CN101389391B - 过滤器保持机构用于便携式空气处理系统 - Google Patents

Abstract

一种便携式空气处理装置与系统，包括用于有选择地保持可置换过滤器组件的过滤器保持机构。所述过滤器保持机构包括刚性的、不可移动的主体以及支承面，其中所述主体缩小了通向由所述空气处理装置壳体形成的过滤器室的入口尺寸。所述刚性主体起到扣件和插销的作用，防止过滤器组件从所述过滤器室中意外脱落。所述支承面也是刚性的、不可移动的，并提供一种装置以用于在所述刚性主体处轻松插入或移除可产生初步非永久性挠曲的过滤器组件。

Description

过滤器保持机构用于便携式空气处理系统

背景技术

本发明整体涉及空气处理系统，例如室内空气净化器。更具体地讲，它涉及将可移除过滤器保持在便携式空气处理装置壳体内的机构，以及将过滤器插入便携式空气处理装置壳体和从壳体中移除的方法。

有多种便携式空气处理系统可以用于在密闭环境中过滤空气或以其他方式处理空气。这些空气处理系统可以采用多种形式，一般包括一个固定鼓风机或风扇的壳体和一个过滤器。鼓风机将室内空气导向过滤器以移除多种污染物，例如颗粒、灰尘、花粉、气味等。然后处理过的空气被导回系统所在的环境。该系统可以设计用于执行其他功能(如干燥器)，但通常是用来帮助用户移除和置换过滤器。然后通过这种方法，无论过滤器的具体形式如何(如HEPA过滤器、多层过滤器、折叠过滤器等)，过滤器中的室内空气污染物部分或完全饱和(部分或完全填满)时，可以简单地用新过滤器替换使用过的过滤器，从而延长空气处理系统的整体使用寿命。这种高性价比的方法是消费者非常需要的。

按照上述消费者意愿，研究人员一直在努力设计可以将可移除过滤器固定在空气处理装置壳体内的机构。简化消费者的操作步骤通常是期望的属性，同时还期望确保过滤器一旦安装在壳体中就不会轻易移动。大多数可用于便携式空气处理器系统的过滤器都相对较平。因此，如果空气过滤器被设计为在水平方向保持过滤器，那么以可脱开的方式保持该过滤器的机构可以非常简单。例如，通过单元壳体顶部装载的水平取向的过滤器可以简单地紧贴一个平坦表面放置，重力使过滤器保持在合适的位置。然而，这种取向并不利于获得能实现理想的空气流进/流出模式的整体紧凑结构设计，因此许多便携式空气处理器系统以竖式或接近竖式的方式放置过滤器。

对竖式的(或接近竖式的)应用，事实上需要能够扣住过滤器的更稳固的保持机构。例如，如果活动面板或门是将过滤器保持在合适位置的唯一结构，则当面板或门打开时，过滤器会自然地从壳体中落下来。如果污染物/颗粒堆积在过滤器中或在过滤器中饱和，这种情况是很不利的，因为被污染的过滤器会落到用户的地板上，继而导致过滤器中保留的颗粒离开过滤器，并弄脏其接触的表面。因此，提出了用于竖式(或接近竖式)过滤器取向的各种各样、通常较为复杂的保持机构。这些机构包括(例如)金属弹簧或塑料弹簧、转动式插销或扣件，等等。尽管这些机械解决方法是可行的，但它们会在长期使用中带来一些问题(如，可移动的插销起杠杆作用，通常会在其基部集中应力，可能导致在重复使用后出现故障)，而且还会带来额外的费用。相反，系统可被构造为依靠过滤器与壳体之间的固体摩擦件或可移动摩擦件(来固定过滤器)。固体摩擦件(如刚性塑料壳体开口中的纸板框架过滤器)要求过滤器要按照非常小的尺寸公差进行制造；这继而增加了成本而且不能持续实现。同样，采用可移动摩擦件(如，施用在过滤器上和/或在过滤器周边移动的泡沫或橡胶垫圈)也会增加额外的配件和/或费用。另外，使用时，摩擦件会妨碍与过滤器框架实现理想的空气密封效果。

用于可拆卸地将过滤器保持在便携式空气处理系统壳体内的现有技术都不够理想。因此，需要一种价格便宜、易于制造和方便使用的过滤器保持机构。

发明内容

本发明的原理是，通过提供一种不需要移动配件便能可拆卸地保持过滤器的便携式空气处理装置，克服了以上指出的在该领域中受到限制的因难。该空气处理装置以及有关的在安装/拆卸过滤器时使用该装置的方法只在装置壳体与过滤器自身以外增加了极少的费用。此外，过滤器可以方便地安装和拆卸，而且可以牢固地扣住过滤器。

根据本发明原理的方面，其涉及包括鼓风机、壳体与过滤器保持机构的便携式空气处理装置。壳体固定鼓风机并形成过滤器室。该过滤器室是为鼓风机流动敞开的，而且由进入端和返回端(与进入端相对)限定。过滤器室的尺寸大小正好可以有选择地接纳过滤器组件，而且至少部分被骨架与凸缘限定。该骨架从进入端延伸到返回端，从而限定了过滤器室的最大高度与最大宽度。凸缘在返回端相对于骨架向内凸出，以形成过滤器容纳表面，可以紧靠此过滤器容纳表面安装过滤器组件。据此，提供该过滤器保持机构来将过滤器组件捕获在过滤器室内，其包括刚性的、不可移动的第一主体和不可移动的支承面。在一个实施例中，该支承面是作为主体的一部分形成，而在其他实施例中，该支承面是作为第二主体的一部分形成。无论如何，第一主体与骨架相连，在与过滤器室返回端隔开的点处相对于框架向内延伸。为此，该主体延伸至末端边缘，后者与骨架相结合，限定过滤器室入口。与骨架单独限定的最大高度与最大宽度相比，该过滤器室入口在某个区域的有效高度和/或有效宽度较小。利用这种构造，过滤器组件能够被捕获在主体与凸缘之间。支承面相对于主体的构型及布置方式有利于过滤器组件在末端边缘上或超出末端边缘。例如，在一个实施例中，可以向过滤器组件施压，使之压紧支承面，这种交互作用导致或促使过滤器组件在第一主体处发生挠曲，使得过滤器组件可以在其末端边缘上或超出末端边缘移动。

