CN104075381A - 具备臭氧处理功能的空调及其处理臭氧的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调，特别涉及空调的臭氧处理。本发明为了解决空调运行过程中产生的臭氧积聚过量对人体产生的危害，提供一种具有臭氧处理能力的空调，通过在空调中增加臭氧处理模块对空调产生的臭氧进行处理，使得空调排放到室内的臭氧浓度不至于对人体产生危害。具体的方案如下：具备臭氧处理功能的空调，包括壳体、设置在壳体内部的蒸发器、风扇、电机、电路板、电子集尘器及控制模块，还包括臭氧处理模块，臭氧处理模块通过物理吸附和催化分解的方法处理臭氧，电子集尘器包括进风口及出风口，出风口输出的气流通过臭氧处理模块进行臭氧处理。本发明还提供一种空调处理空调的方法，本发明适用于空调。

Description

具备臭氧处理功能的空调及其处理臭氧的方法

技术领域

本发明涉及空调，特别涉及空调的臭氧处理。

背景技术

空调作为热量交换的设备已经成为了人们生活的一部分，它极大地提高人们生活的舒适性。可是随着人类居住环境的恶化，为了改善空气质量，空调采用了电子集尘器、负离子、臭氧发生装置和过滤网等装置。虽然臭氧能杀灭细菌，但臭氧也有危害，且臭氧并非一种直接污染物，而是氧气及氮氧化物等在阳光作用下发生光化学反应形成的二次污染或者是密闭环境中聚集污染。在大多数人的印象中，臭氧层是保护地球免遭紫外线损害的功臣，很难理解臭氧为何会污染环境。臭氧并非直接排放到大气中的污染物，而是氧气、氮氧化物(NOx)及挥发性有机化合物(VOCs)在阳光作用下发生光化学反应形成的二次污染。作为强氧化剂，臭氧几乎能与任何生物组织发生反应，它是光化学烟雾(即因光照反应而形成的有害混合烟雾)的主要成分。除了上述的方法可以产生臭氧外，电机运转中放出的火花也可以产生臭氧。如静电复印机在使用过程中，由于采用电晕充电，会使周围空气中的氧分子(O2)产生电离，形成原子态氧(O)，原子态氧与周围氧分子结合而形成臭氧(O3)。同样，电子集尘器的高压放电，也可以产生臭氧；臭氧产生的条件是高压和紫外线辐射，采用静电除尘过程中需为离子箱提供高压，除尘的过程中会产生微量的臭氧，这是全世界所有采用静电除尘原理净化机不可避免的问题。但这些臭氧，在密闭的环境中，随着时间的推移，会越积越多，会造成对使用者的危害。

超标的臭氧是无形杀手，会造成人的神经中毒、头晕头痛、视力下降及记忆力减退等危害。例如，空气中臭氧浓度在0.012ppm(1ppm为百万分之一)水平时，能导致皮肤刺痒，眼睛、鼻腔、呼吸道受刺激，肺功能受影响，出现咳嗽、气短和胸痛等症状。美国一些城市***门的监测数据显示，空气中臭氧水平提高到0.05ppm，入院就医人数平均上升7％～10％。

在常温常压下，臭氧稳定性极差，在常温下可自行分解为氧气；其密度是氧气的1.5倍。臭氧具有强烈的刺激性，吸入过量对人体健康有一定危害。含量为1％以下的臭氧，在常温常态常压的空气中分解半衰期为16h左右。随着温度的升高，分解速度加快，温度超过100℃时，分解非常剧烈，达到270℃高温时，可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度比空气中快。在含有杂质的水溶液中臭氧迅速回复到形成它的氧气。如水中臭氧浓度为6.25×10-5mol/L(3mg/l)时，其半衰期为5～30min，但在纯水中分解速度较慢，如在蒸馏水或自来水中的半衰期大约是20min(20℃)，然而在二次蒸馏水中，经过85min后臭氧分解只有10％，若水温接近0℃时，臭氧会变得更加稳定。臭氧在冰中极为稳定，其半衰期为2000年。臭氧的半衰期在水中仅为30-60min，且与温度和湿度有关。

国家标准规定，居住区空气中臭氧一小时平均最高容许浓度为0.1mg/m³。当房间的浓度为0.1mg/m³时，经过换算，房间的臭氧浓度正好为100/470＝0.21ppm。

