BR112018076946B1

BR112018076946B1 - Filtro de ar e método de remoção de contaminantes moleculares aéreos

Info

Publication number: BR112018076946B1
Application number: BR112018076946-0A
Authority: BR
Inventors: Jere James Wall
Original assignee: K&N Engineering, Inc; Jere James Wall
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2023-05-02
Also published as: CA3028990A1; KR20190034534A; BR112018076949A2; CA3028990C; US10744439B2; EP3474967A4; CN110167654B; CN110167654A; CN110177610A; EP3474965A1; KR102328137B1; MX2019000026A; CA3028983C; US20170368488A1; BR112018076946A2; KR20190034207A; WO2017223518A1; EP3474967A1; BR112018076949B1; MX2019000025A

Abstract

Um aparelho e um método são fornecidos para um filtro de ar de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) para remover contaminantes moleculares aéreos e compostos orgânicos voláteis (VOCs) do ar dentro dos espaços do edifício. O filtro de ar compreende uma estrutura de suporte com uma forma e tamanho adequados para orientar o filtro de ar dentro de um sistema HVAC. Um meio de filtro composto é retido dentro da estrutura de suporte para remover os contaminantes moleculares transportados pelo ar e VOCs do fluxo de ar através do sistema HVAC. Uma poro da primeira camada de meio pregueada e pode compreender uma combinao de camadas de meios configuradas para exibir uma eficicia de filtrao relativamente elevada e uma baixa perda de press de ar atrav do meio filtrante. Uma segunda porção do meio filtrante é acoplada à primeira porção e mantém uma distribuição uniforme das pregas com a primeira porção.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente dos EUA No. 15/632.122, depositado em 23 de junho de 2017 e Pedido de Patente Provisório dos EUA No. 62/354.549, depositado em 24 de junho de 2016, intitulado "FILTRO DE AR COMPOSTO", que é aqui incorporado por referência aqui na sua totalidade.

CAMPO

[002] O campo da presente divulgação refere-se geralmente a dispositivos de filtro. Mais particularmente, o campo da invenção refere-se a um aparelho e a um método para um filtro de ar composto configurado para resistir à deformação das pregas do filtro de ar durante a instalação e utilização, de modo a preservar uma eficiência de filtração ótima.

FUNDAMENTOS

[003] Um filtro de ar projetado para remover partículas de uma corrente de ar é geralmente um dispositivo que compreende materiais fibrosos. Esses materiais fibrosos podem remover partículas sólidas, como poeira, pólen, mofo e bactérias de uma corrente de ar. Os filtros de ar são usados em aplicações onde a qualidade do ar é importante, especialmente nos sistemas de aquecimento, ventilação, e ar condicionado (HVAC) dos edifícios. Os sistemas HVAC geralmente operam para fornecer a melhor qualidade do ar interior aos ocupantes dentro dos espaços internos dos edifícios. Os sistemas HVAC atingem a qualidade ideal do ar interior por condicionar o ar, remover contaminantes de partículas por meio de ventilação e filtração de ar, e fornecer uma pressurização interna adequada.

[004] Embora existam muitos projetos e abordagens operacionais diferentes de sistemas HVAC, e cada projeto de edifício é único, os sistemas HVAC geralmente compartilham alguns elementos básicos de projeto. Por exemplo, o ar externo ("ar de suprimento") geralmente é sugado para um sistema HVAC através de uma admissão de ar. Uma vez no sistema HVAC, o ar de suprimento é filtrado para remover contaminantes de partículas, depois aquecido ou resfriado, e então circulado por todo o espaço interior do edifício por meio de um sistema de distribuição de ar. Muitos sistemas de distribuição de ar compreendem um sistema de ar de retorno configurado para sugar o ar a partir do espaço interior do edifício e retornar o ar ("ar de retorno") ao sistema HVAC. O ar de retorno pode então ser misturado com ar de suprimento e depois filtrado, condicionado e circulado por todo o espaço interior do edifício. Em alguns casos, uma porção do ar que circula dentro do edifício pode ser removida para o exterior, de modo a manter uma pressão barométrica desejada dentro do edifício.

[005] Como será apreciado, a eficácia do sistema HVAC para fornecer uma qualidade de ar interior ótima depende largamente da capacidade de um filtro de ar dentro do sistema HVAC para remover os contaminantes de partículas a partir do ar dentro do edifício. Um filtro de ar de sistema HVAC tipicamente compreende materiais fibrosos configurados para remover partículas sólidas, tais como poeira, pólen, mofo e bactérias do ar que passa através do sistema HVAC. Os filtros podem ser feitos de papel, espuma, algodão, fibra de vidro ou outros materiais de filtro conhecidos. O material de filtro pode também ser pregueado de modo a aumentar a área de superfície e, consequentemente, aumentar a eficiência do filtro. Como será apreciado, um aumento no número de pregas para uma dada área aumentará proporcionalmente a área de superfície e, portanto, a eficiência do filtro.

