BR112018076949B1 - Filtro de ar composto - Google Patents

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Abstract

Filtros de ar compostos e seus métodos são fornecidos para sequestrar contaminantes aéreos, incluindo compostos orgânicos voláteis (COVs) do ar transmitido através dos filtros de ar. Um filtro de ar pode incluir uma estrutura de suporte com uma forma e tamanho adequados para assentar o filtro de ar dentro de um sistema de filtragem de ar. Um meio filtrante composto pode ser retido dentro da estrutura de suporte para remover contaminantes do ar e COVs do fluxo de ar através do filtro de ar e do sistema de filtragem de ar contendo um ou mais dos filtros de ar. Uma primeira camada média do meio filtrante composto pode ser pregueada com pregas e configurada para exibir uma eficiência de filtração relativamente elevada e uma baixa queda de pressão de ar através do meio filtrante. Uma segunda camada de mídia do meio filtrante pode ser acoplada à primeira camada de mídia e configurada para manter uma distribuição uniforme das pregas com a primeira camada de mídia.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente dos EUA No. 15/632.139 depositado em 23 de junho de 2017 e o Pedido de Patente Provisório dos EUA No. 62/354.549, depositado em 24 de junho de 2016, intitulado "FILTRO DE AR COMPOSTO", que são aqui incorporados por referência aqui na sua totalidade.
FUNDAMENTOS
[002] Um filtro de ar projetado para remover partículas de uma corrente de ar geralmente é um dispositivo que inclui 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 em sistemas de filtragem de ar, como sistemas de aquecimento, ventilação, e ar condicionado (HVAC) de veículos. Esses sistemas de filtragem de ar geralmente operam para fornecer a qualidade de ar interior ideal aos ocupantes dentro dos espaços interiores dos veículos, removendo contaminantes de partículas por meio de filtração de ar. Como será apreciado, a eficácia de um sistema de filtragem de ar para fornecer uma qualidade de ar interior ótima depende largamente da capacidade de um filtro de ar dentro do sistema de filtragem de ar para remover os contaminantes de partículas do ar dentro do veículo.
[003] Um inconveniente para os filtros de ar convencionais, particularmente os filtros de ar incluindo pregas, é que à medida que o número ou densidade de pregas aumenta, a capacidade de manter uma distribuição uniforme das pregas no filtro de ar geralmente diminui. Mesmo forças leves aplicadas a um filtro de ar densamente pregueado, seja por manuseio durante a instalação do filtro de ar ou pela pressão de fluxo de ar durante o uso, podem danificar ou dobrar as pregas fora de posição. Quando as pregas são comprimidas juntas, a área de superfície do filtro de ar é efetivamente diminuída, junto com a eficiência do filtro. Essa diminuição na eficiência pode reduzir a vida útil de um filtro de ar, fazendo com que o filtro de ar seja descartado prematuramente, em um esforço para aumentar o fluxo de ar do sistema de ar e diminuir os custos de operação. Considerando o número incontável de veículos com sistemas de filtragem de ar em todo o mundo, o volume de filtros de ar descartados que podem ser eliminados dos aterros é assombroso.
[004] que é necessário, portanto, é um filtro de ar composto que seja 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
[005] Fornecido aqui, em algumas modalidades, é um filtro de ar incluindo um meio de filtro composto configurado para sequestrar contaminantes aéreos a partir do ar transmitido através do meio de filtro e uma estrutura de suporte configurada para suportar o meio de filtro. O meio de filtro composto pode incluir uma primeira camada de meio e uma segunda camada de meio. A primeira camada de meio pode ser formada em uma configuração pregueada incluindo uma pluralidade de pregas. A primeira camada de meio pode ser disposta entre a segunda camada de meio e a estrutura de suporte, em que as dobras de prega internas da pluralidade de pregas podem ser acopladas à estrutura de suporte, e em que dobras de prega externas da pluralidade de pregas podem ser acopladas a segunda camada de meio.
[006] Em tais modalidades, cada dobra de prega externa das dobras de prega externas pode ser acoplada à segunda camada de meio ao longo de todo um comprimento da dobra de prega externa.
[007] Em tais modalidades, cada dobra de prega interna das dobras de prega internas pode ser acoplada à estrutura de suporte em ambas as extremidades da dobra de prega interna.
[008] Em tais modalidades, a estrutura de suporte inclui um aro moldado ao longo de um perímetro do meio de filtro. O aro pode ser configurado para assentar o filtro de ar em um sistema de filtragem de ar.
[009] Em tais modalidades, a estrutura de suporte pode ainda incluir uma malha de fio fixa no aro. A malha de fio pode ser configurada para fornecer integridade estrutural à estrutura de suporte sem obstruir o ar transmitido através do filtro de ar.
[0010] Em tais modalidades, o filtro de ar pode ser configurado para transmitir ar através do filtro de ar em uma direção a partir da estrutura de suporte para a segunda camada de meio.
[0011] Em tais modalidades, a primeira camada de meio pode incluir uma pluralidade de saliências gravadas em relevo na primeira camada de meio entre cada dobra de prega interna das dobras de prega internas e uma dobra de prega externa adjacente das dobras de prega externas.
