CN102781554A - 空气净化模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气净化模块，其使用加热器加热过滤器，由此净化空气，上述过滤器上形成包含多个气孔的无机皮膜和在上述无机皮膜的一部分或全部负载催化剂母液而形成的催化层。根据本发明的一实施例，提供一种空气净化模块，包括：过滤器，具有可通风的结构，表面形成包含多个气孔的无机皮膜,并且，在上述无机皮膜的一部分或全部负载催化剂母液而形成催化层，使空气在既定温度条件下与上述催化层产生催化反应而被净化；及加热器，将上述过滤器以上述既定温度条件进行加热。

Description

空气净化模块
技术领域
本发明涉及空气净化模块,具体涉及一种空气净化模块，其使用加热器加热过滤器，由此净化空气，上述过滤器上形成包含多个气孔的无机皮膜和在上述无机皮膜的一部分或全部负载催化剂母液而形成的催化层。
背景技术
通常用于净化废气的过滤器是在以陶瓷为主要材料的载体上涂敷用于净化废气的催化物质即白金等贵金属而进行生产。但由陶瓷材料形成的载体对于冲击较脆弱，其耐久性较差。并且，因高密度的陶瓷的特性，具有增加重量的缺点。并且，由陶瓷材料形成的载体其制造费用昂贵，因此难以进行大量生产。
为了解决此类问题，根据本申请人已经申请的韩国专利申请第2009-003643号,提供了利用阳极氧化反应制造由多孔质的无机皮膜形成的无机膜,并适用于载体,从而可利用于气体净化等气体反应的载体结构和其载体的制造方法。
但此类载体结构是在预定温度条件下，优选地，是在200~250°C下进行催化反应而运转,是主要用于净化如发动机的废气等已经被加热的高温气体的结构。即，存在只靠现有技术的载体结构难以净化常温空气的问题。
从而需要开发坚固、轻便、制造费用消耗低，并且也可容易地净化常温空气而排出的空气净化模块。
发明内容
要解决的问题
为了解决上述的现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种空气净化模块，其使用加热器加热过滤器，由此净化空气，上述过滤器上形成包含多个气孔的无机皮膜和在上述无机皮膜的一部分或全部负载催化剂母液而形成催化层。
本发明的技术效果在于：
为了达到上述目的，根据本发明的一实施例提供一种空气净化模块，其特征在于，包括：过滤器，形成可通风的结构，表面形成包含多个气孔的无机皮膜,并在上述无机皮膜的一部或全部负载催化剂母液而形成催化层,使空气在既定温度条件下与上述催化层产生催化反应而被净化;及加热器，将上述过滤器以上述既定温度条件进行加热。
并且，根据本发明的一实施例的空气净化模块，其特征在于，还包括用于冷却空气的热交换器，冷却通过上述过滤器时被加热的空气。
并且，根据本发明的一实施例的空气净化模块，其特征在于，还包括用于加热空气的热交换器，加热通过上述过滤器之前的空气。
并且，根据本发明的一实施例的空气净化模块，其特征在于，还包括用于冷却及加热空气的热交换器，其包括：由纵向贯通形成的多个第一凹槽和在各个上述多个第一凹槽之间由横向贯通形成的多个第二凹槽,
上述第一或第二凹槽中某一凹槽可使经过上述过滤器之前的空气通过,其余凹槽使通过上述过滤器之后被加热的空气通过,从而实现热交换，以使加热通过上述过滤器之前的空气，并冷却经过上述过滤器之后被加热的空气。
并且，上述无机皮膜通过阳极氧化而形成。
并且，上述催化层为白金(Pt)或铑(Rh)催化层。
并且，上述既定温度条件为200~250°C。
并且，上述过滤器是由多个板分隔积层而形成，可从上述板之间通风。
并且，在上述板上形成多个通气孔。
并且，上述加热器为条形状，其贯通上述板而与上述板接合。
并且，上述加热器为了在上述板上与空气的流入方向接近，由上述板的中心分隔既定距离而贯通接合。
并且，还包括隔热材料，其阻止从上述加热器发生的热量向除上述过滤器之外的其余构成要素传递。
本发明的技术效果在于：
根据本发明的空气净化模块具有比陶瓷载体坚固、轻便的优点。
并且，根据本发明的空气净化模块,比起现有陶瓷载体，即使适用少量的催化剂，也可显现出相同或更加优秀的净化效果，因此具有节省制造费用的优点。
