ОЧИСТИТЕЛЬ ВОЗДУХА Российский патент 2024 года по МПК F24F8/108 B01D46/62 B01D53/04 F24F8/80 

Область техники

Настоящее изобретение относится к воздухоочистителям.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Качество воздуха в помещении имеет решающее значение для здоровья людей, так как люди обычно проводят более 80% своего времени в помещении.

Одним из важных факторов, влияющих на качество воздуха в помещении, являются газообразные загрязнители (например, формальдегид), выделяемые из находящихся в помещении источников, таких как мебельные плиты. Сообщалось, что более чем в 70% недавно отремонтированных домов можно обнаружить высокое содержание формальдегида в помещениях. Поэтому необходимы меры по улучшению качества воздуха в помещениях для предотвращения проблем со здоровьем, таких как так называемый синдром больного здания.

Автономный очиститель воздуха является очень распространенным устройством для улучшения качества воздуха в помещении. Большинство очистителей воздуха в помещениях способны фильтровать твердые частицы (включая частицы размером PM2.5, бактерии, вирусы и т. д.) с помощью полноценных HEPA-фильтров или HEPA-подобных фильтров. Эти фильтры обеспечивают эффективность и долговечность. Однако в случае газообразных загрязняющих веществ результаты лабораторных испытаний (например, формальдегид CADR) могут указывать на приемлемые уровни производительности, однако в реальных условиях производительность может оказаться существенно ниже.

Проблемы возникают из-за сложного состава газов в реальных домах. Например, другие ЛОС в реальных домах могут конкурировать с целевым загрязняющим веществом (например, формальдегидом), подлежащим фильтрации с помощью поглотителей газов в очистителе, поэтому производительность в отношении конкретного целевого загрязняющего вещества (например, формальдегида) заметно снижается. Таким образом, производительность при удалении газов при обычных уровнях концентрации газообразных загрязняющих веществ в реальных домах, как правило, ниже, чем производительность, определенная при концентрациях на лабораторном уровне (обычно в 10 раз выше концентрации в помещении).

Существует потребность в очистителе воздуха с такой архитектурой фильтра, которая способна обеспечить полное решение проблемы загрязнения воздуха в помещении.

В US 4 737 173 раскрыта система обработки воздуха в помещении, в которой используется предварительный пылеулавливающий фильтр (лист ячеистого пенопласта), первый угольный фильтр, второй двойной сотовый угольный фильтр (имеющий конструкцию, аналогичную первому угольному фильтру) и воздуходувка. HEPA-фильтр тонкодисперсных частиц, а также фильтр тонкой очистки находятся дальше по потоку от воздуходувки.

В KR 2011 0001624 раскрыты увлажнитель и очиститель воздуха. Он имеет фильтрующую конструкцию, содержащую предварительный фильтр, фильтр средней очистки, фильтр с активированным углем, дезодорирующий фильтр, HEPA-фильтр и увлажняющий фильтр.

Фильтр средней очистки использует антибактериальный материал и удаляет пыль среднего размера, шерсть домашних животных и т. п. Дезодорирующий фильтр, например, удаляет сигаретный дым или летучие органические соединения.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение определено в пунктах формулы изобретения.

Согласно примерам в соответствии с одним аспектом изобретения предложен воздухоочиститель, содержащий:

воздухозаборное отверстие;

воздуховыпускное отверстие;

вентилятор между воздухозаборным отверстием и воздуховыпускным отверстием; и

блок фильтров между воздухозаборным отверстием и воздуховыпускным отверстием, содержащий, по порядку, начиная от воздухозаборного отверстия:

фильтр предварительной очистки для крупнодисперсных веществ;

первый пылеулавливающий фильтр для частиц первого диапазона размеров с первым максимальным размером;

фильтр общих ЛОС;

фильтр целевого газа и

второй пылеулавливающий фильтр для частиц второго диапазона размеров со вторым максимальным размером, который меньше первого максимального размера,

причем вентилятор находится между фильтром предварительной очистки и вторым пылеулавливающим фильтром.

