CN203002132U - 空气过滤器 - Google Patents

Abstract

为了降低甚至避免在制造空气过滤器的过程中使用例如胶水之类的热熔型材料，本实用新型提出了一个新颖的空气过滤器。该空气过滤器包括：一个由可以被超声波焊接技术融解的材料制成的3D框架(101)，该框架包括一个上开口，一个底部开口和一个侧面的壁；由无纺布制成的第一支撑层，第二支撑层和第三支撑层；包括用于过滤气态污染物的吸附剂的第一过滤层，其中，该第一过滤层放置于第一、第二支撑层之间；第二过滤层，用于过滤颗粒性污染物，其中，该第二过滤层放置于第二、第三支撑层之间；其中，第一支撑层的一部分被通过超声波焊接技术焊接到框架上。

Description

空气过滤器

技术领域

本实用新型与可用于空气净化器中的空气过滤器有关，尤其是用于具有不同种类污染物的环境中。

背景技术

空气中主要有两种污染物：固态的物体和气态的化学污染物。固态物体可以包含从厘米级尺寸的物体到微米级的粒子，例如，头发，纤维，尘埃灯。气态的化学污染物也包括很多种类型。为了过滤不同种类的污染物，通常的做法是采用不同的过滤器。例如，用无纺布材料制成的空气过滤器通常用于过滤固态物体，如纤维，头发，尘埃，粒子等。包含化学吸附剂的空气过滤器，依据吸附剂的不同，被用于过滤各种气态的化学污染物。

当前在本技术领域，已经有将多个空气过滤器通过层叠的方式放置在一个单一的空气过滤器的壳体中，以同时过滤固态物体和气态的化学污染物。但是，在现有方案中，空气过滤器中的化学吸附剂和无纺布材料并没有被固定，或者采用大量的热熔胶或者紫外线固化溶胶(UV curing adhesive material)的方式来固定，者通常会产生大量的挥发性有机化合物，会进一步降低用于过滤气态的化学污染物的空气过滤器的寿命。在制造过程中，使用具有粘性的材料也会降低生产率。因此，有必要改进空气过滤器，特别是当需要过滤不同种类的污染物时。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于制造一种空气过滤器，该滤波器能够过滤固态污染物和气态化学污染物，尤其能够减少热熔粘性材料的使用，如胶水；更好地，当组装空气过滤器时，不使用或减少使用热熔粘性材料。

根据本实用新型的一个实施例，提供了一种空气过滤器，包括：一个由可以被超声波焊接技术融解的材料制成的3D框架(101)，该框架包括一个上开口，一个底部开口和一个侧面的壁；由无纺布制成的第一支撑层，第二支撑层和第三支撑层；包括用于过滤气态污染物的吸附剂的第一过滤层，其中，该第一过滤层放置于第一、第二支撑层之间；第二过滤层，用于过滤颗粒性污染物，其中，该第二过滤层放置于第二、第三支撑层之间；其中，第一支撑层的一部分被通过超声波焊接技术焊接到框架上。

进一步可选地，第一支撑层的一部分也可以被通过超声波焊接技术焊接到框架上。

超声焊接是将高频超声声学振动应用于通过压力连在一起的工件来产生牢固的焊接的技术，其可应用于多种材料，如塑料和金属，尤其可应用于不同材料的连接。在超声波焊接中，通常不需要连接性的闩、钉子，额外的焊接材料或者粘性材料。

为了减少甚至避免由于使用胶水而产生的问题，本实用新型的实用新型人发现在制造层叠式的空气过滤器时，特别是在组装的过程中，通过使用超声波焊接技术可以极大地减少热熔型粘性材料的使用。因此，空气过滤器的结构和制造流程也可以被简化甚至改变。

