自潔式駐極體過(guò)濾器的制造方法
【專利摘要】一種說(shuō)明性的過(guò)濾器包括具有長(zhǎng)期電荷的駐極體材料，該駐極體材料至少部分地涂覆或覆蓋有導(dǎo)電層?？蛇x的絕緣層可以設(shè)置在導(dǎo)電層的至少一部分上。如果駐極體材料具有正電荷，則過(guò)濾器吸引具有負(fù)電荷的粒子，反之亦然。該過(guò)濾器吸附被吸引的粒子，直至其粒子飽和，此時(shí)導(dǎo)電層被充電，以具有與駐極體的內(nèi)置極性相反且與被吸收的粒子的極性匹配的極性。帶電導(dǎo)電層排斥來(lái)自過(guò)濾器的被吸附的粒子，從而清潔過(guò)濾器，用于繼續(xù)使用。
【專利說(shuō)明】自潔式駐極體過(guò)濾器
[0001]背景發(fā)明
[0002]駐極體是一種介電材料，具有嵌入式靜電荷和/或偶極極化。駐極體具有高電阻，因此它們的靜電荷和/或偶極化是準(zhǔn)永久的，即它們的靜電荷和/或偶極極化方向保持不變長(zhǎng)達(dá)數(shù)百年的時(shí)間。因?yàn)轳v極體具有靜電荷，它們吸引相反電荷的粒子。可以利用這種屬性來(lái)移除流過(guò)或流經(jīng)駐極體材料的纖維結(jié)構(gòu)或薄膜的具有相反電荷的粒子。具有相反電荷的粒子粘附至駐極體材料，直至過(guò)濾器粒子過(guò)載，此時(shí)過(guò)濾器被手動(dòng)清潔或丟棄和取代。
[0003]概述
[0004]本發(fā)明的實(shí)施方式包括一種過(guò)濾器，該過(guò)濾器具有至少一種駐極體材料和設(shè)置在所述駐極體材料的至少一部分上的至少一種導(dǎo)電材料，駐極體材料具有用以吸引具有相反電荷的粒子的電荷。導(dǎo)電材料可以被構(gòu)造成防止被吸引至駐極體材料的粒子接觸駐極體材料。在一些說(shuō)明性的示例中，駐極體材料可以包括聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)，或PTFE和FEP這兩者。駐極體材料的厚度可以為大約100 μ m至大約5.0mm。導(dǎo)電材料可以包括金屬、導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電碳(例如，活性炭)，或它們的任意組合，并且導(dǎo)電材料的厚度可以為大約10 μ m至大約1000 μ m。
[0005]說(shuō)明性的過(guò)濾器還可以包括至少一種絕緣材料，該絕緣材料設(shè)置在導(dǎo)電材料的表面的至少一部分上，以防止被吸引至駐極體材料的粒子接觸導(dǎo)電材料。絕緣材料可以包括絕緣橡膠，且厚度為大約I μ m至大約100 μ m。
[0006]說(shuō)明性的過(guò)濾器可以結(jié)合控制電荷發(fā)生器的開(kāi)關(guān)使用，電荷發(fā)生器與導(dǎo)電材料電聯(lián)通。致動(dòng)開(kāi)關(guān)，使電荷發(fā)生器對(duì)導(dǎo)電材料施加電荷，從而排斥被吸引至駐極體材料的粒子，該電荷發(fā)生器可以包括范德格拉夫發(fā)生器。例如，開(kāi)關(guān)可以被構(gòu)造成為利用大小比駐極體材料的電荷大的電荷對(duì)導(dǎo)電材料施加電荷。此外，開(kāi)關(guān)還可以被構(gòu)造成用于改變由電荷發(fā)生器對(duì)導(dǎo)電材料施加電荷的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度。
[0007]本發(fā)明的另一實(shí)施方式是一種包括線的編織物的過(guò)濾器，每根線均包括圍繞導(dǎo)電材料設(shè)置的絕緣材料，導(dǎo)電材料又圍繞駐極體材料設(shè)置，駐極體材料具有用以吸引具有相反電荷的粒子的電荷。編織物中的每根線的外徑為大約100 μ m至大約1000 μ m。相鄰的線可以間隔開(kāi)大約500 μ m至大約5000 μ m。
[0008]本文所公開(kāi)的發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式包括一種借助設(shè)置在駐極體材料的至少一部分上的導(dǎo)電材料清潔過(guò)濾器的方法，該駐極體材料具有用以吸引具有相反電荷的粒子的第一電荷。導(dǎo)電材料被施加有極性與第一電荷的極性相反的第二電荷，從而排斥被吸引至駐極體材料的粒子。在一些情況下，該方法還包括借助設(shè)置在導(dǎo)電材料的表面的至少一部分上的絕緣材料來(lái)防止被吸引至駐極體材料的粒子接觸駐極體材料。
[0009]上述概述僅是說(shuō)明性的，并且目的不在于以任何方式進(jìn)行限制。作為上述說(shuō)明性的方面，實(shí)施方式以及特征的補(bǔ)充，其他的方面，實(shí)施方式以及特征將通過(guò)參照下面的附圖和具體描述而變得明顯。
[0010]附圖描述
[0011]附圖被納入本說(shuō)明書(shū)并組成其一部分，所公開(kāi)的發(fā)明的說(shuō)明的實(shí)施方式與本說(shuō)明一起用于解釋被公開(kāi)的發(fā)明的原理。
