CN109641166A - 具有钝化过滤器寿命指示器的空气过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括视觉上均一的过滤器寿命指示器(30)的空气过滤器，该空气过滤器(1)包括：可适形的无框架的空气过滤介质(10)，所述空气过滤介质能够安装在空气处理系统的过滤器支撑层的上游面(11)的至少一部分上，其中所述可适形的无框架的空气过滤介质包括至少一个钝化区域(20)，所述钝化区域提供所述空气过滤器的视觉上均一的过滤器寿命指示器。使用过滤器寿命指示器以便能够监测空气过滤器的过滤性能的各个方面。

Description

具有钝化过滤器寿命指示器的空气过滤器

背景技术

有时使用过滤器寿命指示器以便能够确定或监测空气过滤器的过滤性能的各个方面。

发明内容

本文公开了一种空气过滤器，该空气过滤器包括可适形的无框架的空气过滤介质，该过滤介质包括提供视觉上均一的过滤器寿命指示器的至少一个钝化区域。根据下面的具体实施方式，本发明的这些方面和其它方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应当将此广泛的发明内容理解为是对可受权利要求书保护的主题的限制，不论此类主题是在最初提交申请的权利要求书中呈现还是在修订申请的权利要求书中呈现，或者另外是在申请过程中呈现。

附图说明

图1是包括示例性空气过滤器的示例性空气处理系统的一部分的侧视示意性剖视图。

图2是适形为弓形形状并且安装在弓形过滤器支撑层上的示例性空气过滤器的分解透视图。

图3是安装在过滤器支撑层上的示例性空气过滤器的前视图。

图4是在使用一段时间之后的图3的示例性空气过滤器的前视图。

图5是包括由气流阻挡构件提供的物理钝化区域的示例性空气过滤器的侧视图。

图6是包括由致密纤维的气流阻挡层提供的物理钝化区域的示例性空气过滤器的侧视图。

图7是在使用一段时间之后的包括物理钝化区域的工作实例空气过滤器的照片。

图8是在使用一段时间之后的包括化学钝化区域的工作实例空气过滤器的一部分的放大照片。

各图中的类似参考标记表示类似元件。除非另外指明，否则本文件中的所有图示和附图均未按比例绘制，并且被选择用于示出本发明的不同实施方案的目的。具体地，除非另外指明，否则仅用示例性术语描述各种部件的尺寸，并且不应当从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。

定义

尽管本发明中可以使用诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“正面”、“背面”、“向上”和“向下”以及“第一”和“第二”的术语，但应当理解，除非另外指出，否则那些术语仅以它们的相对意义使用。如本文所用，作为对特性、属性或关系的修饰语，除非以其它方式具体地定义，否则术语“大致”意指该特性、属性或关系应当能够容易被普通技术人员识别，而不需要绝对精确或完美匹配(例如，对于可量化特性，在+/-20％内)；术语“基本上”意指高度近似(如，对于定量性质而言在+/-10％内)，但同样也不需要绝对精确或完美匹配。术语“基本上”意味着近似度非常高(例如，对于可量化特性，在±2％范围内)；应当理解，短语“至少基本上”包含“确切”匹配的具体情况。然而，即使是“确切”匹配，或使用术语诸如例如相同、相等、一致、均一、恒定等的任何其它特征描述的情况，也将被理解为在普通公差内，或在适用于特定情况的测量误差内，而不是需要绝对精确或完全匹配。本文所有对数值参数(尺寸、比率等)的参考均被理解为可通过使用从参数的多次测量导出的平均值来计算(除非另外指明)。

术语“上游”用来表示实体的一个侧面(例如，空气处理系统的空气过滤器或过滤器支撑层)，移动空气(例如，在空气处理系统中)从该侧面冲击在该实体上。术语“下游”用来表示实体的一个侧面，空气通过该侧面离开实体，均如例如图2所示。

术语“可适形的”表示能够被适形(成形)为弓形构型的空气过滤介质(和包括此类介质的空气过滤器)。

术语“无框架”表示空气过滤介质(和包括此类介质的空气过滤器)，其不包括刚性周边支撑框架(例如，通道框架、夹紧框架等)，通常与许多常规的空气过滤器一起使用，以将空气过滤器保持在平面构型中。

术语“钝化区域”表示空气过滤介质的区域，其被构造为不能捕获大量PM2.5空气传播颗粒，因此，在使用空气过滤器期间，至少通常保持其原始视觉外观，即使过滤介质的其它未钝化区域由于捕获PM2.5空气传播颗粒而表现出改变的视觉外观(例如，变暗)。

术语“视觉上均一的过滤器寿命指示器”表示表现出一种视觉外观(例如，颜色)的空气过滤介质的钝化区域，其在空气过滤介质暴露于PM2.5空气传播颗粒期间和之后在钝化区域的长度和宽度上均一。

术语“PM2.5”根据国际标准组织(ISO)提供的定义使用，以表示通过尺寸选择性入口的颗粒，其在2.5μm空气动力学直径下截止效率为50％。PM2.5颗粒在空气中的浓度可通过众所周知的方法评估，诸如使用β-gauge装置(例如，可以商品名MP101购自法国普瓦西的环境公司(Environnement SA,Poissy,France)的产品)。

术语“被构造为”和类似术语至少与术语“适应”一样具有限制性，并且需要实际设计意图来执行指定的功能而不仅仅是执行此类功能的物理能力。

具体实施方式

本文公开了一种空气过滤器1，该空气过滤器1能够安装在空气处理系统100的过滤器支撑层50上，如图1的示例性实施方案所示。如在图2的分解图中进一步详细示出的，空气过滤器1是可适形的无框架的空气过滤器，其包括可适形的无框架的空气过滤介质10。在一些实施方案中，空气过滤器1可以是具有例如四个主要侧边4和四个角的矩形形状(其具体包括方形形状)；在此类实施方案中，过滤介质10因此可具有大致矩形的周边(其不排除在过滤介质10的周边中的不规则、凹口、倒角的或成角度的拐角等)。空气过滤器1包括上游侧2和下游侧3；过滤介质10因此包括上游面11和下游面12。空气过滤介质10包括至少一个钝化区域20，该钝化区域提供空气过滤器1的视觉上均一的过滤器寿命指示器30，如本文稍后详细讨论的。

空气过滤介质10为可适形的；此外，不存在在刚性周边支撑框架，并且空气过滤器1必须是可适形的。这意味着空气过滤器1可适形(弯曲)成弓形形状，如图2所示。适形能力是可逆的和可重复的，并且可由空气过滤器1的用户手动执行，而不需要任何专用工具。如稍后将详细讨论的那样，可进行此类适形，以便使空气过滤器1适形于弓形构型，该弓形构型与空气过滤器1安装在其上的空气处理系统的弓形过滤器支撑层(例如，网片或筛网)的形状相匹配。不承载任何类型的刚性框架或结构的空气过滤器1不同于常规的空气过滤器和所谓的筒式过滤器两者，空气过滤器永久保持在平面构型中(不管由于例如过滤介质打褶而导致的任何局部偏差)，筒式过滤器包括永久保持在弓形构型中的过滤介质的一个或多个层。

为了成为如本文所述的可适形，过滤介质10可有利地表现出相对低的刚度。在一些实施方案中，介质的刚度可通过泰伯刚度(如美国专利No.7235115中所述测量的，该专利为此目的通过引用方式并入本文)来表征。在各种实施方案中，过滤介质10可由表现出小于1.0、0.8、0.6或0.4泰伯刚度单位的泰伯刚度的材料组成。在一些实施方案中，介质的刚度可通过格利刚度(如美国专利No.7947142中所述测量的，该专利为此目的通过引用方式并入本文)来表征。在各种实施方案中，过滤介质10可包括表现出小于100mg、80mg或60mg的格利刚度的材料。