根据本发明的其他方面，其涉及相对于便携式空气处理装置操纵过滤器组件的方法，该空气处理装置包括过滤器室和具有降低至少一个过滤器室入口高度与入口宽度的第一主体的过滤器保持机构。该方法包括在邻近第一主体(过滤器室的外侧)处放置过滤器组件的边界部分，以及向过滤器组件施加力，使过滤器组件产生足以使边界部分通过第一主体的基本非永久性挠曲。在这种挠曲状态下，将过滤器组件插入过滤器室，并解除所施的力。所施的力解除后，过滤器组件立即从挠曲状态回复为高度或宽度比相应入口高度或入口宽度大的状态。因此，过滤器组件被捕获在过滤器室中。

本发明的其他方面涉及包括过滤器组件与空气处理装置的便携式空气处理系统。该过滤器组件具有高度与宽度。空气处理装置形成具有进入端的过滤器室。过滤器保持机构与过滤器室相连，形成有效高度与有效宽度小于过滤器室的最大高度与最大宽度中至少一个的过滤器室入口。过滤器高度与宽度小于过滤器室的最大高度与最大宽度，而且至少过滤器高度与宽度之一大于相应的入口有效高度与入口有效宽度。最后，系统被构造为可以通过使过滤器组件产生足以在过滤器保持机构相应部分周围形成空隙的基本非永久性挠曲，以相对于过滤器室操纵过滤器组件。

附图说明

图1为根据本发明原理实施的便携式空气处理系统的框图；

图2A为图1系统中空气处理装置的一部分的简化主视图，带有以分框形式示出的部分；

图2B为图2A中装置的示意性剖视图；

图2C为图1系统中过滤器组件部分的简化主视图；

图3A为根据本发明原理实施的空气处理装置的一个实施例的简化主视图；

图3B为图3A所示装置沿线3B-3B的示意性剖视图；

图3C为图3A所示装置沿线3C-3C的示意性剖视图；

作为根据本发明原理的方法的一部分，

图4A与图4B示出了图3A空气处理装置的过滤器的部分装配图；

图5A与图5B从图4A与图4B位置示出了过滤器的进一步装配图；

图6A与图6B从图5A与图5B位置示出了过滤器装入空气处理装置的最终装配图；

图7A与图7B示出了根据本发明原理实施的图1所示系统的空气处理装置的另一个实施例；

图8A为根据本发明原理实施的空气处理装置的另一个实施例的简化主视图；

图8B为图8A所示装置沿线8B-8B的示意性剖视图；

图8C为根据本发明的空气处理装置的另一个可供选择的实施例的示意性剖视图；

图9A与图9B示出了图8A所示装置的过滤器的部分装配图；

图10A与图10B示出了图8A所示装置的过滤器的最终装配图；和

图11为根据本发明原理实施的另一个空气处理装置实施例的透视图。

具体实施方式

本发明的方面涉及便携式空气处理系统，具体地讲，相对于空气处理装置壳体保持过滤器组件的机构与有关方法。据此，图1以分框形式示出了可以利用本发明的便携式空气处理系统20，系统20包括便携式空气处理装置22与过滤器组件24。空气处理装置22大致包括壳体或箱体26、鼓风机或风扇28与过滤器保持机构30。过滤器组件24包括过滤介质32与过滤器框架34。下文对所述各种部件进行详细介绍。但是，一般来讲，壳体26包含鼓风机28并另外形成过滤器室(未示出)以用于有选择地接纳过滤器组件24。过滤器保持机构30与壳体26及(具体地讲)其处形成的室相连，并通过例如形成比过滤器框架34小的过滤器室入口，将过滤器组件24捕获在室内。如下文所述，过滤器保持机构30还被构造为当用户(未示出)需要时，有利于过滤器组件24穿过该过滤器室入口。

空气处理装置22可以采用多种形式，并且除处理或过滤室内空气外，还可以采取执行多种操作/功能。因此，例如，空气处理装置22可以是室内空气净化器、减湿器等等。无论如何，壳体26具有使系统20便于携带(如，成年人可携带或移动)的尺寸，而且可固定各种控制部件/电路、电源/变流器等，这些未在图1中示出，但本领域中的技术人员是可以理解的。

为了更好地理解空气处理装置22相对于过滤器组件24的关系，图2A与图2B中示出了普通形式的空气过滤装置22的一个实施例，其中过滤器保持机构30(图1)已移除。壳体26仍然固定着鼓风机28(图2B中示意性地画出)以及其他系统部件，如控制部件等(未示出)。壳体26还限定了对鼓风机28流体打开的过滤器室40(图2A与图2B中一般性提及)，该室大致在进入端42与返回端44之间延伸，图2B中清晰地示出并一般性提及了这两端。返回端44与进入端42相对，而且在图2A与图2B所示的实施例中与鼓风机28流体相邻。作为另外一种选择，过滤器室40可被设置为能使进入端42与鼓风机28流体相邻，或者鼓风机28可以设置在进入端42与返回端44之间。无论如何，短语“进入端”是指一个点，用户可以在该点将过滤器组件(例如图2C中的过滤器组件24)插入或移出过滤器室40。虽然没有示出，但还可以在有选择地覆盖进入端42的壳体26上装配可移动或可移除的门/面板(并且所述门/面板可以是或包括空气可以通过的栅格或其他构造)。