并且，本发明的空气净化模块使用较高的热传导率的材料构成载体，因此具有对于常温空气也可有效地进行净化的优点。
附图说明
图1为表示在过滤器的表面形成多个气孔的无机皮膜和将催化剂母液负载于上述无机皮膜而形成的催化层的截面图；
图2为表示根据本发明的一实施例的空气净化模块的区块图；
图3为表示根据本发明的一实施例的空气净化模块的区块图；
图4为表示根据本发明的一实施例的空气净化模块的区块图；
图5为表示根据本发明的一实施例的空气净化模块的区块图；
图6为表示根据本发明的一实施例的空气净化模块的用于冷却及加热空气的热交换器的结构的立体图及部分扩大图；
图7表示根据本发明的一实施例的空气净化模块的过滤器与加热器接合的状态的立体图；
图8为表示根据本发明的一实施例空气净化模块的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对根据本发明的各种实施例进行详细说明。只是，省略判断有可能混淆本发明的要旨的公知技术及其构成的详细说明。并且，参照附图对本发明进行说明时，对于执行相同功能的构成要素赋予相同的符号进行说明。
通常将负载催化剂并给予支撑的结构称为载体,有时也使用陶瓷材料的载体。也可不使用陶瓷材料，而使用在金属材料的载体表面形成包含多个气孔的无机皮膜的载体,本发明在此类载体负载催化剂母液以形成催化层，当做过滤器使用。在金属材料的载体表面包含多个气孔的无机皮膜也可通过阳极氧化反应形成。
阳极氧化是在阳极反应时产生的现象，利用此现象，可通过电解反应进行使形成于金属表面的氧化物或氮化物的皮膜成长的工序。
发生此类阳极氧化时，可发生金属表面的细小的形态变化或结晶结构的变化，如下说明阳极氧化的一例。
通过电解液产生直流电流时，阴极金属发生氢气，阳极金属(铝(Al)合金、钛(Ti)、铅(Zn)、镁(Mg)、铌(Nb)等金属)发生氧气,此时形成的氧气与阳极金属产生反应，形成金属氧化物皮膜。在此过程中电解液将细微地熔化掉产生的氧化物皮膜，此时溶解速度和上述氧化物皮膜的形成速度达到均匀时，在上述阳极金属表面形成具有10~150nm的直径的多个气孔。
产生此类气孔时,电解液和电流可与在氧化物皮膜的下部形成的金属基质进行接触，其结果形成比起根据自发的金属氧化反应而形成的氧化物皮膜更加显著加厚的皮膜。
经过此类过程产生的皮膜根据其工艺条件具有各种物性，越是使用低浓度的电解液和较高的电流或电压，越形成较厚的皮膜。
通过上述方法形成的氧化物皮膜可作为根据本发明的一实施例的空气净化模块的无机皮膜而使用。使用由上述方法形成的无机皮膜时，可制造低费用、高性能的空气净化模块。
无机皮膜可利用电导性金属制造，作为此类电导性金属的一例，可使用铝。将铝作为阳极产生阳极氧化反应时，氧化的铝即氧化铝逐渐积层，由此形成的氧化铝皮膜可作为本发明的无机皮膜适用。
之后，在无机皮膜的气孔之间可插入白金(Pt)或铑(Rh)催化层。上述催化层是负载催化剂母液而形成催化层后进行干燥而完成。
根据图1,表示形成作为过滤器的基层的金属层(111)和在上述金属层(111)上面构成上述金属层(111)的金属和上述金属的氧化物共存的过渡层(112)及形成于上述过渡层(112)上的无机皮膜(113)的结构的截面。无机皮膜(113)上形成的多个气孔上可看到作为催化层的一例的形成白金(Pt)的形态。
实际产生能够净化空气的化学反应的是催化层,比起将形成催化层的金属单独作为过滤器而使用，在载体上负载催化剂母液而形成催化层的方式具有更加扩大表面积的效果，因此更有利。并且，形成催化层的白金(Pt)等金属价格昂贵，因此在费用方面也有益处。
以下，对根据本发明的各种实施例的空气净化模块的结构进行详细说明。
参照图2,根据本发明的一实施例的空气净化模块，其最基本的形态是由过滤器(100)和加热上述过滤器(100)的加热器(200)构成。上述过滤器(100)为可通风的结构(100)，可通风意味着是能够使气体通过的结构。即，应该是将要净化的空气中的粒子与过滤器(100)的表面冲突而能够通过的结构。