[006] Uma desvantagem dos filtros de ar de sistema HVAC convencionais é que, à medida que o número ou a densidade das pregas aumenta, a capacidade de manter uma distribuição uniforme das pregas dentro do material de filtro geralmente diminui. Mesmo forças leves aplicadas a um filtro densamente pregueado, seja por manuseio durante a instalação da unidade de filtro ou pela pressão de fluxo de ar durante o uso, podem danificar ou dobrar as pregas fora de posição. Onde as pregas são comprimidas juntas, a área de superfície do filtro será diminuída, junto com a eficiência do filtro. Essa diminuição na eficiência pode reduzir a vida útil de um filtro, fazendo com que o filtro seja descartado prematuramente, em um esforço para aumentar o fluxo de ar de sistema HVAC e, assim, diminuir os custos operacionais. Considerando o número incontável de edifícios com sistemas HVAC em todo o mundo, o volume de filtros de ar descartados que podem ser eliminados dos aterros sanitários é impressionante.

[007] O que é necessário, portanto, é um filtro de ar composto que é configurado para manter uma distribuição uniforme de pregas, durante a instalação e uso, a fim de maximizar a área de superfície e a eficiência geral do filtro.

SUMÁRIO

[008] Fornecido aqui, é um filtro de ar de aquecimento, ventilação, e ar condicionado (HVAC) para remover contaminantes moleculares aéreos a partir do ar dentro de um edifício, o filtro compreendendo uma estrutura de suporte compreendida de uma forma e tamanho adequados para orientar o filtro de ar dentro um sistema HVAC, uma primeira camada de meio retida dentro da estrutura de suporte e configurada para remover os contaminantes moleculares aéreos a partir do ar fluindo através do sistema HVAC, em que pelo menos uma porção da primeira camada de meio está em uma configuração pregueada; uma segunda camada de meio acoplada com a primeira camada de meio de modo a manter uma distribuição uniforme de pregas da primeira camada de meio; e uma ou mais camadas de suporte acopladas com qualquer uma da primeira e segunda camadas de meio e configuradas para resistir à deformação das pregas de modo a preservar uma eficiência de filtração ótima.

[009] Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que uma estrutura de suporte que é composta de uma forma substancialmente retangular. Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que a estrutura de suporte compreende um único aro moldado estendendo ao longo de um perímetro da primeira camada de meio. Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que o aro moldado está retendo uma malha de fio acoplada à primeira camada de meio. Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que o aro moldado é compreendido de qualquer uma de borracha de espuma, borracha de silicone e borracha de espuma de poliuretano de pele integral. Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que a primeira camada de meio é compreendida de qualquer de papel, espuma, algodão, fibra de vidro fiada, tecido e material sintético ou natural.

[0010] Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que a primeira camada de meio pode incluir formas em relevo dispostas entre pregas adjacentes. Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que as formas em relevo estão alinhadas longitudinalmente de modo que os ápices das pregas adjacentes contatam entre si de modo a manter as pregas em uma configuração espaçada. Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que as formas em relevo são compreendidas de tiras adesivas configuradas para manter a sua forma original e aderir adjacentes às pregas. Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que a segunda camada de meio é compreendida de qualquer de uma camada sintética tecida, uma camada de algodão tecida, ou outro material adequado. Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que a segunda camada de meio é aderida à primeira camada de meio por meio de uma ou mais linhas de um adesivo adequado disposto perpendicularmente às pregas e estendendo ao longo de uma largura da primeira camada de meio.

[0011] Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir um filtro de ar de aquecimento, ventilação, e ar condicionado (HVAC) para remover contaminantes moleculares aéreos e compostos orgânicos voláteis (VOCs) a partir do ar dentro de um espaço fechado, o filtro de ar compreendendo uma estrutura de suporte compreendendo uma forma e tamanho adequados para orientar o filtro de ar dentro de um sistema HVAC; um meio de filtro composto compreendendo pelo menos duas camadas de meio de filtro, que são retidas dentro da estrutura de suporte e configuradas para remover contaminantes moleculares aéreos e VOCs a partir do ar fluindo através do sistema HVAC, pelo menos uma das pelo menos duas camadas de meio compreende um multiplicidade de pregas; e uma camada de suporte acoplada ao meio de filtro composto e configurada para manter uma distribuição uniforme da multiplicidade de pregas.

[0012] Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que a camada de suporte é configurada para fornecer resistência mínima ao ar fluindo através do filtro de ar. Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que pelo menos uma das pelo menos duas camadas de meio de filtro é configurada para remover compostos orgânicos voláteis (VOCs) a partir de e corrente de ar. Em um aspecto da invenção, o filtro de ar pode incluir em que o filtro inclui um componente eletrostático.

[0013] Em um aspecto da invenção, um método de remoção de contaminantes moleculares aéreos e compostos orgânicos voláteis (VOCs) a partir do ar, o método compreendendo acoplar uma primeira camada de meio, compreendendo pregas uniformemente dispostas, com uma segunda camada de meio, compreendendo um material de fibra tecido, de modo a formar um meio de filtro composto, incorporando uma ou mais camadas de suporte no meio de filtro composto para conferir uma integridade estrutural relativamente maior ao filtro de ar, estendendo uma estrutura de suporte ao longo de um perímetro do meio de filtro composto; e configurar a estrutura de suporte para reter o meio de filtro composto e orientar o filtro de ar dentro de um sistema HVAC.