[0012] Em tais modalidades, a pluralidade de saliências pode ser configurada com uma forma e orientação para fornecer integridade estrutural à primeira camada de meio na configuração pregueada sem obstruir o ar fluindo através do filtro de ar.
[0013] Em tais modalidades, o meio de filtro composto pode ser configurado para sequestrar contaminantes aéreos no ar selecionados a partir de material de partícula, compostos orgânicos voláteis, e suas combinações a partir de ar transmitido através do meio de filtro.
[0014] Também é fornecido aqui, em algumas modalidades, um filtro de ar configurado para um sistema HVAC de um veículo, incluindo um meio de filtro composto e uma estrutura de suporte configurada para suportar o meio de filtro composto. O meio de filtro composto pode incluir uma primeira camada de meio e uma segunda camada de meio. A primeira camada de meio pode ser formada em uma configuração pregueada incluindo uma pluralidade de pregas de acordeão e uma pluralidade de saliências gravadas em relavo na pluralidade de pregas. A primeira camada de meio pode ser disposta entre a segunda camada de meio e a estrutura de suporte, em que as dobras de prega internas da pluralidade de pregas podem ser acopladas à estrutura de suporte em ambas as extremidades de cada das dobras de prega internas, e onde dobras de prega externas da pluralidade de pregas podem ser acopladas à segunda camada de meio ao longo de todo um comprimento de cada uma das dobras de prega externas. A pluralidade de saliências pode ser gravada em relavo na direção de corte na primeira camada de meio entre cada dobra de prega interna das dobras de prega internas e uma dobra de prega externa adjacente das dobras de prega externas. A pluralidade de saliências também pode ser configurada com uma forma e orientação comuns para fornecer integridade estrutural à primeira camada de meio na configuração pregueada. O filtro de ar pode ser configurado para transmitir ar através do filtro de ar em uma direção a partir da estrutura de suporte para a segunda camada de meio para sequestrar contaminantes aéreos a partir do ar.
[0015] Em tais modalidades, pelo menos uma camada da primeira camada de meio e a segunda camada de meio pode ser configurada para sequestrar compostos orgânicos voláteis do ar.
[0016] Em tais modalidades, pelo menos uma camada da primeira camada de meio e a segunda camada de meio pode incluir um componente eletrostático configurado para sequestrar o material de partícula a partir do ar.
[0017] Em tais modalidades, a primeira camada de meio pode ser um têxtil, papel, algodão, fibra de vidro fiada, espuma, ou uma combinação dos mesmos.
[0018] Em tais modalidades, a segunda camada de meio pode ser um têxtil, um material sintético tecido, um material natural tecido, algodão tecido, ou uma combinação dos mesmos.
[0019] Em tais modalidades, a estrutura de suporte inclui um aro moldado ao longo de um perímetro do meio de filtro composto e uma malha de fio. O aro moldado pode ser configurado para assentar o filtro de ar em um sistema de filtragem de ar. A malha de fio pode ser fixada no aro para fornecer integridade estrutural à estrutura de suporte sem obstruir o ar transmitido através do filtro de ar.
[0020] Em tais modalidades, o aro pode ser de borracha de silicone, espuma de borracha, ou espuma de poliuretano de pele integral.
[0021] Também é fornecido aqui, em algumas modalidades, um método que inclui a formação de um filtro de ar composto configurado para sequestrar contaminantes aéreos a partir do ar transmitido através do filtro de ar. A formação do filtro de ar composto pode incluir acoplar uma segunda camada de meio a uma primeira camada de meio para formar um meio de filtro composto, moldar um aro sobre uma malha de fio para formar uma estrutura de suporte para o meio de filtro composto, e acoplar o meio de filtro composto à estrutura de suporte para formar o filtro de ar composto. O acoplamento da segunda camada de meio à primeira camada de meio pode incluir o acoplamento da segunda camada de meio à primeira camada de meio tendo uma configuração pregueada incluindo uma pluralidade de pregas para formar o meio de filtro composto. O acoplamento do meio de filtro composto à estrutura de suporte pode incluir a disposição do meio de filtro composto de tal modo que a primeira camada de meio esteja entre a segunda camada de meio e a estrutura de suporte. As dobras de prega internas da pluralidade de pregas podem ser acopladas à estrutura de suporte em ambas as extremidades de cada das dobras de prega internas. As dobras de prega externas da pluralidade de pregas podem ser acopladas à segunda camada de meio ao longo de todo o comprimento de cada uma das dobras de prega externas.
[0022] Em tais modalidades, o acoplamento da segunda camada de meio à primeira camada de meio pode incluir a aderência das dobras de prega externas da pluralidade de pregas à segunda camada de meio ou continuamente ou em pontos discretos ao longo de todo o comprimento de cada das dobras de prega externas. O acoplamento do meio de filtro composto à estrutura de suporte pode incluir a aderência das dobras de prega internas da pluralidade de pregas à estrutura de suporte em ambas as extremidades de cada das dobras de prega internas.
[0023] Em tais modalidades, o método pode ainda incluir a gravação em relevo da primeira camada de meio com uma pluralidade de saliências configuradas com uma forma e orientação para fornecer integridade estrutural à primeira camada de meio na configuração pregueada sem obstruir o ar transmitido através do filtro de ar.
