本實(shí)用新型總體上涉及家用空氣凈化系統(tǒng)。更具體地,本實(shí)用新型涉及一種用于家用空氣凈化系統(tǒng)的過(guò)濾元件。本實(shí)用新型另外涉及包含這種過(guò)濾元件的過(guò)濾濾芯。
背景技術(shù):
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環(huán)境污染在世界各地的許多城市中是一重大的問(wèn)題。其起源于汽車(chē)交通、供暖、農(nóng)業(yè)或電力生產(chǎn),且是許多疾病尤其是呼吸道疾病以及大量的早逝的原因。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知有要用以安裝在居所或商務(wù)場(chǎng)所的家用凈化系統(tǒng)以?xún)艋覂?nèi)空氣并因此促進(jìn)健康的空氣。
然而,這些設(shè)備通常具有差的凈化性能,因此產(chǎn)生健康的室內(nèi)空氣的印象而實(shí)際上卻存在有高的污染程度。
US8062403B2文件公開(kāi)了一種過(guò)濾元件,其包括具有不同過(guò)濾材料的多個(gè)層或多個(gè)厚度。然而,如果設(shè)置有高效空氣微粒(HEPA)類(lèi)型的過(guò)濾材料層,可能會(huì)由于該類(lèi)型的過(guò)濾材料的高脆性而出現(xiàn)制造問(wèn)題。上述文件沒(méi)有針對(duì)允許方便且安全的生產(chǎn)提出任何解決方案,即不破壞高效空氣微粒(HEPA)類(lèi)型的過(guò)濾材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型的一個(gè)目的就是為了回應(yīng)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),且特別是提供一種合適的過(guò)濾元件,以當(dāng)其被使用于家用空氣凈化系統(tǒng)中時(shí)提供最佳的凈化性能,同時(shí)在制造過(guò)程中不會(huì)造成額外的限制。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是提供一種過(guò)濾濾芯,其遵守涉及家用空氣凈化器性能的標(biāo)準(zhǔn)NF 536。
為此,本實(shí)用新型的第一方面涉及一種用于家用空氣凈化系統(tǒng)的過(guò)濾元件,所述過(guò)濾元件包括根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1822:2009的至少一層高效空氣微粒(HEPA)類(lèi)型的過(guò)濾材料層,所述至少一層高效空氣微粒(HEPA)類(lèi)型的過(guò)濾材料層具有:
-第一和第二過(guò)濾面,每個(gè)被設(shè)置為用于被待凈化的空氣流穿過(guò),
-外部側(cè)表面,
其中,所述過(guò)濾元件另外包括樹(shù)脂,該樹(shù)脂至少部分地覆蓋高效空氣微粒(HEPA)類(lèi)型的過(guò)濾材料層的所述外部側(cè)表面,以機(jī)械地和/或化學(xué)地保護(hù)所述高效空氣微粒(HEPA)類(lèi)型的過(guò)濾材料層。例如,該樹(shù)脂可形成厚度為4mm的層且理想地覆蓋HEPA過(guò)濾材料層的整個(gè)外部側(cè)表面。
