空气净化装置及空气净化方法与流程

1.本发明属于空气处理技术领域，具体地说，是涉及空气净化处理技术，更具体地说，是涉及一种空气净化装置及空气净化方法。


背景技术：

2.人类在活动中因某种需要而生产制造的热能在利用结束后所排放的不再利用的热能就叫废热。现代人类活动产生着大量的废热，特别是工业生产活动是制造大量废热的主要原因。正是这些大量废热的排放，正在恶化着我们人类的生存环境。怎样减少和利用好这些废热是当前我们人类面对的生存环境重要问题之一。工业废热排放大的行业，如水泥、钢铁、热电、陶瓷、有色金属等，这些行业不但是废热排放大户，而且也是导致空气污染的主要行业，同时也是碳排放最大的行业。探索废热利用与空气净化有机结合的技术是目前亟待解决的需求。
3.目前，吸附净化技术是净化空气中气态污染物的主要方法，但吸附材料净化空气仅仅是气态污染物在材料内部的富集，并未使气态污染物分解为无害物质，材料在使用一段时间后会达到吸附饱和状态，因此此类材料在应用时遇到最大的问题是需要定期更换，大幅度增加使用和维护成本。
4.公开号为cn203214135u的中国专利申请公开了一种空气净化装置，包括内管及套装在内管外的外管，内管一端为连接内燃机排气管的废气入口，另一端为废气出口，外管两端分别为空气入口和空气出口，空气入口与空气出口之间的外管内设有去除空气中有害物质的载体。该空气净化装置利用其排气管废热余热来加热载体，利用载体实现去除空气有害物质、达到空气净化的目的。但是，这种空气净化装置存在着下述问题：一方面，采用直接连接内燃机排气管的方式，利用内燃机排气管的废热实时加热载体，如果内燃机排气管排出的废热能量不足或者排废热中断，无法加热载体，空气净化可靠性低，净化效率低。另一方面，采用外管套设内管的结构形式，如果外管管径小，进风量少，外管中的载体少，空气净化速度慢，净化效率低；如果外管管径大，内管中的热量难以快速、均匀地向外管中的载体放热，载体温度不均匀，吸附和分解污染物能力下降，进而降低了空气净化效率。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一在于提供一种净化可靠性高、净化效率高的空气净化装置。
6.本发明的目的之二在于提供一种净化可靠性高、净化效率高的空气净化方法。
7.为实现上述发明目的之一，本发明提供的空气净化装置采用下述技术方案予以实现：一种空气净化装置，包括：壳体，其上形成有进风端和出风端；吸附催化模块，位于所述壳体内，其内形成有吸附催化风道；储热模块，位于所述壳体内，其内形成有换热风道，其用于储存热量，并在所述吸
附催化模块与所述储热模块连通时，所述换热风道与所述吸附催化风道连通，向所述吸附催化模块释放所储存的热量；风机组件，用于加速气流流动。
8.在其中一个优选实施例中，所述壳体内形成有：第一腔室和第二腔室，所述吸附催化模块位于所述第一腔室内，所述储热模块位于所述第二腔室内；所述壳体内还形成有：控制组件，其用于在净化模式下控制所述第一腔室与所述进风端及所述出风端连通，并控制所述第一腔室与所述第二腔室断开连通；还用于在供热模式下控制所述第一腔室与所述第二腔室连通，并控制所述第一腔室与所述进风端及所述出风端断开连通。
9.在其中一个优选实施例中，所述第一腔室具有第一连通端和第二连通端，所述第二腔室具有第一连通端和第二连通端；所述控制组件包括：第一风门，用于在所述净化模式下封堵所述第一腔室的第一连通端与所述第二腔室的第一连通端，而在所述供热模式下封堵所述第一腔室的第一连通端与所述进风端；第二风门，用于在所述净化模式下封堵所述第一腔室的第二连通端与所述第二腔室的第二连通端，而在所述供热模式下封堵所述第一腔室的第二连通端与所述出风端。
10.在其中一个优选实施例中，所述空气净化装置还包括：状态参数获取单元，用于获取所述空气净化装置的状态参数；模式控制单元，其用于根据所述状态参数控制所述空气净化装置工作在所述净化模式或所述供热模式。
11.在其中一个优选实施例中，所述状态参数为所述吸附催化模块的温度，所述状态参数获取单元为获取所述吸附催化模块的温度的温度传感器。
12.在其中一个优选实施例中，所述吸附催化风道为双螺旋形风道。
13.在其中一个优选实施例中，所述储热模块包括：热源输入端和热源输出端；储热单元，其具有储热材料；换热管，其穿插在所述储热单元内，并与所述热源输入端和所述热源输出端连接。