[0024] Em tais modalidades, o método pode ainda incluir plissar a primeira camada de meio na configuração pregueada de tal modo que a pluralidade de saliências é gravada em relevo na direção de corte na primeira camada de meio entre cada dobra de prega interna das dobras de prega internas e uma dobra de prega externa adjacente das dobras de prega externas.
[0025] Estes e outros recursos dos conceitos aqui fornecidos podem ser melhor compreendidos com referência aos desenhos, descrição e reivindicações anexas.
DESENHOS
[0026] A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva a jusante de um filtro de ar configurado para utilização em um sistema de filtragem de ar de um veículo de acordo com algumas modalidades.
[0027] A Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva a montante de um filtro de ar configurado para utilização em um sistema de filtragem de ar de um veículo de acordo com algumas modalidades.
[0028] A Figura 3 é uma vista lateral do filtro de ar mostrado nas Figuras 1 e 2, ilustrando uma direção do fluxo de ar através do filtro de ar de acordo com algumas modalidades.
[0029] A Figura 4 é uma vista lateral do filtro de ar mostrado nas Figuras 1 e 2, ilustrando uma direção do fluxo de ar através do filtro de ar de acordo com algumas modalidades.
[0030] A Figura 5 ilustra uma vista ampliada de uma pluralidade de pregas do filtro de ar das Figuras 1 e 2 de acordo com algumas modalidades.
[0031] A Figura 6 ilustra um filtro de ar em um sistema de filtragem de ar de um veículo de acordo com algumas modalidades.
[0032] Embora os conceitos aqui fornecidos estejam sujeitos a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas foram mostradas a título de exemplo nos desenhos e serão aqui descritas em detalhe. Deve ser entendido que os conceitos aqui fornecidos não estão limitados às modalidades particulares divulgadas, mas, pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas de tais com as modalidades particulares fornecidas como exemplos das mesmas.
DESCRIÇÃO
[0033] Na descrição seguinte, numerosos detalhes específicos são estabelecidos a fim de fornecer uma compreensão completa dos conceitos aqui fornecidos. Será evidente, no entanto, para um especialista na técnica que os conceitos aqui fornecidos podem ser praticados 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 tal que a "primeira camada de meio" seja diferente de uma "segunda camada de meio". Assim, os detalhes específicos apresentados são meramente exemplos. Os detalhes específicos podem ser variados e ainda estar dentro do espírito e escopo dos conceitos aqui apresentados. O termo "acoplado" é definido como significando conectado ou 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 a parte ou coleção de componentes funcione para o fim pretendido como aqui descrito.
[0034] De acordo com o exposto acima, é necessário 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 global do filtro. Como tal, é aqui fornecido um filtro de ar composto incluindo, em algumas modalidades, um meio de filtro composto configurado para sequestrar contaminantes aéreos a partir do ar transmitido através do meio de filtro e uma estrutura de suporte configurada para suportar o meio de filtro. O meio de filtro composto pode incluir uma primeira camada de meio e uma segunda camada de meio. A primeira camada de meio pode ser formada em uma configuração pregueada incluindo uma pluralidade de pregas. A primeira camada de meio pode ser disposta entre a segunda camada de meio e a estrutura de suporte, em que as dobras de prega internas da pluralidade de pregas podem ser acopladas à estrutura de suporte, e em que dobras de prega externas da pluralidade de pregas podem ser acopladas a segunda camada de meio.
[0035] Este filtro de ar composto é descrito para sequestrar contaminantes aéreos a partir do ar dentro de, por exemplo, espaços residenciais ou comerciais, bem como dentro de qualquer um dos vários tipos de veículo. O filtro de ar pode incluir uma estrutura de suporte tendo uma forma e tamanho adequados para orientar o filtro de ar dentro de um sistema de filtragem de ar. Um meio de filtro pode ser retido dentro da estrutura de suporte e configurado para remover os contaminantes aéreo a partir do ar fluindo através da filtragem de ar. A estrutura de suporte pode incluir 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 de um sistema de filtragem de ar, de tal modo que o ar fluindo através do sistema de filtragem de ar é passado através do meio de filtro. O filtro de ar pode incluir um suporte de fio incorporado no filtro de ar e configurado para fornecer resistência e durabilidade ao filtro de ar. O meio de filtro pode incluir 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 também pode incluir uma camada de suporte configurada para manter uma distribuição uniforme das pregas.
[0036] Embora modalidades dos filtros de ar compostos possam ser descritas e ilustradas aqui em termos de um filtro de ar retangular, deve ser entendido que os filtros de ar compostos não estão limitados às modalidades ou formas exatas ilustradas, mas sim os filtros de ar compostos podem incluir uma grande variedade de formas geralmente retangulares, geralmente quadradas, circulares, ovais, redondas, curvas, cônicas ou outras formas de perímetro fechadas que se tornarão aparentes.
