CN105188883B - 空气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气净化装置。本发明包括：净化部件，用于对从外部引入的空气中所含的气体污染物进行吸附和净化；以及解吸构件，用于通过微波加热对在所述净化部件上吸附的气体污染物进行分解和解吸，其中，所述净化部件包括：吸附剂，用于吸附气体污染物；介电物质，用于吸收微波；以及氧化催化剂，用于氧化所吸附的气体污染物。根据本发明，在从外部引入的污染空气中所含的气体污染物被连续地或间歇地吸附、解吸和净化，因此，该净化部件可以再生。因此，本发明具有持续地维持该净化部件的吸附效率同时大大延长其使用寿命的效果。

Description

空气净化装置
技术领域
本发明涉及一种空气净化装置，更具体地，涉及一种能够极大地提高对从外部进入的空气中所含的气体污染物的净化效率的空气净化装置。
背景技术
一般来说，空气净化装置被广泛用作处理污染物(诸如细菌、异味、挥发性有机化合物或有害成分等)的手段，来为家庭、多用途设施或工业场所提供怡人的气体氛围。
具有此特性的空气净化装置主要由多个处理颗粒物诸如尘土或细菌等的过滤器和处理诸如异味、挥发性有机化合物和有害成分等的气体污染物的除臭过滤器组成。作为处理颗粒物的过滤器，主要使用利用颗粒物过筛效应的过滤器和利用静电的电介体静电过滤器。
此外，作为处理气体污染物的除臭过滤器，主要使用利用活性炭和沸石的静态吸附过滤器以及使用臭氧等的臭氧氧化过滤器等。
然而，在静态吸附过滤器的情况中，平衡吸附能力会随着浓度的降低而降低。而且，被吸附的成分是通过物理结合被吸附的，从而这些成分在外部环境诸如外部温度和浓度等的作用下还会重新解吸。此外，静态吸附过滤器不具备内部再生能力，所以使用寿命也有限。
另外，使用臭氧的臭氧氧化过滤器是使用臭氧氧化能力的***，所以，尽管臭氧氧化过滤器可以在无需更换过滤器的情况下长期使用，但是臭氧是一种环境污染物，当未反应的臭氧排放到外部时，臭氧氧化过滤器会导致哮喘、过敏等问题。
发明内容
解决的技术问题
提供本发明用以解决上述问题。本发明的目标是提供一种空气净化装置，即使在对从外部引入的空气中所含的气体污染物进行了长期净化之后，其仍然可以持续性地维持净化效率。
此外，本发明的目标是提供一种能够将对于解吸被吸附气体污染物所需的流量和能量损耗最小化的空气净化装置。
另外，本发明的目标是提供一种可以在内部对从外部引入的空气中所含的气体污染物进行吸附和净化的空气净化装置，从而大大减小空气净化装置的大小和制造成本。
技术方案
为了达到上述目的，本发明包括：净化部件，用于对从外部引入的空气中所含的气体污染物进行吸附和净化；以及解吸构件，用于通过微波加热来对被吸附在该净化部件上的气体污染物进行分解和解吸。此处，该净化部件包括：吸附剂，用于吸附气体污染物；介电物质，用于吸收微波；以及氧化催化剂，用于氧化被吸附的气体污染物。
在本发明中，该净化部件可以朝预定方向间歇地或连续地旋转，并且可以分成：吸附区域，用于吸附气体污染物；解吸区域，用于通过微波加热解吸被吸附的气体污染物；以及热量回收区域，用于回收通过微波加热产生的热量。
该解吸构件可以包括：微波供应构件，用于给该解吸区域供应微波。
该空气净化装置可以另外包括用于将被引入到热量回收区域的空气引导到解吸区域的解吸室，并且该解吸室可以设置在该净化部件与该解吸构件之间。
该解吸室可以另外包括用于防止微波供应到热量回收区域的分隔物。
该吸附剂可以包含选自矾土(alumina)、硅石(silica)、沸石、硅酸铝(alumina-silica)和活性炭构成的组的至少一种物质。
该介电物质可以包含选自介电常数至少为10的SiC、TiO2、ZnO、CuO、NiO、V2O5、铁氧体、石墨、ZnO2和SiH2构成的组的至少一种物质。
