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[0001] 技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開涉及動力空氣過濾器。更具體地，本公開涉及能夠在窗戶開口中使用的動力空氣過濾器系統(tǒng)。
[0003] 背景技術(shù)
[0004] 窗戶可有各種各樣的尺寸，并且可包括可垂直或水平操作的窗扇，以在建筑結(jié)構(gòu)的外部和內(nèi)部之間提供氣流。建筑結(jié)構(gòu)的居住者通常期望打開窗戶，以使新鮮空氣進入住宅、商店或其他封閉空間的內(nèi)部。但是，在許多地方，諸如中國的人口稠密地區(qū)，外部空氣比室內(nèi)空氣污染更嚴重。需要新穎的過濾解決方案，以讓室外空氣的新鮮部分進入，而不讓污染物質(zhì)或污染物進入。室外污染物可包括較大的顆粒諸如花粉、粉塵和霉菌孢子，以及較小的顆粒諸如形成PM2.5、細菌和病毒的較小的顆粒。氣態(tài)室外污染物諸如氣味、NOx、SO2、臭氧等在一些地方也可以是關(guān)注的問題。
[0005] 發(fā)明內(nèi)容
[0006] 根據(jù)上述內(nèi)容，本公開的發(fā)明人認識到需要一種動力空氣過濾器，該動力空氣過濾器保護使用者免受外部空氣質(zhì)量污染物的影響，允許新鮮空氣通過窗戶進入住宅，可由消費者容易地安裝和使用，是通用的以適配大多數(shù)地方，并且/或者對照明和可見性具有最小的影響。在一些實施方案中，動力空氣過濾器是窗戶空氣過濾器。動力空氣過濾器具有各種益處，其中至少一個是它們比無動力的(無源)空氣過濾器提供更多或增加的進入房間的氣流。
[0007] 本公開的發(fā)明人發(fā)明了空氣過濾器，制造空氣過濾器的方法和使用空氣過濾器的方法的各種實施方案。
[0008] 一些實施方案涉及一種窗戶空氣過濾器，其包括：具有過濾介質(zhì)的過濾器組件；和迫使空氣通過過濾器組件中的過濾介質(zhì)的風(fēng)扇和/或控制單元。在一些實施方案中，風(fēng)扇和/或控制單元包括：外殼；控制模塊；通氣孔；和馬達。
[0009] 在一些實施方案中，外殼是U形和/或C形中的至少一種。一些實施方案還包括端蓋。在一些實施方案中，過濾器組件是柔性的、可調(diào)節(jié)的和/或可延伸的中的至少一種。
[0010] 一些實施方案還包括位于端蓋和風(fēng)扇和/或控制單元之間的內(nèi)部連接器。在一些實施方案中，當窗戶空氣過濾器安裝在窗戶中時，內(nèi)部連接器提供向外的推力。在一些實施方案中，內(nèi)部連接器包括彈簧加載特征部或伸縮特征部中的至少一者。在一些實施方案中，空氣過濾器還包括電子器件。一些實施方案還包括錨固裝置。
[0011] 在一些實施方案中，過濾器介質(zhì)在過濾器組件內(nèi)是可替換的，并且/或者其中過濾器組件是可替換的。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)為以下中的至少一種：防潮的、抗?jié)竦摹㈧o電充電的、駐極體非織造幅材和/或非靜電充電的。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)包括以下中的至少一種：碳、活性炭、非織造物、熱塑性塑料、熱固性材料、多孔泡沫、玻璃纖維、紙材、高膨松紡粘幅材、低膨松紡粘纖幅材、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)是褶狀的。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)是自支承和非自支承中的至少一種。
[0012] 一些實施方案涉及一種套件，其包括如上文或本文所描述的空氣過濾器，和能夠?qū)⑦^濾介質(zhì)切割成期望尺寸的切割裝置。
[0013] 一些實施方案涉及一種套件，其包括如上文或本文所述的空氣過濾器，和能夠?qū)⒖諝膺^濾器永久或半永久地附接到窗戶的附接裝置。在一些實施方案中，附接裝置是以下中的至少一者：釘、螺釘、鉤、粘合劑和/或帶粘合劑背襯的聯(lián)鎖條。
[0014] 附圖說明
