一種可檢測顆粒物過濾器壽命的室內(nèi)空氣凈化裝置及其檢測方法
【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顆粒物過濾器壽命的室內(nèi)空氣凈化裝置及其檢測方法，該空氣凈化裝置具有高效率、低風(fēng)阻、高容塵量，可實現(xiàn)顆粒物過濾器壽命檢測，并且其壽命檢測方法簡單、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、穿透能力強的特點。
[0003]建筑物圍護結(jié)構(gòu)的縫隙滲透、自然通風(fēng)、強制通風(fēng)等手段，將使居住、辦公等室內(nèi)外的空氣每小時大約交換一次，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達到使用壽命到目前為止尚未見到相應(yīng)專利描述方法。
[0005]達到使用壽命的顆粒物過濾器會失去預(yù)期的凈化效果，同時在某種誘因下(例如震動)可能會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.時間預(yù)定法:假設(shè)了過濾器在不同檔位的使用壽命(小時)，通過運行統(tǒng)計的方式進行累積時間，達到設(shè)定值時報警提示。
[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)，不適合國內(nèi)PM2.5濃度在10-600劇烈變化的環(huán)境。同時用于使用習(xí)慣不同，國內(nèi)基本采用間歇開機的方式，使得實際統(tǒng)計方式位差較大。
[0009]2.灰度比色法:使用標(biāo)有灰度比例分級的比色卡，同使用中的過濾器表面顏色進行對比，當(dāng)表面灰度接近比色卡建議更換的灰度時，表面顆粒物過濾器已經(jīng)達到使用壽命，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)，國內(nèi)需要進行頻繁的比色操作，顯然不切合實際。
[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阻力對比法進行壽命判斷，當(dāng)阻力達到初始值的2倍時，即認為過濾器已經(jīng)達到使用壽命，簡單可靠。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]國內(nèi)市場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。但是PP濾紙的失效機制主要同靜電駐極的靜電場強度相關(guān)，與容塵量、風(fēng)阻變化值的關(guān)良性不強，盡管是呈正相關(guān)的趨勢，但是在壽命期內(nèi)，風(fēng)阻的變化范圍不足以作為檢測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)范市場行為并促進行業(yè)、市場規(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)品中壽面檢測方面所存在的不足，提供一種可檢測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，所述的殼體具有一風(fēng)腔，過濾器安裝在風(fēng)腔內(nèi)部進風(fēng)口位置，所述的風(fēng)機安裝在風(fēng)腔外部出風(fēng)口位置，外部氣流經(jīng)過過濾器后進入風(fēng)腔內(nèi)，再通過風(fēng)機將風(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、以及可包含的防護支撐層復(fù)合而成。
[0016]進一步而言，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]進一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的防護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)過測試，其可以預(yù)設(shè)濾紙參數(shù)和傳感器檢測參數(shù)、通過計算來定量的評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(國際權(quán)威機構(gòu)評價空氣凈化效能的主要指標(biāo))、適用面積等原設(shè)計參數(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，可以使濾紙容塵壽命提升I倍以上，同時降低引起PP濾紙失效的不利因素。
[0026]4、更適合于國內(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技術(shù)問題就是提供一種可檢測顆粒物過濾器壽命的室內(nèi)空氣凈化裝置的檢測方法。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)外的壓力差將會規(guī)律變化，檢測壓力差的變化值，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的信號輸入到一個數(shù)據(jù)處理器中，并計算內(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間增加，壓力差的數(shù)值將出現(xiàn)變化，當(dāng)變化值達到設(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)順序為:首先經(jīng)過玻纖濾層，然后流經(jīng)聚丙烯靜電熔噴濾層。
[0029]進一步而言，上述技術(shù)方案中，當(dāng)壓力差數(shù)值達到設(shè)定的數(shù)值時，表示過濾器的使用壽命達到終點，通過視覺或聲音的方式提醒用戶更換過濾器。
[0030]進一步而言，上述技術(shù)方案中，空氣凈化裝置中還設(shè)置有一個計時器，統(tǒng)計空氣凈化裝置中過濾器的累積使用時間，即便壓力差數(shù)值沒有達到預(yù)設(shè)值，但是過濾器到了設(shè)計使用時間，同樣提醒用戶進行過濾器的更換。
[0031]本發(fā)明的壽命測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，同時隨容塵量的增加而阻力呈線性增加的新型濾紙(簡稱GPS濾紙)，制成凈化器的過濾器，通過壓力差檢測，用以判斷過濾器的壽命。這種檢測方法高效準(zhǔn)確，特別適用于國內(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試電路原理圖；
[0035]圖4是本發(fā)明中測試系統(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間變化風(fēng)阻與效率測試數(shù)據(jù)表；
[0038]圖7是PP濾紙和GPS濾紙在自然塵狀態(tài)下，隨使用時間變化CADR值及風(fēng)阻測試數(shù)據(jù)表；
[0039]圖8是PP濾紙和GPS濾紙在自然塵狀態(tài)下，隨使用時間變化CADR值及風(fēng)阻變化曲線圖；
[0040]圖9是PP濾紙和GPS濾紙在香煙煙霧狀態(tài)下，隨使用時間變化CADR值及風(fēng)阻測試數(shù)據(jù)表；
[0041]圖10是PP濾紙和GPS濾紙在香煙煙霧狀態(tài)下，隨使用時間變化CADR值及風(fēng)阻變化曲線