用于家用空气净化系统的过滤元件及过滤滤芯的制作方法

本实用新型总体上涉及家用空气净化系统。更具体地，本实用新型涉及一种用于家用空气净化系统的过滤元件。本实用新型另外涉及包含这种过滤元件的过滤滤芯。

背景技术：
：

环境污染在世界各地的许多城市中是一重大的问题。其起源于汽车交通、供暖、农业或电力生产，且是许多疾病尤其是呼吸道疾病以及大量的早逝的原因。

在现有技术中已知有要用以安装在居所或商务场所的家用净化系统以净化室内空气并因此促进健康的空气。

然而，这些设备通常具有差的净化性能，因此产生健康的室内空气的印象而实际上却存在有高的污染程度。

US8062403B2文件公开了一种过滤元件，其包括具有不同过滤材料的多个层或多个厚度。然而，如果设置有高效空气微粒(HEPA)类型的过滤材料层，可能会由于该类型的过滤材料的高脆性而出现制造问题。上述文件没有针对允许方便且安全的生产提出任何解决方案，即不破坏高效空气微粒(HEPA)类型的过滤材料。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的就是为了回应现有技术的缺点，且特别是提供一种合适的过滤元件，以当其被使用于家用空气净化系统中时提供最佳的净化性能，同时在制造过程中不会造成额外的限制。

本实用新型的另一个目的是提供一种过滤滤芯，其遵守涉及家用空气净化器性能的标准NF 536。

为此，本实用新型的第一方面涉及一种用于家用空气净化系统的过滤元件，所述过滤元件包括根据欧洲标准EN 1822:2009的至少一层高效空气微粒(HEPA)类型的过滤材料层，所述至少一层高效空气微粒(HEPA)类型的过滤材料层具有：

-第一和第二过滤面，每个被设置为用于被待净化的空气流穿过，

-外部侧表面，

其中，所述过滤元件另外包括树脂，该树脂至少部分地覆盖高效空气微粒(HEPA)类型的过滤材料层的所述外部侧表面，以机械地和/或化学地保护所述高效空气微粒(HEPA)类型的过滤材料层。例如，该树脂可形成厚度为4mm的层且理想地覆盖HEPA过滤材料层的整个外部侧表面。

在根据本实用新型的过滤元件的制造过程中，所执行的操作对于HEPA类型的过滤材料层是没有风险的，因为设置在第一和第二过滤面之间的或连接第一和第二过滤面的树脂保护侧表面免受机械和/或化学侵蚀，即使操作者以赤手直接接触该侧表面。因此，HEPA材料层在制造过滤元件期间被保护以免受物理损坏，比如直接影响过滤性能的穿孔或撕裂。另外，HEPA过滤材料层也被保护以免受化学和/或生物污染，尤其是在制造过滤元件过程中或之前存储不当的情况下，这在使用过滤元件时防止被净化的空气由于污染物浸出而受到二次污染。此外，这种树脂层还能够防止空气通过外侧面而泄露，并因此迫使空气穿过过滤材料的整个厚度。树脂的存在对于通过过滤元件允许最佳的空气净化是有利的。

有利地，第一过滤面和/或第二过滤面的周缘也覆盖有所述树脂。这在制造包括HEPA过滤材料层的过滤元件期间或之前允许对所述层的便利操作，同时保护其免受机械和化学损坏。此外，在过滤面上的树脂的布置能够允许限制回流现象，该回流现象可扰乱空气流的净化过程。

有利地，根据本实用新型的过滤元件包括第二过滤材料层，该第二过滤材料层具有两个过滤面，且被放置在所述至少一层HEPA类型的过滤材料层的至少一个过滤面上。根据是将其放置在HEPA过滤材料层的上游过滤面上或下游过滤面上，该第二过滤层允许实现预过滤或后过滤。

有利地，第二过滤材料层包括例如C3类型的活性炭且沿待净化的空气流的方向被放置在所述至少一层HEPA类型的过滤材料层的上游。该布置允许保留住分子、细菌和病毒，而不会造成被过滤的空气受到由活性炭放出的微粒的二次污染，实际上，由活性炭放出的微粒通过HEPA过滤材料层而被过滤。

