空氣過濾系統控制的製作方法

2023-11-05 05:13:17 4

專利名稱：空氣過濾系統控制的製作方法
空氣過濾系統控制背景技術對加熱、通風和空氣調節(HVAC)設備所循環的空氣進行過濾越來越成為人 們所需要和必要的程序。過去，人們設置與HVAC設備相聯的空氣過濾系統和裝 置以將設備保持在清潔和高效狀態。但是，近年來室內空氣的過濾對維護和改善人 們的健康以及保持內部空間和家居更加清潔變得很重要。空氣過濾器選擇標準包括過濾器集塵"效率"、整個過濾器上的空氣壓降、過 濾系統的可用空間、系統的汙物或灰塵保存容量，當然還有初建和更換成本。關於 住宅和商用設施的室內空氣過濾，越來越需要能進行適當的微粒過濾的過濾器。廣 泛地使用常規靜電電濾器型過濾器，其中電暈場對靠近過濾器結構的微粒充電，微 粒被捕集在高壓金屬板或電極上。隨著灰塵積聚在過濾板上，過濾器的效率降低， 且因此這種類型的過濾器通常需要頻繁的維護。在這方面，業已開發了一種稱為強 電場電介質(intense field dielectric)類型的過濾器，其中電極被密封在電介質材料 內並將電荷引入到電介質表面上，從而產生高效的微粒捕集，且其中微粒失去電荷 以在空氣流過過濾器系統時維持電場。2004年6月15日出版的授予Griffiths等人 的美國專利6,749,669涉及一種強電場電介質型的過濾系統。美國專利6,749,669 的主題內容結合在此作為參考。但是強電場電介質過濾器裝置在開發可以結合在 HAVC設備中的實用、經濟的過濾器系統中產生了某些問題，例如，該系統作為附 加物附連於HVAC裝置的以及用作插入空氣流動管道的獨立過濾器。出於與執行 IFD過濾器的基本構造相關的需要和迫切要求，開發了本發明。發明內容更具體地說，本發明提供了一種用於強電場電介質型的空氣過濾系統的控制系統。根據本發明的一個方面，為強電場電介質型空氣過濾系統提供了一種控制系 統，該過濾系統包括所謂的電場充電單元和一個或多個空氣過濾器單元，其中穿過 該系統的氣流經歷了在包含於氣流中的微粒上施加電荷，然後這些微粒沉積在經受有強電場的過濾器單元的結構上。該控制系統包括微處理器，以及一電路，該電路用於將過濾系統連接到諸如HVAC系統變壓器之類的電源、以及連接到諸如HVAC 系統溫度調節裝置之類的控制信號源。根據本發明的另一方面，提供一種用於強電場電介質型空氣過濾系統的控制系 統，該控制系統包括用於向電場充電單元和一個或多個過濾器單元供應高壓電勢的 高壓直流電力供應源，該電力供應源至少部分地由微處理器、相關聯的電流和電壓 監測電路所調節。具體地說，該控制系統包括連接到電力供應源和微處理器的高壓 監測電路。該控制系統還包括電力供應源輸入電流檢測器和低壓交流輸入電壓檢測 器，兩者都可操作地連接到微處理器。此外，根據本發明，控制系統響應於互鎖開關以切斷到過濾器單元和電場充電 單元的電力。還有，根據本發明，提供了一種用於強電場電介質型空氣過濾系統的控制系統， 該控制系統包括視覺顯示器，該顯示器指示出一個或多個過濾器單元的狀況，包括 預過濾單元的剩餘壽命，以及系統的可用部件的維修間隔。該控制系統還包括使用 者可致動開關以控制到空氣過濾系統的電力和重置與需要維修前空氣過濾系統的 某些部件的運行壽命相關聯的定時功能。本發明還提供了一種用於空氣過濾系統的控制系統，該系統包括用於控制經調 節的高壓電力供應源的微處理器、電壓和電流監測電路、輸入信號過濾電路、以及 連接到微處理器和與HVAC設備的單元的溫度調節裝置相連接的信號電路的電路。 該控制系統適於在提供有溫度調節裝置信號以指示爐或空氣處理器的啟動以及與 HVAC設備關聯的風機電動機的啟動時觸發過濾系統。本發明還提供了一種用於控制空氣過濾系統的改進的方法，更具體地說包括強 電場電介質型的過濾系統。結合附圖閱讀了下文的詳細說明之後，本領域的技術人員還會理解本發明的上 述優點和優越特徵，以及其它重要方面。


圖1是空氣調節單元的立體圖，該單元包括本發明的過濾系統的實施例，該過 濾系統構造為空氣調節單元的附件；圖2是空氣調節單元的立體圖，該單元包括本發明的空氣過濾系統的實施例， 該過濾系統作為與空氣調節單元成整體的部分；圖3是示出了本發明的空氣過濾系統的實施例的立體圖，該過濾系統作為設置 在空氣返回管道中的基本上獨立的單元；圖4是示出了本發明的空氣過濾系統的主要部件的立體圖； 圖5是圖4中示出的系統的框架或機殼的立體圖； 圖6是大致沿圖4的線6-6截取的詳細剖視圖；圖7是用於本發明的空氣過濾系統的電場充電單元的分解立體圖； 圖8是大致沿圖7的線8-8截取的詳細剖視圖； 圖9是大致沿圖7的線9-9截取的詳細視圖；圖10是用於本發明的空氣過濾系統的可互換和可移除過濾單元之一的立體圖；圖11是用於圖10中所示過濾器單元的過濾器單元核心組件的立體圖；圖12是圖11所示核心組件的正視圖；圖13是圖11和12中所示核心組件的側視圖；圖14是示出了核心組件保持在過濾器單元的框架中的方式的詳圖； 