CN212481609U

CN212481609U - 一种多功能空气净化设备

Info

Publication number: CN212481609U
Application number: CN202020478982.6U
Authority: CN
Inventors: 林伟华; 徐冬
Original assignee: Beijing Zhongke Smart Hospital Management Co ltd
Current assignee: Beijing Zhongke Smart Hospital Management Co ltd
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-02-05
Anticipated expiration: 2030-04-03

Abstract

本实用新型属于空气净化领域，具体公开了一种多功能空气净化设备，本实用新型不仅可以去除PM2.5，而且还可以去除甲醛和VOCs，空气净化效果显著；本实用新型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；本实用新型负离子发生器设置在排气口方向，增加气体中的负离子含量，同时还能够提高携带负离子的气体温度升高，可以使小粒径的负离子的扩散距离增加，提高了去除PM2.5的效果，资源合理利用，净化效果提高；本实用新型采用被动式和主动式空气净化技术结合双管齐下，可以将0.3μm尺寸以下颗粒污染物也一起去除，颗粒去除更全面，对于PM2.5雾霾的去除效果明显提高，功能更全面。

Description

一种多功能空气净化设备

技术领域

本实用新型属于空气净化领域，特别涉及一种多功能空气净化设备。

背景技术

空气污染其实大致可以分为两类：颗粒物超标以及可挥发有机物超标。其中颗粒物主要包括了很多种，比如从室外带进来的尘粒，还有PM2.5、致敏花粉、细菌、病毒、皮屑角质、宠物脱落物等；如果颗粒物吸入过多并沉积在体内，就可能会引起呼吸系统的疾病，甚至会增加患肺癌、心脏病的风险；而细菌和病毒则容易让人皮肤过敏、生病。而可挥发的有机物就是我们所说的室内污染，像甲醛、苯、二氧化氮等，它们的存在易引发身体的疾病是健康的身体病变。

从空气净化器的工作原理来看，主要分为以下两种：被动吸附过滤式和主动式空气净化。被动吸附过滤式空气净化是利用风机将空气中抽入机器中，通过内置的滤芯进行过滤空气，主要能够起到过滤比较大的粉尘、异味、消毒等作用。这种滤芯式空气净化器多采用HEPA滤芯+活性炭滤芯+光触媒(冷触媒、多远触媒)+紫外线杀菌消毒+静电吸附滤芯等方法来处理空气，其中HEPA滤芯有过滤粉尘颗粒物的作用，其他活性炭等主要是吸附异味的作用，但是被动式的空气净化需要很大后期的维护，并且对于0.3μm以下尺寸的污染物无法清除；主动式的空气净化原理与被动式空气净化原理的根本区别就在于，主动式的空气净化器摆脱了风机与滤网的限制，不是被动的等待室内空气被抽入净化器内进行过滤净化，之后再通过风机排出，而是有效、主动的向空气中释放净化灭菌因子，通过空气弥漫性的特点，到达室内的各个角落对空气进行无死角净化，在技术上比较成熟的主动净化技术主要是利用负氧离子作为净化因子处理空气，大都是通过脉冲式电路、振荡电器将低电压升至直流负高压，将直流负高压连接到释放尖端，利用尖端直流高压高速地放出大量的电子(e-)，而电子无法长久存在于空气中，立刻会被空气中的氧分子(O₂)捕捉，从而生成空气负离子，具有制造活性氧、增强抗病能力、清新空气和消烟除尘的功能，对越小的有害颗粒净化越明显，但对毛发、灰尘等较大颗粒的净化效果相对一般。