14.为实现上述发明目的之二，本发明提供的空气净化方法采用下述技术方案予以实现：一种采用空气净化装置的空气净化方法，所述空气净化装置包括有吸附催化模块和储热模块，所述方法包括：将待净化的空气送入所述吸附催化模块内的吸附催化风道，利用所述吸附催化模块净化后送出的过程；以及控制所述储热模块向所述吸附催化模块释放热量的过程；所述热量预先储存在所述储热模块中。
15.在其中一个优选实施例中，所述方法还包括：获取所述空气净化装置的状态参数；根据所述状态参数控制所述空气净化装置工作在净化模式或供热模式；
在所述空气净化装置工作在所述净化模式时，执行将待净化的空气送入所述吸附催化模块内的吸附催化风道，利用所述吸附催化模块净化后送出的过程；在所述空气净化装置工作在所述供热模式时，执行控制所述储热模块向所述吸附催化模块释放热量的过程。
16.在其中一个优选实施例中，所述状态参数为所述吸附催化模块的温度；根据所述状态参数控制所述空气净化装置工作在净化模式或供热模式，具体为：获取所述吸附催化模块的温度；在所述温度小于设定温度时，控制所述空气净化装置工作在所述供热模式；否则，控制所述空气净化装置工作在所述净化模式。
17.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的空气净化装置及空气净化方法，通过设置吸附催化模块和储热模块，利用储热模块预储存余热等的热量，并将储存的热量向吸附催化模块释放，提高吸附催化模块的温度，一方面，使得吸附催化模块保持在一定的高温范围，保证空气中的污染物高效吸附的同时，促进污染物被及时催化降解，从而使得吸附催化模块持续有效地净化空气而无需更换，提高净化效率和净化可靠性；另一方面，利用储热模块储存热量，实现了热量的集中预先大量存储，有效避免了采用热源直接供热存在的热源不足或者热源中断而无法提供所需热量的问题，进一步提高了净化可靠性和净化效率；而且，储热模块与吸附催化模块通过风道连通，储热模块将热量释放到空气中，加热后的空气再进入到吸附催化模块中释放热量，也即，通过空气流动进行热量传递，不仅使得吸附催化模块中的温度更加均匀，且能够实现吸附催化模块中净化风道与供热风道的统一，既简化了空气净化装置的结构，且有利于提升空气净化效率。
18.结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其他的附图。
20.图1是本发明空气净化装置一个实施例的原理结构图；图2是本发明空气净化装置一个具体实例的结构示意图；图3是图2的空气净化装置在一种工作模式下的内部结构图；图4是图2的空气净化装置在另一种工作模式下的内部结构图；图5是图2的空气净化装置的部分结构示意图；图6是图2的空气净化装置的另一部分结构示意图；图7是本发明空气净化方法一个实施例的流程图。
21.上述附图中，附图标记及其对应的部件名称如下：21、壳体；211、进风端；212、出风端；22、第一腔室；221、第一连通端；222、第二连通端；23、第二腔室；231、第一连通端；232、第二连通端；24、吸附催化模块；241、第一风道；242、第二风道；
25、储热模块；251、热源输入端；252、热源输出端；253、储热单元；254、换热管；255、换热风道；26、第一风门；27、第二风门。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
23.需要说明的是，在本发明的描述中，术语
ꢀ“
内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.此外，术语“第一”、“第二”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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，“多组”的含义是至少两组，例如两组、三组等，除非另有明确具体的限定。
25.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“连通”等应做广义理解，例如，“连接”可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系；“连通”可以是直接相连通，也可以通过中间媒介间接相连通，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.另外，本发明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。