该氧化催化剂可以包括选自铂、铑和钯构成的组的至少一种物质，或选自钛、钒、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钼、银、钨和金构成的组的至少一种物质。
为了促进所吸附的气体污染物的氧化，该氧化催化剂可以包括选自活性高的铂、铑和铂构成的组的至少一种物质，或选自III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、X、XI和XII族过渡金属构成的组的至少一种物质，诸如钛、钒、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钼、银、钨或金。
该空气净化装置可以另外包括用于对通过解吸区域的空气进行冷凝的冷凝器。
技术效果
根据本发明，在从外部引入的被污染空气中所含的气体污染物可以被连续或间歇地吸附、解吸和净化，使得该净化部件可以再生。因此，本发明具有能够持续地维持净化部件的吸附效率同时大大延长其使用寿命的效果。
此外，由于被吸附的气体污染物通过微波加热解吸，所以本发明具有将解吸所吸附的气体污染物所需的流量最小化的效果。
而且，在所引入的空气中所含的气体污染物的吸附和净化全是在净化部件中完成的。因此，不需要安装额外的净化装置和用于维持该净化装置温度的加热装置。因此，本发明具有大大减小空气净化装置的大小及其制造成本的效果。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明第一实施例所述的空气净化装置的构成的方框图；
图2是图1所示净化部件的前视图；
图3、图4和图5是图1所示解吸构件的操作的参考图；
图6是图示解吸室的平面图；
图7是示意性地示出根据本发明第二实施例所述的空气净化装置的构成的方框图；以及
图8是示意性地示出根据本发明第三实施例所述的空气净化装置的构成的方框图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。第一，需要注意到，在给每幅图中的构成元件添加附图标记时，对于相同的构成元件，即使它们是在不同的图中示出的，但是它们需要具有相同的附图标记。此外，在解释本发明时，如果判定对于有关熟知构造或功能的详细描述可能会混淆本发明主旨时，这种详细描述将省略。另外，下文中，将解释本发明的优选实施例，但是本发明的技术思想不限于此，而应包括本领域技术人员可以实施的所有有关技术方案。
图1是示意性地示出根据本发明第一实施例所述的空气净化装置的构成的方框图。
如图1所示，空气净化装置1包括净化部件10和解吸构件20。
净化部件10对从外部引入的空气中所含的气体污染物进行吸附和净化，解吸构件20提供能量允许通过微波加热来使在净化部件10中被吸附的气体污染物被分解和吸附。因此，在气体污染物中的分解出的无害的成分和未处理成分从净化部件10解吸。
本发明的净化部件10包括：用于吸附气体污染物的吸附剂；用于吸收微波的介电物质；以及用于对所吸附的气体污染物进行氧化的氧化催化剂。
在本发明中，该吸附剂包括选自针对气体污染物具有强大的吸附性能的矾土、硅石、沸石、铝硅质和活性炭构成的组的至少一种物质，并且该介电物质包括选自介电常数至少为10的碳化硅(SiC)、氧化钛(TiO)、氧化锌(ZnO)、氧化铜(CuO)、氧化镍(NiO)、五氧化二钒(V2O5)、铁氧体、石墨、过氧化锌(ZnO2)以及SiH2构成的组的至少一种物质。
此外，为了促进所吸附的气体污染物的氧化，该氧化催化剂可以包括选自活性高的铂、铑和铂构成的组的至少一种物质，或选自III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、X、XI和XII族过渡金属构成的组的至少一种物质，诸如钛、钒、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钼、银、钨或金。
