CN101639267A - 具有空气加热和净化功能的空气处理器 - Google Patents

Abstract

一种具有空气加热和净化功能的空气处理器，包括机壳和安装在机壳内的风机和电控部件，机壳壁上开有进风口和出风口，内部有通道，风机设置在通道中，其特征在于：机壳进风口内安装有能去除空气中的固体微粒的空气净化装置，机壳出风口内安装有空气加热器。净化装置内包括静电集尘器、过滤器、活性炭净化器、光触媒消毒器、紫外光灭菌灯等5种组件之中的任意1项至5项的组合，空气加热器是PTC陶瓷发热组件或电热丝、带散热翅片的金属电热管等。它既可对室内空气加热又可净化室内空气，用一台设备同时满足了人们对空气净化和取暖的需求，可大大提高设备利用率，节约设备开支，降低使用成本，节省占用空间，它的推广应用将产生巨大的社会经济效益。

Description

具有空气加热和净化功能的空气处理器

技术领域：

本发明涉及一种室内空气处理设备，尤其是即可对空气加热又可净化空气的家用空气处理器。

背景技术：

随着人民生活水平的不断提高，人们对室内空气的质量的要求也越来越高，不仅要求温度适宜而且对.其清洁卫生的要求也不断提高。人们除了配备传统的各种空气降温和加热设备外，各类空气净化消毒设备开始成为家庭消费热点。

空气净化消毒主要包括杀菌和除尘两大方面。前者是杀灭空气中的有害病菌，常用紫外光(UV)、活性碳、光触媒等方法，简称“消毒”。除尘则是将空气中悬浮的固体微粒去除，简称“净化”。因空气中的病菌都是附着在悬浮的固体微粒上，各种消毒方法难于在很短的时间内杀灭较大微粒上的病菌，而通过净化所获得的消毒效果比单纯消毒要高得多；此外，固体微粒极易被人吸入呼吸道，在其中积聚引起器官病变，所以空气中的微尘对人体的物理、生化作用对健康危害很大，因而净化比消毒更为重要。我国2002年发布的室内空气质量国家标准(GB/T 18883-2002)明确规定了空气净化的指标，即空气中悬浮的可吸入颗粒不得超过0.15毫克/立方米。空气净化器的主要任务就是去除空气中的悬浮固体微粒，满足标准的这一要求。

现有能除尘的室内(包括家庭、办公室、实验室、娱乐室等公共场所，下同)空气净化器主要有两种型式：过滤式和静电集尘式。过滤式的原理是用一道或多道各种滤芯将空气中的固体微粒滤除，其优点是不存在因高压放电产生过多臭氧的电化学污染，可以放在人体附近使用，其缺点是需频繁更换滤芯，使用成本较高。

静电集尘式的原理是用静电场先将空气中的固体微粒电离使之附带电荷，然后将带正负电荷的微粒分别捕捉到带负电和正电的电极上，从而使通过静电场的空气得到净化，其优点是净化效果好，能滤除空气中大部分0.3微米以下的固体微粒，且其风阻小，占用空间小，不需频繁更换内部配件。缺点是存在因高压放电产生过多臭氧的电化学污染，臭氧虽有杀菌作用，但超过一定的浓度，会损害人的呼吸道，国标规定室内空气中的臭氧浓度不得大于0.05ppm，所以产生大量臭氧的静电集尘器不能放在人体附近使用，其工作时放置位置需远离人的活动区域，使臭氧到达人体附近以前衰变分解到安全浓度以下。

无论是过滤式空气净化器还是静电集尘式空气净化器目前都只有实现净化空气的单一功能。在冬季气温较低时，空气净化器工作时送出的风是冷风，吹到人体时，冷风带走了人体的热量会使人更觉寒冷。另一方面，在使用静电集尘式空气净化器时，为防臭氧污染必须将净化器放在远离人体的地方，虽然避免了人体受凉和受臭氧的不良影响，但人又处于从净化器出来的净化空气达不到的“死区”，大大降低了人们实际得到的净化效果。所以冬季使用这种净化器，往往需要配备功率更大的取暖装置，不仅增加了设备开支，也增加了电能消费。

