從專利角度看吸塵器過濾技術(shù)

徐曉梅+余俊榮

【摘要】 吸塵器已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用到家庭生活當(dāng)中，吸塵器的過濾效果是衡量吸塵器整體性能的重要指標(biāo)，因此，過濾器的過濾技術(shù)的發(fā)展，直接影響著吸塵器行業(yè)的整體發(fā)展，因此，從整體上了解過濾器的發(fā)展動(dòng)態(tài)，把握過濾器的發(fā)展趨勢，對(duì)吸塵器領(lǐng)域的工作人員，是非常有意義的事情。

【關(guān)鍵詞】 吸塵器 過濾器 過濾效果 發(fā)展趨勢

一、吸塵器的過濾手段分類

目前市場上或者正在投入生產(chǎn)的吸塵器中，通常采用的過濾手段分為兩大類：水過濾器和干式過濾器。其中，水過濾器主要是實(shí)現(xiàn)了濕式的過濾清潔。相應(yīng)地，干式過濾器主要是利用吸塵器過濾器自身的結(jié)構(gòu)以及特性，實(shí)現(xiàn)灰塵與氣體的分離，然后將分離后的潔凈空氣排出。由于不同類型的干式過濾器已經(jīng)得到了非常普遍的應(yīng)用，而水過濾器的應(yīng)用較少，而且由于水的過濾性能有限，因此，筆者在此主要針對(duì)干式過濾器進(jìn)行分析。

二、干式過濾器的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)

2.1袋式過濾器

根據(jù)所采用的過濾器的材料、結(jié)構(gòu)不同，干式過濾器的種類可概括為：袋式過濾器、塵杯式過濾器、塵杯濾材式過濾器、旋風(fēng)式過濾器四種，下面筆者將對(duì)這四類過濾器進(jìn)行梳理。袋式過濾器是吸塵器最早采用的過濾器的形式，主要就是在吸塵器內(nèi)部安裝一個(gè)具有過濾性能的集塵袋，以實(shí)現(xiàn)灰塵的過濾和收集。在1997年，德國（KARC ） KAERCHER GMBH&CO ALFRED公司就提出了關(guān)于袋式過濾器的專利申請(qǐng)（DE29704079U），該公司提出了使用袋式過濾器來提高過濾性能的思想為：將過濾袋進(jìn)行折疊儲(chǔ)存在吸塵器中，在吸塵器工作之前，過濾器處于褶疊狀態(tài)，由此，在灰塵進(jìn)入之后，隨著灰塵量的增多，褶疊慢慢展開，由此，增加了過濾袋與灰塵的接觸面積，也即增大了灰塵的過濾面積，提高了過濾的效能。但是這種形式的過濾袋，吸塵器容量固定后，不能允許過濾袋存在大量的褶疊，以避免隨著灰塵的積累達(dá)到吸塵器的額定容量，褶疊不能得到充分的展開，造成了過濾袋資源的浪費(fèi)。1999年，美國3M INNOVATIVE PROPERTIES CO提出了一個(gè)關(guān)于過濾袋的專利申請(qǐng)（US19990273521A），該申請(qǐng)從過濾袋所采用的材料上進(jìn)行了改進(jìn)，采用纖維過濾材料，利用纖維的吸附性吸附吸塵，這雖然能夠避免采用褶疊所帶來的資源損耗，但是隨之帶來的問題是纖維的吸附性能有限，若出現(xiàn)體積稍大的垃圾或者顆粒大的灰塵之后，在風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的吸力作用下，會(huì)迅速堵塞纖維縫隙，影響過濾袋的過濾效果。對(duì)于這一問題，2006年，歐洲的（WOLF-N） WOLF GMBH & CO KG公司提出了基于預(yù)過濾思想的專利申請(qǐng)（EP10153384A），該申請(qǐng)基于體積稍大的垃圾或者灰塵進(jìn)行了預(yù)處理，在灰塵進(jìn)入過濾袋之前采用預(yù)過濾或者粗過濾的形式，將垃圾進(jìn)行適當(dāng)攔截，如此一來，進(jìn)入到纖維過濾袋的氣流中含有的是顆粒較小的灰塵，提高了過濾效果。