有利地，根据本实用新型的过滤元件还包括第三过滤材料层，该第三过滤材料层具有两个过滤面，且沿待净化的空气流的方向被安置在第二过滤材料层的上游，所述第三过滤材料层例如是根据欧洲标准EN 779:2012的F7类型。这相对于所述第二过滤材料层允许实现预过滤步骤，以避免由活性炭构成的第二过滤层的快速饱和，并因此增加过滤元件的寿命的持续时间。

同样地，根据本实用新型的过滤元件可包括第四过滤材料层，该第四过滤材料层具有两个过滤面，且沿待净化的空气流的方向被安置在第三过滤材料层的上游，所述第四过滤材料层例如是根据欧洲标准EN 779:2012的M5类型。该 层相对于其它过滤层允许实现第一过滤步骤，且在净化高度布满微粒的空气的情况下是特别地有利的，以进一步增加过滤元件的寿命的持续时间。

有利地，树脂在至少两层过滤材料层的过滤面的相邻周缘之间形成密封垫圈，以至少部分地确保相对于待净化的空气流的径向密封。该树脂因此限制了在两层过滤材料层之间的、向过滤元件的外部或自过滤元件的外部的、径向的空气泄露，这保持了被净化的空气的体积且优化净化质量。

有利地，树脂在所述至少一层HEPA类型的过滤材料层的第一过滤面的周缘和相邻的、所述第二过滤材料层的过滤面的周缘之间形成密封垫圈，以至少部分地确保相对于待净化的空气流的径向密封。

类似地，所述树脂还可在所述第四过滤材料层的过滤面的周缘和所述第三过滤材料层的过滤面的周缘之间形成密封垫圈，以至少部分地确保相对于待净化的空气流的径向密封。

本实用新型的第二方面涉及一种用于家用空气净化系统的过滤滤芯，其特征在于，其包括封闭的壳体，该封闭的壳体具有第一和第二表面，第一和第二表面在被安装于所述家用空气净化系统中的过程中被穿孔，且所述封闭的壳体包含过滤元件。该封闭的壳体可包括涂覆在其外部侧表面上的贴布胶带。其允许保护过滤元件在其被使用之前免受存在于存储环境中的污染、以及与过滤滤芯的操作和运输相关的机械损坏。特别地，在过滤元件包含活性炭的情况下，可在更加长得多的持续时间内使该过滤元件受到保护以预防氧气，这在滤芯在其被使用之前而将其存储数月的情况下是有利的。可穿孔的表面在将滤芯放置在家用空气净化系统中时可被包括在该系统中的穿孔元件穿孔，以允许空气流穿过所述空气净化滤芯。

这种过滤滤芯另外允许其被便利地放置于家用空气净化系统中。在被使用之后，这种滤芯可被轻易地从家用空气净化系统中取出而不与被污染微粒污染的过滤材料有任何接触。

例如，包含在过滤滤芯中的过滤元件可以是根据本实用新型的第一方面的过滤元件。

有利地，过滤滤芯包括树脂，该树脂被如此安置以确保所述封闭的壳体和过滤元件之间的密封，和/或确保将所述过滤元件保持在所述封闭的壳体中。这允许最佳的净化性能，因为被过滤的空气流不能在过滤元件和封闭的壳体的内部表面之间经过，且因此不能避开由过滤滤芯所执行的净化过程。

有利地，过滤滤芯可设有识别装置，例如无线射频识别装置(RFiD),以便确定其来源及控制其使用之前的存储时间。

该滤芯也可在其外部表面上设有机械定位装置，如销或模槽，以便确定过滤滤芯的来源以及其在家用空气净化系统中的定位。这种机械防错标记系统还帮助用户正确地放置滤芯且可避免例如将其颠倒地放置。

有利地，过滤滤芯可在其外部壁上设有密封元件，当过滤滤芯被插入家用空气净化系统中时，该密封元件用于确保与这种系统的互补元件的密封(如由弹性材料制成的垫圈或凸边或凸肩)。