人们希望有一种空气处理装置对空气既能加热又能净化，而且使用时最好能靠近人体，以符合节能原则，但至今还没有一种这样的同时具有空气加热和净化功能的空气处理器面市。2004年12月15日公告的名为“空气清新暖风机”的200320116971.X号实用新型专利试图解决这一问题，从名称看，它也是同时具有加热和空气清新双重功能的空气处理设备，但从它的具体结构看，它的主要功能还是暖风机，空气清新只是附带功能，而且也只是靠紫外光、负离子、活性碳来对空气消毒杀菌，但因暖风机内风速很高，紫外光照射时间短，负离子浓度低，消毒作用微弱，更没有过滤微尘的作用，不具备净化功能，实际上只是一种附带一点消毒功能的暖风机。

此外，1999年11月24日公开的名为“具有热风产生结构的静电集尘装置”，虽然避免了以上缺点，但它是专用于吸附空气中的油雾，其加热的空气量也很少，只是从热风喷入口喷到正、负电极板，用于熔化积聚在正、负电极板上的油垢，该装置只能用于抽油烟机，将处理后的空气排出室外，不能用于使室内空气升温和净化。

发明内容：

本发明的目的是解决现有技术功能单一、不能同时满足冬季空气净化和取暖的需求的缺陷，提供一种同时具备室内空气加热和净化功能的空气处理器，实现一机多用，最大限度地满足用户的需求。

本发明的目的是这样实现的：设计一种具有空气加热和净化功能的空气处理器，包括机壳10、安装在机壳内的风机20和电控部件50，机壳10壁上开有进风口11和出风口12，内部有连通进风口11和出风口12的通道13，风机20设置在通道13中，它的进口21与机壳进风口11连通，出口22与机壳出风口12连通，它工作时驱动机外空气从进风口吸入风道内，从出风口排出机外。本发明与现有技术不同之处在于：机壳进风口11内安装有能去除空气中的固体微粒的空气净化装置30，机壳出风口12内安装有空气加热器40。

所述风机20是离心式风机20a，它是由一个电动机23a带动一个或两个离心风轮构成的，带动两个离心风轮的电动机为双轴伸电动机，两个离心风轮24a和25a分别安装在其两端伸出的轴上；离心风轮的端面进风口与机壳的进风口11连通，周向出风口通过蜗形风道26a和机壳的出风口12连通，蜗形风道置于机壳的通道13中。所述风机20也可以是贯流风机20b或轴流风机20c，根据实际要求风量大小的不同，轴流风机可以采用一台或一台以上在风道中组合在一起。

所述净化装置30活动地安装在机壳进风口内，便于维护和清理。净化装置内包括静电集尘器31、过滤器32、活性碳净化器33、光触媒消毒器34、紫外光灭菌灯35这5种组件之中的任意1项至5项的组合，将所选组合在空气流动方向串联起来使用。其中的静电集尘器31最基本的组成包括分别与高压静电电源零电位端子相连接的接地金属板311和与高压静电电源高压端子连接的电离极313，它们之间保持一定距离，依靠其间的空气绝缘，并在其中空间产生静电场，通过此电场的空气中的固体微粒首先被电离为带电荷的微粒，然后被吸附在接地金属板311上，从而从空气中分离出来。所述电控部件50为净化装置30提供高压静电电源。性能更好的静电集尘器31还包括高压金属板312，它与高压静电电源的半高压端子连接，接地金属板311与高压静电电源零电位端子相连接；金属板隔离板316为带多个等距槽的支架，用塑料或其它绝缘材料制成，它将接地金属板311和高压金属板312分隔固定并保持相互绝缘；电离极313与高压静电电源全高压端子连接，半高压的电位的绝对值约为全高压之半，均为正电位，也可以均为负电位。电离极313用金属丝(最好是钨丝)制成，它与接地金属板311之间用空气绝缘，在它们之间产生不均匀电场，形成电离区，接地金属板311和高压金属板312平行布置，在它们之间产生均匀电场，形成集尘区。空气中的固体微粒首先在电离区被电离为带电荷的微粒，然后到集尘区被吸附在接地金属板311上，从而从空气中分离出来。

所述净化装置30的过滤器32是由用纤维材料制成的框架状透气层，包括置于进风口的最外侧的初效过滤器321，也可以根据实际需要在初效过滤器321的内侧再安装中效过滤器322、高效过滤器323。