27.图1所示为本发明空气净化装置一个实施例的原理结构图。
28.如图1所示，该实施例的空气净化装置包括有壳体（图中未示出），壳体上形成有进风端和出风端，壳体内设置有吸附催化模块11和储热模块12。空气净化装置还包括有风机组件13，用于加速气流流动。
29.其中，吸附催化模块11作为实现空气净化的核心部件，其内形成有吸附催化风道。吸附催化模块11采用现有技术的吸附催化材料加工而成，例如，采用表面负载mno
x
/al2o3的mof材料（金属有机框架材料）制成。在进行空气净化时，风机组件13启动，在风机组件13的作用下，净化前空气经壳体的进风端进入吸附催化模块11的吸附催化风道，与吸附催化材料充分接触，空气中的污染物与吸附材料发生作用，被吸附在材料空隙内部并被缓慢降解，实现对空气的净化；净化后空气从壳体的出风端送出。
30.储热模块12内形成有换热风道，其能够用于储存来自外部热源的热量，例如，外部热量为工业生产产生的废热。在吸附催化模块11与储热模块12连通时，储热模块12的换热风道与吸附催化模块11的吸附催化风道连通，储热模块12储存的热量通过空气传导至吸附催化模块11，实现储热模块12向吸附催化模块11释放热量。通过储热模块12释放的热量，吸附催化模块11中的吸附催化材料使得吸附催化材料保持在一定在高温范围，保证空气中的
污染物高效吸附的同时，促进污染物被及时催化降解，从而使得吸附催化模块11持续有效地净化空气而无需更换，提高了空气净化模块的净化效率。
31.风机组件13至少包括风机以及控制风机的控制器，风机可以为轴流风机，且风机优选形成在壳体内，在空气净化装置净化空气或者储热模块12向吸附催化模块11释放热量时，均起到加速气流流动的作用。
32.该实施例的空气净化装置，利用储热模块预储存余热等的热量，并将储存的热量向吸附催化模块释放，实现了热量的集中预先大量存储，有效避免了采用热源直接供热存在的热源不足或者热源中断而无法提供所需热量的问题，提高了净化可靠性和净化效率。而且，储热模块与吸附催化模块通过风道连通，储热模块将热量释放到空气中，加热后的空气再进入到吸附催化模块中释放热量，也即，通过空气流动进行热量传递，能够使得吸附催化模块中的温度更加均匀，提高了对污染物的催化降解效果。而且，由于热量传递也通过风道中的空气实现，因此，能够实现吸附催化模块中净化风道与供热风道的统一，简化了空气净化装置的结构。并且，净化风道与供热风道统一，在净化风道口径大、进风量大时，携带的污染物多，吸附催化模块吸附的污染物多；而净化风道作为供热风道使用时，口径大，供热时的热空气量也大，能够吸附催化模块升温快，温度高，能够保证污染物的高效催化降解，进而有利于提升空气净化效率。
33.图2至图6所示为本发明空气净化装置的一个具体实例，其中，图2是该具体实例的结构示意图，图3和图4是该具体实例在两种工作模式下的内部结构图，图5和图6是该具体实例的部分结构示意图。
34.如图2至图4所示，该具体实例的空气净化装置包括壳体21，其具有进风端211和出风端212。
35.壳体21内形成有两个腔室，分别为第一腔室22和第二腔室23，两个腔室可控连通。
36.第一腔室22具有靠近进风端211的第一连通端221和靠近出风端212的第二连通端222，第一连通端221能够可控地与进风端211连通，第二连通端222能够可控地与出风端212连通。在第一连通端221与进风端211连通且第二连通端222与出风端212连通时，第一腔室22将与外部连通。
37.第二腔室23具有第一连通端231和第二连通端232，其中，其第一连通端231靠近第一腔室22的第一连通端221，并可控地与第一连通端221连通；其第二连通端232靠近第一腔室22的第二连通端222，并可控地与第二连通端222连通。在第一连通端231与第一连通端221连通且第二连通端232与第二连通端222连通时，第一腔室22与第二腔室23连通，可形成气流循环腔室。
38.在第一腔室22中形成有吸附催化模块24，具体的，吸附催化模块24位于第一连通端221与第二连通端222之间。吸附催化模块12采用现有技术的吸附催化材料加工而成，例如，采用表面负载mno
x
