CN111389176A - 一种控温组件控制式空气净化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于空气净化领域，具体公开了一种控温组件控制式空气净化设备，本发明中热催化氧化层不仅能够除去空气中的有机物，同时还能够除去有机吸附层脱附的吸附物，使其分解；本发明有两种工作模式，两种工作模式的切换，可以有效降低能耗，实现室温工作吸附，定期高温脱附，实现一机多用，节约能耗的同时有效地提高设备对有机物的降解处理效果；通过这两种工作模式的切换，保证了吸附层对有机物的吸附浓度积累达到一定程度后，高温脱附后更有利于热催化燃烧，保证了高温脱附催化燃烧效果；本发明结构设计合理，节约能耗，对室内VOCs去除效率提升。

Description

一种控温组件控制式空气净化设备
技术领域
本发明属于空气净化领域，特别涉及一种控温组件控制式空气净化设备。
背景技术
现有的有机物去除空气净化器主要由马达、风扇、空气过滤网等系统组成，其工作原理为：机器内的马达和风扇使室内空气循环流动，污染的空气通过机内的空气过滤网后将各种污染物清除或吸附，主要能够起到过滤粉尘、异味、有毒气体和杀灭部分细菌的作用。而滤网主要分为：颗粒物滤网和有机物滤网，这类产品滤网的质量决定了空气净化的效果。
空气净化器最核心的是滤材，有的滤材擅长过滤花粉，有的则专门去除颗粒，而如果使用不当，空气净化器也可能变成“污染源”，每一台净化器都有若干层功能不同的滤网，如过滤网脏了，用水是无法洗干净的，必须更换。滤网需要常换，即使在空气质量较好的情况下也不能超过半年，否则滤材吸附饱和之后会释放有害物质，变成“污染源”，使用该种空气净化器可在一定程度上减轻污染程度，但并不意味着能从根本上消除空气污染。
目前针对室内去除甲醛等挥发性有机物主要采用活性炭等吸附剂进行吸附去除，但是吸附剂或滤材会吸附饱和，需要定期更换，耗材比较大；还有一次性高温烘烤方法使有机物挥发，进行有机物清除剂的原理是氧化还原，就是利用氧化剂的氧化能力与有机物发生氧化还原反应，从而达到清除的效果，但是甲醛等有机物在室内的潜伏期为3～15年，一次性高温处理无法彻底消除干净。
另外，有使用光照催化分解进行有机物去除的净化产品，主要是利用紫外光照催化空气中的氧气和有机污染物发生氧化分解等化学反应，从而把有机污染物分解掉，但是这种产品需要将紫外光灯管完全封闭好，不能暴露，否则对人体健康有影响，另外光照分解效果也不是很理想，转化分解率低。还有进行封闭封堵类的有机物隔离膜，部分或完全封堵住不让有机物挥发出来，但是这类产品实际效果非常有限，现实生活、工作环境下的污染源我们无法把它封堵住。
现有的有机物净化产品通常存在以下问题：去除甲醛等有机物功能的光催化分解空气净化器，紫外灯对人体有伤害，并且光照分解转化率低。
发明内容
本发明提供了一种控温组件控制式空气净化设备，节约能耗，对室内VOCs 去除效率提升，能够避免传统净化产品所带来除甲醛等有机物低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种控温组件控制式空气净化设备，包括：
机体；
机体内水平设置有第一隔板，第一隔板将机体分为上下两个区域，过滤区和出风区；出风区内纵向设置有第二隔板，第二隔板将出风区分为左右两个区域，制冷区和加热区；
靠近加热区的机体一侧设置有回风通道，回风通道内为回风区；
过滤区自上而下水平设置有初过滤层和吸附层；
初过滤层与吸附层之间为空气混合区；
第二隔板的中间部位设置有控温组件，第二隔板底部设置有第一通气口；第一通气口设置有热催化氧化层；控温组件的制冷端设置在制冷区，加热端设置在加热区；
与加热区性对应的机体一侧设置有第二通气口，与空气混合区相对应的机体一侧设置有第三通气口；第二通气口将加热区与回风区连通，第三通气口将空气混合区与回风区连通；
与制冷区相对应的第一隔板上设置有第一进风口，与加热区相对应的第一隔板上设置有第二进风口。
进一步地，第一进风口、第二进风口、排气口、第二通风孔与第三通风孔均设置有阀门。
进一步地，制冷区设置有温度传感器和气体传感器；温度传感器有两个探头，分别设置在排气口和第一通气口；
气体传感器包括2个探头，设置在排气口和吸附层与第一隔板之间的区域。