所述净化装置30的活性碳净化器33是将颗粒状活性碳填充在透气筛网围成的盒形框架中而制成的，也可将活性碳喷涂、浸泡在开孔型海棉、发泡塑料上。

所述净化装置30的光触媒消毒器34是形态类似过滤网的附着有光触媒催化剂的透气材料，也可将光触媒催化剂喷涂或浸泡在过滤器32的滤材表面使之兼作光触媒消毒器。

所述净化装置30的紫外光灭菌灯35是主要发射紫外光线的灯管，安装在风道中，直接照射从风道中通过的空气。

所述空气加热器40是PTC陶瓷发热组件，也可以是电热丝或带散热翅片的金属电热管。

本发明具有的有益效果是显而易见的：用一台设备同时满足了人们对空气净化消毒和取暖的需求，经过净化处理的空气再经过发热元件时，其中携带的臭氧在高温下快速分解为氧气，最后从出风口送出机外，不仅消除了臭氧对人体的危害，可将空气处理器放置在人体附近，让人们呼吸更清洁的空气，也可提高设备利用率，既让人增加舒适感、又有利于提高人们的保健水平，而且也节约设备开支，降低使用成本，节省占用空间，它的推广应用将产生巨大的社会经济效益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是实施例1的具有空气加热和净化功能的空气处理器结构示意图，其中图1-1是通过它的中心轴的竖向剖视图，图1-2是它的俯视剖视图，图1-3是净化装置30的纵剖视示意图，图1-4是静电集尘器31的原理图，图1-5是静电集尘器31的立体简图。

图2是实施例2的具有空气加热和净化功能的空气处理器结构示意图，其中图2-1是通过它的中心轴的竖向剖视图，图2-2是它的静电集尘器31的原理图。

图3是实施例3的具有空气加热和净化功能的空气处理器结构示意图，其中图3-1是通过它的中心轴的竖向剖视图，图3-2是它的俯视剖视图。

图4是实施例4的具有空气加热和净化功能的空气处理器结构示意图，其中图4-1是通过它的中心轴的竖向剖视图，图4-2是它的俯视剖视图。

具体实施方式

实施例1

本发明的实施例1如图1-1、1-2、1-3、1-4、1-5所示，它是一种具有空气加热和净化功能的空气处理器，图1-1是通过它的中心轴的竖向剖视图、图1-2是它的俯视剖视图，它包括机壳10、安装在机壳内的风机20和电控部件50，机壳10壁上开有进风口11和出风口12，进风口外部有防护栅格，出风口外部有导风片，机壳内部有连通进风口11和出风口12的通道13，风机20设置在通道13中，它的进口21与机壳进风口11连通，出口22与机壳出风口12连通，它工作时驱动机外空气从进风口吸入风道内，从出风口排出机外。机壳进风口11内安装有能去除空气中的固体微粒的空气净化装置30，机壳出风口12内安装有空气加热器40。

本例风机20是离心式风机20a，它是由一个双轴伸电动机23a带动两个离心风轮24a和25a构成的，两个离心风轮分别安装在其两端伸出的轴上；离心风轮的端面进风口与机壳的进风口11连通，周向出风口通过蜗形风道26a和机壳的出风口12连通，蜗形风道置于机壳的通道13中。

所述净化装置30活动地安装在机壳进风口内，用方便拆卸的螺钉或卡扣与机壳固定，便于拆下维护和清理。净化装置内包括静电集尘器31、过滤器32、活性碳净化器33、光触媒消毒器34、紫外光灭菌灯35等组件，将它们在空气流动方向串联组合起来使用，如图1-3所示。

如图1-4、1-5所示，静电集尘器31包括三个相同的单元，每个单元由三片接地金属板311和两片高压金属板312、一根电离极313组成，接地金属板311和高压金属板312等距离相间排列，其间距一般可取4-6mm，电离极313用钨丝制成，置于中间接地金属板的前方并与之绝缘。金属板隔离板316为带多个等距槽的支架，用塑料或其它绝缘材料制成，它们将接地金属板和高压金属板分隔固定并保持相互绝缘；相邻两单元共用一片接地金属板311，三个单元最外两侧的接地金属板与上盖板315、下盖板314连接形成框架结构，用以安装固定其它零件。电控部件50为它们提供所需的高压静电电源，数片导电片317将它们与高压静电电源的端子联接，接地金属板311与高压静电电源零电位端子相连接，高压金属板312与高压静电电源半高压端子连接，电离极313与高压静电电源全高压端子连接，半高压的电位的绝对值约为全高压之半，均为正电位，也可以设置为同样电位差的负电位。本例半高压的电位设置为+2500V以上，全高压设置为+5000V以上。导电片317分别将接地金属板311、高压金属板312和电离极313与电源的相应端子连接导通。电离极313用钨丝制成，它与接地金属板311之间用空气绝缘，在接地金属板311和电离极313之间产生不均匀电场，形成电离区，接地金属板311和高压金属板312之间产生均匀电场，形成集尘区。空气中的固体微粒首先在电离区被电离为带电荷的微粒，然后到集尘区被吸附在接地金属板311上，从而从空气中分离出来。高压电源为正电位时，集尘器中通过的空气中还携带正离子，反之为负离子，它们随空气排出机外。为简化结构，在一个静电集尘器31中也可以只用一个或两个这样的单元。

