ES2907459T3

ES2907459T3 - Filtro de aire para sistema HVAC

Info

Publication number: ES2907459T3
Application number: ES16205053T
Authority: ES
Inventors: Steve Williams; Jere James Wall
Original assignee: K&N Engineering Inc
Current assignee: K&N Engineering Inc
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2022-04-25
Anticipated expiration: 2036-12-19
Also published as: KR102648110B1; MX2016016939A; EP4033168A1; TWI712764B; TW201723395A; EP3181212B1; KR20170073494A; TWI764389B; EP3181212A3; CN106890549A; TW202115351A; TW202232030A; CN106890549B; EP3181212A2

Abstract

Sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado HVAC (108), que comprende un filtro de aire (104) para eliminar contaminantes moleculares suspendidos en el aire y compuestos orgánicos volátiles VOC del aire dentro de espacios de edificios, comprendiendo el sistema: un marco de soporte (148) que comprende una forma y un tamaño configurados para orientar el filtro de aire (104) para sistema HVAC dentro del sistema HVAC (108) de un edificio; y un medio de filtro compuesto (144) retenido dentro del marco de soporte y configurado para eliminar los contaminantes moleculares suspendidos en el aire y compuestos orgánicos volátiles del aire que fluye a través del sistema HVAC; en el que el medio de filtro compuesto comprende una pluralidad de capas de gasa de algodón con una composición de aceite de filtro entre dos tamices de alambre de aluminio recubiertos con resina epoxídica y una parte electrostática (168) con un tamiz central (172) que está cubierto en cada lado por al menos una capa de fibras (176) que puede polarizarse eléctricamente; en el que la composición de aceite de filtro comprende una primera parte que comprende aceite parafínico, una segunda parte que comprende polialfaolefina PAO y una tercera parte que comprende colorante rojo; y en el que el marco de soporte comprende una rejilla (152) configurada para soportar el medio de filtro compuesto, o soportes de extremo rígidos y rebajes configurados para orientar el filtro; en el que cada una de la al menos una capa de fibras de la parte electrostática (168) está cubierta por un tamiz de alambre (180) conectado a tierra, en el que después de cargar positivamente el tamiz central (172) la al menos una capa de fibras polariza las partículas contaminantes dentro del aire que fluye a través del sistema HVAC, haciendo así que los contaminantes se atrapen electrostáticamente dentro de la al menos una capa de fibras.

Description

DESCRIPCIÓN

Filtro de aire para sistema HVAC

Prioridad

Esta solicitud reivindica el beneficio y la prioridad de la solicitud de patente estadounidense, titulada “Cabin Air Filter”, presentada el 25 de marzo de 2015, con el número de serie de solicitud 14/668.772.

Campo

El campo de la presente divulgación se refiere en general a dispositivos de filtro. Más particularmente, el campo de la invención se refiere a un aparato y a un procedimiento para que un filtro de aire para sistema HVAC elimine los contaminantes moleculares suspendidos en el aire y los compuestos orgánicos volátiles del aire dentro de espacios interiores de edificios.

Antecedentes

Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC por sus siglas en inglés) suelen funcionar para proporcionar una calidad óptima del aire en interiores a los ocupantes de los espacios interiores de edificios. Los sistemas HVAC alcanzan una calidad óptima del aire en interiores acondicionando el aire, eliminando las partículas contaminantes mediante la ventilación y filtración del aire, y proporcionando una presurización adecuada de los edificios.

Aunque hay muchos diseños de sistemas HVAC y enfoques operativos diferentes, y cada diseño de edificio es único, los sistemas HVAC suelen compartir algunos elementos de diseño básicos. Por ejemplo, el aire exterior (“aire de suministro”) suele introducirse en el sistema HVAC de un edificio a través de una toma de aire. Una vez en el sistema HVAC, el aire de suministro se filtra para eliminar las partículas contaminantes, a continuación se calienta o se enfría y después se hace circular por todo el edificio a través de un sistema de distribución de aire. Muchos sistemas de distribución de aire comprenden un sistema de aire de retorno configurado para extraer el aire de los espacios interiores de edificios y devolver el aire (“aire de retorno”) al sistema HVAC. El aire de retorno se mezcla entonces con el aire de suministro y a continuación se filtra, se acondiciona y se hace circular por todo el edificio. A menudo, una parte del aire que circula dentro del edificio puede salir al exterior del edificio para mantener la presión barométrica deseada dentro del edificio.

