本公開涉及空氣過濾器。更具體地，本公開涉及包括可均勻地擴張和收縮的褶狀過濾介質(zhì)的空氣過濾器。在一些實施方案中，空氣過濾器為尺寸可調(diào)節(jié)的空氣過濾器系統(tǒng)。在一些實施方案中，空氣過濾器可用于窗戶開口。

背景技術(shù)：

空氣污染通常涉及將物質(zhì)、生物分子和/或其它有害材料引入到地球大氣環(huán)境中?？諝馕廴镜娜蚧潭日谠龃?。人類對空氣污染的敏感性也在增加。根據(jù)2014年的世界衛(wèi)生組織報告，2012年空氣污染在全世界導致大約7百萬人死亡?！?Million Premature Deaths Annually Linked to Air Pollution”(每年7百萬的過早死亡與空氣污染有關(guān))，世界衛(wèi)生組織2014年3月25日(參見http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2014/air-pollution/en/)。減少空氣污染每年能夠拯救數(shù)百萬人的生命。

建筑物的居住者通常會打開其窗戶，以讓新鮮空氣進入住宅、工作場所或其它封閉空間的內(nèi)部。然而，在許多地方諸如中國或印度人口高度密集的地區(qū)，室外空氣包括高水平的空氣污染物。需要新型過濾解決方案，以在空氣進入室內(nèi)之前從空氣中除去污染或污染物。例如，室外污染物可能包括大微粒諸如花粉、粉塵和霉菌孢子，以及例如，較小的微粒諸如PM_2.5、細菌和病毒。例如，在一些地方氣體室外污染物諸如氣味、NO_x、SO₂、臭氧以及其它物質(zhì)可能也令人擔憂。

加熱爐空氣過濾中的一些進展涉及制備可擴張以適配各種空氣管道尺寸的空氣過濾裝置。描述此類空氣過濾裝置的一個示例性專利為美國專利7,037,354。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的發(fā)明人認識到，可擴張以適配各種空氣加熱爐管道的加熱爐空氣過濾器的一個缺點在于它們不均勻擴張。例如，在褶縐折疊和連接的位置，連接通常受到非彈性折疊支撐材料諸如金屬網(wǎng)或塑料網(wǎng)的影響。因此，過濾介質(zhì)上相鄰褶縐之間和/或不同區(qū)域上的擴張量差異顯著。除此之外或另選地，上述的可擴張加熱爐過濾介質(zhì)不均勻地折疊。過濾介質(zhì)收縮時，介質(zhì)變平。不均勻的過濾介質(zhì)和變平的過濾介質(zhì)可導致性能降低。性能降低的一些示例性類型包括例如空氣流減小、空氣壓力增大和/或空氣過濾/污染物捕集能力降低。

考慮到上述缺點，本公開的發(fā)明人還認識到對可均勻擴張的空氣過濾器的需求。

本發(fā)明人還認識到對用于窗戶空氣過濾器或暖通空調(diào)過濾器的可均勻擴張的空氣過濾器的需求。

本公開的至少一些空氣過濾器：幫助使用者免受室外空氣質(zhì)量污染物的影響，可輕松且均勻地擴張，使新鮮空氣通過窗戶進入住宅或辦公室，可由使用者輕松安裝和使用，為適配大多數(shù)窗戶尺寸的通用型，和/或?qū)饩€和可見度具有最小影響。本公開的發(fā)明人發(fā)明和發(fā)現(xiàn)了可實現(xiàn)這些目標中至少一些的裝置和方法。本公開的發(fā)明人發(fā)明了各種空氣過濾器的實施方案、制備空氣過濾器的方法，以及使用空氣過濾器的方法。

本公開的一些實施方案涉及空氣過濾器，包括：過濾介質(zhì)組件，該過濾介質(zhì)組件能夠從塌縮狀態(tài)擴張到擴張狀態(tài)并且該過濾介質(zhì)組件包括具有多個褶縐的褶狀過濾介質(zhì)；和可擴張元件，所述可擴張元件連接多個褶縐中至少一些褶縐；其中過濾介質(zhì)組件基本上均勻地從塌縮狀態(tài)擴張到擴張狀態(tài)。