根据定义，过滤介质10(和过滤器1)不包括任何种刚性的支撑框架。具体地，没有刚性支撑框架(例如，美国专利No.8685129中公开的一般类型的通道框架，美国专利No.7537632中公开的一般类型的通道(盒子)框架，美国专利No.8702829中公开的一般类型的夹紧框架，等等)安装在过滤介质10的周边上。然而，这并不排除一个或多个辅助部件的存在，例如靠近过滤介质10的边缘。本文为了方便起见，此类部件将以术语“边界条”描述。根据定义，除了刚性过滤器1之外，任何此类边界条或条带必须起到一些功能(例如，紧固功能、装饰功能等)，使得过滤器1不能如本文所公开的那样适形。普通技术人员将容易理解，虽然在一些实施方案中，此类边界条可能沿着过滤器1的边缘赋予一定程度的侧向刚度(这可能例如使得更容易抓住过滤器的边缘而不使其卷曲或下垂)，根据定义，此类边界条将不影响使过滤器适形为弓形形状的能力。

无论具体的组成和功能如何，任何此类边界条将包括相当小(例如，小于3mm、2mm或1mm)的总厚度(在过滤器1的上游-下游方向上)。因此，此类边界条将不同于例如周边框架(诸如通道框架等)的区段，此类周边框架通常具有例如10mm或更大的厚度。一般来讲，此类边界条通常可采用邻近过滤器1的边缘附接的层(无论是由布、纸等制成)的形式。作为具体示例，过滤器1的一个或多个边缘可包括例如机械紧固材料的条带(例如，钩环紧固系统的钩带或环带)、压敏粘合剂的条带等等(这可能有助于将过滤器安装在空气处理系统的过滤器支撑层上)。或者，边界条可提供空间以允许用户记录空气过滤器初始安装到空气处理系统中的日期。在一些实施方案中，边界条可以是附接到过滤介质10的边缘或边界的单独提供的层。在其它实施方案中，可通过使过滤介质10的边缘致密化(例如，通过压延、超声焊接、针缝等)来提供边缘条带。

在一些实施方案中，过滤介质10未打褶(意味着不存在具有大于1.0mm的褶皱高度的可识别褶皱)。在其它实施方案中，过滤介质10可打褶，例如，以小于约20mm、15mm、10mm、5mm、4mm、3mm或2mm的褶皱高度。在一些实施方案中，任何此类褶皱可以是正弦的，这意味着此类褶皱的尖端具有至少约2mm的平均曲率半径。(此类正弦褶皱不同于例如包括极其平坦的壁的“之字形”褶皱，该壁在褶皱尖端处以极小的曲率半径相交。)过滤介质10可通过任何合适的方法打褶(例如旋转式打褶、刀片式打褶)，或者通过一组瓦楞齿轮加工介质(例如以美国专利5256231、9278301和9174159中公开的方法的任何合适的变型)。

过滤介质10可包括能够根据需要可适形的任何合适的空气过滤材料。可能合适的材料可以包括例如：纸；热塑性或热固性材料的多孔膜；合成纤维或天然纤维的非织造(诸如由预成型纤维诸如短纤维熔喷或纺粘或加工)幅材；稀松布；织造的或编织的材料；泡沫；驻极体或带静电的材料；玻璃纤维介质；或两种或更多种材料的层压物或复合材料。例如包含聚乙烯、聚丙烯或聚(乳酸)的非织造聚合物幅材可以是合适的。可以使用任何合适的制造非织造幅材的方法(例如，熔喷、熔纺、梳理等)。过滤介质10还可以包括吸附剂、催化剂和/或活性炭(颗粒、纤维、稀松布和模制形状)。

在至少一些实施方案中，过滤器1可基本上由过滤介质10的单个层组成(但过滤介质10本身可以是多层材料)。此类介质可以由例如上面讨论的介质的层压层或者层压到一层或多层过滤介质的其它基材组成。在一些实施方案中，可以在过滤介质10的上游侧面上使用预过滤层。此类预过滤层可包括例如聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(乳酸)或这些材料的共混物。换句话讲，在一些实施方案中，空气过滤介质10可包括基底(例如过滤)层连同根据需要用于任何目的的任何其它一层或多层。例如，高度开放的塑料结网或网片可被层压到介质上，以便例如增强空气过滤介质的耐磨性。任何此类层可以通过任何合适的方法，例如通过粘合剂(热熔融粘合剂、压敏性粘合剂等)、压延、超声粘结、针缝等进行的熔融粘结来粘结到例如基底(例如过滤)层。

在具体实施方案中，过滤介质10可以是驻极体材料，包括任何带电材料，例如如美国专利RE 30782中所述的分离的原纤化带电纤维。此类带电纤维可以通过常规方法形成非织造幅材，并且任选地接合到如美国专利5230800中公开的形成外部支撑层的稀松布。在其它具体实施方案中，过滤介质10可为熔喷微纤维非织造幅材(例如，诸如美国专利4813948中所公开的)，其包括至少一些包含带电驻极体部分的纤维。可能特别适用于某些应用的过滤介质可包括：例如在授予Fox的美国专利8162153中描述的一般类型的介质；授予Berrigan的美国专利申请公布20080038976中描述的一般类型的介质；以及授予Both的美国专利申请公布20040011204中描述的一般类型的介质和通常称为摩擦带电介质的介质。如果需要，任何此类介质可以被充电以形成驻极体。

过滤介质10的材料(例如，非织造纤维)可包括任何期望的添加剂或辅助组分。在具体实施方案中，此类纤维可包括着色剂(例如白色颜料诸如碳酸钙、二氧化钛、碳酸钡、高岭土等)，以提供具有非常白的初始颜色的过滤介质10。如下所述，这可增强可视觉上评估过滤介质的状况的容易程度。

钝化区域

空气过滤器1的空气过滤介质10包括至少一个钝化区域20，该钝化区域提供空气过滤器的视觉上均一的过滤器寿命指示器。钝化区域是指空气过滤介质10的区域，其不能捕获大量PM2.5空气传播颗粒，并且在使用空气过滤器期间，至少通常保持其原始视觉外观(即，颜色或色调)，即使过滤介质的其它未钝化区域由于捕获PM2.5空气传播颗粒而变得显著变色(例如，变暗)。过滤介质10的区域可以两种一般方式之一加以钝化。其可被物理钝化，这意味着通过该区域的气流可被物理阻挡，使得通过该过滤介质区域可产生很少或没有产生气流，从而允许在该介质区域中捕获很少或没有捕获PM2.5空气传播颗粒。或者，其可被化学钝化，这意味着即使空气仍然能够流过该介质区域，在该区域中介质已经过化学处理(例如，该区域可包括很少或没有包括带电的驻极体部分)，使得其不能够捕获通过该介质区域的大量PM2.5空气传播颗粒。下面详细描述和讨论这两种通用方法。

视觉上均一的过滤器寿命指示器

如上所述，钝化区域20(或组合的多个钝化区域20)提供视觉上均一的过滤器寿命指示器30。这意味着在使用空气过滤器1期间(包括在空气过滤器1的有效寿命结束时)，钝化区域20继续表现出均一的视觉外观(例如，颜色)。也就是说，在过滤介质10暴露于22.5空气传播颗粒期间和之后，过滤介质10的钝化区域20在其整个区域中继续表现出均一的外观。简而言之，由于捕获PM2.5空气传播颗粒，过滤介质的未钝化区域26将表现出外观的变化(即，未钝化区域的颜色会变暗)。(虽然也可捕获其它尺寸的空气颗粒)，但是已观察到，PM2.5颗粒(例如通过包括大量的烟灰颗粒)似乎对介质的视觉外观具有最强的影响。相比之下，钝化区域在视觉外观上将表现出很少的整体变化，并且具体地在钝化区域的长度和宽度上将不表现任何显著的外观变化。换句话讲，在其侧边缘21附近的钝化区域20的区域的视觉外观将不以相对于钝化区域20的中心区域的不同速率或不同程度变化(如图4中的示例性表示所示)。在这种情况下，如本文所公开的提供视觉上均一的过滤器寿命指示器的钝化区域不同于例如授予Kubokawa的美国专利No.6110260中公开的一般类型的视觉过滤器寿命指示器，其中视觉指示区域(持续暴露于空气传播颗粒)的外观变化从指示器周边附近的区域朝向与指示区域的中心相邻的区域向内进行。