过滤器室40的至少一部分由骨架46形成，骨架46可以采用多种形式(如，一个或多个壁或面板、一个或多个托架等)。骨架46大致在进入端42与返回端44之间延伸，以限定过滤器室40的中轴C(图2B)。中轴C与过滤器室40的深度对应，而且在图2A与图2B所示的实施例中是水平的(图2A与图2B中壳体26为竖式取向)。作为另外一种选择，壳体26能够被构造为使过滤器室中轴C与水平面不平行(壳体26为竖式取向)。过滤器室40甚至还能够被构造为使进入端42在壳体26的底部，过滤器室40竖直延伸。无论如何，凸缘或架子48在返回端44处或其相邻位置从(或相对于)骨架46向内延伸，如图2B以最佳方式示出。凸缘48形成过滤器支承面，过滤器组件(见图2C中的24)被放入过滤器室40时，可以紧靠该支承面50进行嵌套。凸缘48可以从骨架46的周边整体或周边一部分伸出。同样，凸缘48可以与骨架46(或其一部分)整体地形成，或者可以单独形成，随后再装配在骨架46上。最后，骨架46的特点大致可以总结为：相对于壳体26的竖式取向限定顶面52、底面54以及第一侧面与第二侧面56、58(图2A中一般性提及)，应当了解定向术语是为了解释方便，没有任何限制意义。

考虑到这些通用部件，过滤器室40的尺寸与形状被设计为可以相对于鼓风机28以所需的取向固定过滤器组件(图2C中的24)，例如大致垂直于中轴C。这样，过滤器室40可以用限定在与中轴C垂直(即，垂直于过滤器室40的深度方向)的平面内的开口尺寸或区域来描述，开口区域与过滤器室40在沿中轴C的任意点处的高度与宽度对应。骨架46限定过滤器室40的最大开口区域M(在图2A中一般性提及)，此最大开口区域M与骨架26限定的最大高度H_室与最大宽度W_室一致。凸缘48相对于骨架46向内延伸，限定了小于最大开口区域M的返回端开口区域B(在图2A中一般性提及)。在一些实施例中，骨架46可以从进入端42到返回端44逐渐变细(由于制造过程中的拉伸)，使得室高度和/或宽度(以及形成的室开口区域)在返回端44处小于进入端42处。不管怎样，凸缘48至少在室开口高度与开口宽度之一上逐渐缩小。

再参考图2C，根据过滤器室40确定过滤器组件24的尺寸与形状。具体地讲，另外固定过滤介质32的过滤器框架34限定了过滤器组件高度H_过滤器、宽度W_过滤器以及厚度(未示出)。过滤器组件高度H_过滤器与宽度W_过滤器一起限定了过滤器组件尺寸或区域，并与过滤器室40的尺寸相对应，使得过滤器组件24很容易沿壳体骨架46贴合在过滤器室40内。也就是说，选择过滤器组件高度H_过滤器与宽度W_过滤器稍小于相应的最大室开口高度H_室与宽度W_室，使得过滤器组件24沿骨架46以可滑动的方式嵌入过滤器室40中。至少返回端42开口高度与开口宽度之一小于相应的过滤器组件尺寸H_过滤器、W_过滤器，使得过滤器组件24可以紧贴过滤器支承面50嵌入。因此，凸缘48可以阻碍或防止过滤器组件24超出或穿过过滤器室40的返回端44移动。除了这些普通约束外，过滤器组件24还可以采用多种形式。例如，过滤介质32可以包含许多可接受的、选择用于过滤室内空气污染物的物质。过滤器框架34也可以用多种材料制造(如纸板、塑料等)。

在一个实施例中，选择的过滤器组件24的构造使得：可以通过在其上施加外力使过滤器组件24从自然状态发生基本非永久性挠曲或变形。在一个实施例中，过滤器组件24，具体地讲，过滤器框架34限定了边界部分60a-60d。过滤器组件24基本非永久性挠曲是指在一个或多个边界部分60a-60d施加压力，从而使其发生挠曲，随后在压力移除之后过滤器组件24“回弹”或回复至少50％，更优选地至少75％。例如，在图2C中示出了施加在第一边界部分60a上的力F。作为对该力F的反应，第一边界部分60a将向内产生挠曲或变形，导致过滤器组件(至少在施加力F的位置)的有效高度减小。这种变形是“基本非永久性的”，因为在力F移除后，过滤器组件24将自然或自动回复图2C中所示的自然状态，因施加力F而导致的有效高度下降至少回复50％，优选地至少回复75％。因此，过滤器组件24可以被描述为当承受压力或负载时，固有地显示具有内部弹性。过滤器组件24的这种基本非永久性挠曲属性在至少为2磅的压力F作用下表现出来。

为了获得这种基本非永久性挠曲特性，过滤器框架34用合适的材料成形，例如纸板、毡、橡胶、薄塑料等。如下文所述，在一个实施例中，过滤器组件24的基本非永久性挠曲属性有利于在壳体26上的装配与拆卸，在一个实施例中，这种装配与拆卸只需产生程度极小的挠曲(如大约5mm)，这使得过滤器框架34(与过滤器介质32)可以使用多种材料。例如，在一个实施例中，过滤器组件24是含有折叠过滤介质与纸板框架的过滤器组件，类似于可得自明尼苏达州圣保罗的3M公司、商品名为Filtrete^TM的过滤器组件，例如适用于便携式空气处理系统的Filtrete^TM空气净化过滤器。Filtrete^TM过滤器组件被独特地改装为具有合适的尺寸，例如16″x 9″x 0.8″、21.2″x 11.5″x0.8″与13″x 18″x 0.8″，以及褶皱图案(带起稳定作用的粘性小珠褶皱)和框架(在整个过滤介质处有减小的伸出部，如大约0.5英寸)，以便增加暴露的过滤器介质表面积并减小下文所述的挠曲阻力。尽管在图2C中示出的过滤器组件24大致为矩形，但任何其他形状，例如正方形、圆形、不规则形状等也是可以接受的，只要了解过滤器室40应具有类似的、相应的形状。

考虑到上述背景技术，图3A-3C中示出了包含壳体26与过滤器保持机构30(一般性提及)的空气处理装置22的一个实施例。作为参照点，壳体26通常与上文所述一致，应该了解空气处理装置22可以包括多个未以别的方式示出的其他部件。此外，图3A-图3C中示出的过滤器室40也可以采用多种其他形状、尺寸、取向，等等。