Очиститель воздуха представляет собой, например, автономный очиститель воздуха для улучшения качества воздуха в помещении. Конфигурация фильтра обеспечивает возможность фильтрации твердых частиц загрязняющих веществ (например, включая частицы размеров не более 2,5 мкм (PM2.5), бактерии, вирусы и т.д.) и газообразные загрязняющие вещества. Использование фильтров общих и целевых газов (в этом порядке) означает, что на эффективность фильтра целевого газа меньше влияют другие ЛОС, которые присутствуют в очищаемом потоке воздуха. Таким образом, конструкция фильтра ориентирована как на конкретный газообразный загрязнитель, так и на более общее решение проблемы загрязнения воздуха внутри помещений. Пылеулавливающие фильтры и фильтр предварительной очистки расположены в порядке уменьшения максимального размера, так что сначала отфильтровываются крупные частицы для защиты следующих слоев в наборе фильтров, а фильтрация направлена на постепенное уменьшение размера частиц вдоль направления потока.

Структура фильтра, в частности, решает проблему, заключающуюся в том, что фильтр целевого газа может иметь короткий срок службы из-за влияния других ЛОС в домах с высоким уровнем загрязнения. Он обеспечивает более сбалансированную производительность фильтра для различных загрязнителей и может обеспечить универсальную структуру фильтра, которую можно использовать в разных домашних условиях. Однако также остается возможность обеспечить индивидуальную функцию для различных домашних сред, например, путем выбора требуемого фильтра целевого газа.

Фильтр целевого газа, например, содержит формальдегидный фильтр или фильтр NOx (например, NO2). Однако могут представлять интерес и другие целевые газы в зависимости от требований пользователя воздухоочистителя, такие как аммиак, сероводород и т. д.

Фильтр предварительной очистки, например, содержит моющуюся нейлоновую сетку или одноразовый электретный фильтр.

Первый пылеулавливающий фильтр, например, содержит фильтр для частиц размером не более 10 мкм (фильтр PM10). Он может собирать пыль, пыльцу, плесень и т. д. Первый пылеулавливающий фильтр может содержать пылеулавливающий фильтр класса очистки F5 - F7.

Кроме того, первый пылеулавливающий фильтр может включать в себя биофункциональный вирусный фильтр.

Фильтр общих ЛОС содержит пористый газопоглощающий фильтр. Он используется для улавливания общих газообразных загрязнителей без нацеливания на конкретный загрязнитель.

Например, фильтр общих ЛОС имеет производительность удаления не менее 100 граммов ЛОС в год при работе 24 часа в сутки.

Фильтр целевого газа содержит каталитический фильтр или хемосорбционный фильтр.

Фильтр целевого газа, например, содержит формальдегидный фильтр с производительностью удаления не менее 30 граммов в год при работе 24 часа в сутки.

Второй пылеулавливающийфильтр представляет собой, например, фильтр для частиц размером не более 2,5 мкм (фильтр PM2.5), например HEPA-фильтр. Он расположен дальше по потоку от вентилятора, поэтому способен собирать любые мелкие частицы, генерируемые вентилятором.

Например, второй пылеулавливающий фильтр имеет производительность удаления по меньшей мере 7,5 г для PM2.5 в год при работе 24 часа в сутки.

Вентилятор находится, например, между фильтром целевого газа и вторым пылеулавливающим фильтром.

В одной конструкции не все фильтры имеют одинаковую рекомендуемую продолжительность использования. Например, рекомендуемая продолжительность использования может составлять 3 года для второго пылеулавливающего фильтра, 1 год для первого пылеулавливающего фильтра, 1 год для фильтра общих ЛОС и 6 месяцев для фильтра целевого газа. Это позволяет выполнить очиститель воздуха компактным.

Вентилятор может содержать осевой вентилятор или центробежный вентилятор.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из описанных ниже вариантов реализации и пояснены со ссылкой на них.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания изобретения и более ясного представления того, как оно может быть реализовано на практике, далее сделана ссылка, только в качестве примера, на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 показан очиститель воздуха в соответствии с настоящим изобретением.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение будет описано со ссылкой на фигуры чертежей.