在一些實施方案中，空氣過濾器包括多個可擴張元件。在一些實施方案中，可擴張元件為以下中的至少一者：彈性線、彈性長絲、彈性條、擠出的彈性長絲和/或彈性網(wǎng)。在一些實施方案中，可擴張元件連接至以下中的至少一者：過濾介質(zhì)的所有褶縐頂端、過濾介質(zhì)的大部分褶縐頂端、過濾介質(zhì)的一些褶縐頂端、相鄰褶縐頂端、交替褶縐頂端。在一些實施方案中，多于一個可擴張元件連接至單個褶縐頂端。在一些實施方案中，可擴張元件附接至以下中的至少一者：底部褶縐頂端、頂部褶縐頂端、和/或頂部和底部褶縐頂端。

在一些實施方案中，過濾介質(zhì)為以下中的至少一種：耐濕的、防濕的、帶靜電的、駐極體非織造幅材和/或不帶靜電的。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)包括以下中的至少一者：碳、活性炭、非織造織物、熱塑性塑料、熱固性材料、多孔泡沫、玻璃纖維、紙材、高蓬松紡粘幅材、低蓬松紡粘幅材、熔噴幅材和/或雙模態(tài)纖維直徑熔噴介質(zhì)。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)為自支承和非自支承中的至少一者。在一些實施方案中，空氣過濾器為窗戶空氣過濾器或暖通空調(diào)過濾器中的至少一者。

附圖說明

圖1A為本文一般所述類型的示例性褶狀過濾介質(zhì)組件在處于擴張狀態(tài)時的透視圖。

圖1B為沿線1B-1B截取圖4A的褶狀過濾介質(zhì)組件所得的剖視圖。

圖1C為圖1A的褶狀過濾介質(zhì)組件的一部分在處于塌縮狀態(tài)時的側(cè)視圖。

圖2A-圖2C為本文一般所述類型的褶狀過濾介質(zhì)或組件的各種實施方案的剖視圖。

圖3A-圖3B為本文一般所述類型的用于豎直開啟窗戶的示例性空氣過濾器的透視圖。

圖4A-圖4B為本文一般所述類型的安裝于水平開啟窗戶的示例性空氣過濾器的透視圖。

具體實施方式

將詳細描述各種實施方案和具體實施。這些實施方案不應理解為以任何方式限制本專利申請的范圍，并且在不脫離實施方案和具體實施的實質(zhì)和范圍的條件下可做出改變和修改。例如，通過具體參照窗戶空氣過濾器論述了許多實施方案、具體實施和示例，但這些不應理解為將申請范圍限制于這一個示例性的具體實施。此外，本文僅論述了一些最終用途，但本文未具體描述的最終用途包括在本申請范圍內(nèi)。因此，本專利申請的范圍應按權(quán)利要求書確定。

過濾介質(zhì)組件30的一個實施方案示于圖1A至圖1C中。過濾介質(zhì)組件30的過濾介質(zhì)32呈褶狀并且包括多個褶縐70，每個褶縐包括用于限定褶縐頂端74的折疊線72和一對相鄰板76。如本文所用，術(shù)語“褶狀”是指過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)的至少一部分已被折疊而形成包含多行大致平行，相反取向的折疊部的構(gòu)型。每個折疊部被稱為褶縐。可使用本領(lǐng)域中熟知的各種方法和部件在過濾介質(zhì)32(或在褶狀過濾介質(zhì)組件30中)中形成褶縐(例如，授予Kubokawa等人的美國專利6,740,137、授予Sundet等人的美國專利7,622,063、以及美國專利申請62/073067所述的那些，這些專利中每一個的全部教導內(nèi)容均以引用方式并入本文中)。本公開的褶狀過濾介質(zhì)可具有任何期望的褶縐間距、尺寸、圖案或結(jié)構(gòu)。

褶狀過濾介質(zhì)組件30還包括一個或多個可擴張元件80，該可擴張元件80例如連接、附接、粘合、粘附至褶縐70的至少一些頂端74。可擴張元件80可為例如彈性線、彈性長絲(例如聚氨酯彈性纖維)、擠出的彈性長絲和/或彈性網(wǎng)(諸如購自Conwed的那些)、彈性條和/或擠出的彈性條。可擴張元件80可連接至所有褶縐、一些褶縐、相鄰褶縐、交替褶縐等。一個或多個可擴張元件可附接至單個褶縐。在一些實施方案中，可擴張元件附接至褶縐頂端。在一些實施方案中，可擴張元件附接至底部褶縐頂端、頂部褶縐頂端、和/或頂部和底部褶縐頂端。一個或多個可擴張元件80使過濾介質(zhì)組件30能夠從塌縮狀態(tài)均勻地擴張到擴張狀態(tài)。如本文所用，相對于過濾介質(zhì)組件30或過濾介質(zhì)32的擴張，術(shù)語“均勻地”是指過濾介質(zhì)32或過濾介質(zhì)組件32在褶狀過濾介質(zhì)或過濾介質(zhì)組件的長度或?qū)挾壬?，在附近或相鄰的褶縐頂端之間維持基本上恒定的距離比率。