具体的臭氧ppm换算成mg/m3计算如下：

A(mg/m3)＝M*E(ppm)/22.4

注：A为浓度(mg/m3),E为ppm数，M为相对分子量

例如，臭氧分子量为48

1PPM＝1mg/m3*22.4÷48＝0.47mg/m3

经过研究发现，在密闭的环境中，IFD模块(静电除尘模块)在4.5小时释放的臭氧浓度超过0.13PPM，也就是臭氧浓度已经接近0.1mg/m3(0.1mg/m3折换成PPM，为0.21ppm)；在密闭的环境中，IFD模块连续运行8小时，臭氧超过0.356PPM(0.1mg/m3折换成PPM，为0.21ppm)，也就是臭氧浓度已经超过0.1mg/m3，大于国家规定的0.1mg/m3，已经不符合要求。

这主要是目前的静电除尘设备，如果要去除PM2.5效果较好，必然电压在6000V以上；如果电压6000V以上，在密闭的环境中，长时间臭氧必然超标。

静电式除尘技术利用阳极放电使空气中颗粒污染物带上正电荷，并使用库仑力作用将带电颗粒污染物吸附在集尘装置上净化空气。而采用该种技术没有办法消除颗粒污染物上的细菌，并且在使用正极电晕过程中会产生臭氧。由于臭氧的半衰期较长，在空气中可达16小时，如果长时间的聚集，必然会对人体健康带来影响的。

目前的现有技术，在使用IFD模块时，采用降低工作电压以减少电场强度以降低臭氧发生，或者在此类空气净化器上内置臭氧吸附装置来解决臭氧产生的危害。可这种解决的方法，带来了去除PM2.5的效果的降低。

臭氧对人类也有不小的益处。如将臭氧排气管挂在1.7米以上高度，排放臭氧20--30分钟，即可有效去除室内烟尘或装饰材料的异味，降尘灭菌，增加空气含氧量，清新空气，让您在家中享受到雨后森林般清新的空气(可用于家庭、办公室、会议室、娱乐场所的除烟、除尘、消毒、去味)。

另外，由于臭氧是一种氧化性极强的不稳定气体，臭氧的分子量及浓度受多种因素的影响，其中腔体温度是极重要的因素之一；臭氧在30度左右时会在1分钟内衰减一半。在40～50℃时衰减达到80％，超过60℃臭氧会马上分解。

臭氧易分解，不稳定状态下臭氧的半衰期为22～25分钟，一个小时的衰退率为61％，在1％的臭氧水溶液中半衰期约为16分钟，且温度越高，湿度越大，半衰期越短。

发明内容

本发明的目的是为了消除空调使用中臭氧积聚对人体造成的危害。

为达到上述目的，本发明提供一种具备臭氧处理功能的空调，包括壳体、设置在壳体内部的蒸发器、风扇、电机、电路板、电子集尘器及控制模块，还包括臭氧处理模块，臭氧处理模块通过物理吸附和催化分解的方法处理臭氧，所述电子集尘器包括进风口及出风口，所述出风口输出的气流通过臭氧处理模块进行臭氧处理。

具体地，所述臭氧处理模块为由具有微孔的3D多孔陶瓷和纳米复合催化剂组成的臭氧过滤装置。

具体地，所述臭氧过滤装置为臭氧过滤网，所述臭氧过滤网的形状与电子集尘器的形状相匹配。

进一步地，还包括封闭装置和驱动装置，所述驱动装置安装在壳体内并与控制模块连接，所述驱动装置与所述封闭装置传动连接，封闭装置由驱动装置驱动以封闭或开启所述电子集尘器的出风口。

具体地，所述壳体为圆弧形壳体，所述封闭装置为圆弧形的密封板，所述密封板的背面安装有支撑该密封板的托架结构，所述托架结构上安装有圆弧形的齿条，所述齿条、密封板和壳体相互平行；所述驱动装置包括步进电机、行程控制开关以及齿轮结构，所述齿轮结构与步进电机的轴相连；所述齿条与所述齿轮结构相啮合。

进一步地，还包括水容器，用于将电子集尘器的出风口排出的臭氧进行溶解和分解，所述水容器安装在电子集成器的出风口处。电子集尘器的出风口设置成漏斗的形状，目的是为了降低风压和风的流速，避免水容器中的水因气压过大溢出水容器，电子集尘器还设置有一个出风管，该出风管的风从水容器中流出。

较佳地，所述臭氧处理模块上设置有开关，用于控制臭氧处理模块与所述电子集尘器的出风口的位置。

进一步地，还包括计时器，用于记录臭氧处理模块与所述电子集尘器的出风口脱离后空调产生臭氧的起始时间及停止时间。

进一步地，还包括臭氧浓度检测及报警装置，当检测到臭氧浓度超标后进行报警，所述臭氧浓度检测及报警装置与控制模块连接。

本发明提供的空调处理臭氧的方法，方法如下：

设置电子集尘器出风口与臭氧处理模块相互连接，使电子集尘器出风口的空气进入臭氧处理模块中的过滤网，过滤网用于过滤空气中的臭氧，所述臭氧处理模块通过物理吸附和催化分解的方法处理臭氧。