Como se apreciará, la eficacia del sistema HVAC para proporcionar una calidad óptima del aire en interiores depende en gran medida de la capacidad de un filtro de aire dentro del sistema HVAC para eliminar las partículas contaminantes del aire dentro del edificio. Un filtro de aire para sistema HVAC comprende normalmente materiales fibrosos configurados para eliminar partículas sólidas, como el polvo, el polen, el moho y las bacterias del aire que pasa por el sistema HVAC. Sin embargo, un inconveniente de los filtros de aire para sistemas HVAC convencionales es que los filtros de aire altamente eficaces que pueden eliminar contaminantes muy pequeños, como los contaminantes moleculares suspendidos en el aire y los compuestos orgánicos volátiles (VOC), tienden a restringir el flujo de aire a través del filtro de aire, lo que hace que el sistema HVAC trabaje más y consuma más energía.

Otro inconveniente de los filtros de aire para sistemas HVAC convencionales es que normalmente los filtros de aire sucios u obstruidos se retiran del sistema HVAC y se desechan, y a continuación se instala un nuevo filtro de aire para sistema HVAC. Además, los filtros de aire para sistemas HVAC pueden desecharse y sustituirse innecesariamente en un esfuerzo por aumentar el flujo de aire del sistema HVAC y así disminuir los costos de operación. Teniendo en cuenta que hay millones de edificios con sistemas HVAC en todo el mundo, el volumen de filtros de aire desechados que podrían eliminarse de los vertederos es una cifra asombrosa. Por tanto, lo que se necesita es un filtro de aire para sistema HVAC que pueda limpiarse periódicamente y reutilizarse, y que esté configurado para eliminar los contaminantes moleculares suspendidos en el aire y los VOC sin obstruir el flujo de aire a través de los sistemas HVAC.

Por los documentos US 2015/314227 y US 5.662.292 se conocen sistemas de filtro. Los documentos US 5846302 A y US 2012/272829 A1 son ejemplos adicionales de la técnica anterior pertinente para la presente invención.

Sumario

Según un primer aspecto, se proporciona un sistema HVAC según la reivindicación 1.

[eliminado]

En otra forma de realización a modo de ejemplo, la parte electrostática del medio de filtro comprende al menos algunas fibras tratadas con un revestimiento de moléculas antimicrobianas configuradas para destruir microbios, comprendiendo las moléculas antimicrobianas moléculas cargadas positivamente distribuidas alrededor de toda la circunferencia de cada una de las al menos algunas fibras y estando configuradas para actuar conjuntamente con fibras polarizadas dentro del medio de filtro. En otra forma de realización a modo de ejemplo, las moléculas cargadas positivamente están configuradas para capturar electrostáticamente microbios cargados negativamente y compuestos orgánicos volátiles tan pequeños como sustancialmente 0,001 micras de diámetro dentro del aire que fluye a través del sistema HVAC. En otra forma de realización a modo de ejemplo, el medio de filtro está configurado para atrapar electrostáticamente las partículas contaminantes y liberar una fragancia al aire que fluye a través del sistema de ventilación, comprendiendo el medio de filtro moléculas antimicrobianas configuradas para destruir las partículas contaminantes atrapadas, comprendiendo el medio de filtro al menos una sustancia configurada para liberar la fragancia al aire que pasa a través del medio de filtro, en el que la al menos una sustancia se sitúa aguas abajo de las moléculas antimicrobianas para evitar la destrucción de las moléculas aromáticas por las moléculas antimicrobianas.

[eliminado]

En otra forma de realización a modo de ejemplo, la parte electrostática comprende al menos algunas fibras tratadas con un revestimiento de moléculas cargadas positivamente configuradas para capturar electrostáticamente y destruir microbios cargados negativamente y compuestos orgánicos volátiles tan pequeños como sustancialmente 0,001 micras de diámetro dentro del aire que fluye a través del sistema de ventilación del edificio.

En otra forma de realización a modo de ejemplo, el medio de filtro compuesto comprende al menos una sustancia configurada para liberar una fragancia al aire que pasa a través del medio de filtro compuesto, en el que la al menos una sustancia se sitúa aguas abajo de la parte electrostática para evitar la destrucción de las moléculas aromáticas por la parte electrostática.

[eliminado]

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos hacen referencia a formas de realización de la presente divulgación en los que:

la figura 1 ilustra una vista en sección transversal de un entorno de uso a modo de ejemplo en el que un filtro de aire para sistema HVAC está incorporado en un sistema HVAC de un edificio;

la figura 2 ilustra una vista esquemática de un sistema HVAC que comprende un filtro de aire para sistema HVAC; la figura 3 ilustra un filtro de aire para sistema HVAC a modo de ejemplo;

la figura 4 ilustra un filtro de aire para sistema HVAC a modo de ejemplo;

la figura 5 ilustra una vista en sección transversal de una parte de un medio de filtro compuesto configurado para atrapar partículas contaminantes mediante atracción electrostática y aglomeración;

la figura 6 ilustra vistas en sección transversal de una fibra polarizada y una fibra pasiva no polarizada que se exponen a partículas contaminantes dentro de un flujo de aire que fluye desde un área aguas arriba hacia un área aguas abajo; y

la figura 7 ilustra un gráfico que muestra una relación determinada experimentalmente entre la carga de polvo fino y una caída de presión a través de cada uno de varios dispositivos de filtro de aire.

