空气处理系统和方法与流程

本发明处于空气处理领域。

背景技术：

1、最近的covid-19大流行病造成了对空气净化系统的日益增长的需求。

2、wo 2019/239406描述了用于净化空气的系统，其依靠压力和温度的组合来破坏空气传播的病原体和/或过敏原。

3、除了病原体之外，空气中还有许多非生物污染物。

4、例如，挥发性有机化合物(voc)作为气体从某些固体或液体中散发。空气中的voc可以具有短期和长期的不利健康影响。voc的室内浓度通常比相同化合物的室外浓度高10倍。室内voc浓度与室外voc浓度之间的差异是由于voc是由大量产品散发的，包括但不限于，油漆和/或清漆和/或脱漆剂和/或清洁用品和/或杀虫剂和/或建筑材料和/或家具和/或办公设备(例如，复印机和打印机)。另外，许多普通的学校用品或办公用品也散发voc。示例包括但不限于修正液和/或无碳复印纸和/或制图和工艺材料(例如，胶水和粘合剂)和/或永久性记号笔。

技术实现思路

1、本发明的一些实施方式的一个方面涉及使用净化空气流中的热将水转化成蒸汽。在一些实施方式中，经加热的净化空气流与水接触。可选地，水被转化成蒸汽，然后蒸汽溶解在净化空气流中(蒸发冷却)。

2、在一些实施方式中，用于喷水的水是在净化处理期间从空气中除去的水。根据这些实施方式，进入空气净化系统和离开该系统的空气的含水量(湿度)大约相同。

3、根据本发明的一些实施方式的另一方面，在环境大气压下净化空气。在本发明的一些示例性实施方式中，在环境大气压下向空气施加的温度为200℃；225℃；250℃；275℃；300℃；325℃或中间或更高温度。另选地或者另外地，在一些实施方式中，在环境大气压下向空气施加的温度为325℃；300℃；275℃；250℃；225℃；200℃或中间或更低温度。在一些实施方式中，热灭活空气中的病原体。另选地或者另外地，在一些实施方式中，使用热来激活催化氧化器(catalytic oxidizer)。在一些实施方式中，催化氧化器有助于减少空气中的挥发性有机化合物(voc)。另选地或者另外地，在一些实施方式中，将次氯酸与空气流混合作为净化处理的一部分。在一些实施方式中，次氯酸有助于减少空气中的挥发性有机化合物(voc)和/或有助于减少空气中的活性病原体的量。在一些实施方式中，次氯酸是以水的喷雾形式输送的。

4、本发明的一些实施方式的另一方面涉及电解盐水以生成次氯酸。在一些实施方式中，将次氯酸的至少一部分保持溶解在水中，并将该水路由至喷雾器。在本发明的一些示例性实施方式中，将含有次氯酸的水喷到热空气流中有助于减少空气中的voc。另选地或者另外地，将含有次氯酸的水喷到热空气流中有助于空气的温度降低和/或湿度增加。根据本发明的各种示例性实施方式，空气流是环境压力流或高压流。

5、本发明的一些实施方式的另一方面涉及将催化氧化器用于减少经加热的空气流中的voc。根据本发明的各种示例性实施方式，空气流是环境压力流或高压流。

6、本发明的一些实施方式的另一方面涉及使用空气-空气热交换器以在2个压缩空气流之间传递热。在一些实施方式中，经加热的净化空气流在被路由至气候控制系统之前被冷却。可选地，这种冷却有助于气候控制系统的效率。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压缩空气流在净化之前通过引起额外加热的压力来进行加热。可选地，这种预热有助于净化处理的效率。

7、在一些实施方式中，初始温度为135℃至200℃的压缩空气进入热交换器并以高于初始温度达20℃至50℃离开热交换器。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压力罐作为净化处理的一部分来进一步加热空气。

8、在本发明的其它示例性实施方式中，压缩空气被冷却以除去过量的水并以55℃至100℃进入交换器。根据这些实施方式，热交换器将压缩空气加热到150℃至200℃。

9、本发明的一些实施方式的又一方面涉及使用固定直径的孔口以从空气处理系统释放加压空气。在本发明的一些示例性实施方式中，通过孔口释放净化空气流来冷却该净化空气流。在一些实施方式中，内部能量随着体积增加而损失，并且热能被转化成动能。孔口是阀的替代物。孔口没有移动部分。相对于阀，没有移动部分有助于提高耐久性和/或可靠性和/或降低维护要求。