本发明的有益效果是：

1、通过在空调中加入臭氧处理模块，对空调工作产生的臭氧进行处理，减少了使用者在使用空调过程中空调对人体的危害；

2、臭氧处理模块采用具有微孔的3D多孔陶瓷和纳米复合催化剂组成的臭氧过滤装置，在臭氧过滤网中增加其它具备空气净化功能的处理层级，在处理臭氧的同时可以过滤掉空气中的细微颗粒物，降低了空气中PM2.5的含量；

3、使用臭氧过滤网进行臭氧过滤处理，实现简单，并且在过滤网损坏或达到使用寿命后可以方便地进行更换；

4、在空调中加入水容器，在空调制冷处理时，在空调制冷运行时，在湿度比较大的地方，可以利用冷凝水作为水容器中的水对臭氧进行分解，促进了对臭氧的处理；

5、在臭氧处理模块上设置开关，可以驱动该臭氧处理模块脱离电子集尘器的出风口。这样就还可以在密闭空间中，在没有使用者的情况下，单独运行电子集尘器一段时间，并释放臭氧，来消除密闭细菌、病毒；

6、通过记录空调产生臭氧的起始时间和结束时间，使用者可以在臭氧浓度符合标准的安全期内进入经过消毒的密闭空间，保证了使用者的安全；

7、臭氧浓度检测及报警装置，当检测到臭氧浓度超标后进行报警，提醒用户过滤网的过滤效果已经不符合标准或者损坏，用户可以及时地进行更换。

附图说明

图1为实施例的臭氧过滤网安装结构示意图；

图2为臭氧过滤网的结构示意图。

其中，1为臭氧过滤网，2为电子集尘器，101为第一初级过滤层，102为第一高效过滤层，103为除臭除甲醛层，104为臭氧过滤层，105为第二高效过滤层，106为第二初级过滤层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明为了解决空调运行过程中产生的臭氧积聚过量对人体产生的危害，提供一种具有臭氧处理能力的空调，通过在空调中增加臭氧处理模块对空调产生的臭氧进行处理，使得空调排放到室内的臭氧浓度不至于对人体产生危害。具体的方案如下：具备臭氧处理功能的空调，包括壳体、设置在壳体内部的蒸发器、风扇、电机、电路板、电子集尘器及控制模块，还包括臭氧处理模块，臭氧处理模块通过物理吸附和催化分解的方法处理臭氧，电子集尘器包括进风口及出风口，出风口输出的气流通过臭氧处理模块进行臭氧处理。控制模块即为空调的处理器，用于对与其连接的空调的其它设备模块进行控制。

一种优选的方案是，臭氧处理模块采用具有微孔的3D多孔陶瓷和纳米复合催化剂组成的臭氧过滤装置，例如过滤网，过滤网的形状必须与电子集尘器的形状相匹配，以挂式空调为例，过滤网可以制成凸面形状或凹面形状。，在空调中设置封闭装置和驱动装置，驱动装置安装在壳体内并与控制模块连接，驱动装置与封闭装置传动连接，封闭装置由驱动装置驱动以封闭或开启电子集尘器的出风口。为使驱动装置与封闭装置紧密配合，进行如下的特殊设置：壳体为圆弧形壳体，封闭装置为圆弧形的密封板，密封板的背面安装有支撑该密封板的托架结构，托架结构上安装有圆弧形的齿条，齿条、密封板和壳体相互平行；驱动装置包括步进电机、行程控制开关以及齿轮结构，齿轮结构与步进电机的轴相连；齿条与齿轮结构相啮合。

为促进对臭氧的分解，结合臭氧分解的性质，可在空调中设置一个水容器，在空调制冷处理时，在空调制冷运行时，在湿度比较大的地方，可以利用冷凝水作为水容器中的水对臭氧进行分解。在臭氧处理模块上设置开关，可以驱动该臭氧处理模块脱离电子集尘器的出风口。这样就还可以在密闭空间中，在没有使用者的情况下，单独运行电子集尘器一段时间，并释放臭氧，来消除密闭细菌、病毒，这样可以充分利用臭氧的杀菌功能对室内进行杀菌消毒。为了提醒用户在臭氧浓度安全期内进入室内空间，可以在空调中增加一个计时器，用于记录臭氧处理模块与电子集尘器的出风口脱离后空调产生臭氧的起始时间及停止时间。由于过滤网是有使用寿命的，在使用一段时间之后其臭氧处理能力会有所下降，因此，在空调中设置一个臭氧浓度检测及报警装置，当检测到臭氧浓度超标后进行报警，臭氧浓度检测及报警装置与控制模块连接。