/al2o3的mof材料加工而成。在吸附催化模块24内形成有风道，该风道与第一连通端221及第二连通端222相连通。而且，结合图5所示，该实施例中，吸附催化模块24内的风道为多组，每组风道均为双螺旋形风道。以其中一组双螺旋形风道为例，其包括有第一风道241和第二风道242，两个风道均为螺旋形风道。将吸附催化模块24内的风道设计为双螺旋形风道，一方面能够增加空气中的气态污染物与吸附催化材料的接触面积，提高净化效率；另一方面，能够提升风道内气流的紊流度，提高空气中气态污染物与吸附催化材
料的作用几率。
39.在第二腔室23中形成有储热模块25，具体的，储热模块25位于第一连通端231和第二连通端232之间。结合图6所示，储热模块25包括有形成在壳体21上的热源输入端251和热源输出端252，用来引入外部热源。储热模块25还包括有储热单元253，以及穿插在储热单元253内的换热管254，换热管254在整个储热单元253内部为相互连通的管路，其外露于储热单元253的两端（图6中未标注）分别于热源输入端251及热源输出端252连接。其中，储热单元253具有储热材料，其内形成有换热风道255，换热风道255分别于第一连通端231和第二连通端232连通。
40.该实施例通过设置第一腔室22和第二腔室23，在第一腔室22中设置吸附催化模块24，在第二腔室23中设置储热模块25，通过控制第一腔室22与第二腔室23是否连通实现吸附催化模块24是否与储热模块25的连通，进而根据连通与否实现不同的功能，结构简单，便于控制。
41.在该实施例中，为实现储热模块25有足够的热量按需提供给吸附催化模块24，将采用储热模块25间歇式向吸附催化模块24供热的方式。为实现间歇式供热，该实施例还设有控制组件，用于控制第一腔室22与第二腔室23连通与否。
42.具体而言，参见图3和图4所示，控制组件包括有第一风门26和第二风门27，还包括有控制机构（图中为示出），用于控制两个风门的动作。
43.其中，第一风门26位于第一连通端221和第一连通端231之间，其能够可控地转动。在第一风门26呈现如图3所示的状态时，第一风门26封堵了第一连通端221和第一连通端231的连通，此时第一连通端221与进风端211连通；在第一风门26呈现如图4所示的状态时，第一风门26封堵了第一连通端221与进风端211的连通，此时第一连通端221与第一连通端231连通。
44.而第二风门27位于第二连通端222和第二连通端232之间，其能够可控地转动。在第二风门27呈现如图3所示的状态时，第二风门27封堵了第二连通端222和第二连通端232的连通，此时第二连通端222与出风端212连通；在第二风门27呈现如图4所示的状态时，第二风门27封堵了第二连通端222与出风端212的连通，此时第二连通端222与第二连通端232连通。
45.通过利用一个风门在不同位置实现对多个端的连通控制，结构简单，便于控制。
46.该实施例的空气净化装置还包括有风机组件（图中未示出），用于在空气净化装置工作过程中提供气流流动的动力。
47.下面对该实施例的空气净化装置的工作过程作简要描述。
48.储热过程：外部高温废热源经由热源输入端251进入换热管254，流经换热管254的过程中通过热传递作用，热量由废热源转移至储热单元253的储热材料中，传递热量后的废热源从热源输出端252流出。该过程在存在废热源的情况下一直进行，从而，储热单元253能够实时储存连续或非连续的废热源的热能。
49.空气净化过程：在需进行空气净化时，风机启动，空气净化装置进入净化模式，第一风门26和第二风门27处于图3所示的结构，第一腔室22与第二腔室23封堵不连通，第一腔室22与进风端211及出风端212连通。如图3箭头方向所示，含有污染物的空气由进风端211进入第一腔室22，流经吸附催化模块24的风道，污染物与吸附材料发生作用，从而被吸附在
材料空隙内部并被缓慢降解。净化后的空气经出风端212送出。
50.供热过程：在需为吸附催化模块24提供热量时，空气净化装置进入供热模式，第一风门26和第二风门27处于图4所示的结构，第一腔室22与第二腔室23连通，而第一腔室22与进风端211及出风端212封堵不连通，第一腔室22与第二腔室23形成气流内循环流动通路。如图4箭头方向所示，在风机作用下，腔室中的空气流经储热模块25的换热风道255，储热单元253中的热量转移至空气中，使得空气温度升高。升温后的空气流入吸附催化模块24的净化风道中，空气中的热量传导至吸附催化材料，升高吸附催化材料的温度，使得吸附的污染物被快速催化降解。从而，完成了空气的间歇式快速净化。
