CN204147696U - 空气净化器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种空气净化器，包括一壳体、一风轮机以及一空气过滤层，所述壳体包括一进气口以及一出气口，所述进气口以及出气口之间形成一空气流道，所述风轮机以及空气过滤层依次设置于所述进气口与出气口之间的空气流道内，所述空气过滤层包括一过滤网，该过滤网由一碳纳米管结构组成，该碳纳米管结构由多层碳纳米管膜层叠设置形成，该碳纳米管结构包括多个微孔，该微孔的孔径大于1微米小于2.5微米。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气净化领域，尤其涉及一种空气净化器。
背景技术
PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。与直径较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带例如，重金属、微生物等有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
随着人们生活水平的提高和健康观念的不断更新，人们逐步认识到空气质量的重要性。目前，使用较多的是利用空气净化器对室内空气进行净化处理，然而现有的过滤式空气净化器的过滤材料的微孔孔径较大且不均匀，对PM2.5颗粒物的过滤效果不好。
实用新型内容
有鉴于此，确有必要提供一种对PM2.5过滤效果较好的空气净化器。
本实用新型提供一种空气净化器，包括一壳体、一风轮机以及一空气过滤层，所述壳体包括一进气口以及一出气口，所述进气口以及出气口之间形成一空气流道，所述风轮机以及空气过滤层依次设置于所述进气口与出气口之间的空气流道内，所述空气过滤层包括一过滤网，该过滤网由一碳纳米管结构组成，该碳纳米管结构由多层碳纳米管膜层叠设置形成，该碳纳米管结构包括多个微孔，该微孔的孔径大于1微米小于2.5微米。
与现有技术相比，本实用新型提供的空气净化器具有以下优点：由于过滤层微孔的的孔径大于1微米小于2.5微米，故其透气性好，且可以对PM2.5颗粒物起到很好的过滤作用；另外，碳纳米管的比表面积较大，为170m2/g，对空气中的有毒气体具有很好的吸附作用，不用另外设置吸附层即可达到进一步净化空气的目的。
附图说明
图1为本实用新型提供的空气净化器的剖面示意图。
图2为本实用新型提供的空气净化器的立体示意图。
图3为本实用新型提供的空气净化器中空气过滤层的结构示意图。
图4为本实用新型提供的空气净化器中碳纳米管结构的扫描电镜图。
图5为本实用新型提供的空气净化器中碳纳米管结构的透射电镜图。
图6为本实用新型提供的空气净化器中碳纳米管结构所使用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。
图7为本实用新型提供的空气净化器中碳纳米管结构中所使用的碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。
图8为本实用新型提供的空气净化器中碳纳米管结构中所使用的碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。
图9为本实用新型提供的空气净化器中碳纳米管结构中所使用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
图10为本实用新型提供的空气净化器中碳纳米管结构中所使用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
主要元件符号说明
| 空气净化器 | 10 |
| 壳体 | 110 |
| 进气口 | 111 |
| 出气口 | 112 |
| 风轮机 | 120 |
| 空气过滤层 | 130 |
| 过滤网 | 132 |
| 框架 | 134 |
如下具体实施方式将结合所述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本实用新型提供的空气净化器作进一步的详细说明。
请参阅图1-2，本实用新型实施例提供一种空气净化器10，包括一壳体110、一风轮机120以及一空气过滤层130，所述壳体110包括多个进气口111以及多个出气口112，所述进气口111以及出气口112相连通形成一空气流道，所述风轮机120以及空气过滤层130依次设置于所述进气口111与出气口112之间的空气流道内。
所述壳体110的材料不限，可以为塑料、金属等。所述壳体110的形状和大小均可以根据实际需要进行设计。本实施例中，所述壳体110为一长方体，其材料为塑料。
所述进气口111以及出气口112的形状、大小以及数量均不限，可以根据实际需要设计。所述进气口111以及出气口112的设置方式不限，只要保证所述进气口111以及出气口112相连通形成一空气流道即可。所述进气口111以及出气口112可以直接连通，也可以通过一管道相连通。优选的，所述进气口111以及出气口112设置在所述壳体110中相对的两个面上。本实施例中，所述进气口111以及出气口112的数量均为四个，分别设置在长方形的壳体110相对的两个面上。
所述风轮机120用于将室内空气不断抽入到空气净化器中，以及将净化之后的空气从出气口112吹出，进而使室内的空气循环流动。
请参阅图3-5，所述空气过滤层130包括一过滤网132。所述过滤网132为一碳纳米管结构，且所述碳纳米管结构由多个碳纳米管组成且不含任何杂质。该碳纳米管结构包括多个微孔，所述微孔的孔径大于1微米小于2.5微米，当微孔孔径小于1微米时，会使所述空气净化器的透气性较差，当微孔直径太大时，对PM2.5颗粒物的过滤效果不好。所述碳纳米管结构由多层碳纳米管膜层叠设置形成。该碳纳米管结构中的微孔孔径大小与碳纳米管膜的层数有关，碳纳米管膜的层数越多，碳纳米管结构中的微孔孔径越小。