[0012]圖1說(shuō)明了如何清潔示例性的駐極體過(guò)濾器。
[0013]圖2A和圖2B說(shuō)明了另選的駐極體過(guò)濾器的操作。
【具體實(shí)施方式】
[0014]一旦被施加電荷，傳統(tǒng)的駐極體(和駐極體過(guò)濾器)將其電荷保持非常長(zhǎng)的時(shí)間，例如，幾十年或幾百年。本文所公開(kāi)的駐極體/導(dǎo)電復(fù)合材料允許駐極體快速地改變和恢復(fù)其電性能，這為駐極體材料的應(yīng)用提供了更廣泛的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的駐極體材料相比，說(shuō)明性的復(fù)合材料更可控，這是因?yàn)樗试S駐極體的準(zhǔn)永久電荷的暫時(shí)的(或永久的)掩蔽或極性反轉(zhuǎn)。這種屬性可以用于從復(fù)合材料的表面吸引和/或排斥帶電粒子，并且可以僅在關(guān)于涉及駐極體材料的任何應(yīng)用中是有用的。
[0015]圖1示出了由駐極體/導(dǎo)電復(fù)合材料制成的說(shuō)明性的過(guò)濾器100的橫截面。過(guò)濾器的內(nèi)部核心部分包括駐極體材料110，該駐極體材料具有可以持續(xù)例如直至幾百年的準(zhǔn)永久的正電荷。如被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的一樣，準(zhǔn)永久電荷的大小依賴于施加電荷的方法以及駐極體材料的結(jié)構(gòu)。例如,駐極體材料Iio可以被施加電荷至大約30至3000V的電勢(shì)，例如 30V、50V、100V、250V、500V、1000V、1500V、2000V、2500V、3000V 或在這些值的任意兩者之間的任何電勢(shì)。駐極體110可以利用被本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的技術(shù)由合成聚合物制成，諸如由含氟聚合物(例如PTFE)、聚丙烯(例如FEP)、聚對(duì)苯甲酸乙二醇酯，或它們的組合制成。駐極體材料Iio可以為大約10 μ m至大約5.0mm厚。在一些示例中，駐極體110的厚度為大約 10 μ m、50 μ m、100 μ m、200 μ m、300 μ m、500 μ m、750 μ m、1.0mm、2.5mm、5.0mm或在這些值的任何兩者之間的范圍內(nèi)。
[0016]駐極體材料110可以被諸如金屬、導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電橡膠和/或?qū)щ娞?例如，活性炭)的導(dǎo)電材料120的層完全地或部分地覆蓋。導(dǎo)電材料120可以被粘合或折疊在駐極體材料110上。導(dǎo)電材料也可以通過(guò)如在本領(lǐng)域中被理解的鍍鋅或氣相沉積過(guò)程涂覆在駐極體材料110上。說(shuō)明性的導(dǎo)電橡膠可以通過(guò)將導(dǎo)電炭黑、銀和/或其他導(dǎo)電材料的粒子合并至娃橡膠中來(lái)制造。導(dǎo)電材料120的厚度為大約10 μ m至大約1000 μ m,例如為大約10 μ m、25 μ m、50 μ m、100 μ m、250 μ m、500 μ m、1000 μ m或在這些值的任意兩者之間的范圍內(nèi)。在圖1中示出的過(guò)濾器100中，導(dǎo)電材料120覆蓋駐極體材料110的兩側(cè)和一個(gè)邊緣。在其他示例中，導(dǎo)電材料120可以僅覆蓋駐極體材料110的一部分，例如僅覆蓋駐極體材料110的暴露至帶相反電荷的粒子的部分。導(dǎo)電材料120可以經(jīng)由至少一個(gè)開(kāi)關(guān)150電聯(lián)接至至少一個(gè)電荷發(fā)生器140，諸如范德格拉夫發(fā)生器或其他合適的電荷發(fā)生器。
[0017]過(guò)濾器100可選地還包括至少一層絕緣材料130，該絕緣材料部分地或完全地覆蓋導(dǎo)電材料120。絕緣材料130可以包括諸如蟲(chóng)漆、樹(shù)脂和絕緣橡膠的混合絕緣材料和/或有機(jī)絕緣材料。絕緣材料130的層可以通過(guò)用液體涂覆導(dǎo)電材料120，然后允許把液體弄干而形成。在其他情況中，絕緣材料的層可以通過(guò)氣相沉積或其他任何適合的沉積工藝來(lái)形成。絕緣材料130的厚度為大約Iym至大約100 μ m,例如大約I μ m、5 μ m、10 μ m、25 μ m、50 μ m、100 μ m或在這些值的任意兩者之間的范圍內(nèi)。在圖1示出的過(guò)濾器100中，絕緣材料130覆蓋導(dǎo)電材料120的兩側(cè)和一個(gè)邊緣。在其他示例中，絕緣材料130可以僅覆蓋導(dǎo)電材料120的一部分，例如僅覆蓋駐極體材料110的暴露至相反的帶電粒子的部分。[0018]在一些示例中，駐極體材料110、導(dǎo)電材料120和可選的絕緣材料130可以例如以條、補(bǔ)丁或平面部分的形式布置成薄膜的一部分。