此外，本文所公开的布置提供空气过滤器，其中钝化指示区域至少通常保持其原始外观，即使过滤器的剩余的、未钝化的区域由于PM2.5颗粒的积聚而变色。在此类布置中，钝化区域因此用作参考，其中参考钝化区域的外观与逐渐变色的未钝化区域的外观之间的对比是评估有用的过滤器寿命的机制。此类布置不同于那些布置(例如，如专利DE4413148A1中所公开的)，其中指示区域本身的外观变化是评估过滤器的机制(而不是作为参考的指示区域)。还值得注意的是，目前所公开的布置不同于那些依赖监测由于空气过滤介质中的颗粒积聚引起的压降的増加的布置(作为本文工作实例中讨论的证据)。事实上，目前公开的布置不同于那些依赖于视觉外观差异的布置，该布置与由于空气过滤介质中的颗粒积聚引起的流动阻力/压降的变化相对应而发展。

更详细地，图3示出了包括空气过滤介质10的空气过滤器1，空气过滤介质10包括钝化区域20，钝化区域20提供视觉上均一的过滤器寿命指示器30。过滤器1安装在过滤器支撑层50上(图3和图4是理想化的平面图，其中层50的曲率和过滤器1被忽略以便于呈现)。在图3的特定实施方案中，过滤器1以高旁通比构型进行构造，其中过滤器1在安装在空气处理系统的过滤器支撑层(例如，筛网)50上时离开至少一个区域54，在该区域中空气可在没有通过过滤介质10的情况下流过筛网50；此类布置在本文稍后详细讨论。

当首次安装时，过滤介质10的所有区域(包括钝化区域20和非钝化区域26两者)可表现出相同的外观(例如，颜色)。例如，过滤介质10可表现出浅米色或白色(如图3所示)。随着时间的推移，由于空气传播颗粒(尤其包括PM2.5颗粒)被过滤介质10的非钝化区域26捕获，非钝化区域26将在外观上变暗(例如，将变成深灰色或黑色)，如图4中的示例性实施方案中所示。相反，钝化区域20不能捕获大量此类颗粒，并且将保持其原始外观或非常接近其原始外观。具体地，整个区域20将继续均一地表现出这种外观，而不是发生区域20的边缘首先变暗的任何种类的梯度，区域20的侧向内部区域最初保持原始的明亮外观，然后也逐渐变暗。如在工作实例中所证明的，已经反复观察到在暴露于空气传播颗粒期间和之后表现出均一的视觉外观的钝化区域20的这种现象。工作实例还证明，已经发现钝化区域20在外观上看起来变化最大的是，在某些情况下表现出非常轻微的整体变暗(例如，变灰)。已经观察到这发生在整个钝化区域20上而不是以梯度发生；此外，其在外观上是如此温和(与非钝化区域26发生的变暗相比)，使得其不应当阻止普通技术人员容易地观察钝化区域和非钝化区域之间的对比度。此外，在已经达到过滤介质的有效寿命之后，钝化区域的任何这种变灰通常可不明显变得明显。

钝化区域20或多个钝化区域20的组合尺寸应当足够大以使用户容易看到(例如，当非钝化区域26已经充分变暗以使区域20的视觉外观与非钝化区域26的视觉外观形成对比时)。在各种实施方案中，过滤介质10的钝化区域20可表现出的总体尺寸为至少约1平方厘米、2平方厘米、4平方厘米、8平方厘米或12平方厘米。在另一个实施方案中，钝化区域可表现出的尺寸为至多约100平方厘米、80平方厘米、60平方厘米、40平方厘米或20平方厘米。在一些实施方案中，钝化区域20占空气过滤器1的过滤介质10的总面积可为至少约4％、6％、8％或10％。在另一个实施方案中，钝化区域20占空气过滤器1的过滤介质10的总面积可为至多约20％、15％或12％。

在过滤介质10的有效寿命结束时，空气过滤介质10的钝化区域20将表现出比过滤介质10的非钝化区域26更明亮的视觉外观(例如，颜色或色调)。例如通过L*a*b*颜色空间(CIE2000)中的L值的ΔE(Δ-E)差异可评估此类差异。CIE L*a*b*颜色空间是一种众所周知的颜色评估方法，其中L*轴上的0-100表示黑白范围，所谓的ΔE(delta-E)参数表示两个值之间的差异(例如在L*轴上)。在各种实施方案中，在过滤介质10的有效寿命结束时，与非钝化区域26相比，钝化区域20的L*轴ΔE可以是至少约10、20、30、40、60或80。还注意到，在各种实施方案中，钝化区域20的视觉上均一的外观(例如，在过滤介质10的有效寿命结束时)可对应于在钝化区域20上的平均的L*轴ΔE为不大于约8、6、4或2。(在此类评估中，应当忽略区域20明显由于人工痕迹诸如变得部分脱落的气流阻挡构件的边缘造成的任何外观上小的偏差。)还值得注意的是，在各种实施方案中，过滤介质10在其安装在空气处理系统中并且暴露于包含PM2.5颗粒的气流之前的初始条件下可表现出的L*值为至少90或95。如果需要，过滤介质10的材料(例如，纤维)可包括一种或多种增白剂(例如颜料诸如碳酸钙、二氧化钛等)，以便增加介质10的初始L*值，并且使得在通过过滤介质的非钝化区域捕获PM2.5颗粒时发生的视觉外观的差异更加易于明显。

如本文所用，过滤介质的有效寿命定义为过滤器的过滤效率已经降低到其初始值的50％以下的时间。为此目的，可以使用本文工作实例中所述的渗透率/过滤效率/过滤品质因子测试方法评估过滤效率。应注意，如果需要，即使在“有效寿命”结束后，用户也可选择继续使用空气过滤器1；相反，如果需要，用户可在其达到其“有效寿命”结束之前选择置换空气过滤器。即，使用“有效寿命”的术语是为了方便地表征过滤效率的特定方面的性能，并且并不意味着空气过滤器在达到“有效寿命”之后不能执行至少一些有益的过滤。

化学钝化

在一些实施方案中，至少一个钝化区域20为化学钝化区域25(如在图3的示例性实施方案中)。这意味着即使空气可仍然能够流过介质的该区域(例如，过滤介质10的该区域中的纤维在物理上(例如在尺寸和形状上以及它们的集体布置上)与过滤介质10的非钝化区域中的纤维无法区分)，在区域20中，介质已经过化学处理，使得与非钝化区域26捕获此类颗粒的能力相比，其不能够捕获流过介质的该区域的大量的PM2.5颗粒。在特定实施方案中，过滤介质10包括带电驻极体部分(例如，由非织造幅材诸如吹制的微纤维幅材的纤维承载)。在此类实施方案中，钝化区域20将表现出与非钝化区域26相比数量显著减少的此类带电驻极体部分。此类布置可以任何合适的方式实现。例如，区域20可以在充电过程(诸如例如电晕充电过程、摩擦充电过程或水力充电过程)期间被筛网或模板物理地阻挡或屏蔽，使得区域26被充电，而区域20基本上保持不带电。另选地，可对过滤介质10的整个区域充电，但是可对区域20进行后处理以使该区域中的带电驻极体部分灭活，同时区域26保持不受影响。例如，区域20可暴露于酒精处理(例如，通过浸渍、浸泡或喷雾程序，其中使酒精介质与带电纤维接触)，同时区域26被物理地阻挡或屏蔽。此类酒精处理可有效地使处理区域中的许多(例如，基本上所有)带电驻极体部分灭活。(当然，在完成灭活之后，可从过滤介质的处理区域除去例如干燥酒精介质。)在其它实施方案中，区域20可选择性地暴露于高能辐射，例如源自Co⁶⁰源的X射线或γ辐射，在某些情况下发现其使带电驻极体部分灭活。

直接获得例如幅材中带电驻极体部分的数量的精确测量并非微不足道的，通过众所周知的过滤品质因子(根据Fox的7754041中概述的程序测量)，可最容易地表征此类区域的灭活。如本文所公开，空气过滤介质的化学钝化区域将表现出比空气过滤介质的非钝化区域的品质因子小的品质因子。在各种实施方案中，空气过滤介质的化学钝化区域的品质因子与空气过滤介质非钝化区域的品质因子之比可小于约0.5、0.4、0.3、0.25、0.10或0.05。

