TW201604500A - 空氣濾清器 - Google Patents

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Abstract

本創作係空氣濾清器，其包含一殼體、一芯材、一彈性抵靠件、一套管、一螺桿架、一螺桿及一螺帽；芯材設於殼體內；彈性抵靠件環繞成形於芯材的周緣，且軸向抵靠於殼體的第一階級面；套管穿設黏合於芯材的穿孔中；螺桿透過螺桿架固設於殼體內；螺帽螺合於螺桿，且軸向抵靠套管，並透過套管及芯材而使彈性抵靠件軸向緊抵於殼體的第一階級面，進而軸向封閉第一階級面與芯材間的間隙；藉由旋緊螺帽來軸向壓縮彈性抵靠件以達成軸向密封，因此在將芯材推進殼體時，便無需耗費力氣來壓縮彈性抵靠件，而可輕易地將芯材推進殼體，藉此方便裝設芯材。

Description

空氣濾清器
本創作係涉及一種用於分離空氣中懸浮顆粒的空氣濾清器。
空氣濾清器是一種用於分離空氣中懸浮顆粒的裝置，其常用於建築物的通風系統、空壓機和汽車、機車的引擎上；現有技術的空氣濾清器，如美國專利第6190432B1號專利案「濾清裝置、密封系統及方法」，請參閱圖8所示，其空氣清潔器(air cleaner)包含有一殼體(housing)91、一芯材(filter media)92及一密封裝置(sealing system)93，殼體91包含有一第一殼體911及一第二殼體912，兩殼體911、912相結合並形成一容置空間，第一殼體911設有一與該容置空間相通的出氣口914，第二殼體912設有一與該容置空間相通的進氣口913；
請參閱圖8至圖10所示，芯材92設於該容置空間中，並包含有用以分離懸浮污染物的一波浪狀分離材922及一平面分離材921，波浪狀分離材922及平面分離材921捲繞成圓筒狀，且波浪狀分離材922與平面分離材921交錯層疊呈多層狀，故波浪狀分離材922的相對兩面分別貼合有一平面分離材921A、921B，並且波浪狀分離材922與相貼合的兩平面分離材921A、921B分別形成複數通道923A、923B；波浪狀分離材922鄰接進氣口913的一側，與相貼合的一平面分離材921A間黏貼設有一端面密封膠層924A，以從鄰接進氣口913之側封閉半數的通道923A；波浪狀分離材922鄰接出氣口914的一側，與相貼合的另一平面分離材921B間黏貼設有另一端面密封膠層924B，以從鄰接出氣口914之側封閉剩餘半數的通道923B；藉此欲過濾之氣體從第二殼體912的進氣口913進入到捲繞成圓筒狀的芯材92時，會進入芯材92該端面未被封閉的半數通道923B，之後軸向移動到通道923B的另一端時，會因端面密封膠層924B而無法排出，因此氣體便會通過波浪狀分離材922而移動至另外半數的通道923A，之後才得以排出至出氣口914；而在氣體通過波浪狀分離材922時，波浪狀分離材922便會過濾掉氣體上的懸浮顆粒，並藉此達到空氣濾清的效果；此外，氣體也可能通過平面分離材921B而到達另一層的通道，如此同樣可透過平面分離材921B過濾掉氣體上的懸浮顆粒。
請參閱圖8所示，密封裝置93包含有一環框架(frame construction)931及一密封體(seal member)932；環框架931套設於芯材92鄰接出氣口914之側；密封體932環繞設於環框架931鄰接出氣口914之側，並且密封體932徑向抵靠於第一殼體911的內壁面，密封體932為可壓縮的彈性材質，並且密封體932原來的外徑略大於第一殼體911相對應處的內徑，因此密封體932係藉由徑向壓縮自身的體積來徑向緊密抵靠於第一殼體911的內壁面，並進而達到徑向封閉芯材92與第一殼體911的間隙，藉此欲過濾之空氣便勢必要通過芯材92才得以到達出氣口914。