在其他示例中，駐極體材料110、導(dǎo)電材料120和可選的絕緣材料130被布置成形成股線、線或長(zhǎng)絲，在其中，駐極體材料110形成核心部分，并且導(dǎo)電材料120和可選的絕緣材料130形成圍繞核心部分同軸地設(shè)置的層，從而使得每個(gè)股線、線或長(zhǎng)絲的整個(gè)直徑可以為大約100 μ m至大約1000 μ m，例如大約100 μ m、250 μ m、500 μ m、750 μ m、1000 μ m或在這些值的任意兩者之間的范圍內(nèi)。這樣的股線、線或長(zhǎng)絲可以被布置成編織圖案，其中相鄰的平行股線、線或長(zhǎng)絲分離或隔開(kāi)大約500 μ m至大約5000 μ m,例如大約500 μ m、750 μ m、1000 μ m、2500 μ m、5000 μ m或在這些值的任意兩者之間的范圍內(nèi)，以形成可供氣體流過(guò)的孔洞。這些孔洞可以是正方形的、長(zhǎng)方形的、三角形的或如由編織圖案決定的任何其他圖案。這些孔洞在形狀上可以是規(guī)則的或不規(guī)則的。這些孔洞可以在形狀和尺寸上是相同的或不同的。
[0019]在操作中，粒子流經(jīng)、穿過(guò)或流過(guò)過(guò)濾器100。說(shuō)明性的過(guò)濾器100可以困住直徑范圍為大約Inm至大約500 μ m的粒子,例如大約lnm、10nm、100nm、500nm、I μ m、10 μ m、50 μ m> 100 μ m、250 μ m或500 μ m。駐極體材料110的準(zhǔn)永久的電荷吸引相反的帶電粒子，這些相反的帶電粒子可以被粘著至過(guò)濾器100的表面。導(dǎo)電材料120 (和可選的絕緣材料130)防止被吸附的粒子接觸駐極體材料110。盡管圖1示出了一種具有準(zhǔn)永久正電荷以吸引帶負(fù)電荷的粒子的駐極體材料110，但那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易理解，駐極體材料110可以具有準(zhǔn)永久的負(fù)電荷以吸引帶正電荷的粒子。
[0020]最終，如圖1頂部所示，過(guò)濾器100收集足夠的粒子，以減少或防止持續(xù)有效的過(guò)濾。閉合開(kāi)關(guān)150，將導(dǎo)電材料120連接至電荷發(fā)生器140，這導(dǎo)致電荷發(fā)生器140生成負(fù)電荷并且如圖1中部所示，用所生成的負(fù)電荷對(duì)導(dǎo)電材料120施加電荷。帶負(fù)電荷的導(dǎo)電材料120排斥來(lái)自過(guò)濾器100的表面的帶負(fù)電荷的粒子，如圖1的底部處所示，使得過(guò)濾器表面至少基本上不存在粒子。另選地，電荷發(fā)生器可以生成正電荷以排斥來(lái)自具有準(zhǔn)永久的負(fù)電荷的駐極體材料的帶正電荷的粒子。在任一情況下，由電荷發(fā)生器生成的電荷的大小可以比駐極體材料的準(zhǔn)永久電荷的大小的兩倍還要大,例如相當(dāng)于大約60至6000V的電勢(shì)。例如，該電勢(shì)可以為大約6(^、10(^、20(^、50(^、50(^、200(^、300(^、400(^、500(^、6000￥或在這些值的任意兩個(gè)之間的任何電勢(shì)。被排斥的粒子可以被從過(guò)濾100吹走或吸走或者利用靜電陷阱收集。打開(kāi)開(kāi)關(guān)150，將電荷發(fā)生器140從導(dǎo)電材料120斷開(kāi)連接。導(dǎo)電材料120則可以例如通過(guò)電荷反轉(zhuǎn)，恢復(fù)至不帶電(中性)的狀態(tài)。
[0021]開(kāi)關(guān)150還可以控制圖1描述的電荷清潔過(guò)程的頻率、強(qiáng)度和/或持續(xù)時(shí)間。例如，開(kāi)關(guān)150可以聯(lián)接至探測(cè)器(未示出)，該探測(cè)器用于感應(yīng)過(guò)濾器100何時(shí)變得過(guò)于骯臟而不能有效發(fā)揮功能(例如覆蓋在粒子中)。另選地，或附加地，開(kāi)關(guān)150可以聯(lián)接至?xí)r鐘(未示出)，該時(shí)鐘以定期的或周期性的間隔觸發(fā)清潔過(guò)程。該開(kāi)關(guān)150還可以控制生成多少電荷和/或施加多少電荷至導(dǎo)電材料120。在一些示例中，開(kāi)關(guān)150可以被設(shè)置成用超過(guò)駐極體材料的準(zhǔn)永久電荷的大小的量的對(duì)導(dǎo)電材料150施加電荷，以利于來(lái)自過(guò)濾器的粒子的推斥。開(kāi)關(guān)150還可以控制施加電荷的速率和/或施加電荷的持續(xù)時(shí)間。