10、在本发明的一些示例性实施方式中，采用上面阐述的单个方面。在本发明的其它示例性实施方式中，组合了两个、三个、四个、五个或更多个方面。

11、应意识到，上述各个方面涉及与空气净化相关联的技术问题的解决方案。具体地，本发明的一些实施方式涉及与降低空气中的voc浓度相关联的技术问题。

12、另选地或者另外地，应意识到，上述各个方面涉及与充分降低净化空气流的温度相关的技术问题的解决方案，所述净化空气流可以被并入气候控制系统的空气流中，而不会不利地影响气候控制系统的性能。

13、另选地或者另外地，应意识到，上述各个方面涉及与在空气净化期间维持相对湿度相关的技术问题的解决方案。

14、另选地或者另外地，应意识到，上述各个方面涉及与减少空气净化系统上的能量负担相关的技术问题的解决方案。

15、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种系统，该系统包括：(a)风扇，该风扇将初始空气流引导至具有足够加热能力的加热器，以将初始空气流加热至200℃至350℃的温度，并且输出经加热的空气流；以及(b)空气-空气热交换器，该空气-空气热交换器被定位和配置成在初始空气流到达加热器之前，使用经加热的空气流对该初始空气流进行预热。在一些实施方式中，该系统包括冷却单元，该冷却单元被定位成在经加热的空气流穿过空气-空气热交换器之后进一步冷却该经加热的空气流。另选地或者另外地，在一些实施方式中，冷却单元包括选自由以下项组成的组中的一个或更多个功能部件：热泵、主动热交换器以及被动热交换器。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括蒸发冷却器，该蒸发冷却器包括水源。另选地或者另外地，在一些实施方式中，蒸发冷却器被定位成接收经加热的空气流。另选地或者另外地，在一些实施方式中，蒸发冷却器被定位成在经加热的空气流已经穿过空气-空气热交换器之后，接收该经加热的空气流。另选地或者另外地，在一些实施方式中，蒸发冷却器被定位成在初始空气流离开风扇时接收该初始空气流。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括催化氧化器，该催化氧化器被定位在加热器的出口与空气-空气热交换器之间，以使经加热的空气流流过催化氧化器，从而生成voc减少的热空气流。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括：流体连通通道，该流体连通通道使水从储水器(water reservoir)路由至水源；以及泵，该泵被配置成使水通过流体连通通道移动至水源。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括处于储水器中的电解部件。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括次氯酸源。

16、另选地或者另外地，在一些实施方式中，空气-空气热交换器在1秒钟内将初始空气流从室温预热到至少150℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，加热器在0.5秒钟至1秒钟内将初始空气流加热到至少200℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，加热器在1秒钟内将初始空气流加热到至少350℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，穿过热交换器的经加热的空气流在对初始空气流进行加热时在1秒钟内被冷却。另选地或者另外地，在一些实施方式中，加热器具有至少5秒钟的保持时间。在一些实施方式中，挡板(baffle)有助于增加保持时间。另选地或者另外地，在一些实施方式中，由加热器输出的经加热的空气流在离开该加热器之后至少2秒钟到达热交换器。

17、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种空气净化系统，该空气净化系统包括：(a)压缩机和压力罐，该压缩机和压力罐提供经加热的加压空气的输出流量流；以及(b)水输送机构(water delivery mechanism)，该水输送机构被配置和定位成将水输送到加压空气的输出流量流中。在一些实施方式中，由水输送机构输送的水包括来自压缩机的冷凝水(condensate)。另选地或者另外地，在一些实施方式中，由水输送机构输送的水包括次氯酸。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括流体连通通道，该流体连通通道将水从压缩机的冷凝水收集器盘(collector pan)路由至水输送机构；以及泵，该泵被配置成使水通过流体连通通道移动至水输送机构。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括处于压缩机的冷凝水收集器盘中的电解部件。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括催化氧化器，该催化氧化器被定位成接收加压空气的输出流量流。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括照射冷凝水收集器盘中的水的uv灯。另选地或者另外地，在一些实施方式中，加压空气的输出流量流的温度为至少200℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，加压空气的输出流量流的压力为至少4个大气压。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压力罐在0.5秒钟至1秒钟内将空气加热到至少200℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压力罐在1秒钟内将空气加热到至少350℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压力罐具有至少5秒钟的保持时间。

