CN107687677B - 空气净化片及空气净化模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了空气净化片及空气净化模组。所述空气净化片包括：基材片；净化涂层，所述净化涂层设置在所述基材片的外表面；其中，所述基材片包括：第一支撑片；第二支撑片；加热组件，所述加热组件设置于所述第一支撑片和第二支撑片之间。由此，结构简单，制作方便，风阻低，将加热组件设置在空气净化片中可以使净化涂层原位快速再生，延长净化材料的使用寿命，实现对室内气态污染物的长期有效净化。

Description

空气净化片及空气净化模组

技术领域

本发明涉及空气净化领域，具体的，涉及空气净化片及空气净化模组。

背景技术

随着楼房新建数量的增多，越来越多的新型装修材料及化工产品被应用于室内装饰装潢，而其会释放出超标的挥发性有机物(VOCs)和甲醛等污染物，造成严重的室内污染。

挥发性有机物和甲醛可能对人体造成感官刺激，使人体感觉干燥，刺激眼黏膜、鼻黏膜、呼吸道和皮肤等；使人产生头痛、乏力、昏昏欲睡等不适感。醇、芳香烃和醛类等污染物会对黏膜和上呼吸道产生刺激；部分挥发性有机化合物如苯、四氯乙烯、三氯乙烷、三氯乙烯及甲醛等为致癌与致畸物质。可见，室内污染物显著影响人们的舒适、健康进而影响人们的工作效率。人的一生中超过80％的时间生活在室内，选择合适的室内净化方式对室内VOCs及甲醛等污染物进行净化进而消除这些室内污染物尤为必要。

传统的净化室内空气的吸附材料由于具有成本较低，无有害副产物等优势，在市场中应用最为广泛。然而，传统吸附材料吸附容量有限，寿命较短，在实际使用中需频繁更换吸附材料，从而限制了传统吸附式净化器的使用。

因此，目前的室内空气净化技术仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。本发明是基于发明人的以下发现和认识而完成的：

传统吸附式净化器吸附材料寿命短、吸附容量低。脱附可以恢复材料性能，解决吸附材料的寿命问题。发明人在研究过程中发现，当今脱附技术多使用加热空气吹扫吸附颗粒的方式以实现脱附。该方式的缺点为：1.由于吸附材料颗粒直径较大，在净化以及再生过程中，颗粒内部传质阻力大，VOCs及甲醛从颗粒中扩散速率较慢，净化与再生速率慢；2.由于使用热空气吹扫吸附颗粒，需要持续加热空气，能耗较大；3.吸附模块多使用颗粒堆积式滤盒或将吸附材料粘附于纤维布上进行吸附，这种吸附模块风阻很大，造成大量能源消耗。针对上述问题，发明人进行了深入研究，提出将原位加热再生与室内净化结合的室内空气净化技术，此技术空气净化效率高，耗能低，且使用寿命长。有鉴于此，本发明的目的在于提出一种结构简单，制作方便的空气净化片及空气净化模组，并通过在净化性能下降时进行快速均匀的原位电加热，达到净化材料的快速再生，延长了净化材料的使用寿命，实现了对室内气态污染物的长期有效净化。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种空气净化片。根据本发明的实施例，该空气净化片包括：基材片；净化涂层，所述净化涂层设置在所述基材片的外表面；其中，所述基材片包括：第一支撑片；第二支撑片；加热组件，所述加热组件设置于所述第一支撑片和第二支撑片之间。发明人发现，将加热组件设置在空气净化片中，结构简单，制作方便，并通过在净化性能下降时进行快速均匀的原位电加热，达到净化材料的快速再生，延长了净化材料的使用寿命，实现了对室内气态污染物的长期有效净化，片层状结构设计可有效降低净化片风阻，有效降低风机能耗。

另外，根据本发明的上述实施例的空气净化片还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述基材片进一步包括：第一散热片，所述第一散热片设置于所述第一支撑片远离所述加热组件的一侧；第二散热片，所述第二散热片设置于所述第二支撑片远离所述加热组件的一侧。由此，可保证更均匀的热量传导，并能实现快速均匀导热。