进一步地，初过滤层包括第一过滤层和第二过滤层，第一过滤层设置在第二过滤层上方，第一过滤层为PET棉或炭纤维载体，第二过滤层为HEPA滤网；有机吸附层的材质为附有氧化铝和海泡石的活性炭。
进一步地，热催化氧化层为负载催化剂，负载为沸石、分子筛或陶瓷基体，催化剂为上负载有过渡金属氧化物催化剂或贵金属催化剂；
过渡金属氧化物催化剂为CuO-MnO2，贵金属催化剂为Pt、Pd或Au。
进一步地，制冷端包括膨胀阀和蒸发器；加热端包括压缩机和冷凝器；
膨胀阀与冷凝器之间通过第一毛细管连接；蒸发器与压缩机之间通过第二毛细管连接。
进一步地，机体包括外壳和内壁，外壳和内壁之间设置有夹层，夹层中填充有绝热保温材料；绝热保温材料为玻璃棉或其它纤维质保温材料；外壳的材质为ABS、合金或不锈钢。
进一步地，机体顶部设置有进气格栅，进气格栅上方设置有触摸屏。
进一步地，触摸屏包括控制模块，控制模块分别与温度传感器、气体传感器连接。
进一步地，吸附层与第一隔板之间设置有风机。
本发明提出了一种控温组件控制式空气净化设备，具有以下优点：
1)本发明集过滤、吸附于一体，能够提高设备的空气净化效果；
2)本发明中热催化氧化层不仅能够除去空气中的有机物，同时还能够除去有机吸附层脱附的吸附物，使其分解；
3)本发明有两种工作模式，两种工作模式的切换，可以有效降低能耗，实现室温工作吸附，定期高温脱附，实现一机多用，节约能耗的同时有效地提高设备对有机物的降解处理效果；通过这两种工作模式的切换，保证了吸附层对有机物的吸附浓度积累达到一定程度后，高温脱附后更有利于热催化燃烧，保证了高温脱附催化燃烧效果；
4)本发明结构设计合理，节约能耗，对室内VOCs去除效率提升。
附图说明
图1为本发明一种控温组件控制式空气净化设备的结构示意图；
图2为图1中控温组件的结构示意图。
图中：1、机体；2、初过滤层；3、吸附层；4、风机；5、空气混合区；6、制冷区；7、加热区；8、回风区；9、温度传感器；10、气体传感器；11、阀门；12、触摸屏；13、第一进风口；14、第二进风口；15、第一通气口15；16、第二通气口16；17、第三通气口17；18、排气口；19、热催化氧化层；20、第一隔板；21、第二隔板；22、膨胀阀；23、控温组件；24、进气格栅；25、蒸发器；26、制冷端；27、压缩机；28、冷凝器；29、加热端；30、第一毛细管； 31、第二毛细管。
具体实施方式
结合图1-2，本发明公开了一种控温组件控制式空气净化设备，包括：
机体1；
机体1内水平设置有第一隔板20，第一隔板20将机体1分为上下两个区域，过滤区和出风区；出风区内纵向设置有第二隔板21，第二隔板21将出风区分为左右两个区域，制冷区6和加热区7；
靠近加热区7的机体1一侧设置有回风通道，回风通道内为回风区8；
过滤区自上而下水平设置有初过滤层2和吸附层3；
初过滤层2与吸附层3之间为空气混合区5；
第二隔板21的中间部位设置有控温组件23，第二隔板21底部设置有第一通气口15；第一通气口15设置有热催化氧化层19；控温组件23的制冷端26 设置在制冷区6，加热端29设置在加热区7；
与加热区7性对应的机体1一侧设置有第二通气口16，与空气混合区5相对应的机体1一侧设置有第三通气口17；第二通气口16将加热区7与回风区8 连通，第三通气口17将空气混合区5与回风区8连通；
与制冷区6相对应的第一隔板20上设置有第一进风口13，与加热区7相对应的第一隔板20上设置有第二进风口14。
上述，本设备有两种工作模式，第一种工作模式为正常工作模式(无需热催化氧化层19对吸附物进行催化分解)；空气通过过滤区，由过滤区的初过滤层2和吸附层3对空气进行净化，净化后的空气进入到第一进风口13，直接排风口排走。
所谓吸附物为吸附层3室温吸附有害气体，高温可以脱附排出吸附物，吸附物为高温脱附的有害气体。
第二种工作模式为空气通过过滤区，由过滤区的初过滤层2和吸附层3对空气进行净化，净化后的空气从第二进风口14进入到加热区7，加热后的空气通过第一通气口15，由第一通气口15的热催化氧化层19对吸附物(吸附层3 室温可以吸附有害气体，高温可以脱附排出吸附物，吸附物为高温脱附的有害气体)进行催化分解，分解为CO2和H2O；通过第一通气口15的气体再进入到制冷区6进行冷却，最后从排气口18排出；加热区7的部分气体还从第二通气口16进入到回风区8，可提高空气的温度，空气再进入到空气混合区5，再通过吸附层3、第二进风口14进入到加热区7。