[0022]圖2A和圖2B示出了另一說(shuō)明性過(guò)濾器的操作，該過(guò)濾器使用了過(guò)濾器載體160，過(guò)濾器載體160具有復(fù)合材料的股線，該復(fù)合材料的股線包括具有準(zhǔn)永久負(fù)電荷的駐極體材料，該駐極體材料至少部分地或全部地用導(dǎo)電材料涂覆。過(guò)濾器載體160用作用于實(shí)現(xiàn)過(guò)濾器功能的工作介質(zhì)，并且可以是纖維狀、顆粒狀、網(wǎng)狀或片狀材料。定位在過(guò)濾器載體160上方的帶正電荷的網(wǎng)格200賦予中性粒子300正電荷，該中性粒子朝向過(guò)濾器載體160流動(dòng)。過(guò)濾器載體160中的復(fù)合材料吸引帶正電荷的粒子310，帶正電荷的粒子310如圖2A所示，粘著至過(guò)濾器載體160中的復(fù)合材料的股線。如圖2B所示，施加正電荷至復(fù)合材料的導(dǎo)電部分，這將排斥來(lái)自過(guò)濾器載體160的帶正電荷的粒子310。定位在過(guò)濾器載體160下方的可選的帶負(fù)電荷的網(wǎng)格400吸引帶正電荷的粒子310，帶正電荷的粒子310可以被收集在帶負(fù)電荷的網(wǎng)格400上或否則被從過(guò)濾器載體160移除。那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，正電荷和負(fù)電荷可以分別被替代用于圖2A和圖2B的負(fù)電荷和正電荷。
[0023]復(fù)合的駐極體/導(dǎo)電材料還可以用于將粒子分散至大氣中，以代替從大氣中過(guò)濾或移除顆粒。例如，帶電粒子可以例如利用諸如圖2A和圖2B中所示的充電網(wǎng)格被加載至導(dǎo)電材料上，導(dǎo)電材料設(shè)置在具有準(zhǔn)永久的相反電荷的駐極體材料上。駐極體的準(zhǔn)永久荷載將粒子保持在適當(dāng)位置，直至粒子準(zhǔn)備好被分散或排放至大氣中，此時(shí)排斥電荷被施加至導(dǎo)電材料。另選地，粒子可以通過(guò)導(dǎo)電材料上的瞬態(tài)電荷被保持在適當(dāng)?shù)奈恢弥?，并且如?當(dāng)瞬態(tài)電荷在強(qiáng)度上被消除或降低時(shí)，粒子被駐極體材料的準(zhǔn)永久荷載排斥。
[0024]復(fù)合的駐極體/導(dǎo)電材料還可以被用在纖維中或作為纖維使用，例如，制服或捕獲齒輪，以為臟衣服加味和/或除臭。例如，為臟衣服的導(dǎo)電層施加電荷，使得可以施加帶相反電荷的除臭介質(zhì)，該除臭介質(zhì)可以稍后被駐極體材料的永久荷載排斥。另選地，導(dǎo)電層上的瞬態(tài)的荷載可以被用于保持特定的物質(zhì)(例如，用于吸引游戲的弗洛蒙(pheromone ))，直至穿用者準(zhǔn)備好通過(guò)排放導(dǎo)電層來(lái)釋放該物質(zhì)(例如，當(dāng)游戲進(jìn)入步槍范圍內(nèi)時(shí))。
[0025]包括復(fù)合纖維的復(fù)合的駐極體/導(dǎo)電材料還可以用于有選擇性地和/或可控地感應(yīng)空氣中的化學(xué)和/或生物物質(zhì)。在一些示例中，當(dāng)暴露于諸如病原體的特定的化學(xué)和/或生物物質(zhì)時(shí)，借助改變顏色、溫度、剛度和/或味道的物質(zhì)來(lái)處理或涂覆織物。發(fā)生的改變提醒穿用者物質(zhì)的存在?？椢锟梢匀缟厦嫠枋龅谋磺鍧嵰怨┖罄m(xù)使用。織物的不同區(qū)域還可以用不同的物質(zhì)處理，以探測(cè)不同類型的生物和/或化學(xué)藥劑。這樣的復(fù)合材料或織物還可以用于其他過(guò)濾應(yīng)用，包括藥物篩選、生物和化學(xué)武器感應(yīng)、水測(cè)試等。
[0026]示例1:復(fù)合過(guò)濾器
[0027]復(fù)合過(guò)濾器可以通過(guò)用導(dǎo)電橡膠層涂覆聚四氟乙烯(PTFE )制成。首先，PTFE被拉伸至大約1.0mm的厚度和大約IOOcm乘IOOcm的尺寸；然后它在被框架支撐的同時(shí)被加熱至高于其熔化溫度(327°C )。PTFE板在存在強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)冷卻3至100分鐘(由例如施加于板上的大約300V至大約IOkV的電壓供應(yīng))，這導(dǎo)致電荷載體(偶極子)在冷卻PTFE中自身沿同一方向?qū)R。這樣的對(duì)齊給予PTFE準(zhǔn)永久的偶極矩，該偶極距的電勢(shì)大約為100V。一旦PTFE板被完全冷卻，電場(chǎng)被關(guān)閉，并且100 μ m厚的導(dǎo)電橡膠層被涂覆在PTFE板的兩側(cè)。隨后PTFE板被切割成大約Icm乘Icm的矩形件，每個(gè)矩形件被附接至金屬或?qū)щ姷奶沾煽蚣?，以形成過(guò)濾器。
[0028]示例2:具有絕緣層的復(fù)合過(guò)濾器
