CN110736175A - 加湿膜、加湿滤芯及空气调节设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加湿膜，包括吸水层和第一疏水层，吸水层由亲水性材料形成，第一疏水层设置于吸水层的迎风面。本发明还提供具有该加湿膜的加湿滤芯和空气调节设备。本发明技术方案通过在吸水层的外表面增加一层疏水层，使得加湿膜的外表面不吸水，水份不在其表面蒸发，从而不易形成水垢。即使在表面形成水垢，由于水垢不直接与亲水层接触，使得水垢也容易清洗，从而减缓加湿量的衰减速度，延长加湿膜的使用寿命。

Description

加湿膜、加湿滤芯及空气调节设备

技术领域

本发明涉及加湿膜技术领域，特别涉及一种加湿膜、加湿滤芯及空气调节设备。

背景技术

现有技术中，空气调节设备(比如空调器、加湿器和净化器等)中的加湿膜在使用时间长了以后，会在加湿膜的表面，特别是在其迎风面上形成一层白色或黄色的水垢，水垢会逐渐堵塞加湿膜的孔隙，导致加湿量逐渐衰减，缩短了加湿膜的使用寿命。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种加湿膜，旨在减少加湿膜表面的水垢，以减缓加湿量的衰减速度，延长加湿膜的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提出一种加湿膜，所述加湿膜包括：

吸水层，所述吸水层由亲水性材料形成；

第一疏水层，所述第一疏水层设置于所述吸水层的迎风面。

在一实施例中，所述加湿膜还包括第二疏水层，所述第二疏水层设置于所述吸水层的背风面。

在一实施例中，所述第一疏水层和第二疏水层的厚度均为50～200μm，平均孔径均为2.0～5.0μm，孔隙密度均为500-1000ppi。

在一实施例中，所述第一疏水层和第二疏水层由疏水性纤维形成，所述疏水性纤维包括聚四氟乙烯纤维、聚醋酸乙烯酯纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚偏氟乙烯-六氟丙烯纤维、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚纤维和聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯纤维中的任意一种或多种。

在一实施例中，所述吸水层的厚度均为100～500μm，平均孔径均为2.0～5.0μm，孔隙密度均为500-1000ppi。

在一实施例中，所述亲水性材料为亲水性纤维，所述亲水性纤维包括醋酸纤维素纤维、壳聚糖纤维、聚丙烯腈纤维、乙烯/乙烯醇共聚物纤维、聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的任意一种或多种。

在一实施例中，所述亲水性材料为异形截面纤维，所述异形截面纤维的截面形状包括十字型、Y字型、T字型、W字型和H字型中的至少一种。

在一实施例中，所述加湿膜的构造为锯齿状。

在一实施例中，所述加湿膜为由亲水性纤维和疏水性纤维构成的非织造布。

在一实施例中，所述非织造布满足以下条件：表面沾水等级的范围为2～5。

本发明还提供一种加湿滤芯，包括：

外框；以及，

所述加湿膜，所述加湿膜安装于所述外框内。

本发明还提供一种空气调节设备，包括：

壳体，所述壳体开设有进风口和出风口；

所述加湿滤芯，所述加湿滤芯设置在所述进风口和所述出风口之间；以及，

水槽，所述水槽设置在所述加湿滤芯的下方，且所述加湿滤芯部分浸入所述水槽的水中。

在一实施例中，所述空气调节设备为空调器、净化器或加湿器。

本发明提供一种加湿膜，包括吸水层和第一疏水层，吸水层由亲水性材料形成，第一疏水层设置于吸水层的迎风面。本发明技术方案通过在吸水层的迎风面增加一层疏水层，使得加湿膜的外表面少吸水或不吸水，减少水份在其表面的蒸发，从而不易形成水垢。即使在表面形成水垢，由于水垢不直接与亲水层接触，使得水垢也容易清洗，从而减缓加湿量的衰减速度，延长加湿膜的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明加湿膜一实施例的结构示意图；