然而，現有技術的空氣清潔器具有以下缺點：
其一，由於密封裝置93係透過密封體932的徑向壓縮來封住芯材92與第一殼體911的間隙，而如同前述密封體932的外徑略大於第一殼體911相對應處的內徑，因此密封裝置93勢必難以組裝進第一殼體911內，而需要耗費極大的力氣才能將密封裝置93塞入第一殼體911內。
其二，請參閱圖9及圖10所示，現有技術的波浪狀分離材922及平面分離材921係以密封膠925相互黏接，該密封膠925係塗佈於平面分離材921的一側面，並沿著平面分離材921的長邊延伸塗佈，但由於波浪狀分離材922係成波浪狀地上下起伏，因此平面分離材921僅黏貼到波浪狀分離材922的各波峰處的一小部分，所以平面分離材921與波浪狀分離材922的黏著面積不足而導致結合強度不足，並且密封膠925因通過任兩相鄰波峰處之間而於通道923A、923B內佔據了一定的空間，因此阻礙到空氣的流動；此外，由於密封膠925僅塗佈於平面分離材921的一側面，因此波浪狀分離材922便僅黏貼到其中一平面分離材921B而已，而與另一平面分離材921A未以密封膠925黏貼，故平面分離材921與波浪狀分離材922的結合強度不足。而此類空氣清潔器使用一段時間後，波浪狀分離材922及平面分離材921可能已沾附了許多懸浮顆粒，因而導致過濾效果下將，這時必須將乾淨的空氣從出氣口914吹進芯材92，藉此空氣通過波浪狀分離材922及平面分離材921時便會將沾附的懸浮顆粒帶出，並一同吹出進氣口913；但是由於平面分離材921與波浪狀分離材922的結合強度不足，而芯材92鄰接進氣口913之側亦未設有環框架931來軸向抵靠，因此在空氣的吹動下，芯材92中央處的波浪狀分離材922及平面分離材921便可能相互分離而順著空氣流動的方向軸向向外突出，如此便導致芯材92無法正常使用。
其三，請參閱圖8所示，如同前述，環框架931可用以軸向抵靠及固定芯材92，而環框架931用以抵靠芯材92之處為徑向連接於環框架931內側面的複數連接肋9311；然而，該等連接肋9311在抵靠芯材92的同時，也會擋住芯材92相對應處的通道，進而影響空氣的流通。
有鑑於前述之現有技術的缺點及不足，本創作提供一種空氣濾清器，其具有方便裝設芯材的功效。
為達到上述的創作目的，本創作所採用的技術手段為設計一種空氣濾清器，其中包含： 一殼體，其具有一容置空間、一進氣口及一出氣口，進氣口及出氣口皆與容置空間相通；殼體的內壁面環繞形成有一第一階級面； 一芯材，其設於殼體的容置空間中，且芯材中央形成有一軸向的穿孔，芯材的外徑大於殼體的第一階級面的內周緣的內徑； 一彈性抵靠件，其環繞成形於芯材鄰接出氣口的端面的周緣，並從軸向及徑向包覆該周緣，且軸向抵靠於殼體的第一階級面； 一套管，其穿設於芯材的穿孔內，並黏著固定於穿孔的孔壁； 一螺桿架，其固設於殼體的容置空間中，且位於芯材與殼體的出氣口之間； 一螺桿，其固設於螺桿架上，且軸向貫穿套管； 一螺帽，其螺合於螺桿上，且朝出氣口的方向軸向抵靠於套管，並透過套管及芯材而使彈性抵靠件軸向緊抵於殼體的第一階級面，進而軸向封閉第一階級面與芯材間的間隙。
本創作之優點在於，藉由以軸向壓縮彈性抵靠件的方式來達成軸向密封，因此在將芯材推進殼體時，便無需耗費力氣來壓縮彈性抵靠件，而可輕易地將芯材推進殼體，最後再透過旋緊螺帽便可軸向壓縮彈性抵靠件，而轉動螺帽不僅方便施力，更可使用電動工具來轉動，藉此方便裝設芯材；此外，由於螺帽僅抵靠套管，而螺桿架亦並未抵靠到芯材，因此芯材的軸向兩端面皆幾乎未被任何元件阻擋，進而確保空氣可以順暢地通過芯材。