[0014] Em um aspecto da invenção, o método pode incluir em que a extensão compreende ainda moldar um aro no perímetro, de tal modo que o meio de filtro composto é retido no mesmo. Em um aspecto da invenção, o método pode incluir em que o acoplamento compreende ainda estender linhas de adesivo adequado ao longo de uma largura das primeiras camadas de meio, perpendicular às dobras, de modo a aderir a segunda camada de meio à primeira camada de meio.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] Os desenhos referem-se a modalidades da presente divulgação em que:

[0016] A Figura 1 ilustra uma vista de seção transversal de um ambiente de utilização exemplar em que um filtro de ar de sistema HVAC é incorporado em um sistema HVAC de um edifício, de acordo com a presente divulgação;

[0017] A Figura 2 ilustra uma vista esquemática de uma modalidade exemplar de um sistema HVAC compreendendo um filtro de ar residencial HVAC de acordo com a presente divulgação;

[0018] A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva a jusante de uma modalidade exemplar de um filtro de ar configurado para utilização em um sistema HVAC de um edifício, de acordo com a presente divulgação;

[0019] A Figura 4 ilustra uma vista em perspectiva a montante de uma modalidade exemplar de um filtro de ar configurado para utilização em um sistema HVAC de um edifício, de acordo com a presente divulgação;

[0020] A Figura 5 é uma vista lateral do filtro de ar mostrado nas Figuras 3-4, ilustrando uma direção do fluxo de ar através do filtro de ar, de acordo com a presente divulgação;

[0021] A Figura 6 é uma vista lateral do filtro de ar mostrado nas Figuras 3-4, ilustrando uma direção do fluxo de ar através do filtro de ar, de acordo com a presente divulgação;

[0022] A Figura 7 ilustra uma vista ampliada de uma pluralidade de pregas compreendendo o filtro de ar das Figuras 3-4, de acordo com a presente divulgação.

[0023] Embora a presente descrição esteja sujeita a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas foram mostradas a título de exemplo nos desenhos e serão aqui descritas em detalhe. A invenção deve ser entendida como não limitada às formas particulares divulgadas, mas, pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas que caibam dentro do espírito e âmbito da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0024] Na descrição seguinte, numerosos detalhes específicos são estabelecidos a fim de fornecer uma compreensão completa da presente divulgação. Será evidente, no entanto, para um especialista na técnica que a invenção aqui revelada pode ser praticada sem estes detalhes específicos. Em outros casos, referências numéricas específicas, como "uma primeira camada de meio", podem ser feitas. No entanto, a referência numérica específica não deve ser interpretada como uma ordem sequencial literal, mas sim interpretada como a "primeira camada de meio" é diferente de uma “segunda camada de meio". Assim, os detalhes específicos apresentados são meramente exemplares. Os detalhes específicos podem ser variados e ainda ser contemplados dentro do espírito e âmbito da presente divulgação. O termo "acoplado" é definido como significando conectado diretamente ao componente ou indiretamente ao componente através de outro componente. Além disso, tal como aqui utilizado, os termos "cerca de", "aproximadamente" ou "substancialmente" para quaisquer valores ou intervalos numéricos indicam uma tolerância dimensional adequada que permite que parte ou coleção de componentes funcione para o fim pretendido como aqui descrito.

[0025] Em geral, a presente divulgação descreve um aparelho e um método para um filtro de ar de aquecimento, ventilação, e ar condicionado (HVAC) para remover moléculas aéreas a partir do ar dentro de espaços residenciais ou comerciais. O filtro de ar HVAC compreende uma estrutura de suporte com uma forma e tamanho adequados para orientar o filtro de ar HVAC dentro de um sistema HVAC. Um meio de filtro é retido dentro da estrutura de suporte e configurado para remover os contaminantes moleculares aéreos a partir do ar fluindo através do sistema HVAC. A estrutura de suporte pode compreender um único aro moldado disposto ao longo de um perímetro do meio de filtro e pode ser configurado para orientar o meio de filtro dentro do sistema HVAC, de tal modo que o ar fluindo através do sistema HVAC é passado através do meio de filtro. O filtro de ar pode incluir uma camada de suporte, incorporada no filtro de ar e configurada para fornecer resistência e durabilidade ao filtro de ar, a camada de suporte pode ser feita de fio ou de qualquer material adequado semelhante. O meio de filtro geralmente compreende uma combinação de uma ou mais camadas de meio configuradas para exibir uma eficiência de filtração relativamente alta e uma queda de pressão de ar relativamente baixa através do meio de filtro. O meio de filtro pode incluir uma pluralidade de pregas de modo a aumentar a área de superfície do meio de filtro. O filtro de ar pode também incluir pelo menos uma de uma camada de suporte e uma segunda camada de meio, configurada para manter uma distribuição uniforme das pregas.

[0026] Embora as modalidades da presente invenção possam ser descritas e ilustradas aqui em termos de um filtro de ar retangular, deve ser entendido que a presente invenção não deve ser limitada às modalidades ou formas exatas ilustradas, mas sim a presente invenção pode incluir uma grande variedade de formas geralmente retangulares, geralmente quadradas, circulares, ovais, redondas, curvas, cônicas ou outras formas de perímetro fechado que se tornarão aparentes. Além disso, as modalidades como aqui descritas não estão limitadas à utilização com um sistema HVAC, e podem encontrar aplicabilidade em qualquer um dos vários outros sistemas de filtração configurados para tratar um grande volume de ar.