圖15是示出了過濾器單元的過濾器構件的布置的分解立體詳圖； 圖16是大致沿圖4的線16-16截取的剖視圖，其中，空氣過濾系統的主要部 件裝配於系統機殼內並連接到系統機殼；圖17是圖16中被圈出的區域17的放大詳圖； 圖18是圖16中被圈出的區域18的放大詳圖； 圖19是圖16中被圈出的區域19的放大詳圖；圖20是用於圖4所示的空氣過濾系統的可移除門的前側和外側的立體圖； 圖21是圖4和20所示的門的後側的立體圖；圖22是示出了控制系統的某些部件，以及當門未閉鎖時用於短路電場充電單 元和過濾器單元的觸點的機構；圖23是本發明的空氣過濾系統的控制電路的框圖；以及圖24是示出了到用於本發明的空氣過濾系統的過濾器單元的電連接的較佳布 置的示意圖。
具體實施方式
在以下說明書中，在整個說明書和附圖中分別用相同的標號表示相同的部件。 為了清晰和簡明，附圖不一定是按比例繪製的，且某些特徵部分可示意地或以一般的形式示出。現參見圖1，其中示出了本發明的一個實施例，包括總體用標號30表示的強電場電介質空氣過濾系統。過濾系統30被顯示為插在從空氣返回管道32通向空氣 調節單元36的機殼34內部的空氣流路中。空氣調節單元36包括諸如電動機驅動 的風機38、爐熱交換器(furnace heat exchanger) 39和熱交換器40之類的常規部 件，熱交換器40可以是蒸汽壓縮空氣調節系統的一部分，並可以是可逆的或不可 逆的，以使空氣調節單元36能夠提供從管道32通過機殼34到排氣管42的加熱和 冷卻空氣循環中的一種、或另一種或兩種。因而，空氣過濾系統30被構造為與空 氣調節系統或單元36關聯的附加或附連單元，從而在空氣進入系統機殼34內部之 前過濾空氣。圖2示出了空氣調節系統或單元44的另一布置，它包括大致矩形的金屬機殼 46，在該機殼中集成有根據本發明的空氣過濾系統的實施例，並總體由標號30a 表示。應當理解，下文對本發明空氣過濾系統(是用標號30表示的實施例)的詳 細描述包括過濾系統30a基本上也具有的所有部件。但是，過濾系統30a適於整合 到空氣調節系統或單元44中，該空氣調節系統或單元44包括電動機驅動的風機 48和常規的所謂"A "框架熱交換器50，該熱交換器50適於在氣流通過空氣入口 開口 51從機殼46的底部沿箭頭44a的方向被向上引導、通過空氣過濾系統30a、 然後到熱交換器50、然後到送風機或風機48時、並且在通過出口開口 52被排出 前提供加熱、冷卻或兩者。空氣調節單元44還可包括爐部分(未示出)和設置在 風機48下遊的次級加熱單元54，如圖2所示。過濾系統30a利用機殼46作為本 文將要描述的過濾器部件的支承結構。此外，參見圖3，其中示出了本發明的另一實施例，包括過濾系統30b，該過 濾系統適於基本上成為為獨立單元，它可安裝在管道內，或如圖所示，設置在內部 房間58的天花板56上並與用於空氣調節系統(圖3中未示出)的返回空氣管道 60連通。過濾系統的實施例30、 30a和30b的構造和使用可實質上相同。為了使 過濾單元適應具體應用，對過濾單元30、 30a外部框架、殼體、機殼結構的微小修 改是必要的或需要的。例如，在整合應用中，諸如圖2所示，用於過濾系統的支承 結構、框架或機殼可整合到空氣調節系統機殼46內。儘管過濾系統30、 30a和30b 被顯示為插在HVAC設備單元的空氣流路上遊或HVAC設備單元中，但是如果需 要，也可將過濾系統設置在這種設備的下遊。現參見圖4，其中示出了由標號30表示的空氣過濾系統，該空氣過濾系統包括由常規材料(諸如鋼或鋁)構成的大致長方體形的外部框架或機殼62，且特徵在於頂壁64、底壁66、端壁68和相對的側壁70和72，同時參見圖5以及圖6。 間隔開的平行側壁70和72都分別設有較大的、大致矩形的開口 71和73，如圖5 所示。機殼62的與端壁68相對的端部基本上是開口的。還參見圖4，空氣過濾系統30的特徵是至少一個可充電過濾器單元74。為了 方便進行更換或維修，過濾系統30中較佳地結合有兩個過濾器單元74，如圖4所 示。此外，如圖4所示，過濾系統30包括總體由標號76表示的電場充電單元。過 濾器單元74和電場充電單元76可以可移除地設置在框架或機殼62中，且其中， 沿流經過濾系統的氣流方向，過濾器單元74設置在電場充電單元76的下遊。流經 空氣過濾系統30的氣流方向在圖4中用箭頭78表示。仍參見圖4，空氣過濾系統30還設有預過濾器單元80，該預過濾器單元80 也可移除地設置在機殼62內並插在電場充電單元76和機殼壁72之間。預過濾器 80可以是常規構造，包括例如周界框架82和多孔介質84，該多孔介質可以是常規 構造並適於在氣流遇到電場充電單元76或過濾器單元74之前從流經過濾系統的氣 流過濾出相對較大的微粒。過濾器單元74、電場充電單元76和預過濾器單元80 由可移除門(總體用標號86表示)保持在機殼62中。