车辆车厢过滤器组件的制作方法

[0001]
本发明涉及一种用于过滤进入车辆的车厢的空气的过滤器组件。


背景技术：

[0002]
车辆乘客越来越意识到可能被空调系统吸入车厢的室外污染物。在废气排放和其他污染物(例如挥发性有机化合物)水平较高的城市中，尤其如此。因此，认为需要改善由车厢过滤器提供的过滤水平。


技术实现要素：

[0003]
本发明提供了一种车辆车厢过滤器组件，其包括壳体和安装到壳体的多个过滤器模块，其中多个过滤器模块包括第一过滤器模块、位于第一过滤器模块下游的第二过滤器模块和位于第二过滤器模块下游的第三过滤器模块，每个过滤器模块包括微粒过滤器元件，第二过滤器模块的分离效率高于第一过滤器模块，第三过滤器模块的分离效率高于第二过滤器模块，并且至少一个过滤器模块包括气体过滤器元件。
[0004]
因此，过滤器组件包括依次提高分离效率的三个不同的过滤器模块。通过采用增加分离效率的过滤器模块，可以使过滤器组件的过滤水平大于每个单独的过滤器模块。因此，过滤器组件能够在相对适度的压降下实现相对较高的分离效率和灰尘负荷能力。压降是重要的考虑因素，因为更高的压降将需要更强大的鼓风机单元，以实现进入车厢的给定空气的流速。除微粒过滤器元件之外，过滤器组件还包括气体过滤器元件。结果，过滤器组件能够从空气中去除诸如挥发性有机化合物之类的气体以及微粒。
[0005]
至少一个过滤器模块可以包括另一微粒过滤器元件。然后微粒过滤器元件定位在气体过滤器元件的上游，并且另一微粒过滤器元件定位在气体过滤器元件的下游。此外，所述另一微粒过滤器元件的分离效率高于所述微粒过滤器元件。因此，该布置的优点在于，气体过滤器元件被夹在两个微粒过滤器元件之间。结果，在过滤器模块的处理期间，例如在过滤器组件的制造和组装期间，更好地保护了气体过滤器元件。此外，通过确保微粒过滤器元件具有不同的分离效率，可以实现更好的深度负荷。特别地，可以选择分离效率，使得当空气移动通过过滤器模块时，以相同或相似的速率从空气中去除微粒。
[0006]
气体过滤器元件可以包括吸附剂的颗粒。结果，吸附剂对移动通过气体过滤器元件的空气呈现相对更大的表面积。另外，可以获得更长的停留时间(即，空气与吸附剂接触的时间段)。
[0007]
第三过滤器模块可以提供hepa级过滤。第一和第二过滤器模块用于通过从空气中去除大部分微粒来保护第三过滤器模块。因此，为了实现hepa级过滤，需要第三过滤器模块仅去除一小部分微粒。结果，第三过滤器模块能够以相对较低的压降提供hepa级过滤。另外，由于第一模块和第二模块从空气中去除了大部分微粒，因此在整个过滤器组件中实现了更好的深度负荷，因此对于过滤器组件可以实现更长的服务间隔。如上所述，通过采用增加分离效率的三个不同过滤器模块，可以实现大于每个单独的过滤器模块的过滤水平。通
过将hepa级介质用于第三过滤器模块，可以实现过滤器组件的ulpa级效率。
[0008]
第二和第三过滤器模块的过滤器元件可以是打褶的。第二和第三过滤器模块包括具有更高分离效率的更多限制性过滤器元件。通过打褶过滤元件，增加了过滤器元件的表面积。结果，尽管介质的限制更多，但对于相对较低的压降仍可实现相对较高的分离效率。
[0009]
所述第三过滤器模块的过滤器元件的褶皱节距可以小于所述第二过滤器模块的过滤器元件的褶皱节距。通过对第二和第三过滤器模块采用不同的褶皱节距，可以为每个过滤器模块获得最有效的表面积。此外，通过对第三过滤器模块采用较小的褶皱节距，尽管第三过滤器模块使用的介质限制更大，但对于相对较低的压降仍可实现相对较高的分离效率。
[0010]
第一过滤器模块的过滤器元件可以是不打褶的。不打褶的介质通常能够改善深度负荷并提高灰尘容量。另外，通过使用分级介质，可以通过介质实现效率梯度。通过使用不打褶的过滤器元件，第一过滤器模块可用于以相对较低的压降从空气中去除大量的微粒。然后需要具有限制性更大的过滤器元件的第二和第三过滤器模块以去除颗粒的较小部分。结果，过滤器组件能够在相对适度的压降下实现相对较高的分离效率。
[0011]