物理钝化

在一些实施方案中，至少一个钝化区域20为物理钝化区域22。这意味着通过该区域的气流被物理阻挡，使得通过该过滤介质区域可产生很少或没有产生气流，从而允许在该介质区域中捕获很少或没有捕获空气传播颗粒。换句话讲，即使钝化区域20可以是例如非织造幅材的区域，该区域包括带电驻极体部分并且因此能够捕获例如PM2.5空气传播颗粒，通过该区域的气流也被阻挡，使得不产生气流，结果是，很少此类颗粒穿透幅材的该区域以便被捕获。在各种实施方案中，空气过滤介质的物理钝化区域的品质因子与空气过滤介质非钝化区域的品质因子之比可小于约0.4、0.25或0.10。

如图5的示例性实施方案所示，在一些实施方案中，通过将气流阻挡构件23附连至过滤介质10的主表面可实现物理钝化。此类构件23可以是例如空气不可透过的片材或膜，例如在一侧上使用压敏粘合剂以允许其粘接性地粘附到过滤介质10。可使用任何合适的材料(例如，包括空气不可透过的背衬连同压敏粘合剂的胶带，所述压敏粘合剂适于粘结到所考虑的过滤介质)。构件23(例如其层)必须完全不可渗透空气(例如，必须包括致密的膜)并非严格必要。相反，在一些实施方案中，构件23仅需要表现出足够高的流动阻力(例如背衬可为具有足够高基重和低蓬松度的非织造幅材)，其将进入区域20的气流限制为可接受的量。

可评估构件23或其层的气流阻力的一种简单方式是使用透气性密度计(诸如可购自纽约特洛伊的格利精密仪器公司(Gurley Precision Instruments,Troy,NY)的那些密度计)，其中测量指定体积的空气在指定的力下通过基材的特定区域的时间(如授予Mrozinski的美国专利No.6858290中所述)。如果基材具有足够低孔隙率和/或足够小孔径的组合以表现出适当(足够高)的密度计时间，则基材可以是使用气流阻挡层的良好候选物。在各种实施方案中，合适的基材可表现出的100cc的密度计时间为至少约5秒、10秒、20秒、50秒或100秒。在一些实施方案中，构件23可包括致密膜，例如具有的密度计时间为例如大于1000秒。

在各种实施方案中，此类气流阻挡构件23可安装在过滤介质10的上游面11上或下游面12上。也就是说，不需要将此类层安装在上游面上；即使安装在介质10的下游面上，其仍可有效地防止气流通过空气过滤介质10。事实上，在介质10的下游面12上的安装构件23可提供介质10的上游面11(这是观察者可最容易地检查的面，而不必将介质10从其在空气处理系统的过滤器支撑层50上的其位置移除)最容易在视觉上进行检查，而没有由于气流阻挡构件本身的存在而导致的任何分散。在过滤介质10为基本上不透明的实施方案中，可能不需要针对构件23的外观(例如颜色)采取特别措施。

然而，在一些实施方案中，气流阻挡构件23可安装在过滤介质10的上游面11(例如，由用户加以视觉检查的面)上。在许多此类实施方案中，气流阻挡构件23的所有这些层(例如背衬层和压敏粘合剂层)可在视觉上清晰(例如，足够半透明或透明)。在这种情况下，通过构件23将容易地看到钝化区域20的过滤介质10，使得可容易地确定其与非钝化区域26的过滤介质10的外观相比的外观。在其它实施方案中，构件23的最外层(例如背衬)可被选择为与过滤介质10的初始颜色相同的颜色。在这种情况下，此类构件的最外(可见)层将被认为提供如本文所公开的视觉上均一的过滤器寿命指示器。

由于空气过滤器1不包括如本文其它地方所广泛讨论的刚性框架，根据定义，气流阻挡构件23不是由作为空气过滤器1的零件提供的刚性框架的任何部分(例如，延伸部)提供的。

在一些实施方案中，过滤介质10包括至少一个层，至少一个层为非织造幅材，并且物理钝化区域22包括这样的区域，其中非织造幅材的至少一些纤维被共同致密化以形成气流阻挡层。这可方便地通过使用热能(任选地连同压力)来实现，以便至少部分地熔融至少一些纤维，以使纤维凝聚到致密层24中，如图6的示例性实施方案所示。此类层将至少基本上防止通过其中的气流(此外，在形成致密层的纤维中的任何带电驻极体部分现在可被埋在层内并且不能够捕获空气传播颗粒)。可不必使该层对气流完全不可渗透，只要其足够不可渗透以允许使用本文公开的方法即可。在各种实施方案中，提供过滤介质10的物理钝化区域22的致密层24可表现出的100cc的密度计时间为至少约5秒、10秒、20秒、50秒或100秒。应当理解，与未致密化纤维区域相比，纤维的致密化可引起层24的外观的一些轻微变化。然而，只要层24的外观在足够的视觉上类似于未致密化纤维区域(即，非钝化区域26)的初始外观的外观，层24仍然可如本文所公开的那样使用。为实现上述效果而施加的热能(例如连同压力)可以任何合适的方式进行，例如通过使用超声波喇叭、用压延辊加热压延等。应注意，通常用于将某些有机聚合物非织造幅材(例如熔纺纤维)的纤维粘结在一起的超声波点粘结或压延点粘结将不符合本文所定义的钝化区域，除非此类粘结区域具有足够的个体尺寸并且以足够的数量存在，使得它们的外观与幅材的非粘结区域的外观之间的对比容易被观察者看到。因此在一些实施方案中，如本文所公开和定义的钝化区域不涵盖非织造幅材的点粘结区域。在其它实施方案中，共同提供钝化区域的点粘结区域将表现出的平均个体尺寸为至少1、2或4平方毫米，并且将共同占据的面积为至少约1、2或4平方厘米。

在一些实施方案中，过滤介质10的区域可通过在其中浸渍可流动材料(例如液体或熔融聚合物)进行物理钝化，然后使材料固化以形成致密的气流阻挡层。以与上述类似的方式，此类层不一定必须对气流完全不可渗透，并且可表现出上面列出的任何密度计时间。

带有如本文所公开的视觉上均一的过滤器寿命指示器30的空气过滤器1可用于任何空气处理系统。此类空气处理系统可以是例如采暖-通风-空调(HVAC)系统(无论是集中式系统还是如下所述的所谓的小型分体式系统)，室内空气净化器、用于车辆的客舱空气过滤器、用于内燃机的过滤器等。

参考图1的示例性设计，在一些实施方案中，空气过滤器1可安装在空气处理系统100的弓形过滤器支撑层50的上游面55上。在特定实施方案中，空气过滤器1将安装在空气处理系统中，该空气处理系统是所谓的小型分体式空气处理(例如HVAC或空气调节)系统。普通技术人员将理解，一些强制通风系统是集中式空气处理系统(例如HVAC系统)，其中通过多个空气回流入口(例如，位于建筑物中的多个房间中)收集待处理的空气。因此，此类系统通常包括单个中央鼓风机，该鼓风机被布置成处理来自多个房间的相对大量的空气。此类集中式系统将不同于所谓的小型分体式系统(通常称为“无管道”系统)，其通常通过单个空气回流局部地收集空气，并且包括设计成在单个房间内再循环空气的鼓风机。(代表性的小型分体式HVAC系统包括例如以商品名HALCYON购自日本东京的富士通(Fujitsu(Tokyo,JP))的产品。)

应注意，图1以理想化的通用表示示出了小型分体式空气处理系统的进气部分，并且是非限制性的。例如，虽然空气过滤器通常定位在鼓风机101的上游(例如，使得过滤器可帮助保护鼓风机101和空气调节系统的热交换部件免受颗粒碎片的影响)，但过滤器1不一定需要与鼓风机101紧密物理接近。如果需要(为了例如美学目的和/或保护过滤器1免受损坏)，则过滤器盖60可定位在过滤器1的上游，如图1所描绘的。过滤器盖60应当允许足够的气流使得空气处理系统能够运行并且因此可以是例如任何合适类型的穿孔片材、网片或筛网、百叶窗或窗口材料等。在许多实施方案中，过滤器盖60可对通过过滤器1并进入HVAC进气口中的气流具有可忽略的影响。在一些实施方案中，过滤器盖60可为例如固体，但是可从过滤器1向外偏移足够的距离以允许其足够的气流。