根据本发明的实施例，所述第一支撑片和所述第二支撑片各自独立的由金属或聚酰亚胺形成。由此，可以形成良好的支撑作用，耐高温，并导热良好。

根据本发明的实施例，所述第一支撑片和所述第二支撑片的厚度各自独立的为0.5-2毫米。由此，支撑片厚度较薄，支撑作用较佳，并导热良好。

根据本发明的实施例，所述加热组件为加热丝或者加热片。由此，加热组件导热良好、均匀。

根据本发明的实施例，所述加热组件为碳纤维加热丝、镍铬加热丝和云母加热片中的至少一种。由此，电热转换效率高，使用寿命长。

根据本发明的实施例，所述加热丝呈蛇形排布。由此，结构简单易于实现，并发热均匀性良好，热量传导效率高。

根据本发明的实施例，相邻两段加热丝之间的距离为1-10毫米。由此，可以达到良好的发热均匀性，并有效防止短路，热传导效率高。

根据本发明的实施例，形成所述净化涂层的材料包括吸附材料、催化材料中的至少一种。由此，净化效率高，可以实现空气净化快速良好，再生性能优良。

根据本发明的实施例，所述净化涂层的厚度为0.5-2毫米。由此，节约成本，内部扩散阻力小，可以实现空气净化快速良好，并净化效率高，再生性能优良。

根据本发明的实施例，所述第一散热片和第二散热片可选用石墨烯散热片。由此，热传导速度快，使用上述散热片可以实现脱附过程中空气净化片温度的均匀分布，提高再生效率。

根据本发明的实施例，所述第一散热片和第二散热片的厚度各自独立的为0.01-0.1毫米。由此，热传导速度快，使用上述散热片可以在再生过程中实现净化涂层温度的迅速升高，提高再生效率。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种空气净化模组。根据本发明的实施例，该空气净化模组包括前面所述的空气净化片。由此，结构简单易于实现，操作方便，安全稳定，节能有效，并通过在净化性能下降时进行快速均匀的原位电加热，将净化涂层中吸附的室内污染物排出或催化氧化，可快速实现空气净化材料的原位再生，有效延长净化材料的使用寿命，实现吸附材料的循环应用，进而实现对室内VOCs、甲醛等气态有机污染物的长期快速有效净化，并可大大降低风阻，有效降低风机能耗。

另外，根据本发明上述实施例的空气净化模组还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，该空气净化模组包括：支撑风道，所述支撑风道限定出空气净化腔室，且所述空气净化腔室具有进风口和出风口；空气净化片组，所述空气净化片组设置于所述空气净化腔室中，且包括至少一个前面所述的空气净化片。由此，结构简单，制作方便，片层状结构设计可有效降低净化模组风阻，有效降低风机能耗，并通过在净化性能下降时进行快速均匀的原位电加热，达到净化材料的快速再生，延长了净化材料的使用寿命，实现了对室内气态污染物的长期有效净化。

根据本发明的实施例，所述空气净化片平行于迎风方向设置。由此，结构简单易于实现，有效降低净化模组的风阻，有效降低风机能耗，节约能源。

根据本发明的实施例，相邻两个所述空气净化片之间的距离为1-5毫米。由此，空气净化效率高，有效净化挥发性有机物和甲醛等污染物。

根据本发明的实施例，该空气净化模组进一步包括下列至少之一：挥发性有机物传感器，所述挥发性有机物传感器靠近所述出风口设置；温度保护装置，所述温度保护装置设置于所述支撑风道上；电源，所述电源与所述空气净化片中的加热组件、所述挥发性有机物传感器和所述温度保护装置相连。由此，有效净化挥发性有机物和甲醛等污染物，保证空气净化率高，温度过高时自动断电，维持再生过程中空气净化模组温度稳定，实现较优的再生效果，使用性能佳。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的空气净化片的结构示意图。

图2是本发明的又一个实施例的空气净化片的结构示意图。

图3是本发明的一个实施例的空气净化模组的结构示意图。

图4是本发明的又一个实施例的空气净化模组的结构示意图。

图5是本发明的一个实施例的基材片温度均匀性检测实验测点图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种空气净化片，具体参照图1。根据本发明的实施例，该空气净化片包括：基材片；净化涂层4，所述净化涂层4设置在所述基材片的外表面；其中，所述基材片包括：第一支撑片11；第二支撑片12；加热组件2，所述加热组件2设置于所述第一支撑片11和第二支撑片12之间。发明人发现，将加热组件设置在空气净化片中，结构简单，制作方便，并通过在净化性能下降时进行快速均匀的原位电加热，达到净化材料的快速再生，延长了净化材料的使用寿命，实现了对室内气态污染物的长期有效净化，片层状结构设计可有效降低净化片风阻，有效降低风机能耗。