在根據(jù)本實(shí)用新型的過(guò)濾元件的制造過(guò)程中,所執(zhí)行的操作對(duì)于HEPA類(lèi)型的過(guò)濾材料層是沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)的,因?yàn)樵O(shè)置在第一和第二過(guò)濾面之間的或連接第一和第二過(guò)濾面的樹(shù)脂保護(hù)側(cè)表面免受機(jī)械和/或化學(xué)侵蝕,即使操作者以赤手直接接觸該側(cè)表面。因此,HEPA材料層在制造過(guò)濾元件期間被保護(hù)以免受物理?yè)p壞,比如直接影響過(guò)濾性能的穿孔或撕裂。另外,HEPA過(guò)濾材料層也被保護(hù)以免受化學(xué)和/或生物污染,尤其是在制造過(guò)濾元件過(guò)程中或之前存儲(chǔ)不當(dāng)?shù)那闆r下,這在使用過(guò)濾元件時(shí)防止被凈化的空氣由于污染物浸出而受到二次污染。此外,這種樹(shù)脂層還能夠防止空氣通過(guò)外側(cè)面而泄露,并因此迫使空氣穿過(guò)過(guò)濾材料的整個(gè)厚度。樹(shù)脂的存在對(duì)于通過(guò)過(guò)濾元件允許最佳的空氣凈化是有利的。
有利地,第一過(guò)濾面和/或第二過(guò)濾面的周緣也覆蓋有所述樹(shù)脂。這在制造包括HEPA過(guò)濾材料層的過(guò)濾元件期間或之前允許對(duì)所述層的便利操作,同時(shí)保護(hù)其免受機(jī)械和化學(xué)損壞。此外,在過(guò)濾面上的樹(shù)脂的布置能夠允許限制回流現(xiàn)象,該回流現(xiàn)象可擾亂空氣流的凈化過(guò)程。
有利地,根據(jù)本實(shí)用新型的過(guò)濾元件包括第二過(guò)濾材料層,該第二過(guò)濾材料層具有兩個(gè)過(guò)濾面,且被放置在所述至少一層HEPA類(lèi)型的過(guò)濾材料層的至少一個(gè)過(guò)濾面上。根據(jù)是將其放置在HEPA過(guò)濾材料層的上游過(guò)濾面上或下游過(guò)濾面上,該第二過(guò)濾層允許實(shí)現(xiàn)預(yù)過(guò)濾或后過(guò)濾。
有利地,第二過(guò)濾材料層包括例如C3類(lèi)型的活性炭且沿待凈化的空氣流的方向被放置在所述至少一層HEPA類(lèi)型的過(guò)濾材料層的上游。該布置允許保留住分子、細(xì)菌和病毒,而不會(huì)造成被過(guò)濾的空氣受到由活性炭放出的微粒的二次污染,實(shí)際上,由活性炭放出的微粒通過(guò)HEPA過(guò)濾材料層而被過(guò)濾。
有利地,根據(jù)本實(shí)用新型的過(guò)濾元件還包括第三過(guò)濾材料層,該第三過(guò)濾材料層具有兩個(gè)過(guò)濾面,且沿待凈化的空氣流的方向被安置在第二過(guò)濾材料層的上游,所述第三過(guò)濾材料層例如是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 779:2012的F7類(lèi)型。這相對(duì)于所述第二過(guò)濾材料層允許實(shí)現(xiàn)預(yù)過(guò)濾步驟,以避免由活性炭構(gòu)成的第二過(guò)濾層的快速飽和,并因此增加過(guò)濾元件的壽命的持續(xù)時(shí)間。
同樣地,根據(jù)本實(shí)用新型的過(guò)濾元件可包括第四過(guò)濾材料層,該第四過(guò)濾材料層具有兩個(gè)過(guò)濾面,且沿待凈化的空氣流的方向被安置在第三過(guò)濾材料層的上游,所述第四過(guò)濾材料層例如是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 779:2012的M5類(lèi)型。該 層相對(duì)于其它過(guò)濾層允許實(shí)現(xiàn)第一過(guò)濾步驟,且在凈化高度布滿(mǎn)微粒的空氣的情況下是特別地有利的,以進(jìn)一步增加過(guò)濾元件的壽命的持續(xù)時(shí)間。
有利地,樹(shù)脂在至少兩層過(guò)濾材料層的過(guò)濾面的相鄰周緣之間形成密封墊圈,以至少部分地確保相對(duì)于待凈化的空氣流的徑向密封。該樹(shù)脂因此限制了在兩層過(guò)濾材料層之間的、向過(guò)濾元件的外部或自過(guò)濾元件的外部的、徑向的空氣泄露,這保持了被凈化的空氣的體積且優(yōu)化凈化質(zhì)量。