过滤器保持机构30与过滤器室40相连，并在图3A-图3C的一个实施例中包括第一主体70、支承面72与第二主体74。如下文所述，每一个主体70、74与支承面72都与骨架46刚性连接(如，形成骨架46向内的伸出部)，而且不可移动。例如，在一个实施例中，第一主体70与骨架46的顶面52相连，而支承面72和第二主体74与底面54相连。一般来讲，第一主体70和第二主体74可以有选择地将过滤器组件24(图2C)捕获在过滤器室40内，而支承面72可以提供有利于过滤器组件24相对于至少第一主体70移动的装置。

在一个实施例中，第一主体70为扣件或插销，它是在过滤器室40进入端42相邻位置的骨架46顶面52向内(如，或相对于图3A-图3C的取向向下)的伸出部。该向内伸出部具有沿过滤器室40的高度方向凸出的特征，而且通过比较图3A、图3B(以别的方式示出第一主体70)与图2A与图2B(未以别的方式包括第一主体70)可以清楚地看到，第一主体70相对于顶面52横向居中，但在其他实施例中，相对于顶面52的中心偏移。无论如何，第一主体70限定了与顶面52相对的末端边缘80、内表面82以及外表面84。内表面82在纵向与凸缘48隔开(如图3B以最佳方式示出)。第一主体70相对于顶面52伸向末端边缘80的伸出部限定了第一主体70的长度L，末端边缘80减小了过滤器室40在进入端42处的有效尺寸。也就是说，第一主体70与骨架46一起(而且，在一些实施例中，还与下文所述的第二主体74一起)限定了过滤器室40在进入端42处的有效高度H_进入，这个高度小于最大室开口高度H_室(另由第一主体70与凸缘48之间的骨架46纵向限定，如图3B以最佳方式示出)。

第一主体70可以由多种刚性材料(如金属、塑料等)构成，而且在一个实施例中是作为塑料成型制造工艺的一部分与骨架46整体形成。作为另外一种选择，第一主体70可以与骨架46分别构成，随后再装配在上面。在一个实施例中，末端边缘80形成了凸状弯曲(相对于顶面52)，但也可以使用其他形状(如直线形、曲线形、不规则形等)。无论如何，在一个实施例中，形成的第一主体70将最大长度L(即，末端边缘80与顶面52之间的最大距离)限定在1-15mm的范围内，更优选地在2-6mm的范围内。此外，当用户相对于过滤器室40操纵过滤器组件24时(如下文所述)，为了有利于与过滤器组件24(图2C)的交互作用，在一个实施例中，过滤器保持机构30包括在壳体26中形成并与第一主体70的两端相对的第一凹槽86和第二凹槽88，如图3A以最佳方式示出。凹槽86、88的特点为：它们分别是在壳体26/骨架46的顶面52处的狭槽，或因在上述位置移除材料而形成，其尺寸应可以让成人的手指插入过滤器室40。

在一个实施例中，支承面72是通过支承主体90从骨架46的底面54向内(如，或相对于图3A-图3C的取向向上)凸出而形成。对比图3A、图3B(以别的方式示出了支承面72/支承主体90)与图2A、图2B(其中缺少支承面72/支承主体90)可以看到这种凸出。支承面72布置在与第一主体70相对的位置，因此在一个实施例中相对于底面54位于中心。无论如何，支承面72优选地为凸状弯曲(相对于底面54，如图3A以最佳方式示出)，并从进入端42或其邻近位置向凸缘48延伸，但在其他实施例中终止于与凸缘48隔开的一点处。对其他构造，支承面72/支承主体90有一个最大长度(即支承面72相对于底面54的最大距离)，大约为2-15mm，优选的是4-6mm。

与第一主体70类似，支承面72/支承主体90可以由多种刚性材料形成，并且在一个实施例中与壳体26/骨架46整体地形成。作为另外一种选择，支承面72/支承主体90可以与壳体26/骨架46分别形成，随后再装配在上面。通过在进入端42与返回端44之间沿高度方向、在纵向向过滤器室40凸出，支承面72/支承主体90减小了过滤器室40的最大室开口高度H_室。

第二主体74与上文描述的第一主体70类似，因此是通过从骨架46的底面54(沿过滤器室40的高度方向)向内(如，或相对于图3A与图3B的取向向上)延伸而作为插销或扣件形成。在一个实施例中，第二主体74布置在与第一主体70相对的位置，终止于与底面54相对的边缘100。第二主体74可以由任何刚性材料形成，可以与支承面72/支承主体90整体地形成，也可以单独形成。如图3A以最佳方式示出，并对比图3B与图3C，在一个实施例中，第二主体74的宽度小于支承面72的宽度，但在其他实施例中可以大于这个表面的宽度(如，可以沿整个底面54延伸)。第二主体74限定了内表面102与外表面104。内表面102与凸缘48纵向隔开，使得第二主体74的深度或厚度小于支承面72的深度或厚度。这样，在该实施例中，第二主体74与第一主体70以及骨架一起限定了室入口的有效高度H_室。第二主体74可以采用多种其他形式，而且在一些实施例中，如下文所述，可以除去第二主体。

结合图4A与图4B，根据本发明原理相对于空气处理装置22操纵过滤器组件24(例如将过滤器组件装入过滤器室40)的方法，包括首先将过滤器组件24放置在室入口A，使得第一边界部分60a与第一主体70相邻。在一个实施例中，放置步骤包括将第二边界部分60b插入过滤器室40中，纵向放置在第二主体74的内表面102与凸缘48之间。通过这种取向，第二边界部分60b邻接支承面72，而第一边界部分60a在过滤器室40的外面，邻近或接触第一主体70的外表面84。如图4A与图4B所示，过滤器组件24的尺寸被设计为在自然状态下，过滤器组件高度H_过滤器大于有效入口高度H_进入，从而阻止过滤器组件24进入过滤器室40。