[0027] A Figura 1 ilustra um ambiente de utilização exemplar 100 em que um filtro de ar 104 é incorporado em um sistema HVAC 108 de um edifício 112 de modo a limpar uma corrente de ar sugada através do filtro de ar 104. Embora o edifício 112 ilustrado na Figura compreenda um edifício de escritórios de vários andares, deve ser entendido que o edifício 112 pode compreender qualquer uma de várias estruturas habitáveis, tais como casas residenciais, apartamentos, condomínios e semelhantes. Depois de passar através do filtro de ar 104, a corrente de ar é encaminhada para um ou mais espaços de edifício 116 por meio de um duto de abastecimento 110. O ar dentro dos espaços de edifício 116 é encaminhado de volta para o sistema HVAC 108 por meio de um duto de retorno 114. Será apreciado que o edifício 112 pode compreender múltiplos andares, cada um dos quais pode incluir um ou mais espaços de edifício 116, como ilustrado na Figura 1, ou pode compreender um edifício de único andar, incluindo mas não limitado a uma casa residencial destacada.

[0028] A Figura 2 ilustra uma vista esquemática de uma modalidade exemplar de um sistema HVAC 108 que pode ser usado para limpar ar dentro de espaços de edifício 116. Em outras modalidades, no entanto, o sistema HVAC 108 pode ser configurado para limpar ar dentro de espaços interiores de qualquer de uma grande variedade de edifícios sem limitação. O sistema HVAC 108 compreende geralmente um ventilador 120 configurado para sugar uma corrente de ar de retorno 124 a partir dos espaços de edifício 116 através do filtro de ar 104 pelo que contaminantes moleculares aéreos ou outros contaminantes de partículas são removidos da corrente de ar. Os contaminantes de partículas removidos a partir da corrente de ar de retorno 124 são aprisionados no filtro de ar 104. O ventilador 120 empurra então uma corrente de ar limpa 128 através de um sistema de ar condicionado 132 e um núcleo de aquecedor 136 e depois para os espaços de edifício 116. Como será apreciado, o sistema de ar condicionado 132 e o núcleo de aquecedor 136 facilitam o fornecimento de uma temperatura consistente e confortável no interior dos espaços de edifício 116 por respectivamente resfriar e aquecer a corrente de ar limpa 128, conforme necessário. Como mostrado adicionalmente na Figura 2, a corrente de ar de retorno 124 pode ser combinada com uma corrente de ar exterior 126, bem como com uma corrente de fluxo de desvio 130 de modo a manter uma pressão barométrica desejada dentro do sistema HVAC 108 e dentro dos espaços de edifício 116. Em algumas modalidades, uma corrente de ar de exaustão 134 pode ser ainda incorporada no sistema HVAC 108 de modo a manter a pressão barométrica desejada e permitir a entrada da corrente de ar exterior 126.

[0029] As Figuras 3 e 4 ilustram uma modalidade exemplar de um filtro de ar 104 que é configurado para uso em modalidades do sistema HVAC 108 incorporado a um edifício. O filtro de ar 104 compreende uma estrutura de suporte 304 tendo uma forma e tamanho adequados para orientar o filtro de ar HVAC dentro do sistema HVAC 108. Um meio de filtro 308 é retido dentro da estrutura de suporte 304 e configurado para remover contaminantes moleculares aéreos a partir do ar fluindo através do sistema HVAC 108. A estrutura de suporte 304 pode ser composta por um único aro moldado 316 que está disposto ao longo de um perímetro do meio de filtro 308. Deve ser entendido que o aro moldado 316 pode ser formado de borracha de espuma moldada, borracha de silicone, borracha de espuma de poliuretano de pele integral; ou qualquer um dos vários materiais similares que são conhecidos na técnica. Em algumas modalidades, a estrutura de suporte 304 pode ser composta por uma pluralidade de seções alongadas e seções de canto montadas adequadamente ao longo de um perímetro do meio de filtro para orientar o filtro de ar 104 dentro do sistema HVAC 108.

[0030] Como melhor mostrado na Figura 4, o filtro de ar 104 pode incluir uma camada de suporte, tal como malha de fio 320, que é incorporada no filtro de ar 104 e configurada para fornecer resistência e durabilidade ao meio 308. Embora a malha de fio 320 mostrada na Figura 4 seja moldada na estrutura de suporte 304, deve ser entendido que a malha de fio 320 pode ser acoplada à estrutura de suporte 304 por meio de qualquer uma das várias técnicas que são conhecidas na técnica. Além disso, deve ser reconhecido que o tamanho da malha da malha de fio 320 pode ser diferente do mostrado na Figura 4, com base na escolha de projeto.