[0029]可以通過(guò)用金屬薄層和絕緣橡膠厚層涂覆氟化乙烯丙烯(FEP)來(lái)制造合成過(guò)濾器。第一，F(xiàn)EP在被支撐在滾輪上并且被拉伸或延伸至大約500 μ m的厚度的同時(shí)被加熱至高于其熔化溫度(260°C) ο其中一個(gè)滾輪上的電極對(duì)冷卻的FEP板施加強(qiáng)磁場(chǎng)(例如為滾輪施加大約300V至大約IOkV持續(xù)3至100分鐘)，這導(dǎo)致電荷載體(偶極子)在冷卻FEP中自身沿同一方向?qū)R。這樣的對(duì)齊給予FEP準(zhǔn)永久的偶極矩，該偶極距具有大約IOOOV的電勢(shì)。一旦FEP板被完全冷卻，電場(chǎng)被關(guān)閉，并且100 μ m厚的金屬層被濺射至FEP板的一側(cè)。然后，該金屬層被涂覆1.0mm厚的絕緣橡膠層。產(chǎn)生的復(fù)合材料被切割成矩形件，并且每個(gè)矩形件被附接至導(dǎo)電塑料框架以形成過(guò)濾器。
[0030]示例3:厚的復(fù)合過(guò)濾器
[0031]厚的復(fù)合過(guò)濾器還可以通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)PTFE板以香煙或雪茄式纏繞至芯棒或圓柱體上。產(chǎn)生的PTFE管，厚度可以為大約1.0mm，直徑可以為大約25mm，當(dāng)PTFE仍在芯棒或圓柱體上時(shí)，通過(guò)將PTFE加熱至高于327°C來(lái)進(jìn)行密封。當(dāng)PTFE冷卻時(shí)，電極對(duì)PTFE施加強(qiáng)電場(chǎng)，這導(dǎo)致PTFE成為具有大約50V電勢(shì)的駐極體。用液體塑料噴灑PTFE以形成大約500 μ m厚的導(dǎo)電塑料層，然后切除芯棒或圓柱體，切割成圓環(huán)。每個(gè)圓環(huán)被附接至框架以形成過(guò)濾器。
[0032]示例4:具有絕緣層的拉伸的復(fù)合過(guò)濾器
[0033]拉伸的復(fù)合過(guò)濾器可以通過(guò)將PTFE管加熱至其熔點(diǎn)并且通過(guò)壓力拉伸熱的PTFE以形成諸如圓筒形、多邊形管或橢圓形管的中空的形狀，厚度為大約250μπι。被拉伸的PTFE在強(qiáng)電場(chǎng)存在時(shí)冷卻，這導(dǎo)致電荷載體(偶極子)在冷卻的PTFE中自身沿同一方向?qū)R，給予PTFE具有大約-1500V電勢(shì)的準(zhǔn)永久的偶極矩。一旦PTFE形狀被完全冷卻，電場(chǎng)被關(guān)閉，PTFE形狀被放置至注塑模具中。該注塑模具首先被填充導(dǎo)電橡膠，然后是硅膠，以在PTFE板的內(nèi)部和外部形成50 μ m厚的導(dǎo)電和絕緣層，從而形成過(guò)濾器。在PTFE被涂覆導(dǎo)電橡膠之后并且在PTFE被覆蓋絕緣層之前，將金屬線插入模具中，以形成用于為PTFE充電(和放電)的電連接。一旦導(dǎo)電橡膠和硅膠已經(jīng)被冷卻，PTFE形狀被從模具中移除，并且允許被加工。
[0034]示例5:便攜式過(guò)濾器
[0035]供家庭或辦公室使用的便攜式駐極體/導(dǎo)電復(fù)合過(guò)濾器有效地移除和減少灰塵、花粉和氣味。遙控的可調(diào)風(fēng)扇通過(guò)充電網(wǎng)格并且朝向復(fù)合過(guò)濾器吸取空氣中的粒子。當(dāng)粒子朝向復(fù)合過(guò)濾器推進(jìn)時(shí)，充電網(wǎng)格將粒子充電至大約50V至大約IOkV電勢(shì)。駐極體的準(zhǔn)永久的電荷在復(fù)合過(guò)濾器中吸引帶電粒子。過(guò)濾器上的涂層減少細(xì)菌、氣味和塵螨的形成。一旦復(fù)合過(guò)濾器變得被粒子飽和，導(dǎo)電材料則被充電以排斥吸附至過(guò)濾器表面的粒子。
[0036]示例6:可戴式口罩
[0037]由駐極體/導(dǎo)電的復(fù)合材料制成的可戴式口罩提供了對(duì)通過(guò)研磨、打磨、拋光和/或其他行為所產(chǎn)生的顆粒的呼吸防護(hù)。復(fù)合材料形成為可模制的面罩，該面罩保持在使用者的口部和鼻部上，具有可調(diào)鼻夾和新型編織頭帶。為駐極體提供大約2kV電勢(shì)的準(zhǔn)永久電荷，通過(guò)使用者呼吸從透過(guò)面罩吸取的空氣中充以電荷。一旦面罩變得阻塞，使用者觸動(dòng)導(dǎo)電材料的邊緣或片區(qū)，以充以產(chǎn)生極性與準(zhǔn)永久的駐極體電荷的極性相反的電荷。導(dǎo)電材料被充電至大約_4kV的電勢(shì)，從而排斥被吸附至口罩的粒子。清潔的呼吸器可以被重復(fù)使用和清潔。
[0038]示例5:便攜式過(guò)濾器
[0039]駐極體/導(dǎo)電的復(fù)合過(guò)濾器有效地移除和減少經(jīng)由灰塵從濺射罩離開(kāi)的帶電粒子。負(fù)壓力將粒子從罩體吸入灰塵中。當(dāng)粒子行進(jìn)通過(guò)罩體時(shí)，它們粘附在被拉伸通過(guò)罩體的過(guò)濾器上。位于過(guò)濾器下游的探測(cè)器測(cè)量穿行通過(guò)灰塵的空氣質(zhì)量。如果探測(cè)器探測(cè)到空氣質(zhì)量太差(例如基于空氣中的灰塵數(shù)量)，則探測(cè)器致動(dòng)電荷發(fā)生器，該電荷發(fā)生器通過(guò)對(duì)過(guò)濾器的導(dǎo)電層施加強(qiáng)電場(chǎng)(例如具有大約IOV至大約20kV的電位源)清潔過(guò)濾器。