第一过滤器模块可以包括位于所述微粒过滤器元件下游的另一微粒过滤器元件。然后，所述另一微粒过滤器元件的分离效率高于所述微粒过滤器元件。过滤器元件具有更高的灰尘容量，并且通过从空气中去除微粒的较大部分而起到保护另一过滤器元件的作用。为了获得所需的分离效率，然后需要限制性更大的另一过滤器元件以去除颗粒的较小部分。结果，第一过滤器模块能够实现良好的深度负荷和相对较低的压降。
[0012]
每个过滤器模块可以包括固定有过滤器元件的框架，并且每个过滤器模块可以围绕框架安装到壳体。然后，这简化了过滤器组件的制造，组装和拆卸。特别地，每个过滤器模块可以使用对于每个过滤器模块特定的工艺来制造。然后，过滤器组件的组装包括将各个过滤器模块插入壳体中，并且框架的设置有助于处理过滤器模块。另外，通过将各个过滤器模块安装在公共壳体内，可以实现单个整体式过滤器组件。结果，使各种过滤器模块的维修变得容易。
[0013]
本发明还提供了一种车辆车厢过滤器组件，其包括壳体和安装到壳体的多个过滤器模块，其中：多个过滤器模块包括第一过滤器模块，位于第一过滤器模块下游的第二过滤器模块，以及位于第二过滤器模块下游的第三过滤器模块；所述第一过滤器模块包括第一微粒过滤器元件和第二微粒过滤器元件，所述第二微粒过滤器元件位于所述第一微粒过滤器元件的下游并且具有比所述第一微粒过滤器元件更高的分离效率；所述第二过滤器模块包括气体过滤器元件，所述气体过滤器元件被夹在第一微粒过滤器元件和第二微粒过滤器元件之间，所述第二微粒过滤器元件位于所述第一微粒过滤器元件的下游并且具有高于所述第一微粒过滤器元件的分离效率；第三过滤器模块包括微粒过滤器元件；第二过滤器模块的分离效率高于第一过滤器模块；并且第三过滤器模块的分离效率高于第二过滤器模块。
[0014]
所述第一过滤器模块的过滤器元件可以是不打褶的，并且所述第二过滤器模块和所述第三过滤器模块的过滤器元件可以是打褶的。不打褶的介质通常能够改善深度负荷并提高灰尘容量。通过使用不打褶的过滤器元件，第一过滤器模块可用于以相对较低的压降从空气中去除大量的微粒。然后需要具有限制性更大的过滤器元件的第二和第三过滤器模
块以去除颗粒的较小部分。而且，通过打褶第二和第三过滤器模块的过滤器元件，增加了过滤器元件的表面积。结果，尽管介质的限制更多，但对于相对较低的压降仍可实现相对较高的分离效率。结果，过滤器组件能够在相对适度的压降下实现相对较高的分离效率。
[0015]
所述第三过滤器模块的过滤器元件的褶皱节距可以小于所述第二过滤器模块的过滤器元件的褶皱节距。通过对第二和第三过滤器模块采用不同的褶皱节距，可以为每个过滤器模块获得最有效的表面积。特别地，通过对第三过滤器模块采用较小的褶皱节距，尽管第三过滤器模块使用的介质限制更大，但对于相对较低的压降仍可实现相对较高的分离效率。
[0016]
本发明还提供了一种车辆，包括：车厢；空气管道组件，通过所述空气管道组件将空气吸入并排放到所述车厢中；以及根据前述段落中任一项所述的过滤器组件，其中，所述过滤器组件安装在所述空气管道组件内并过滤空气。
附图说明
[0017]
为了可以更容易地理解本发明，现在将参考附图，通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：
[0018]
图1是包括过滤器组件的车辆的示意图；
[0019]
图2是通过车辆的过滤器组件和空气管道组件的截面的示意图；
[0020]
图3是过滤器组件的透视图；
[0021]
图4是通过过滤器组件的截面的透视图；
[0022]
图5是通过过滤器组件的截面的分解透视图；
[0023]
图6是通过过滤器组件的截面的示意图；以及
[0024]
图7是通过过滤器组件的截面的分解透视图。
具体实施方式
[0025]
图1和图2的车辆1包括空气管道组件2，外部空气3通过该空气管道组件被吸入并排放到车辆1的车厢4中。车辆1还包括安装在空气管道组件2内的过滤器组件10，用于过滤空气3。
[0026]
现在参考图3至图6，过滤器组件10包括壳体11、安装在壳体11内的一组过滤器模块12以及密封元件13。
[0027]
壳体11包括矩形主体15、从主体15的底端向外延伸的凸缘16和从主体15的顶端向内延伸的唇部17。过滤器模块12安装到主体15，主体为过滤器模块12提供结构支撑。另外，通过将过滤器模块12安装到壳体11，实现了整体结构，因此使得过滤器组件10的操作，包括将过滤器组件10从空气管道组件2插入和移除变得更容易。