根据本发明的实施例，形成基材片中第一支撑片和第二支撑片的材料没有特别限制，只要满足需要，本领域技术人员可以灵活选择。在本发明的一些实施例中，形成第一支撑片和所述第二支撑片可以各自独立的为金属或聚酰亚胺，由此，支撑效果较佳，耐高温，并导热良好。

根据本发明的实施例，第一支撑片和第二支撑片的厚度没有特别限制，只要能够保证结构支撑的作用，本领域技术人员可以灵活选择。在本发明的一些实施例中，第一支撑片和第二支撑片的厚度可以各自独立的为0.5-2毫米，由此，支撑片厚度足够薄，支撑效果较佳，并快速均匀导热。若支撑片厚度过薄，则支撑效果差，使用性能差；若支撑片厚度过厚，则支撑片的导热性能差，不能实现快速导热性能。

根据本发明的实施例，为了保证在使用过程中空气净化片散热良好并导热均匀，参照图2，所述基材片进一步包括：第一散热片31，所述第一散热片31设置于所述第一支撑片11远离所述加热组件2的一侧；第二散热片32，所述第二散热片32设置于所述第二支撑片12远离所述加热组件2的一侧。由此，可保证更均匀的热量传导，并能实现快速均匀导热。

根据本发明的实施例，形成第一散热片和第二散热片的材料没有特别限制，只要满足散热要求，本领域技术人员可以灵活选择，例如包括但不限于金属散热片、热管散热片、石墨烯散热片等。在本发明的一些实施例中，第一散热片和第二散热片可以为石墨烯散热片，由此，散热效率高，热传导速度快，在再生过程中使用上述散热片可实现净化涂层温度的迅速升高，提高再生效率。

根据本发明的实施例，第一散热片和第二散热片的厚度没有特别限制，只要满足散热条件，本领域技术人员可以灵活选择。在本发明的一些实施例中，第一散热片和第二散热片的厚度可以各自独立的为0.01-0.1毫米，由此，散热效率高，热传导速度快，在再生过程中使用上述散热片可实现净化涂层温度的迅速升高，提高再生效率。

根据本发明的实施例，加热组件的形式不受特别限制，只要满足加热要求，本领域技术人员可以灵活选择，例如包括但不限于螺旋加热组件、鼠笼加热组件、加热丝等。在本发明的一些实施例中，所述加热组件为加热丝或者加热片。由此，可达到良好的导热均匀性。

根据本发明的实施例，加热组件的材质没有特别限制，只要满足加热需要，本领域技术人员可以灵活选择，例如包括但不限于铁铬铝加热丝、碳纤维加热丝、镍铬加热丝、云母加热片等。在本发明的一些实施例中，所述加热组件为碳纤维加热丝、镍铬加热丝和云母加热片中的至少一种。由此，电热转换效率高，使用寿命长。

根据本发明的实施例，加热丝的排布方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述加热丝呈蛇形排布。由此，结构简单易于实现，并发热均匀性良好，热量传导效率高。

根据本发明的实施例，相邻两段加热丝之间的距离没有特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以灵活选择。在本发明的一些实施例中，相邻两段加热丝之间的距离为1-10毫米。由此，可以达到良好的发热均匀性，并有效防止短路，热传导效率高。当相邻两段加热丝之间的距离小于1毫米时，相邻两段加热丝容易产生短路现象，进而传热性能不佳；当相邻两段加热丝之间的距离大于10毫米时，发热均匀性差，热传导效率低。

根据本发明的实施例，形成所述净化涂层的材料包括吸附材料、催化材料中的至少一种。由此，净化效率高，可以实现空气净化快速良好，并再生性能优良。

根据本发明的实施例，吸附材料、催化材料的种类的没有特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择，例如吸附材料包括但不限于沸石、活性炭、分子筛、硅胶等；催化材料包括但不限于二氧化钛、氧化锌、Pt基催化剂等。将上述吸附材料中的一种或几种或者催化材料中的一种或几种或者将吸附材料与催化材料中的一种或几种作为净化涂层，可以实现快速良好的空气净化，并内部扩散阻力小，再生性能优良，使用性能佳。

