一種可檢測(cè)顆粒物過濾器壽命的室內(nèi)空氣凈化裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可檢測(cè)顆粒物過濾器壽命的室內(nèi)空氣凈化裝置及其檢測(cè)方法，該空氣凈化裝置具有高效率、低風(fēng)阻、高容塵量，可實(shí)現(xiàn)顆粒物過濾器壽命檢測(cè)，并且其壽命檢測(cè)方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。
【背景技術(shù)】
[0002]PM2.5已經(jīng)變成大氣空氣的主要污染物，PM2.5是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5微米的顆粒物，具有不易沉降、穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0003]建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的縫隙滲透、自然通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)等手段，將使居住、辦公等室內(nèi)外的空氣每小時(shí)大約交換一次，室外的顆粒物污染由此也構(gòu)成了室內(nèi)的主要污染物。
[0004]由于霧霾天氣導(dǎo)致的PM2.5污染，空氣凈化凈化器行業(yè)最近得到快速的發(fā)展，從技術(shù)角度，凈化去除PM2.5并不存在難度，但是如何判斷家用凈化器中使用的顆粒物過濾器何時(shí)達(dá)到使用壽命到目前為止尚未見到相應(yīng)專利描述方法。
[0005]達(dá)到使用壽命的顆粒物過濾器會(huì)失去預(yù)期的凈化效果，同時(shí)在某種誘因下(例如震動(dòng))可能會(huì)瞬間釋放表面吸附的部分顆粒物，形成高濃度二次污染，還有可能在潮濕環(huán)境下滋生霉菌、真菌等微生物，形成過敏源二次污染。
[0006]傳統(tǒng)家用空氣凈化器顆粒物過濾器的壽命判定方法有兩種:
[0007]1.時(shí)間預(yù)定法:假設(shè)了過濾器在不同檔位的使用壽命(小時(shí))，通過運(yùn)行統(tǒng)計(jì)的方式進(jìn)行累積時(shí)間，達(dá)到設(shè)定值時(shí)報(bào)警提示。
[0008]此方法適用于顆粒物濃度變化不大的使用區(qū)域，例如每立方米小于20微克的北美地區(qū)，不適合國(guó)內(nèi)PM2.5濃度在10-600劇烈變化的環(huán)境。同時(shí)用于使用習(xí)慣不同，國(guó)內(nèi)基本采用間歇開機(jī)的方式，使得實(shí)際統(tǒng)計(jì)方式位差較大。
[0009]2.灰度比色法:使用標(biāo)有灰度比例分級(jí)的比色卡，同使用中的過濾器表面顏色進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)表面灰度接近比色卡建議更換的灰度時(shí)，表面顆粒物過濾器已經(jīng)達(dá)到使用壽命，更換濾芯。
[0010]此方法同樣也只適用于低濃度大氣顆粒物地區(qū)，國(guó)內(nèi)需要進(jìn)行頻繁的比色操作，顯然不切合實(shí)際。
[0011]工業(yè)上使用的本征安全高效過濾器-玻纖過濾器采用了初始與終點(diǎn)阻力對(duì)比法進(jìn)行壽命判斷，當(dāng)阻力達(dá)到初始值的2倍時(shí)，即認(rèn)為過濾器已經(jīng)達(dá)到使用壽命，簡(jiǎn)單可靠。但是高效玻纖濾紙由于初始阻力大(200-400)Pa，涉及CADR(潔凈空氣量)值、能耗與噪聲問題并不適于制成家用的空氣凈化器。
[0012]國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的空氣凈化器多數(shù)采用聚丙烯(PP)熔噴靜電駐極無紡布制成的過濾器，具有初始效率高、風(fēng)阻低的特點(diǎn)。但是PP濾紙的失效機(jī)制主要同靜電駐極的靜電場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)，與容塵量、風(fēng)阻變化值的關(guān)良性不強(qiáng)，盡管是呈正相關(guān)的趨勢(shì)，但是在壽命期內(nèi)，風(fēng)阻的變化范圍不足以作為檢測(cè)和判定壽命終止的依據(jù)。