所述空气过滤层130可进一步包括一框架134。所述过滤网132可以设置在所述框架134上，所述框架134起到支撑和固定所述过滤网132的作用。该框架134可拆卸设置于所述空气净化器10的空气流道内，从而有利于更换所述过滤网132。由于碳纳米管结构比较纯净，具有较大的粘性，所以所述过滤网132可以通过自身粘性直接粘帖在所述框架134上。当然，所述过滤网132也可以通过胶粘剂等粘帖在框架134上。
所述碳纳米管膜可为碳纳米管絮化膜、碳纳米管碾压膜或碳纳米管拉膜。
请参阅图6，所述碳纳米管拉膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述若干碳纳米管沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管拉膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管拉膜的表面。进一步地，所述碳纳米管拉膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管拉膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管拉膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管拉膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑是指碳纳米管拉膜不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管拉膜置于（或固定于）间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管拉膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管拉膜中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。
具体地，所述碳纳米管拉膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管拉膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。具体地，每一碳纳米管拉膜包括多个连续且择优取向排列的碳纳米管片段。该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段包括多个基本相互平行的碳纳米管，该多个基本相互平行的碳纳米管通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该碳纳米管膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列。所述碳纳米管拉膜为从一碳纳米管阵列中拉取获得。根据碳纳米管阵列中碳纳米管的高度与密度的不同，所述碳纳米管拉膜的厚度为0.5纳米~100微米。所述碳纳米管膜的宽度与拉取该碳纳米管膜的碳纳米管阵列的尺寸有关，长度不限。所述碳纳米管膜的结构及其制备方法请参见2008年8月13日公开的，公开号为101239712A的中国实用新型专利申请公开说明书。为节省篇幅，仅引用于此，但所述申请中的所有技术揭露也应视为本实用新型申请技术揭露的一部分。值得注意的是，所述碳纳米管絮化膜并不限于上述制备方法。
请参阅图7，所述碳纳米管絮化膜由多个相互缠绕且均匀分布的碳纳米管。所述碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，形成网络状结构，以形成一自支撑的碳纳米管絮化膜。所述碳纳米管絮化膜各向同性。所述碳纳米管絮化膜可通过对一碳纳米管阵列絮化处理而获得，具体可参见范守善等人于2007年4月13日申请，并于2008年10月15日公开的第CN101284662A号大陆公开专利申请。为节省篇幅，仅引用于此，但所述申请中的所有技术揭露也应视为本实用新型申请技术揭露的一部分。值得注意的是，所述碳纳米管絮化膜并不限于上述制备方法。所述碳纳米管絮化膜的厚度为1微米至2毫米。
请参阅图8，所述碳纳米管碾压膜由多个碳纳米管无序排列、沿一个方向择优取向排列或沿多个方向择优取向排列，相邻的碳纳米管通过范德华力结合。该碳纳米管碾压膜可以通过采用一平面压头沿垂直于上述碳纳米管阵列生长的基底的方向挤压上述碳纳米管阵列而获得，此时所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管无序排列，该碳纳米管碾压膜各向同性；所述碳纳米管碾压膜也可以采用一滚轴状压头沿某一固定方向碾压上述碳纳米管阵列而获得，此时所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管在所述固定方向择优取向排列；所述碳纳米管碾压膜还可以采用滚轴状压头沿不同方向碾压上述碳纳米管阵列而获得，此时所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管沿不同方向择优取向排列此时，所述碳纳米管碾压膜可包括多个部分，每个部分中的碳纳米管沿一个方向择优取向排列，且相邻两个部分中的碳纳米管的排列方向可不同。所述碳纳米管碾压膜的结构及制备方法请参见范守善等人于2007年6月1日申请，于2008年12月3日公开的第CN10131446A号大陆公开专利申请。为节省篇幅，仅引用于此，但所述申请中的所有技术揭露也应视为本实用新型申请技术揭露的一部分。所述的碳纳米管碾压膜的厚度为1微米至1毫米。