51.在该实施例中，净化过程中，吸附催化模块24中的吸附催化材料距离其净化风道越近，吸附的污染物浓度越高。而在供热过程中，高温空气在净化风道中流动，热能由净化风道位置不断传递到吸附催化材料内部，温度也是由净化风道位置到远离净化风道的位置逐步减弱，能够使得吸附催化材料污染物浓度越高的区域温度也越高，从而能够实现污染物的高效催化降解，提升了净化效率。
52.如上所描述，该实施例的空气净化装置需要在净化模式与供热模式之间切换，为了智能化实现供热模式和净化模式的自动控制，作为优选实施方式，空气净化装置还包括由状态参数获取单元及模式控制单元（图中未示出）。其中，状态参数获取单元用于获取空气净化装置的状态参数；而模式控制单元用于根据状态参数控制空气净化装置工作在净化模式或供热模式。
53.上述的空气净化装置的状态参数，是指能够反映是否需要为空气净化装置提供热量的状态参数，所有能够起到反映是否需要为空气净化装置提供热量的状态参数均包含在该实施例的保护范围之内。在一些优选实施例中，状态参数为反映吸附催化材料的吸附能力和/或催化能力的参数，可以通过能够获取到吸附催化材料的吸附能力和/或催化能力的现有技术手段来实现。在其他一些优选实施例中，状态参数为空气净化装置内吸附催化模块的温度，可以通过设置在空气净化装置中的温度传感器作为状态参数获取单元，检测吸附催化模块的温度来实现，实现方式简单可靠易行。
54.基于上述各实施例具有吸附催化模块和储热模块的空气净化装置，本发明还提供一种空气净化方法，该方法包括将待净化的空气送入吸附催化模块内的吸附催化风道，利用吸附催化模块净化后送出的过程；以及控制储热模块向吸附催化模块释放热量的过程，其中热量预先储存在储热模块中。具体控制过程及产生的技术效果，参见上述各个空气净化装置实施例的描述。
55.图7示出了本发明空气净化方法一个实施例的流程图。具体来说，是采用前述具有储热模块和吸附催化模块的空气净化装置实现空气净化的一个实施例的流程图。
56.如图7所示，该实施例采用包括下述步骤的过程实现空气净化：步骤71：获取空气净化装置的状态参数。
57.空气净化装置的状态参数，是指能够反映是否需要为空气净化装置提供热量的状态参数，所有能够起到反映是否需要为空气净化装置提供热量的状态参数均包含在该实施例的保护范围之内。在一些优选实施例中，状态参数为反映吸附催化材料的吸附能力和/或催化能力的参数，可以通过能够获取到吸附催化材料的吸附能力和/或催化能力的现有技术手段来实现。在其他一些优选实施例中，状态参数为空气净化装置内吸附催化模块的温
度，可以通过设置在空气净化装置中的温度传感器作为状态参数获取单元，检测吸附催化模块的温度来实现，实现方式简单可靠易行。
58.步骤72：根据状态参数确定工作模式。
59.具体的，空气净化装置包括有净化模式和供热模式，每种模式对应着不同的状态参数值，状态参数值与工作模式的对应关系是已知的。若状态参数的数值属于净化模式的数值范围，则执行净化模式；若状态参数的数值属于供热模式的数值范围，则执行供热模式。
60.在状态参数为吸附催化模块温度的一些优选实施例中，若吸附催化模块的温度小于设定温度，对应的空气净化装置的工作模式为供热模式；否则，若吸附催化模块的温度不小于设定温度，对应的空气净化装置的工作模式为净化模式。
61.步骤73：在净化模式时，执行净化过程；在供热模式时，执行供热的过程。
62.净化过程中，将待净化的空气送入吸附催化模块内的吸附催化风道，利用吸附催化模块净化后送出；在供热过程中，储热模块向吸附催化模块释放热量，提高吸附催化模块的温度。
63.采用该实施例的方法，基于状态参数实现对空气净化装置工作模式的智能自动控制，利用预储存有足够热量的储热模块间歇式为吸附催化模块供热，使得吸附催化模块保持在一定的高温范围，保证空气中的污染物高效吸附的同时，促进污染物被及时催化降解，从而使得吸附催化模块持续有效地净化空气而无需更换，提高净化效率和净化可靠性，且有效避免了采用热源直接供热存在的热源不足或者热源中断而无法提供所需热量的问题，进一步提高了净化可靠性和净化效率。
64.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。