CN104162323A - 一种自活化空气过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于空气净化技术领域，具体为一种自活化空气过滤系统。系统包含三个空气流通回路：内循环回路，其包含一组过滤装置，该过滤装置由多组不同孔径的分子筛滤层组成，通过室内空气的循环流动，对室内粉尘、微生物等进行吸附；外循环回路，用于室内外的空气流通，引入室外新鲜空气，减少室内二氧化碳等废气含量；自清洁回路，包含一加热装置，用于对过滤装置进行清洁，即通过加热方式焚烧去除过滤装置上附着残留的有机物和微生物，并将产生的废气排出到室外。本发明系统结构简单，操作方便，过滤效率高，且具有自清洁和灭菌功能。

Description

一种自活化空气过滤系统

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种空气过滤系统。

背景技术

随着城市生活的不断发展，人们越来越重视空气质量对人体健康的影响。而当前人们所处的生活环境越来越恶劣，工业生产排放的废气、随处可见的汽车尾气等导致了日益严重的空气污染。近年来，雾霾天气的急剧增多、PM2.5指数的频繁超标，向揭示了空气污染的严重影响。而室内的空气污染，对于人体健康的威胁则更加明显，已经成为严重影响现代人类健康的杀手之一。

室内污染物可能达数千种之多，包括了空气中本身含有的粉尘、花粉、带菌颗粒物等有害物质、室内装饰材料的挥发性有机化合物等有毒物质。此外，由于现代生活中日益普及的空调系统，造成了室内封闭的空气循环系统，极容易造成细菌、病毒、霉菌等病原微生物的大量繁衍，成为了室内空气污染的重大隐患。因此，近年来人们对空气净化系统的需求日益增加。

目前常见的空气净化系统，都需要进行定期维护，清理、更换滤网或滤芯来维持其净化效果，否则其滤网、滤芯本身会成为污染源造成空气的二次污染。因此，有关自清洁的空气净化设备得到了极大的关注。

最常用的自清洁方式是采用气流将滤网上沉积的颗粒物排出。多项专利中都采用了类似的方法，如发明专利CN201310578613.9介绍了的一种自清洁空气净化设备，将吸尘管安装于过滤器旁侧，通过吸力去除过滤器的附着物，从而实现自清洁的功能。而发明专利CN201210305862.6的自动除尘空气净化器，采用连接滑动驱动装置的吸尘嘴来实现自动除尘效果。发明专利CN200910039611.6介绍了带有空气净化装置的空调器，采用静电除尘模块和臭氧或紫外发生器的组合，实现空气净化的效果，其部件上吸附的灰尘通过风叶形成的涡旋气流来清除。发明专利CN200710045048.4的容积式通风装置，主过滤装置采用环形过滤带，部分工作在空气过滤状态，另一部分则由吹气装置清除积尘。但这种方式无法保证自清洁的彻底性，灰尘颗粒物等可能还会残留在滤网或净化系统的其他部件上，可能随循环气流回到室内，影响空气净化效果。

发明专利CN201310216362.X介绍了一种装设有电吸解附系统的自清洁空气净化装置，通电后两个电吸解附单元内的吸附材料电极分别带不同电性，吸附空气中的污染物实现空气净化；随后通过控制电源更换电极极性以解附吸附材料电极上的污染物，再配合水源清洗污染物以实现自清洁作用。

实用新型CN201320251912.7介绍了圈带式自动清洁静电空气净化装置，装置内的大、小圈带分别带正负电性形成高压电场，流经其间的带荷电的灰尘颗粒在强电场作用下被吸附，当圈带上的灰尘累积到一定程度后，采用磁性刮板将灰垢刮入灰斗中，从而保持大、小圈带的清洁。