[0037] As Figuras 1 e 2 ilustram uma modalidade de um filtro de ar 100 que é configurado para utilização em modalidades do sistema de filtragem de ar incorporado em um veículo. O filtro de ar 100 inclui uma estrutura de suporte 110 com uma forma e tamanho adequados para suportar um meio de filtro 120 e assentar o filtro de ar dentro de um sistema de filtragem de ar. Um meio de filtro 120 é retido dentro da estrutura de suporte 110 e configurado para remover os contaminantes aéreos a partir do ar fluindo através do filtro de ar. A estrutura de suporte 110 pode incluir um único aro moldado 112 que é disposto ao longo de um perímetro do meio de filtro 120, em que o aro é configurado para assentar o filtro de ar em um sistema de filtragem de ar. Deve ser entendido que o aro moldado 112 pode ser formado a partir de espuma de borracha moldada, borracha de silicone, borracha de espuma de poliuretano de pele integral; ou qualquer um dos vários materiais semelhantes que são conhecidos na técnica.
[0038] Em algumas modalidades, a estrutura de suporte 110 inclui 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 100 dentro de um sistema de filtragem de ar.
[0039] Como melhor mostrado na Figura 2, o filtro de ar 100 pode incluir uma malha de fio 214 que é incorporada (por exemplo, moldada tal como sobremoldagem) no filtro de ar 100 e configurada para fornecer resistência, integridade estrutural, durabilidade ou uma sua combinação da estrutura de suporte 110 e o próprio filtro de ar 100 sem obstruir o ar transmitido através do filtro de ar 10. Embora a malha de fio 214 mostrada na Figura 2 seja moldada na estrutura de suporte 110, deve ser entendido que a malha de fio 214 pode ser fixa ou acoplada à estrutura de suporte 110 por meio de qualquer uma das várias técnicas que estão na arte. Além disso, deve ser reconhecido que o tamanho de malha da malha de fio 214 pode ser variado do mostrado na Figura 2, com base na escolha de projeto.
[0040] Em algumas modalidades, duas ou mais camadas de malha de fio podem ser usadas para fornecer um suporte relativamente maior ao filtro de ar 100. Por exemplo, uma ou mais camadas de malha de fio podem ser dispostas na frente de, atrás, ou dentro do meio de filtro 120 em relação à direção do fluxo de ar. É contemplado que situar uma ou mais camadas de malha de fio 214 na frente do meio de filtro 120; em relação à direção do fluxo de ar, pode operar para capturar material de partícula maior, removendo, desse modo, o material de partícula da corrente de ar antes de passar para o meio de filtro 120.
[0041] É contemplado que qualquer um de uma variedade de fixadores ou estruturas pode ser implementado de modo a reter o meio de filtro 120 dentro da estrutura de suporte 110. Em algumas modalidades, por exemplo, a estrutura de suporte 110 pode incluir uma grade, ou uma estrutura semelhante, que envolve o meio de filtro 120 dentro da estrutura de suporte 110 sem restringir o fluxo de ar através do meio de filtro 120. Em algumas modalidades, o meio de filtro 120 pode ser acoplado a um suporte de fio, por exemplo a malha de fio 214, que é configurado para resistir ao arqueamento do meio de filtro devido à corrente de ar que passa através dele. Por exemplo, o meio de filtro 120 pode ser disposto entre um primeiro suporte de fio e um segundo suporte de fio. O primeiro e segundo suportes de fio podem incluir um material rígido, tal como, por exemplo não limitativo, qualquer um de vários plásticos ou metais adequados.
[0042] Em algumas modalidades, o aro moldado 112 pode ser moldado diretamente sobre as bordas do meio de filtro 120 de modo a reter o meio de filtro dentro da estrutura de suporte 110. Em algumas modalidades, o aro moldado 112 pode ser moldado em uma primeira camada de suporte, tal como a malha de fio 214, uma segunda camada de suporte, o meio de filtro 120, ou qualquer combinação destes. Por exemplo, naquelas determinadas modalidades em que o meio de filtro 120 está disposto entre uma primeira camada de suporte e uma segunda camada de suporte, o aro moldado 112 pode ser moldado na primeira e segunda camadas de suporte para reter o meio de filtro 120 dentro da estrutura de suporte 110. Além disso, em algumas modalidades, a estrutura de suporte 110 pode incluir uma porção ondulada que se dobra sobre e retém a primeira e segunda camadas de suporte e isto retém o meio de filtro 120 dentro da estrutura de suporte 110.
[0043] Como discutido acima, uma primeira camada de suporte, tal como a malha de fio 214, pode ser acoplada ao meio de filtro 120 de modo a fornecer resistência e durabilidade adicionais ao filtro de ar 100. Está previsto que em algumas modalidades, a malha de fio 214 pode ser posicionada em uma superfície externa e em uma superfície interna do meio de filtro 120. Em algumas modalidades, a malha de fio 214 pode incluir um fio de tela de alumínio revestido com pó que é co-pregueado juntamente com o meio de filtro 120 de modo a reforçar o filtro de ar 100. Em algumas modalidades, a superfície interna do meio de filtro 120 também pode incluir um reforço de malha de fio. É contemplado que os 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.