如在图2的分解图中更详细地示出的，在一些实施方案中，空气过滤器1将适形于空气处理系统100的弓形过滤器支撑层50的上游面55的形状。在许多实施方案中，空气过滤器1(例如，空气过滤介质10的下游面12)可与过滤器支撑层50的上游面55直接接触。在各种实施方案中，过滤器支撑层50可永久地附接到空气处理系统(例如，空气处理系统进气部分的外壳)；或者，其可从空气处理系统移除，例如，为了便于在其上安装过滤器1(之后其上具有过滤器1的过滤器支撑层50被置换到空气处理系统中)。在任一情况下，根据定义，过滤器支撑层50是空气处理系统的部件；其不是过滤器1的部件，因为过滤器1被提供给最终用户。换句话讲，刚性周边框架、刚性支撑构件等(其在空气过滤器被提供给用户时(直接或间接)附接到空气过滤器)将没有资格作为HVAC系统的过滤器支撑层50。

过滤器支撑层50包括如上所述的上游面55和下游面56。其包括透气区域53，透气区域53包括贯通开口52，空气可容易地通过贯通开口52以到达空气处理系统进气部分的内部。然而，透气区域53还包括用于支撑过滤器1的固体部分51。此类固体部分51可采取例如图2的示例性实施方案中的网片或筛网(无论布置是规则的还是不规则的)的网格或细丝的撑条的形式；或者，透气区域53可采用实心片材的形式，其中多个穿孔延伸通过其中。在许多实施方案中，至少透气区域53可采用网片或筛网的形式，其可在充分支撑过滤器1的同时有利地允许气流通过。包括无规取向的纤维(诸如例如金属网片)的一些材料可包括曲折路径形式的贯通开口。(应当理解，在许多情况下，在各种类别的透气材料诸如筛网、网片、网格、穿孔片材和类似材料之间可没有亮线区别。)在各种实施方案中，过滤器支撑层50的透气区域53的贯通开口可包括的平均直径(或在非圆形贯通开口的情况下的等效直径)小于约8mm、6mm、4mm、3mm、2mm、1mm、0.4mm或0.2mm。

在一些实施方案中，透气区域53可构成过滤器支撑层50的总面积的大部分(例如，至少60％、80％、90％或95％或更多)。在一些实施方案中，可提供一个或多个相对(例如，完全)非透气区域(图2中的示例性实施方案中示出了一个此类区域57)。此类区域可例如有利于将过滤器支撑层50附接到空气处理系统的其它部件，在过滤器支撑层50上安装过滤器1，或者可用于任何其它目的。应注意，由于过滤器支撑层50不是空气过滤器1的一部分，因此根据定义，过滤器支撑层50的非透气区域(例如图2的区域57)、过滤器支撑层50的任何实心部分(诸如例如股线、细丝或肋条)51都不可等同于如本文所公开的空气过滤器1的气流阻挡构件23。

过滤器支撑层50(例如，至少其空气透射区域53)可方便地以永久的弓形形状提供(但其可至少在某种程度上是可逆地柔性的)，例如通过模塑成型。或者，在一些实施方案中，过滤器支撑层50可为已成形为所期望的弓形形状的金属筛网或网片。因此，当安装在过滤器支撑层50上时，过滤器1可适形以匹配该形状。在各种实施方案中，弓形过滤器支撑层50可表现出的曲率半径(在其透气区域53的长度上平均的)小于约100cm、80cm、60cm、40cm、20cm或10cm。

在一些实施方案中，过滤器支撑层50可不一定是弓形层，并且不一定必须靠近空气处理系统的鼓风机风扇。例如，在一些实施方案中，空气处理系统的进气口或出气口(例如，对准器)的网筛、百叶窗式盖、穿孔格栅等可用作过滤器支撑层，在该过滤器支撑层上可安装如本文所公开的过滤器1。

过滤器1可通过任何合适的装置安装在过滤器支撑层50的上游面55上。例如，可提供粘合带(例如，在过滤器1的一个或多个边缘4处)，其可将过滤器1的一个或多个边缘粘接性地附接到过滤器支撑层50的接收区域。或者，可使用任何种类的机械紧固系统(诸如前面提及的钩环系统)。在一些实施方案中，过滤器1(如提供给最终用户)可因此具有安装到其上的部件以有利于安装到过滤器支撑层50上。在其它实施方案中，所提供的过滤器1可简单地由空气过滤介质10的区域组成。在此类情况下，过滤器支撑层50可具有例如在过滤器支撑层50的拐角处的部件(例如，销)，可将过滤器1刺穿到其上。或者，过滤器支撑层50可包括一个或多个可变形的或不可变形的夹具等等。在一些实施方案中，可使用与过滤器1和过滤器支撑层50分开提供的紧固件。可以使用任何合适的紧固件(例如，选自夹具、销、夹钳、带等)。可根据需要使用任何合适的一个或多个紧固件的任何组合(无论是提供有过滤器1，提供有过滤器支撑层50和/或单独提供)。

应当理解，在一些实施方案中(例如，其中过滤器1的一个或多个端部缠绕在过滤器支撑层50的一个或多个相应端部周围并且紧固到其背侧)，过滤器1可不必直接附接或粘附到过滤器支撑层50的透气区域53(或过滤器支撑层50的上游面55的任何部分)。因此，过滤器1“安装在”过滤器支撑层50的上游面55上的概念不一定需要将过滤器实际直接附接到上游面。此外，在一些实施方案中，安装可根本不涉及过滤器1任何直接“附接”到过滤器支撑层50。例如，通过夹在过滤器盖60和过滤器支撑层50之间的压力，过滤器1可保持在过滤器支撑层50的上游面上的适当位置。或者，过滤器1的端部可缠绕在过滤器支撑层50的边缘周围，并且通过过滤器支撑层50的边缘和空气处理系统的一些其它部件的表面之间的压力加以保持，以便相对于过滤器支撑层50将过滤器1保持在期望位置。所有此类构型都属于在空气处理系统的过滤器支撑层50的上游面上安装过滤器1的一般类别。

在许多情况下，为了使系统的总尺寸最小化(因为此类系统通常安装在房间的内壁上并且因此对于居住者是可见的)，小型分体式空气处理系统可在过滤器支撑层50的上游面55和过滤器盖60的下游面之间具有非常有限的空间。此类空间通常可小于30mm、20mm或10mm。因此，在各种实施方案中，空气过滤器1的最大上游-下游厚度(例如包括其任何边界条)可小于约30mm、25mm、20mm、15mm、10mm或5mm。

高旁通安装

已经发现，在一些实施方案中，空气过滤器1不一定必须覆盖过滤器支撑层50的整个透气区域53。也就是说，过滤器1可被构造为(例如，成形和设定尺寸)使得当其安装在过滤器支撑层50的上游面55上时，至少一个旁通区域54存在于如图3和图4中的示例性实施方案中所示的过滤器支撑层50的一些区域中(例如，在其一个或多个边缘附近)，其允许空气通过过滤器支撑层50而不通过过滤器1。因此，在各种实施方案中，过滤器1可被构造为使得当安装在过滤器支撑层50上时，获得的旁通比(定义为旁通区域54的区域与过滤器支撑层50的总透气区域53之比)为至少约15％、20％、25％或30％。换句话讲，在此类实施方案中，空气过滤介质10将占据过滤器支撑筛网的标称透气区域的面积小于85％、80％、75％或70％。(标称术语用于表示在此类计算中将忽略例如由过滤器支撑筛网50的实心股线占据的任何小区域。)应注意，在许多实施方案中，过滤器支撑层50可以是例如具有相对较小的通孔尺寸的网片或筛网，使得可绕过过滤器1的任何相对较大的颗粒碎片(例如，宠物毛发、污垢等)仍然可被捕获而不是到达空气处理系统的风扇或鼓风机。

