可塌縮空氣過濾裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及從進入空氣流過濾粉塵和微粒W減少經過濾空氣流中的微粒的可塌 縮空氣過濾裝置。
【背景技術】
[0002] 空氣包含許多污染物，諸如氣味（例如，香煙煙霧）、V0C、微生物（例如，細菌、病 毒、霉菌）、微粒（例如，粉塵），所述污染物在被吸入或W其他方式被人類接觸時具有有害 效應。僅微粒就包含死皮、寵物毛屑、塵蛾糞便、W及可引起人類免疫應答的其它微觀（尺 寸小于5微米）微粒。
[0003] 在本領域中已知旨在從空氣移除微粒的若干空氣過濾裝置。此類空氣過濾裝置通 常是巨大/笨重的或利用剛性外殼。已試圖減少零件并且/或者減小尺寸W獲得便利、成本 和/或可運輸性優點。在轉讓給HamiltonBeach化ands,Inc.("皿"）的US2009/0038480 中描述了一個此類裝置。皿裝置是一種空氣凈化器，其具有容納在基座內的葉輪并且具有 能夠可移除地安裝到基座的可折疊空氣濾袋。葉輪推進空氣通過空氣濾袋W從空氣移除顆 粒。在一些實施例中，皿裝置包括空氣可容易地通過或透過的外覆蓋件，其在圍繞空氣過 濾器的框架上滑動。外覆蓋件被認為向空氣凈化器提供美觀的外觀并且對空氣提供支撐。
[0004] 先前空氣過濾裝置的一個缺陷可能是空氣排出裝置的排出速度低，運影響過濾性 能。實現用于過濾期望的微粒水平的足夠快的排出速度的空氣過濾裝置可能需要功率更高 的風扇，所述風扇可使裝置發出噪聲或需要增加裝置的尺寸和成本的剛性裝置外殼。
[0005] 因此，仍然需要具成本效益地從空氣移除微粒并且包括消費者友好型特征結構 (諸如，可運輸性和消費者可接受的噪聲水平）的改善的空氣過濾裝置和過濾空氣的方法。
【發明內容】
[0006] 根據本發明的一個實施例，提供了一種空氣過濾裝置，該空氣過濾裝置包括基座， 該基座具有空氣入口和空氣出口；功能性地附接到所述基座的風扇；與所述空氣出口氣流 連通的空氣過濾器；基本上不透氣的外部套管，其中所述外部套管包括第一開口端、第二開 口端、W及在第一開口端和第二開口短端之間的氣流路徑，其中所述外部套管與所述空氣 出口氣流連通，并且在所述第一開口端處可釋放地附接到所述基座，并且其中所述外部套 管在附接到所述基座時圍繞所述空氣過濾器的縱向軸線包封所述空氣過濾器，并且其中所 述外部套管被構造成在所述外部套管不附接到所述基座時為可塌縮的。
【附圖說明】
[0007] 雖然本說明書通過特別指出并清楚地要求保護本發明的權利要求書作出結論，但 應該相信由下列描述并結合附圖可更好地理解本發明，其中：
[0008] 圖1示出了根據本發明的空氣過濾裝置的一個實施例；
[0009] 圖2示出了圖1中的空氣過濾裝置的剖視圖；
[0010] 圖3示出了圖1中的空氣過濾裝置的分解圖；
[0011] 圖4示出了圖2中的裝置的剖視圖，其僅示出裝置的基座（目P，移除了外部套管、 空氣過濾器W及相關零件的裝置）；
[0012] 圖5是圖4中的基座的分解圖；
[0013] 圖6示出了根據本發明的空氣濾袋的一個實施例；
[0014] 圖7A示出了沿著圖1和2中的線LA截取的外部套管的剖視節段；圖7B示出了根 據本發明的外部套管的另一實施例；
[0015] 圖8是根據本發明的示出在使用空氣過濾器的情況下隨時間推移的顆粒減少的 圖；
[0016] 圖9為示出根據本發明的空氣過濾裝置的靜壓和氣流速率、W及與具有空氣過濾 器與外部套管之間的不同空間間隙相關聯的裝置內的壓降的圖；
[0017] 圖10是根據本發明的示出僅風扇、僅帶有風扇和空氣過濾器的裝置、W及整個空 氣過濾裝置的靜壓和氣流速率的圖。
【具體實施方式】