為了明確起見，如本文所用的塌縮狀態(tài)不要求褶縐為最大限度壓縮的構(gòu)型，更恰當?shù)卣f，塌縮狀態(tài)表示小于完全擴張狀態(tài)的褶縐間距。因此，完全塌縮狀態(tài)為褶縐被最大限度地壓縮的情況。處于完全塌縮狀態(tài)時，可擴張元件可能為松弛的，并且初始過濾介質(zhì)或過濾介質(zhì)組件擴張可能為不均勻的直至可擴張元件不再松弛。此類實例是指落入如本文所用的相對于過濾介質(zhì)擴張的術(shù)語“均勻”或“均勻地”的范圍內(nèi)。

在一些實施方案中，可將非彈性元件附接至與可擴張元件相對的面。當過濾介質(zhì)或過濾介質(zhì)組件擴張時或處于擴張位置時，非彈性元件可在最大擴張位置處提供“完全停止”。

可通過任何已知或期望的方法來將一個或多個可擴張元件80連接、附接、粘附、粘合至褶縐頂端80。一些示例性附接方法包括，例如，直接或間接地將一個或多個可擴張元件擠出到褶縐頂端，通過熱粘合、化學粘合、超聲波粘合、壓力粘合、使用粘合劑(包括例如熱熔粘合劑)等來附接預形成的可擴張材料?？稍诙喾N條件下附接一個或多個可擴張元件，該多種條件包括如下條件：可擴張或彈性元件經(jīng)受零拉伸或非常小的拉伸至可擴張或彈性元件在經(jīng)受相當大的拉伸的情況下附接至褶縐頂端。

在一些實施方案中，在低拉伸或零拉伸條件下應用一個或多個可擴張元件。在一些實施方案中，當過濾組件或過濾介質(zhì)處于10％的最大擴張或更小時應用一個或多個可擴張元件。在一些實施方案中，在高拉伸或相當大的拉伸條件下應用一個或多個可擴張元件。在一些實施方案中，當過濾組件或過濾介質(zhì)處于30％的最大擴張或更大時應用一個或多個可擴張元件。

本公開的褶狀過濾介質(zhì)組件可具有任何期望形狀，包括例如示出的四邊形或矩形形狀(術(shù)語“矩形”具體包括正方形)，從而限定相對的側(cè)部34a和側(cè)部34b以及相對的端部35a和端部35b。

在一些實施方案中，過濾介質(zhì)組件30可在不破壞過濾介質(zhì)組件30的結(jié)構(gòu)完整性的情況下，至少從塌縮狀態(tài)轉(zhuǎn)換為擴張狀態(tài)。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)組件30可在不破壞過濾介質(zhì)組件30的結(jié)構(gòu)完整性的情況下，在塌縮狀態(tài)和擴張狀態(tài)之間重復轉(zhuǎn)換。

本公開的褶狀介質(zhì)組件可由過濾介質(zhì)或幅材32單獨構(gòu)成，或可包括一個或多個應用或裝配到過濾介質(zhì)32的附加部件或結(jié)構(gòu)。

組件30的褶狀過濾介質(zhì)32可為自支承的或非自支承的。如本文所用，術(shù)語“自支承過濾介質(zhì)或幅材”可描述以下條件中的至少一者：(1)在過濾介質(zhì)幅材中不需要加強層、粘合劑或其它增強的情況下抗變形的過濾介質(zhì)或幅材；或(2)當經(jīng)受氣流時基本上維持其形狀的過濾介質(zhì)，在例如在授予Kubokawa的美國專利7,169,202中對此有所描述，該專利的全部教導內(nèi)容以引用方式并入本文；或(3)具有足夠抱合力和強度以便不需要大力撕裂或破裂即可懸垂和處理的幅材或介質(zhì)。如本文所用，術(shù)語“非自支承的”描述空氣過濾介質(zhì)，該空氣過濾介質(zhì)不存在支撐框架和/或支撐格柵時，不能承受由于通常的氣流而遇到的力。