如臭氧含量超标，为分解静电集尘器31产生的臭氧，静电集尘器31还可包括臭氧过滤器318，按气流方向将它设置在电集尘器31的后部，臭氧过滤器318是一种通过喷涂或浸泡的方法将催化触媒敷附在开孔型海绵或蜂窝状铝材上能快速分解臭氧的器件。

所述净化装置30的过滤器32是用纤维材料制成的框架状透气层，包括置于进风口的最外侧的初效过滤器321和置于集尘器之后的中效过滤器322或高效过滤器323。

所述净化装置30的活性碳净化器33是将颗粒状活性碳填充在透气筛网围成的框架中而制成的，也可将活性碳附着在开孔型海棉、发泡塑料上。所述初、中、高效过滤器、活性碳净化器均可采用市售的成熟产品。

所述净化装置30的光触媒消毒器34是形态类似过滤网的附着有光触媒催化剂的透气材料，也可将光触媒催化剂喷涂或浸泡在过滤器32的滤材表面使之兼作光触媒消毒器，这种产品现有技术也很成熟。

所述净化装置30的紫外光灭菌灯35是市售的直线型或U型紫外灯管，安装在风道中，直接照射从风道中通过的空气。

所述空气加热器40是现有暖风机中广泛采用的PTC陶瓷发热组件，

“PTC”是“正温度系数”的英文字头，这种发热元件具有自动将工作温度控制在居里点(一般设计在220-240℃左右)以下，可以确保家用暖风机的安全性。

实施例2

本发明的第2实施例如图2-1、2-2所示，与第1实施例基本相同，所不同的仅在于以下三个方面：

一、所述离心式风机20a是单风轮离心风机，它是由一个常见的单轴伸电动机23a带动一个离心风轮24a构成的，如图2-1所示；

二、所述净化装置内仅选用其5项组件中的2项：静电集尘器31、过滤器32。静电集尘器31设计成最基本的组成型式，且仅用一个单元，如图2-2所示，仅包括分别与高压静电电源负极和正极连接的接地金属板311和电离极313，它们之间保持一定距离，依靠其间的空气绝缘，并在其中空间产生静电场，通过此电场的空气中的固体微粒首先被电离为带电荷的微粒，然后被吸附在接地金属板311上，从而从空气中分离出来。本例高压静电电源可设计为+4000V以上。过滤器中选用初效过滤器321和高效过滤器323，按空气流动方向，初效过滤器置于最前面，高效过滤器置于静电集尘器的后面。

三、所述加热器40是用电热丝折成波折形固定在云母板或其它耐热绝缘板上而制成的，这样设计可简化结构，用于处理风量要求较少的空气处理器。

本例这种设计明显简化了结构，降低了成本，用于档次较低的处理器。

实施例3

本发明的第3实施例如图3-1、3-2所示，与第2实施例基本相同，所不同的仅在于以下三个方面：

一、所述风机20是贯流风机20b，这种风机比离心风机风量大、风压低，用于风阻较低的装置。

二、所述净化装置内选用其5项组件中的3项：过滤器32中的初效过滤器321、紫外光灭菌灯35和光触媒消毒器34，按空气流动方向，初效过滤器置于最前面，紫外光灭菌灯35置于初效过滤器321的后面，光触媒消毒器34置于紫外光灭菌灯35的后面。光触媒消毒器34是形态类似过滤网的附着有光触媒催化剂的透气材料，这种产品现有技术已很成熟。

三、所述加热器40是实际应用时间较早的带散热翅片的金属电热管。

这样设计主要是目的是降低静电集尘器和加热器的成本，用于档次较低的空气处理器。

实施例4

本发明的第4实施例如图4-1、4-2所示，与第3实施例基本相同，所不同的仅在于以下三个方面：

一、所述风机20是轴流风机20c，它与贯流风机比较，风量更大，风压更低。当要求风量更大时，可以采用两只或两只以上的轴流风机的组合，将它们在风道中并联在一起。

二、所述净化装置内仅选用其5项组件中的2项：过滤器32中的初效过滤器321和紫外光灭菌灯35，按空气流动方向，初效过滤器321置于前面，紫外光灭菌灯35置于轴流风机20c与初效过滤器321之间。