[0018] 參見圖1-3,示出了用于過濾空氣的裝置10的示例性實施例。裝置10可包括：基 座20 ;風扇40,其功能性地附接到基座；空氣過濾器50,其可釋放地附接到基座；W及基本 上不透氣的外部套管80。裝置10可通過可替換的或可再充電的電池、AC插座（直接AC驅 動或足夠的AC/DC電力供應器）、汽車DC電源、太陽能電池等等供電。
[0019]當具有微粒或其它污染物（尺寸可在約0. 1微米至約30微米的范圍內）的輸入 空氣進入裝置10時，通過空氣過濾器50過濾輸入空氣，從而減少輸出空氣中的微粒。
[0020] 裝置10的尺寸可設定成使得其可在桌面上或在生活空間（諸如，具有約22m3至約 75m3的空間的房間）中使用。裝置10可具有小于其沿著縱向軸線LA的直立高度的占有面 積W適于小空間。例如，當處在其豎直位置中時，裝置可為約20cm至約30cm寬、約20cm至 約30cm深并且沿著縱向軸線LA約45cm至約75cm高。在使用可塌縮零件的情況下，可在 儲存期間減小裝置10的高度。
[0021] 裝置10可通過氣流、空氣過濾器特性、W及裝置構型（例如，外殼、格柵蓋、空氣過 濾器、W及外部套管構型）來表征。此類方面導致裝置10內的壓降。在一個實施例中，裝 置10可導致約15化至約25化或約8化至約20化的總壓降。其它實施例可具有導致對風 扇40的更高或更低氣流要求的更高或更低壓降，W便導致裝置10的相同氣流。
[0022] 下文更詳細描述可被包括在本發明的裝置10中的零件中的每個。
[0023] 裝晉零件
[0024] 基座巧風扇
[00巧]參見圖4-5,本發明的裝置10可包括由任何已知材料構造的基座20W使電動風 扇40穩定。基座20可包括風扇外殼30和支腿32,該支腿支撐風扇外殼并且使風扇外殼從 支撐表面升高W在空氣入口 22定位在基座的下側上時有利于氣流進入空氣入口中。基座 20加上支腿32可為約5cm約至約10cm高，并且具有約20cm至約30cm的直徑W減小零件 重量。基座20在基座的第一側23上具有空氣入口 22,并且在基座的第二側25上具有空 氣入口 24。在一些實施例中，基座20可包括對應于空氣入口 22和空氣出口 24的格柵蓋 26a，26b，W及任選地用于過濾大顆粒（例如，毛發）的風扇預過濾器42和風扇蓋44W保 持風扇清潔。
[0026] 基座20可具有錐形罩34,其具有第一階狀部36W允許空氣過濾器50的附接且帶 有第二階狀部38W用于外部套管80的附接。第二階狀部38可在基座20的罩34的下部， 圍繞第一階狀部36。罩34可在頂部具有約16cm至約25cm的直徑，向下擴張至約20cm至 約 30cm。
[0027] 風扇40功能性地附接到基座20,使得其協助將一定體積的輸入空氣吸入基座的 空氣入口 22中并且使輸入空氣通過空氣出口 24排出，從而推動空氣體積通過由外部套管 80界定的氣流路徑90并且通過也定位在氣流路徑90中的空氣過濾器50。風扇40可在基 座20內部安裝在基座20的第一側23與第二側25之間。在一些實施例中，風扇40可放置 在空氣過濾器50的下游，使得一定體積的空氣被拉動通過空氣過濾器（與被推動通過空氣 過濾器相對），并且空氣過濾器在空氣通過風扇40之前清潔空氣。當測量通過空氣過濾裝 置的氣流時，如本文所用的"下游"是指氣流路徑中相對于參考位置在時間上較晚的位置。
[0028] 風扇40可包括風扇葉片和電機。旋轉的風扇葉片可與裝置10靜置在其上的表面 相距至少約5cm，W在推進空氣進入氣流路徑90中時避免高壓降并且還使吸入的不期望的 碎屑（例如，污垢/毛發）的數量最小化。風扇40可通過向風扇提供小于約25瓦特、或小 于約15瓦特、或小于約8瓦特、或小于約6瓦特的功率的電源來啟動或供電。