图2为本发明加湿滤芯一实施例的结构示意图；

图3为本发明加湿滤芯的剖面结构示意图；

图4为本发明空气调节设备一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	加湿膜	11	吸水层
12	第一疏水层	13	第二疏水层
				14	齿牙	100	加湿滤芯
20	外框	200	壳体
				300	水槽

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种加湿膜，应用于空调器、加湿器、净化器等空气调节设备的加湿滤芯中，其目的在于减少加湿膜表面的水垢的积累，从而减缓加湿量的衰减速度，延长加湿膜的使用寿命。

在本发明实施例中，如图1所示，所述加湿膜10包括吸水层11和第一疏水层12，吸水层11由亲水性材料形成，第一疏水层12设置于吸水层11的迎风面。

应该说明的是，当水分子之间的内聚力小于水分子与固体材料分子间的相互吸引力时，材料被水润湿，此种材料为亲水性的，称为亲水性材料；而水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子间的吸引力时，则材料表面不能被水所润湿，此种材料是疏水性的，称为疏水性材料。本发明技术方案中，吸水层11采用亲水性材料制成，该亲水性材料包括但不限于亲水棉、木浆纸和亲水性纤维等。其中，当吸水层11为由亲水性纤维构成的膜层时，通过利用亲水性纤维表面的亲水性和毛细芯结构能够改善加湿膜10的输水性能，从而提升加湿膜10的吸水量。

现有技术仅考虑到通过增大加湿膜的吸水量来提升加湿膜的加湿量，因此，加湿膜全部采用亲水材料制成。然而，本发明发现现有的加湿膜使用时间长了之后，其外表面特别是其迎风面上会形成一层白色或黄色的水垢，并且水垢与亲水性材料结合紧密，造成加湿膜表面的水垢难以清洗，如此，水垢会逐渐沉积并堵塞亲水材料的毛细芯结构，导致吸水量和加湿量逐渐衰减，从而缩短加湿膜的使用寿命。

而本发明技术方案通过在吸水层11的迎风面增加一层疏水层，使得加湿膜10的外表面少吸水或不吸水，减少水份在其表面的蒸发，从而不易形成水垢。即使在表面形成水垢，由于水垢不直接与亲水层接触，使得水垢也容易清洗，从而减缓加湿量的衰减速度，延长加湿膜10的使用寿命。

进一步地，如图1所示，所述加湿膜10还包括第二疏水层13，第二疏水层13设置于吸水层11的背风面。可以理解，由于加湿膜10的迎风面和背风面均会暴露于空气中，因此，其迎风面和背风面的水份均容易蒸发而形成水垢，因此，通过在加湿膜10的两侧表面均设置疏水层，可以使得加湿膜10的两侧表面均不吸水，从而避免由于水份蒸发而形成水垢。另外，在加湿膜10的两侧面均设置疏水层，还能方便用户更换空气调节设备中的加湿膜10，安装过程中，用户不必区分加湿膜10的两侧面，特意将其具有疏水层的一侧面朝向进风口设置。当然，在其它实施例中，可以仅在吸水层11的迎风面设置疏水层，并对疏水层加以标记，以方便用户进行辨认并将加湿膜10具有疏水层的一侧面朝向进风口设置。

具体而言，所述第一疏水层12和第二疏水层13的厚度均为50～200μm，平均孔径均为2.0～5.0μm，孔隙密度均为500-1000ppi。所述吸水层11的厚度均为100～500μm，平均孔径均为2.0～5.0μm，孔隙密度均为500-1000ppi。可以理解的，疏水层的厚度应小于吸水层11的厚度，以保证加湿膜10的吸水量和加湿量。另外，吸水层11和疏水层均为多孔结构，以使加湿膜10具有很好的透气性，当风经过加湿膜10时，加湿膜10表面的水分能快速蒸发并随空气带走，进而加快加湿膜10的吸水速度和吸水量。