[0028]
密封元件13位于围绕壳体11的凸缘16形成的凹槽18内。如图2所示，当将过滤器组件10安装在空气管道组件2内时，密封元件13在凸缘16和空气管道组件2的壁之间提供密封。在所示的实施例中，密封元件13形成过滤器组件10的一部分。然而，密封元件13可以替代地形成空气管道组件2的一部分。此外，可以省略凸缘16，并且壳体11的主体15可以抵靠密封元件15密封。
[0029]
一组过滤器模块12包括第一过滤器模块20、第二过滤器模块30和第三过滤器模块
40。第二过滤器模块30位于第一过滤器模块20的下游，并且具有比第一过滤器模块20更高的分离效率。第三过滤器模块40位于第二过滤器模块30的下游，并且具有比第二过滤器模块30更高的分离效率。如图2所示，术语“上游”和“下游”是指空气3移动通过过滤器组件10的方向。
[0030]
每个过滤器模块20、30、40包括框架21、31、41，固定至框架的一个或多个过滤器元件22、32、42，以及围绕框架的外部设置的密封元件23、33、43。当定位在壳体11内时，密封元件23、33、43在相应的过滤器模块20、30、40与壳体11之间提供气密密封。
[0031]
第一过滤器模块20包括由非织造材料形成的两个过滤器元件25，26。过滤器元件25，26的形状是平面的，并且在与穿过过滤器组件10的气流3的方向垂直的方向上延伸。过滤器元件25，26具有不同的分离效率或过滤等级。第二过滤器元件26位于第一过滤器元件25的下游，并且具有更高的分离效率。例如，第一过滤器元件25可以包括g级过滤器介质，第二过滤器元件26可以包括m级过滤器介质。在一个实施例中，第一过滤器元件25可以是g3级绒毛片，并且第二过滤器元件26可以是m6级绒毛片。本文讨论的过滤等级基于en779和en1882标准。
[0032]
第二过滤器模块30是双重功能的过滤器模块，并且包括用于去除微粒的一个或多个过滤器元件和用于去除气体的一个或多个过滤器元件。在所示的实施例中，第二过滤器模块30是打褶的组件，其包括将气体过滤器元件37夹在中间的第一和第二微粒过滤器元件35，36。第二微粒过滤器元件36位于第一微粒过滤器元件35的下游，并且具有更高的分离效率。举例来说，第一微粒过滤器元件35可具有在f7和f9之间的分离效率和压降特性，而第二微粒过滤器元件36可具有在e10和e12之间的分离效率和压降特性。气体过滤器元件37包括吸附剂的颗粒。例如，气体过滤器元件37可以包括活性炭、沸石和/或聚合物吸附剂的颗粒。气体过滤器元件37可以包括单个吸附剂(例如以特定化学物质为目标)或多种吸附剂(例如以不同化学物质为目标)。与其他形式的吸附剂介质(例如布或片)相比，颗粒具有至少两个优势。首先，吸附剂对移动通过气体过滤器元件37的空气3呈现更大的表面积。第二，可以获得更长的停留时间(即，空气3与吸附剂接触的时间段)。因此，对于给定的压降，可以实现更高的分离效率。
[0033]
气体过滤器元件37可以固定到微粒过滤器元件35，36中的一个或两个，从而使其固定在它们之间，这在制造过程中有助于折叠过程。在一个实施例中，气体过滤器元件37仅固定至第一微粒过滤器元件35。这可以通过多种方式来实现。例如，可以通过将涂覆有粘合剂的吸附剂颗粒沉积到微粒过滤器元件35上来形成气体过滤器元件37。替代地，气体过滤器元件37可以被设置为片材(例如，结合至支撑层的吸附剂颗粒)，然后被结合至微粒过滤器元件35。第一微粒过滤器元件35具有较低的分离效率，因此比第二微粒过滤器元件36具有更少的限制。因此，通过将气体过滤器元件37仅固定到第一微粒过滤器元件35，可以固定气体过滤器元件37而不会不适当地增加整个过滤器模块30上的压降。
[0034]
第三过滤器模块40包括由hepa(高效微粒空气)级介质形成的打褶的过滤器元件45。可以想到，过滤等级在e12至u17之间的过滤介质将是合适的。在一个实施例中，过滤器元件45可以由h13级介质形成。第三过滤器模块40可包括支撑层46，该支撑层46与过滤器元件45相关联并向其提供刚性。如图6所示，过滤器元件45和支撑层46共褶，支撑层46位于过滤器元件45的下游侧。支撑层46可以是能够在没有不利地限制气流3的情况下执行向过滤