[0015] 圖1是根據(jù)本公開的原理的示例性動力空氣凈化器或過濾器的前視圖；
[0016] 圖2A是根據(jù)本公開的原理的示例性動力空氣凈化器或過濾器的剖視圖；
[0017] 圖2B是根據(jù)本公開的原理的另一個示例性動力空氣凈化器或過濾器的剖視圖；
[0018] 圖3A是圖2A的窗戶空氣凈化器的頂視圖；
[0019] 圖3B是圖2B的窗戶空氣凈化器的頂視圖；
[0020] 圖4A-圖4C是根據(jù)本公開的原理的用于安裝在垂直打開的窗戶中的示例性窗戶空氣凈化器或過濾器的透視圖；并且
[0021] 圖5A-圖5B是根據(jù)本公開的原理的用于安裝在水平打開的窗戶中的示例性窗戶空氣凈化器或過濾器的透視圖。
[0022] 具體實施方式
[0023] 將詳細描述各種實施方案和實施方式。這些實施方案不應(yīng)理解為以任何方式限制本專利申請的范圍，并且在不偏離實施方案和實施方式的實質(zhì)和范圍的情況下，可做出改變和修改。例如，具體參考窗戶空氣過濾器討論了許多實施方案、實施方式和實施例，但是這些不應(yīng)被理解為將應(yīng)用范圍限制到這一個示例性實施方式。此外，本文僅討論了一些最終用途，但是本文未具體描述的最終用途包括在本申請的范圍內(nèi)。因此，本專利申請的范圍應(yīng)按權(quán)利要求書確定。
[0024] 根據(jù)本公開的原理的空氣凈化器或過濾器20的一個示例性實施方案在圖1中示出。在一些實施方案中，空氣凈化器或過濾器可在窗戶中使用。圖1的空氣凈化器20包括風(fēng)扇/控制單元22、過濾器組件24和端蓋26。一般來說，空氣凈化器20能夠裝配到窗戶中以過濾來自室外空氣的雜質(zhì)，從而使其在從空氣凈化器離開并進入人們將呼吸更清潔的空氣的室內(nèi)時更清潔。在一些實施方案中，風(fēng)扇22可以是通過過濾器組件24吸入空氣并將清潔的空氣排放到室內(nèi)環(huán)境的薄型風(fēng)扇。在一些實施方案中，薄型設(shè)計將凈化的室外空氣遞送到室內(nèi)，而不阻塞窗戶區(qū)域的相當大部分。在一些實施方案中，薄型窗戶空氣凈化器20可安裝在窗沿上，填充橫跨窗沿的整個間隙，并且/或者為窗戶框架和窗扇提供自密封構(gòu)造。在一些實施方案中，在水平或垂直滑動的多部件窗戶中可采用窗戶空氣凈化器20。
[0025] 在一些實施方案中，風(fēng)扇/控制單元22包括外殼40、控制模塊42、通氣孔44、插頭46和馬達48。在一些實施方案中，風(fēng)扇/控制單元22和端蓋26是剛性結(jié)構(gòu)，但是它們可包括墊圈或其他軟的或橡膠狀材料，以提供改進的空氣密封和抓持到窗戶結(jié)構(gòu)表面。在一些實施方案中，由于材料的選擇、過濾介質(zhì)28的幾何形狀或上述兩種情況，過濾器組件24固有地是柔性的。在一些實施方案中，過濾器組件24是伸長的、可調(diào)節(jié)長度的組件，如下面更詳細地描述的。在一些實施方案中，可包括內(nèi)部連接器30，以在風(fēng)扇/控制單元22和端蓋26之間延伸。在一些實施方案中，連接器30能夠在風(fēng)扇/控制單元22和端蓋26之間在縱向方向上進行調(diào)節(jié)。在一些實施方案中，連接器30可為窗戶空氣凈化器20提供結(jié)構(gòu)支撐，并且可有助于在使用中保持窗戶空氣凈化器20的尺寸完整性，特別是通過提供壓縮強度。在一些實施方案中，連接器30可使用彈簧加載的、伸縮式特征部，其在窗戶空氣凈化器20安裝在窗戶中時可提供恒定的向外推力。在一些實施方案中，向外推力可有助于窗戶空氣凈化器20在各種情況下保持安裝。
[0026] 在一些實施方案中，空氣過濾器和/或風(fēng)扇/控制單元包括通常已知類型的電子器件?？稍诒疚乃枋龅目諝膺^濾器中使用的一些示例性電子器件包括例如用于溫度、濕度、顆粒物質(zhì)(例如，PM2.5)、VOC、其他氣體或污染物(例如，臭氧等)的傳感器。在一些實施方案中，板載電子控制器可打開或關(guān)閉空氣過濾器和/或風(fēng)扇，并且/或者可根據(jù)來自這些傳感器中的任何傳感器的輸入來調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度。一些實施方案可另外地或另選地包括無線通信(例如，Wi-Fi)，使得可遠程監(jiān)控或控制產(chǎn)品。在一些實施方案中，空氣過濾器可與其他裝置相互作用。在一個示例性實施方案中，空氣過濾器可與使用者的智能電話通信。在另一示例性實施方案中，空氣過濾器可結(jié)合或訪問來自其他源的數(shù)據(jù)(例如，獲得本地空氣質(zhì)量測量數(shù)據(jù)，并且基于所接收的數(shù)據(jù)修改其操作)。