放置好之后，用户向过滤器组件24施加压力，使过滤器组件24发生基本非永久性挠曲，该挠曲足以使第一边界部分60a“清除”第一主体70的末端边缘80。例如，再结合图5A与图5B，用户(未示出)在邻近第一边界部分60a中心的位置(使侧边界部分60c、60d不会正面阻碍力F)向第一边界部分60a施加向下的力(在图5A与图5B中以“F”表示)。在一个实施例中，用户用双手(未示出)施加该力，手沿第一边界部分60a放在凹槽86、88附近位置。无论如何，在力F的作用下，第二边界部分60b朝向支承面72偏斜(如图5B以最佳方式示出)。由于支承面72的刚性构造，以及支承面72具有凸状弯曲以及小于第二边界部分60b相应尺寸的宽度，第二边界部分60b将继而在支承面72附近弯曲或挠曲，如图5A以最佳方式示出。在发生这种挠曲或变形的同时，第一边界部分60a也发生挠曲或变形。因此，过滤器组件24的挠曲24分布在第一与第二边界部分60a、60b 上。

继续施加力F，直到第一边界部分60a的挠曲或变形达到足够的范围或距离，从而越过第一主体70的末端边缘80。按照上文所述的力分布，与不存在支承面72的构造(即，如果第二边界部分60b邻接一个完全平坦的表面)相比，使第一边界部分60a充分挠曲至“低于”第一主体70末端边缘80所需的力F被实际减小50％以上。无论如何，过滤器组件24的非永久性挠曲特性可以使第一边界部分60a发生必要的挠曲，使得在挠曲状态下，过滤器组件24贴合在室入口A中。换句话讲，在挠曲状态下，过滤器组件24的高度H_{过滤 器}与有效入口高度H_进入相当，使得过滤器组件24在用户向内施加的力或压力作用下，在内部越过第一主体70。就这一点而言，用户的手指(未示出)可以穿过狭槽86、88，以便将过滤器组件24完全插入过滤器室40中。

过滤器组件24完全进入过滤器室40后，移除力F。由于过滤器组件24固有的弹性属性，在力F移除后，过滤器组件24会自然或自动回复自然状态，从而被捕获在过滤器室40中，如图6A与图6B所示。更具体地说，过滤器组件24回复自然高度H_过滤器。过滤器组件24可能会经历由力F造成的轻微挠曲“定形”，但基本回复自然高度H_过滤器，使得过滤器高度H_过滤器小于或等于过滤器室40的最大室开口高度H_室，并大于入口A或返回开口B的高度H_进入。因此，在最终形式中，过滤器组件24被保持在过滤器室40中，通过凸缘48相对于返回端44被扣住，并通过第一主体70的内表面82(以及，如果有的话，第二主体74的内表面102)相对于进入端42被扣住。

在一个实施例中，过滤器组件24松散地保持在过滤器室40中(如，过滤器组件24的厚度小于过滤器室40的深度，而且过滤器组件24不沿一个以上的边界部分60a-60d有摩擦地接合骨架46/支承面72)。采用这种布置方式，鼓风机28打开时，过滤器组件24会被拉伸或在压力下贴紧凸缘48(或根据空气处理装置22的构造，贴紧第一主体70与第二主体74的内表面82、102)，从而将过滤器组件24相对于壳体26固定。

需要时，用户(未示出)可以通过与上文所述类似的方式将过滤器组件24从过滤器室40中移除。例如，用户将其手指穿过狭槽86、88并抓住第一边界部分60a。向第一边界部分60a施加向下的力，使第一与第二边界部分60a、60b发生上文所述的挠曲/变形。当第一边界部分60a的挠曲足以使其越过第一主体70的末端边缘80时，将第一边界部分60a从过滤器室40向外拉，过滤器组件24以第二边界部分60b为支点绕轴旋转，第二边界部分60b与支承面72接触。现在第一边界部分60a在过滤器室40的外面，接下来就可以将过滤器组件24完全取出。

尽管过滤器保持机构30被描述为包括第二主体74，但在另一个实施例中，可以除去第二主体74。例如，图7A与图7B示出了一个可供选择的空气处理装置22的实施例，其包括上文所述的壳体26/骨架46，以及包含第一主体70与支承面72的过滤器保持机构30’。空气处理装置22’基本与上述空气处理装置22相同。过滤器保持机构30’确立了第一主体70与凸缘48之间尺寸减小的进入高度H_进入(与最大室开口高度H_室(图2A)相比)，第一主体和凸缘被构造为有选择地将过滤器组件24(图2C)保持在过滤器室40中。过滤器组件24相对于第一主体70的操纵基本与上文所述相同，借此，过滤器组件24将发生基本非永久性挠曲(通过在与支承面72相对的过滤器组件24的边界部分上施加力)，挠曲量足以使其越过第一主体70的末端边缘80。采用这种构造，通过第一主体70的内表面82与凸缘48的过滤器支承面50将过滤器组件24保持在过滤器室40中。

图8A与图8B中还示出了根据本发明原理实施的空气处理装置的另一个实施例22″。空气处理装置22″包括如前文所述的壳体26(并因此包括骨架46与凸缘48)与过滤器保持机构30″(一般性提及)，以及多个未示出的其他部件。过滤器保持机构30″也与骨架46相连并包括第一主体120、至少一个支承面122(在图8B中一般性提及)与第二主体124。多种部件的详细介绍见下文。然而，一般来讲，第一主体120与第二主体124是刚性的、不可移动的结构，所述结构形成通向过滤器室40的尺寸减小的入口(即，在宽度尺寸方向)。支承面122形成一种装置，用于通过促使过滤器组件24在第一主体120与第二主体124附近发生挠曲，使过滤器组件24(图2C)可轻松插入/移除过滤器室40。

第一主体120在过滤器室40进入端42附近从骨架46的第一侧面56(沿过滤器室40的宽度方向)向内(或相对于图8A与图8B中的取向向右)延伸。通过比较图8A、图8B(以别的方式示出了第一主体120)与图2A与图2B(未示出第一主体120)，还可以进一步说明第一主体120的伸出部或凸起。第一主体120相对于第一侧面56的相应尺寸横向居中，但在其他实施例中可以相对第一侧面56偏移。无论如何，具体参考图8B，第一主体120限定了内表面130、外表面132与末端边缘134。末端边缘134形成于内表面130与外表面132的交汇处，并与第一侧面56相对。因此，第一主体120从第一侧面56向末端边缘134的横向伸出部代表第一主体120的一段长度。