Aunque la presente divulgación está sujeta a varias modificaciones y formas alternativas, se han mostrado formas de realización específicas a modo de ejemplo en los dibujos y se describirán aquí en detalle. Debe entenderse que la invención no se limita a las formas particulares dadas a conocer, sino que, por el contrario, la intención es cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que entren dentro del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones.

Descripción detallada

En la siguiente descripción, se exponen numerosos detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión completa de la presente divulgación. Sin embargo, resultará evidente para un experto en la técnica que la invención dada a conocer en el presente documento puede llevarse a cabo sin estos detalles específicos. En otros casos, se pueden hacer referencias numéricas específicas como “primera parte”. Sin embargo, la referencia numérica específica no debe interpretarse como un orden secuencial literal, sino que debe interpretarse que la “primera parte” es diferente de la “segunda parte”. Por tanto, los detalles específicos expuestos son meramente a modo de ejemplo. Los detalles específicos pueden variarse y aun así contemplarse como que están dentro del alcance de la invención. El término “acoplado” se define con el significado de conectado directamente al componente o indirectamente al componente a través de otro componente. Además, tal y como se utiliza en el presente documento, los términos “sobre”, “aproximadamente” o “sustancialmente” para cualquier valor o intervalo numérico indican una tolerancia dimensional adecuada que permite que la pieza o el conjunto de componentes funcionen para su propósito previsto tal y como se describe en el presente documento.

En general, la presente divulgación describe un sistema de calefacción, ventilación, y aire acondicionado (HVAC) que tiene un filtro de aire para eliminar contaminantes moleculares suspendidos en el aire y compuestos orgánicos volátiles (VOC) del aire dentro de espacios interiores de edificios. El filtro de aire para sistema HVAC comprende un marco de soporte con una forma y un tamaño adecuados para orientar el filtro de aire para sistema HVAC dentro de un sistema HVAC de un edificio. Un medio de filtro retenido dentro del marco de soporte está configurado para eliminar los contaminantes moleculares suspendidos en el aire y los compuestos orgánicos volátiles del aire que fluye a través del sistema HVAC. El medio de filtro comprende una parte de gasa de algodón que incluye una o varias capas de gasa de algodón dispuestas entre dos tamices de alambre de aluminio recubiertos con resina epoxídica. Las capas de gasa de algodón son adecuadas para su tratamiento con una composición de aceite de filtro para provocar la pegajosidad de las hebras de fibras microscópicas que componen el medio de filtro. La composición de aceite de filtro comprende una primera parte que comprende aceite parafínico en volumen de la composición, una segunda parte que comprende polialfaolefina (PAO) en volumen de la composición y una tercera parte que comprende colorante rojo en volumen de la composición. Una parte electrostática del medio de filtro está configurada para atraer electrostáticamente y aglomerar partículas contaminantes dentro del aire que fluye a través del sistema HVAC. La parte electrostática del medio de filtro comprende un tamiz central configurado para cargarse eléctricamente. El tamiz central está cubierto en cada lado por al menos una capa de fibras que pueden polarizarse eléctricamente. Un tamiz exterior de alambre conectado a tierra cubre las capas de fibras polarizables de modo que las capas de fibras polarizables se dispongan entre el tamiz central y el tamiz de alambre conectado a tierra. Después de cargar positivamente el tamiz central, las capas de fibras polarizan las partículas contaminantes dentro del aire que fluye a través del sistema HVAC, haciendo así que los contaminantes se atrapen electrostáticamente dentro de las capas de fibras polarizables. En algunas formas de realización, la parte electrostática comprende al menos algunas fibras revestidas con moléculas antimicrobianas cargadas positivamente configuradas para destruir microbios. Las moléculas cargadas positivamente están configuradas para capturar electrostáticamente microbios cargados negativamente y compuestos orgánicos volátiles tan pequeños como sustancialmente 0,001 micras de diámetro dentro del aire que fluye a través del sistema HVAC. En algunas formas de realización, el medio de filtro comprende además al menos una sustancia configurada para liberar una fragancia al aire que fluye a través del sistema de ventilación del edificio. La sustancia se sitúa preferiblemente aguas abajo de la parte electrostática y las moléculas antimicrobianas para evitar la destrucción de las moléculas aromáticas por las moléculas antimicrobianas.

La figura 1 ilustra un entorno de uso 100 a modo de ejemplo en el que un filtro de aire 104 para sistema HVAC está incorporado en un sistema HVAC 108 de un edificio 112 para limpiar un flujo de aire desplazado a través del filtro de aire 104. Después de pasar a través del filtro de aire 104 para sistema HVAC, el flujo de aire se dirige hacia uno o varios espacios 116 del edificio mediante un sistema de conductos de suministro 110. El aire dentro de los espacios 116 del edificio se dirige de nuevo hacia el sistema HVAC 108 mediante un sistema de conductos de retorno 114. Se apreciará que el edificio 112 puede comprender múltiples plantas, incluyendo cada una de las plantas uno o varios espacios 116 del edificio, como se ilustra en la figura 1, o puede comprender un edificio de una sola planta, incluyendo pero sin limitarse a una casa residencial independiente.