在净化部件10上所吸附的气体污染物通过该氧化催化剂在低温下氧化。因此，所吸附的气体污染物可以在通过微波加热温度升高(例如，50℃至300℃)的净化部件10上得到氧化。
在本发明中，净化部件10可以具有在涂布在任何模制体上的上述氧化催化剂中的至少一种物质，所述任何模制体包含在上述吸附剂中的至少一种物质以及在上述介电物质中的至少一种物质，或者可以使用上述吸附剂中的至少一种物质、上述介电物质中的至少一种物质以及在上述氧化催化剂中的至少一种物质进行模制。在该情况下，该净化部件10可以模制成类似泡沫结构或蜂窝结构等的任何形状，以确保透气性。
此外，净化部件10可以具有涂布在具有高透气性的任何支撑部件上的吸附剂、介电物质和氧化催化剂。在该情况下，该支撑部件可以由金属泡沫或陶瓷泡沫制成，或者可以由具有蜂窝结构的陶瓷模制体和金属模制体制成。而且，可以通过将金属或陶瓷弯折或挤压来模制该支撑部件。
可以通过任何方法来提供形成本发明净化部件10的吸附剂、介电物质和氧化催化剂。例如，可以将吸附剂、介电物质以及氧化催化剂混合并涂布在该支撑部件上，或者可以将吸附剂和介电物质混合以制备出该支撑部件并且在该支撑部件上涂布所述氧化催化剂。
下文将参考图2来描述净化部件10。下文将参考图3、图4和图5来描述解吸构件20。
此外，尽管图中未示出，但是本发明的空气净化装置1可以另外包括：预处理过滤器，该预处理过滤器用于消除在从外部引入的空气中所含的颗粒污染物，至少一个所述预处理过滤器布置在净化部件10的前侧；以及后处理过滤器，该后处理过滤器用于消除在通过净化部件10的空气中可能含有的颗粒污染物和气体污染物的其余部分，至少一个所述后处理过滤器布置在净化部件10的后侧。
在该情况下，该预处理过滤器可以是空气过滤器、介质过滤器(medium filter)、HEPA过滤器或电介体静电过滤器，并且该后处理过滤器可以是活性炭过滤器和活性炭粘附过滤器等，或HEPA过滤器和电介体过滤器。
图2是示出图1中的净化部件的前视图，图3、图4和图5是示出图1所示解吸构件的操作的参考图，图6是解吸室的平面图。
如图2所示，净化部件10朝预定方向间歇地或连续地旋转。根据净化部件10的旋转，净化部件被分成：吸附区域d1，用于在净化部件10的平面上吸附气体污染物；解吸区域d2，用于通过微波加热来将气体污染物分解和解吸；以及热量回收区域d3，用于回收微波加热所产生的热量。
在本发明中，通过微波加热，解吸区域d2的温度可以运行为50℃至300℃，热量回收区域d3的温度可以通过微波加热运行为40℃至240℃。
在净化部件10的情况中，气体污染物被吸附在吸附区域d1上，接着在解吸区域d2中吸附的气体污染物通过微波加热被连续或间歇地分解和解吸。因此，通过吸附气体污染物并使气体污染物反应和解吸来反复地实现再生。
此外，对于净化部件10，通过微波加热在热量回收区域d3中所产生的热量被回收并冷却。因此，净化部件10的净化效率可以得到持续的保持。
如图3和图4所示，解离构件20可以包括微波供应构件21，用于产生微波并将微波供应给吸附区域d2。
在本发明中的空气净化装置1可以另外包括：解吸室30，位于净化部件10与微波供应构件21之间，用于将被引入到热量回收区域d3的空气引导到解吸区域d2；以及波导40，位于解吸室30与微波供应构件21之间，用于令从微波供应构件供应到解吸区域d2的微波通过。
在该情况下，解吸室30可以另外包括分隔物32，用于防止通过波导40的微波供应到热量回收区域d3。
并且，将参考图3和图4详细解释解吸构件20的操作过程。