[0027] 圖1的窗戶空氣凈化器20可包括各種過濾器組件。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)28暴露于窗戶外部的“臟”空氣并且相對于窗戶內(nèi)部的空氣進行密封。另外參考圖3A和圖3B，在一些實施方案中，空氣從窗戶外部流過過濾介質(zhì)28，進入風(fēng)扇/控制單元22，并通過通氣孔44進入房間。如圖2A-圖2B所示，在一些實施方案中，過濾介質(zhì)28a、28b可形成為平片。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)28a、28b可沿過濾器組件24的整個長度延伸。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)28是可替換的。在一些實施方案中，整個過濾器組件24作為單個可替換單元出售。在一些實施方案中，僅過濾器組件24的過濾介質(zhì)28作為可替換物品出售，并且過濾器外殼32被認為是永久性的。
[0028] 參考圖2A和圖2B，在一些實施方案中，過濾器組件24包括過濾器外殼32。在一些實施方案中，過濾器外殼32的橫截面可以是C形或U形。在一些實施方案中，該形狀連同由過濾器外殼32形成的內(nèi)部打開腔一起為過濾器組件24提供一些柔韌性。在一些實施方案中，過濾器外殼32可由例如塑料制成。甚至呈C形或U形幾何形狀的中等厚度的塑料過濾器外殼32也將提供一些柔韌性。在一些實施方案中，當在使用期間過濾器被夾緊在窗戶窗扇和窗戶框架之間時，過濾器外殼32的柔韌性可用于幫助將過濾器組件24密封到窗戶“W”。在一些實施方案中，過濾器外殼32可包括外蓋34和內(nèi)殼體36。在一些實施方案中，還可通過選擇用于過濾器組件24的材料來賦予柔韌性，例如使用厚的(例如5mm-25mm)膨脹的聚乙烯泡沫，或者可使用所包括的其他墊圈或擋風(fēng)雨條材料。在一些實施方案中，外殼體34可以是剛性的或非剛性的。
[0029] 在一些實施方案中，針對窗戶空氣凈化器20選擇的特定過濾介質(zhì)28可特別適合具有本文所描述的特定的期望特性。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)28優(yōu)選地由防潮材料構(gòu)成，并且可任選地包括附加的層或特征部，以特別地阻擋或抵擋水，諸如雨水。在一些實施方案中，靜電電荷被任選地賦予到過濾介質(zhì)32的材料中或材料上。可使用靜電充電介質(zhì)32，靜電充電介質(zhì)32的許多級別是可用的，并且許多靜電充電介質(zhì)32提供高效率和低壓降。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)32可以是駐極體非織造幅材。可以本領(lǐng)域公知的各種方式，例如通過水充電、電暈充電等(例如，如美國專利7,947,142(以上所提及)中所述)將靜電電荷賦予過濾介質(zhì)28。在其他實施方案中，過濾介質(zhì)28不是靜電充電的。結(jié)合活性炭或用于凈化氣相污染物的其他材料的另外的多功能介質(zhì)等級也可結(jié)合到過濾器結(jié)構(gòu)中。
[0030] 圖2A和圖3A示出包括非織造幅材介質(zhì)的過濾介質(zhì)28a的一個示例性實施方案。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)28a可由例如非織造纖維介質(zhì)構(gòu)造，該非織造纖維介質(zhì)由熱塑性塑料或熱固性材料諸如聚丙烯、線性聚乙烯和聚氯乙烯形成。用于過濾介質(zhì)的其他合適的非限制性材料包括多孔泡沫、非織造物、紙材、玻璃纖維等。在一些實施方案中，過濾介質(zhì)32包括吸引并捕獲粉塵、過敏原諸如花粉和霉菌孢子和來自室外空氣的細顆粒污染物質(zhì)的過濾介質(zhì)。