[0044] As Figuras 3 e 4 ilustram vistas laterais do filtro de ar 100, indicando uma direção do fluxo de ar 301 passando através do filtro de ar 100 a partir da estrutura de suporte 110 (por exemplo, lado de entrada do filtro de ar 100) através do meio de filtro 120 (por exemplo, lado de saída do filtro de ar 100). O filtro de ar 100 inclui geralmente uma combinação de duas ou mais camadas de meio de filtro formando um meio de filtro composto 120 configurado para exibir uma eficiência de filtração relativamente elevada e uma queda de pressão de ar relativamente baixa através do meio de filtro 120. Nas modalidades ilustradas nas Figuras 1-5, o filtro de ar 100 inclui uma primeira camada de meio 122 e uma segunda camada de meio 128 formando o meio de filtro composto 120, no qual pelo menos uma das camadas de meios anteriores (ou ambas) é configurada para sequestrar contaminantes aéreos selecionados a partir de menos material de partícula, compostos orgânicos voláteis (VOCs), e suas combinações a partir do ar fluindo através do meio de filtro composto 120. Como tal, a direção do fluxo de ar 301 que passa através do filtro de ar 100 das Figuras 3 e 4 é a partir da estrutura de suporte 110, através da primeira camada de meio 122 e, finalmente, através da segunda camada de meio 128.
[0045] A primeira camada de meio 122 pode ser formada em uma configuração pregueada incluindo uma multiplicidade de pregas 124 (por exemplo, pregas de acordeão), de modo a aumentar a área de superfície do meio de filtro 120. Será apreciado que um aumento no número ou densidade das pregas 124 aumenta a área de superfície do meio de filtro 120. Como melhor mostrado nas Figuras 1 e 3, a primeira camada de meio 122 pode ser disposta entre a segunda camada de meio 128 e a estrutura de suporte 110 de modo que as dobras de prega internas (por exemplo, linhas ou vincos de dobra de prega no lado de entrada do filtro de ar 100) da pluralidade de pregas 124 são acopladas (por exemplo, aderidas) à estrutura de suporte 110 e dobras de prega externas (por exemplo, linhas ou vincos de dobra de prega no lado de saída do filtro de ar 100) da pluralidade de pregas 124 são acopladas (por exemplo, aderidas) para a segunda camada de meio 128. Cada dobra de prega externa das dobras de prega externas pode ser acoplada à segunda camada de meio 128 ao longo de todo o comprimento da dobra de prega externa. Por exemplo, cada dobra de prega externa das dobras de prega externas pode ser aderida à segunda camada de meio 128 ao longo de todo um comprimento da dobra de prega externa ou continuamente (por exemplo, linha de adesivo ao longo do comprimento da dobra de prega externa) ou em pontos discretos (por exemplo, pontos de adesivo ao longo do comprimento da dobra de prega externa) ao longo de todo o comprimento de cada das dobras de prega externas. Cada dobra de prega interna das dobras de prega internas pode ser acoplada à estrutura de suporte 110 em ambas as extremidades da dobra de prega interna. Por exemplo, cada dobra de prega interna das dobras de prega internas pode ser aderida à estrutura de suporte 110 em ambas as extremidades da dobra de prega interna enquanto deixando o centro livre.
[0046] É contemplado que a primeira camada de meio 122 pode ser construída de um material natural (isto é, um material proveniente da natureza), um material sintético, ou uma combinação destes. O material natural pode incluir, mas não está limitado a, algodão, lã, linho, cânhamo ou semelhantes, opcionalmente formado em fibras, um produto de papel dos mesmos, ou um têxtil tecido ou feltrado dos mesmos. O material sintético pode incluir, mas não está limitado a, poliéster, aramida, acrílico, nylon, poliuretano, olefina, polilactida, carbono, ou semelhantes, opcionalmente formados em fibras ou um têxtil tecido ou feltrado dos mesmos. Combinações do material natural e do material sintético podem incluir têxteis tecidos ou feltrados de pelo menos uma das fibras de material natural anteriores e pelo menos uma das fibras de material sintético anteriores. Outros materiais de filtro conhecidos na técnica também podem ser usados. Como tal, a primeira camada de meio 122 pode ser construída em papel, espuma, algodão, fibra de vidro fiada, ou outros materiais de filtro conhecidos na técnica, tecidos ou não tecidos, sintéticos ou naturais, ou qualquer combinação destes. Em algumas modalidades, a primeira camada de meio 122 pode ser configurada para remover VOCs da corrente de ar. Por exemplo, em algumas modalidades, a primeira camada de meio 122 pode incluir uma porção capaz de remover VOCs da corrente de ar. Prevê-se que modalidades da primeira camada de meio 122 possam incluir componentes capazes de remover os VOCs da corrente de ar, tais como carvão ativado ou materiais semelhantes conhecidos na técnica.
[0047] Em algumas modalidades, a primeira camada de meio 122, a segunda camada de meio 128, ou ambas as camadas de meio podem incluir uma porção eletrostática que é configurada para atrair eletrostaticamente e aglomerar partículas contaminantes dentro do ar fluindo através do filtro de ar. É contemplado que a porção eletrostática pode incluir pelo menos algumas fibras que são tratadas com um revestimento de moléculas antimicrobianas configuradas para destruir micróbios. Em algumas modalidades, as moléculas antimicrobianas podem incluir moléculas carregadas positivamente distribuídas em torno de uma circunferência de algumas fibras da primeira camada de meio 122 e configuradas para cooperar com fibras polarizadas dispostas no meio de filtro 120.