進一步而言，所述之空氣濾清器，其中芯材包含用以分離懸浮污染物的一波浪狀分離材及一平面分離材，波浪狀分離材及平面分離材捲繞成圓筒狀，且筒壁呈多層波浪狀分離材與平面分離材交錯層疊；波浪狀分離材的相對兩面分別沿著波峰軸向塗佈有黏著劑，並與相鄰的兩平面分離材黏貼固定；波浪狀分離材鄰接進氣口的一側與相貼合的一平面分離材間設有一端面密封膠層，波浪狀分離材鄰接出氣口的一側與相貼合的另一平面分離材間設有另一端面密封膠層。不論空氣從進氣口的方向或從出氣口的方向進入芯材，由於黏著劑係塗佈於波浪狀分離材的相對兩面，並沿著各波峰軸向塗佈，因此波浪狀分離材及平面分離材具有一定的黏著面積而具有一定的結合強度，故可避免波浪狀分離材及平面分離材分離而軸向突出；此外，黏著劑沿著波浪狀分離材的各波峰軸向塗佈，更可避免黏著劑佔據通道的空間而影響空氣的流動。
以下配合圖式及本創作之較佳實施例，進一步闡述本創作為達成預定創作目的所採取的技術手段。
請參閱圖1及圖2所示，本創作之空氣濾清器包含有一殼體10、一芯材20、一彈性抵靠件30、一套管40、一螺桿架50、一螺桿60、一螺帽70及一墊片80。
請參閱圖1至圖3所示，前述之殼體10具有一容置空間、一進氣口11及一出氣口12，進氣口11及出氣口12皆與容置空間相通；殼體10的內壁面環繞形成有一第一階級面13及一第二階級面14，第二階級面14位於第一階級面13與出氣口12之間，且第二階級面14的內周緣的內徑小於第一階級面13的內周緣的內徑(如圖3所示)；在本實施例中，殼體10內壁面自第一階級面13到進氣口11之間的內徑皆相同；殼體10的外壁面固設有一固定架15，固定架15由一長片體彎折而成，並且貫穿有兩長孔151，藉此方便殼體10固定於他處。
前述之芯材20設於殼體10的容置空間中，且芯材20中央形成有一軸向的穿孔26；請參閱圖6及圖7所示，在本實施例中，芯材20包含用以分離懸浮污染物的一波浪狀分離材22及一平面分離材21，波浪狀分離材22及平面分離材21捲繞成圓筒狀，且筒壁呈多層波浪狀分離材22與平面分離材21交錯層疊，故波浪狀分離材22的相對兩面分別貼合有一平面分離材21A、21B，並且波浪狀分離材22與相貼合的兩平面分離材21A、21B分別形成複數通道23A、23B；波浪狀分離材22的相對兩面分別沿著波峰軸向塗佈有黏著劑25，並分別與相鄰的兩平面分離材21A、21B黏貼固定；波浪狀分離材22鄰接進氣口11的一側與相貼合的一平面分離材21A間設有一端面密封膠層24A，以從鄰接進氣口11之側封閉半數的通道23A；波浪狀分離材22鄰接出氣口12的一側與相貼合的另一平面分離材21B間設有另一端面密封膠層24B，以從鄰接出氣口12之側封閉剩餘半數的通道23B；在本實施例中，黏著劑25及兩端面密封膠層24A、24B皆為熱熔膠或聚氨酯(Polyurethane，PU)結構膠，而使用熱熔膠或聚氨酯結構膠來黏合平面分離材21A、21B及波浪狀分離材22，便無需對分離材21A、21B、22進行預熱，因此方便製作芯材20，但亦不以熱熔膠及聚氨酯結構膠為限；請參閱圖3及圖4所示，芯材20的外徑大於殼體10的第一階級面13的內周緣的內徑，並且芯材20突出於殼體10的進氣口11外。