[0040]本文所描述的主題有時(shí)說(shuō)明包含于其中的，或與之連接的不同的組成部分，不同的其他組成部分。應(yīng)該理解的是，這樣描述的體系結(jié)構(gòu)僅僅是示例性的，并且實(shí)際上可以執(zhí)行許多其他的體系結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的功能性。從概念上講，任何用以實(shí)現(xiàn)相同的功能性的組成部分的布置都是有效地“關(guān)聯(lián)的”，從而實(shí)現(xiàn)所需的功能性。因此，本文中任意的兩個(gè)結(jié)合使用以實(shí)現(xiàn)特定的功能性的組成部分可以看作是彼此“關(guān)聯(lián)的”，從而實(shí)現(xiàn)所需的功能性，不論是體系結(jié)構(gòu)或中間組成部分。同樣的，任何兩個(gè)如此關(guān)聯(lián)的組成部分可以看作是彼此“可操作地連接的”或“可操作地聯(lián)接的”，以實(shí)現(xiàn)所需的功能性，任何兩個(gè)如此關(guān)聯(lián)的組成部分還可以看作是彼此“可以可操作地聯(lián)接的”?！翱刹僮鞯芈?lián)接的”的特定示例包括但不限于物理上可匹配的和/或物理上相互作用的組成部分和/或可以無(wú)線的方式相互作用的和/或以無(wú)線的方式相互作用的組成部分和/或邏輯上相互作用的和/或邏輯上可相互作用的組成部分。
[0041]對(duì)于本文中的基本上任何復(fù)數(shù)的和/或單數(shù)的術(shù)語(yǔ)的使用而言，那些本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成單數(shù)和/或?qū)螖?shù)轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)，以適合于上下文和/或申請(qǐng)。為清楚起見(jiàn)，各種單數(shù)/復(fù)數(shù)的置換可在本文中明確闡述。
[0042]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，通常本文所使用的術(shù)語(yǔ)和尤其在附帶的權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)(例如附帶的權(quán)利要求的主體)一般作為“開(kāi)放的”術(shù)語(yǔ)(例如，術(shù)語(yǔ)“包括”應(yīng)該解釋為“包括但不限于”，術(shù)語(yǔ)“具有”應(yīng)該被解釋為“至少具有”，術(shù)語(yǔ)“包括”應(yīng)解釋為“包括但不限于”等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該理解的是，如果目的在于引入的權(quán)利要求陳述的特定數(shù)量，則這樣的意圖將在權(quán)利要求中被明確陳述，并且在缺乏這樣的陳述的情況下，不呈現(xiàn)這樣的意圖。例如，為了幫助理解，下面附帶的權(quán)利要求可以包含介紹性的短語(yǔ)“至少一個(gè)”和“一個(gè)或多個(gè)”的使用，以引入權(quán)利要求的陳述。
[0043]然而，這樣的短語(yǔ)的使用不應(yīng)該被解釋為意味著通過(guò)不定冠詞“一個(gè)(a)”或“一個(gè)(an)”引入的權(quán)利要求陳述將任何包含這種引入的權(quán)利要求陳述的特定的權(quán)利要求限制為僅包含一個(gè)這種陳述的發(fā)明，即使當(dāng)相同的權(quán)利要求包括介紹性的短語(yǔ)“一個(gè)或多個(gè)”或“至少一個(gè)”和不定冠詞“a”或“an”(例如，“a”和/或“an”通常應(yīng)該被解釋為代表“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”)時(shí)；這同樣適用于用于介紹權(quán)利要求陳述的定冠詞的使用。此外，即使當(dāng)特定數(shù)量的引入的權(quán)利要求被明確說(shuō)明時(shí)，那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這樣的陳述應(yīng)該通常被解釋為意味著至少被陳述的數(shù)量(例如“兩個(gè)陳述”的公開(kāi)陳述，沒(méi)有其他修飾語(yǔ)，通常表示為至少兩個(gè)陳述，或兩個(gè)或多個(gè)陳述)。
[0044]此外，在這些示例中，使用了類似于“A、B和C中的至少一個(gè)等”的格式，通常這樣的結(jié)構(gòu)的目的是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員理解該約定(例如“系統(tǒng)具有A、B和C中的至少一個(gè)”將包括但不限于只具有A，只具有B，只具有C，具有A和B，具有A和C，具有B和C和/或具有A、B和C的系統(tǒng)等)。在這些示例中，使用了類似于“A、B或C中的至少一個(gè)”的表述，通常這樣的表述的目的是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員理解該約定(例如“系統(tǒng)具有A、B或C中的至少一個(gè)”將包括但不限于只具有A，只具有B，只具有C，具有A和B，具有A和C，具有B和C和/或具有A、B和C的系統(tǒng)等)。