当从外部引入的含气体污染物的空气a1通过净化部件10的吸附区域d1时，气体污染物被吸附在吸附区域d1上，经净化的空气a2被排出到外部。在吸附区域d1上吸附的气体污染物通过净化部件10的间歇或连续的旋转到达解吸区域d2上。
当微波供应构件21向解吸区域d2辐射微波时，微波通过波导40和解吸室30到达解吸区域d2。当解吸区域d2的温度通过微波增加时，来自解吸区域d2的气体污染物通过解吸空气a3解吸。
在此情况中，在解吸区域d2中所含的氧化催化剂促进氧化反应。因此，在解吸区域上吸附的气体污染物分解，并且解吸和分解的气体污染物被排放到外部成为通过解吸区域d2的空气a4。如上所述，本发明的氧化催化剂可以在低温下例如50℃至300℃下促进气体污染物的氧化反应。
此外，当在从外部引入的含气体污染物的空气a1中的空气a11部分通过净化部件10的热量回收区域d3时。经回收热量加热的空气a21可以被引入到解吸室30，因此，经回收热量加热的空气a21可以被包含在解吸空气a3中并被供应到解吸区域d2。
如上所述，解吸构件20通过微波加热方式对在形成净化部件10的吸附剂上所吸附的气体污染物加以反应和解吸的原因如下。
在过去，通过一般的加热构件诸如加热器或燃烧器增加能量将温度提升到可以使气体污染物反应和解吸的温度例如180℃至200℃，来处理气体污染物。在这种对于净化部件间接加热的方法中，在加热构件中消耗的能量大大增大。而且，为了输送给气体污染物解吸的能量，需要大量解吸空气。
相比之下，在本发明的应用微波加热的方法中，净化部件10的表面被直接加热。因此，不需要消耗过多的能量，与通过加热解吸空气提升净化部件温度的常规方法不同。此外，在过去，需要供应足量的解吸空气流量来提升净化部件的温度。但是，在本发明的情况中，净化部件被直接加热，因此，本发明可以通过少量流量(例如，相对于过去10％至20％的流量)来完成气体污染物的解吸。
此外，在解吸区域d2中所含的氧化催化剂促进氧化反应来使气体污染物分解。因此，与常规方法不同，不需要用于对催化剂净化装置内部进行预加热的额外催化剂净化装置和空气加热装置。因此，空气净化装置的大小和制造成本可以大大减小。
另外，如图5所示，本发明的空气净化装置1可以另外包括空气加热部分50，空气加热部分50用于加热在从外部引入的含气体污染物的空气a11部分中的通过净化部件10的热量回收区域d3的空气a21，空气加热部分50可以是电加热器或燃烧器。
另外，如图6(a)和图6(b)所示，解吸室30可以另外包括分隔物32，用于防止供应到解吸区域d2的微波通过波导40供应到热量回收区域d3。优选地，分隔物32由金属网格或金属冲压片制成以防止供应到解吸区域d2的微波供应到热量回收区域d3，并且分隔物经由通过热量回收区域d3和解吸室30来最小化当由供应到解吸区域d2的回收热量加热的空气a21通过时的空气阻力。例如，优选地，用于阻挡微波的形成金属网格的每个网格的孔隙大小为30mm x 30mm或以下。在金属网格的情况中，优选地，所形成的孔的直径为30mm或以下。
图7是示意性地示出根据本发明第二实施例所述的空气净化装置的构成的方框图。
如图7所示，根据本发明第二实施例所述的空气净化装置1a包括：净化部件10a，对在从外部引入的空气中所含的气体污染物进行吸附和净化；以及至少一个解吸构件20a和20b，根据净化部件10a的维度(dimension)位于净化部件10a的后侧。该解吸构件用微波间歇地对固定的净化部件进行加热，以提供使得在净化部件上所吸附的气体污染物被分解和解吸的能量。因此，在气体污染物中的分解出的无害成分和未被处理的成分可以从净化部件解吸。
图8是示意性地示出根据本发明第三实施例所述的空气净化装置的构成的方框图。