Следует понимать, что хотя подробное описание в разделе "Осуществление изобретения" и конкретные примеры представляют приведенные для примера варианты осуществления устройств, систем и способов, они предназначены исключительно для целей иллюстрации и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Эти и другие признаки, аспекты и преимущества устройств, систем и способов согласно настоящему изобретению станут более понятными из нижеследующего описания, прилагаемой формулы изобретения и сопроводительных чертежей. Следует понимать, что чертежи являются просто схематическими и не обязательно выполнены в масштабе. Кроме того, следует понимать, что одинаковые ссылочные позиции использованы на всех фигурах для обозначения одинаковых или аналогичных деталей.

Изобретение относится к очистителю воздуха, который содержит блок фильтров, имеющий, по порядку, начиная с воздухозаборной стороны: фильтр предварительной очистки, первый пылеулавливающий фильтр, фильтр общих ЛОС, фильтр целевого газа и второй пылеулавливающий фильтр. Вентилятор находится между фильтром предварительной очистки и вторым пылеулавливающим фильтром.

На фиг. 1 показан очиститель воздуха, содержащий воздухозаборное отверстие 10 и воздуховыпускное отверстие 12.

Между воздухозаборным отверстием и воздуховыпускным отверстием находится блок фильтров. По порядку, начиная от воздухозаборного отверстия 10, блок фильтров содержит:

фильтр 14 предварительной очистки для крупнодисперсных веществ;

первый пылеулавливающий фильтр 16 для частиц первого диапазона размеров с первым максимальным размером;

фильтр 18 общих ЛОС;

фильтр 20 целевого газа и

второй пылеулавливающий фильтр 22 для частиц второго диапазона размеров со вторым максимальным размером, который меньше первого максимального размера.

Вентилятор 24 расположен где-нибудьмежду фильтром 14 предварительной очистки и вторым пылеулавливающим фильтром 22, и в этом примере только второй пылеулавливающий фильтр 22 находится дальше по потоку от вентилятора 24. Вентилятор может представлять собой осевой вентилятор или изогнутый назад центробежный вентилятор.

Очиститель воздуха представляет собой автономный очиститель воздуха для улучшения качества воздуха в помещении. Конфигурация фильтра обеспечивает возможность фильтрации твердых частиц загрязняющих веществ (например, включая частицы размеров не более 2,5 мкм (PM2.5), бактерии, вирусы и т.д.) и газообразных загрязняющих веществ. Использование фильтров общих и целевых газов (в этом порядке) означает, что на эффективность фильтра целевого газа меньше влияют другие ЛОС, которые присутствуют в очищаемом потоке воздуха. Таким образом, конструкция фильтра ориентирована как на конкретный газообразный загрязнитель, так и на более общее решение проблемы загрязнения воздуха внутри помещений.

Конструкция фильтра позволяет решить проблему, заключающуюся в том, что фильтр 20 целевого газа может иметь короткий срок службы из-за влияния других ЛОС в домах с высоким уровнем загрязнения. Он обеспечивает более сбалансированную производительность фильтра для различных загрязнителей и может обеспечить универсальную структуру фильтра, которую можно использовать в разных домашних условиях.

Фильтр 14 предварительной очистки, например, содержит моющуюся нейлоновую сетку или одноразовый электретный фильтр. Он используется для фильтрации волос и удаления крупных частиц пыли для защиты последующих фильтров и вентилятора.

Первый пылеулавливающий фильтр используется для удаления твердых частиц PM10, которые являются вдыхаемыми частицами. Он, например, содержит пылеулавливающий фильтр класса очистки F5-F7 (40-90% средней эффективности для частиц размером 0,4 мкм). Это может быть синтетический фильтр, полученный аэродинамическим способом из расплава или моющийся фильтр из ПТФЭ. Он также действует в качестве защиты фильтров и вентилятора, которые находятся дальше по потоку.

Кроме того, первый пылеулавливающий фильтр может включать в себя биофункциональный вирусный фильтр.