[0031] Em algumas modalidades, duas ou mais camadas de malha de fio podem ser usadas para fornecer um suporte relativamente maior ao filtro de ar 104. Por exemplo, uma ou mais camadas de malha de fio podem ser dispostas na frente, atrás ou dentro do meio de filtro 308 em relação à direção do fluxo de ar. É contemplado que situar uma ou mais camadas de malha de fio 320 em frente ao meio de filtro 308, em relação à direção do fluxo de ar, pode operar para capturar partículas maiores, removendo, deste modo, as partículas da corrente de ar antes de passar para o meio de filtro 308.

[0032] É contemplado que qualquer um de uma variedade de adesivos, fixadores ou estruturas pode ser implementado de modo a reter o meio de filtro 308 dentro da estrutura de suporte 304. Em algumas modalidades, por exemplo, a estrutura de suporte 304 pode compreender uma grelha, ou uma estrutura semelhante, que envolve o meio de filtro 308 dentro da estrutura de suporte 304 sem restringir o fluxo de ar através do meio de filtro 308. Em algumas modalidades, o meio de filtro 308 pode ser acoplado a um suporte de fio, por exemplo, a malha de fio 320, que é configurado para resistir ao arqueamento do meio de filtro devido à corrente de ar passando através do mesmo. Por exemplo, o meio de filtro 308 pode estar disposto entre um primeiro suporte de fio e um segundo suporte de fio. O primeiro e segundo suportes de fio podem ser constituídos por um material rígido, tal como, por exemplo não limitativo, qualquer um de vários plásticos ou metais adequados.

[0033] Em algumas modalidades, o aro moldado 316 pode ser moldado diretamente sobre as bordas do meio de filtro 308 de modo a reter o meio de filtro dentro da estrutura de suporte 304. Em algumas modalidades, o aro moldado 316 pode ser moldado em uma primeira camada de suporte, tal como a malha de fio 320, uma segunda camada de suporte, o meio de filtro 308, ou qualquer combinação destes. Por exemplo, naquelas determinadas modalidades em que o meio de filtro 308 está disposto entre uma primeira camada de suporte e uma segunda camada de suporte, o aro moldado 316 pode ser moldado nas primeira e segunda camadas de suporte para reter o meio de filtro 308 dentro da estrutura de suporte 304. Além disso, em algumas modalidades, a estrutura de suporte 304 pode compreender uma porção ondulada que se dobra para e retém a primeira e segunda camadas de suporte e isto retém o meio de filtro 308 dentro da estrutura de suporte 304.

[0034] Como discutido acima, uma primeira camada de suporte, tal como a malha de fio 320, pode ser acoplada com o meio de filtro 308 de modo a fornecer resistência e durabilidade adicionais ao filtro de ar 104. Prevê-se que em algumas modalidades, a malha de fio 320 pode ser posicionada em uma superfície exterior e em uma superfície interna do meio de filtro 308. Em algumas modalidades, a malha de fio 320 pode ser compreendida de um fio de tela de alumínio revestido com pó que é co-pregueado juntamente com o meio de filtro 308 de modo a reforçar o filtro de ar 104. Em algumas modalidades, pelo menos uma porção do meio de filtro 308 pode ser anexada à camada de suporte por meio de adesivos ou outros fixadores como aqui descrito. Isto pode, vantajosamente, auxiliar ainda na manutenção de uma distribuição uniforme de pregas do meio de filtro 308. Em algumas modalidades, a superfície interna do meio de filtro 308 pode também compreender um reforço de malha de fio. É contemplado que suportes de malha de fio podem variar em rigidez. Em algumas modalidades, reforços adicionais ou alternativos podem ser fornecidos, como será evidente para os peritos na arte.

[0035] As Figuras 5 e 6 ilustram vistas laterais do filtro de ar 104, indicando uma direção do fluxo de ar 510 passando através do meio de filtro 308. O meio de filtro 308 geralmente compreende uma combinação de uma ou mais camadas de meio de filtro configuradas para exibir uma eficiência de filtração relativamente alta e uma queda de pressão de ar relativamente baixa através do meio de filtro 308. Nas modalidades ilustradas nas Figuras 3-7, o meio de filtro 308 é compreendido de uma primeira camada de meio 310 e uma segunda camada de meio 312. A primeira camada de meio 310 pode incluir uma multiplicidade de pregas 324 de modo a aumentar a área de superfície do meio de filtro. Será apreciado que um aumento no número ou densidade das pregas 324 aumenta a área de superfície do meio de filtro 308. É contemplado que a primeira camada de meio 310 pode ser construída de papel, espuma, algodão, cânhamo, fibra de vidro fiada, ou outros materiais de filtro conhecidos na técnica, material tecido ou não tecido, sintético ou natural, ou qualquer combinação destes. Em algumas modalidades, a primeira camada de meio 310 pode ser configurada para remover compostos orgânicos voláteis (VOCs) a partir da corrente de ar. Por exemplo, em algumas modalidades, a primeira camada de meio 310 pode ser compreendida de uma porção capaz de remover VOCs da corrente de ar. Prevê-se que modalidades da primeira camada de meio 310 possam incluir componentes capazes de remover VOCs da corrente de ar compreendendo carvão ativado ou materiais semelhantes conhecidos na técnica.