有利地,樹(shù)脂在所述至少一層HEPA類(lèi)型的過(guò)濾材料層的第一過(guò)濾面的周緣和相鄰的、所述第二過(guò)濾材料層的過(guò)濾面的周緣之間形成密封墊圈,以至少部分地確保相對(duì)于待凈化的空氣流的徑向密封。
類(lèi)似地,所述樹(shù)脂還可在所述第四過(guò)濾材料層的過(guò)濾面的周緣和所述第三過(guò)濾材料層的過(guò)濾面的周緣之間形成密封墊圈,以至少部分地確保相對(duì)于待凈化的空氣流的徑向密封。
本實(shí)用新型的第二方面涉及一種用于家用空氣凈化系統(tǒng)的過(guò)濾濾芯,其特征在于,其包括封閉的殼體,該封閉的殼體具有第一和第二表面,第一和第二表面在被安裝于所述家用空氣凈化系統(tǒng)中的過(guò)程中被穿孔,且所述封閉的殼體包含過(guò)濾元件。該封閉的殼體可包括涂覆在其外部側(cè)表面上的貼布膠帶。其允許保護(hù)過(guò)濾元件在其被使用之前免受存在于存儲(chǔ)環(huán)境中的污染、以及與過(guò)濾濾芯的操作和運(yùn)輸相關(guān)的機(jī)械損壞。特別地,在過(guò)濾元件包含活性炭的情況下,可在更加長(zhǎng)得多的持續(xù)時(shí)間內(nèi)使該過(guò)濾元件受到保護(hù)以預(yù)防氧氣,這在濾芯在其被使用之前而將其存儲(chǔ)數(shù)月的情況下是有利的??纱┛椎谋砻嬖趯V芯放置在家用空氣凈化系統(tǒng)中時(shí)可被包括在該系統(tǒng)中的穿孔元件穿孔,以允許空氣流穿過(guò)所述空氣凈化濾芯。
這種過(guò)濾濾芯另外允許其被便利地放置于家用空氣凈化系統(tǒng)中。在被使用之后,這種濾芯可被輕易地從家用空氣凈化系統(tǒng)中取出而不與被污染微粒污染的過(guò)濾材料有任何接觸。
例如,包含在過(guò)濾濾芯中的過(guò)濾元件可以是根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面的過(guò)濾元件。
有利地,過(guò)濾濾芯包括樹(shù)脂,該樹(shù)脂被如此安置以確保所述封閉的殼體和過(guò)濾元件之間的密封,和/或確保將所述過(guò)濾元件保持在所述封閉的殼體中。這允許最佳的凈化性能,因?yàn)楸贿^(guò)濾的空氣流不能在過(guò)濾元件和封閉的殼體的內(nèi)部表面之間經(jīng)過(guò),且因此不能避開(kāi)由過(guò)濾濾芯所執(zhí)行的凈化過(guò)程。
有利地,過(guò)濾濾芯可設(shè)有識(shí)別裝置,例如無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別裝置(RFiD),以便確定其來(lái)源及控制其使用之前的存儲(chǔ)時(shí)間。
該濾芯也可在其外部表面上設(shè)有機(jī)械定位裝置,如銷(xiāo)或模槽,以便確定過(guò)濾濾芯的來(lái)源以及其在家用空氣凈化系統(tǒng)中的定位。這種機(jī)械防錯(cuò)標(biāo)記系統(tǒng)還幫助用戶(hù)正確地放置濾芯且可避免例如將其顛倒地放置。
有利地,過(guò)濾濾芯可在其外部壁上設(shè)有密封元件,當(dāng)過(guò)濾濾芯被插入家用空氣凈化系統(tǒng)中時(shí),該密封元件用于確保與這種系統(tǒng)的互補(bǔ)元件的密封(如由彈性材料制成的墊圈或凸邊或凸肩)。
本實(shí)用新型的最后一個(gè)方面涉及一種家用空氣凈化系統(tǒng),其被設(shè)置以接收根據(jù)前述方面的過(guò)濾濾芯和/或過(guò)濾元件。該系統(tǒng)還可包括穿孔機(jī)構(gòu),和/或?yàn)V芯防錯(cuò)標(biāo)記。
附圖說(shuō)明