本实用新型的最后一个方面涉及一种家用空气净化系统，其被设置以接收根据前述方面的过滤滤芯和/或过滤元件。该系统还可包括穿孔机构，和/或滤芯防错标记。

附图说明

本实用新型的其它特征和优点将通过阅读对本实用新型的实施方式的详细描述而变得更加清晰明了，所述实施方式作为非限制性的示例而被给出且通过附图而被示出，在附图中：

-图1示出根据本实用新型的过滤元件，

-图2示出包括根据图1的过滤元件的过滤滤芯。

具体实施方式

图1示出过滤元件1，该过滤元件1包括高效空气微粒(HEPA)(还被称为高度高效过滤器(THE))类型的过滤材料层10。该HEPA过滤材料层10设置有包括周缘12的第一过滤面11、外部侧表面13以及包括在图1中不可见的周缘的第二过滤面14。例如，待净化的空气通过第一过滤面11穿入过滤器中，该第一过滤面11因此是上游过滤面，且空气通过第二过滤面14从过滤器中排出，该第二过滤面14因此是下游过滤面。

外部侧过滤面13覆盖有树脂，该树脂机械地或化学地保护HEPA过滤材料层10。该树脂也在HEPA过滤材料层的制造和存储期间保护该HEPA过滤材料层，并允许其操作，同时保护其免受物理损坏和化学污染。另外，该树脂还具有限制或阻止空气流穿过外部侧表面13的功能。可替代地，第一过滤面11的周缘12和/或第二过滤面14的周缘也覆盖有所述树脂。

高效空气微粒(HEPA)类型的过滤材料通常是用交络纤维的排列做成的材料。例如，该纤维可由可能自再生玻璃获得的玻璃纤维、或可替代地可由如纤维素的天然纤维构成。优选地，HEPA过滤材料层符合欧洲标准EN 1822:2009。根据该标准，过滤器优选地是“高效空气微粒过滤器”等级或更高等级，即至少是H13等级，对于用直径大于或等于0.3μm的微粒所测得的整体数据，H13等级具有99.95％的净化效率和0.05％的渗透率。由该过滤层导致的初始压强的 损失对于300m³/h的标称流量可能是120Pa。该HEPA过滤材料可过滤甚至10nm的微粒。

当过滤元件在家用空气净化系统中使用时，该类型的过滤等级因此有助于高效的净化。

覆盖外部侧表面13且可能覆盖过滤面11和14的周缘的树脂优选地是空气不可渗透的且至少耐磨损的树脂。例如，这种树脂可自天然产物如蜂胶、小烛树蜡、巴西棕榈蜡或自针叶树脂如海松或柏树获得。可替代地，该树脂还可是包含例如石蜡、丙烯酸树脂、聚酯、聚合物(氯乙烯)或优选地包含有机硅的合成树脂，诸如道康宁公司制造商的732树脂。这种树脂可以是网状的或不是网状的。其通过已知的方法，如浸渍或沉积，而被应用于外部侧表面13上且可能被应用于过滤面11和14的周缘上。树脂层的厚度为2-6mm，且优选地为4mm。

图2示出包括过滤元件1a的过滤滤芯2，该过滤元件1a包括图1中所示的HEPA过滤材料层10。过滤滤芯2的过滤元件1a包括位于HEPA过滤材料层10的上游的第二过滤材料层20、位于该过滤材料层20的上游的第三过滤材料层30、以及放置于该第三过滤材料层30的上游的第四过滤材料层40，如图2中所示，每个过滤层具有两个过滤面。术语“下游”和“上游”有关于待净化的空气流。过滤滤芯2另外包括壳体3，该壳体3包括侧表面7、第一表面4和第二表面5，该两个表面是用可穿孔的材料做成的。包括过滤材料层10、20、30、40的过滤元件1a被包含在壳体3中。

第二过滤材料层20是活性炭层。该活性炭是C3类型的，且具有保留住分子、病毒和细菌的功能，所述分子、病毒和细菌甚至具有纳米量级的尺寸。活性炭在这里是压缩的以提供最佳的过滤性能。

第三过滤材料层30是根据欧洲标准EN 779:2012能够过滤精细微粒的精细过滤器，例如F7类型，即具有80-90％的平均效率(Em)和35％的最低效率，该两个数值是用0.4μm的微粒所测得的。此外，该第三过滤材料层30在12.7m/s的流速下导致39Pa的初始压强的损失。

第四过滤材料层40是根据欧洲标准EN 779:2012能够过滤中等微粒的精细过滤器，例如M5类型，即对于具有0.4μm的平均尺寸的微粒，该类型具有40-60％的平均效率(Em)。此外，该第四过滤层40在1.5m/s的流速下导致90Pa的初始压强的损失。