在制造上面提到的空气过滤器的过程中，尤其是组装过程中，不用使用胶水，因此可以避免前面提到的一些问题。

在另一个实施例中，空气过滤器进一步包括一个紧固件，用于将该三个支撑层和两个过滤层固定到框架中。优选地，该紧固件也可以通过超声波焊接技术被焊接到框架上。

在紧固件的一个实施例中，紧固件的表面上布置有多个凸起的点，这些点可以由可以被超声波焊接技术融解的材料制成。这样，就不要求整个紧固件必需是由可被融解和焊接的材料制成。

在另一个实施例中，第一支撑层可以被焊接到框架的上开口的边沿上，或者框架的侧面的壁上。对于那些比较薄的支撑层，将其焊接到上开口的边沿上可以增大焊接的面积，因此提高产品的牢固度。

第二支撑层可以用类似第一支撑层一样的方法被焊接，但是也可以被焊接到框架内不的凸起的柱子等凸起物上。在实践中，也可以将该第二支撑层焊接到已经焊接到一起的框架和第一支撑层之上。

在另一个实施例中，紧固件可以插入到三个支撑层和两个过滤层与框架的侧壁之间，当然也可以只插入到部分支撑层和/或部分过滤层与框架的侧壁之间。当紧固件或者紧固件上面的凸起点被超声波焊接技术焊接到框架上后，支撑层和过滤层就被固定到框架内了。实用新型人已经通过在开车环境和几米高的跌落试验中验证了这种空气过滤器的牢固度。可选地，为了进一步提高支撑层和过滤层在框架内的牢固度，紧固件可以有一个弯曲的部分来覆盖第三支撑层，这样，紧固件的一部分位于框架的侧面壁和支撑层/过滤层之间，与侧面壁平行，而另一部分置于第三支撑层之上，垂直于侧面壁。紧固件可以有一定的硬度以阻止支撑层和过滤层的掉落。

考虑到固态物体尺寸的差异，在一些实施例中，框架的上开口可以被制成网格的形式，以阻挡一些大的粗的固体，第三支撑层也可以采用相应的材料或者结构来组织一些粗糙的大颗粒，如头发和纤维等。在过滤器内部，第一支撑层和第二支撑层可以由不同的材料或者结构制成，以阻止不同尺寸的污染物，例如从厘米级别到微米级别。本领域技术人员应当理解这些不同的支撑层可以以不同的方式进行组合。

在另一个实施例中，第一、第二、第三支撑层以这样的顺序布置，使得阻止的污染物的尺寸以升序的方式排列。这种布置的第一个优点在于在不同的支撑层过滤不同尺寸的污染物，可以延长内部支撑层的寿命，第二个优点在于使得包含在第一过滤层中的吸附剂所产生的灰尘可以从第二、第三支撑层那一侧跌落出去，而在第二、第三支撑层那一侧可以布置一个外部收纳盒。这样可以避免灰尘从框架的上开口处露出，该面通常是净化过的空气被排除的地方。

本实用新型的其他方面、特征和/或优势，可以在阅读了后面的实施例和附图后变得清楚明了。

附图说明

参考结合下文所述的附图对下文所述的实施例的描述，本实用新型的上述和其它方面的特征将变得更为明显，其中相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征/装置(模块)：

图1示出来根据本实用新型的一个实施例的空滤过滤器的外观；

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的框架和第一支撑层；

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的框架、第一支撑层和第一过滤层；

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的框架、第一支撑层、第一过滤层和第二支撑层；

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的框架、第一支撑层、第一过滤层、第二支撑层和第二过滤层；

图6示出了根据本实用新型的一个实施例的框架、第一支撑层、第一过滤层、第二支撑层、第二过滤层和第三支撑层；

图7示出了根据本实用新型的一个实施例的环形紧固件；

图8示出了根据本实用新型的一个实施例的密封件和框架。

具体实施方式

为了降低甚至避免在制造空气过滤器时使用胶水，本实用新型的实用新型人通过大量的实验，发现采用超声波焊接技术可以极大地降低胶水的使用，并且改变了空气过滤器的结构和制造流程。