Como se muestra en la figura 2, el sistema HVAC 108 comprende en general un ventilador 120 configurado para extraer un flujo de aire de retorno 124 de los espacios 116 del edificio a través del filtro de aire 104 para sistema HVAC con lo que se eliminan contaminantes moleculares suspendidos en el aire, los compuestos orgánicos volátiles y otras partículas contaminantes del flujo de aire. Las partículas contaminantes eliminadas del flujo de aire de retorno 124 quedan atrapadas en el filtro de aire 104 para sistema HVAC. A continuación, el ventilador 120 empuja un flujo de aire limpio 128 a través de un sistema de aire acondicionado 132 y un núcleo de calefactor 136 y a continuación al interior de los espacios 116 del edificio. Como se apreciará, el sistema de aire acondicionado 132 y el núcleo de calefactor 136 facilitan que se proporcione una temperatura constante y agradable dentro de los espacios 116 del edificio enfriando y calentando respectivamente el flujo de aire limpio 128, según sea necesario. Como se muestra adicionalmente en la figura 2, el flujo de aire de retorno 124 puede combinarse con un flujo de aire exterior 126, así como con un flujo de aire de derivación 130 para mantener una presión barométrica deseada dentro del sistema HVAC 108 y dentro de los espacios 116 del edificio. En algunas formas de realización, adicionalmente puede incorporarse un flujo de aire de escape 134 en el sistema HVAC 108 para mantener la presión barométrica deseada y para permitir la entrada del flujo de aire exterior 126.

La figura 3 ilustra un ejemplo 140 de un filtro de aire 104 para sistema HVAC. El filtro de aire 104 para sistema HVAC comprende en general un medio de filtro 144 dentro de un marco de soporte 148. El marco de soporte 148 está configurado para orientar el filtro de aire 104 para sistema HVAC dentro del sistema HVAC 108 de modo que el flujo de aire de retorno 124 se dirija a través del medio de filtro 144. Así, el marco de soporte 148 comprende una forma y un tamaño adecuados para soportar el filtro de aire 104 para sistema HVAC dentro del sistema HVAC 108. Se apreciará que la forma y el tamaño del marco de soporte 148 variarán dependiendo de la marca y el modelo del sistema HVAC 108 para el que se pretende utilizar el filtro de aire 104.

El marco de soporte 148 puede comprender diversas estructuras y materiales de fijación, o soporte, configurados de manera adecuada para sujetar el filtro de aire 104 para sistema HVAC dentro de un sistema HVAC 108 particular. En la figura 3, el marco de soporte 148 comprende una rejilla 152 configurada para soportar el medio de filtro 144 dentro del sistema HVAC 108. En otra forma de realización 156 a modo de ejemplo, ilustrada en la figura 4, el marco de soporte 148 comprende soportes de extremo rígidos 160 y rebajes 164 configurados para orientar el filtro de aire 104 para sistema HVAC dentro de una marca y un modelo particular del sistema HVAC 108. Como se reconocerá, el marco de soporte 148 ilustrado en la figura 4 tiene una forma muy diferente con respecto a la forma del marco de soporte ilustrado en la figura 3. Por tanto, se entenderá que las diversas estructuras, formas y materiales incorporados en el marco de soporte 148, y por tanto el filtro de aire 104 para sistema HVAC en conjunto, variarán dependiendo del sistema HVAC 108 particular para el que se pretende utilizar el filtro de aire 104 para sistema HVAC sin alejarse del alcance de la presente divulgación como se define en las reivindicaciones.

Se apreciará que, en general, el medio de filtro 144 queda retenido dentro del marco de soporte 148. Se contempla que puede implementarse cualquiera de una variedad de fijadores o estructuras para retener el medio de filtro 144 dentro del marco de soporte 148. Como se muestra en la figura 3, el marco de soporte 148 puede comprender la rejilla 152, o una estructura similar, que encierra el medio de filtro 144 dentro del marco de soporte 148 sin restringir el flujo de aire a través del medio de filtro 144. En algunas formas de realización, el marco de soporte 148 comprende diversas estructuras, como los soportes de extremo rígidos 160 mostrados en la figura 4, que están configurados para retener y orientar el medio de filtro 144 dentro del marco de soporte 148. En algunas formas de realización, el marco de soporte 148 se moldea directamente sobre los bordes del medio de filtro 144, reteniendo así el medio de filtro dentro del marco. En algunas formas de realización, el marco de soporte 148 puede moldearse sobre los soportes de alambre del medio de filtro 144. Por ejemplo, en algunas formas de realización, el medio de filtro 144 está dispuesto entre un primer tamiz de metal y un segundo tamiz de metal, y el marco de soporte 148 está moldeado sobre los tamices de metal primero y segundo para retener el medio de filtro 144 dentro del marco de soporte. En algunas formas de realización, el marco de soporte 148 puede comprender una parte plegada que se dobla sobre y retiene los tamices de metal y el medio de filtro 144 dentro del marco de soporte. Los expertos en la técnica apreciarán que la fijación del medio de filtro 144 al marco de soporte 148 hace que el medio de filtro 144 no pueda retirarse del marco de soporte 148. Sin embargo, en algunas formas de realización, el medio de filtro 144 puede retirarse del marco de soporte 148.