請參閱圖2至圖4所示，前述之彈性抵靠件30環繞成形於芯材20鄰接出氣口12的端面的周緣，並從軸向及徑向包覆該周緣(如圖4所示)，且軸向抵靠於殼體10的第一階級面13；在本實施例中，彈性抵靠件30的外徑小於殼體10的第一階級面13到進氣口11之間的內徑，即彈性抵靠件30與殼體10相對應處的內壁面之間具有一徑向的間隙(如圖4所示)；在本實施例中，彈性抵靠件30為聚氨酯(Polyurethane，PU)材質，並且係直接發泡成形於芯材20的該周緣上，進一步來說，係以液態膠體透過模具植入芯材20的分離材21、22的結構纖維空隙中，之後再固化形成彈性抵靠件30，但不以此為限，亦可使用其他的成形方式或使用其他具有彈性的材質，例如橡膠、矽膠等等；在本實施例中，彈性抵靠件30相對芯材20端面突出的軸向厚度介於5mm至10mm之間，且較佳為5mm，並且該軸向厚度不隨著芯材20的外徑或軸向長度改變而改變，但亦不以此為限；在本實施例中，彈性抵靠件30相對芯材20外壁面突出的徑向厚度較佳為2.5mm，並且該徑向厚度不隨著芯材20的外徑或軸向長度改變而改變，但亦不以此為限。
請參閱圖2、圖3及圖5所示，前述之套管40穿設於芯材20的穿孔26內，並黏著固定於穿孔26的孔壁，套管40的兩端分別與芯材20的兩端面切齊。
請參閱圖2及圖3所示，前述之螺桿架50固設於殼體10的容置空間中，且位於芯材20與殼體10的出氣口12之間；在本實施例中，螺桿架50為一長片體，片體的兩端朝向出氣口12彎折地軸向焊接固定於殼體10的第二階級面14上，片體的中央與芯材20間具有間隙。
請參閱圖2、圖3及圖5所示，前述之螺桿60焊接於螺桿架50的中央，且軸向貫穿套管40，並突出於套管40鄰接進氣口11的端部；在本實施例中，螺桿60僅有鄰接進氣口11的端部處設有外螺紋61，而並非整個桿體皆設有外螺紋。
前述之螺帽70螺合於螺桿60上，且朝出氣口12的方向軸向抵靠於套管40，並透過套管40及芯材20而使彈性抵靠件30軸向緊抵於殼體10的第一階級面13，進而軸向封閉第一階級面13與芯材20間的間隙(如圖4所示)。
前述之墊片80套設於螺桿60外，且軸向夾設於螺帽70與套管40端部之間；在本實施例中，螺帽70及墊片80的外徑皆略大於套管40的外徑，但螺帽70及墊片80並不會遮蔽到芯材20的通道23A、23B。
請參閱圖2及圖3所示，本創作組裝時，首先將螺桿架50及螺桿60結合於殼體10上，接著將已結合套管40及彈性抵靠件30的芯材20直接從進氣口11放入殼體10內，並同時套設螺桿60，由於彈性抵靠件30的外徑小於殼體10相對應處的內徑(如圖4所示)，因此芯材20可順暢且輕易的放入殼體10；之後設置墊片80並將螺帽70旋緊鎖合於螺桿60端部即可，到此便完成組裝；本創作藉此具有方便組裝的功效，尤其轉動螺帽70不僅方便施力，更可使用電動工具來轉動，進而提高裝設的效率。
請參閱圖3至圖5所示，螺帽70相對螺桿60轉動時會推抵套管40，而套管40會連帶芯材20及彈性抵靠件30一同移動，並藉此使彈性抵靠件30軸向緊抵於第一階級面13，藉此便可有效封閉芯材20與第一階級面13間的間隙(如圖4所示)，以確保從進氣口11進入殼體10的空氣勢必會進入芯材20；另外，由於芯材20的外徑大於殼體10的第一階級面13的內周緣的內徑，因此芯材20可穩固地將彈性抵靠件30緊抵於第一階級面13上。
請參閱圖3及圖5所示，此外，由於螺帽70僅抵靠套管40，而螺桿架50無需抵靠到芯材20，因此芯材20的軸向兩端面皆幾乎未被任何元件阻擋，進而確保空氣可以順暢地通過芯材20。
請參閱圖3所示，再者，由於螺桿架50的兩端軸向抵靠於第二階級面14，因此螺桿架50可從軸向獲得支撐，進而可更為穩固地支撐螺桿60。