器元件45提供刚度的功能的任何合适材料。
[0035]
如已经指出的，第二和第三过滤器模块30，40每个包括打褶的过滤器元件35，36，37，45。过滤器元件35、36、37、45布置成使得两个过滤器模块30、40的褶皱方向平行。然而，过滤器模块30，40的褶皱节距是不同的。也就是说，第二过滤器模块30的相邻褶皱之间的距离不同于第三过滤器模块40的相邻褶皱之间的距离。更具体地，第三过滤器模块40具有比第二过滤器模块30更小的褶皱节距，因此具有更高的褶皱密度。在所示的实施例中，第二过滤器模块30的褶皱节距p2可以在5至9mm之间，并且更具体地在6至7mm之间，而第三过滤器模块40的褶皱节距p3可以在2至5mm之间，尤其是在2.5至3.5mm之间。
[0036]
第二和第三过滤器模块30，40包括具有不同打褶要求的介质。例如，通常可以以比气体过滤器元件小的褶皱节距打褶微粒过滤器元件。通过对第二和第三过滤器模块30，40采用不同的褶皱节距，可以为每个过滤器模块30，40获得最有效的表面积。特别地，可以将较小的褶皱节距用于第三过滤器模块40。通过采用较小的褶皱节距，尽管第三过滤器模块40使用的介质限制更大，但对于相对较低的压降仍可实现相对较高的分离效率。
[0037]
如已经指出的，过滤器模块20、30、40每个都包括框架21、31、41，过滤器元件22、32、42固定到框架21、31、41。然后，这简化了过滤器组件10的制造、组装和拆卸。特别地，每个过滤器模块20、30、40可以使用对于每个过滤器模块特定的工艺来制造。然后，过滤器组件10的组装包括将各个过滤器模块20、30、40插入壳体11中，并且框架21、31、41的设置有助于处理过滤器模块20、30、40。
[0038]
通过将过滤器模块20、30、40安装在公共壳体11内，使得过滤器组件10的维修更加容易。例如，过滤器模块20、30、40可以允许其移动的方式安装在壳体11内。然后可以从壳体11中移除一个或多个过滤器模块20、30、40，以便清洁或更换过滤器模块。此外，过滤器模块20、30、40可以使用对于每个过滤器模块特定的工艺来移除和清洁。另外，在需要更换过滤器模块20、30、40的情况下，这可以在不必整体更换过滤器组件10的情况下实现。
[0039]
过滤器组件10可包括一个或多个振动隔离安装件29、39、49，其位于相邻的过滤器模块20、30、40之间和/或在过滤器模块与壳体11之间。在图6所示的实施例中，在每个过滤器模块20、30、40的框架21、31、41的上边缘周围设有振动隔离安装件29、39、49。每个安装件29、39、49由诸如橡胶的弹性材料形成。在使用过程中，过滤器组件10可能会受到车辆1的强烈振动。安装件29、39、49防止过滤器模块20、30、40彼此碰撞和/或与壳体11碰撞。结果，减少了由过滤器组件10的振动引起的噪声，并且潜在地增加了过滤器模块20、30、40的寿命。
[0040]
过滤器组件10包括提高分离效率的三个不同的过滤器模块20、30、40。结果，可以使过滤器组件10的过滤水平大于每个单独的过滤器模块。例如，在上述实施例中，过滤器模块20、30、40共同能够提供ulpa(超低微粒空气)等级的效率。除了高分离效率之外，提供增加分离效率的不同的过滤器模块20、30、40还提供了良好的深度负荷。结果，过滤器组件10能够在相对适度的压降下实现相对较高的分离效率和灰尘负荷能力。跨过过滤器组件10的压降显然是重要的考虑因素，因为更高的压降将需要更强大的鼓风机单元，以实现进入车厢2的给定空气3的流速。
[0041]
第一过滤器模块20负责去除较大的微粒，并且包括具有较高灰尘容量的第一过滤器元件25和具有较高分离效率的第二过滤器元件26。因此，两个过滤器元件25，26的组合提供了良好的深度负荷。第二和第三过滤器模块30，40采用具有更高分离效率的更多限制性