門86包括背板或基部88， 背板或基部88包括突片或鉸接件90，突片或鉸接件90適於適當地可移除地連接 到機殼62以將門86保持在機殼62的開口端上方的關閉位置，該開口端與端壁68 相對。門86設有中空殼體件91，該中空殼體件中設有本文會進一步詳細解釋的合 適的控制件和聯接機構。簡要參見圖10，其中示出了過濾器單元74之一且特徵在於矩形盒狀周界框架 94包括底壁96、頂壁98和相對的側壁100和102。端壁103設置在每個過濾器單 元74的空氣排放側並由較大的矩形開口 105界定。框架94較佳地由諸如ABS塑 料之類的合適的電介質材料製成，並包括操縱手柄106。框架94的底壁96還包括 間隔開的、在其間形成有通道的依賴性(depending)引導件108。細長密封或間隙 肋100a和102a分別從壁100和102向外突出並垂直於壁100和102。簡要參見圖5和6，由相對的、間隔開的細長引導件63和65保持過濾器單元 74 (如圖6所示)適當地設置在機殼62內。第三引導件67還設置在機殼壁64和 66上並從機殼壁64和66面向內。引導件67與引導件65間隔開並形成通道，這 些通道用於適當地放置電場充電單元76。形成在引導件67和67a之間的通道(見 圖6)提供了用於定位和保持預過濾器80的裝置。為了避免過濾器單元74在機殼62內的錯誤定位，至少一個定位凸耳110 (圖 6)從底壁66向上突出並可操作以容納在由引導件108形成在框架94的底壁96 上的通道內。引導件108不是定位在形成框架94的頂壁、底壁和側壁的相對邊緣 之間的中心處。因而，過濾器單元74可僅以預定的方向插入機殼62，以提供它們 之間以及至少一個過濾器單元74和形成在門基部88上的電觸點之間的合適的電連 接，如下文將進一步描述的那樣。現參見圖7、 8和9，電場充電單元76的特徵是大致矩形的周界框架112支承 間隔開的平行肋件114。大致矩形、薄的不鏽鋼充電板116設有成行和成排的相對 大的開口118，這些開口被顯示為圓形。電場充電板116支承在凹部113內的框架 112上(見圖8)，且成行的開口 118被布置成使得每個開口與電場充電引腳120 同軸地對齊。如圖7所示，多個導電金屬引腳120間隔開地支承在肋114上，垂直 於板116的平面並平行於流經充電單元76的氣流方向延伸。肋114設有細長狹槽 115 (見圖8和9)，該狹槽可分別支承與每個引腳120配合的相應引腳導電條122。 引腳120還各自支承在相應肋114中形成的相應引腳孔115a內，在圖8中示例性 地示出了一個。每個引腳導電條或帶122包括與細長總線124 (圖7和9)配合的 夾鉗件122b (圖9)，該總線包括電連接到安裝在框架112上電接觸件126的主要 部分124a，見圖7。與接觸件126間隔開的第二接觸件128 (圖7)支承在框架112 上並可操作以通過導電條128c電連接到充電板116。電場充電單元76的特徵還在於矩形柵格狀蓋件128 (圖7和8)，該蓋件128 包括平行且間隔開的肋130，它們在空間上對應於框架112的肋114。蓋件128適 當地可釋放地連接到框架112上，並可操作以覆蓋導體122並將引腳120保持在肋 114上它們相應的位置上，如圖所示。弓l腳120相對於充電板116上開口 118的相 對位置在圖8中示例地示出。充電單元框架112包括形成在其上的至少一個細長空 氣擋板或密封件112a，見圖7和16。框架112和蓋128還可由ABS塑料製成。現參見圖11至13，每個過濾器單元74的特徵在於過濾器元件的核心組件134。核心組件134的特徵在於並排相鄰過濾器元件136的大致矩形的堆疊，見圖12和15。如圖15所示，每個過濾器元件136包括兩個間隔開的、薄壁片狀構件137，這兩個片狀構件137通過細長的、間隔開的平行肋138互連，在其間留下平行的空氣流動空間或通路140，由此，空氣可沿圖15中的箭頭141的方向或相反方向穿過每個過濾器元件。過濾器元件136各設有通過例如導電墨印刷而形成在構件137之一上的一個導電錶面142。每個過濾器元件136設有分別向過濾器元件的相對端開口的相對狹槽143，如圖15所示。狹槽143之一還與導電錶面142相交，如圖 所示。除了導電錶面142之外，過濾器元件136較佳地由諸如擠壓的聚丙烯之類的 合適電介質材料形成。在過濾器元件之間使用合適的粘合劑，以將過濾器元件136 彼此相鄰地堆疊，從而形成核心組件134並如圖15所示例性地示出的那樣交替布 置，由此可通過相應的細長導電條146將高壓充電電勢施加在導電錶面142上，見 圖15。這樣，跨越片狀件137之間的流動通路140形成有電場以吸引和保持流經 流動通路140的氣流中的微粒，如美國專利6,749,669所教授的那樣。當元件136 被裝配成堆疊時，導電墨還較佳地敷加到每個狹槽143上以提供導電條146僅與相 交於狹槽143的導電錶面142之間的合適電接觸。