本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)閱讀對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的詳細(xì)描述而變得更加清晰明了,所述實(shí)施方式作為非限制性的示例而被給出且通過(guò)附圖而被示出,在附圖中:
-圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型的過(guò)濾元件,
-圖2示出包括根據(jù)圖1的過(guò)濾元件的過(guò)濾濾芯。
具體實(shí)施方式
圖1示出過(guò)濾元件1,該過(guò)濾元件1包括高效空氣微粒(HEPA)(還被稱(chēng)為高度高效過(guò)濾器(THE))類(lèi)型的過(guò)濾材料層10。該HEPA過(guò)濾材料層10設(shè)置有包括周緣12的第一過(guò)濾面11、外部側(cè)表面13以及包括在圖1中不可見(jiàn)的周緣的第二過(guò)濾面14。例如,待凈化的空氣通過(guò)第一過(guò)濾面11穿入過(guò)濾器中,該第一過(guò)濾面11因此是上游過(guò)濾面,且空氣通過(guò)第二過(guò)濾面14從過(guò)濾器中排出,該第二過(guò)濾面14因此是下游過(guò)濾面。
外部側(cè)過(guò)濾面13覆蓋有樹(shù)脂,該樹(shù)脂機(jī)械地或化學(xué)地保護(hù)HEPA過(guò)濾材料層10。該樹(shù)脂也在HEPA過(guò)濾材料層的制造和存儲(chǔ)期間保護(hù)該HEPA過(guò)濾材料層,并允許其操作,同時(shí)保護(hù)其免受物理?yè)p壞和化學(xué)污染。另外,該樹(shù)脂還具有限制或阻止空氣流穿過(guò)外部側(cè)表面13的功能??商娲?,第一過(guò)濾面11的周緣12和/或第二過(guò)濾面14的周緣也覆蓋有所述樹(shù)脂。
高效空氣微粒(HEPA)類(lèi)型的過(guò)濾材料通常是用交絡(luò)纖維的排列做成的材料。例如,該纖維可由可能自再生玻璃獲得的玻璃纖維、或可替代地可由如纖維素的天然纖維構(gòu)成。優(yōu)選地,HEPA過(guò)濾材料層符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1822:2009。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn),過(guò)濾器優(yōu)選地是“高效空氣微粒過(guò)濾器”等級(jí)或更高等級(jí),即至少是H13等級(jí),對(duì)于用直徑大于或等于0.3μm的微粒所測(cè)得的整體數(shù)據(jù),H13等級(jí)具有99.95%的凈化效率和0.05%的滲透率。由該過(guò)濾層導(dǎo)致的初始?jí)簭?qiáng)的 損失對(duì)于300m3/h的標(biāo)稱(chēng)流量可能是120Pa。該HEPA過(guò)濾材料可過(guò)濾甚至10nm的微粒。
當(dāng)過(guò)濾元件在家用空氣凈化系統(tǒng)中使用時(shí),該類(lèi)型的過(guò)濾等級(jí)因此有助于高效的凈化。
覆蓋外部側(cè)表面13且可能覆蓋過(guò)濾面11和14的周緣的樹(shù)脂優(yōu)選地是空氣不可滲透的且至少耐磨損的樹(shù)脂。例如,這種樹(shù)脂可自天然產(chǎn)物如蜂膠、小燭樹(shù)蠟、巴西棕櫚蠟或自針葉樹(shù)脂如海松或柏樹(shù)獲得??商娲兀摌?shù)脂還可是包含例如石蠟、丙烯酸樹(shù)脂、聚酯、聚合物(氯乙烯)或優(yōu)選地包含有機(jī)硅的合成樹(shù)脂,諸如道康寧公司制造商的732樹(shù)脂。這種樹(shù)脂可以是網(wǎng)狀的或不是網(wǎng)狀的。其通過(guò)已知的方法,如浸漬或沉積,而被應(yīng)用于外部側(cè)表面13上且可能被應(yīng)用于過(guò)濾面11和14的周緣上。樹(shù)脂層的厚度為2-6mm,且優(yōu)選地為4mm。