两种类型的空气净化器的分析对比：1)从空气净化效率来说，被动式的空气净化大多只能在空气净化器放置的周围产生一定的净化效果，很长时间才能将室内空气全部过滤一遍，很难对整个室内环境的净化产生效果。而主动式的空气净化是利用空气的弥漫性的特点将净化因子到达各个角落进行空气净化，空气能够弥漫到的地方均可以产生净化效果；2)对小颗粒空气污染物清除效果，对于PM2.5等这些细小颗粒物，被动式的净化模式显得无能为力，用基于主动净化原理进行空气净化的负离子空气净化器进行对比发现，空气中小粒径的负离子不仅能够轻易去除空气中的大粒径颗粒物，而且对于直径小于0.01mm,在工业上难以除去的微粒飘尘，有百分之百的沉降去除效果；3)空气净化质量和速度来说，被动式空气净化速度快，主动式空气净化速率慢，并且采用被动式可以将污染物吸附固定至滤网进行集中处理，而主动式空气净化凝聚成团的污染物颗粒沉降后还是易在空气中飘荡。整体对比，带风机的被动式空气净化器可以更快的净化较大颗粒，而主动式空气净化器可以更安静的持续清洁空气，主动式空气净化器对越小的有害颗粒净化越明显，但对毛发、灰尘等较大颗粒的净化效果相对一般，对挥发的有机物采用主动和被动均有其优势。

现有的净化产品通常存在以下问题：主要针对PM2.5小颗粒，无法去除甲醛和VOCs等有机物或者去除效果不明显；市场上使用主动式和被动式净化结合的产品很少，少量存在的对污染物的去除效果也很差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多功能空气净化设备，本设备采用被动吸附过滤式和主动式空气净化技术结合双管齐下，不仅可以去除PM2.5，而且可以去除甲醛和VOCs,去除效果明显。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种多功能空气净化设备，包括：

机体；

机体顶部设置有进气格栅；

机体内水平设置第一隔板，第一隔板将机体分为过滤区和出风区；

出风区内纵向设置有第二隔板，第二隔板一端与第一隔板连接，另一端与机体底部连接；第二隔板将出风区分为加热区和制冷区；

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；

第二隔板上设置有半导体热电偶和第一通风口；半导体热电偶设置在第二隔板中间部位，第一通风口设置在第二隔板底部；

第一通风口设置有热催化氧化层；

过滤区自上而下水平设置有初过滤层、有机吸附层；

半导体热电偶的加热端设置加热区，制冷端设置有制冷区；

与制冷区相对应的机体侧壁上设置有排气口，

初过滤层与有机吸附层之间，有机吸附层与热催化氧化层之间，热催化氧化层与第一隔板之间均存在间隙；热催化氧化层与第一隔板之间设置有风机；初过滤层与有机吸附层之间形成空气混合区；

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；

与加热区相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；

与制冷区相对应的机体内壁上设置有温度传感器、气体传感器和负离子发生器；温度传感器与气体传感器均设置在机体内壁上，负离子发生器设置在排气口。

进一步地，第一进风口、第二进风口、排气口、第二通气口与第三通气口阀门。

进一步地，进气格栅上方设置有触摸屏；触摸屏包括控制模块，控制模块分别与阀门、风机、度传感器、气体传感器连接连接。

进一步地，温度传感器包括两个探头，一设置在热催化氧化层顶部，另一探头设置在排气口；

气体传感器包括两个探头，一探头设置在有机吸附层底部，另一探头设置在排气口。

进一步地，初过滤层为复合过滤层，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。

进一步地，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，负离子发生器包括释放头组件、固定基座和卡扣连接件；

卡扣连接件固定在排风区相对应的机体后面的内壁上；卡扣连接件上纵向设置于固定基座；固定基座左侧上自上而下设置有若干个释放头组件；释放头组件包括设置在固定上的螺杆，螺杆的外围设置有压铆件，螺杆的左端面上设置有释放头；释放头穿过压铆件设置在排气口。

进一步地，释放头为金属刷或碳刷，刷毛一束一束固定排列在。

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。

本实用新型提出了一种多功能空气净化设备，具有以下优点：

1)本实用新型不仅可以去除PM2.5，而且还可以去除甲醛和VOCs，空气净化效果显著；

2)本实用新型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)本实用新型负离子发生器设置在排气口方向，增加气体中的负离子含量，同时还能够提高携带负离子的气体温度升高，可以使小粒径的负离子的扩散距离增加，提高了去除PM2.5的效果，资源合理利用，净化效果提高；

4)本实用新型采用被动式和主动式空气净化技术结合双管齐下，可以将 0.3μm尺寸以下颗粒污染物也一起去除，颗粒去除更全面，对于PM2.5雾霾的去除效果明显提高，功能更全面。