[0036] Em algumas modalidades, a primeira camada de meio 310 pode ser compreendida de uma porção eletrostática que é configurada para atrair eletrostaticamente e aglomerar contaminantes de partículas dentro do ar fluindo através do sistema HVAC 108. É contemplado que a porção eletrostática pode ser compreendida de pelo menos algumas fibras que são tratadas com um revestimento de moléculas antimicrobianas configuradas para destruir micróbios. Em algumas modalidades, as moléculas antimicrobianas podem ser compreendidas de moléculas carregadas positivamente distribuídas em torno de uma circunferência de algumas fibras da primeira camada de meio 310 e configuradas para cooperar com fibras polarizadas dispostas no meio de filtro 308.

[0037] Em algumas modalidades, a primeira camada de meio 310 pode ser compreendida de uma combinação de uma ou mais camadas de meio, cada uma com uma aparência única. A combinação de uma ou mais camadas de meio pode ser configurada para exibir uma eficiência de filtração relativamente elevada e uma queda de pressão de ar relativamente baixa através do meio de filtro 308, e a aparência única pode ser configurada para indicar uma direção preferida do fluxo de ar 510 através do meio de filtro 308. Em uma modalidade, a combinação de uma ou mais camadas de meio compreende uma primeira camada de meio e um segundo meio. A primeira camada de meio inclui uma cor creme e a segunda camada de meio inclui uma camada de cor cinza. Como será apreciado, a cor creme indica um lado de entrada de ar do meio de filtro 308, e a cor cinza indica um lado de saída de ar do meio de filtro. Será reconhecido que uma variedade de cores, formas, símbolos, logotipos, instruções escritas ou semelhantes podem ser utilizados, sem limitação, para indicar um lado de entrada de ar preferido do meio de filtro 308.

[0038] Como melhor mostrado nas Figuras 6 e 7, a primeira camada de meio 310 pode incluir uma multiplicidade de formas em relevo 328. As formas em relevo 328 são posicionadas entre as linhas de dobra das pregas 324 de tal modo que são dispostas substancialmente nos lados das pregas quando a primeira camada de meio 310 está em uma configuração dobrada. As formas em relevo 328 das pregas adjacentes 324 são alinhadas longitudinalmente de tal modo que os ápices das formas em relevo opostas 328 ficam em contato quando a primeira camada de meio 310 está na configuração dobrada. Estas formas em relevo 328 ajudam a manter as pregas em uma configuração espaçada 332, mantendo uma perda mínima na área de superfície, bem como operando para conferir integridade estrutural à primeira camada de meio 310. Em algumas modalidades, as formas em relevo 328 são compreendidas de grânulos ou tiras adesivas, configurados para manter vantajosamente uma maioria da sua forma original enquanto aderindo às pregas adjacentes 324. Vantajosamente, os grânulos ou tiras adesivas podem auxiliar ainda mais no direcionamento do fluxo de ar através do filtro, e podem impedir que o fluxo de ar escape lateralmente, perpendicularmente à direção do fluxo de ar 510. Embora as formas em relevo 328 na presente modalidade sejam divulgadas como uniformes, longitudinais e orientadas substancialmente paralelas à direcção do fluxo de ar 510, deve ser entendido que qualquer combinação de orientação, forma e número das formas em relevo 328 cai dentro do espírito e âmbito da presente divulgação.

[0039] Como descrito acima, o meio de filtro 308 é compreendido de uma segunda camada de meio 312 que pode ser acoplada com a primeira camada de meio 310. A segunda camada de meio 312 pode ser configurada para manter uma distribuição uniforme das pregas 324, como melhor mostrado na Figura 5, De um modo preferido, a segunda camada de meio 312 é compreendida de um material de fibra tecido aderido a um lado a jusante da primeira camada de meio 310, em relação à direção do fluxo de ar 510.

[0040] Deve ser entendido que a segunda camada de meio 312 pode ser compreendida de outros materiais que não o material de fibra tecido anteriormente mencionado. Pelo contrário, o material compreendendo a segunda camada de meio 312 pode ser qualquer material que seja adequado para manter uma distribuição uniforme das pregas 324 enquanto fornecendo pouca ou nenhuma resistcia ao fluxo de ar. Por exemplo, a segunda camada de meio 312 pode ser compreendida de materiais sintéticos ou naturais, materiais orgânicos ou inorgânicos, materiais rígidos ou flexíveis, tecido de algodão, tecido de nylon, malha de fio, folha de plástico perfurada e semelhantes.