[0048] Em algumas modalidades, a primeira camada de meio 122 pode incluir 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 120, e a aparência única pode ser configurada para indicar uma direção preferida do fluxo de ar 301 através do meio de filtro. 120. Em uma modalidade, a combinação de uma ou mais camadas de meio inclui uma primeira camada de meio e um segundo meio. A primeira camada de meio inclui uma primeira cor (por exemplo, cor creme) e a segunda camada de meio inclui uma segunda cor (por exemplo, cor cinza). Como será apreciado, a primeira cor indica um lado de entrada de ar do meio de filtro 120, e a segunda cor 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 120.
[0049] Como melhor mostrado nas Figuras 4 e 5, a primeira camada de meio 122 pode incluir uma pluralidade de saliências ou formas gravadas em relevo 426. As formas gravadas em relevo 426 podem ser posicionadas entre as linhas de dobra ou vincos das pregas 124 de tal modo que estão dispostas substancialmente nos lados das pregas quando a primeira camada de meio 122 está na configuração pregueada. Por outras palavras, a primeira camada de meio 122 pode incluir a pluralidade de saliências 426 gravadas (em conjuntos) na primeira camada de meio 122 entre cada dobra de prega interna das dobras de prega internas (por exemplo, linhas ou vincos de dobra de prega no lado de entrada do filtro de ar 100) e uma dobra de prega externa adjacente das dobras de prega externas (por exemplo, linhas ou vincos de dobra de prega no lado de saída do filtro de ar 100). A pluralidade de saliências 426 pode ser configurada com uma forma (por exemplo, linha, triângulo, etc.) e orientação (por exemplo, na direção do fluxo de ar através do filtro de ar 100) comuns ou compartilhadas para fornecer integridade estrutural à primeira camada de meio 426 na configuração pregueada sem obstruir o ar transmitido através do filtro de ar 100. As formas gravadas em relevo 426 das pregas adjacentes 124 são alinhadas longitudinalmente de modo que os ápices das formas gravadas em relevo opostas 426 compartilhamndo uma linha de dobra de prega estão em contato quando a primeira camada de meio 122 está na configuração dobrada. Estas formas gravadas em relevo 426 ajudam a manter um passo de dobra-para-dobra das pregas na configuração espaçada enquanto mantendo uma perda mínima na área de superfície, bem como operando para conferir integridade estrutural à primeira camada de meio 122, mitigando, desse modo, a deformação da pluralidade de pregas e preservando a eficiência de filtração do filtro de ar. Em algumas modalidades, as formas gravadas em relevo 426 incluem grânulos ou tiras adesivas configuradas para manter vantajosamente uma maioria da sua forma original enquanto aderindo pregas adjacentes 124. Os grânulos ou tiras adesivas podem vantajosamente dirigir o ar através da primeira camada de meio 122 como mostrado nas Figuras 3 e 4 em vez de permitir que o ar escape através dos lados do filtro de ar 100. Enquanto as formas gravadas em relevo 426 na presente modalidade são descritas como longitudinais e orientadas substancialmente paralelas à direção do fluxo de ar 301, deve ser entendido que qualquer orientação, forma e número das formas gravadas em relevo 426 podem ser utilizados que fornecem integridade estrutural com fluxo de ar adequado.
[0050] Como descrito acima, o meio de filtro 120 inclui uma segunda camada de meio 128 que pode ser incorporada em ou acoplada (por exemplo, aderida) à primeira camada de meio 122. A segunda camada de meio 128 é configurada para manter uma distribuição uniforme das pregas 124 como melhor mostrado na Figura 3. De preferência, a segunda camada de meio 128 inclui um material fibroso tecido aderido a um lado a jusante da primeira camada de meio 122, em relação à direção do fluxo de ar 301.
[0051] Deve ser entendido que a segunda camada de meio 128 pode incluir materiais diferentes do material fibroso tecido acima mencionado, tal como qualquer dos materiais naturais, materiais sintéticos, ou suas combinações descritas para a primeira camada de meio 122. O material incluindo a segunda camada de meio 128 pode ser qualquer material que seja adequado para manter uma distribuição uniforme das pregas 124 enquanto proporciona pouca ou nenhuma resistência ao fluxo de ar. Por exemplo, a segunda camada de meio 128 pode incluir materiais sintéticos ou naturais, materiais orgânicos ou inorgânicos, materiais rígidos ou flexíveis, algodão tecido ou tecido de algodão, um material sintético tecido tal como tecido de nylon, malha de fio, folha de plástico perfurada, e semelhantes.
[0052] É contemplado que a segunda camada de meio 128 pode ser aderida à primeira camada de meio 122 por meio de qualquer meio de fixação adequado conhecido na técnica, tal como por meio de exemplos não limitativos de qualquer adesivo (por exemplo, cola), clipes, grampos, costura, pinos e semelhantes. É contemplado que a segunda camada de meio 128 possa ser afixada à primeira camada de meio 122 por meio de qualquer uma, ou uma combinação das configurações de fixação adequadas. Em uma modalidade, a segunda camada de meio 128 é aderida à primeira camada de meio 122 por meio de uma ou mais linhas de um adesivo adequado dispostas perpendicularmente às pregas 124 e estendendo ao longo de uma largura da primeira camada de meio 122. É contemplado que qualquer adesivo adequado pode ser usado para aderir a primeira e segunda camadas de meio 122, 128, 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 combinação dos mesmos.