[0029] 風扇40可設定在預定速度W提供期望的氣流速率，或可通過具有用戶所選擇的 速度的控制件來設定。當在沒有空氣過濾器50或外部套管80的情況下被啟動時，風扇40 可提供從約70立方英尺/分至約150立方英尺/分（"CFM")或從約80CFM至約130CFM 或從約100CFM至約120CFM的空氣。
[0030] 在一個實施例中，軸流式風扇安裝在基座20中。在使用軸流式風扇的情況下，期 望的軸流式風扇葉片（也稱為葉輪）直徑可在葉片的最外點處從頂端到頂端測量，并且可 具有約10cm至約25畑1、或約15cm至約25畑1、或約17cm至約20cm的直徑，并且與AC或 DC電機、風扇外殼30W及在沒有空氣過濾器50或外部套管80的情況下遞送約70CFM至 約150CFM、或約85CFM至約130CFM、或約100CFM至約120CFM的空氣的風扇速度結合。合 適的軸流式風扇包括購自ConradElectronics的SilverstoneS1803212HN、購自Allied Electronics的Orion孤 180APkl2LTBW及購自RSComponentsInti的邸MP油st 6212NM。軸流式風扇可顯著地比通常用于空氣過濾裝置中的離屯、式風扇安靜。
[00引]巧氣過濾器
[0032]再次參見圖1-3,本發明的空氣過濾器50從基座20縱向延伸并且與基座20的排 氣口 24氣流連通。空氣過濾器50可包括至少一個附接構件52,該附接構件將空氣過濾器 50可釋放地附接到基座20。附接構件52可呈夾具、松緊帶、抓持材料、鉤-環緊固件等等 的形式。一種緊固方法是提供接合電連接到風扇40的機械開關的突片，W在空氣過濾器50 被正確接合時使風扇40通電。
[003引 空氣過濾器50可具有約0.Im2至約Im2 (約1. 08ft2至約10. 76ft2)、或0.Im2至約 0. 6m2(約 1. 08ft2至約 6. 46ft2)、或 0. 15m2至約 0. 5m2(約 1. 61ft2至約 5. 38ft2)、或 0. 2m2 至約0. 4m2(約2. 15ft2至約4. 31ft2)的氣流表面積。如本文中使用，氣流表面積是空氣從 其流動通過空氣過濾器50的可透過面積。通過將空氣過濾器50平坦地放置在單個平面上 而沒有任何折疊或權皺并且接著測量總表面積來測量該氣流表面積。空氣過濾器50的所 測量的氣流表面積不可包括其中物理或化學屏障（例如，過濾器的邊緣上的結構或涂料） 阻止氣流通過空氣過濾器的所述部分的任何面積。使用具有更多的氣流表面積的空氣過 濾器可為期望的，運是因為其允許空氣通過過濾器50的較低面速度，該低面速度降低了壓 降。運允許針對給定電力量的來自風扇40的較高氣流速率（即，CFM)。較高氣流表面積還 允許更安靜的裝置，因為風扇40需要較少電力。
[0034] 本發明的空氣過濾器50可具有約6巧m至約60巧m(約1. 83m/min至約18. 29m/ min)、或約 25fpm至約 50fpm(約 7. 62m/min至約 15. 24m/min)、或約 25fpm至約 40fpm(約 7.62m/min至約12. 19m/min)的平均面速度。在一個實施例中，空氣過濾器面速度為約 36巧m(約10. 97m/min)。空氣過濾器面速度是空氣在排出空氣過濾器的外表面時的速度。 空氣過濾器的外表面在空氣過濾器的內表面的下游，使得空氣從空氣過濾器50的內表面 流動到其外表面。在其中空氣被直接從風扇引導到空氣過濾器（即，空氣不在風扇與到空 氣過濾器的入口之間逃逸）的構型中（如在本發明中），計算空氣過濾器面速度：
[0035]
[0036] 本發明的空氣過濾器50可由單纖維層或多個層形成。空氣過濾器