图1给出了一个示例性的空气过滤器的透视图，其中，三个支撑层，两个过滤层和紧固件被隐藏在框架中，图1中不可见。空气过滤器100包括一个三维框架101，101具有一个上开口102，一个底部开口104和侧面的墙体106.框架101可以由塑料、金属或者其他适宜的可以被超声波焊接技术焊接的材料制成。从费用和易于制造角度来讲，建议使用塑料，特别是注入式方法，来制造框架101.可选地，除了使用金属来制造整个框架，也可以使用不能被超声波焊接技术焊接的金属来做框架，同时使用可以被焊接的金属来做框架中的连接点，这样，这些由可焊接金属制成的连接点就可以被融解和焊接到支撑层和/或紧固件。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的框架101的分解图和第一支撑层110。第一支撑层110的面积基本上与环绕壁106所环绕的内部区域面积相同，或者略小于环绕壁106所环绕的内部区域面积，或者可选地，大于上开口102的开口面积。其目的是为了将第一支撑层110置于框架101中，能够与框架101或上开口102的边界焊接。对于薄的第一支撑层，与上开口102焊接在一起能够增加粘合区域从而提高稳固性。如果将第一支撑层110与环绕壁106焊接在一起，则第一支撑层110需具有一定的厚度，本领域的普通技术人员通过实验可知晓这些。

在第一支撑层110被置于框架101中，例如与上开口102接触，之后，超声焊接处理可以被应用来将第一支撑层110焊接到框架，例如上开口102的边界。本实用新型的实用新型人通过大量实验发现，对于塑料制成的框架，超声焊接处理使用的频率可从范围[10KHZ，80KHZ]中选取，优选地，从范围[15KHz，70KHz]，中选取，更优选地，从20KHz，30KHz，35KHz或40KHz中选取。

在第一支撑层110连到框架101后，第一过滤层120可被置于框架101中，位于第一支撑层110之上，如图3所示。第一过滤层120可仅包括由化学材料制成的吸附剂，用于吸附气体化学污染物。可选择吸附剂来吸收主要的气体污染物或者几种气体污染物。这是说，第一过滤层120可包括仅一种类型的吸附剂，也可以包括多种类型的吸附剂。通过本实用新型提出的空气过滤器的新型结构和制作方法，本实用新型的一个优点在于第一过滤层120可仅包括吸附剂，而无需封装，例如，无需使用无纺布材料作为封装。在框架101中，吸附剂可分散子在第一支撑层110和第二支撑层130之间。这个优点是在添加吸附剂时，可提高生产效率，避免使用热熔粘性材料或UV光刻工艺。当然，本领域的普通技术人员应能理解，吸附剂也可以封装为一个单独的包装，例如，用无纺布制成的包装，并简单置于第一支撑层和第二支撑层之间。这带来的另一个优点是将第一过滤层的制作与本实用新型描述的空气过滤器的装配过程分离开。

图4示出了在一个实施例中的框架101、第一支撑层110、第一过滤层120和第二支撑层130的分解图。第二支撑层130可被置于框架101中，并通过超声焊接技术与框架101连接。框架101的结构的不同，导致焊接第二支撑层130的地方也有所不同。例如，对于具有内部凸起的框架101，第二支撑层130可连接到凸起。凸起可以是形成一个封闭边界的内环，因此第一支撑层110、第二支撑层130和环绕壁106一起形成一个封闭的空间，以避免第一过滤层110中的吸附剂的泄漏。同样，可行的是将第二支撑层130连接到环绕壁106，尤其当第二支撑层130具有一定的厚度的时候。更进一步，可行的是，将第二支撑层130连接到已经焊接到框架101的第一支撑层110。在后者中，第一支撑层110和第二支撑层130形成一个封闭的空间以容纳第一过滤层120。