根据本发明的实施例，所述净化涂层的厚度为0.5-2毫米。厚度过厚则净化效率不会进一步提高，造成材料浪费，成本较高，且再生过程缓慢；厚度过薄则净化效果不佳。由此，节约成本，内部扩散阻力小，可以实现快速良好的空气净化，并空气净化效率高，再生性能优良。

根据本发明的实施例，净化涂层的形成方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择，例如包括但不限于喷涂、粘合、高温烧结等，将通过粉碎、分散至纳米级别的净化涂层材料密切贴合固定于基材片外表面上，以增强其净化性能，减小材料内部扩散阻力，可有效增加对气态污染物的净化速率与净化涂层的再生速率。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种空气净化模组。根据本发明的实施例，该空气净化模组包括前面所述的空气净化片。由此，结构简单易于实现，操作方便，安全稳定，节能有效，并通过在净化性能下降时进行快速均匀的原位电加热，可快速实现空气净化材料的原位再生，实现净化材料的循环应用，有效延长净化材料的使用寿命，进而实现对室内VOCs、甲醛等气态有机污染物的长期快速有效净化，并大大降低风阻，有效降低风机能耗。

根据本发明的实施例，为了提高空气净化率并获得高质量空气，参照图3，该空气净化模组包括：支撑风道6，所述支撑风道限定出空气净化腔室，且所述空气净化腔室具有进风口和出风口；空气净化片组5，所述空气净化片组5设置于所述空气净化腔室中，且包括至少一个前面所述的空气净化片，具体参照图1或2。由此，结构简单，制作方便，并通过在净化性能下降时进行快速均匀的原位电加热，达到净化材料的快速再生，延长了净化材料的使用寿命，实现了对室内气态污染物的长期有效净化，片层状结构设计可有效降低净化模组风阻，有效降低风机能耗。

根据本发明的实施例，支撑风道的迎风面积与长度没有特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，支撑风道迎风面积为200mm×300mm，支撑风道长度为300mm。由此，结构简单，制作方便，上述容积的支撑风道可以容纳适当数量的空气净化片，净化空气快速有效。

根据本发明的实施例，所述空气净化片平行于迎风方向设置，具体是指风向(风向即是气流方向)与空气净化片面积较大的面平行。由此，结构简单易于实现，有效降低净化模组的风阻，有效降低风机能耗，节约能源。

根据本发明的实施例，相邻两个所述净化片之间的距离没有特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，相邻两个所述空气净化片之间的距离为1-5毫米。由此，空气净化效率高，有效净化挥发性有机物和甲醛等污染物。

根据本发明的实施例，为了延长净化片的使用寿命，并提高空气净化效率，参照图4，所述空气净化模组进一步包括下列至少之一：挥发性有机物传感器，所述挥发性有机物传感器靠近所述出风口设置；温度保护装置9，所述温度保护装置设置于所述支撑风道上；电源7，所述电源与所述空气净化片中的加热组件、所述挥发性有机物传感器和所述温度保护装置相连。由此，可以监测出口VOCs浓度，保证挥发性有机物和甲醛等污染物的净化率高，温度过高时自动断电，并维持再生过程中空气净化模组温度稳定，实现较优的再生效果，使用性能佳。

其中，需要说明的是，空气净化模组可以包括电源，也可以不包括电源。当空气净化模组包括电源时，所述电源可以是设置在该空气净化模组中的内置电源；当空气净化模组不包括电源时，在需要使用所述空气净化模组时，需要提供外部的任意类型的能够满足供电需要的外接电源为所述空气净化模组供电。根据本发明的实施例，所述电源的类型没有特别限制，只要能够满足供电需要，本领域技术人员可以灵活选择，例如可以为任何适用于加热的电源。

根据本发明的实施例，传统的空气净化系统净化效率低，使用寿命短。在现有的脱附技术中，需要加热空气并利用空气吹扫吸附颗粒，且吸附颗粒堆积放置，再生速度慢，空气阻力大，系统能耗较高。而本发明中使用加热组件直接对净化涂层进行加热，从而解决上述问题，并空气净化效率高，在净化性能下降时进行原位电加热再生净化涂层，延长净化涂层使用寿命，进而实现对室内污染物长期有效的净化。