上述过滤器(100)是多个板(120)分隔地积层而形成的，是从上述板(120)之间可通风的结构；或者以圆筒等筒形而形成，从而使气体能够通过筒内部；也可形成以螺旋(spiral)形态滚动而能够通风的结构。如上述，上述过滤器(100)可形成各种结构，因此不限定其形状，应当理解为可通风的结构皆可代言本发明的技术思想。
上述过滤器(100)的表面形成包含多个气孔的无机皮膜,在上述无机皮膜的一部分或全部负载催化剂母液而形成催化层,也可如上述，通过阳极氧化反应形成。
如上述，由过滤器(100)和加热上述过滤器(100)的加热器(200)构成的空气净化模块,上述过滤器(100)为了使通过的空气能够发生催化反应,优选地，上述加热器(200)加热上述过滤器(100)以维持200至250°C。上述过滤器(100)在被加热的状态下，挥发性有机物质或甲醛等环境激素通过催化反应变成对人体无害的二氧化碳和水。并且，霉菌或孢子等生物化学性污染物质也可通过催化反应发生化学燃烧而被消除。并且，一氧化碳和一氧化二氮等毒性物质也可通过催化反应变为二氧化碳、氮气和水。
参照图3,根据本发明的一实施例的空气净化模块还可包括用于冷却空气的热交换器(310)。通过上述过滤器(100)的高温空气通过上述用于冷却空气的热交换器(310)而被冷却，并向外部排出。上述用于冷却气体的热交换器(310)是将高温空气通过常温的外部空气以空气冷却方式进行冷却的结构。
在设备中安装空气净化模块的用户可感觉到随着上述用于冷却空气的热交换器(310)排出接近常温的已经被冷却的空气,因此具有可提高消费者的使用满意度的优点。
参照图4,根据本发明的一实施例的空气净化模块还可包括用于加热空气的热交换器(320)。上述用于加热空气的热交换器(320)有助于将通过上述过滤器(100)之前的空气进行加热而活跃催化反应。即，在净化前的空气到达上述过滤器(100)之前维持常温，到达上述过滤器(100)之后开始加热时，可能使催化反应的效率降低，因此将到达上述过滤器(100)之前的空气预先进行加热，而提高催化反应的效率。
参考图5,根据本发明的一实施例的空气净化模块,还可包括同时执行上述用于冷却空气的热交换器(310)和上述用于加热空气的热交换器(320)的功能的用于冷却及加热空气的热交换器(330)。即，可包括过滤器(100)、加热器(200)、用于冷却及加热空气的热交换器(330)。
参照图6,上述用于冷却及加热空气的热交换器(330),包括由纵向贯通形成的多个第一凹槽(331)和在各个上述多个第一凹槽(331)之间由横向贯通形成的多个第二凹槽(332)。上述第一或第二凹槽(332)中某一凹槽将冷却通过上述过滤器(100)之后的空气,另一凹槽将加热通过上述过滤器(100)之前的空气。
例如，通过第二凹槽(332)的空气为高温空气，通过第一凹槽(331)的空气为常温空气,则通过第二凹槽(332)的空气向上述用于冷却及加热空气的热交换器(330)传递热量，该热量将传递到通过第一凹槽(331)的常温空气。从而，具有加热通过第一凹槽(33)的空气,并冷却通过第二凹槽(332)的空气的效果。
同时，纵向和横向的表达不是意味着根据绝对基准的纵向和横向,而是表达对各自的相对基准，因此本发明所表达的技术思想不能被限定解释。
并且，图5中，虽然将第一凹槽(331)用于加热气体，将第二凹槽(332)用于冷却气体，但也可交换，将第一凹槽(331)使用于冷却气体，将第二凹槽(332)用于加热气体。
参考图7,根据本发明的一实施例的空气净化模块，过滤器(100)是由多个板(120)分隔积层而形成，可从上述板(120)之间通风。
此时，上述板(120)也可形成多个通气孔(130)。比起使空气由上述板(120)之间一次性地通过，使部分空气从通气孔(130)之间流出并经过多个板(120)时能够使接触面积增加，因此能够更加有效地产生催化反应。
如图7所示,上述加热器(200)也可形成条形状，贯通上述板(120)而与上述板(120)接合。上述加热器(200)可使用PTC加热器,并根据上述板(120)的宽度或个数调整上述加热器(200)的个数。