发明专利CN201110400045.4介绍的室内空气净化装置包含有烘干装置、清洗装置、低温等离子发生器、风机、紫外线灯管、纳米光触媒装置、臭氧消除装置等部分，适用于空气污染严重的环境，适合室内使用。实用新型CN201220039417.5采用活性碳纤维吸附层和紫外灯组合的方式，吸附层受热后快速实现主动脱附，而吸附层外侧设置光触媒层，在光催化作用下将有机物分解，从而实现带自清洁的空气净化效果。光触媒方法能有效去除空气中的有机物，但仍然存在无机微尘颗粒物沉积的问题。

需要开发一种方便简易的空气净化系统，既能够提高过滤除尘的效果、兼顾微生物和细菌灭除，同时又能够实现自清洁功能，维护操作方便，维护成本较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种除尘效果好，能兼顾微生物和细菌灭除，且具有自清洁功能的空气过滤系统。

本发明提供的空气过滤系统，采用不同孔径的分子筛组合来提高过滤的效果，通过加热方式分解分子筛滤层上沉积的有机物；并同时将残余的无机物转化为滤层的一部分，以此方式达到自清洁的效果。该方式节能环保，避免了空气净化系统定期维护造成的人力成本的负担以及繁复的操作。

本发明提出的一种空气过滤系统是一种自活化空气过滤系统，包括三个空气流通回路：

(1) 内循环回路，该回路包含一组过滤装置，通过室内空气的循环流动，过滤装置对室内粉尘等有机物、以及微生物进行吸附；

(2) 外循环回路，该回路用于室内外的空气流通，引入室外新鲜空气，减少室内二氧化碳等废气含量；

(3) 自清洁回路，该回路包含一个加热装置，用于对过滤装置进行自清洁，即通过加热方式，焚烧去除过滤装置上附着残留的有机物和微生物，并将产生的废气排出到室外。

本发明中，所述的内循环回路中，过滤装置由多组不同孔径的分子筛滤层组成，从进气管到出气管按照分子筛滤层孔径从大到小逐顺序排列，孔径范围为0.1~50 nm，可以滤除PM2.5等细颗粒物。

本发明中，所述加热装置采用微波加热装置，或采用电热丝、碳纤维、红外灯等电加热装置，也可以采用热吹风装置。加热温度可为250 ℃以上，持续时间为1~30分钟。 

本发明中，所述加热装置，其功率可以调节，在启动自清洁回路时，可高温清洁分子筛滤层；在启动内循环回路时，可根据用户要求选择关闭加热或保持低温加热清洁空气。

本发明中，各空气流通回路的开关和切换可以设置成定时自动控制，或手动控制；可以配置传感器进行控制，在检测到无人时启动自清洁回路，或当检测到室内二氧化碳浓度超过某一定值时，启动外循环回路；可以采用有线远程控制，也可以采用手机、平板电脑等智能终端的无线远程控制等。

本发明具有以下优势：

本发明采用分子筛作为过滤装置，既提高了过滤效果，又方便节能。传统的标准过滤介质能非常有效地去除10微米以上的颗粒物。但对于5微米以下的颗粒物，高效的机械式过滤系统非常昂贵。静电集尘对较大颗粒和纤维的捕集效果较差，又容易引起放电，而且清洗麻烦，还容易产生臭氧，形成二次污染。负离子和等离子体法都是通过使空气中的颗粒物带电，聚结形成较大颗粒而沉降，但颗粒物实际上并未移除，只是附着于附近的表面上，易导致再次扬尘。分子筛作为一种多孔材料，能有效增大空气流通路径，增大吸附几率。将多组分子筛组合，能够充分过滤不同孔径的颗粒物，提高过滤效果。而且分子筛是由无机的硅铝酸盐化合物构成，能耐受高温加热，且容易处理，不会对环境造成影响。

本发明通过微波加热、电加热等方式，可以使被吸附的颗粒物加热至250 ℃以上的高温，则其中的有机物分解成挥发性气体排出，无机物高温下与分子筛烧结成一体，同时能够杀灭空气中的细菌和微生物。仅一套加热装置就可以实现滤层自清洁和灭菌功能，系统结构简单，且不存在臭氧、紫外泄漏等危害。