因而，再參照圖ll、 12和13，由堆疊的過濾器元件136組成的過濾器核心組 件134設有由電接觸件148和150提供的導電路徑，電接觸件148和150通過電阻 元件156與相應的導電條152和154連通。每個導電條152和154適當地支承在核 心組件134上並連接到導電條146，如圖11、 12和13所示，且導電條146還與核 心組件134的與圖13所示的一側相對的一側上呈鏡像的一組導電條152和154電 連通，如圖11和12所示。電阻156還插在每個核心組件134的相對側上由導體 152和154形成的電路中，且核心組件的每側上的導電條152和154分別與接觸件 148和150電連通。還參見圖24的示意圖。這樣，當兩個過濾器單元74設置在機 殼62內時，可在兩過濾器單元74上施加電壓或電勢，因為框架94的一側上的一 組接觸件148和150會與相鄰過濾器單元74的框架94的相對側上的相應一組接觸 件148和150配合，這與哪個過濾器單元74首先放入機殼無關，這在圖18中示例 性地示出，對於接觸件148，也可見圖24。如圖16和17所示，電絕緣件68c支承 在機殼壁68的內表面上以防止未使用的接觸件148和150之間通過壁68的短路電 路。簡要參見圖14，通過將粘合劑160填料放到周界凸緣或壁103上，將每一個 核心組件134固定在相關的框架94上，通過粘合劑162的基本上連續的周界顆粒 而將每個核心組件134安裝在框架94中並將核心組件的周界密封於框架，如圖所 示。這樣，每個核心組件134就密封到其框架94上以防止核心組件和框架之間的 空氣洩漏，並防止清洗操作過程中核心組件和框架之間的漏水。粘合劑可以是適當 的可固化聚合物，比如環氧類聚合物。現參見圖20和21，進一步示出了門86，它包括大致平坦的、金屬板基部或背 壁88以及門蓋91 。門蓋91和基部88通過可移除緊固件166適當地固定在一起(如圖21所示)以形成內部空間168 (圖16和19)，其中設有合適的控制機構和電路， 如本文將描述的那樣。如圖20所示，門86設有間隔開的可旋轉閉鎖手柄170a和 170b，手柄170a和170b由用於相對於蓋91進行受限旋轉的基部88支承並可操作 地連接到可旋轉閉鎖件172上(見圖21)，由此，當門86安裝到機殼62上時，可 將它閉鎖在其工作位置，例如圖16所示，但還可將它從機殼62移除以準備插入和 移除過濾器單元74、電場充電單元76和預過濾器80。在這方面，如圖16所示， 機殼62包括安裝到相對側壁70和72上的相對的、細長的通道構件70a和72a， 且閉鎖件172 (圖16中示出了一個)可與通道構件72a配合以將門組件保持在關 閉和閉鎖位置。保持件或鉸接件90類似地與通道構件70a配合。通道構件70a和 72a設有彈性密封條70b和72b (見圖16)，該彈性密封條可與基部件88上的內彎 凸緣88a配合，如圖所示。再參見圖21，門的基部件88支承間隔開的電接觸器180、 182和184。接觸器 182和184通過導電的基部件88彼此電連接，形成接地導體，而接觸器180連接 到如本文進一步描述的高壓電勢源。接觸器180、 182和184安裝到基部^^88，大 致如圖19以示例方式對接觸器180所示出的那樣。參見圖19，接觸器180包括可 與接觸件148和126配合的圓柱形板部分182，如圖所示。接觸件148和126包括 可協作配合的支腳148a和126a (見圖19)以確保到單元74和76和接觸器180以 及單元74和76與接觸器180之間的良好導電。接觸器180包括通過螺釘183連接 到板部分182的中心導體軸部分184。軸部分184包括適於支承導體端子螺釘188 的頭部186。接觸器180安裝成在基部件88上進行有限運動並由可與絕緣板214 和接觸器板182配合的巻簧190彈性偏置以與接觸件126和148配合。螺釘188 適當地連接到導體(未示出)，以對接觸器180施加高壓電勢。板狀基部件88上的 開口88f (見圖21)消除了接觸器180和基部件88之間的導電接觸，且軸184被 支承，用於在絕緣板214上的孔185內有限地滑動，見圖19。如上所述，接觸器 182和184類似地安裝在基部88上並較佳地通過基部88彼此電連接。通過在正接 觸器180的上部和下部或相對側上提供相對的接觸器182和184(它們是接地(負) 接觸器)，門86可安裝在相對於機殼62的任何方向，同時還與過濾器單元74的接 觸件148和150以及電場充電單元76的接觸件126和128進行適當的電接觸。如圖21所示，基部88在相對端還設有開口 88d和88e (如圖所示)，以接納 機殼62上的突起部65a (見圖5)，突起部中的一個會與設置在門86上的互鎖開關 配合，而與門在機殼62上的安裝位置無關。