附图说明

图1为本实用新型一种多功能空气净化设备的结构示意图；

图2为图1中负离子发生器的结构示意图；

图3为图1中释放头组件的结构示意图。

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、第一进气口；14、第二进气口；15、第一通风口；16、第二通风口；17、第三通风口；18、排气口；19、热催化氧化层；20、第一隔板； 21、第二隔板；22、负离子发生器；23、半导体热电偶；24、进气格栅；25、卡扣连接件；26、固定基座；27、释放头组件；28、螺杆；29、压铆件；30、释放头。

具体实施方式

结合图1-3，本实用新型提供了一种多功能空气净化设备，包括：

机体1；

机体1顶部设置有进气格栅24；

机体1内水平设置第一隔板20，第一隔板20将机体1分为过滤区和出风区；

出风区内纵向设置有第二隔板21，第二隔板21一端与第一隔板20连接，另一端与机体1底部连接；第二隔板21将出风区分为加热区7和制冷区6；

与制冷区6相对应的第一隔板20上设置有第一进风口，与加热区7相对应的第一隔板20上设置有第二进风口；

第二隔板21上设置有半导体热电偶23和第一通风口15；半导体热电偶23 设置在第二隔板21中间部位，第一通风口15设置在第二隔板21底部；

第一通风口15设置有热催化氧化层19；

过滤区自上而下水平设置有初过滤层2、有机吸附层3；

半导体热电偶23的加热端设置加热区7，制冷端设置有制冷区6；

与制冷区6相对应的机体1侧壁上设置有排气口18，

初过滤层2与有机吸附层3之间，有机吸附层3与热催化氧化层19之间，热催化氧化层19与第一隔板20之间均存在间隙；热催化氧化层19与第一隔板 20之间设置有风机4；初过滤层2与有机吸附层3之间形成空气混合区5；

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；

与加热区7相对应的机体1一侧设置有第二通气口，与空气混合区5相对应的机体1一侧设置有第三通气口；

第二通气口将加热区7与回风区8连通，第三通气口将空气混合区5与回风区8连通；

与制冷区6相对应的机体1内壁上设置有温度传感器9、气体传感器10和负离子发生器22；温度传感器9与气体传感器10均设置在机体1内壁上，负离子发生器22设置在排气口18。

空气由进气格栅24进入到过滤区，过滤区内的初过滤层2置的初过滤层2、有机吸附层3。

初过滤层2为复合过滤层，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，用于过滤大的颗粒物，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；第二过滤层为HEPA滤网，其有静电吸附作用，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。

有机物吸附层3的材质为附有氧化铝和海泡石的活性炭，能够有效滤除低溶度的甲醛，苯系物，TVOC等常见空气异味和有害化学污染物。需要说明的是，上述有机吸附层3室温可以吸附有害气体，高温可以脱附排出吸附物。

需要说明的是，为了便于对初过滤层2与有机吸附层3进行维护、维修，这两道过滤层均配有支撑架，支撑架呈模屉结构装配在机体1上。

有机吸附层3吸附的有害气体，在高温下可以脱附排出，为了避免脱附的有害物质随空气排出；第二隔板21的第一通气口设置有热催化氧化层19，排出有害物质能够在热催化氧化层19的作用下分解为二氧化碳和水。

需要说明的是，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。

上述催化剂温度越高，催化剂的催化效果越好；为了提高气体的温度，一方面第二隔板21上的半导体热电偶23的热端能够对加热区7内的空气进行加热；另一方面，气体还可以从第二通风口16进入到回风区8，再由空气混合区 5，进入到加热区7，可提高进气温度，进而提高热催化氧化层19的催化效果。

在有机吸附层3与第一隔板20之间设置风机4，风机4形成负压，可以将有机吸附层3上附着的有机物脱附。

需要说明的是，机体1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，起到隔热保温作用；外壳的材质为ABS、合金或不锈钢。

制冷区6设置有气体传感器10、温度传感器9和负离子发生器22。

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，另一探头设置在排气口18；探头设置在第一通气口，主要为监测保证热催化温度达到设定温度点，为了更有效的催化燃烧效果；探头设置在排气口18，为了监测气体的温度，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。