[0031] 在一些實施方案中，可用于過濾介質(zhì)28a的其他非織造幅材可以是高蓬松紡粘幅材，諸如在例如授予Fox等人的美國專利8,162,153中描述的，該專利的全部教導(dǎo)內(nèi)容以引用方式并入本文。在其他實施方案中，過濾介質(zhì)28a可以是低膨松紡粘幅材，諸如授予Fox等人的美國專利7,947,142中描述的低膨松紡粘幅材，該專利的全部教導(dǎo)內(nèi)容以引用方式并入本文。在其他實施方案中，可用于過濾介質(zhì)28a的非織造幅材由其他技術(shù)產(chǎn)生，并且/或者具有其他特征，諸如在授予Shah等人的美國專利6,858,297中公開的熔噴非織造幅材，該專利的全部教導(dǎo)內(nèi)容以引用方式并入本文。有用的非織造幅材形式的其他非限制性實例包括雙模態(tài)纖維直徑熔噴介質(zhì)，諸如在美國專利7,858,163中描述的雙模態(tài)纖維直徑熔噴介質(zhì)，該專利的全部教導(dǎo)內(nèi)容以引用方式并入本文。
[0032] 在一些實施方案中，過濾介質(zhì)28可以另選地為褶狀過濾介質(zhì)28b，如圖2B和圖3B中所示，其包括至少一部分，該部分已經(jīng)被折疊以形成包括大體平行的相反取向的折疊部的行的構(gòu)造。在一些實施方案中，可使用本領(lǐng)域中公知的各種方法和部件在過濾介質(zhì)28b中形成褶縐，例如以形成在諸如空氣過濾的應(yīng)用中使用的褶狀過濾器，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中描述的那些，這兩個專利的全部教導(dǎo)內(nèi)容以引用方式并入本文。圖2B和圖3B示出示例性褶狀過濾介質(zhì)28b。在一個實施方案中，褶狀過濾介質(zhì)28b僅部分地沿過濾器組件24延伸，如圖3B所示。在一些實施方案中，褶狀過濾介質(zhì)28b可難以線性切割以適配過濾器組件24的整個長度。在一些實施方案中，過濾器組件24可在過濾器介質(zhì)28b終止的點處被密封，并且過濾器組件24長度的其余部分可被切割成用于安裝的期望長度：其基本上是死空間。
[0033] 在一些實施方案中，過濾介質(zhì)28可僅由過濾介質(zhì)或幅材組成，或者可包括施加或組裝到過濾介質(zhì)28的一個或多個附加部件或結(jié)構(gòu)。組件24的過濾介質(zhì)28可以是自支承的或非自支承的。在過濾介質(zhì)28由過濾介質(zhì)或幅材和支撐結(jié)構(gòu)組成的情況下，過濾介質(zhì)28可以是非自支承的，其中附加支撐結(jié)構(gòu)使得過濾介質(zhì)28整體上是自支承的。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個：(1)在過濾介質(zhì)幅材中不需要加強層、粘合劑或其他加強物情況下抗變形的過濾介質(zhì)或幅材；或(2)當經(jīng)受氣流時，過濾介質(zhì)通常保持其形狀，如在例如授予Kubokawa的美國專利7,169,202中所述，該專利的全部教導(dǎo)內(nèi)容以引用方式并入本文；或(3)具有足夠的內(nèi)聚力和強度以便可懸垂和可處理而基本上沒有撕裂或破裂的幅材或介質(zhì)。如本文所用，術(shù)語“非自支承的”可表示在沒有支撐框架和/或支撐格柵的情況下不能承受由于典型氣流所遇到的力的空氣過濾介質(zhì)。
[0034] 本窗戶空氣凈化器或過濾器20可用于保護使用者免受外部空氣質(zhì)量污染物的影響。如上所述，可使用靜電充電的過濾介質(zhì)28。可結(jié)合活性炭或用于凈化氣相污染物的其他材料的另外的多功能介質(zhì)等級也可結(jié)合到過濾器組件24中。動力風(fēng)扇單元22的使用應(yīng)當比任何無動力的(無源)窗戶過濾器提供更多的進入房間的氣流。在平靜無風(fēng)條件下，相比打開的窗戶，其還將可能提供更多的氣流。通過進一步使用由靜電充電實現(xiàn)的低壓降幅材，可實現(xiàn)附加的氣流改善和風(fēng)扇功率消耗的減少。