应当理解，高旁通空气处理系统可依赖于空气多次通过空气处理系统(例如，通过将房间空气再循环到系统中)，以便实现所需的空气过滤。应当理解，此类系统不同于例如集中式HVAC系统，其中需要单程过滤(也就是说，其中基本上没有空气返回到没有首先未通过过滤器的集中式空气分配鼓风机)，并且其中空气过滤器通常以标称0％的旁通比安装。作为具体实例，在许多集中式HVAC系统中，框架式空气过滤器插入狭槽中并且抵靠保持凸缘安置(并且通过气流的压力抵靠那里加以保持)，以便表现出标称0％的旁通，除了例如在框架式过滤器的边缘周围可发生相对不显著的漏气量。相比之下，本文所述的高旁通比空气过滤器是专门设计和构造的空气过滤器，使得当将空气过滤器安装到空气处理系统的过滤器支撑层(例如，小型分体式系统)上时，存在至少15％的旁通比。

应当理解，在设计用于其中需要高单程过滤性能的常规的集中式HVAC系统的空气过滤器中，应当认为不适合使用包括应当允许空气传播颗粒通过其的钝化区域(例如化学钝化区域)的空气过滤介质，因为(例如，如果此类钝化区域足够大以允许容易进行目视检查)预计应当显著降低单程过滤性能。相比之下，在依赖于空气多次通过(例如，在单个房间内空气的再循环)并且因此不涉及实现高的单程过滤性能的空气处理系统中，此类钝化区域可有利地用于本文所公开的目的，而不过度降低整体过滤性能。

在一些实施方案中，空气过滤器1可以预构造的尺寸提供，使得过滤器1能够安装在特定过滤器支撑层上(例如，在高旁通比构型中)。在其它实施方案中，根据用于安装过滤器1的说明书，其可以更大的尺寸(例如，以卷)提供并且由最终用户切割以进行配合。(特殊情况将被视为构成高旁通比构型中的空气过滤器的构型，其中向最终用户与说明书一起提供大尺寸设定的过滤介质，以将过滤介质切割成提供高旁通比安装的一定尺寸和形状。在一些实施方案中，多个过滤器1(无论是否已根据特定用途设定尺寸，或者是否例如作为卷提供，然后从其分离各个过滤器1)可作为套件(例如，连同说明书一起)包装在一起。在特定实施方案中，一个或多个过滤器可以具有相对小的曲率半径的“卷起”构型提供。任何此类过滤器可展开(适形)为期望的程度(即，以匹配过滤器支撑层50的曲率，在过滤器支撑层50的上游面上将安装过滤器)。任何此类过滤器都属于本文公开的可适形的过滤器的概念(甚至例如如果过滤器在安装到过滤器支撑层上之前不一定完全展开到标称平面构型)。

因此，如果需要，空气过滤器1可安装在空气处理系统的支撑筛网上，例如在高旁通构型中。然后可根据需要操作空气处理系统(例如以连续或半连续再循环空气，例如在房间内)。然后可在过滤介质的有效寿命期间以期望的间隔监测空气过滤器的视觉外观(例如过滤器的上游面，其将可见而不必从过滤器支撑层移除过滤器)。具体地，可将滤光器的非钝化区域26的颜色与钝化区域20的颜色进行比较。随着空气处理系统的持续操作(例如，在平均PM2.5颗粒水平为每立方米15微克或更高的环境中)，过滤介质的非钝化区域的颜色将由于捕获空气传播颗粒(例如具体由于捕获PM2.5颗粒诸如烟灰，其颜色通常非常深)而显著变化(例如，从最初的白色或米色外观变暗到深灰色或黑色外观)。然而，在这个时间范围内，钝化区域的视觉外观将至少保持一般，例如基本上相同。具体地，钝化区域将不表现出任何类型的梯度，其中钝化区域的侧向向外部分显著变暗，而钝化区域的内部区域保持其原始外观。

非钝化区域的视觉外观之间的足够大的对比度表明已经达到过滤介质的有效寿命(如前所述，其在本文中定义为过滤介质的百分比效率已经降至其初始值的一半以下)，并且如果认为需要高过滤效率则可置换过滤器。在一些实施方案中，可包括说明书以帮助用户进行此类确定。在特定实施方案中，参考色条(例如示出对应于过滤介质的有效寿命结束的视觉外观的近似值)可包括在空气过滤器随附的说明书中。或者，可以采用虚拟说明书来包括此类参考色条(例如，位于引导用户的网站上)。在一些实施方案中，这种参考色条可位于空气过滤器本身上(例如，可设置在空气过滤器的边界条上)。在其它实施方案中，空气过滤器不包括任何类型的参考色条。

应当理解，如工作实例所证实的那样，如本文所述构造和使用的空气过滤器的有效寿命的结束可通过过滤效率的下降来表现，即使过滤器的压降(流动阻力)可保持非常低。虽然不希望受到理论或机制的限制，但过滤效率的下降可由于至少一些空气传播颗粒能够更容易穿透过滤器，因为带电的驻极体部分被(先前-捕获的)PM2.5颗粒局部遮挡或屏蔽。此类情况可与过滤器的可用寿命受到颗粒对过滤器的大规模堵塞限制而由此使得过滤介质的流动阻力急剧增加的情况形成对比。

同样，虽然不希望受到理论或机制的限制，但假定在存在相对高浓度(例如，每立方米15微克、20微克或35微克或更多)PM2.5颗粒的环境中(例如作为使用用于加热的煤炭、用于烹饪的生物燃料、用于运输的柴油燃料等等产生的烟灰或“黑碳”)，PM2.5颗粒对带电驻极体部分的局部屏蔽以便显著降低过滤介质的过滤效率可在比过滤介质的任何大规模堵塞(该堵塞可以是大得多的颗粒(较慢)积聚的结果)更快的时间尺度上发生。过滤介质的未钝化区域的变色(例如，变暗)似乎与过滤效率的这种降低很好地相关。换句话讲，本文公开的布置和方法可允许以通过依赖于监测压降的方法可无法实现的方式监测其中存在大量PM2.5颗粒的环境中的(具体地，包括带电驻极体部分的相对低的流动阻力过滤介质的)过滤效率的变化。考虑到小型分体式空气处理系统的空气回流入口通常位于离地面较高的地方而不是与常规的集中式HVAC系统一样靠近地板的事实，当用于所谓的小型分体式空气处理系统中时，这可以是特别有利的，因此使至少一些小型分体式系统暴露于更朝向PM2.5颗粒而不是较大颗粒倾斜的粒径群(因为PM2.5颗粒比较大的颗粒沉降得慢得多)。

示例性实施方案列表

实施方案1是一种包括视觉上均一的过滤器寿命指示器的空气过滤器，空气过滤器包括：可适形的无框架的空气过滤介质，其能够安装在空气处理系统的过滤器支撑层的上游面的至少一部分上，其中可适形的无框架的空气过滤介质包括至少一个钝化区域，钝化区域提供空气过滤器的视觉上均一的过滤器寿命指示器。

实施方案2为根据实施方案1所述的空气过滤器，其中钝化区域被构造为在空气过滤器的有效寿命期间，在空气过滤器暴露于含有浓度为至少15微克/立方米的PM2.5颗粒的气流时，在整个钝化区域中表现出均一的颜色。

实施方案3为根据实施方案1-2中任一项所述的空气过滤器，其中空气过滤器是高旁通比空气过滤器，高旁通比空气过滤器包括可适形的无框架的空气过滤介质，可适形的无框架的空气过滤介质被构造为以高旁通比构型安装在空气处理系统的过滤器支撑层的上游面的一部分上，在高旁通比构型中，空气过滤介质占据过滤器支撑层的标称透气区域的85％以下。

实施方案4为根据实施方案1-3中任一项所述的空气过滤器，其中空气过滤介质能够安装在小型分体式空气处理系统的过滤器支撑层的上游面的一部分上，小型分体式空气处理系统不是集中式空气调节系统或HVAC系统。

实施方案5为根据实施方案1-4中任一项所述的空气过滤器，其中空气过滤介质包括至少一个层，至少一个层为非织造纤维幅材，非织造纤维幅材包括至少一些包含带电驻极体部分的纤维。

实施方案6为根据实施方案1-5中任一项所述的空气过滤器，其中钝化区域为化学钝化区域。

实施方案7为根据实施方案6所述的空气过滤器，其中空气过滤介质的化学钝化区域允许气流通过其中，并且其中化学钝化区域表现出的品质因子与空气过滤介质表现出的品质因子之比小于约0.5。