上述加热器(200)也可从上述板(120)的中心分隔既定距离进行接合，而使与空气流入方向接近。流入的空气比上述过滤器(100)是低温，因此可使上述板(120)降温，使上述板(120)的温度不均匀。为了产生催化反应，应当维持预定温度条件，优选地，应当维持200~250°C,但从上述板(120)流入空气的位置温度相对低一些，从而降低催化反应的效率。因此，在空气流入的方向接合加热器(200)，以使流入的空气预先被加热,由此可整体提高催化反应的效率。
参照图8,根据本发明的一实施例的空气净化模块,还可包括能够防止从上述加热器(200)发生的热传递到除上述过滤器(100)外的其余构成要素的隔热材料(400)。图8中，通道部(510)为内部空置的空间，从而起到使空气通过的通道功能。并且，空气流动引导部(520)为阻止空气通过的位置，起到引导空气流动方向的功能。箭头表示空气的流动，流入上方的净化前的常温空气由纵向经过用于冷却剂加热空气的热交换器(330)而被加热,并通过被加热器(200)被加热的过滤器(100)而被净化。净化后被加热的空气由下方右侧流出后再上升，并横向经过用于冷却剂加热空气的热交换器(330)而被冷却。被冷却的空气将由左侧上方流出。应当理解，上述内容的基准方向，只是意味着在图8中图示的方向，而设置空气净化模块的方向可以是相对的。
根据本发明的空气净化模块可安装于空气净化装置而使用，但也可适用于空调、热风器等各种设备，而作为净化空气为目的的部件使用。
以上，参照附图说明了本发明的优选实施例。在此，本说明书及权利要求中使用的用语或单词不能以通常或词典性的意义而被限定进行解释，应当以符合本发明的技术思想的意义和概念进行解释。
因此，本说明书中记载的实施例和附图中图示的构成只是本发明的最优选的一实施例,并不是全部代言本发明的技术思想，因此，应当理解本申请包含可代替的各种均等物和变形物。

Claims (12)

1.一种空气净化模块，其特征在于，包括：过滤器，形成可通风的结构，表面形成包含多个气孔的无机皮膜,并在所述无机皮膜的一部或全部负载催化剂母液而形成催化层,使空气在既定温度条件下与所述催化层产生催化反应而被净化;及加热器，将所述过滤器以所述既定温度条件进行加热。
2.根据权利要求1所述的空气净化模块，其特征在于，还包括用于冷却空气的热交换器，冷却通过所述过滤器时被加热的空气。
3.根据权利要求2所述的空气净化模块，其特征在于，还包括用于加热空气的热交换器，加热通过所述过滤器之前的空气。
4.根据权利要求1所述的空气净化模块，其特征在于，还包括用于冷却及加热空气的热交换器，其包括：由纵向贯通形成的多个第一凹槽和在各个所述多个第一凹槽之间由横向贯通形成的多个第二凹槽,
所述第一或第二凹槽中的某一凹槽可使通过所述过滤器之前的空气通过,其余凹槽使通过所述过滤器之后被加热的空气通过,从而进行热交换，以使能够加热通过所述过滤器之前的空气，并冷却通过所述过滤器之后被加热的空气。
5.根据权利要求1至4之一所述的空气净化模块，其特征在于，所述无机皮膜通过阳极氧化而形成。
6.根据权利要求1至4之一所述的空气净化模块，其特征在于，所述催化层为白金(Pt)或铑(Rh)催化层。
7.根据权利要求1至4之一所述的空气净化模块，其特征在于，所述既定温度条件为200~250°C。
8.根据权利要求1至4之一所述的空气净化模块，其特征在于，所述过滤器是由多个板分隔积层而形成，可从所述板之间通风。
9.根据权利要求8所述的空气净化模块，其特征在于，在所述板上形成多个通气孔。
10.根据权利要求8所述的空气净化模块，其特征在于，所述加热器为条形状，其贯通所述板而与所述板接合。
11.根据权利要求10所述的空气净化模块，其特征在于，
所述加热器为了在所述板上与空气的流入方向接近，由所述板的中心分隔既定距离而贯通接合。
12.根据权利要求1至4之一所述的空气净化模块，其特征在于，还包括隔热材料，其阻止从所述加热器发生的热量向除所述过滤器之外的其余构成要素传递。
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