附图说明

图1为本发明的一种自活化空气过滤系统的示意图。

图中标号：1—室外进气管；2—室内进气管；3—室外出气管；4—室内出气管；5—过滤腔体；6—风机；7—分子筛滤层；8—风箱；9—加热装置；11—室外进气管阀门；21—室内进气管阀门；31—室外出气管阀门；41—室内出气管阀门。

具体实施方式

以下结合附图和实例，对本发明做进一步说明。所描述的实施例仅为本发明的部分实施例。基于本发明而未作出创造性成果的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

根据图1所示，一种自活化空气过滤系统，包含：室外进气管1、室内进气管2、室外出气管3、室内出气管4、过滤腔体5、风机6、分子筛滤层7、风箱8以及加热装置9。分子筛滤层7设置在过滤腔体5下部，分子筛滤层7由若干个不同孔径的分子筛按孔径大小从上到下依次排列组成；风机6设在过滤腔体5内、分子筛滤层7的上部，分子筛滤层7的上部设有风箱8；风机6和风箱8使过滤腔体5内形成空气循环；加热装置9设置在过滤腔体5的旁边或过滤腔体5内；室外进气管1设有阀门11，室内进气管2设有阀门21，室外出气管3阀门31，室内出气管4设有阀门41，这些阀门用来控制气流的通路。

其中，内循环回路由室内进气管2、过滤腔体5和室内出气管4构成；常规情况下，开启阀门21和阀门41，关闭阀门11和阀门31，启动风机6，室内污染空气在风机6的作用下形成流动，经过该循环回路后被过滤腔体5中的分子筛滤层7滤除灰尘(包括粗颗粒物和细颗粒物)和有机化学物质，从室内出气管4排出洁净的空气，改善室内空气质量。同时可以根据用户的需要，开启加热装置9并工作在较低温度下，达到杀菌消毒的效果。

外循环回路由室外进气管1、过滤腔体5和室内出气管4构成；开启阀门11和阀门41，关闭阀门21和阀门31，室外新鲜空气在风机6作用下从室外进气管1被引入过滤腔体5，经过分子筛滤层7滤除空气中的有害颗粒物后，从室内出气管4进入室内环境，从而提高氧气含量，降低室内二氧化碳等废气的浓度，避免室内长期封闭引起的恶心、晕眩、头痛等缺氧症状。

自清洁回路由室外进气管1、过滤腔体5、室外出气管3以及加热装置9构成；当需要启动自清洁功能时，开启阀门11和阀门31，关闭阀门21和阀门41，风机6调节至较低风速，启动加热装置9，加热装置9对滤层7进行1~30分钟的高温加热，使吸附物达到250 ℃以上温度，使有机物和微生物充分焚烧分解；分解后的二氧化碳和水等气体以及残留无机物从室外出气管3排出，完成过滤装置的自清洁。

在比较小型的空气净化机中，加热装置9可以采用电热丝、碳纤维、红外灯等电加热方式，可以缠绕在分子筛滤层中，也可以安装在分子筛滤层外。而在中央空调系统等大型空气净化系统中，加热装置9可以采用微波装置，高效可靠，且控制方便，可随时开关。

本发明的空气净化系统中，各个回路之间的控制和切换方式多样，可以设置各种功能的定时自动切换装置，也可以根据用户需要手动切换。定时自动切换装置的控制系统还可以采用有线远程控制，也可以采用手机、平板电脑等智能终端的无线远程控制等方式，以满足不同的使用需求。

Claims (6)