图5示出了将第二过滤层140加入到图4所示实施例中的一个展开图。第二支撑层140用于过滤颗粒污染物。根据空滤过滤器所处的环境中的颗粒污染物的不同，第二过滤层140的材料和结构可以不同，本实用新型对此不加详述。在一个实施例中，第一和第二过滤层用于过滤不同类型的污染物，例如第一过滤层用于吸收气体化学污染物，第二过滤层用于阻挡颗粒污染物。当然，可行的是，两个过滤层都用于吸收气体化学污染物，但是不同类型的气体化学污染物；或者是都用于阻挡颗粒污染物，但是不同尺寸的颗粒污染物。第二过滤层140可由一个独立的工艺过程生产，然后被放入在框架101中，位于第二支撑层130之上。在装配过程中，需要用胶水来固定第二过滤层140，第二过滤层140位于第二支撑层140和第三支撑层形成的空间中，可选地，第二过滤层140位于第二支撑层140、第三支撑层和环绕壁106形成的空间中。

在图6中，增加第三支撑层150以来固定空气过滤器的框架中的第二过滤层140。

在图7中，示出了一个示例性的紧固元件，其用于在空气过滤器的框架中紧固三个支撑层和两个过滤层。该紧固件可插在环绕壁106和三个支撑层和两个过滤层的至少一部分之间。紧固件无需与每个层接触。紧固元件的目的在于在框架中紧固所有的层。可选地，紧固元件可由使用超声焊接技术可熔的材料制成，其可以连接框架的环绕壁和这些层的至少一部分，这样可增加空气过滤器的稳固性。作为另一个可选的方案，紧固元件无需由可熔材料制成。如图7所示，紧固元件的一个侧面或两个侧面上可分布有一些“点”，这些点由应用超声工艺可熔的材料制成，因此这些“点”将会熔解以将环绕壁和这些层的至少一部分连接在一起。紧固元件的形状可以是环形，或者线形的紧固元件也可以用来紧固这些层。实用新型人已经证明性能较好的“点”的尺寸是长度为3-20mm，高度为0.5-1mm，宽度为0.5-1.5mm。

通过使用紧固元件，空气滤波器的稳固性和牢固性得到了提高，这在行驶的汽车中，以及一些高度为几米的降落实验中得了证明。

紧固元件可完全插入在环绕壁与支撑层和过滤层的至少一部分之间。可行的是，还可以扩展紧固元件的宽度，这样可使得紧固元件的部分可以弯曲以覆盖第三支撑层的一边。空气滤波器的牢固性可以得到进一步的提高，具有一定的硬度或阻力。

在本实用新型的一些实施例中，第三支撑层150可以熔解并连接到框架。可行的是，第三支撑层150也可以不熔解，不连接到框架。在后者中，第三支撑层150无需由可熔材料制成。

在本实用新型的一些实施例中，三个支撑层的功能是用于支撑或者固定第一和第二过滤层。然后，为了进一步提高过滤效果，尤其是针对颗粒污染物，这三个支撑层以进一步用于阻挡颗粒污染物。例如，在一个实施例中，这三个支撑层由不同的材料制成，或者被制成不同的结构，以阻挡不同尺寸的颗粒污染物。例如，暴露于空气滤波器之外的第三支撑层，可用于阻挡粗的颗粒，如头发、纤维等。第二支撑层可用于阻挡一些中等大小的颗粒物，尤其适用于阻挡那些尺寸大于第二过滤层所阻挡的颗粒物的颗粒物。第一支撑层可用于阻挡通过其他支撑层和过滤层的那些颗粒物，这意味着第一支撑层阻挡的颗粒物的尺寸至少小于第二过滤层阻挡的目标颗粒物。

框架的上开口可制成网格的形状，以阻挡从空气滤波器的上面掉下来的纤维、头发或其它的大尺寸的固态物。

在一个实施例中，第一支撑层，第二支撑层和第三支撑层以过滤的颗粒物的尺寸递增的顺来被放置，也就是，第三支撑层用于阻挡粗的或大的物体或颗粒，，第二支撑层用来阻挡中等大小的物体或颗粒，第一支撑层用于阻挡小的物体或颗粒，如灰尘。