如圖21以及圖16進一步所示，細長絕緣件192較佳地設置在基部88上接觸器180、 182和184的相對側上，以使產生 的雜散電場最小。現參見圖22，門基部88以門蓋91被移除的方式被示出，以顯示支承在基部 上的某些部件。如圖22所示，閉鎖手柄170a和170b分別連接到閉鎖軸件173和 171，這兩個軸件安裝在基部88上以相對於基部88旋轉。軸件171和173分別連 接到閉鎖件172，見圖21。軸件173還連接到連杆或臂198，連杆或臂198可樞轉 地在標號199a處連接到第二臂200。連杆或臂198隨著軸173轉動。臂200的相 對端可樞轉地在標號199b處連接到短路杆支承件202上，該支承件202被支承用 於在基部88上圍繞樞轉點204樞轉運動。支承件202支承細長金屬短路杆206， 在閉鎖手柄170a從門閉鎖位置運動到使門86能夠被打開並從機殼62移除的位置 時，該金屬短路杆202移動，從而與接觸器頭部構件186配合以通過基部件88將 接觸件148和126短接到接地。因而，過濾系統30、 30a或30b的使用者通常由此 可避免當門打開以能夠通達例如過濾器單元74和80、或電場充電單元76時，存 儲在過濾系統的部件中的殘留電勢產生電衝擊。另一接地件200a (見圖22)安裝 在基部88上並可操作以將門蓋91的外表面上的裝飾板(未示出)接地。如圖22所進一步示出的，控制器電路板210相鄰於互鎖開關212而安裝到基 部88上。互鎖開關212相鄰於開口 88e而安裝在基部88上，並在門86在器機殼 62上的關閉位置時可與突起部或凸片65a中的一個配合。當門86打開時，凸片65a 的相對運動使互鎖開關212移動到切斷供應過濾系統30的電力供應源的位置，再 次使電衝擊的風險最小。如圖22所示，絕緣板214安裝到基部88上，通過它的支 承軸184支承接觸器180，並將接觸器180與金屬板件88隔離開。此外，參見圖 22，其中示出了安裝在基部88上的高壓直流電力供應源單元216。再簡要參見圖20，門86的蓋件91設有視覺指示器或顯示器218、包括致動器 220的按鈕開關、第二視覺指示器221和包括致動器223的第二按鈕開關。開關致 動器220還可包括視覺指示器220a。視覺顯示器218為發光二極體(LED)型顯 示器，該顯示器具有所謂的柱形陣列的多個多色(較佳地是紅色、黃色和綠色) LED視覺指示器218a、 218b、 218c (見圖23)，用於顯示諸如剩餘過濾器壽命、 對過濾器單元的維修需要、以及其它控制或測試功能。按鈕開關或鍵220可操作， 以充當主通/斷或主開關，用於對過濾器系統30通電。可操作視覺指示器221以指 示預過濾器80應當更換的時間，可操作按鈕開關223以重設用於預過濾器80的計 時器並用於指示過濾器壽命或過濾器單元74的維修間隔時間。顯示器218和221以及開關220和223較佳地安裝在設置於門蓋91上的電路板(未示出)上。現參見圖23，其中示出了用於過濾系統30的控制系統的框圖，該控制系統總 體用標號222表示。控制系統222包括微處理器224，該微處理器224可操作地連 接到低壓交流電力供應源輸入電壓監測電路226和高壓電力供應源輸入電流監測 電路22S。微處理器224還連接到高壓監測電路230，以及包括同樣電路的過濾器 清洗重置按鈕223和LED指示器221，如圖23中標號232所示。如圖23所進一步示出的那樣，多LED顯示器或LED柱218適於從微處理器 224接收輸出信號。包括開關220和視覺指示器220a的電力通/斷開關控制電路236 如連通電路229那樣連接到微處理器224。此外，可操作所謂的W和G輸入電路 以通過溫度調節裝置和控制器"W"和"G"端子連接到溫度調節裝置240，同時 可通過由標號242表示的HVAC系統變壓器(24伏交流電源)向控制系統222供 電。W和G指示與HVAC設備的美國國家標準協會符號一致。或者可使用獨立的 變壓器244通過控制系統222向空氣過濾系統30供電。部件218、 232和236可安 裝到所謂的的子印刷電路板(未示出)上，該印刷電路板與相關聯的上述顯示器和 按鈕開關相鄰地支承在殼體蓋91上。還如圖20所示，可在安裝到門蓋91上的連接件91a處進行到控制系統222 的電力供應源連接，如圖所示。因而，通常從24伏交流電源輸出到控制器222提 供對系統30的高壓直流電力輸出供應源。較佳的是，高壓供電單元216 (可以是 可購得的類型)將在0-600微安直流電流範圍內的輸出電流消耗上提供自調節的 0-10千伏直流輸出電壓。直流高壓輸出通過微處理器224而受到供應至高壓供電 單元216的0至5伏直流控制電壓的控制。合適的EMI過濾器217插在低壓交流 電源242或244以及電力供應源216之間。通過監測電路230提供0-5伏直流反饋 信號。如果探測到來自電力供應源216的輸出電流大於1毫安的直流電流，則高壓 電力供應源216會例如停止其自身的輸出電壓一分鐘。