2.2 塵杯式過濾器

采用過濾袋式的過濾器，由于過濾袋裝滿垃圾灰塵之后，將會(huì)連同過濾袋一起扔掉，不利于循環(huán)利用，造成資源浪費(fèi)以及環(huán)境污染，因此有了塵杯式過濾器的出現(xiàn)。2001年，日本TOKYO ELECTRIC CO LTD公司提出的（JP2001385376A）指出，利用塵杯來實(shí)現(xiàn)過濾清潔，代替了傳統(tǒng)過濾袋，灰塵裝滿之后，可以將塵杯中的垃圾倒出，塵杯繼續(xù)使用。最初使用塵杯時(shí)，大顆粒灰塵落入到塵杯中，氣流在流出塵杯時(shí)，沒有其他的過濾措施，這也就導(dǎo)致從吸塵器排出的氣流中含有灰塵，一方面會(huì)使得電機(jī)外圍布滿灰塵，使得電機(jī)發(fā)熱，影響吸塵器的使用壽命，另一方面，含塵氣流的再次排出，會(huì)造成二次污染，給居住環(huán)境帶來困擾。2006年，日本HITACHI KUCHO SYSTEM KK 公司提出了利用HEPA的高效過濾器（JP2006264411A）來解決這一問題，HEPA（High efficiency particulate air Filter）為高效空氣過濾器，在塵杯的排風(fēng)口處設(shè)置HEPA高效過濾器，以達(dá)到對(duì)排塵氣流的再過濾。另外，在排塵口處設(shè)置過濾器的思想衍伸，還有在塵杯的排風(fēng)口處設(shè)置海綿等具有吸附能力的材料（CN200710057749A）。但是，隨之而來的問題是，無論是海綿還是HEPA高效過濾器，其過濾能力均有限，在吸塵器工作的過程中，容易堵塞，從而降低過濾效率，為解決這一問題，2009年，歐洲專利（EP10195169A）提出了在吸塵器外部安裝一個(gè)擊打/振動(dòng)部件，使其在吸塵器工作的過程中，能夠?qū)^濾器進(jìn)行敲打，保證過濾器的及時(shí)清理并得以繼續(xù)使用。除了在塵杯的排塵口處設(shè)置海綿或者HEPA過濾器之外，有相關(guān)公司還針對(duì)塵杯自身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，例如2010年，樂金電子（天津）電器有限公司提出了（CN201010241408A）在過濾器上設(shè)置有凸棱，所述的凸棱功能在于改善排氣結(jié)構(gòu)周圍的氣體流動(dòng)，從而使得在塵杯的初始過濾階段，氣流充分流動(dòng)，增強(qiáng)了過濾效能。

2.3旋風(fēng)式過濾器

旋風(fēng)式過濾器使得帶有灰塵的空氣流在進(jìn)入吸塵器內(nèi)部后形成旋風(fēng)，利用灰塵顆粒自身的重力以及容器壁的碰撞力跌入集塵盒中，能更好地分離灰塵和空氣，借用離心力的工作原理能夠保證吸塵器的吸力更加持久，因此而提高過濾效果。早在1972年，瑞典的伊萊克斯公司就提出了旋風(fēng)過濾器的概念， 1981年，戴森技術(shù)有限公司提出了（US19810274252）提出了采用單個(gè)旋風(fēng)過濾器進(jìn)行過濾，2002年，泰怡凱電器（蘇州）有限公司提出的專利申請(qǐng)（CN02218456）使得整個(gè)過濾筒體允許氣流通過的總面積變大，灰塵在旋風(fēng)分離時(shí)灰塵受到的離心力較大，因此增大了過濾面積，提高了過濾效果，2005年，寧波富達(dá)電器有限公司將旋風(fēng)分離器與過濾材料進(jìn)行有機(jī)結(jié)合（CN200520110276），使吸塵器氣流在旋風(fēng)過濾器中形成螺旋氣流，將質(zhì)量大的垃圾進(jìn)行離心分離，由過濾材料構(gòu)成的濾芯對(duì)氣流進(jìn)行二次過濾，提高了過濾性能。

除了將旋風(fēng)過濾器與過濾材料相結(jié)合，還有基于旋風(fēng)過濾器數(shù)量方面的改進(jìn)，例如使用二個(gè)或者多個(gè)旋風(fēng)過濾器，通過對(duì)二個(gè)或者多個(gè)旋風(fēng)過濾器的不同結(jié)構(gòu)組合，來提高過濾效果。 1999年，LG電子有限公司提出了雙旋風(fēng)筒的旋風(fēng)過濾器（KR1019990017871A），通過增加一個(gè)旋風(fēng)過濾器來提高過濾效果。2006年樂金電子（天津）電器有限公司申請(qǐng)的專利（CN200610014854）采用了二級(jí)旋風(fēng)分離，從外部吸入空氣中的異物進(jìn)過旋風(fēng)流動(dòng)而被雙重過濾，提高空氣凈化能力，增強(qiáng)過濾效果。2009年，戴森技術(shù)有限公司提出了使用多旋風(fēng)筒，雙層的旋風(fēng)分離器（GB09200007），使得吸塵器在過濾效果上有了重大的突破，2011年，戴森技術(shù)有限公司提出了使用多旋風(fēng)筒，多層的旋風(fēng)分離器（GB11077801），這種高效能的過濾方式，大大提高了吸塵器的整體性能，因此倍受消費(fèi)者喜愛，同時(shí)，戴森技術(shù)有限公司的吸塵器因其高效的分離效能，而引領(lǐng)吸塵器行業(yè)。

三、總結(jié)

以上筆者對(duì)干式過濾器的總體發(fā)展趨勢以及發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行簡要分析，過濾器在吸塵器工作過程中起到了非常關(guān)鍵的作用，過濾器過濾性能的好壞直接影響著吸塵器的總體性能，了解過濾器的發(fā)展?fàn)顩r是宏觀上分析吸塵器發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)，因此，我們有必要掌握過濾器的發(fā)展現(xiàn)狀以及今后的研發(fā)重點(diǎn)，積極推進(jìn)我國家用吸塵器的發(fā)展，提高我國家用清潔設(shè)備的核心競爭力，并且做到能夠有效規(guī)避專利糾紛和經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)。