具体而言，所述第一疏水层12和第二疏水层13由疏水性纤维形成，所述疏水性纤维包括聚四氟乙烯纤维、聚醋酸乙烯酯纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚偏氟乙烯-六氟丙烯纤维、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚纤维和聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯纤维中的任意一种或多种。可以理解，亲水性纤维的大分子链上主要都是亲油性的有机基团，缺乏一定数量的较强极性的基团(如-OH、-NH、C＝O等)，很难与水分子形成氢键结合，其结晶区部分比例较大、无定形区部分较少，分子结构较为紧密，水分子不容易深入纤维内部空隙。因此，在吸水层11的外表面设置由疏水性纤维构成的疏水层时，能够使得加湿膜10的外表面不易吸水，也不易沾水，从而使其外表面不易形成。

进一步地，所述亲水性材料为亲水性纤维，所述亲水性纤维包括醋酸纤维素纤维、壳聚糖纤维、聚丙烯腈纤维、乙烯/乙烯醇共聚物纤维、聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的任意一种或多种。

进一步地，所述亲水性材料为异形截面纤维，所述异形截面纤维的截面形状包括十字型、Y字型、T字型、W字型和H字型中的至少一种。本实施例中吸水层11利用异形截面纤维表面形成的微细凹槽，能够迅速吸收水槽300中的水，并瞬间到达加湿膜10顶部。

进一步地，如图2和图3所示，所述加湿膜10的构造为锯齿状。具体的，可以将加湿膜10交替朝相对的两个方向折叠，使得加湿膜10形成类似纸扇的锯齿状折叠结构。由此，可以加大空气和加湿膜10的接触面积，提高其排湿面积和蒸发效率，从而提升加湿膜10的加湿量。

具体而言，如图3所示，锯齿状的所述加湿膜10具有多个齿牙14，齿牙14高度H可以为10～100mm，齿牙14密度可以为150～500个齿牙14/米。可以理解，适宜的齿牙14高度和齿牙14密度能够使加湿膜10具有较大的加湿量，又不会有过大的风阻。

进一步地，所述加湿膜10为由亲水性纤维和疏水性纤维构成的非织造布。具体的，非织造布是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只需要将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。非织造布具有柔韧、质轻和透气等优点，能够使加湿膜10获得优良的加湿效果。

在一实施例中，所述非织造布满足以下条件：表面沾水等级的范围为2～5。加湿膜10的表面沾水等级与疏水层的材质、孔径和孔隙率均有关系。本发明参照GB/T 4745-2012标准对加湿膜10的表面沾水等级进行测试，以评价加湿膜10表面的疏水性能。GB/T 4745-2012标准对不同沾水等级的沾水现象描述如表1所示。从表1可知，沾水等级越高，加湿膜10的表面沾附的水份越少，加湿膜10表面的疏水性能越好。

表1.不同沾水等级的沾水现象描述

在一实施例中，加湿膜10为利用静电纺丝技术制造成的非织造布，具体的制造过程如下：首先通过静电纺丝方法将疏水性纤维沉积在接收基材上形成第一疏水层12；接着通过静电纺丝方法将亲水性纤维沉积在第一疏水层12上形成吸水层11；最后通过静电纺丝方法将疏水性纤维沉积在吸水层11上形成第二疏水层13。

本发明实施例还提出一种加湿滤芯100，如图2所示，该加湿滤芯100包括外框20和加湿膜10，加湿膜10安装于外框20内。该加湿膜10的具体结构参照上述实施例，由于该加湿滤芯100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本发明实施例还提出一种空气调节设备，如图4所示，该空气调节设备包括壳体200、加湿滤芯100和水槽300。所述壳体200开设有进风口和出风口；所述加湿滤芯100设置在所述进风口和所述出风口之间；所述水槽300设置在所述加湿滤芯100的下方，且所述加湿滤芯100部分浸入所述水槽300的水中。所述空气调节设备可以为空调器、净化器或加湿器。其中，加湿滤芯100包括加湿膜10，该加湿膜10的具体结构参照上述实施例，由于该空气调节设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

下面将结合具体实施例，对本发明加湿膜10和加湿滤芯100的结构和性能进行具体说明。

实施例1

使用表面为疏水性纤维的非织造布作为加湿膜10制作成锯齿型加湿滤芯100，锯齿高度为30mm，锯齿数目为300齿/m，所述锯齿型加湿滤芯100垂直放置于水槽300上，加湿滤芯100从水槽300吸水，空气从进风口进入，垂直通过加湿滤芯100，把水汽从出风口吹出。其中，第一、第二疏水层13均为聚四氟乙烯纤维膜，其平均孔径2.0μm，孔隙密度1000ppi，纤维膜厚度100μm；吸水层11为醋酸纤维素纤维膜，其平均孔径2.0μm，孔隙密度500ppi，纤维膜厚度100μm。