实施例

下面以挂式空调为例，说明空调在增加臭氧处理模块之后进行臭氧处理的效果。本例中臭氧处理模块使用臭氧过滤网1，空调的结构示意图如图1所示，臭氧过滤网采用凹面设置，其形状及大小与集尘器2及空调外形相匹配。如图2所示，臭氧过滤网包括第一初级过滤层101、第一高效过滤层102、除臭除甲醛层103、臭氧过滤层104、第二高效过滤层105及第二初级过滤层106。臭氧过滤层104起滤除臭氧的主要作用，其通过物理吸附和催化分解的方法处理臭氧。第一初级过滤层101及第二初级过滤层106能够滤除较大的灰尘，将其设置在臭氧过滤网的外侧可以有效保护处于其内层的其它处理层，当灰尘到达一定的数量可以通过清洗进行复原。除臭除甲醛层103用于过滤空气中的甲醛及有异味的气体，第一高效过滤层102及第二高效过滤层105用于滤除细小的灰尘及空气中细菌，达到精细净化空气的目的。这种结构在装配时不存在正反的问题，即方向的问题，也即臭氧过滤网1在设置以上6层级时对其组合的顺序没有特殊要求。另外，也可根据其它空气净化需求增加其它处理层。

为便于比较分析，本例在20平米的密闭空间中做了对比试验，在没有增加臭氧过滤网之前，随着使用时间的增加，臭氧的浓度逐渐增加。密闭空间中IFD开启时间与臭氧浓度关系表如下表所示：

在各项条件都相同的条件下，在空调中采用本发明的技术方案之后，密闭空间中IFD开启时间与臭氧浓度关系表如下表所示：

通过以上两个表格的对比，可以很直观地得出本发明技术方案的空调可以有效地减少臭氧的排放。

Claims (10)

1.具备臭氧处理功能的空调，包括壳体、设置在壳体内部的蒸发器、风扇、电机、电路板、电子集尘器及控制模块，其特征在于，还包括臭氧处理模块，臭氧处理模块通过物理吸附和催化分解的方法处理臭氧，所述电子集尘器包括进风口及出风口，所述出风口输出的气流通过臭氧处理模块进行臭氧处理。

2.如权利要求1所述的具备臭氧处理功能的空调，其特征在于，所述臭氧处理模块为由具有微孔的3D多孔陶瓷和纳米复合催化剂组成的臭氧过滤装置。

3.如权利要求2所述的具备臭氧处理功能的空调，其特征在于，所述臭氧过滤装置为臭氧过滤网，所述臭氧过滤网的形状与电子集尘器的形状相匹配。

4.如权利要求3所述的具备臭氧处理功能的空调，其特征在于，还包括封闭装置和驱动装置，所述驱动装置安装在壳体内并与控制模块连接，所述驱动装置与所述封闭装置传动连接，封闭装置由驱动装置驱动以封闭或开启所述电子集尘器的出风口。

5.如权利要求4所述的具备臭氧处理功能的空调，其特征在于，所述壳体为圆弧形壳体，所述封闭装置为圆弧形的密封板，所述密封板的背面安装有支撑该密封板的托架结构，所述托架结构上安装有圆弧形的齿条，所述齿条、密封板和壳体相互平行；所述驱动装置包括步进电机、行程控制开关以及齿轮结构，所述齿轮结构与步进电机的轴相连；所述齿条与所述齿轮结构相啮合。

6.如权利要求1所述的具备臭氧处理功能的空调，其特征在于，还包括水容器，用于将电子集尘器的出风口排出的臭氧进行溶解和分解，所述水容器安装在电子集成器的出风口处。

7.如权利要求1所述的具备臭氧处理功能的空调，其特征在于，所述臭氧处理模块上设置有开关，用于控制臭氧处理模块与所述电子集尘器的出风口的位置。

8.如权利要求7所述的具备臭氧处理功能的空调，其特征在于，还包括计时器，用于记录臭氧处理模块与所述电子集尘器的出风口脱离后空调产生臭氧的起始时间及停止时间。

9.如权利要1所述的具备臭氧处理功能的空调，其特征在于，还包括臭氧浓度检测及报警装置，当检测到臭氧浓度超标后进行报警，所述臭氧浓度检测及报警装置与控制模块连接。

10.空调处理臭氧的方法，其特征在于，方法如下：

设置电子集尘器出风口与臭氧处理模块相互连接，使电子集尘器出风口的空气进入臭氧处理模块中的过滤网，过滤网用于过滤空气中的臭氧，所述臭氧处理模块通过物理吸附和催化分解的方法处理臭氧。