當在所謂的的W或G信號輸出(見圖23)中的一個或另一個處從溫度調節裝 置240接收到信號時，高壓電力供應源216會被通電，通常對G信號輸出有IO秒 的延遲周期，對W信號輸出有90秒的延遲周期。基本上僅當與溫度調節裝置240 關聯的HVAC設備運行時，該布置會為過濾系統30通電以使例如臭氧的積聚最小。 換言之，當諸如單元36或44之類的HVAC單元的風機電動機在端子G處由信號 通電時，過濾系統30 "打開"。當端子W處的信號也控制諸如用於HVAC單元36 或44的加熱系統時，進行相同的運作，這會致使相關聯的風機電動機通電。還控制高壓電力供應源216以"增大(mmp up)"施加到過濾器單元74和電場充電單 元76的高壓信號。可運行微處理器224以增加一秒間隔的脈衝寬度調製信號來增 加從電力供應源216到過濾器單元74和電場充電單元76的直流輸出電壓，增量為 l千伏，直到達到所要求的操作電壓。微處理器224還可對高壓電力供應源216的 啟動進行十分鐘的延遲，以使例如剛剛清洗過的過濾器74有時間乾燥。當觸發W 或G信號時開始延遲期間，與開關220是否致動無關。當按壓開關220以觸發過濾系統30的關閉或者如果發生失效情況時，只要微 處理器114處不存在W或G信號，高壓直流電源就關閉。如果門86"打開"或從 機殼62移除，則控制器222的電力和電力供應源216也中斷，因此使互鎖開關212 打開。此外，如果高壓電力供應源探測到大於1毫安的電流或如果監測器228探測 到超出預定運行範圍外的電流，則在探測到瞬間電弧狀態或反覆出現電弧狀態時， 或者如果過濾系統30的使用者運行連接到短路杆206的閉鎖件170a以與端子頭 186接觸時，高壓電力供應源216會在一秒中內關閉。此外，如果高壓監測電路230 探測到來自電力供應源216的高壓輸出大於所要求電壓約10%，或如果輸出電壓 低於所要求電壓10%以上，在這兩種情況中，分別在預定時間期間之後會使微處 理器224關閉來自電力供應源單元216的高壓輸出。此外，如果通過圖23中的R和B端子輸入的交流電變化大於例如25%，則 微控制器224會通過關閉高壓電力供應源216來響應。可監測到和通過微處理器 224作用的其它失效情況包括通/斷開關220的致動大於預定時間段、重置開關223 卡住、在觸發系統關閉狀態時探測到來自電力供應源216的輸出、以及在通過諸如 打開或移除門86而觸發關閉系統30時探測到對高壓電力供應源的輸入電流。此外， 當致動開關220以終止來自高壓電力供應源216的電力輸出時，微處理器224會關 閉高壓電力供應並打開顯示器218的所有LED，使得當來自電力供應源216的電 壓輸出電勢減小時，顯示器會充當倒數計數器，顯示器顏色從紅到黃到綠以對用戶 指示出從機殼62將門86移除的可接受的時間。可通過按壓重置按鈕開關223並保持該按壓預定的時間來重置微處理器224 中的預過濾器和過濾器定時器，諸如對預過濾器80重置時間是l-2秒，對過濾器 單元74定時的重置時間是4-5秒，後一動作也會重置預過濾器的定時。然後多LED "柱形圖"顯示器218會對與顯示器相聯的第一綠LED通電。當然，上述定時功 能也可選擇成為對LED柱形圖顯示器218通電，從而以預選間隔指示過濾器狀態， 預選間隔為諸如每兩個月、每四個月、每六個月、或每九個月。還可將選定的失效狀態編程到微處理器224內以通過LED柱形圖顯示器218顯示。此外，可進入各 種測試模式來測試高壓電力供應源216，以及進行例如通信，由此顯示器218可通 過顯示器218的被點亮的LED的數量或組合來指示在進行哪個測試模式。如上所述，空氣過濾系統30的某些應用可使得HVAC系統變壓器242不能支 持過濾系統的電流消耗要求。因而，可使用獨立的120伏交流到24伏交流變壓器 244來向系統30、包括其控制器222供電。來自變壓器244的導體還可連接到控制 器222的端子R和B，如圖23所示。此外，當溫度調節裝置240有加熱的指令時， 控制器222的W端子會接收18-30伏的交流信號，且當溫度調節裝置240有運行 相關的空氣調節單元(諸如單元36或44)的風機電動機的指令時，控制器的G端 子會接收18-30伏的交流信號。還有，如上所述，當門86打開時，互鎖開關212 會關閉供應整個控制系統或控制器222的所有電力。因而，可運行控制器222，從而連同HVAC系統或爐36的風機38的風機電動 機的運行一起地起動過濾系統30、 30a或30b的運行，且還可運行相聯的且基本上 類似的過濾系統30a以連同系統或單元44的風機48的通電一起地開始運行。同樣， 諸如空氣過濾系統30b的獨立單元還可與HVAC設備的合適單元互連，以僅在空 氣通過例如管道60循環時加電。這樣，由過濾系統電場充電單元76或過濾器單元 74產生的任何臭氧不會積累並超過所要求或所需要的濃度水平。