实施方案8为根据实施方案1-5中任一项所述的空气过滤器，其中钝化区域为物理钝化区域。

实施方案9为根据实施方案8所述的空气过滤器，其中将气流阻挡构件附连至空气过滤介质的物理钝化区域的主表面。

实施方案10为根据实施方案8所述的空气过滤器，其中在物理钝化区域中，空气过滤介质的至少一些纤维被共同致密化以形成气流阻挡层。

实施方案11为根据实施方案1-10中任一项所述的空气过滤器，其中空气过滤介质能够适形为弓形形状，使得过滤介质能够安装在空气处理系统的弓形过滤器支撑层的上游面上。

实施方案12为根据实施方案1-11中任一项所述的空气过滤器，其中将过滤介质以小于1cm的褶皱高度打褶，并且其中空气过滤器表现出小于1cm的最大厚度。

实施方案13为根据实施方案1-11中任一项所述的空气过滤器，其中过滤介质未打褶。

实施方案14是一种过滤空气的方法，方法包括：在空气处理系统的过滤器支撑层上安装空气过滤器，空气过滤器包括可适形的无框架空气过滤介质，其中可适形的无框架的过滤介质包括提供视觉上均一的过滤器寿命指示器的至少一个钝化区域；以及使过滤器支撑层与安装在其上的空气过滤器暴露于移动空气的气流，使得移动空气中的至少一些穿过空气过滤介质。

实施方案15为根据实施方案14所述的方法，方法包括：将空气过滤器安装在过滤器支撑层上，使得空气过滤介质占据过滤器支撑层的标称透气区域的面积小于85％；以及使过滤器支撑层与安装在其上的空气过滤器暴露于移动空气的气流，使得气流的第一部分穿过空气过滤介质，并且气流的第二部分围绕空气过滤介质的侧向边缘通过，以便穿过过滤器支撑层，同时绕过空气过滤介质。

实施方案16为根据实施方案14-15中任一项所述的方法，其中移动空气的气流表现出至少约15微克/立方米的平均PM2.5颗粒浓度。

实施方案17是一种制造可适形的无框架的空气过滤器的方法，所述可适形的无框架的空气过滤器包括视觉上均一的过滤器寿命指示器，所述方法包括：将可适形的无框架的空气过滤介质的至少一个区域物理钝化，以形成视觉上均一的过滤器寿命指示器。

实施方案18为根据实施方案17所述的方法，其中物理钝化空气过滤介质的至少一个区域的步骤包括将气流阻挡构件附连至区域过滤介质的至少一个区域的主表面。

实施方案19为根据实施方案17所述的方法，其中物理钝化空气过滤介质的至少一个区域的步骤包括使至少一个区域内的至少一些纤维致密化，以形成气流阻挡层。

实施方案20为根据实施方案17-19中任一项所述的方法，其中方法还包括构造空气过滤介质，使得其提供高旁通比空气过滤器。

实施方案21是一种制造可适形的无框架的空气过滤器的方法，所述可适形的无框架的空气过滤器包括过滤器寿命指示器，所述方法包括：将可适形的无框架的空气过滤介质的至少一个区域化学钝化，以形成视觉上均一的过滤器寿命指示器。

实施方案22为根据实施方案21所述的方法，其中空气过滤介质包括至少一个层，至少一个层为非织造纤维幅材，非织造纤维幅材包括至少一些包含带电驻极体部分的纤维，并且其中化学钝化空气过滤介质的至少一个区域的步骤包括使至少一个区域暴露于驻极体灭活处理，使得空气过滤介质的至少一个驻极体灭活区域允许气流通过其中，并且其中化学钝化区域表现出的品质因子与空气过滤介质表现出的品质因子之比小于约0.5。

实施方案23为根据实施方案21所述的方法，其中化学钝化空气过滤介质的至少一个区域的步骤包括在充电过程期间筛选空气过滤介质的至少一个区域，使得空气过滤介质的至少一个筛选区域允许气流通过其中，并且其中化学钝化区域表现出的品质因子与空气过滤介质表现出的品质因子之比小于约0.5。

实施方案24为根据实施方案21-23中任一项所述的方法，其中方法还包括构造空气过滤介质，使得其提供高旁通比空气过滤器。

实施方案25为根据实施方案14所述的方法，使用根据实施方案1-13中任一项所述的空气过滤器。

实施例

测试方法

渗透率％、过滤效率、压降和品质因子

幅材样品的渗透率百分比、过滤效率、压降和过滤品质因子(QF)使用包含NaCl(氯化钠)颗粒的测试用气溶胶来确定，以大约85升/分钟的流速递送以提供14cm/s的面速度，并且使用TSI^TMModel 8130高速自动过滤器测试机(可从TSI公司(TSIInc.)商购获得)来评价。对于NaCl测试，该气溶胶可包含直径为大约0.26μm质量平均直径的颗粒，并且该自动过滤器测试机可在加热器打开且颗粒中和器打开时进行操作。可在过滤器入口和出口处采用经校准的光度计来测量颗粒浓度以及穿过该过滤器的颗粒渗透率％。过滤效率可计算为100减去颗粒渗透率％(并且以百分比记录)。可采用MKS压力换能器(可从MKS仪器公司(MKSInstruments)商购获得)来测量穿过过滤器的压降(ΔP，mmH2O)。该公式：

可用于计算QF。QF的单位为压降的倒数(以1/mmH₂O记录)。

实施例1

过滤介质的样品购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul MN)，其为美国专利8162153中描述的一般类型。过滤介质是包含带电驻极体部分的纺粘非织造幅材，未打褶，并且包括包含白色颜料的纤维，使得过滤介质表现出非常白的颜色。过滤介质表现出的过滤效率为大约52％、过滤品质因子为大约1.7以及压降为大约0.42mm水柱。过滤介质被手动构造(通过用剪刀切割)和安装到蜂窝状支撑层的正面上。

所得的空气过滤器的尺寸为大约22mm×34mm。将一片宽度为大约19mm、长度为75mm的胶带(以商品名SCOTCH MAGIC TAPE购自3M公司(3M Company))粘接性地附接到过滤介质的主要前表面。然后将空气过滤器与过滤介质上游表面上的胶带一起安装到以商品名KJEA200e购自3M公司(3M Company)的空气处理系统中。(该特定的空气处理系统为被构造为接收平面空气过滤器的室内空气净化器，因此在该原型测试中，空气过滤器不弯曲成弓形形状)。

然后空气处理系统在最高风扇速度设定下连续操作大约三天，将大量室外空气连续引入到室内环境中。基于当地空气质量监测站公布的每小时数据分析，室外PM2.5水平在此期间平均为大约每立方米18微克。

在三天周期结束时，样品空气过滤器被移除并且加以目视检查(空气过滤器的光学照片(从上游侧取出)呈现于图7中)。空气过滤器的非钝化区域26已经变暗至非常深的灰色。形成鲜明对比的是，钝化区域20表现出看起来非常接近空气过滤介质的原始非常白色的外观。除了在钝化区域的边缘处的一些非常小的区域之外，没有观察到钝化区域20的颜色的几何变化(例如，梯度)，其中看起来粘合带的边缘已经变得与过滤介质非常轻微地分离(据信，在这种胶带产品中使用的PSA没有足够的侵蚀性以保持牢固地附接到纤维非织造物上，而不是在边缘处与纤维非常轻微地分开)。尽管有这些无关重要的人工痕迹，但人类志愿者能够很容易地区分钝化区域的非常白的颜色与非钝化区域的深灰色之间的鲜明对比。志愿者还能够确定钝化区域表现出至少基本上均一的外观，而不是表现出颜色的任何种类的梯度。(图7中可见的小点是非织造幅材的点粘结)。

实施例2

过滤介质的样品可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.PaulMN)，其与实施例1中使用的类型和尺寸相同。过滤介质安装在以商品名KFR-35G/VRFDBp-A3购自中国佛山的海信科龙(Hisense Kelon(Foshon,China))的小型分体式空气处理系统的过滤器支撑层(塑料屏幕)上。所得到的空气过滤器的尺寸为大约Xcm×Ycm。通过使液体异丙醇从喷射瓶施加到其并允许被浸入其中，使空气过滤器的部分灭活。将异丙醇以伸长条施加在空气过滤器样品的整个宽度上，一条高度为大约5mm，一条高度为大约15mm。然后使样品暴露于气流大约5分钟以从过滤介质中蒸发异丙醇。