又，要將芯材20取下時，由於芯材20突出於殼體10的進氣口11外，因此可直接抓取芯材20而方便對芯材20施力及取出。
請參閱圖1所示，本創作使用時，可用於空壓機或柴油引擎等處，欲過濾之氣體直接進入突出於殼體10進氣口11的芯材20；請參閱圖6及圖7所示，氣體進入芯材20該端面未被封閉的半數通道23B，並且在該等通道23B中移動到芯材20的另一端面時，受到端面密封膠層24B的阻擋，因此氣體便會通過波浪狀分離材22而移動至另外半數的通道23A，之後才得以排出至出氣口12；而在氣體通過波浪狀分離材22時，波浪狀分離材22便會過濾掉氣體上的懸浮顆粒，並藉此達到空氣濾清的效果；此外，氣體也可能通過平面分離材21B而到達另一層的通道，如此同樣可透過平面分離材21B過濾掉氣體上的懸浮顆粒。
不論是在一般使用狀態下，欲過濾的空氣從進氣口11的方向進入芯材20，或是欲清潔芯材20時，乾淨的空氣從出氣口12的方向進入芯材20，由於黏貼波浪狀分離材22及平面分離材21的黏著劑25，係塗佈於波浪狀分離材22的相對兩面，並且沿著各波峰軸向塗佈，因此波浪狀分離材22及平面分離材21具有一定的黏著面積而具有一定的結合強度，故可避免波浪狀分離材22及平面分離材21分離而順著空氣流動的方向軸向突出；此外，黏著劑25沿著波浪狀分離材22的各波峰軸向塗佈，更可避免黏著劑25佔據通道23A、23B的空間而影響空氣的流動；請參閱圖3所示，再者，彈性抵靠件30軸向抵靠於芯材20的周緣以及螺帽70軸向抵靠於黏合芯材20中央穿孔26孔壁的套管40，亦皆有助於避免波浪狀分離材22及平面分離材21分離而軸向突出。
在其他實施例中，亦可不使用沿著波浪狀分離材的波峰軸向塗佈黏著劑的芯材，而係使用其他種類的芯材，如此同樣具有方便組裝芯材於殼體內，以及避免芯材軸向兩端面被阻擋等優點。
在其他實施例中，彈性抵靠件的外徑亦可等於殼體相對應處的內徑，如此一來便可從徑向上穩固彈性抵靠件及芯材。
在其他實施例中，芯材亦可不突出於殼體的進氣口，而殼體亦可進一步包含有一第一殼體及一第二殼體，第一殼體及第二殼體相結合並形成一容置空間，而芯材則設於該容置空間中。
在其他實施例中，殼體亦可沒有第二階級面，而螺桿架則徑向固定於殼體的內壁面即可。
在其他實施例中，螺桿架亦可不為彎折的長片體，而可為其他構造，僅要能用以設置及支撐螺桿即可。
以上所述僅是本創作的較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。
10‧‧‧殼體
11‧‧‧進氣口
12‧‧‧出氣口
13‧‧‧第一階級面
14‧‧‧第二階級面
15‧‧‧固定架
151‧‧‧長孔
20‧‧‧芯材
21‧‧‧平面分離材
21A‧‧‧平面分離材
21B‧‧‧平面分離材
22‧‧‧波浪狀分離材
23A‧‧‧通道
23B‧‧‧通道
24A‧‧‧端面密封膠層
24B‧‧‧端面密封膠層
5‧‧‧黏著劑
26‧‧‧穿孔
30‧‧‧彈性抵靠件
40‧‧‧套管
50‧‧‧螺桿架
60‧‧‧螺桿
61‧‧‧外螺紋
70‧‧‧螺帽
80‧‧‧墊片
91‧‧‧殼體
911‧‧‧第一殼體
912‧‧‧第二殼體
913‧‧‧進氣口
914‧‧‧出氣口
92‧‧‧芯材
921‧‧‧平面分離材
921A‧‧‧平面分離材
921B‧‧‧平面分離材
922‧‧‧波浪狀分離材
923A‧‧‧通道
923B‧‧‧通道
924A‧‧‧端面密封膠層
924B‧‧‧端面密封膠層
925‧‧‧密封膠