[0041] É contemplado que a segunda camada de meio 312 pode ser aderida à primeira camada de meio 310 por meio de qualquer meio de fixação adequado conhecido na técnica, tal como por meio de exemplos não limitativos qualquer de cola, clipes, grampos, costura, pinos e semelhantes. É contemplado que a segunda camada de meio 312 pode ser afixada à primeira camada de meio 310 por meio de qualquer uma, ou uma combinação de, as configurações de fixação adequadas. Em uma modalidade, a segunda camada de meio 312 é aderida à primeira camada de meio 310 por meio de uma ou mais linhas de um adesivo adequado disposto perpendicularmente às pregas 324 e estende ao longo de uma largura da primeira camada de meio 310. Em algumas modalidades, a segunda camada de meio 312 pode ser aderida à primeira camada de meio 310 por meio de uma ou mais linhas de um adesivo adequado disposto ao longo dos ápices a jusante das pregas, isto é linhas de adesivo são orientadas paralelamente às dobras das pregas. É contemplado que qualquer adesivo adequado possa ser utilizado para aderir a primeira e segunda camadas de meio 310, 312, sem limitação. Em algumas modalidades, a primeira e segunda camadas de meio podem ser fixadas mecanicamente em conjunto por meio de, por exemplo, uma multiplicidade de grampos, uma ou mais linhas de rosca, ou uma sua combinação. Em algumas modalidades, a segunda camada de meio pode incluir perfurações ou aberturas, de modo a melhorar ainda mais o fluxo de ar. Qualquer número, forma, distribuição ou padrão de perfurações ou aberturas na segunda camada de meio são contemplados dentro do âmbito da presente invenção. Em algumas modalidades, a segunda camada de meio pode consistir de uma ou mais linhas de um adesivo adequado disposto perpendicularmente às pregas 324 e estendendo ao longo de uma largura da primeira camada de meio 310. É contemplado que uma ou mais linhas de adesivo ou as fixações mecânicas também podem ser dispostas em um ângulo não perpendicular ao arranjo das pregas, tal como, por exemplo, um ângulo diagonal ao longo das pregas. Em algumas modalidades, a segunda camada de meio pode consistir nos meios de fixação adequados conhecidos na técnica, tal como por meio de exemplos não limitativos qualquer de cola, clipes, grampos, costura, pinos e semelhantes. Em algumas modalidades, a segunda camada de meio pode consistir na fixação mecânica, tal como, por meio de exemplos não limitativos, uma multiplicidade de grampos, uma ou mais linhas de rosca, suas combinações, ou semelhantes. Em algumas modalidades, a segunda camada de meio pode atuar como uma camada adicional de filtração.

[0042] Em algumas modalidades, pelo menos algumas das fibras compreendendo a segunda camada de meio 312 podem ser tratadas com um revestimento de moléculas antimicrobianas configurado para destruir os micróbios no contato. De preferência, o revestimento de moléculas antimicrobianas circunda substancialmente toda a circunferência de cada filamento de fibra que é tratado. Em algumas modalidades, substâncias configuradas para liberar uma fragrância podem ser incorporadas na segunda camada de meio 312 compreendendo as moléculas antimicrobianas. É contemplado que a fragrância pode ser qualquer substância natural, material sintético, (incorporando aldeídos, cetonas, ésteres, e outros constituintes químicos), ou suas combinações, que é conhecido na arte e adequado para uso em velas para conferir um odor, aroma ou fragrância. Em algumas modalidades, substâncias de fragrância / sabor naturais e sintéticas adequadas podem incluir aquelas compiladas pela Administração de Alimentos e Fármacos (”Food and Drug Administration”) dos Estados Unidos no Título 21 do Código de Regulamentos Federais, seções 172.510 e 172.515, respectivamente. Em algumas modalidades, fragrâncias adequadas podem compreender óleo de especiaria, óleo de flor, óleo de fruta e semelhantes. Em algumas modalidades, fragrâncias adequadas podem compreender componentes de fragrância, tais como, por exemplo, benzaldeídos, fenóis, aldeídos e ésteres cinâmicos, octadienos, dienos, ciclohexadienos, terpenos e semelhantes.

[0043] Como mencionado acima, deve ser entendido que o filtro de ar 104 aqui descrito não deve ser interpretado como limitado apenas ao tratamento de ar dentro de edifícios e residências destacadas, mas sim o filtro de ar 104 pode ser usado para qualquer sistema que possa exigir filtragem ou condicionamento de grandes volumes de ar, tais como respiradores, purificadores de ar, filtros de exaustão industriais e semelhantes. Além disso, o filtro de ar 104 pode ser incorporado em sistemas HVAC diferentes dos ilustrados na Figura 1, tais como, por exemplo não limitativo, sistemas HVAC centrais, sistemas HVAC de telhado, sistemas HVAC montados na parede, bem como sistemas HVAC portáteis, e semelhantes.

[0044] Os métodos para formar um filtro de ar 104 configurado para utilização em modalidades do sistema HVAC 108 podem incluir acoplar uma primeira camada de meio 310 com uma segunda camada de meio 312, a primeira camada de meio 310 compreendendo pregas uniformemente dispostas, e a segunda camada de meio 312, compreendendo um material de fibra tecido, de modo a formar um meio de filtro composto 308, incorporando uma ou mais camadas de suporte, tais como malha de fio 320, no meio de filtro composto 308. Isto confere vantajosamente uma integridade estrutural relativamente maior ao filtro de ar. Estender uma estrutura de suporte 304 ao longo de um perímetro do meio de filtro 308; e configurar a estrutura de suporte 304 para reter o meio de filtro composto 308 e orientar o filtro de ar dentro de um sistema HVAC.