因此，當諸如爐 或空氣處理器之類的HVAC的典型單元在溫度調節裝置端子W或G處接收到加熱 或冷卻或風機電動機運行的指令時，且這些端子通電時，吹風機或風機電動機會在 此後很短的時間內通電，且通過使用W或G控制輸入作為控制器222的啟動信號， 電場充電單元76和過濾器74直到與過濾系統相聯的風機電動機以合適的速度驅動 空氣循環風機或吹風機時才通電。簡要參見圖24，其中示出了高壓電力供應源216及其與過濾器單元74和充電 單元76的端子或接觸件126和128的關係的示意圖。如會從圖中注意到的那樣， 0-10千伏範圍內的高壓直流電勢施加在電場充電單元和過濾器單元136上，如圖 24中的導體142所示。如圖所示，額定為10兆歐的電阻器156較佳地插在過濾器 單元電路中以使電流最小。除非本文另外指出，空氣過濾系統30的各部件所使用的材料和製造可根據電 介質材料的常規工程實踐以及導電材料來提供，且製造技術可按照空氣過濾設備的 常規實踐。此外，控制器222的各部件可購得並認為是在本領域的技術人員基於以 上說明的認識範圍內。基於前述說明還認為空氣過濾系統30、 30a和30b的構造和運行也在本領域技術人員的認識範圍內。儘管本文已詳細描述了本發明的幾個優選實施例，本領域的技術人員會認識到 可在不脫離所附權利要求書的範圍和精神內進行各種替代和修改。
權利要求
1.在用於空氣調節單元的空氣過濾系統中，所述過濾系統包括安裝在支承結構上的至少一個過濾器單元，所述過濾器單元包括一排通道，氣流可相對自由地穿過所述通道並穿過高壓電場，所述高壓電場用於將微粒從所述氣流收集到所述過濾器單元上；還包括高壓電場充電單元，相對於流經所述過濾系統的氣流方向，所述高壓電場充電單元在所述過濾器單元的上遊安裝在所述支承結構上；用於所述過濾系統的控制系統包括高壓電力供應源，所述高壓電力供應源適於可操作地連接到所述電場充電單元和所述過濾器單元；電源；信號輸入電路，所述信號輸入電路適於連接到與所述空氣調節單元相關聯的控制器；以及微處理器，所述微處理器可操作地連接到所述電力供應源和所述信號輸入電路，用於控制對所述電場充電單元和所述過濾器單元中至少一個的高壓電勢的施加。
2. 如權利要求1所述的組合，其特徵在於所述控制系統包括高壓監測電路，所述高壓監測電路連接到所述電力供應源和 所述微處理器，用於監測從所述電力供應源向所述電場充電單元和所述過濾器單元 中的所述至少一個供應的輸出電壓。
3. 如權利要求1所述的組合，其特徵在於，包括電壓監測電路，所述電壓監測電路可操作地連接到所述微處理器和與所述電源 相連接的導體，用於監測到所述電力供應源的輸入電壓。
4. 如權利要求1所述的組合，其特徵在於包括用於監測輸入可操作地與所述微處理器相連接的所述電力供應源的電流的電路。
5. 如權利要求1所述的組合，其特徵在於所述控制系統包括用於監測來自所述控制器的、指示所述空氣調節單元和用於 所述空氣調節單元的風機電動機中的至少一個通電的信號的電路，且所述微處理器 可運行以控制所述電力供應源，以響應於來自所述控制器的所述信號向所述電場充電單元和所述過濾器單元中的所述至少一個提供高壓電勢。
6. 如權利要求5所述的組合，其特徵在於 所述控制器包括用於所述空氣調節單元的溫度調節裝置。
7. 如權利要求1所述的組合，其特徵在於所述控制系統包括一電路，所述電路包括插在所述電源和所述電力供應源之間 的互鎖開關，所述互鎖開關響應於用於所述過濾系統的通道門的運動。
8. 如權利要求1所述的組合，其特徵在於，包括電源控制開關，所述電源控制開關可操作地連接到所述微處理器，用於使所述 控制系統能夠觸發所述電力供應源，以向所述電場充電單元和所述過濾器單元中的 所述至少一個供應高壓電勢。
9. 如權利要求1所述的組合，其特徵在於，包括視覺顯示器，所述視覺顯示器可操作地連接到所述微處理器，用於提供指示以 下中的至少一個的視覺信號在所述過濾器單元需要維修之前過濾器壽命、從所述電力供應源輸出的電壓電勢、以及所述控制系統和所屬過濾系統中一個的故障狀 態。
10. 如權利要求9所述的組合，其特徵在於所述視覺顯示器包括多色指示器，用於指示施加到所述過濾器單元和所述電場 充電單元中的所述至少一個的電壓電勢。
11. 如權利要求l所述的組合，其特徵在於開關，所述開關連接到所述微處理器，以重置與提供視覺顯示信號關聯的定時 功能，所述視覺顯示信號指示所述過濾器單元和與所述過濾系統相關聯的預過濾器 單元中的至少一個需要維修。