圖2示出包括過(guò)濾元件1a的過(guò)濾濾芯2,該過(guò)濾元件1a包括圖1中所示的HEPA過(guò)濾材料層10。過(guò)濾濾芯2的過(guò)濾元件1a包括位于HEPA過(guò)濾材料層10的上游的第二過(guò)濾材料層20、位于該過(guò)濾材料層20的上游的第三過(guò)濾材料層30、以及放置于該第三過(guò)濾材料層30的上游的第四過(guò)濾材料層40,如圖2中所示,每個(gè)過(guò)濾層具有兩個(gè)過(guò)濾面。術(shù)語(yǔ)“下游”和“上游”有關(guān)于待凈化的空氣流。過(guò)濾濾芯2另外包括殼體3,該殼體3包括側(cè)表面7、第一表面4和第二表面5,該兩個(gè)表面是用可穿孔的材料做成的。包括過(guò)濾材料層10、20、30、40的過(guò)濾元件1a被包含在殼體3中。
第二過(guò)濾材料層20是活性炭層。該活性炭是C3類(lèi)型的,且具有保留住分子、病毒和細(xì)菌的功能,所述分子、病毒和細(xì)菌甚至具有納米量級(jí)的尺寸?;钚蕴吭谶@里是壓縮的以提供最佳的過(guò)濾性能。
第三過(guò)濾材料層30是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 779:2012能夠過(guò)濾精細(xì)微粒的精細(xì)過(guò)濾器,例如F7類(lèi)型,即具有80-90%的平均效率(Em)和35%的最低效率,該兩個(gè)數(shù)值是用0.4μm的微粒所測(cè)得的。此外,該第三過(guò)濾材料層30在12.7m/s的流速下導(dǎo)致39Pa的初始?jí)簭?qiáng)的損失。
第四過(guò)濾材料層40是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 779:2012能夠過(guò)濾中等微粒的精細(xì)過(guò)濾器,例如M5類(lèi)型,即對(duì)于具有0.4μm的平均尺寸的微粒,該類(lèi)型具有40-60%的平均效率(Em)。此外,該第四過(guò)濾層40在1.5m/s的流速下導(dǎo)致90Pa的初始?jí)簭?qiáng)的損失。
通過(guò)分離元件6使每個(gè)過(guò)濾材料層與其它過(guò)濾材料層分離。該分離元件6另外保留HEPA過(guò)濾材料層10位于過(guò)濾元件1a的最低層(下游層),以及保留第四過(guò)濾層40位于過(guò)濾元件1a的最高層(上游層),如圖2中所示。分離元件6因此具有物理保留每個(gè)過(guò)濾材料層的功能,以避免由過(guò)濾材料層之間的摩擦或撞擊導(dǎo)致的損壞。分離元件6由網(wǎng)狀或穿孔材料片構(gòu)成,如塑料或金屬 網(wǎng)格、穿孔的箔片或織物。優(yōu)選地,分離元件6由再生和/或可回收材料制造,如聚丙烯網(wǎng)格。
過(guò)濾濾芯2另外包括如上所述的樹(shù)脂7。該樹(shù)脂在將過(guò)濾材料層10、20、30、40裝配在過(guò)濾濾芯2中之前機(jī)械地和化學(xué)地保護(hù)這些過(guò)濾材料層。此外,樹(shù)脂7確保將每個(gè)過(guò)濾層固定到殼體3。最后,該樹(shù)脂確保在每個(gè)過(guò)濾材料層的徑向密封以及在每個(gè)過(guò)濾材料層之間的徑向密封。由于第二過(guò)濾層20包含壓縮的活性炭,樹(shù)脂7在第二過(guò)濾層20周?chē)拇嬖诓皇潜仨毜摹?/p>