Фильтр общих ЛОС, например, содержит пористый газопоглощающий фильтр, такой как фильтр с активированным углем. Он используется для улавливания общих газообразных загрязнителей без нацеливания на конкретный загрязнитель. Он используется для фильтрации ЛОС в помещении, включая BTEX (бензол, толуол, этилбензол и ксилол), которые могут влиять на производительность фильтра целевого газа, такого как формальдегидный фильтр, и которые также могут иметь последствия для здоровья человека. Если предположить, что объем помещения составляет 30 м³ со скоростью естественной вентиляции 0,6 ч -1 и средней концентрацией ЛОС 1 мг/м³, скорость выбросов ЛОС составит 18 мг/м³. Это примерно приводит к 114 граммам ЛОС в течение 24 часов в сутки непрерывно в течение 365 дней. Таким образом, фильтр общих ЛОС должен иметь производительность удаления не менее 100 граммов ЛОС (например, толуола) для обеспечения работы без технического обслуживания в течение года. Это позволяет защитить последующий фильтр целевого газа (например, формальдегида) от других конкурирующих газов.

Фильтр целевого газа, например, содержит каталитический фильтр или хемосорбционный фильтр.

Фильтр целевого газа расположен после фильтра общих ЛОС и, например, специально предназначен для формальдегида. Если предположить, что объем помещения составляет 30 м³ со скоростью естественной вентиляции 0,6 ч -1 и средней концентрацией формальдегида 0,2 мг/м 3, скорость выброса формальдегида составит 3,6 мг/м³. Это примерно приводит к 31 грамму формальдегида в течение 24 часов в сутки непрерывно в течение 365 дней. Таким образом, фильтр целевого газа, в случае формальдегида, должен иметь производительность удаления не менее 30 грамм формальдегида для обеспечения работы без технического обслуживания в течение года.

Второй пылеулавливающий фильтр представляет собой, например, фильтр PM2.5, например, HEPA-фильтр. Он предназначен для удаления тонкодисперсных и ультрадисперсных частиц и функционирует в качестве конечной ступени фильтра. Он удаляет не только мелкие и ультрадисперсные частицы, которые проникли в предыдущие фильтры, но также удаляет частицы, испускаемые предыдущими фильтрами и деталями (например, из двигателя вентилятора). Если предположить, что объем помещения составляет 30 м³ с естественной скоростью вентиляции 0,6 ч -1 и концентрацией частиц PM2.5 на открытом воздухе 151 мкг/м³ (т.е. сильно загрязнено), это приведет к получению 7,5 г частиц PM2.5 в течение 24 часов в сутки непрерывно в течение 365 дней. Таким образом, второй пылеулавливающий фильтр частиц должен иметь производительность удаления не менее 7,5 г Т частиц PM2.5 в год.

Удаление частиц может быть легко достигнуто, и удаление ЛОС может быть достигнуто при использовании достаточного количества поглотителя газа. Для фильтра целевого газа, в частности формальдегида, труднее достичь целевого показателя удаления, чтобы обеспечить бесперебойную работу в течение года.

Для решения этой проблемы для каждого фильтра может быть определена разная продолжительность использования. Например, рекомендуемая продолжительность использования может составлять 3 года для второго пылеулавливающего фильтра, 1 год для первого пылеулавливающего фильтра, 1 год для фильтра общих ЛОС и 6 месяцев для фильтра целевого газа. Это позволяет сделать воздухоочистителю компактным и упрощает реализацию фильтров.

Фильтр целевого газа, например, содержит формальдегидный фильтр, как указано выше, но он может содержать фильтр NOx (например, NO₂). В зависимости от требований пользователя воздухоочистителя могут представлять интерес и другие целевые газы, такие как аммиак, сероводород и т. д.

Настоящее изобретение относится к блоку фильтров. По этой причине система управления вентилятором и источник питания не упоминаются. Вентилятор и схема управления являются полностью традиционными.

Изменения раскрытых вариантов осуществления могут быть предложены и осуществлены специалистами в данной области техники при практическом применении заявленного изобретения на практике после изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а грамматические показатели единственного числа не исключают множества.

Тот факт, что определенные значения упоминаются во взаимно отличных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих мер не может быть использовано с выгодой.