[0053] Em algumas modalidades, pelo menos algumas das fibras incluindo a segunda camada de meio 128 podem ser tratadas com um revestimento de moléculas antimicrobianas configuradas para destruir micróbios em contato. De preferência, o revestimento de moléculas antimicrobianas circunda substancialmente toda a circunferência de cada filamento de fibra que é tratado. Em algumas modalidades, as substâncias configuradas para liberar uma fragrância podem ser incorporadas na segunda camada de meio 128 incluindo as moléculas antimicrobianas. É contemplado que a fragrância pode ser qualquer substância natural, material sintético, (incluindo aldeídos, cetonas, ésteres e outros constituintes químicos), ou suas combinações, que é conhecido na técnica e adequado para utilização em velas para conferir um odor, aroma ou fragrância. Em algumas modalidades, substâncias de fragrância / aroma 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 incluem óleo de especiaria, óleo de flor, óleo de fruta e semelhantes. Em algumas modalidades, fragrâncias adequadas incluem componentes de fragrância, tais como, por exemplo, benzaldeídos, fenóis, aldeídos e ésteres cinâmicos, octadienos, dienos, ciclo-hexadienos, terpenos e semelhantes. Mais detalhes sobre a dispersão de aromas por meio de filtros de ar e composições de fragrância são divulgados no pedido de patente dos EUA n.° 10/544.157, intitulado "Refrescante de filtro de ar de cabine de veículo", depositado em 13 de agosto de 2003, a totalidade de cada um deles sendo aqui incorporada por referência.
[0054] Deve ser entendido que o filtro de ar 100 aqui descrito não deve ser interpretado como limitado apenas a sistemas HVAC para tratamento de ar dentro de cabines de veículos onde residem passageiros e motoristas. Em vez disso, o filtro de ar 100 pode ser usado para entradas de motores de combustão interna ou semelhantes que requeiram ar filtrado. Veículos, a título de exemplo não limitativo, incluem automóveis, caminhões, veículos recreacionais, ônibus, equipamentos de terraplenagem e tratores com cabines fechadas, cabines de operador de guindaste, vários veículos de movimentação de carga, locomotivas, vagões de passageiros, aviões, helicópteros, cabines de navios, cabines de dirigíveis, veículos militares e semelhantes. Além disso, o filtro de ar 100 pode ser incorporado em outros sistemas HVAC tais como sistemas HVAC portáteis para o tratamento de volumes de ar compatíveis com, por exemplo, os de cabines de veículos.
[0055] A Figura 6 ilustra um filtro de ar em um sistema de filtragem de um veículo de acordo com algumas modalidades. Como mostrado, o filtro de ar composto 100 incorporado em um sistema de ventilação 602 de um veículo 600 de modo a limpar o ar exterior sugado através do filtro de ar 100 para um compartimento de passageiros 604. O sistema de ventilação 602 inclui um ventilador configurado para sugar uma corrente de ar exterior através do filtro de ar composto 100, em que o material de partícula, compostos orgânicos voláteis (VOCs) e outros contaminantes presentes no ar são removidos do ar. O ventilador empurra então uma corrente de ar limpo para um núcleo de aquecedor ou um sistema de ar condicionado antes do compartimento de passageiro 604.
Métodos
[0056] Os métodos para formar o filtro de ar composto 100 configurado para sequestrar contaminantes aéreos a partir do ar transmitido através do filtro de ar 100 podem incluir acoplar a segunda camada de meio 128 à primeira camada de meio 122 para formar o meio de filtro composto 120, moldar o aro sobre a malha de fio 214 para formar a estrutura de suporte 110 para o meio de filtro composto 120, e acoplar o meio de filtro composto 120 à estrutura de suporte 110 para formar o filtro de ar composto 100.
[0057] O acoplamento da segunda camada de meio 128 à primeira camada de meio 122 pode incluir o acoplamento da segunda camada de meio 128 à primeira camada de meio 122 tendo a configuração pregueada incluindo uma pluralidade de pregas 124 para formar o meio de filtro composto 120. Esse acoplamento pode incluir a aderência das dobras de prega externas da pluralidade de pregas 124 à segunda camada de meio 128 ou continuamente ou em pontos discretos ao longo de todo o comprimento de cada uma das dobras de prega externas. Como tal, as dobras de prega externas da pluralidade de pregas 124 podem ser acopladas ou aderidas à segunda camada de meio 128 ao longo de um comprimento total de cada uma das dobras de prega externas.
[0058] O acoplamento do meio de filtro composto 120 à estrutura de suporte 110 pode incluir a disposição do meio de filtro composto 120 de tal modo que a primeira camada de meio 122 fica entre a segunda camada de meio 128 e a estrutura de suporte 110. Esse acoplamento pode incluir a aderência das dobras de prega internas da pluralidade de pregas 124 à estrutura de suporte 110 em ambas as extremidades de cada das dobras de prega internas. Como tal, dobras de prega internas da pluralidade de pregas 124 podem ser acopladas ou aderidas à estrutura de suporte 110 em ambas as extremidades de cada das dobras de prega internas.