12. 在用於空氣調節單元的空氣過濾系統中，所述過濾系統包括安裝在支承 結構上的至少一個過濾器單元，所述過濾器單元包括一排通道，氣流可相對自由地 穿過所述通道並穿過高壓電場，所述高壓電場用於將微粒從所述氣流收集到所述過 濾器單元上；電場充電單元，相對於流經所述過濾系統的氣流方向，所述電場充電 單元在所述過濾器單元的上遊安裝在所述支承結構上；以及用於所述過濾系統的控 制系統，該控制系統包括電力供應源，所述電力供應源適於可操作地連接到所述 電場充電單元和所述過濾器單元；信號輸入電路，所述信號輸入電路連接到與所述 空氣調節單元相關聯的控制器；以及微處理器，所述微處理器可操作地連接到所述電力供應源和所述信號輸入電路，用於控制對所述電場充電單元和所述過濾器單元中的至少一個的高壓電勢的施加，所述方法包括以下步驟使所述微處理器運行所述電力供應源，以響應於來自所述控制器的信號向所述 電場充電單元和所述過濾器單元中的所述至少一個供應高壓電勢。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟使所述微處理器根據從所述控制器接收的信號，在預定時間之後運行所述電力 供應源，所述信號指示分別為所述空氣調節單元的加熱和冷卻運行之一的啟動以及 所述空氣調節單元的風機電動機的啟動中的一個。
14.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟使所述電力供應源在預定時間內以逐漸升高的電壓向所述電場充電單元和所 述過濾器單元中的所述一個供應電壓電勢。
15. 如權利要求12所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟使所述微處理器響應於所述電場充電單元和所述過濾器單元中的至少一個的 位移對從所述電力供應源向所述電場充電單元和所述過濾器單元中的所述一個的 供電進行預定時間的延遲。
16. 如權利要求12所述的方法，其特徵在於，包括使所述微處理器響應於來自所述控制器的信號的缺失而關閉所述電力供應源。
17. 如權利要求12所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟使互鎖開關響應於與所述過濾系統相關聯的門的打幵而切斷到所述電力供應 源的電力，所述門提供到所述電場充電單元和所述過濾器單元中至少一個的通道。
18. 如權利要求12所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟使所述微處理器響應於與所述控制系統相關聯的電力供應源輸入電流監測電 路所傳感到的預定最大電流而關閉所述電力供應源對所述電場充電單元和所述過 濾器單元中的所述一個供應電壓的運行。
19. 如權利要求12所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟使所述微處理器響應於所述控制系統的高壓監測電路探測到所述電力供應源 的輸出電壓的預定量的變化而關閉來自所述電力供應源的電力輸出。
20. 如權利要求12所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟使所述微處理器響應於控制系統打開和關閉開關的動作超過預定時間而關閉 來自電力供應源的輸出。
21. 如權利要求12所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟-使連接到所述控制系統的視覺顯示器提供多色視覺信號，所述視覺信號指示供應到所述電場充電單元和所述過濾器單元中的所述一個的電壓減小到預定水平的 時間。
22. 如權利要求21所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟 使所述微處理器在所述顯示器上指示所述控制系統的故障模式以及預定測試模式中的至少一個。
23. 如權利要求22所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟由所述視覺顯示器顯示一個或多個選定的故障情況。
24. 如權利要求12所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟操作重置開關一段預定的時間，用於重置所述微處理器中的定時供能，從而指 示預過濾器單元和所述過濾器單元中的一個需要進行維修的時間。
全文摘要
與空氣調節單元關聯的強電場電介質空氣過濾系統包括基於控制系統的微處理器，該微處理器可連接到空氣調節單元的溫度調節裝置上以響應溫度調節裝置處的要求加熱或冷卻的信號或空氣調節單元的風機電動機的啟動而為空氣過濾系統通電。該控制系統包括用於空氣過濾系統的電力供應源以及用於監測失效狀態的電壓和電流監測電路。過濾系統打開/關閉和定時功能重置開關連接到微處理器和視覺顯示器上，該視覺顯示器包括多色LED柱形圖顯示器，並受到微處理器的控制以指示施加到空氣過濾系統的電壓電勢、失效狀態或測試模式。
文檔編號B03C3/12GK101242903SQ200680030028
公開日2008年8月13日 申請日期2006年8月11日 優先權日2005年8月17日
發明者J·M·哈根, R·L·泊地斯登, R·W·海爾特, S·J·凡登特 申請人:美國標準國際公司