在一个实施例中，内表面130与外表面132起到两个支承面122的作用。因此，对图8A与图8B的这一个实施例，支承面122与第一主体120整体地形成。作为另外一种选择，过滤器保持机构30″的支承面122可以与第一主体120分别形成(例如，如作为下文所述第二主体124的一部分)。

在一个实施例中，第二主体124的形状和构造与第一主体120相同，并从骨架46的第二侧面58(因此沿过滤器室40的宽度尺寸方向)向内(或相对于图8A与图8B的取向向左)延伸或凸出。第二主体124相对于第一主体120(和一个实施例中的第二侧面58)横向居中；然而，作为另外一种选择，第一主体120与第二主体124可以彼此相对横向偏移和/或相对于相应的侧面56、58横向偏移。无论如何，第二主体124限定了内表面140、外表面142与末端边缘144。同样，第二主体124的一段长度在末端边缘144处形成，内表面140与外表面142起两个支承面122的作用。

第一主体120与第二主体124的末端边缘134、144一起限定了过滤器室40的尺寸减小的入口A。更具体地讲，在图8A与图8B所示的实施例中，第一主体120与第二主体124一起在入口A处限定了过滤器室40的有效宽度W_进入，该宽度小于最大室进入宽度W_室。如下文所述，所选的入口A处的宽度W_进入小于将与空气处理装置22″一起使用的过滤器组件24(未示出)的相应尺寸(如，宽度)。在一个实施例中，主体120、124中每一个的长度在1-10mm的范围内，优选地在2-6mm的范围内，但也可以采用其他尺寸。

各个主体120、124的内表面与外表面130、132与140、142优选地被成形为不垂直于骨架46的相应侧边56、58限定的平面。采用这种构造，表面130、132与140、142起到将过滤器组件24(图2C)导入或导出过滤器40的引导表面的作用。例如，如图8B所示，在一个实施例中，每个主体120、124都具有弯曲或凸状外形，同时相应的表面130、132与140、142基本上对称。作为另外一种选择，主体120、124可以采用多种对称或不对称的其他形状。为此，图8C示出了可供选择的实施例第一主体120’与第二主体124’，每个主体都具有截平的三角形外形，同时相应的末端边缘134’、144’为小半径顶端。尽管示出的第一主体120与第二主体124与120’、124’具有相同的外形，但在其他实施例中，第一主体120与第二主体124采用的是相异的形状。

过滤器组件24相对于空气处理装置22″的操作(例如将过滤器组件24插入过滤器室24)与前面的实施例类似，所述操作初步参考图9A与图9B的描述。将过滤器组件24放置在过滤器室40的进入端42，同时第三边界部分60c邻接或邻近第一主体120的外表面132，而第四边界部分60d邻接或邻近第二主体124的外表面142。然后用户(未示出)向过滤器组件24施加压力(在图9B中以箭头F表示)。力F可以相对于过滤器组件24以一种或多种方向施加。例如，在一个实施例中，力F是沿基本平行于过滤器室40中轴C的方向(即，基本垂直于过滤器组件24的一个平面)施加的，从而将过滤器组件24推向过滤器室40(在图9B中以F1表示)。作为另外一种选择或除此之外，力F可以与过滤器组件24的一个平面平行(如，图9B中所示的力F2施加在边界部分60c和/或60d中的一个或同时施加在二者上面)。优选的是，在邻近边界部分60a-60d中之一的中心处施加力F。无论如何，在力F的作用下，过滤器组件24受压贴紧外表面132和/或142，外表面132和/或142继而向相应边界部分60c和/或60d施加压力，使得边界部分60c和/或60d发生非永久性挠曲或变形。这样，外表面132和/或142起到支承面的作用，边界部分60c和/或60d在其处挠曲。

随着过滤器组件24进一步向内移动(即，进入过滤器室40)，边界部分60c、60d继续挠曲/变形，同时边界部分60c、60d沿相应主体120、124的外表面132、142前进，直到边界部分60c、60d到达相应的末端边缘134、144处。当过滤器组件24越过末端边缘134、144时，第一主体120与第二主体124不再明显阻止过滤器组件24进一步向内移动。而过滤器组件24从挠曲状态自然回复自然状态(图2C)。过滤器组件24回复自然状态的程度可以使边界部分60c、60d接触相应的内表面132、142并沿相应的内表面132、142前进。无论如何，如图10A与图10B所示，过滤器组件24被纵向放置在末端边缘134、144与凸缘48之间，而且向自然状态回复，在宽度方向伸展。同样，过滤器组件24的宽度可以不回弹或回复到自然宽度(在施加力F之前)，但过滤器组件24回复达到的最终宽度W_过滤器应大于有效入口宽度W_进入并小于(或等于)最大室开口宽度W_室。

过滤器组件24/过滤器保持机构30″的构造与尺寸应使得过滤器组件24从挠曲状态基本回复原状时同时接触第一主体120与第二主体124和凸缘48。作为另外一种选择，过滤器组件24/过滤器保持机构30″的构造与尺寸可使得当过滤器组件24完全回复自然状态时，过滤器组件24松散地保持在第一主体120与第二主体124与凸缘48之间。在任一情况中，都是通过凸缘48、第一120与第二主体124将过滤器组件24捕获在过滤器室40中。也就是说，过滤器支承面50防止过滤器组件24移出返回端44，而第一主体120的内表面132/末端边缘134与第二主体120的内表面142/末端边缘144防止过滤器组件24移出进入端42。