通过分离元件6使每个过滤材料层与其它过滤材料层分离。该分离元件6另外保留HEPA过滤材料层10位于过滤元件1a的最低层(下游层)，以及保留第四过滤层40位于过滤元件1a的最高层(上游层)，如图2中所示。分离元件6因此具有物理保留每个过滤材料层的功能，以避免由过滤材料层之间的摩擦或撞击导致的损坏。分离元件6由网状或穿孔材料片构成，如塑料或金属 网格、穿孔的箔片或织物。优选地，分离元件6由再生和/或可回收材料制造，如聚丙烯网格。

过滤滤芯2另外包括如上所述的树脂7。该树脂在将过滤材料层10、20、30、40装配在过滤滤芯2中之前机械地和化学地保护这些过滤材料层。此外，树脂7确保将每个过滤层固定到壳体3。最后，该树脂确保在每个过滤材料层的径向密封以及在每个过滤材料层之间的径向密封。由于第二过滤层20包含压缩的活性炭，树脂7在第二过滤层20周围的存在不是必须的。

壳体3由刚性材料构成，优选地由气密性的刚性材料构成。例如，壳体3可由纸板或塑料材料构成，优选地是再生的，如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙酯和高密度聚乙烯。第一表面4和第二表面5由可穿孔的材料构成，例如具有与壳体3的性质相同的性质，或由铝构成。优选地，壳体3是封闭的，即壳体3不能被没有物理损坏地打开，例如借助于工具。壳体3有助于在于家用净化系统中使用过滤元件1a之前保护该过滤元件1a。壳体3另外包括带有由天然橡胶和丙烯酸涂层制成的粘合剂的148织网支撑类型的贴布胶带。该胶带有助于使壳体3密封，以及有助于机械地保护壳体3，从而防止所有的由壳体3的穿孔或撕裂导致的空气泄露。

在运行中，当家用净化系统装备有过滤滤芯2时，壳体3的第一表面4和第二表面5的穿孔通过穿孔元件而被执行，例如所述净化系统(未示出)的空心管或空心针。待净化的空气流在图2中由壳体3的上面的两个箭头示出。空气流通过净化系统而被引导直至第一表面4或壳体3的上游表面。空气流首先穿入第四过滤材料层40(上游层)，该第四过滤材料层40保留住具有中等尺寸的微粒，空气流然后穿入第三过滤层30，该第三过滤材料层30保留住具有精细尺寸的微粒。空气流随后穿过保留住分子、病毒和细菌的第二过滤层20。最后，空气流穿过保留住最精细的微粒的HEPA过滤材料层。空气流因此通过家用空气净化系统而被引导穿过第二表面5或下游表面至过滤滤芯2的外部。

过滤材料层在过滤滤芯2中的安置允许直至HEPA过滤材料层过滤越来越小的微粒。将包括活性炭的第二过滤材料层插置在HEPA过滤材料层和第三过滤材料层之间允许保留住分子、病毒和细菌，而因此使过滤的空气不受由活性炭放出的微粒的污染。最佳的空气净化因此是可能的，同时避免过快地堵塞过滤材料层，以保持过滤滤芯2的寿命的持续时间。此外，过滤材料层沿空气流的方向，还按照不断增加的压强损失的顺序而被安置，这避免了对净化质量不利的回流现象。

树脂7允许避免过滤材料层之间的泄露，并因此允许包含穿过所有过滤材料层的空气流，这有助于空气流的最佳净化。

最后，包括可穿孔表面4和5的壳体3能够在使用过滤滤芯之前保护过滤材料层。特别地，由活性炭构成的第二过滤材料层被保护以预防氧气，这即使在过滤滤芯于使用之前以在很长的持续时间期间(例如数月)而被存储的情况下，保持了第二过滤材料层的过滤性能。

应当理解的是，可在本说明书中所述的本实用新型的不同的实施方式中进行对本领域技术人员显而易见的各种修改和/或改进，而不脱离由所附权利要求所限定的本实用新型的范围。特别地，有关于过滤材料层的形状，其可以是任何适合的形状，如矩形或椭圆形。同样地，过滤材料层的数量不被限制为一个或四个，而可包括适合于待净化的空气的过滤材料的数量。例如，预过滤器可被设置在第四过滤层的上面或者被设置在家用空气净化系统中。最后，过滤等级及其性能仅作为示例而被给出，且可被调整为适合于待净化的空气及家用空气净化系统的能力。