[0013]空氣凈化器過濾器制造行業(yè)、整機(jī)制造銷售行業(yè)、用戶都迫切的需要一種客觀判斷顆粒物過濾器壽命的方法，以規(guī)范市場(chǎng)行為并促進(jìn)行業(yè)、市場(chǎng)規(guī)模的健康發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是克服現(xiàn)有產(chǎn)品中壽面檢測(cè)方面所存在的不足，提供一種可檢測(cè)顆粒物過濾器壽命的室內(nèi)空氣凈化裝置。
[0015]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的可檢測(cè)顆粒物過濾器壽命的室內(nèi)空氣凈化裝置采用了如下技術(shù)方案:其包括:殼體、過濾器、風(fēng)機(jī)，所述的殼體具有一風(fēng)腔，過濾器安裝在風(fēng)腔內(nèi)部進(jìn)風(fēng)口位置，所述的風(fēng)機(jī)安裝在風(fēng)腔外部出風(fēng)口位置，外部氣流經(jīng)過過濾器后進(jìn)入風(fēng)腔內(nèi)，再通過風(fēng)機(jī)將風(fēng)腔內(nèi)的氣流抽出，所述的過濾器由濾紙往復(fù)折疊構(gòu)成，所述的濾紙由玻纖濾層、聚丙烯靜電熔噴濾層、以及可包含的防護(hù)支撐層復(fù)合而成。
[0016]進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的風(fēng)腔內(nèi)部以及外部分別安裝有內(nèi)置壓力傳感器和外置壓力傳感器。
[0017]進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的玻纖濾層采用直徑0.2-20微米的玻璃纖維制成；所述的玻纖濾層厚度0.1-1毫米，風(fēng)阻1-20帕斯卡(Pa)，過濾效率1-90%，過濾效率均勻度小于3-20%，面密度10-100克每平方米。
[0018]進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，聚丙烯靜電熔噴濾層采用靜電熔噴駐極無紡布工藝制造，纖維直徑1-10微米，厚度0.1-1.5毫米，風(fēng)阻5-50Pa，過濾效率85-99.99 %，面密度15-75g/m2，表面靜電電位2-5KV，過濾效率均勻度小于5-15%。
[0019]進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的防護(hù)支撐層采用以下任意一種材料:聚酯纖維(PET)無紡布、塑料絲網(wǎng)、金屬絲網(wǎng)，其厚度為0.1-0.3mm，風(fēng)阻小于5Pa。
[0020]進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的內(nèi)置壓力傳感器安裝于過濾器和風(fēng)腔出風(fēng)口位置中部，位于風(fēng)腔內(nèi)氣流流動(dòng)最小區(qū)域。
[0021]本發(fā)明采用的過濾器為低阻高容塵量過濾器，經(jīng)過測(cè)試，其可以預(yù)設(shè)濾紙參數(shù)和傳感器檢測(cè)參數(shù)、通過計(jì)算來定量的評(píng)定過濾器的使用壽命。
[0022]本發(fā)明的有益之處還在于:
[0023]1、不改變已有紙質(zhì)顆粒物過濾器的尺寸和安裝方式，直接可以使用在現(xiàn)有產(chǎn)品上以替換原來的PP過濾器。
[0024]2、包括CADR(國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)空氣凈化效能的主要指標(biāo))、適用面積等原設(shè)計(jì)參數(shù)得以保持或得到提升。
[0025]3、本發(fā)明的濾紙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使濾紙容塵壽命提升I倍以上，同時(shí)降低引起PP濾紙失效的不利因素。
[0026]4、更適合于國(guó)內(nèi)的霧霾污染的成分現(xiàn)狀，提升空氣凈化器的使用效能。
[0027]本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題就是提供一種可檢測(cè)顆粒物過濾器壽命的室內(nèi)空氣凈化裝置的檢測(cè)方法。其采用了如下的技術(shù)方案:
[0028]本方法是利用空氣凈化裝置隨著使用時(shí)間的增加，其過濾器的捕集塵量也相應(yīng)的增加，過濾器風(fēng)阻將隨之增加，即過濾器內(nèi)外的壓力差將會(huì)規(guī)律變化，檢測(cè)壓力差的變化值，就判定過濾器的壽命狀態(tài)；具體而言，該方法為:首先，在空氣凈化裝置上設(shè)置內(nèi)置壓力傳感器和外置壓力傳感器，其中內(nèi)置壓力傳感器用于檢測(cè)空氣凈化裝置內(nèi)部風(fēng)腔中的氣壓數(shù)值，外置壓力傳感器用于檢測(cè)空氣凈化裝置外部使用環(huán)境的氣壓數(shù)值；其次，將內(nèi)置壓力傳感器和外置壓力傳感器檢測(cè)的信號(hào)輸入到一個(gè)數(shù)據(jù)處理器中，并計(jì)算內(nèi)、外壓力傳感器的數(shù)值差，即得到壓力差；最后，隨著空氣凈化裝置的使用時(shí)間增加，壓力差的數(shù)值將出現(xiàn)變化，當(dāng)變化值達(dá)到設(shè)定的數(shù)值，即可判斷出空氣凈化裝置中的過濾器到達(dá)使用壽命，需要更換；上述過濾器由濾紙往復(fù)折疊構(gòu)成，所述的濾紙由玻纖濾層、聚丙烯靜電熔噴濾層、以及可包含的支撐層復(fù)合而成，其中氣流的流經(jīng)順序?yàn)?首先經(jīng)過玻纖濾層，然后流經(jīng)聚丙烯靜電熔噴濾層。
[0029]進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，當(dāng)壓力差數(shù)值達(dá)到設(shè)定的數(shù)值時(shí)，表示過濾器的使用壽命達(dá)到終點(diǎn)，通過視覺或聲音的方式提醒用戶更換過濾器。
[0030]進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，空氣凈化裝置中還設(shè)置有一個(gè)計(jì)時(shí)器，統(tǒng)計(jì)空氣凈化裝置中過濾器的累積使用時(shí)間，即便壓力差數(shù)值沒有達(dá)到預(yù)設(shè)值，但是過濾器到了設(shè)計(jì)使用時(shí)間，同樣提醒用戶進(jìn)行過濾器的更換。
[0031]本發(fā)明的壽命測(cè)試方法是使用玻璃纖維制成低風(fēng)阻的濾紙，利用其初始阻力恒定和隨容塵量逐步增加的特性，與高效率但容塵量與阻力相關(guān)性不明顯的聚丙烯熔噴靜電駐極纖維濾紙復(fù)合，構(gòu)成一種既有高的凈化過濾效率，同時(shí)隨容塵量的增加而阻力呈線性增加的新型濾紙(簡(jiǎn)稱GPS濾紙)，制成凈化器的過濾器，通過壓力差檢測(cè)，用以判斷過濾器的壽命。這種檢測(cè)方法高效準(zhǔn)確，特別適用于國(guó)內(nèi)的家用室內(nèi)空氣凈化裝置。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明中過濾器所使用的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明中凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明凈化裝置中壽命測(cè)試電路原理圖；
[0035]圖4是本發(fā)明中測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5是壽命期內(nèi)不同過濾器的效率風(fēng)阻變化曲線圖；
[0037]圖6是三種不同濾紙隨使用時(shí)間變化風(fēng)阻與效率測(cè)試數(shù)據(jù)表；
[0038]圖7是PP濾紙和GPS濾紙?jiān)谧匀粔m狀態(tài)下，隨使用時(shí)間變化CADR值及風(fēng)阻測(cè)試數(shù)據(jù)表；
[0039]圖8是PP濾紙和GPS濾紙?jiān)谧匀粔m狀態(tài)下，隨使用時(shí)間變化CADR值及風(fēng)阻變化曲線圖；
[0040]圖9是PP濾紙和GPS濾紙?jiān)谙銦煙熿F狀態(tài)下，隨使用時(shí)間變化CADR值及風(fēng)阻測(cè)試數(shù)據(jù)表；
[0041]圖10是PP濾紙和GPS濾紙?jiān)谙銦煙熿F狀態(tài)下，隨使用時(shí)間變化CADR值及風(fēng)阻變化曲線