18、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种空气净化系统，该空气净化系统包括：(a)压缩机和压力罐，该压缩机和压力罐提供经加热的加压空气的初始输出流量流；(b)催化氧化器，该催化氧化器被定位成接收加压空气的初始输出流量流，并且生成改性(modified)的输出流量流；以及(c)水输送机构，该水输送机构被配置和定位成将水输送到改性的输出流量流中。在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种空气净化系统，该空气净化系统包括：(a)压缩机和压力罐，该压缩机和压力罐提供经加热的加压空气的初始输出流量流；(b)催化氧化器，该催化氧化器被定位成接收加压空气的初始输出流量流，并且生成改性的输出流量流；以及(c)水输送机构，该水输送机构被配置和定位成将水输送到经加热的加压空气的初始流量流中。在这些系统的一些实施方式中，由水输送机构输送的水包括来自压缩机的冷凝水。另选地或者另外地，在这些系统的一些实施方式中，由水输送机构输送的水包括次氯酸。另选地或者另外地，在一些实施方式中，这些系统包括：流体连通通道，该流体连通通道将水从压缩机的冷凝水收集器盘路由至水输送机构；以及泵，该泵被配置成使水通过流体连通通道移动至水输送机构。另选地或者另外地，在一些实施方式中，这些系统包括处于压缩机的冷凝水收集器盘中的电解部件。另选地或者另外地，在一些实施方式中，这些系统包括照射冷凝水收集器盘中的水的uv灯。另选地或者另外地，在这些系统的一些实施方式中，加压空气的输出流量流的温度为至少200℃。另选地或者另外地，在这些系统的一些实施方式中，加压空气的输出流量流的压力为至少4个大气压。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压力罐在0.5秒钟至1秒钟内将空气加热到至少200℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压力罐在1秒钟内将空气加热到至少350℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压力罐具有至少5秒钟的保持时间。

19、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种方法，所述方法包括以下步骤：(a)利用催化氧化器中和经加热的空气的流量流中的挥发性有机化合物；以及(b)使用来自流量流的热能将水转化成蒸汽。在一些实施方式中，经加热的空气的流被加压到至少1.9个大气压。

20、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种系统，该系统包括：(a)除湿器，该除湿器生成经除湿的空气流；(b)具有足够加热能力的加热器，该加热器将经除湿的空气流加热至200℃至350℃的温度，并且输出经加热的空气流；(c)空气-空气热交换器，该空气-空气热交换器被定位和配置成在经除湿的空气流到达加热器之前，使用经加热的空气流对经除湿的空气流进行预热；以及(d)蒸发冷却器。在一些实施方式中，蒸发冷却器被定位成在经加热的空气流已经穿过空气-空气热交换器之后，接收该经加热的空气流，并且该蒸发冷却器包括水源。另选地或者另外地，在一些实施方式中，蒸发冷却器被定位成接收经加热的空气流。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括催化氧化器，该催化氧化器被定位在加热器的出口与空气-空气热交换器之间，以使经加热的空气流流过催化氧化器，从而生成voc减少的热空气流。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括：流体连通通道，该流体连通通道将水从除湿器的冷凝水收集器盘路由至水源；以及泵，该泵被配置成使水通过流体连通通道移动至水源。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括处于除湿器的冷凝水收集器盘中的电解部件。另选地或者另外地，在一些实施方式中，该系统包括次氯酸源。另选地或者另外地，在一些实施方式中，空气-空气热交换器在1秒钟内将所除湿的空气从室温预热到至少150℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，加热器在0.5秒钟至1秒钟内将经除湿的空气流加热到至少200℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，加热器在1秒钟内将经除湿的空气流加热到至少350℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，穿过热交换器的经加热的空气流在对经除湿的空气流进行加热时在1秒钟内被冷却。另选地或者另外地，在一些实施方式中，加热器具有至少5秒钟的保持时间。另选地或者另外地，在一些实施方式中，由所述加热器输出的经加热的空气流在离开所述加热器之后至少2秒钟到达所述热交换器。

21、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种方法，所述方法包括以下步骤：(a)将空气除湿并加热到至少200℃的温度；(b)将所述空气中的voc的浓度降低达至少90％；以及(c)将所述空气冷却并再加湿。

22、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种方法，所述方法包括以下步骤：(a)将空气加湿并加热到至少200℃的温度；(b)将所述空气中的voc的浓度降低达至少90％；以及(c)将所述空气冷却并除湿。