在使用过程中，尤其在振动的环境中，如汽车、货车、火车中等，包含在框架中的吸附颗粒可能相互摩擦产生小尺寸的灰尘。在此情形下，优选地，可用第一支撑层来阻挡由吸附剂产生的这些小尺寸的灰尘，从而不能从空气过滤器的上开口侧泄漏出，由于上开口侧通常与空气净化器的空气出口相近，该上开口被设计用于排出干净和净化过的空气。当空气过滤器朝上放置时，由于吸附剂摩擦产生的灰尘会穿过第二支撑层、第二过滤层和第三支撑层降落，因此建议在空气过滤器底部放置一个收纳箱来接收灰尘，该灰尘可以是被支撑层阻挡住的灰尘或者是空气过滤器产生的灰尘，放置一个收纳箱的优点在于无需打开空气过滤器和散开颗粒污染物，即可清除灰尘。

图8描述了一个密封元件，当该空气过滤器与外部框架接触时，被用来密封框架和外部框架之间的空间。密封元件的目的是阻止“脏的”或者“未经过滤的”空气经过该空气过滤器的框架与外部框架之间的空间泄漏到开放环境中。有了该密封元件，“脏的”空气就经过第三支撑层、第二过滤层、第二支撑层、第一过滤层和第一支撑层的路径被吸入到空气净化器中。

应该注意的是，上面提到的实施例不应被理解为限制本实用新型，本领域的技术人员应当能够在不偏离本实用新型的精神或者范围的基础上设计其他的实现方式。因此，本实用新型的保护范围应当仅仅被权利要求书所限制。

在上文中的说明用以证明，结合附图的对说明书的详细描述，应当用于理解本实用新型而不是限制本实用新型。相关的很多替换方案也应当落入所附权利要求书的范围。权利要求中的任何索引都不应被解释用于限制权利要求。单词”包括”并不排斥除了出现在权利要求中的那些元素。在这些元素或者步骤之前的单词“一个”并不排斥多个元素或者步骤。

Claims (8)

1.用于空气净化器中的空气过滤器，包括：

a.一个由可以被超声波焊接技术融解的材料制成的3D框架(101)，该框架包括一个上开口，一个底部开口和一个侧面的壁；

b.由无纺布制成的第一支撑层，第二支撑层和第三支撑层；

c.包括用于过滤气态污染物的吸附剂的第一过滤层，其中，该第一过滤层放置于第一、第二支撑层之间；

d.第二过滤层，用于过滤颗粒性污染物，其中，该第二过滤层放置于第二、第三支撑层之间；

其中，第一支撑层的一部分被通过超声波焊接技术焊接到框架上。

2.如权利要求1所述的空气过滤器，其中，所述第二支撑层的一部分也被通过超声波焊接技术看接到框架上。

3.如权利要求2所述的空气过滤器，进一步包括一个紧固件，用于将第一、第二、第三支撑层和第一、第二过滤层固定到所述框架中，其中，该紧固件通过超声波焊接技术被焊接到框架上。

4.如权利要求3所述的空气过滤器，其中，该紧固件的表面上包括多个凸起的点，这些凸起的点是由可以被超声波焊接技术融解的材料制成。

5.如权利要求4所述的空气过滤器，其中，该紧固件的部分被放置和通过超声波焊接技术焊接到框架的侧面的壁上。

6.如权利要求2所述的空气过滤器，其中，第一支撑层被焊接到框架的上开口的边沿上，第二支撑层被焊接到框架的任一边沿上或者框架内的凸起上。

7.如权利要求2或3所述的空气过滤器，其中，所述超声波焊接技术所用的频率位于[10kHz，80KHz]的范围。

8.如权利要求7所述的空气过滤器，其中，所述超声波焊接技术所用的频率优先选自于[20KHz，30KHz，35KHz，40KHz]集合中的一个。

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