[0045]本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解的是，實(shí)際上任何代表兩個(gè)或多個(gè)可選的術(shù)語(yǔ)的轉(zhuǎn)折詞和/或短語(yǔ)，不論在說(shuō)明書(shū)，權(quán)利要求或附圖中，應(yīng)該理解為考慮包括術(shù)語(yǔ)中的一個(gè)，術(shù)語(yǔ)中的任一個(gè)，或所有術(shù)語(yǔ)的可能性。例如短語(yǔ)“A或B”將被理解為包括“A”或“B”或者“A和B”的可能性。
[0046]前述示意性實(shí)施方式的描述已經(jīng)出于示意和說(shuō)明的目的被呈現(xiàn)。其目的不是為了排除或限定被公開(kāi)內(nèi)容的精確的形式，在上述說(shuō)明的指導(dǎo)下可以進(jìn)行修改和變化，或者可以從所公開(kāi)的實(shí)施方式的實(shí)踐中獲得修改和變化。其目的在于，通過(guò)附帶的權(quán)利要求和其等同物來(lái)限定本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種過(guò)濾器，該過(guò)濾器包括: 至少一種駐極體材料，所述至少一種駐極體材料具有用以吸引具有相反電荷的粒子的電荷；以及 至少一種導(dǎo)電材料，所述至少一種導(dǎo)電材料設(shè)置在所述駐極體材料的至少一部分上，以防止被吸引至所述駐極體材料的粒子接觸所述駐極體材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述駐極體材料包括聚四氟乙烯和氟化乙烯丙烯中的至少一者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述駐極體材料的厚度為大約100μ m至大約5.0mm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述導(dǎo)電材料包括金屬、導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電橡膠和導(dǎo)電碳中的至少一者。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過(guò)濾器，其中所述導(dǎo)電碳是活性炭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述導(dǎo)電材料的厚度為大約ΙΟμπι至大約1000 μ mD
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，該過(guò)濾器還包括至少一種絕緣材料，該絕緣材料設(shè)置在所述導(dǎo)電材料的表面的至少一部分上，以防止被吸引至所述駐極體材料的粒子接觸所述導(dǎo)電材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過(guò)濾器，其中所述絕緣材料包括絕緣橡膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過(guò)濾器，其中所述絕緣材料的厚度為大約Iym至大約100 μ m0
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過(guò)濾器，該過(guò)濾器還包括: 電荷發(fā)生器，該電荷發(fā)生器與所述導(dǎo)電材料電聯(lián)通；以及 開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)被構(gòu)造成用于使所述電荷發(fā)生器對(duì)所述導(dǎo)電材料施加電荷，從而排斥被吸引至所述駐極體材料的粒子。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過(guò)濾器，其中所述電荷發(fā)生器包括范德格拉夫發(fā)生器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過(guò)濾器，其中所述開(kāi)關(guān)還被構(gòu)造成用于改變由所述電荷發(fā)生器對(duì)所述導(dǎo)電材料施加電荷的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過(guò)濾器，其中所述開(kāi)關(guān)還被構(gòu)造成利用大小比所述駐極體材料的電荷大的電荷來(lái)對(duì)所述導(dǎo)電材料施加電荷。