如图8所示，根据本发明第三实施例所述的空气净化装置100包括净化部件110、解吸构件120以及冷凝器130。
在此情况下，参考上述图2、图3、图4、图5和图6描述净化部件110和解吸构件120。因此，将省略其详细描述。
冷凝器130对通过净化部件110的解吸区域d2的空气进行冷凝，并且冷凝器130可以是热交换器或冷却器。
将参考图8描述冷凝器130的运作过程。
当通过解吸区域d2的空气a4被以加热状态引入到冷凝器130时，以加热状态通过解吸区域d2的空气a4中的水分通过冷凝得到回收。而且，通过冷凝器130的空气a5被排出到外部，或含有在气体污染物中的未处理成分的空气a6部分被包含在从外部引入的空气a1中，并被供应到净化部件10。
在该情况下，除净化部件110和解吸构件120之外又包含冷凝器130的原因在于在冷凝器130中冷却通过解吸区域d2的受热空气a4，然后将在冷却后的空气中的空气a6部分包含在从外部引入的空气a1中，以将空气供应到净化部件10。因此，由于从外部引入的空气a1中的空气a11部分通过热量回收区域d3，所以通过微波加热受热的热量回收区域d3的温度可以有效降低。
尽管是出于说明性目的公开本发明的示例性实施例，本领域技术人员可以了解在不偏离本发明核心特征的前提下的各种修改、添加和替代都是可以的。因此，应理解，提供上述实施例和所附图示仅仅是为了说明，并非表示将本发明技术精神限制于上述实施例。此外，本发明的范围或精神不限于上述实施例和所附图示。本发明的范围由权利要求来限定，并且在权利要求技术精神范围内的所有等同物都被包含在本发明的权利范围内。

Claims (6)

1.一种空气净化装置，包括：
净化部件，用于对从外部引入的空气中所含的气体污染物进行吸附和净化；
解吸构件，用于通过微波加热对在所述净化部件上吸附的所述气体污染物进行分解和解吸，
其中，所述净化部件包括：
吸附剂，用于吸附所述气体污染物；
介电物质，用于吸收微波；以及
氧化催化剂，用于氧化吸附的所述气体污染物，
其中，所述净化部件朝预定方向间歇地或连续地旋转，并且所述净化部件被分成：吸附区域，用于吸附所述气体污染物；解吸区域，用于通过微波加热对吸附的所述气体污染物进行解吸；以及热量回收区域，用于回收由微波加热产生的热量，
其中，所述空气净化装置还包括解吸室，所述解吸室用于将被引入到所述热量回收区域的空气引导到所述解吸区域，所述解吸室被设置在所述净化部件与所述解吸构件之间，
其中，所述解吸室还包括分隔物，用于防止所述微波供应到所述热量回收区域，所述分隔物由金属网格或金属冲压片制成，以防止供应到所述解吸区域的微波被供应到所述热量回收区域，并且经由穿过所述热量回收区域和所述解吸室，当供应到所述解吸区域的由回收热量加热的空气通过时，最小化空气阻力。
2.根据权利要求1所述的空气净化装置，其中，所述解吸构件包括用于将所述微波供应给所述解吸区域的微波供应构件。
3.根据权利要求1所述的空气净化装置，其中，所述吸附剂包含选自矾土、硅石、沸石、硅酸铝和活性炭构成的组的至少一种物质。
4.根据权利要求1所述的空气净化装置，其中，所述介电物质包含选自介电常数至少为10的SiC、TiO2、ZnO、CuO、NiO、V2O5、铁氧体、石墨、ZnO2和SiH2构成的组的至少一种物质。
5.根据权利要求1所述的空气净化装置，其中，所述氧化催化剂包含选自铂、铑和钯构成的组的至少一种物质，或选自钛、钒、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钼、银、钨和金构成的组的至少一种物质。
6.根据权利要求1所述的空气净化装置，另外包括：冷凝器，用于对通过所述解吸区域的空气进行冷凝。
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