23、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种方法，所述方法包括以下步骤：(a)将水性次氯酸分散在温度为至少100℃的空气流中；以及(b)将空气流路由至催化氧化器。

24、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种方法，所述方法包括以下步骤：(a)使用来自经加热的加压空气的流量流的热能将水转化成蒸汽；以及(b)使蒸汽溶解在空气中以对空气加湿。

25、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种空气净化系统，该空气净化系统包括：(a)压缩机，该压缩机提供处于第一温度的加压空气的第一输出流量；(b)压力罐，该压力罐提供处于第二较高温度的加压空气的第二输出流量；以及(c)空气-空气热交换器，该空气-空气热交换器被设计和配置成使用来自第二输出流量的热加热第一输出流量。在一些实施方式中，第一温度为环境温度加上25℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，第二温度为120℃至190℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，加压空气处于至少1.9个大气压的压力下。另选地或者另外地，在一些实施方式中，空气-空气热交换器在1秒钟内将所述加压空气从室温预热到至少150℃；160℃；170℃；180℃或者中间或更高温度。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压力罐在0.5秒钟至1秒钟内将加压空气流加热到至少200℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压力罐在1秒钟内将所述加压空气流加热到至少350℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，穿过所述热交换器的经加热的空气流在对所述加压空气流进行加热时在1秒钟内被冷却。另选地或者另外地，在一些实施方式中，压力罐具有至少5秒钟的保持时间。另选地或者另外地，在一些实施方式中，由压力罐输出的经加热的空气流在至少2秒钟之后到达热交换器。

26、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种方法，所述方法包括以下步骤：加压被引导至空气处理系统中的空气-空气热交换器的空气流。在一些实施方式中，加压达到至少1.9个大气压的压力。

27、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种空气净化系统，该空气净化系统包括：(a)压缩机，该压缩机向压力罐提供加压空气的输出流，该压力罐在维持压力的同时加热空气；以及(b)释放歧管，该释放歧管具有包括孔口的部分封闭端，该歧管与压力罐以流体连通。

28、在本发明的一些示例性实施方式中，提供了一种方法，所述方法包括以下步骤：使温度为至少30℃的加压空气流路由通过固定直径的孔口，以冷却所述流。在一些实施方式中，温度不超过70℃。另选地或者另外地，在一些实施方式中，穿过孔口将流冷却至25℃或更低。

29、出于本说明书和所附权利要求的目的，术语“杂质”包括但不限于空气传播的病原体和/或voc。如本文所使用的，术语“包含”和“包括”或其语法变体要被视为指定包括所陈述的特征、整数、动作或组件，而不排除添加一个或更多个附加的特征、整数、动作、组件或其群组。该术语比美国专利和商标局的专利审查程序手册所定义的术语“由…组成”和“基本上由…组成”更宽泛，并且包括该术语。因此，实施方式“包括”或“包含”特征的任何叙述是子实施方式“基本上由所叙述特征组成”和/或“由所叙述特征组成”的特定陈述。

30、当在本文中使用时，短语“基本上由…组成”或其语法变体要被视为指定所陈述的特征、整数、步骤或组件，而不排除添加一个或更多个附加的特征、整数、步骤、组分或其群组，但只是在附加的特征、整数、步骤、组件或其群组不实质上改变所要求保护的组合物、装置或方法的基本和新颖特征的时候。

31、如在本说明书和所附权利要求中使用的短语“适于”对先前列举的组件施加了附加的结构限制。

32、术语“方法”指的是用于完成给定任务的方式、手段、技术以及过程，包括但不限于，已知的或者体系结构和/或计算机科学的从业者容易从已知方式、手段、技术以及过程开发的那些方式、手段、技术以及过程。

33、根据本发明的实施方式的方法和系统的实现涉及手动地、自动地、或其组合地执行或完成选定任务或步骤。而且，根据本发明的方法、设备以及系统的示例性实施方式的实际仪器和设备，可以通过硬件或通过任何固件的任何操作系统上的软件或其组合来实现多个选定步骤。例如，作为硬件，本发明的选定步骤可以被实现为芯片或电路。作为软件，本发明的选定步骤可以被实现为由使用任何适当操作系统的计算机执行的多个软件指令。在任何情况下，本发明的方法和系统的选定步骤可以被描述为由数据处理器执行，诸如用于执行多个指令的计算平台。