Se contempla que un usuario del filtro de aire 104 para sistema HVAC puede limpiar periódicamente el medio de filtro 144 en lugar de sustituir el filtro de aire 104 para sistema HVAC, como se realiza normalmente con los sistemas convencionales de filtro de aire. Se prevé que el filtro de aire 104 para sistema HVAC pueda retirarse del sistema HVAC 108, entonces se elimina cualquier residuo atrapado del sistema HVAC 108, y entonces se utiliza una manguera de agua para eliminar los contaminantes del medio de filtro 144, dejando así el filtro limpio y listo para reutilizarlo. El medio de filtro 144 comprende una composición de aceite de filtro y puede utilizarse un disolvente para eliminar el aceite de filtro del medio de filtro 144. Cuando el medio de filtro 144 está completamente seco, puede aplicarse uniformemente una composición de aceite de filtro formulada de manera adecuada y puede dejarse que penetre en el medio de filtro 144 y a continuación el filtro de aire 104 para sistema HVAC puede volver a instalarse en el sistema HVAC 108. Para los expertos en la técnica resultarán evidentes diversos otros procedimientos de limpieza sin desviarse del alcance de la presente divulgación.

El medio de filtro 144 comprende al menos una parte de gasa de algodón que incluye de 4 a 6 capas de gasa de algodón colocadas entre dos tamices de alambre de aluminio recubiertos con resina epoxídica. El algodón se ha tratado ventajosamente con la composición de aceite de filtro formulada de manera adecuada y mencionada anteriormente para producir una pegajosidad por las hebras microscópicas que componen el medio de filtro 144. La naturaleza del algodón permite altos volúmenes de flujo de aire, y cuando se combina con la pegajosidad de la composición de aceite de filtro crea un poderoso medio filtrante que asegura un alto grado de filtración de aire.

Durante el funcionamiento del sistema HVAC 108, las partículas contaminantes se adhieren a las fibras dentro del volumen del medio de filtro 144 y se convierten en parte del medio filtrante 144, un proceso denominado “carga en profundidad”. Se apreciará que la carga en profundidad permite que el filtro de aire 104 para sistema HVAC capture y retenga significativamente más contaminantes por unidad de área que los filtros de aire convencionales. Los contaminantes acumulados en la superficie del filtro de aire 104 para sistema HVAC tienen un efecto reducido sobre el flujo de aire durante gran parte de la vida útil del filtro porque no hay agujeros pequeños que puedan quedar obstruidos por los contaminantes. Las partículas contaminantes se detienen por las capas de gasa de algodón y se mantienen en suspensión por la composición de aceite de filtro. Además, a medida que el filtro de aire 104 para sistema HVAC acumula un volumen creciente de contaminantes y residuos, comienza a producirse una forma adicional de acción de filtrado, ya que el flujo de aire de retorno 124 pasa en primer lugar a través de los contaminantes atrapados en la superficie del medio de filtro 144 antes de pasar a través de las capas más profundas dentro del medio de filtro 144. En esencia, los contaminantes atrapados comienzan a funcionar como un material de filtro que precede al medio de filtro 144. Por tanto, el filtro de aire 104 para sistema HVAC sigue mostrando un alto grado de flujo de aire y filtración por toda la vida útil del filtro, reduciendo así los costos de operación del sistema HVAC 108.

Como se apreciará, el tratamiento del medio de filtro 144 con la composición de aceite de filtro permite en general que el medio de filtro 144 capture contaminantes mediante interceptación, por lo que los contaminantes, como a modo de ejemplo no limitativo, las partículas de suciedad, que se desplazan con el flujo de aire de retorno 124 entran directamente en contacto con las fibras que componen el medio de filtro 144 y a continuación se mantienen en su sitio mediante la composición de aceite de filtro. En general, las partículas más grandes o pesadas se capturan mediante impactación, por lo que la inercia o impulso de las partículas hace que se desvíen de la trayectoria del flujo de aire de retorno 124 a través del medio de filtro 144, y en su lugar las partículas se desplazan directamente hacia las fibras y se capturan por la composición de aceite de filtro.