然后将空气过滤器安装在小型分体式空气处理系统中的过滤器支撑层(塑料网筛)的上游表面上。系统的空气入口位于地面以上大约30-36英寸处。然后空气处理系统在最大风扇速度设定下连续操作大约三天，将大量室外空气连续引入到室内环境中。基于当地空气质量监测站公布的每小时数据分析，室外PM2.5水平在此期间平均为大约每立方米56微克。

在三天周期结束时，样品空气过滤器被移除并且加以目视检查(图8中呈现空气过滤器的一部分的光学照片)。空气过滤器的非钝化区域26显著变暗至深灰色。钝化区域20似乎保持非常接近空气过滤介质的原始颜色。观察到钝化区域20的颜色中没有几何变化(例如梯度)。在图8中显而易见的钝化条带20的边缘中的不规则性被认为是由于以下事实引起的，异丙醇已经润湿到纤维材料中并且侧向地(沿着纤维幅材的主平面)略微芯吸，结果是通过醇处理实现的灭活条带没有锋利的边缘。尽管有这些人工痕迹，但人类志愿者能够很容易地区分钝化区域的白色与非钝化区域的深灰色之间的鲜明对比。志愿者还能够确定钝化区域表现出至少基本上均一的外观(尽管上面提到了粗糙的边缘)，而不是表现出颜色的任何种类的梯度。

然后将样品空气过滤器重新安装到小型分体式空气处理系统中，该系统连续操作估计另外的八天(系统实际上在“开启”构型中保持另外十一天，但是看起来这座建筑在假日周末失电，因而减去了大约两三天)。样品空气过滤器被再次移除并且加以目视检查。过滤介质的未钝化区域已经进一步变暗。钝化区域略微变暗，呈非常浅的灰色，其仍然可非常容易区分于未钝化区域的外观。钝化区域仍显示非常明显的边缘，在钝化区域中没有观察到梯度(因此证明钝化区域的边缘的不规则性可能是由于在灭活过程期间的芯吸人工痕迹)。

然后将样品空气过滤器重新安装到小型分体式空气处理系统中，该系统连续操作估计另外六天(因此总运行时间在大约十七天的范围内)。样品空气过滤器被再次移除并且加以目视检查。过滤介质的未钝化区域还进一步变暗至甚至更深的灰色外观。钝化区域略微变暗，呈浅灰色，仍然可非常容易区分于未钝化区域的外观。(据信，此时空气过滤器已远远超过其有效寿命的终点。)钝化区域仍显示出非常明显的边缘，在钝化区域中未观察到梯度。

在该运行时间结束时，过滤介质的非钝化区域表现出的过滤效率为大约18％、压降为大约0.45mm水柱(所接收的过滤介质表现出的过滤效率为大约52％、压降为大约0.42mm水柱)。因此显而易见的是，即使压降(流动阻力)几乎表现出没有变化，过滤效率也显著地变化。也就是说，在此期间，预计流动阻力/压降的评估不应当反映过滤效率的任何变化，而本文公开的布置(依靠检查提供视觉上均一的过滤器寿命指示器的钝化区域)容易表明过滤效率的变化。

对于本领域的技术人员将显而易见的是，本文所公开的具体示例性元件、结构、特征、细节、构型等在许多实施方案中可修改和/或组合。本发明人预期所有此类变型和组合均在所构思发明的范围内，而不仅仅是被选择充当示例性图示的那些代表性设计。因此，本发明的范围不应当限于本文所述的特定说明性结构，而应至少扩展至由权利要求的语言所描述的结构以及这些结构的等同形式。本说明书中正面引用的作为替代方案的任何元件可以根据需要以任何组合明确地包括于权利要求书中或从权利要求书排除。以开放式语言(例如，包括和由其衍生)引用到本说明书中的任何元件或元件的组合被认为是以封闭式语言(例如，由……组成和由其衍生)并且以部分封闭式语言(例如，基本上由……组成和由其衍生)另外地引用。如果在所写的本说明书和以引用方式并入本文的任何文档中的公开内容之间存在任何冲突或矛盾，则将以所写的本说明书为准。

Claims (18)

1.一种包括视觉上均一的过滤器寿命指示器的空气过滤器，所述空气过滤器包括：

可适形的无框架的空气过滤介质，其能够安装在空气处理系统的过滤器支撑层的上游面的至少一部分上，

其中所述可适形的无框架的空气过滤介质包括至少一个钝化区域，所述钝化区域提供所述空气过滤器的视觉上均一的过滤器寿命指示器。

2.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述钝化区域被构造为在所述空气过滤器的有效寿命期间，在所述空气过滤器暴露于含有浓度为至少15微克/立方米的PM2.5颗粒的气流时，在整个所述钝化区域中表现出均一的颜色。

3.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述空气过滤器是高旁通比空气过滤器，所述高旁通比空气过滤器包括可适形的无框架的空气过滤介质，所述可适形的无框架的空气过滤介质被构造为以高旁通比构型安装在空气处理系统的过滤器支撑层的上游面的一部分上，在所述高旁通比构型中，所述空气过滤介质占据所述过滤器支撑层的标称透气区域的85％以下。

4.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述空气过滤介质能够安装在小型分体式空气处理系统的过滤器支撑层的上游面的一部分上，所述小型分体式空气处理系统不是集中式空气调节系统或HVAC系统。

5.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述空气过滤介质包括至少一个层，所述至少一个层为非织造纤维幅材，所述非织造纤维幅材包括至少一些包含带电驻极体部分的纤维。

6.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述钝化区域为化学钝化区域。

7.根据权利要求6所述的空气过滤器，其中所述空气过滤介质的所述化学钝化区域允许气流通过其中，并且其中所述化学钝化区域表现出的品质因子与所述空气过滤介质表现出的品质因子之比小于约0.5。

8.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述钝化区域为物理钝化区域。

9.根据权利要求8所述的空气过滤器，其中将气流阻挡构件附连至所述空气过滤介质的所述物理钝化区域的主表面。

10.根据权利要求8所述的空气过滤器，其中在所述物理钝化区域中，所述空气过滤介质的至少一些纤维被共同致密化以形成气流阻挡层。

11.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述空气过滤介质能够适形为弓形形状，使得所述过滤介质能够安装在空气处理系统的弓形过滤器支撑层的上游面上。

12.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中将所述过滤介质以小于1cm的褶皱高度打褶，并且其中所述空气过滤器表现出小于1cm的最大厚度。

13.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述过滤介质未打褶。

14.一种过滤空气的方法，所述方法包括：

将空气过滤器安装在空气处理系统的过滤器支撑层上，所述空气过滤器包括可适形的无框架的空气过滤介质，

其中所述可适形的无框架的过滤介质包括提供视觉上均一的过滤器寿命指示器的至少一个钝化区域；

以及

使所述过滤器支撑层与安装在其上的所述空气过滤器暴露于移动空气的气流，使得所述移动空气中的至少一些穿过所述空气过滤介质。

15.根据权利要求14所述的方法，所述方法包括：

将所述空气过滤器安装在所述过滤器支撑层上，使得所述空气过滤介质占据所述过滤器支撑层的标称透气区域的85％以下；

以及

使所述过滤器支撑层与安装在其上的所述空气过滤器暴露于移动空气的气流，使得所述气流的第一部分穿过所述空气过滤介质，并且所述气流的第二部分围绕所述空气过滤介质的侧向边缘通过，以便穿过所述过滤器支撑层，同时绕过所述空气过滤介质。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述移动空气的气流表现出至少约15微克/立方米的平均PM2.5颗粒浓度。

17.一种制造可适形的无框架的空气过滤器的方法，所述可适形的无框架的空气过滤器包括视觉上均一的过滤器寿命指示器，所述方法包括：

将可适形的无框架的空气过滤介质的至少一个区域物理钝化，以形成视觉上均一的过滤器寿命指示器。

18.一种制造可适形的无框架的空气过滤器的方法，所述可适形的无框架的空气过滤器包括过滤器寿命指示器，所述方法包括：

将可适形的无框架的空气过滤介质的至少一个区域化学钝化，以形成视觉上均一的过滤器寿命指示器。