所述空气加热器40是现有暖风机中广泛采用的PTC陶瓷发热组件。

Claims (10)

1、一种具有空气加热和净化功能的空气处理器，包括机壳(10)、安装在机壳内的风机(20)和电控部件(50)，机壳10壁上开有进风口(11)和出风口(12)，内部有连通进风口(11)和出风口(12)的通道(13)，风机(20)设置在通道(13)中，它的进口(21)与机壳进风口(11)连通，出口(22)与机壳出风口(12)连通，它工作时驱动机外空气从进风口吸入风道内，从出风口排出机外，其特征在于：机壳进风口(11)内安装有能去除空气中的固体微粒的空气净化装置(30)，机壳出风口(12)内安装有空气加热器(40)。

2、根据权利要求1所述的具有空气加热和净化功能的空气处理器，其特征在于：所述风机(20)是离心式风机(20a)，它是由一个电动机(23a)带动一个或两个离心风轮构成的，带动两个离心风轮的电动机为双轴伸电动机，两个离心风轮(24a)和(25a)分别安装在其两端伸出的轴上；离心风轮的端面进风口与机壳的进风口(11)连通，周向出风口通过蜗形风道(26a)和机壳的出风口(12)连通，蜗形风道置于机壳的通道(13)中。

3、根据权利要求1所述的具有空气加热和净化功能的空气处理器，其特征在于：所述风机(20)是贯流风机(20b)，也可以是一台或一台以上在风道中并联组合的轴流风机(20c)。

4、根据权利要求1所述的具有空气加热和净化功能的空气处理器，其特征在于：所述净化装置(30)活动地安装在机壳进风口内，它包括静电集尘器(31)、过滤器(32)、活性碳净化器(33)、光触媒消毒器(34)、紫外光灭菌灯(35)之中任意1项至5项在空气流动方向的串联组合；所述静电集尘器(31)包括分别与高压静电电源零电位端子连接的接地金属板(311)和与高压静电电源高压端子连接的电离极(313)，它们之间用空气绝缘；所述电控部件(50)为净化装置(30)提供高压静电电源。

5、根据权利要求4所述的具有空气加热和净化功能的空气处理器，其特征在于：所述静电集尘器(31)还包括高压金属板(312)，它与高压静电电源半高压端子相连接，所述接地金属板(311)与高压静电电源的零电位端子连接，金属板隔离板(316)为带多个等距槽的支架，用塑料或其它绝缘材料制成，它将接地金属板(311)和高压金属板(312)分隔固定并保持相互绝缘；电离极(313)与高压静电电源全高压端子连接，半高压的电位的绝对值约为全高压之半，均为正电位，也可以均为负电位；电离极(313)用金属丝制成，它与接地金属板(311)之间用空气绝缘，在它们之间产生不均匀电场，形成电离区，接地金属板(311)和高压金属板(312)平行布置，在它们之间产生均匀电场，形成集尘区。

6、根据权利要求4所述的具有空气加热和净化功能的空气处理器，其特征在于：所述净化装置(30)的过滤器(32)是由用纤维材料制成的框架状透气层，包括置于进风口的最外侧的初效过滤器(321)，也可以在初效过滤器(321)的内侧再安装中效过滤器(322)、高效过滤器(323)。

7、根据权利要求4所述的具有空气加热和净化功能的空气处理器，其特征在于：所述净化装置(30)的活性碳净化器(33)是将颗粒状活性碳填充在透气筛网围成的盒形框架中而制成的，也可将活性碳喷涂、浸泡在开孔型海棉、发泡塑料上。

8、根据权利要求4所述的具有空气加热和净化功能的空气处理器，其特征在于：所述光触媒消毒器(34)是形态类似过滤网的附着有光触媒催化剂的透气材料，也可将光触媒催化剂喷涂或浸泡在过滤器(32)的滤材表面使之兼作光触媒消毒器；紫外光灭菌灯(35)是主要发射紫外光线的灯管，安装在风道中，直接照射从风道中通过的空气。

9、根据权利要求1所述的具有空气加热和净化功能的空气处理器，其特征在于：所述空气加热器(40)是PTC陶瓷发热组件。

10、根据权利要求1所述的具有空气加热和净化功能的空气处理器，其特征在于：所述空气加热器(40)是电热丝，也可以是带散热翅片的金属电热管。

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