根据本发明的实施例，空气净化运行方式为：室内净化、原位再生两种模式循环运行，两种模式的运行方式可由操作人员手动控制或由预先存储的优化值实现自动控制。在本发明的一些实施例中，在室内净化模式下，加热丝2断电，室内空气通过净化涂层4，对室内空气进行净化。在整个净化过程中，挥发性有机物传感器8对出口空气中VOCs浓度进行持续监测，反映并确保空气净化质量。空气净化模块净化性能下降时，进入原位再生模式。在原位再生模式下，电热丝2通电发热，通过第一支撑片11、第二支撑片12、第一散热片31及第二散热片32传导，均匀加热净化涂层4，净化涂层4上吸附的气态污染物通过热脱附或热催化作用或二者结合，从净化涂层4中去除，实现材料原位再生。电源7通过调节电压及加热时长控制空气净化片组5表面温度并在再生过程中维持温度恒定。在本发明的一些具体实施例中，电源7的电压为12V交流电。由此，可以监测出口VOCs浓度以保证空气有效净化，温度过高时自动断电，维持再生过程中空气净化模组温度稳定，空气净化率高，有效净化挥发性有机物和甲醛等污染物，使用性能佳。

实施例

在1m/s迎面风速条件下，对入口浓度为1ppm甲苯的一次通过效率可达93.5％，且其空气阻力<5Pa。该空气净化模组对室内污染物具有良好的净化作用，且具有低风阻，有效节约风机能耗。对其净化-再生循环测试的具体过程为：实时监测净化模组前后污染物浓度；当空气净化模组在空气净化模式下一次通过效率下降至初始一次通过效率80％时切换至再生模式，其再生温度控制在80℃持续5min并冷却5min；之后切换至净化模式。经5次净化-再生循环后，其对甲苯的一次通过效率仍可达到91.3％，具有良好的性能稳定性。

在再生过程中对加热均匀性进行检测，温度测点如图5所示。表1显示了电源控制基材片表面温度为80℃时，各测点的温度值。测试结果表明，电热丝可以很好的控制基材片表面温度且加热时基材片具有良好的温度均匀性。

表1(温度单位为℃)

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种空气净化片，其特征在于，包括：

基材片；

净化涂层，所述净化涂层设置在所述基材片的外表面，所述净化涂层的厚度为0.5-2毫米；

其中，所述基材片包括：

第一支撑片；

第二支撑片；

加热组件，所述加热组件设置于所述第一支撑片和第二支撑片之间，

所述第一支撑片和所述第二支撑片的厚度各自独立的为0.5-2毫米；所述基材片进一步包括：

第一散热片，所述第一散热片设置于所述第一支撑片远离所述加热组件的一侧；

第二散热片，所述第二散热片设置于所述第二支撑片远离所述加热组件的一侧，

所述第一散热片和第二散热片的厚度各自独立的为0.01-0.1毫米；

所述第一散热片和第二散热片为石墨烯散热片。

2.根据权利要求1所述的空气净化片，其特征在于，所述第一支撑片和所述第二支撑片各自独立的由金属或聚酰亚胺形成。

3.根据权利要求1所述的空气净化片，其特征在于，所述加热组件为加热丝或者加热片。

4.根据权利要求3所述的空气净化片，其特征在于，所述加热组件为碳纤维加热丝、镍铬加热丝和云母加热片中的至少一种。

5.根据权利要求3或4所述的空气净化片，其特征在于，所述加热丝呈蛇形排布。

6.根据权利要求5所述的空气净化片，其特征在于，相邻两段加热丝之间的距离为1-10毫米。

7.根据权利要求1所述的空气净化片，其特征在于，形成所述净化涂层的材料包括吸附材料、催化材料中的至少一种。

8.一种空气净化模组，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的空气净化片。

9.根据权利要求8所述的空气净化模组，其特征在于，包括：

支撑风道，所述支撑风道限定出空气净化腔室，且所述空气净化腔室具有进风口和出风口；

空气净化片组，所述空气净化片组设置于所述空气净化腔室中，且包括至少一个权利要求1-7中任一项所述的空气净化片。

10.根据权利要求9所述的空气净化模组，其特征在于，所述空气净化片平行于迎风方向设置。

11.根据权利要求9或10所述的空气净化模组，其特征在于，相邻两个所述空气净化片之间的距离为1-5毫米。

12.根据权利要求9所述的空气净化模组，其特征在于，进一步包括下列至少之一：

挥发性有机物传感器，所述挥发性有机物传感器靠近所述出风口设置；

温度保护装置，所述温度保护装置设置于所述支撑风道上；

电源，所述电源与所述空气净化片中的加热组件、所述挥发性有机物传感器和所述温度保护装置相连。

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