在一些實施方案中，在褶狀過濾介質(zhì)組件30由褶狀過濾介質(zhì)32單獨構(gòu)成的情況下，褶狀過濾介質(zhì)或幅材32可為自支承的或非自支承的。在一些實施方案中，在褶狀過濾介質(zhì)組件30由褶狀過濾介質(zhì)或幅材32和支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)成的情況下，褶狀過濾介質(zhì)32可為非自支承的但具有附加的支撐結(jié)構(gòu)，該附加的支撐結(jié)構(gòu)使得褶狀過濾介質(zhì)組件30作為整體為自支承的。在一些實施方案中，褶狀過濾介質(zhì)32是背面有線的。

圖2A-圖2C示出了可與可調(diào)節(jié)空氣過濾器20使用的褶狀過濾介質(zhì)的各種示例。在一些實施方案中，褶狀過濾介質(zhì)是可均勻擴張的。在一些實施方案中，褶狀過濾介質(zhì)在至少一個對應于主軸的方向上是可均勻擴張的。圖2A示出了示例性實施方案，其中可擴張元件80附接至相鄰的“底部”褶縐頂端。圖2B示出了示例性實施方案，其中可擴張元件80附接至相鄰的“頂部”褶縐頂端。圖2C示出了示例性實施方案，其中可擴張元件80附接至相鄰的“頂部”和“底部”褶縐頂端。

在一些實施方案中，附接至褶縐頂端的一個或多個可擴張元件可在兩個主軸方向上具有不同特性。例如，股線、長絲或條將僅在一個方向上提供彈性特性。網(wǎng)可在一個或多個軸向上提供彈性。在一些實施方案中，網(wǎng)的特性在兩個軸向方向上可能有差別，并且橫向可能為非彈性的而主軸可能為彈性的。

為過濾介質(zhì)組件30選擇的具體過濾介質(zhì)32可為特別適合的，具有已知的或本文所述的任何特別期望的特性。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)組件30由耐潮材料構(gòu)造而成。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)可包括附加的層或特征結(jié)構(gòu)，以具體阻止或擋住水，諸如雨。

在一些實施方案中，任選地將靜電荷傳遞到過濾介質(zhì)32的一種或多種材料中或一種或多種材料上。在一些實施方案中，可以使用帶靜電的介質(zhì)32，其中許多等級是可獲得的，并且其中許多提供具有低壓降的高效率。通過引入擴張的表面積以及通過覆蓋窗戶的適度部分，結(jié)合使用通過靜電充電得到的低壓降幅材，可為過濾器實現(xiàn)適當?shù)氐蛪航担@可有助于使適度的空氣流通過過濾器。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)32可為駐極體非織造幅材。電荷可以本領(lǐng)域中熟知的多種方式傳遞到過濾介質(zhì)32，例如通過水充電、電暈充電等(例如，在美國專利7,947,142中所述，其全文以引用方式并入本文中)。

在一些實施方案中，過濾介質(zhì)32不帶靜電。在一些實施方案中，包含活性炭或其它用于凈化氣相污染物的材料的附加多功能介質(zhì)等級也可或可選擇地結(jié)合到過濾結(jié)構(gòu)中。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)32可例如由非織造纖維介質(zhì)構(gòu)造而成，該非織造纖維介質(zhì)由熱塑性或熱固性材料諸如聚丙烯、線性聚乙烯和聚氯乙烯制成。用于過濾介質(zhì)的其它合適的非限制性材料包括多孔泡沫、非織造織物、紙材、玻璃纖維等。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)32包括吸引和捕集來自室外空氣中粉塵、過敏原(諸如花粉和霉菌孢子)和/或細小微粒污染物的過濾介質(zhì)。

可與過濾介質(zhì)32使用的非織造幅材可為高蓬松紡粘網(wǎng)，諸如在授予Fox等人的美國專利8,162,153中所述，該專利的全文并入本文中。在其它實施方案中，過濾介質(zhì)32可為低蓬松紡粘網(wǎng)，諸如在授予Fox等人的美國專利7,947,142中所述，該專利的全文并入本文中。在另外的其它實施方案中，可與過濾介質(zhì)32使用的非織造幅材通過其它技術(shù)生成和/或具有其它特征，諸如授予Shah等人的美國專利6,858,297中所公開的熔噴非織造幅材，該專利的全文并入本文中?？捎梅强椩旆男问降钠渌窍拗菩允纠p模態(tài)纖維直徑熔噴介質(zhì)，諸如美國專利7,858,163中所述的那些，該專利的全文并入本文中。