当气体传感器10检测到排气口18的PM2.5、甲醛和VOCs浓度过高，温度传感器9检测到排气口18温度过高时，处于第二种工作模式的设备，需要同时开启第一种工作模式；第一进风口13的阀门11打开，可降低排气温度和稀释气体浓度，加热区7气流变化紊乱，造成设备性能不稳定。
两种工作模式的切换，可以有效降低能耗，实现室温工作吸附，定期高温脱附，而不需一直加热高温催化燃烧，实现一机多用，节约能耗的同时有效地提高设备对有机物的降解处理效果。进一步地，通过这种工作模式切换设计，降低了热催化燃烧催化剂的使用频率，降低了吸附层3高温脱附使用频率，提高了吸附剂和热催化剂的使用寿命，降低了净化器的维护周期，提高了其使用寿命。另外通过这两种工作模式的切换，保证了吸附层3对有机物的吸附浓度积累达到一定程度后，高温脱附后更有利于热催化燃烧，保证了高温脱附催化燃烧效果。
需要说明的是，第一通气口15和第二通气口16的空气流量相互影响，此消彼长。
初过滤层2包括第一过滤层和第二过滤层，第一过滤层设置在第二过滤层上方，第一过滤层为PET棉或炭纤维载体，第二过滤层为HEPA滤网；上述，第一过滤层用于进行过滤大的颗粒物，滤除空气中体积较大的微粒，如尘埃、毛发等，防止损害后面的过滤层；第二过滤层有静电吸附作用，用来滤除空气中的香烟烟雾、二手烟、PM2.5等0.3μm以上的颗粒物。
有机吸附层3的材质为附有氧化铝和海泡石的活性炭。上述有机吸附层3 能够更有效的滤除低溶度的甲醛，苯系物，VOCs等常见空气异味和有害化学污染物，室温可以吸附有害气体，高温可以脱附排出吸附物。
第一通气口15的热催化氧化层19为负载催化剂，负载为沸石、分子筛或陶瓷基体，催化剂为上负载有过渡金属氧化物催化剂或贵金属催化剂；过渡金属氧化物催化剂为CuO-MnO2，贵金属催化剂为Pt、Pd或Au。上述催化剂催化活性高、热稳定性好、强度高、寿命长，可以降低热催化燃烧的反应温度，提高反应转化率，能够将对吸附物(吸附层3室温可以吸附有害气体，高温可以脱附排出吸附物，吸附物为高温脱附的有害气体)进行热催化燃烧生成CO2和H2O，降解后可直接排至空气中。
为了提高热催化氧化层19的催化效果，第二隔板21上设置有控温组件23，控温组件23的制冷端26设置在制冷区6，加热端29设置在加热区7。需要说明的是，冷端包括膨胀阀22和蒸发器25；加热端29包括压缩机27和冷凝器 28；膨胀阀22与冷凝器28之间通过第一毛细管30连接；蒸发器25与压缩机 27之间通过第二毛细管31连接。上述控温组件23的工作原理为气体制冷剂经过压缩机27压缩为高温高压的气态制冷剂，然后送到冷凝器28散热后成为常温高压的液态制冷剂，完成进气加热过程；液态制冷剂流经第一毛细管30然后经过膨胀阀22后进入蒸发器25，由于制冷剂进入蒸发器25空间突然增大，压力减小，液态制冷剂汽化变成气态低温制冷剂，从而吸收大量的热量，经过蒸发器25的气体就会变冷，完成气体制冷过程；其中制冷端26和加热端29中均有风机4，带动气体流动。
需要说明的是，机体1的材质为耐高温的ABS或金属材料(铝合金或不锈钢)；机体1为双层结构，内有夹层，夹层中填充有绝热保温材料，绝热保温材为玻璃棉，起到隔热保温作用。
制冷区6设置有温度传感器9和气体传感器10；其中，温度传感器9的型号为pt100。温度传感器9包括两个探头，一探头设置在第一通气口15，另一探头设置在排气口18；探头设置在第一通气口15，能够监测保证热催化温度达到设定温度点，达到更有效的催化燃烧效果；探头设置在排气口18，为了监测排气口18温度，防止排气温度过高，对人体造成伤害。
在本实施方式中，气体传感器10的型号为PTQS1005，能够检测PM2.5、甲醛和VOCs浓度。气体传感器10包括两个探头，一探头设置在有机物吸附层 3与第一隔板20之间的区域，另一探头设置在排气口18。探头设置在吸附层3 与第一隔板20之间的区域，用于监测脱附后气体中PM2.5、甲醛和VOCs浓度，确定脱附效果和热催化燃烧前气体中PM2.5、甲醛和VOCs浓度；探头设置在排气口18，能够保证排到大气中PM2.5、甲醛和VOCs浓度已经降解降低。