Las partículas contaminantes que tienen tamaños muy pequeños pueden capturarse mediante difusión. Como se apreciará, las partículas pequeñas se ven muy afectadas por las fuerzas dentro del flujo de aire de retorno 124 a través del medio de filtro 144. Las fuerzas producidas por los cambios de velocidad, cambios de presión y turbulencias producidas por otras partículas, así como la interacción con moléculas de aire, provocan en general que las partículas pequeñas sigan trayectorias de flujo aleatorias y caóticas a través del medio de filtro 144. Por consiguiente, las partículas pequeñas no siguen el flujo de aire de retorno 124, y su movimiento errático hace que colisionen con las fibras que componen el medio de filtro 144 y que queden capturadas por la composición de aceite de filtro. La difusión y la composición de aceite de filtro permiten que el filtro de aire 104 para sistema HVAC capture partículas contaminantes con tamaños mucho menores que las aberturas entre las fibras que componen el medio de filtro 144. Además, la composición de aceite de filtro permite que el filtro de aire 104 para sistema HVAC capture contaminantes por todo el volumen del medio de filtro 144, en lugar de sólo en la superficie del filtro como es común con los filtros de aire convencionales. Las múltiples capas de fibras de algodón que componen el medio de filtro 144 junto con la pegajosidad proporcionada por la composición de aceite de filtro proporcionan muchos niveles de retención de contaminantes, permitiendo así que el filtro de aire 104 para sistema HVAC retenga significativamente más contaminantes por unidad de área del medio de filtro 144 de lo que es posible con los filtros de aire convencionales.

Como se apreciará, la composición de aceite de filtro de la presente divulgación es crítica para el flujo de aire mejorado y las propiedades de filtración del filtro de aire 104 para sistema HVAC. En algunas formas de realización, la composición de aceite de filtro comprende una formulación de aceite que no es reactiva, tiene una excelente estabilidad a la oxidación, posee una buena estabilidad térmica y conserva una viscosidad adecuada a temperaturas de funcionamiento normales del sistema HVAC 108. La composición de aceite de filtro es una mezcla de aceites y colorantes (para proporcionar color) adecuada para mejorar la pegajosidad del medio de filtro 144, incluyendo aceites parafínicos, polialfaolefinas, y similares. En algunas formas de realización, la composición de aceite de filtro comprende una mezcla del 96,74% de aceite parafínico en volumen, del 3,20% de polialfaolefina (PAO) en volumen y del 0,06% de colorante rojo en volumen. En algunas formas de realización, la composición de aceite de filtro tiene una viscosidad a 100 grados C que oscila entre sustancialmente 7,2 y 7,6 centistokes (cSt). Debe entenderse que pueden modificarse los aceites y colorantes particulares, así como sus colores o viscosidades, y sus concentraciones individuales dentro de la composición de aceite de filtro sin desviarse del alcance de la presente divulgación como se define en las reivindicaciones.

En algunas formas de realización, las capas de gasa de algodón tratadas con la composición de aceite de filtro se acoplan con partes del medio de filtro 144, donde se utilizan otros mecanismos de filtración, formando así un medio de filtro compuesto 144 que puede eliminar contaminantes moleculares suspendidos en el aire y compuestos orgánicos volátiles del flujo de aire de retorno 124. El medio de filtro compuesto 144 comprende una parte de gasa de algodón, como se describe en el presente documento, y una parte electrostática. La figura 5 ilustra una vista en sección transversal de una parte electrostática 168 del medio de filtro compuesto 144 que está aguas abajo de las capas de gasa de algodón y configurada para utilizar la atracción electrostática y la aglomeración para atrapar partículas contaminantes. La forma de realización de la figura 5 está configurada para atrapar partículas contaminantes con diámetros del orden de sustancialmente 0,3 micras. La parte electrostática 168 del medio de filtro compuesto 144 comprende un tamiz central 172 configurado para cargarse eléctricamente hasta un alto potencial electrostático. En algunas formas de realización, el tamiz central 172 está cargado positivamente a sustancialmente 7.000 VCC. El tamiz central 172 está cubierto en cada lado por al menos una capa de fibras 176 que puede polarizarse eléctricamente. Como se muestra en la figura 5, cada una de la al menos una capa de fibras polarizables 176 está cubierta por un tamiz exterior de alambre 180 conectado a tierra. Se apreciará que después de cargar positivamente el tamiz central 172, las fibras polarizables 176 funcionan para polarizar las partículas contaminantes entrantes dentro del flujo de aire de retorno 124, haciendo así que los contaminantes se atraigan electrostáticamente hacia las fibras polarizables 176. Por tanto, las partículas contaminantes que, de otro modo, evitarían colisionar directamente con las fibras 176, se capturan y atrapan electrostáticamente dentro del medio de filtro 144.