殼體3由剛性材料構(gòu)成,優(yōu)選地由氣密性的剛性材料構(gòu)成。例如,殼體3可由紙板或塑料材料構(gòu)成,優(yōu)選地是再生的,如聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙酯和高密度聚乙烯。第一表面4和第二表面5由可穿孔的材料構(gòu)成,例如具有與殼體3的性質(zhì)相同的性質(zhì),或由鋁構(gòu)成。優(yōu)選地,殼體3是封閉的,即殼體3不能被沒(méi)有物理?yè)p壞地打開(kāi),例如借助于工具。殼體3有助于在于家用凈化系統(tǒng)中使用過(guò)濾元件1a之前保護(hù)該過(guò)濾元件1a。殼體3另外包括帶有由天然橡膠和丙烯酸涂層制成的粘合劑的148織網(wǎng)支撐類(lèi)型的貼布膠帶。該膠帶有助于使殼體3密封,以及有助于機(jī)械地保護(hù)殼體3,從而防止所有的由殼體3的穿孔或撕裂導(dǎo)致的空氣泄露。
在運(yùn)行中,當(dāng)家用凈化系統(tǒng)裝備有過(guò)濾濾芯2時(shí),殼體3的第一表面4和第二表面5的穿孔通過(guò)穿孔元件而被執(zhí)行,例如所述凈化系統(tǒng)(未示出)的空心管或空心針。待凈化的空氣流在圖2中由殼體3的上面的兩個(gè)箭頭示出。空氣流通過(guò)凈化系統(tǒng)而被引導(dǎo)直至第一表面4或殼體3的上游表面??諝饬魇紫却┤氲谒倪^(guò)濾材料層40(上游層),該第四過(guò)濾材料層40保留住具有中等尺寸的微粒,空氣流然后穿入第三過(guò)濾層30,該第三過(guò)濾材料層30保留住具有精細(xì)尺寸的微粒。空氣流隨后穿過(guò)保留住分子、病毒和細(xì)菌的第二過(guò)濾層20。最后,空氣流穿過(guò)保留住最精細(xì)的微粒的HEPA過(guò)濾材料層??諝饬饕虼送ㄟ^(guò)家用空氣凈化系統(tǒng)而被引導(dǎo)穿過(guò)第二表面5或下游表面至過(guò)濾濾芯2的外部。
過(guò)濾材料層在過(guò)濾濾芯2中的安置允許直至HEPA過(guò)濾材料層過(guò)濾越來(lái)越小的微粒。將包括活性炭的第二過(guò)濾材料層插置在HEPA過(guò)濾材料層和第三過(guò)濾材料層之間允許保留住分子、病毒和細(xì)菌,而因此使過(guò)濾的空氣不受由活性炭放出的微粒的污染。最佳的空氣凈化因此是可能的,同時(shí)避免過(guò)快地堵塞過(guò)濾材料層,以保持過(guò)濾濾芯2的壽命的持續(xù)時(shí)間。此外,過(guò)濾材料層沿空氣流的方向,還按照不斷增加的壓強(qiáng)損失的順序而被安置,這避免了對(duì)凈化質(zhì)量不利的回流現(xiàn)象。
樹(shù)脂7允許避免過(guò)濾材料層之間的泄露,并因此允許包含穿過(guò)所有過(guò)濾材料層的空氣流,這有助于空氣流的最佳凈化。
最后,包括可穿孔表面4和5的殼體3能夠在使用過(guò)濾濾芯之前保護(hù)過(guò)濾材料層。特別地,由活性炭構(gòu)成的第二過(guò)濾材料層被保護(hù)以預(yù)防氧氣,這即使在過(guò)濾濾芯于使用之前以在很長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間期間(例如數(shù)月)而被存儲(chǔ)的情況下,保持了第二過(guò)濾材料層的過(guò)濾性能。
應(yīng)當(dāng)理解的是,可在本說(shuō)明書(shū)中所述的本實(shí)用新型的不同的實(shí)施方式中進(jìn)行對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的各種修改和/或改進(jìn),而不脫離由所附權(quán)利要求所限定的本實(shí)用新型的范圍。特別地,有關(guān)于過(guò)濾材料層的形狀,其可以是任何適合的形狀,如矩形或橢圓形。同樣地,過(guò)濾材料層的數(shù)量不被限制為一個(gè)或四個(gè),而可包括適合于待凈化的空氣的過(guò)濾材料的數(shù)量。例如,預(yù)過(guò)濾器可被設(shè)置在第四過(guò)濾層的上面或者被設(shè)置在家用空氣凈化系統(tǒng)中。最后,過(guò)濾等級(jí)及其性能僅作為示例而被給出,且可被調(diào)整為適合于待凈化的空氣及家用空氣凈化系統(tǒng)的能力。