实施例2

使用表面为疏水性纤维的非织造布作为加湿膜10制作成锯齿型加湿滤芯100，锯齿高度为30mm，锯齿数目为300齿/m，所述锯齿型加湿滤芯100垂直放置于水槽300上，加湿滤芯100从水槽300吸水，空气从进风口进入，垂直通过加湿滤芯100，把水汽从出风口吹出。其中，第一、第二疏水层13均为聚四氟乙烯纤维膜，其平均孔径5.0μm，孔隙密度500ppi，纤维膜厚度50μm；吸水层11为醋酸纤维素纤维膜，其平均孔径3.0μm，孔隙密度600ppi，纤维膜厚度200μm。

实施例3

使用表面为疏水性纤维的非织造布作为加湿膜10制作成锯齿型加湿滤芯100，锯齿高度为30mm，锯齿数目为300齿/m，所述锯齿型加湿滤芯100垂直放置于水槽300上，加湿滤芯100从水槽300吸水，空气从进风口进入，垂直通过加湿滤芯100，把水汽从出风口吹出。其中，第一、第二疏水层13均为聚醋酸乙烯酯纤维膜，其平均孔径2.0μm，孔隙密度1000ppi，纤维膜厚度100μm；吸水层11为聚丙烯腈纤维膜，其平均孔径2.0μm，孔隙密度500ppi，纤维膜厚度100μm。

实施例4

使用表面为疏水性纤维的非织造布作为加湿膜10制作成锯齿型加湿滤芯100，锯齿高度为30mm，锯齿数目为300齿/m，所述锯齿型加湿滤芯100垂直放置于水槽300上，加湿滤芯100从水槽300吸水，空气从进风口进入，垂直通过加湿滤芯100，把水汽从出风口吹出。其中，第一、第二疏水层13均为聚醋酸乙烯酯纤维膜，其平均孔径3.0μm，孔隙密度600ppi，纤维膜厚度50μm；吸水层11为聚丙烯腈纤维膜，其平均孔径2.0μm，孔隙密度800ppi，纤维膜厚度500μm。

实施例5

使用表面为疏水性纤维的非织造布作为加湿膜10制作成锯齿型加湿滤芯100，锯齿高度为30mm，锯齿数目为300齿/m，所述锯齿型加湿滤芯100垂直放置于水槽300上，加湿滤芯100从水槽300吸水，空气从进风口进入，垂直通过加湿滤芯100，把水汽从出风口吹出。其中，第一疏水层12为聚四氟乙烯纤维膜，其平均孔径2.0μm，孔隙密度600ppi，纤维膜厚度50μm；吸水层11为聚丙烯腈纤维膜，其平均孔径2.0μm，孔隙密度800ppi，纤维膜厚度500μm；第二疏水层13为聚醋酸乙烯酯纤维膜，其平均孔径3.0μm，孔隙密度1000ppi，纤维膜厚度50μm。

对比例1

使用表面没有疏水性纤维的非织造布作为加湿膜10制作成锯齿型加湿滤芯100，锯齿高度为30mm，锯齿数目为300齿/m，所述锯齿型加湿滤芯100垂直放置于水槽300上，加湿滤芯100从水槽300吸水，空气从进风口进入，垂直通过加湿滤芯100，把水汽从出风口吹出。其中，吸水层11为醋酸纤维素纤维膜，其平均孔径3.0μm，孔隙密度600ppi，纤维膜厚度500μm。

