посадочным местом для фильтровальных слоев патрона, расположенных выше по потоку. Он также может задерживать химические молекулы в газообразном состоянии.

Он имеет плоскую форму в патроне, имеющем форму параллелепипеда, и цилиндрическую форму в цилиндрическом патроне. Он изготовлен из такого же материала, что и слои 110 и 150, то есть из тканых фильтровальных элементов, выполненных из полипропилена и содержащих бактерицидный/фунгицидный агент. Однако толщина его больше, что является результатом наложения нескольких слоев тканых фильтровальных элементов, которые также проходят обработку, например с использованием агента, освобождающего анионы, предназначенные для уничтожения газообразных молекул. На фиг.3 опорный слой содержит пять слоев. Его более толстая структура эффективна для ингибирования газов, поскольку увеличено расстояние, которое они должны пройти. Поэтому этот опорный слой действует как дезодорирующий фильтр, также называемый химическим фильтром летучих органических соединений (VOC-фильтр).

Слои 110, 150 и 170 предпочтительно представляют собой элементы, продаваемые компанией NOVRKO или другими компаниями.

Различные слои 110, 150 и 170 в самом начале изготавливают из одного и того же материала, так что только два материала образуют часть конструкции бактерицидного фильтра 10.

Бактерицидный фильтр 100 изготавливают следующим образом. Первый фильтровальный слой 110 нагревают, например, посредством теплового излучения и затем создают складки высотой 20%-50% от общей высоты Н гофрированной области бактерицидного фильтра. Такая геометрия вследствие эффекта сепарации обеспечивает хорошую эффективность фильтрации при относительно медленном засорении. Высота h, составляющая приблизительно 30% от высоты Н, является хорошим компромиссом. Производительность фильтра получается существенно больше, чем у известных фильтров.

НЕРА-фильтр 130 нагревают и затем гофрируют. Второй фильтровальный слой 150 нагревают и гофрируют. Высота гофрирования второго фильтровального слоя 150 меньше, чем у НЕРА-фильтра 130.

Три фильтровальных слоя перемежаются между собой, образуя гофрированную структуру, в которой складки НЕРА-фильтра 130 вставлены со стороны входа потока между складками первого фильтровального слоя 110, а со стороны выхода потока - между складками второго фильтровального слоя 150.

Второй фильтровальный слой 150 не позволяет складкам НЕРА-фильтра 130 касаться друг друга при прохождении через него воздушного потока. Поэтому предотвращается стягивание НЕРА-фильтра 130 и его смятие или «коллапс», если использовать обычно употребляемый термин.

Таким образом, полученная структура фильтра имеет удовлетворительную производительность, которая по мере засорения фильтровального патрона уменьшается медленно и предсказуемо.

Эту гофрированную структуру помещают на опорный слой 170 соответствующего размера и затем весь узел вставляют в раму фильтровального патрона до удерживающей сетки G, причем в призматическом фильтровальном патроне опорный слой плоский, а в цилиндрическом фильтровальном патроне опорный слой цилиндрический.

Фильтровальный патрон согласно изобретению препятствует высвобождению живых микрообъектов. При замене патрона в связи с техническим обслуживанием не возникает риска заражения обслуживающего персонала. Также облегчается утилизация патрона. Геометрия структуры остается стабильной с течением времени, что гарантирует предсказуемость рабочих характеристик без использования сепараторов или специальных прокладок, образованных, как правило, пластинами или каплями клея. Фильтр сравнительно прост и недорог в изготовлении.

Группа изобретений относится к бактерицидному фильтру для обработки воздуха и к фильтровальному патрону, содержащему такой фильтр. Бактерицидный фильтр для очистки воздуха содержит в направлении (А) проходящего через него воздушного потока первый фильтровальный слой, высокоэффективный сухой воздушный фильтр и второй фильтровальный слой. Первый фильтровальный слой содержит бактерицидный и/или фунгицидный агент, а высокоэффективный сухой воздушный фильтр выполнен гофрированным и наложен на второй фильтровальный слой, который тоже гофрирован и расположен ниже по потоку. При этом первый фильтровальный слой и второй фильтровальный слой состоят из фильтровального элемента, сотканного в трех измерениях и выполненного из полипропиленовых волокон. Техническим результатом является повышение безопасности фильтров во время их замены и при обращении с ними в течение времени как с отходами, а также повышение стабильности конструкции фильтров. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Бактерицидный фильтр (100) для очистки воздуха, содержащий в направлении (А) проходящего через него воздушного потока первый фильтровальный слой (110), высокоэффективный сухой воздушный фильтр (130) и второй фильтровальный слой (150), причем первый фильтровальный слой (110) содержит бактерицидный и/или фунгицидный агент, а высокоэффективный сухой воздушный фильтр (130) выполнен гофрированным и наложен на второй фильтровальный слой (150), который тоже гофрирован и расположен ниже по потоку,
отличающийся тем, что первый фильтровальный слой (110) и второй фильтровальный слой (150) состоят из фильтровального элемента, сотканного в трех измерениях и выполненного из полипропиленовых волокон.

2. Бактерицидный фильтр (100) по п. 1, отличающийся тем, что первый фильтровальный слой (110) выполнен гофрированным, а высокоэффективный сухой воздушный фильтр (130) удерживается между первым фильтровальным слоем (110) и вторым фильтровальным слоем (150) с сохранением своей гофрированной формы так, что предотвращается контакт между складками высокоэффективного сухого воздушного фильтра.

3. Бактерицидный фильтр (100) по п. 2, отличающийся тем, что высота (h) складок первого фильтровального слоя (110) составляет 20%-50% от высоты (Н) складок бактерицидного фильтра (100).

4. Бактерицидный фильтр (100) по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что он содержит опорный слой (170), расположенный ниже по потоку и обработанный против летучих органических соединений.

5. Бактерицидный фильтр (100) по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в полипропиленовые волокна первого фильтровального слоя (110) и в пропиленовые волокна второго фильтровального слоя (150) инжектированы ионы/частицы серебра.

6. Фильтровальный патрон (F), отличающийся тем, что он содержит бактерицидный фильтр (100) по любому из предыдущих пунктов.

7. Фильтровальный патрон (F1) по п. 6, отличающийся тем, что он имеет цилиндрическую форму.

8. Фильтровальный патрон (F2) по п. 6, отличающийся тем, что он имеет призматическую форму.