过滤器元件32，42。但是，通过打褶过滤元件32，42，增加了过滤器元件32，42的表面积。结果，尽管介质的限制更多，但对于相对较低的压降仍可实现相对较高的分离效率。除去除空气3中的微粒外，过滤器组件10还借助气体过滤器元件37吸附气体，例如挥发性有机化合物。
[0042]
每个过滤器模块20、30、40的过滤器元件22、32、42与相邻的过滤器模块20、30、40的过滤器元件22、32、42间隔开并且不物理接触。结果，过滤器元件22、32、42不易损坏。一些过滤器介质，特别是诸如第二和第三过滤器模块30，40中所使用的高效介质，是相对敏感的并且容易损坏。如已经指出的，过滤器组件10在车辆1的使用过程中可能遭受显著振动。如果相邻过滤器模块20,30,40的过滤器元件22,32,42接触，则由于过滤器元件22,32,42的相对运动而产生的表面磨损可能会损坏一个或多个过滤器元件22，32,42。即使第二和第三过滤器模块30，40的过滤器元件32，42被共褶，过滤器元件32，42之间的微磨损仍然可能发生并损坏过滤器元件32，42。
[0043]
如果孤立地考虑第二过滤器模块30或第三过滤器模块40，则移动通过打褶的过滤器元件32，42的空气3的流速是不均匀的。取而代之的是，流速趋于在每个褶皱的峰和谷处最低，而在每个褶皱的中心处或附近最高。当将第二和第三过滤器模块30，40组合考虑时，可能出现第二过滤器模块30的峰与第三过滤器模块40的谷对准的情况。在两者对准的地方，形成了一个区域，在该区域中，移动通过过滤器模块30，40的空气3的流速较低，从而减少了灰尘负荷。过滤器模块30，40的这种不均匀的负荷然后减小了过滤器组件10的灰尘容量。
[0044]
在上述实施例中，两个过滤器模块30，40具有不同的褶皱节距。除了上述优点之外，这种布置还有助于促进过滤器模块30，40的更均匀的负荷。然而，如图6所示，在某些情况下，第二过滤器模块30的峰与第三过滤器40的谷对准。图7示出了可以减轻该问题的过滤器组件10的替代实施例。
[0045]
通过如图4至6所示的过滤器组件10，过滤器元件32、42布置成使得两个过滤器模块30、40的褶皱方向平行。因此，当第二过滤器模块30的峰与第三过滤器40的谷对准时，形成低流量区域，该低流量区域沿着过滤器组件10的整个宽度延伸。通过图7的过滤器组件10，过滤器元件32、42布置成使得两个过滤器模块30、40的褶皱方向垂直。结果，第二过滤器模块30的峰仅在离散点即在峰和谷相交的点处与第三过滤器模块40的谷对准。结果，通过过滤器模块30，40的空气3流可能更均匀地分布，因此可以实现过滤器模块30，40的更均匀的负荷。
[0046]
尽管图7的过滤器组件的褶皱方向是垂直的，但只要褶皱方向不平行，就可以通过将褶皱方向定向为其他角度来观察到图4至图6的过滤器组件的负荷的改善。就是说，过滤器模块30，40的形状为矩形，因此相对容易地将过滤器元件32，42定向和固定在框架31，41内，使得褶皱方向垂直。
[0047]
总之，通过确保两个过滤器模块30,40的过滤器元件32,42具有相同的褶皱节距和褶皱方向，并通过确保第二过滤器模块30的褶皱相对于第三过滤器模块40的谷偏移或移位，可以避免第二和第三过滤器模块30,40的峰和谷的对准。然而，这种布置的缺点在于，通过对于两个过滤器模块30，40具有相同的褶皱节距，第三过滤器模块的表面积可能减小。
[0048]
可以想到的是，可以从过滤器组件10中省略第一过滤器模块20，并且可以通过替
代手段来去除较大的颗粒。例如，车辆1可以包括位于过滤器组件10上游的过滤器模块。然而，通过使第一过滤器模块20形成过滤器组件10的一部分，车辆1包括用于过滤进入车厢4的空气3的单个整体式过滤器组件10。结果，使各过滤器模块20、30、40的维修变得容易。
[0049]
在上述实施例中，过滤器组件10包括壳体11，过滤器模块20、30、40安装在壳体11上。每个过滤器模块20、30、40然后包括框架21、31、41，过滤器元件22、32、42固定到框架21、31、41。上面描述了这种布置的优点，特别是为每个过滤器模块提供框架的优点。然而，尽管具有这些优点，但是可以省略一个或多个过滤器模块20、30、40的框架21、31、41，替代地可以将过滤器元件22、32、42直接固定至壳体11。