La figura 6 ilustra vistas en sección transversal de una fibra polarizada 184 y una fibra pasiva no polarizada 188 que se exponen a partículas contaminantes dentro de un flujo de aire 192 que fluye desde un área aguas arriba 196 hacia un área aguas abajo 200. Como se muestra en la figura 6, la atracción electrostática entre las partículas contaminantes y la fibra polarizada 184 distribuye uniformemente los contaminantes en la superficie de la fibra polarizada 184. La atracción electrostática garantiza la captura de contaminantes que, de otro modo, pasarían por la fibra 184 sin una colisión directa y seguirían fluyendo hacia el área aguas abajo 200. A diferencia de la fibra polarizada 184, la fibra pasiva no polarizada 188 se basa en colisiones directas entre las partículas contaminantes y la fibra, permitiendo así que los contaminantes que no colisionan sigan fluyendo hacia el área aguas abajo 200.

Como se ilustra adicionalmente en la figura 6, los contaminantes que colisionan con la fibra pasiva 188 tienden a acumularse en un lado aguas arriba de la fibra pasiva 188. Se apreciará que a medida que aumenta la acumulación de contaminantes en el lado aguas arriba de la fibra pasiva 188, el flujo de aire 192 se restringe proporcionalmente. Por tanto, los medios de filtro 144 que comprenden fibras pasivas no polarizadas 188 son propensos a la obstrucción y a una mayor carga de lo que ocurre generalmente con los medios de filtro 144 que comprenden fibras polarizadas 184. La figura 7 ilustra un gráfico 204 que muestra una relación determinada experimentalmente entre la carga de polvo fino y la consiguiente caída de presión a través de cada uno de varios dispositivos de filtro de aire. La figura 7 muestra claramente que los medios de filtro 144 que comprenden fibras polarizadas 184 atrapan más contaminantes con una menor caída de presión a través del filtro de lo que sería posible con los medios de filtro convencionales que comprenden fibras pasivas no polarizadas 188.

En algunas formas de realización, al menos algunas de las fibras que componen el medio de filtro compuesto 144 se tratan con un revestimiento de moléculas antimicrobianas configuradas para destruir microbios al contacto. Preferiblemente, el revestimiento de moléculas antimicrobianas rodea toda la circunferencia de cada hebra de fibra tratada. En algunas formas de realización, las moléculas antimicrobianas comprenden moléculas cargadas positivamente que están configuradas para actuar conjuntamente con las fibras polarizadas 176 del medio de filtro compuesto 144. Se contempla que como muchos microbios y compuestos orgánicos volátiles están cargados negativamente, la incorporación de las moléculas antimicrobianas en el medio de filtro compuesto 144 capturará electrostáticamente las partículas contaminantes, permitiendo así que el filtro de aire 104 para sistema HVAC elimine partículas del flujo de aire de retorno 124 tan pequeñas como 0,001 micras de diámetro, o menores, como muchos olores, irritantes, compuestos tóxicos y similares.

En algunas formas de realización, los materiales fibrosos que comprenden una parte del medio de filtro compuesto 144 pueden comprender al menos una sustancia configurada para liberar una fragancia al aire que pasa a través del medio de filtro compuesto. Por tanto, en algunas formas de realización, el filtro de aire 104 para sistema HVAC está configurado para introducir un aroma deseado al interior de los espacios 116 del edificio. Se contempla que varios filtros de aire 104 para sistemas HVAC pueden comprender diferentes fragancias, permitiendo así que un usuario seleccione un filtro de aire 104 según un aroma deseado. En algunas formas de realización, puede distribuirse un olor o aroma particular a través del sistema HVAC 108 al interior de los espacios 116 del edificio para proporcionar una terapia con aromas mediante el filtro de aire 104 para sistema HVAC.

En algunas formas de realización, las sustancias configuradas para liberar una fragancia se incorporan al medio de filtro compuesto 144 que comprende las moléculas antimicrobianas. Por tanto, en algunas formas de realización, el medio de filtro compuesto 144 utiliza una gasa de algodón tratada y la atracción electrostática para atrapar partículas contaminantes liberando al mismo tiempo un aroma al interior de los espacios 116 del edificio. Sin embargo, se apreciará que las sustancias para liberar una fragancia se sitúan preferiblemente dentro del medio de filtro compuesto 144 aguas abajo de las moléculas antimicrobianas para evitar la destrucción de las moléculas aromáticas por las moléculas antimicrobianas.