Если в формуле изобретения или описании использован термин «приспособлен для», то следует отметить, что этот термин является эквивалентом термина «выполнен с возможностью».

Никакие ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие ее объем.

Область техники настоящего изобретения относится к воздухоочистителям. Очиститель воздуха содержит блок фильтров, имеющий, по порядку, начиная с воздухозаборной стороны: фильтр предварительной очистки, первый пылеулавливающий фильтр, фильтр общих ЛОС, фильтр целевого газа и второй пылеулавливающий фильтр. Вентилятор находится между фильтром предварительной очистки и вторым пылеулавливающим фильтром. Конструкция фильтра позволяет решить проблему, заключающуюся в том, что фильтр целевого газа может иметь короткий срок службы из-за влияния других ЛОС в домах с высоким уровнем загрязнения. Он обеспечивает более сбалансированную производительность фильтра для различных загрязнителей и может обеспечить универсальную структуру фильтра, которую можно использовать в разных домашних условиях. 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Воздухоочиститель, содержащий:

воздухозаборное отверстие (10);

воздуховыпускное отверстие (12);

вентилятор (24) между воздухозаборным отверстием и воздуховыпускным отверстием и

блок фильтров между воздухозаборным отверстием и воздуховыпускным отверстием, содержащий, по порядку, начиная от воздухозаборного отверстия:

фильтр (14) предварительной очистки для крупнодисперсных веществ;

первый пылеулавливающий фильтр (16) для частиц первого диапазона размеров с первым максимальным размером;

фильтр (18) общих летучих органических соединений (ЛОС), содержащий пористый газопоглощающий фильтр;

фильтр (20) целевого газа, содержащий каталитический фильтр или хемосорбционный фильтр; и

второй пылеулавливающий фильтр (22) для частиц второго диапазона размеров со вторым максимальным размером, который меньше первого максимального размера,

причем вентилятор (24) находится между фильтром (14) предварительной очистки и вторым пылеулавливающим фильтром (22).

2. Воздухоочиститель по п. 1, в котором фильтр (14) предварительной очистки содержит моющуюся нейлоновую сетку или одноразовый электретный фильтр.

3. Воздухоочиститель по п. 1 или 2, в котором первый пылеулавливающий фильтр (16) содержит фильтр PM10.

4. Воздухоочиститель по любому из пп. 1-3, в котором первый пылеулавливающий фильтр (16) содержит пылеулавливающий фильтр класса очистки F5 - F7.

5. Очиститель воздуха по любому из пп. 1-4, в котором первый пылеулавливающий фильтр (16) включает в себя биофункциональный вирусный фильтр.

6. Воздухоочиститель по любому из пп. 1-5, в котором фильтр (18) общих ЛОС имеет производительность удаления по меньшей мере 100 граммов ЛОС в год при работе 24 часа в сутки.

7. Воздухоочиститель по любому из пп. 1-6, в котором фильтр (20) целевого газа содержит формальдегидный фильтр с производительностью удаления по меньшей мере 30 граммов в год при работе 24 часа в сутки.

8. Воздухоочиститель по любому из пп. 1-7, в котором второй пылеулавливающий фильтр (22) представляет собой фильтр PM2.5, например HEPA-фильтр.

9. Воздухоочиститель по п. 8, в котором второй пылеулавливающий фильтр (22) имеет производительность удаления по меньшей мере 7,5 г для PM2.5 в год при работе 24 часа в сутки.

10. Воздухоочиститель по любому из пп. 1-9, в котором вентилятор (24) находится между фильтром (20) целевого газа и вторым пылеулавливающим фильтром (22).

11. Воздухоочиститель по любому из пп. 1-10, в котором не все фильтры имеют одинаковую рекомендуемую продолжительность использования.

12. Воздухоочиститель по любому предшествующему пункту, в котором рекомендуемая продолжительность использования составляет 3 года для второго пылеулавливающего фильтра, 1 год для первого пылеулавливающего фильтра, 1 год для фильтра общих ЛОС и 6 месяцев для фильтра целевого газа.

13. Воздухоочиститель по любому из пп. 1-12, в котором вентилятор (24) содержит осевой вентилятор или центробежный вентилятор.