需要时，可以通过多种方式将过滤器组件24从过滤器室40中移除，例如用户(未示出)抓住边界部分60c、60d并将过滤器组件24从过滤器室40向外拉，有效地重复上述步骤，这样，通过与相应内表面130、140的界面向其施加压力，边界部分60c、60d将在末端边缘134、144周围发生挠曲或变形。作为另外一种选择，用户可以抓住第一边界部分60a并施加弯矩，使过滤器组件24以大致向下的方向旋转，从而将过滤器组件24从过滤器室40中移除。采用这种方法，过滤器组件24实际在第二边界部分60b处相对于骨架46绕轴旋转。因此，由于存在与相应内表面130、140的支承面，第三边界部分与第四边界部分60c、60d分别相对于第一主体120与第二主体124挠曲。继续旋转过滤器组件24，直到边界部分60c、60d越过了第一主体120与第二主体124，借此过滤器组件24被完全从过滤器室40中释放出来。该方法的一个优点是枢轴点可以作为杠杆(支点)，让用户施加的力加倍；如果第一主体120与第二主体124在骨架46相应侧面56、58的正中心，当向顶部或第一边界部分60a施加拉力时，用户具有2∶1的杠杆优势。同样，可以通过使第一主体120与第二主体124的位置靠近骨架46的底面54而进一步加强这种杠杆优势。

尽管过滤器保持机构30″被描述为同时包括第一主体120与第二主体124，但在一些可供选择的实施例中，可以只形成第一主体120。

再回到图8A与图8B，为了让用户能更容易地插入/移除过滤器组件24(图2C)，在一个可供选择的实施例中，过滤器保持机构30″还包括一个或多个沿(例如)骨架46顶面52的手指狭槽。图11示出了这种构造的一个实例，其中示出的空气处理装置150具有骨架154与凸缘156限定的过滤器室152(一般性提及)，以及过滤器保持机构158。过滤器保持机构包括第一主体160与第二主体(未示出)(一个或两个主体会形成至少一个支承面，一般性提及为164)以及一个或多个手指狭槽166。手指狭槽166被形成为在骨架154顶面168上下陷的凹槽，而且其尺寸应允许用户(未示出)的手指插入过滤器室152。

根据本发明各方面实施的空气处理装置(包括过滤器保持机构)及有关使用方法比以前的设计有显著的改进。过滤器保持机构不可能导致移动部分失效，而且制造方便，成本低廉，可以作为空气处理装置壳体的一部分制造，也可以方便地安装在现有的壳体上。过滤器保持机构及有关使用方法以过去未认识到的方式，利用现有可置换过滤器组件固有的非永久性挠曲(或内部弹力)得到优点。

尽管本文图示并描述了具体的实施例，但本领域中的普通技术人员应当认识到，在不脱离本发明范围的前提下，可以用多种替代和/或等效的具体实施方式来取代图示及描述的具体实施例。该专利申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施例的所有修改形式或变体。因此，本发明仅受权利要求及其等同物限制。

Claims (29)

1.一种便携式空气处理装置，包括：

鼓风机；

壳体，其固定所述鼓风机，并形成对所述鼓风机流体打开的过滤器室，所述过滤器室由进入端及与进入端相对的返回端限定，其中所述过滤器室具有高度、宽度与深度尺寸，其尺寸被设计为有选择地接纳过滤器组件，而且至少包括以下部件：

骨架，其从所述进入端延伸到所述返回端，以确立所述过滤器室的最大高度与最大宽度；

凸缘，其在所述返回端相对于所述骨架向内凸出，所述凸缘提供了过滤器容纳表面；和

过滤器保持机构，其将所述过滤器组件捕获在所述过滤器室中，所述过滤器保持机构包括：

刚性的、不可移动的第一主体，其与所述骨架相连，所述主体与所述返回端隔开，并沿所述高度与宽度尺寸的方向之一相对于所述骨架向内延伸至末端边缘，其中所述末端边缘与所述骨架一起形成室入口，该口的有效高度与有效宽度中的至少一个小于所述过滤器室的相应最大高度与最大宽度，使得过滤器组件能够被捕获在所述第一主体与所述凸缘之间；

不可移动的支承面，其与所述第一主体相连，所述支承面被构造为并被设置为有利于过滤器组件通过所述末端边缘。

2.根据权利要求1所述的空气处理装置，其中所述支承面被构造为使压紧所述支承面的过滤器组件发生挠曲。

3.根据权利要求1所述的空气处理装置，其中所述支承面与所述第一主体整体地形成。

4.根据权利要求3所述的空气处理装置，其中第一主体限定了面向所述凸缘的内表面以及与所述内表面相对的外表面，所述末端边缘被设置在所述内表面与外表面之间，而且其中所述内表面与外表面中的至少一个包括所述支承面。

5.根据权利要求1所述的空气处理装置，其中所述支承面由与所述骨架相连的、刚性的、不可移动的第二主体形成，所述第二主体在所述第一主体对面相对于所述骨架向内延伸。

6.根据权利要求5所述的空气处理装置，其中所述骨架至少限定了第一侧面，此外，其中所述第一主体是从所述第一侧面伸出的插销，并且其宽度小于所述骨架的所述第一侧面的相应尺寸。

7.根据权利要求6所述的空气处理装置，其中所述骨架还限定了与所述第一侧面相对的第二侧面，此外，其中所述第二主体是越过所述插销的所述末端边缘向所述返回端纵向延伸的凸状突起。

8.根据权利要求7所述的空气处理装置，其中所述凸状突起限定了小于所述第二侧面的相应尺寸的宽度。

9.根据权利要求8所述的空气处理装置，其中所述插销相对于所述骨架的所述第一侧面居中，而且所述凸状突起相对于所述第二侧面居中。

10.根据权利要求6所述的空气处理装置，其中所述过滤器保持机构还包括与所述第一主体插销相对的、相对于所述框架向内永久性延伸的第二刚性插销，而且其中所述第一插销与第二插销一起限定所述室入口。

11.根据权利要求6所述的空气处理装置，其中所述过滤器保持机构还包括：

在所述骨架中形成的手指凹槽。

12.根据权利要求6所述的空气处理装置，其中所述壳体限定了竖式取向，使得所述骨架具有顶部和底部，而且其中所述第一主体从所述顶部伸出，而所述第二主体从所述底部伸出。

13.根据权利要求5所述的空气处理装置，其中所述第一主体包括以相反方向从所述末端边缘延伸的内表面与外表面，而且其中所述第一主体的高度从所述末端边缘沿所述内表面以及沿所述外表面逐渐减小。