在本实施方式中，离子发生器包括释放头29释放头29组件27、固定基座 26和卡扣连接件25；卡扣连接件25固定在排风区相对应的机体1后面的内壁上；卡扣连接件25上纵向设置于固定基座26；固定基座26左侧上自上而下设置有若干个释放头29释放头29组件27；释放头29释放头29组件27包括设置在固定上的螺杆28，螺杆28的外围设置有压铆件29，螺杆28的左端面上设置有释放头29；释放头29穿过压铆件29设置在排气口18。

需要说明的是，释放头29为金属刷或碳刷，刷毛一束一束固定排列在。其中，刷毛的数量为30-50根，直径<0.1mm,长度1～3cm；上述一个释放头29出现故障后，可单独维护或更换，不需整体更换，可有效降低使用成本，并提高更换效率。

基座可以为长方形，正方形，圆形，以及其它不规则形状均可，优选圆形；将整个基座设计成细荆条镂空型，以增加负离子通透性能，形成对流。

远离释放头29的固定基座26一端设置有连接部，连接部接输入电压的导线，导线连接电源模块；电源模块包括适配器和高压模块，高压模块用于进行整流升压，能够将电压升高至几千到上万伏，本实用新型中既要保证负离子释放浓度并且尽量降低静电累积影响，优选高压模块将电压升到6000～9000V。

其中，导线连接适配器后，连接高压模块，高压模块控制板上有线缆插口，其中圆形接口、TapeC或USB均可，高压模块输出线连接释放头29。

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、半导体热电偶23连接。上述设置能够通过触摸显示屏控制该设备，温度传感器9与气体传感器10将检测到的数据上传至控制模块，并通过显示屏显示。

控制模块依据设置的温度、PM2.5、甲醛和VOCs浓度数值设置阈值，当高于或低于设置的数值，控制模块控制阀门11的开启大小，及风机4的运行状态。

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和有机吸附层3对空气进行净化，净化后的空气进入到第一进风口，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和有机吸附层3 对空气进行净化，净化后的空气从第二进风口进入到加热区7，加热后的空气通过第一通气口，由第一通气口的热催化氧化层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、第二进气口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；第一进气口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。

第一进风口、第二进风口、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，将第二进风口和第一通气口的气体流量调小；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，将第二进风口和第一通气口的气体流量调小。

综上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过参照本实用新型的某些优选实施例已经对本实用新型进行了描述，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实用新型精神和范围。

Claims

1.一种多功能空气净化设备，其特征在于，包括：

机体；

机体顶部设置有进气格栅；

第一通风口设置有热催化氧化层；

过滤区自上而下水平设置有初过滤层、有机吸附层；

半导体热电偶的加热端设置加热区，制冷端设置有制冷区；

与制冷区相对应的机体侧壁上设置有排气口，

2.根据权利要求1所述的多功能空气净化设备，其特征在于，第一进风口、第二进风口、排气口、第二通气口与第三通气口阀门。

3.根据权利要求1所述的多功能空气净化设备，其特征在于，进气格栅上方设置有触摸屏；触摸屏包括控制模块，控制模块分别与阀门、风机、度传感器、气体传感器连接连接。

4.根据权利要求1所述的多功能空气净化设备，其特征在于，温度传感器包括两个探头，一探头设置在第一通气口，另一探头设置在排气口；

气体传感器包括两个探头，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。

5.根据权利要求1所述的多功能空气净化设备，其特征在于，初过滤层为复合过滤层，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。

6.根据权利要求1所述的多功能空气净化设备，其特征在于，有机吸附层的材质为附有氧化铝和海泡石的活性炭。

7.根据权利要求1所述的多功能空气净化设备，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；

8.根据权利要求1所述的多功能空气净化设备，其特征在于，负离子发生器包括释放头组件、固定基座和卡扣连接件；

9.根据权利要求8所述的多功能空气净化设备，其特征在于，释放头为金属刷或碳刷，刷毛一束一束固定排列在。

10.根据权利要求1所述的多功能空气净化设备，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。