Se contempla que la fragancia puede ser cualquier sustancia natural, material sintético (que incorpore aldehídos, cetonas, ésteres y otros constituyentes químicos), o combinaciones de los mismos que se conozcan en la técnica y sean adecuados para su uso en velas para impartir un olor, aroma o fragancia. En algunas formas de realización, las sustancias de fragancia/sabor naturales y sintéticas adecuadas pueden incluir las recopiladas por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos en el Título 21 del Código de Reglamentos Federales, Secciones 172.510 y 172.515 respectivamente. En algunas formas de realización, las fragancias adecuadas pueden incluir aceite de especias, aceite de flores, aceite de frutas y similares. En algunas formas de realización, las fragancias adecuadas pueden comprender componentes de fragancia, como por ejemplo benzaldehídos, fenoles, aldehídos y ésteres cinámicos, octadienos, dienos, ciclohexadienos, terpenos y similares. En la solicitud de patente estadounidense con número de serie 10/544.157, titulada “Vehicle cabin air filter freshener”, presentada el 13 de agosto de 2003, se ofrecen más detalles sobre la dispersión de aromas mediante filtros de aire y composiciones de fragancia.

[eliminado]

Aunque la invención se ha descrito en términos de variaciones particulares y figuras ilustrativas, los expertos en la técnica reconocerán que la invención no se limita a las variaciones o figuras descritas. Además, cuando los procedimientos y las etapas descritos anteriormente indican que ciertos eventos ocurren en cierto orden, los expertos en la técnica reconocerán que el orden de ciertas etapas puede modificarse y que tales modificaciones son según las variaciones de la invención. Además, algunas de las etapas pueden realizarse simultáneamente en un proceso paralelo cuando sea posible, así como realizarse secuencialmente como se ha descrito anteriormente. En la medida en que hay variaciones de la invención, que están dentro del alcance de las reivindicaciones, la intención es que esta patente cubra también esas variaciones. Por tanto, la presente divulgación debe entenderse como no limitada por las formas de realización específicas descritas en el presente documento, sino sólo por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado HVAC (108), que comprende un filtro de aire (104) para eliminar contaminantes moleculares suspendidos en el aire y compuestos orgánicos volátiles VOC del aire dentro de espacios de edificios, comprendiendo el sistema:

un marco de soporte (148) que comprende una forma y un tamaño configurados para orientar el filtro de aire (104) para sistema HVAC dentro del sistema HVAC (108) de un edificio; y

un medio de filtro compuesto (144) retenido dentro del marco de soporte y configurado para eliminar los contaminantes moleculares suspendidos en el aire y compuestos orgánicos volátiles del aire que fluye a través del sistema HVAC; en el que el medio de filtro compuesto comprende una pluralidad de capas de gasa de algodón con una composición de aceite de filtro entre dos tamices de alambre de aluminio recubiertos con resina epoxídica y una parte electrostática (168) con un tamiz central (172) que está cubierto en cada lado por al menos una capa de fibras (176) que puede polarizarse eléctricamente; en el que la composición de aceite de filtro comprende una primera parte que comprende aceite parafínico, una segunda parte que comprende polialfaolefina PAO y una tercera parte que comprende colorante rojo; y en el que el marco de soporte comprende una rejilla (152) configurada para soportar el medio de filtro compuesto, o soportes de extremo rígidos y rebajes configurados para orientar el filtro;

en el que cada una de la al menos una capa de fibras de la parte electrostática (168) está cubierta por un tamiz de alambre (180) conectado a tierra, en el que después de cargar positivamente el tamiz central (172) la al menos una capa de fibras polariza las partículas contaminantes dentro del aire que fluye a través del sistema HVAC, haciendo así que los contaminantes se atrapen electrostáticamente dentro de la al menos una capa de fibras.

2. El sistema HVAC según la reivindicación 1, en el que la parte electrostática (168) del medio de filtro compuesto está configurada para atraer electrostáticamente y aglomerar las partículas contaminantes dentro del aire que fluye a través del sistema HVAC.

3. El sistema HVAC según la reivindicación 2, en el que la parte electrostática (168) del medio de filtro compuesto (144) comprende al menos algunas fibras de la capa de fibras (176) tratadas con un revestimiento de moléculas antimicrobianas configuradas para destruir microbios, comprendiendo las moléculas antimicrobianas moléculas cargadas positivamente distribuidas alrededor de toda la circunferencia de cada una de las al menos algunas fibras y estando configuradas para actuar conjuntamente con fibras polarizadas (184) dentro del medio de filtro compuesto (144).

4. El sistema HVAC según la reivindicación 2, en el que el medio de filtro compuesto (144) está configurado para atrapar electrostáticamente las partículas contaminantes y liberar una fragancia al aire que fluye a través del sistema de ventilación, comprendiendo el medio de filtro compuesto (144) moléculas antimicrobianas configuradas para destruir las partículas contaminantes atrapadas, comprendiendo el medio de filtro compuesto (144) al menos una sustancia configurada para liberar la fragancia al aire que pasa a través del medio de filtro compuesto, en el que la al menos una sustancia se sitúa aguas abajo de las moléculas antimicrobianas para evitar la destrucción de las moléculas aromáticas de la fragancia por las moléculas antimicrobianas.