14.根据权利要求13所述的空气处理装置，其中所述第一主体从所述外表面向所述末端边缘的过渡限定了入口引导表面，该入口引导表面用于沿所述第一主体引导过滤器组件。

15.根据权利要求14所述的空气处理装置，其中所述第一主体从所述内表面向所述末端边缘的过渡限定了出口引导表面，该出口引导表面用于沿所述第一主体引导过滤器组件。

16.根据权利要求13所述的空气处理装置，其中所述第一主体的横截面具有凸状轮廓。

17.根据权利要求13所述的空气处理装置，其中所述第一主体的横截面具有三角形的轮廓。

18.根据权利要求13所述的空气处理装置，其中所述第一主体与第二主体具有相同的构造。

19.根据权利要求13所述的空气处理装置，其中所述第二主体限定了设置在所述第二主体外表面与内表面之间的末端边缘，而且其中所述第二主体的高度从所述末端边缘沿相应的外表面与内表面中的每个逐渐变小。

20.根据权利要求19所述的空气处理装置，其中所述室入口由所述第一主体和第二主体的末端边缘与所述骨架共同限定。

21.根据权利要求1所述的空气处理装置，其中所述空气处理装置为室内空气净化器。

22.一种相对于便携式空气处理装置操纵过滤器组件的方法，所述方法包括：

提供空气处理装置，包括：

鼓风机；

壳体，其固定所述鼓风机，并形成对所述鼓风机流体打开的过滤器室，所述过滤器室由进入端及与进入端相对的返回端限定，所述壳体至少包括以下部件：确立所述过滤器室的最大高度与最大宽度的骨架，以及在所述返回端相对于所述骨架向内突出的凸缘；

过滤器保持机构，包括：刚性的、不可移动的第一主体，该第一主体与所述返回端隔开，并相对于所述骨架向内延伸至末端边缘，该末端边缘确立了室入口，所述室入口的有效高度与有效宽度中的至少一个小于相应的最大高度与最大宽度；以及支承面；

将所述过滤器组件放置在所述室入口处，使得所述过滤器组件的第一边界部分侧邻近所述第一主体；

向所述过滤器组件施加力，使得所述过滤器组件相对于所述支承面发生挠曲，并基本非永久性过渡到挠曲状态，在所述挠曲状态，所述第一边界部分在所述第一主体的所述末端边缘附近挠曲；

在所述挠曲状态下插入所述过滤器组件，使其完全通过所述室入口；以及

将所述力从所述过滤器组件上移除，使得所述过滤器组件自然地从所述挠曲状态基本回复；

其中，当所述过滤器组件从所述挠曲状态基本回复时，所述过滤器组件被捕获在所述过滤器室中并位于所述第一主体与所述凸缘之间。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述支承面作为所述第一主体的一体部件来提供，并限定了前侧和尾侧，而且其中施加力的步骤包括沿平行于所述过滤器室的深度尺寸的方向施加力，使得当所述过滤器组件的所述第一边界部分被沿所述支承面从所述前侧推向所述尾侧时，所述支承面向所述过滤器组件的所述第一边界部分施加压力。

24.根据权利要求22所述的方法，其中支承面形成为刚性的、不可移动的第二主体的一部分，该第二主体与所述第一主体相对的、相对于所述骨架向内延伸，而且其中所述过滤器组件包括与所述第一边界部分相对的第二边界部分，另外其中所述施加力的步骤包括当所述第二边界部分与所述第二主体接触时，向所述第一边界部分施加力，使得所述第二边界部分响应于所述力在所述支承面附近发生基本非永久性挠曲。

25.根据权利要求24所述的方法，其中对所述第一边界部分施加力的步骤的特征在于：和所述第二边界部分的基本非永久性挠曲一起，所述第一边界部分在所述第一主体附近发生基本非永久性挠曲。

26.根据权利要求22所述的方法，其中所述过滤器组件被构造为具有固有的弹性属性，另外，其中移除所述力的步骤的特征在于：所述弹性属性使所述过滤器组件从变形状态回复原状。

27.一种便携式空气处理系统，包括：

过滤器组件，其限定自然状态下的过滤器高度与过滤器宽度，并可基本非永久性挠曲到挠曲状态；和

便携式空气处理装置，包括：

鼓风机；

壳体，其固定所述鼓风机并形成对所述鼓风机流体打开的过滤器室，所述过滤器室由进入端及与所述进入端相对的返回端限定，其中所述过滤器室具有高度、宽度与深度尺寸，其尺寸被设计为有选择地接纳所述过滤器组件，而且至少包括以下部件：

骨架，其从所述进入端延伸到所述返回端，以确立所述过滤器室的最大高度与最大宽度；

凸缘，其在所述返回端相对于所述骨架向内凸出，所述凸缘提供了过滤器容纳表面；以及

过滤器保持机构，其将所述过滤器组件捕获在所述过滤器室中，所述过滤器保持机构包括：

刚性的、不可移动的第一主体，其与所述骨架相连，所述主体与所述返回端隔开，并沿所述高度与宽度尺寸之一的方向相对于所述骨架向内延伸至末端边缘，其中所述末端边缘与所述骨架一起形成室入口，该口的有效高度与有效宽度中的至少一个小于所述过滤器室的相应最大高度与最大宽度；

不可移动的支承面，其与所述第一主体相连，

其中所述过滤器室的最大高度与最大宽度大于所述过滤器组件的相应过滤器高度与过滤器宽度，而且所述室入口的所述有效高度与有效宽度中的至少一个小于相应的过滤器高度与过滤器宽度，另外，其中所述过滤器组件与所述空气处理装置被构造为，通过使所述过滤器组件在所述支承面处发生基本非永久性挠曲而在所述末端边缘附近产生间隙，从而所述过滤器组件可插入所述过滤器室，并被捕获在所述过滤器室中且位于所述第一主体与所述凸缘之间。

28.根据权利要求27所述的系统，其中所述入口的所述有效宽度小于所述过滤器组件的所述过滤器宽度。

29.根据权利要求27所述的系统，其中所述入口高度的有效高度小于所述过滤器组件的所述过滤器高度。

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