93‧‧‧密封裝置
931‧‧‧環框架
9311‧‧‧連接肋
932‧‧‧密封體
圖1係本創作之立體外觀圖。 圖2係本創作之元件分解圖。 圖3係本創作之側視剖面圖。 圖4係本創作之彈性抵靠件之放大側視剖面圖。 圖5係本創作之螺帽之放大側視剖面圖。 圖6係本創作之芯材展開後之部分立體示意圖。 圖7係本創作之芯材展開後之側視剖面圖。 圖8係現有技術之空氣濾清器之側視剖面圖。 圖9係現有技術之空氣濾清器之芯材之立體外觀圖。 圖10係現有技術之空氣濾清器之芯材展開後之部分立體示意圖。
10‧‧‧殼體
11‧‧‧進氣口
12‧‧‧出氣口
13‧‧‧第一階級面
14‧‧‧第二階級面
15‧‧‧固定架
20‧‧‧芯材
26‧‧‧穿孔
30‧‧‧彈性抵靠件
40‧‧‧套管
50‧‧‧螺桿架
60‧‧‧螺桿
61‧‧‧外螺紋
70‧‧‧螺帽

Claims (10)

  1. 一種空氣濾清器，包含： 一殼體，其具有一容置空間、一進氣口及一出氣口，進氣口及出氣口皆與容置空間相通；殼體的內壁面環繞形成有一第一階級面； 一芯材，其設於殼體的容置空間中，且芯材中央形成有一軸向的穿孔，芯材的外徑大於殼體的第一階級面的內周緣的內徑； 一彈性抵靠件，其環繞成形於芯材鄰接出氣口的端面的周緣，並從軸向及徑向包覆該周緣，且軸向抵靠於殼體的第一階級面； 一套管，其穿設於芯材的穿孔內，並黏著固定於穿孔的孔壁； 一螺桿架，其固設於殼體的容置空間中，且位於芯材與殼體的出氣口之間； 一螺桿，其固設於螺桿架上，且軸向貫穿套管； 一螺帽，其螺合於螺桿上，且朝出氣口的方向軸向抵靠於套管，並透過套管及芯材而使彈性抵靠件軸向緊抵於殼體的第一階級面，進而軸向封閉第一階級面與芯材間的間隙。
  2. 如請求項1所述之空氣濾清器，其中芯材包含用以分離懸浮污染物的一波浪狀分離材及一平面分離材，波浪狀分離材及平面分離材捲繞成圓筒狀，且筒壁呈多層波浪狀分離材與平面分離材交錯層疊；波浪狀分離材的相對兩面分別沿著波峰軸向塗佈有黏著劑，並與相鄰的兩平面分離材黏貼固定；波浪狀分離材鄰接進氣口的一側與相貼合的一平面分離材間設有一端面密封膠層，波浪狀分離材鄰接出氣口的一側與相貼合的另一平面分離材間設有另一端面密封膠層。
  3. 如請求項2所述之空氣濾清器，其中芯材內的黏著劑及兩端面密封膠層皆為熱熔膠或聚氨酯結構膠。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之空氣濾清器，其中彈性抵靠件的外徑小於殼體相對應處的內徑。
  5. 如請求項1至3中任一項所述之空氣濾清器，其中芯材突出於殼體的進氣口外。
  6. 如請求項1至3中任一項所述之空氣濾清器，其中進一步包含有一墊片，其套設於螺桿外，且軸向夾設於螺帽與套管端部之間。
  7. 如請求項1至3中任一項所述之空氣濾清器，其中殼體的內壁面環繞形成有一第二階級面，第二階級面位於第一階級面與出氣口之間，第二階級面的內周緣的內徑小於第一階級面的內周緣的內徑，螺桿架軸向連接固定於第二階級面上。
  8. 如請求項1至3中任一項所述之空氣濾清器，其中螺桿架為一長片體，片體的兩端朝向出氣口彎折地連接殼體，螺桿固設於片體的中央。
  9. 如請求項1至3中任一項所述之空氣濾清器，其中彈性抵靠件為聚氨酯材質。
  10. 如請求項1至3中任一項所述之空氣濾清器，其中彈性抵靠件相對芯材端面突出的軸向厚度介於5mm至10mm之間。
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