在一些實施方案中，過濾介質(zhì)32為帶靜電的非織造類型的介質(zhì)。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)32可為褶狀過濾介質(zhì)，該褶狀過濾介質(zhì)包括已被折疊而形成包含多行大致平行，相反取向的折疊部的構(gòu)型的至少一部分。在一些實施方案中，可使用本領(lǐng)域中熟知的各種方法和部件在過濾介質(zhì)32(或在褶狀過濾介質(zhì)組件30中)中形成褶縐，例如以形成用于諸如空氣過濾應用的褶狀過濾器，例如授予Kubokawa等人的美國專利6,740,137和授予Sundet等人的美國專利7,622,063中所述的那些，這兩個專利的全部教導內(nèi)容均以引用方式并入本文中。

在一些實施方案中，可擴張且可折疊的空氣過濾器可用于保護使用者免受空氣質(zhì)量污染物的影響。

圖3A-圖3C示出安裝于滑動型窗戶180的示例性可回縮過濾器120的材料和構(gòu)造的各方面，該滑動型窗戶可為單懸窗或雙懸窗?；瑒哟皯糁饕糜诒泵篮椭袊?。可回縮過濾器120至窗戶180的附接可為永久性或半永久性的。在一些實施方案中，因為當過濾介質(zhì)組件擴張和回縮時，附接點可經(jīng)受來自內(nèi)彈簧力的適度力，所以附接機構(gòu)可安全地將可回縮過濾器120固定至窗戶180。一些示例性永久性固定選項包括釘子、螺釘和某些類型的粘合劑。在一些實施方案中，附接是半永久性的，諸如使用高曼^TM條(Command^TM strips)、背膠聯(lián)鎖鉤、稀土磁體等。當擴張時，過濾介質(zhì)組件130的側(cè)邊緣可通過機械部件或粘附部件附接至窗框/窗臺構(gòu)件。在一些實施方案中，由于收縮力相同，可擴張的過濾器框架還包括用于鎖定可擴張框架的裝置。

最后，類似于上文圖3A-圖3C所述的豎直滑動窗戶180，圖4A和圖4B示出了安裝于水平滑動窗戶280的示例性可折疊且可擴張的空氣過濾器220。在一些實施方案中，將可回縮的過濾器220附接在窗戶280的一端，將窗戶280部分打開，以及將過濾介質(zhì)組件230擴張以覆蓋窗戶間隙。兩個窗戶部分之間可形成小間隙，從而使空氣能夠在兩個窗戶部分之間從室外流動，并繞過過濾介質(zhì)組件230進入室內(nèi)。在一些實施方案中，可通過使用泡沫材料片、擋風雨條等(未示出)來避免出現(xiàn)此類繞過。

本公開的空氣過濾器可置于任何期望的框架或外殼中。一些示例性框架在例如美國專利62/041496和62/041499中有所描述，這兩個專利均全文并入本文中。本公開的空氣過濾組件可用于電動空氣過濾系統(tǒng)諸如，例如美國專利申請62/041501中所述，該專利全文并入本文中?？諝膺^濾介質(zhì)可為卷筒形式諸如，例如美國專利申請62/041500中所述的，該專利全文并入本文中。

本文所述的空氣過濾器可用于任何期望的應用，該應用包括但不限于窗戶或暖通空調(diào)系統(tǒng)。

說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語第一、第二、第三等用于區(qū)分相似元件，并且不一定用于描述順序或時間順序。應當理解，如此使用的術(shù)語在適當?shù)那闆r下是可互換的，并且本文描述的本發(fā)明的實施方案能夠以不同于本文所述或所示的其它順序操作。

本文所述的所有參考文獻均全文并入本文中。

此外，說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語頂部、底部、之上、之下等用于描述的目的并且不一定用于描述相對位置。應當理解，如此使用的術(shù)語在適當?shù)那闆r下是可互換的，并且本文描述的本發(fā)明的實施方案能夠以不同于本文所述或所示的其它取向操作。

對由端值限定的所有數(shù)值范圍的表述旨在包括歸入該范圍內(nèi)的所有數(shù)字(即，1至10的范圍包括例如1、1.5、3.33、和10)。

本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會知道，可在不脫離本公開基本原理的前提下對上述實施方案和具體實施的細節(jié)做出許多改變。此外，在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的前提下，本發(fā)明的各種修改和更改對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。因此，本申請的范圍應當僅由以下權(quán)利要求書以及其等同物所確定。