1. 一种自活化空气过滤系统，其特征在于包括三个空气流通回路：

 (1) 内循环回路，该回路包含一组过滤装置，通过室内空气的循环流动，过滤装置对室内空气中有机物、以及微生物进行吸附；

(2) 外循环回路，该回路用于室内外的空气流通，引入室外新鲜空气，减少室内废气含量；

(3) 自清洁回路，该回路包含一个加热装置，用于对过滤装置进行自清洁，即通过加热方式，焚烧去除过滤装置上附着残留的有机物和微生物，并将产生的废气排出到室外；

其中，所述的过滤装置由多个不同孔径的分子筛滤层组成，从进气管到出气管方向按照分子筛滤层孔径从大到小逐顺序排列，孔径范围0.1~50 nm。

2. 根据权利要求1所述的自活化空气过滤系统，其特征在于所述的加热装置采用微波加热装置，或者采用电加热装置，或者采用热吹风装置。

3. 根据权利要求1所述的自活化空气过滤系统，其特征在于所述的加热装置，其功率可以调节，在启动自清洁回路时，用于高温清洁分子筛滤层；在启动内循环回路时，根据用户要求选择关闭加热或保持低温加热清洁空气。

4. 根据权利要求1所述的自活化空气过滤系统，其特征在于各各回路的开关和切换设置成定时自动控制，或手动控制；并配置传感器进行控制，在检测到无人时启动自清洁回路，或当检测到室内二氧化碳浓度超过某一定值时，启动外循环回路；采用有线远程控制，或采用手机、平板电脑智能终端的无线远程控制。

5. 根据权利要求1-4之一所述的自活化空气过滤系统，其特征在于包含：室外进气管（1）、室内进气管（2）、室外出气管（3）、室内出气管（4）、过滤腔体（5）、风机（6）、分子筛滤层（7）、风箱（8）以及加热装置（9）；分子筛滤层（7）设置在过滤腔体（5）下部，分子筛滤层（7）由若干个不同孔径的分子筛按孔径大小从上到下依次排列组成；风机（6）设在过滤腔体（5）内、分子筛滤层（7）的上部，分子筛滤层（7）的上部设有风箱（8）；风机（6）和风箱（8）使过滤腔体（5）内形成空气循环；加热装置（9）设置在过滤腔体（5）的旁边或过滤腔体（5）内；室外进气管（1）设有第一阀门（11），室内进气管（2）设有第二阀门（21），室外出气管（3）设有第三阀门（31），室内出气管（4）设有第四阀门（41），这些阀门用来控制气流的通路；

其中，内循环回路由室内进气管（2）、过滤腔体（5）和室内出气管（4）构成；外循环回路由室外进气管（1）、过滤腔体（5）和室内出气管（4）构成；自清洁回路由室外进气管（1）、过滤腔体（5）、室外出气管（3）以及加热装置（9）构成。

6. 一种如权利要求5所述的自活化空气过滤系统的控制方法，其特征在于：

对于内循环回路，开启第二阀门（21）和第四阀门（41），关闭第一阀门（11）和第三阀门（31），启动风机（6），室内污染空气在风机（6）的作用下形成流动，经过该循环回路后被过滤腔体（5）中的分子筛滤层（7）吸附空气中的微生物和有机物质，从室内出气管（4）排出洁净的空气，改善室内空气质量；同时根据用户的需要，开启加热装置（9）并工作在较低温度下，达到杀菌消毒的效果；

对于外循环回路，开启第一阀门（11）和第四阀门(41），关闭第二阀门（21）和第三阀门（31），室外新鲜空气在风机（6）作用下从室外进气管（1）被引入过滤腔体（5），经过分子筛滤层（7）滤除空气中的有害颗粒物后，从室内出气管（4）进入室内环境，从而提高氧气含量，降低室内二氧化碳等废气的浓度； 

对于自清洁回路，当需要启动自清洁功能时，开启第一阀门（11）和第三阀门（31），关闭第二阀门（21）和第四阀门（41），风机（6）调节至较低风速，启动加热装置（9），加热装置（9）对分子筛滤层（7）进行1~30分钟的高温加热，使吸附物达到250 ℃以上温度，使有机物和微生物充分焚烧分解；分解后的二氧化碳和水等气体以及残留无机物从室外出气管(3）排出，完成过滤装置的自清洁。