[0059] Métodos para formar o filtro de ar composto 100 pode incluir ainda a gravação em relevo da primeira camada de meio 122 com uma pluralidade de saliências 426 configuradas com uma forma e orientação para fornecer integridade estrutural à primeira camada de meio 122 na configuração pregueada sem obstruir o ar fluindo através do filtro de ar 100.
[0060] Os métodos para formar o filtro de ar composto 100 podem ainda incluir plissar a primeira camada de meio 122 na configuração pregueada, de tal modo que a pluralidade de saliências 426 é gravada em relevo na direção de corte na primeira camada de meio 122 entre cada dobra de prega interna das dobras de prega internas e uma dobra de prega externa adjacente das dobras de prega externas.
[0061] Embora os conceitos aqui fornecidos tenham sido descritos em termos de variações particulares e figuras ilustrativas, os especialistas na técnica reconhecerão que os conceitos não estão limitados 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 os conceitos aqui fornecidos. 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, é a intenção que essa patente cubra também essas variações. Assim sendo, deve ser entendido que os conceitos aqui apresentados não são limitados pelas modalidades específicas aqui descritas, mas apenas pelo âmbito das reivindicações anexas.

Claims (12)

1. Filtro de ar (100) compreendendo: um meio de filtro composto (120) configurado para sequestrar contaminantes aéreos a partir do ar transmitido através do meio de filtro (120); uma primeira camada de meio (122) do meio de filtro composto (120) formada em uma configuração pregueada incluindo uma pluralidade de pregas (124); uma segunda camada de meio (128) do meio de filtro composto (120); e uma estrutura de suporte (110) configurada para suportar o meio de filtro composto (120), em que a estrutura de suporte (110) é construída de um único aro moldado (112) disposto ao longo de um perímetro do meio de filtro (120) e configurado para orientar o meio de filtro (120) dentro de um sistema de filtragem de ar, em que a primeira camada de meio (122) é disposta entre a segunda camada de meio (128) e a estrutura de suporte (110), de modo que as dobras de prega internas da pluralidade de pregas (124) são acopladas à estrutura de suporte (110) e dobras de prega externas da pluralidade de pregas (124) são acopladas à segunda camada de meio (128); CARAC TERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das ditas primeira e segunda camadas de meio (122, 128) tem uma porção eletroestática tratada com um revestimento de moléculas antimicrobianas configurada para destruir micróbios.
2. Filtro de ar (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada dobra de prega externa das dobras de prega externas é acoplada à segunda camada de meio (128) ao longo de todo um comprimento da dobra de prega externa.
3. Filtro de ar (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada dobra de prega interna das dobras de prega internas é acoplada à estrutura de suporte (110) em ambas as extremidades da dobras de prega internas.
4. Filtro de ar (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de suporte (110) compreende ainda uma malha de fio (214) fixa no aro (112), a malha de fio (214) configurada para fornecer integridade estrutural à estrutura de suporte (110) sem obstruir o ar transmitido através do filtro de ar (100).
5. Filtro de ar (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o filtro de ar (100) é configurado para transmitir ar através do filtro de ar (100) em uma direção a partir da estrutura de suporte (110) para a segunda camada de meio (128).
6. Filtro de ar (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira camada de meio (122) inclui uma pluralidade de saliências gravadas em relevo (426) na primeira camada de meio (122) entre cada dobra de prega interna das dobras de prega internas e uma dobra de prega externa adjacente das dobras de prega externas.
7. Filtro de ar (100), de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de saliências é configurada com uma forma e orientação para fornecer integridade estrutural à primeira camada de meio (122) na configuração pregueada sem obstruir o ar fluindo através do filtro de ar (100).
8. Filtro de ar (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio de filtro composto (120) é configurado para sequestrar contaminantes aéreos selecionados a partir de material de partícula, compostos orgânicos voláteis (VOCs) e combinações destes a partir do ar transmitido através do meio de filtro (120).
9. Filtro de ar (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de ser configurado para um sistema de aquecimento, ventilação, e ar condicionado ("HVAC") de um veículo, em que: a primeira camada de meio (122) de um meio de filtro composto (120) formada em uma configuração pregueada inclui uma pluralidade de pregas (124) de acordeão e uma pluralidade de saliências gravadas em relevo (426) na pluralidade de pregas (124) e uma camada de suporte configurada para manter uma distribuição uniforme da pluralidade de pregas (124); e a pluralidade de saliências são gravadas em relevo (426) na direção de corte na primeira camada de meio (122) entre cada dobra de prega interna das dobras de prega internas e uma dobra de prega externa adjacente das dobras de prega externas.
10. Filtro de ar (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira camada de meio (122) é um têxtil, papel, algodão, fibra de vidro fiada, espuma ou uma combinação dos mesmos.
11. Filtro de ar (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda camada de meio (128) é um têxtil, um material sintético tecido, um material natural tecido, algodão tecido ou uma combinação dos mesmos.
12. Filtro de ar (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o aro (112) é de borracha de silicone, espuma de borracha, ou espuma de poliuretano de pele integral.
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