14.一種過(guò)濾器，該過(guò)濾器包括: 線的編織物，每根線包括: 駐極體材料，該駐極體材料具有用以吸引具有相反電荷的粒子的電荷； 導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料圍繞所述駐極體材料設(shè)置；以及 絕緣材料，該絕緣材料圍繞所述導(dǎo)電材料設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的過(guò)濾器，其中所述編織物中的每根線的外徑為大約100μ m至大約1000 μ m,并且其中相鄰的線間隔開(kāi)大約500 μ m至大約5000
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的過(guò)濾器，其中所述駐極體材料包括聚四氟乙烯和氟化乙烯丙烯中的至少一者。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的過(guò)濾器，其中所述導(dǎo)電材料包括金屬、導(dǎo)電塑料和導(dǎo)電橡膠中的至少一者。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的過(guò)濾器，其中所述絕緣材料包括絕緣橡膠。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的過(guò)濾器，該過(guò)濾器還包括: 電荷發(fā)生器，該電荷發(fā)生器與所述導(dǎo)電材料電聯(lián)通；以及 開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)被構(gòu)造成使得所述充電發(fā)生器對(duì)所述導(dǎo)電材料施加電荷，從而排斥吸引至所述駐極體材料的粒子。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的過(guò)濾器，其中所述電荷發(fā)生器包括范德格拉夫發(fā)生器。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的過(guò)濾器，其中所述開(kāi)關(guān)還被構(gòu)造成改變由所述電荷發(fā)生器對(duì)所述導(dǎo)電材料施加電荷的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度。
22.—種清潔過(guò)濾器的方法，該方法包括: 提供駐極體材料和導(dǎo)電材料，所述駐極體材料具有用以吸引具有相反電荷的粒子的第一電荷，并且所述導(dǎo)電材料被設(shè)置在所述駐極體材料的至少一部分上；以及 利用第二電荷對(duì)所述導(dǎo)電材料施加電荷，所述第二電荷具有與所述第一電荷相反的極性，以便排斥吸引至所述駐極體材料的粒子。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述駐極體材料包括聚四氟乙烯和氟化乙烯丙烯中的至少一者。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述駐極體材料的厚度為大約100μ m至大約.1.0mm0
25.根據(jù)權(quán)利要求2 2所述的方法，其中所述導(dǎo)電材料的厚度為大約IO μ m至大約1000 μ mD
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，該方法還包括:借助設(shè)置在所述導(dǎo)電材料的表面的至少一部分上的絕緣材料來(lái)防止被吸引至所述駐極體材料的粒子接觸所述駐極體材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述絕緣材料包括絕緣橡膠。
28.根據(jù)權(quán)利要求2 6所述的方法，其中所述絕緣材料的厚度為大約I μ m至大約100 μ m0
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中對(duì)所述導(dǎo)電材料施加電荷包括: 致動(dòng)開(kāi)關(guān)，以使電荷發(fā)生器生成電荷；以及 將所述電荷施加至所述導(dǎo)電材料。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述電荷發(fā)生器包括范德格拉夫發(fā)生器。
31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中對(duì)所述導(dǎo)電材料施加電荷包括: 改變對(duì)所述導(dǎo)電材料施加電荷的持續(xù)時(shí)間或強(qiáng)度，或者改變對(duì)所述導(dǎo)電材料施加電荷的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度這兩者。
【文檔編號(hào)】B03C3/28GK103702762SQ201180072464
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月23日
【發(fā)明者】馬宇塵 申請(qǐng)人:英派爾科技開(kāi)發(fā)有限公司