[0035] 圖4A-圖4C示出窗戶空氣凈化器或過濾器20在垂直打開的窗戶80中的示例性安裝過程。首先，使用切割器具82諸如刀、重型剪刀或類似物體，將過濾介質(zhì)28切割成一定長度。切口不必是完全直的，因為端蓋26附接為非直線切口提供了一些空間。過濾介質(zhì)28在風(fēng)扇/控制單元22和端蓋26之間附接到過濾器組件24，然后整個窗戶空氣凈化器20被放置在部分打開的窗戶中。對于垂直的滑動窗戶80，如圖4A-圖4C所示，窗戶空氣凈化器20被定位在下窗臺上。
[0036] 對于水平的滑動窗戶180，如圖5A-圖5B所示，窗戶空氣凈化器20在垂直取向上進行定位，其中風(fēng)扇外殼30在底部上。在一些實施方案中，來自內(nèi)部桿或彈簧加載產(chǎn)品30(參見，例如圖1)的推力在任一取向上向窗戶框架提供保持力。窗戶在通向窗戶空氣凈化器20的路徑的其余部分上關(guān)閉，并且窗戶窗扇和窗戶空氣凈化器20之間的接觸提供密封，以封閉可允許從外部泄漏到內(nèi)部的任何間隙。在一些實施方案中，通過使用泡沫材料片、擋風(fēng)雨條等可避免剩余的小間隙。另外，可任選地包括和附接約束帶或其他部件(未示出)，以防止窗戶空氣凈化器20從窗戶80、180開口移開和掉出。
[0037] 在一些實施方案中，本公開的空氣過濾器包括確?？諝膺^濾器不從窗戶掉出的錨固裝置。錨固裝置可以是任何已知的此種裝置，其包括例如將空氣過濾器連接到建筑物、房間、住宅或辦公室中的墻壁或其他永久的或穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)的帶。錨固裝置是任選的，并且存在于一些實施方案，其將受益于該增強的安全特征部。例如，在美國，窗戶空氣過濾器的大多數(shù)使用者居住在獨戶住宅中。在大多數(shù)情況下，如果窗戶空氣過濾器掉出窗戶，其將可能會落在灌木叢中，并且這極不可能傷害人。相比之下，在城市環(huán)境或人口高度密集的國家，像中國，例如，許多人住在高層公寓中。如果窗戶空氣過濾器掉出窗戶，問題可更顯著。在某些情況下，窗戶空氣過濾器可傷害人或財產(chǎn)。
[0038] 本公開的空氣過濾器可放置在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申請62/041496和62/041499中進行描述，這兩個專利申請的全部內(nèi)容并入本文?？諝膺^濾介質(zhì)可以是卷形式，諸如例如美國專利申請62/041500中描述的卷形式，該專利的全部內(nèi)容并入本文。美國專利62/206,928的空氣過濾器組件或介質(zhì)可在本公開的空氣過濾器中使用。
[0039] 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(yīng)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。
[0040] 本文提及的所有參考文獻的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。
[0041] 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(yīng)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。
[0042] 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)。

[0043] 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實施方式的細節(jié)做出許多改變。此外，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，對本發(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(yīng)當僅由以下權(quán)利要求書以及其等同物所確定。

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