[0045] Os métodos para formar o filtro de ar composto 104 podem ainda incluir moldar um aro 316 no perímetro, de tal modo que o meio de filtro composto seja retido no mesmo. Métodos para formar o filtro de ar composto 104 podem ainda incluir estender linhas de adesivo adequado ao longo de uma largura das primeiras camadas de meio, perpendicular às dobras, de modo a aderir a segunda camada de meio à primeira camada de meio.

[0046] Embora a invenção tenha sido descrita em termos de variações particulares e figuras ilustrativas, os especialistas na técnica reconhecerão que a invenção não está limitada às variações ou figuras descritas. Além disso, quando os métodos e passos descritos acima indicam certos eventos que ocorrem em determinada ordem, os especialistas na técnica reconhecerão que a ordenação de certos passos pode ser modificada e que tais modificações estão de acordo com as variações da invenção. Adicionalmente, alguns dos passos podem ser executados concorrentemente em um processo paralelo quando possível, assim como executados sequencialmente como descrito acima. Na medida em que existem variações da invenção, que estão dentro do espírito da divulgação ou equivalentes às invenções encontradas nas reivindicações, é a intenção que essa patente cubra também essas variações. Por conseguinte, a presente divulgação deve ser entendida como não limitada pelas modalidades específicas aqui descritas, mas apenas pelo âmbito das reivindicações anexas.

Claims

1. Filtro de ar (104) de aquecimento, ventilação, e ar condicionado (HVAC) para remover contaminantes moleculares aéreos a partir de ar dentro de um edifício (112), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma estrutura de suporte (304) compreendida de uma forma e tamanho configurados para orientar o filtro de ar (104) dentro de um sistema HVAC (108); uma primeira camada de meio (310) retida dentro da estrutura de suporte (304) e configurada para remover os contaminantes moleculares aéreos a partir de ar fluindo através do sistema HVAC (108), em que a pelo menos uma porção da primeira camada de meio (310) está em uma configuração pregueada, em que a primeira camada de meio (310) inclui formas em relevo (328) dispostas em uma direção paralela ao fluxo de ar (510) e entre pregas (324) adjacentes da primeira camada de meio (310) de modo a manter as pregas (324) em uma configuração espaçada (332); uma segunda camada de meio (312) acoplada com a primeira camada de meio (310), de modo a manter uma distribuição uniforme de pregas (324) da primeira camada de meio (310); e uma ou mais camadas de suporte acopladas com pelo menos uma da primeira camada de meio (310) e da segunda camada de meio (312) e são configuradas para resistir à deformação das pregas (324).

2. Filtro de ar (104), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de suporte (304) é compreendida de uma forma retangular.

3. Filtro de ar (104), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de suporte (304) compreende um único aro moldado (316) estendendo ao longo de um perímetro da primeira camada de meio (310).

4. Filtro de ar (104), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o aro moldado (316) está retendo uma malha de fio (320) acoplada com a primeira camada de meio (310).

5. Filtro de ar (104), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o aro moldado (316) é compreendido de qualquer uma de espuma de borracha, borracha de silicone, e borracha de espuma de poliuretano de pele integral.

6. Filtro de ar (104), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira camada de meio (310) é compreendida de qualquer de papel, espuma, algodão, fibra de vidro fiada, tecido, e material sintético ou natural.

7. Filtro de ar (104), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as formas em relevo (328) são longitudinalmente alinhadas tal que ápices de pregas (324) adjacentes contatam entre si, de modo a manter as pregas (324) na configuração espaçada (332).

8. Filtro de ar (104), de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que as formas em relevo (328) são configuradas para manter sua forma original e aderir adjacente das pregas (324).

9. Filtro de ar (104), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda camada de meio (312) é compreendida de qualquer um de uma camada sintética tecida, uma camada de algodão tecida.

10. Filtro de ar (104), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda camada de meio (312) é aderida para a primeira camada de meio (310) por meio de uma ou mais linhas de um adesivo disposto perpendicularmente às pregas (324) e estendendo ao longo de uma largura da primeira camada de meio (310).

11. Método de remoção de contaminantes moleculares aéreos e compostos orgânicos voláteis (VOCs) a partir de ar, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: acoplar uma primeira camada de meio (310), compreendendo pregas (324) uniformemente dispostas, com uma segunda camada de meio (312), compreendendo um material de fibra tecido, de modo a formar um meio de filtro composto (308), em que a primeira camada de meio (310) inclui formas em relevo (328) dispostas em uma direção paralela ao fluxo de ar (510) e entre pregas (324) adjacentes de modo a manter as pregas (324) em uma configuração espaçada (332); incorporar uma ou mais camadas de suporte no meio de filtro composto (308) para transmitir integridade estrutural para o filtro de ar (104), conforme definido na reivindicação 1; estender uma estrutura de suporte (304) ao longo de um perímetro do meio de filtro composto (308); e configurar a estrutura de suporte (304) para reter o meio de filtro composto (308) e orientar o filtro de ar (104) dentro de um sistema de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que estender compreende ainda moldar um aro (316) para o perímetro de tal modo que o meio de filtro composto (308) é retido no mesmo.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que acoplar compreende ainda estender linhas de adesivo ao longo de uma largura da primeira camada de meio (310), perpendicular às pregas (324), a fim de aderir a segunda camada de meio (312) para a primeira camada de meio (310).