第一进风口13、第二进风口14、排气口18、第二通风孔与第三通风孔均设置有阀门11。上述设置能够控制气体的流量。其中阀门11可以为蝶阀，蝶阀可以灵活控制气体流量大小。根据气体检测器检测到PM2.5、甲醛和VOCs浓度，温度传感器9检测到排气口18的温度过高，调整阀门11大小，控制气流量。当温度传感器9检测到的温度过高，调整阀门11大小，将第二进风口14和第一通气口15的气体流量调小；当气体传感器10检测到排气口18PM2.5、甲醛和VOCs浓度过高，调整阀门11大小，将第二进风口14和第一通气口15的气体流量调小。
根据气体传感器10检测到的检测排气口18PM2.5、甲醛和VOCs浓度过，控制流入不同通道气流大小和流速；
机体1顶部设置有进气格栅24，进气格栅24上方设置有触摸屏12；触触摸屏12包括控制模块，控制模块分别与温度传感器9、气体传感器10、阀门11、风机4连接。上述设置能够通过滑动触摸屏12，可控制阀门11、风机4的开启 /关闭状态，同时还能够控制阀门11的开度大小。同时触摸屏12还能够反应温度传感器9和气体传感器10的检测到的温度、PM2.5、甲醛和VOCs浓度数值。
综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的某些优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明精神和范围。

Claims (10)

1.一种控温组件控制式空气净化设备，其特征在于，包括：
机体；
机体内水平设置有第一隔板，第一隔板将机体分为上下两个区域，过滤区和出风区；出风区内纵向设置有第二隔板，第二隔板将出风区分为左右两个区域，制冷区和加热区；
靠近加热区的机体一侧设置有回风通道，回风通道内为回风区；
过滤区自上而下水平设置有初过滤层和吸附层；
初过滤层与吸附层之间为空气混合区；
第二隔板的中间部位设置有控温组件，第二隔板底部设置有第一通气口；第一通气口设置有热催化氧化层；控温组件的制冷端设置在制冷区，加热端设置在加热区；
与加热区性对应的机体一侧设置有第二通气口，与空气混合区相对应的机体一侧设置有第三通气口；第二通气口将加热区与回风区连通，第三通气口将空气混合区与回风区连通；
与制冷区相对应的第一隔板上设置有第一进风口，与加热区相对应的第一隔板上设置有第二进风口。
2.根据权利要求1所述的控温组件控制式空气净化设备，其特征在于，第一进风口、第二进风口、排气口、第二通风孔与第三通风孔均设置有阀门。
3.根据权利要求1所述的控温组件控制式空气净化设备，其特征在于，制冷区设置有温度传感器和气体传感器；温度传感器有两个探头，一探头设置在第一通气口，另一探头设置在排气口；
气体传感器包括2个探头，一探头设置在有机物吸附层与第一隔板之间的区域，另一探头设置在排气口。
4.根据权利要求1所述的控温组件控制式空气净化设备，其特征在于，初过滤层包括第一过滤层和第二过滤层，第一过滤层设置在第二过滤层上方，第一过滤层为PET棉或炭纤维载体，第二过滤层为HEPA滤网；有机吸附层的材质为附有氧化铝和海泡石的活性炭。
5.根据权利要求1所述的控温组件控制式空气净化设备，其特征在于，热催化氧化层为负载催化剂，负载为沸石、分子筛或陶瓷基体，催化剂为上负载有过渡金属氧化物催化剂或贵金属催化剂；
过渡金属氧化物催化剂为CuO-MnO2，贵金属催化剂为Pt、Pd或Au。
6.根据权利要求1所述的控温组件控制式空气净化设备，其特征在于，制冷端包括膨胀阀和蒸发器；加热端包括压缩机和冷凝器；
膨胀阀与冷凝器之间通过第一毛细管连接；蒸发器与压缩机之间通过第二毛细管连接。
7.根据权利要求1所述的控温组件控制式空气净化设备，其特征在于，机体包括外壳和内壁，外壳和内壁之间设置有夹层，夹层中填充有绝热保温材料；绝热保温材料为玻璃棉或其它纤维质保温材料；外壳的材质为ABS、合金或不锈钢。
8.根据权利要求1所述的控温组件控制式空气净化设备，其特征在于，机体顶部设置有进气格栅，进气格栅上方设置有触摸屏。
9.根据权利要求8所述的控温组件控制式空气净化设备，其特征在于，触摸屏包括控制模块，控制模块分别与温度传感器、气体传感器连接。
10.根据权利要求1所述的控温组件控制式空气净化设备，其特征在于，吸附层与第一隔板之间设置有风机。
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