性能测试：

对实施例1～5和对比例1的吸水速度、吸水量和加湿量进行测试，测试方法如下：

加湿膜10沾水等级测试：参照GB/T 4745-2012。

加湿量和加湿膜10使用寿命测试：参照GB/T 23332-2009。

测试结果如表2所示：

表2.不同加湿膜10的性能测试结果

	表面沾水等级	加湿量(g/h)	加湿膜使用寿命(h)
				实施例1	5	400	1500
实施例2	4	450	1400
				实施例3	3	500	1300
实施例4	2	550	1300
				实施例5	3	500	1200
对比例1	0	700	1000

通过表2的测试结果可知，对比例1的加湿膜10的表面沾水等级为0级，该加湿膜10的表面会完全润湿，该加湿膜10的加湿量较低，使用寿命较短。这是因为，当加湿膜10的表面没有设置疏水层时，加湿膜10的表面会吸收大量水份，水份会多次在加湿膜10的表面蒸发而留下水垢，水垢会逐渐堵塞加湿膜10的孔隙，影响其透气性，从而减缓加湿膜10的水份蒸发速度，进而降低其加湿量和缩短其使用寿命。而实施例1至5所提供的加湿膜10的表面沾水等级较高，加湿膜10的加湿量和使用寿命都较优。这是因为，当加湿膜10的表面设置有疏水层时，使得加湿膜10外表面少吸水或不吸水，减少水份在其表面的蒸发，也就能够减少水垢的沉积。即使其表面形成水垢由于表面材料的疏水性也容易清洗，从而减缓加湿量的衰减速度，延长加湿膜10的使用寿命。另值得注意的是，加湿膜10的沾水等级越高，加湿膜10的表面沾附的水份越少，越不易形成水垢，因此，加湿膜10的加湿量也越大，使用寿命也越长。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种加湿膜，其特征在于，所述加湿膜包括：

吸水层，所述吸水层由亲水性材料形成；

第一疏水层，所述第一疏水层设置于所述吸水层的迎风面。

2.如权利要求1所述的加湿膜，其特征在于，所述加湿膜还包括第二疏水层，所述第二疏水层设置于所述吸水层的背风面。

3.如权利要求2所述的加湿膜，其特征在于，所述第一疏水层和第二疏水层的厚度均为50～200μm，平均孔径均为2.0～5.0μm，孔隙密度均为500-1000ppi。

4.如权利要求2所述的加湿膜，其特征在于，所述第一疏水层和第二疏水层由疏水性纤维形成，所述疏水性纤维包括聚四氟乙烯纤维、聚醋酸乙烯酯纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚偏氟乙烯-六氟丙烯纤维、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚纤维和聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯纤维中的任意一种或多种。

5.如权利要求1所述的加湿膜，其特征在于，所述吸水层的厚度均为100～500μm，平均孔径均为2.0～5.0μm，孔隙密度均为500-1000ppi。

6.如权利要求1所述的加湿膜，其特征在于，所述亲水性材料为亲水性纤维，所述亲水性纤维包括醋酸纤维素纤维、壳聚糖纤维、聚丙烯腈纤维、乙烯/乙烯醇共聚物纤维、聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的任意一种或多种。

7.如权利要求1所述的加湿膜，其特征在于，所述亲水性材料为异形截面纤维，所述异形截面纤维的截面形状包括十字型、Y字型、T字型、W字型和H字型中的至少一种。

8.如权利要求1所述的加湿膜，其特征在于，所述加湿膜的构造为锯齿状。

9.如权利要求2至8中任意一项所述的加湿膜，其特征在于，所述加湿膜为由亲水性纤维和疏水性纤维构成的非织造布。

10.如权利要求9所述的加湿膜，其特征在于，所述非织造布满足以下条件：表面沾水等级的范围为2～5。

11.一种加湿滤芯，其特征在于，包括：

外框；以及，

如权利要求1至10中任意一项所述的加湿膜，所述加湿膜安装于所述外框内。

12.一种空气调节设备，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体开设有进风口和出风口；

如权利要求11所述的加湿滤芯，所述加湿滤芯设置在所述进风口和所述出风口之间；以及，

水槽，所述水槽设置在所述加湿滤芯的下方，且所述加湿滤芯部分浸入所述水槽的水中。

13.如权利要求12所述的空气调节设备，其特征在于，所述空气调节设备为空调器、净化器或加湿器。

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