所述层叠设置的多层碳纳米管膜中相邻两层碳纳米管膜之间通过范德华力紧密结合。优选的，所述碳纳米管结构由4到8层碳纳米管拉膜层叠设置形成。当碳纳米管膜的层数太少时，微孔的孔径太大，对PM2.5颗粒的过滤效果不好。当碳纳米管膜的层数太多时，会降低空气净化器的透气性，且提高制作成本。由于碳纳米管拉膜中的多个碳纳米管基本沿同一方向择优取向排列，当多层碳纳米管拉膜层叠交叉设置时形成的微孔的孔径比较均匀。
当碳纳米管结构中的每个碳纳米管膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列时，相邻的碳纳米管膜中的碳纳米管之间具有一交叉角度α，且该α大于0度且小于等于90度。优选的，所述交叉角度α为90度。由于多层碳纳米管膜层叠且交叉设置，不同层碳纳米管膜中的碳纳米管之间相互交织形成一网状结构，使所述碳纳米管结构的机械性能增强，同时使所述空气过滤层130具有多个均匀且规则排布的微孔，该微孔的孔径与碳纳米管膜的层数有关，层数越多，微孔的孔径越小。
本实施例中，所述碳纳米管结构由4层碳纳米管拉膜层叠交叉设置形成，该碳纳米管结构中相邻碳纳米管拉膜的交叉角度为90度，该碳纳米管结构中微孔的平均孔径约为1.5微米。
所述碳纳米管膜也可以由多个碳纳米管线组成。该多个碳纳米管线可以相互平行、相互交叉或相互缠绕形成一碳纳米管膜。优选的，所述多个碳纳米管线基本沿相同方向排列。该沿相同方向排列的碳纳米管线之间具有一间隙，由于相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管具有一交叉角度α，且0<α≤90°，当多层碳纳米管膜层叠设置时，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管线相互交叉，从而形成多个孔径均匀的微孔。
所述碳纳米管线可为一非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。
请参阅图9，所述非扭转的碳纳米管线包括大多数沿该非扭转的碳纳米管线轴向方向排列的碳纳米管。非扭转的碳纳米管线可通过将碳纳米管膜通过有机溶剂处理得到。所述碳纳米管膜包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米-1毫米。具体地，可将挥发性有机溶剂浸润所述碳纳米管膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该挥发性有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过挥发性有机溶剂处理的非扭转碳纳米管线与未经挥发性有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。
请参阅图10，所述扭转的碳纳米管线包括大多数绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋排列的碳纳米管。该碳纳米管线可采用一机械力将所述碳纳米管膜两端沿相反方向扭转获得。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。
所述碳纳米管线及其制备方法请参见范守善等人于2002年9月16日申请的，2008年8月20日公告的，公告号为CN100411979C的中国专利；以及于2005年12月16日申请的，2009年6月17日公告的，公告号为CN100500556C的中国专利。
所述空气净化器10的工作原理为：用风轮机120将室内空气抽入到空气净化器10的空气流道内，通过内置的空气过滤层130过滤空气，经过空气过滤层得到净化的空气，该净化的空气被风轮机120从出气口吹出进入室内。
所述空气净化器10可进一步包括一加湿装置（图未示），用于增加空气的湿度。该加湿装置可以位于所述出气口112处。
所述空气净化器10可进一步包括一负离子发生器（图未示）位于所述出气口112，工作时负离子发生器中的高压产生的直流负高压，可以将空气不断电离，产生大量负离子，形成负离子气流，负离子能够与空气中的污染颗粒物凝聚成团，并将其沉降，进一步达到清洁、净化空气的目的。负离子发生器中的高压产生的强电场还可以击穿一些细菌，病毒和微生物的细胞壁，并将其杀死。另外，空气负离子还能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧、减少过多活性氧对人体的危害。
所述空气净化器10可进一步包括一智能监控系统（图未示），该智能监控系统用于实时对空气的质量做出判断。另外，智能监控系统还能对空气过滤层的寿命，水箱的水位等进行监控。
可以理解，所述加湿装置、智能监控系统以及负离子发生器均为可选择元件，可以根据实际需要进行设置。
本实用新型实施例提供的空气净化器使用碳纳米管结构作为空气过滤层，当4-8层碳纳米管拉膜层叠交叉设置时，就可以使该碳纳米管层微孔的平均孔径大于1微米小于2.5微米，且由于碳纳米管的质量较轻，所以本实施例的空气净化器具有质量轻、厚度薄、成本低、透气性好等特点；由于碳纳米管拉膜中的多个碳纳米管基本沿同一方向择优取向排列，所以多层碳纳米管拉膜层叠交叉形成的过滤层中的微孔大小比较均匀，所以本实施例的空气净化器对PM2.5颗粒物具有很好的过滤作用；由于碳纳米管的比表面积较大，为170m2/g，对空气中的异味、有毒气体和部分细菌等具有很好的吸附作用，不用另外设置吸附层即可达到进一步净化空气的目的；另外，由于本案中的碳纳米管结构比较纯净，具有较大的粘性，过滤层可以不使用胶粘剂等即可很好的附着在框架上，而且粘性较大，还可以粘附一些较难过滤的粉尘。
另外，本领域技术人员还可在本实用新型精神内作其它变化，当然这些依据本实用新型精神所作的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围内。
Claims (10)
1.一种空气净化器，包括一壳体、一风轮机以及一空气过滤层，所述壳体包括一进气口以及一出气口，所述进气口以及出气口之间形成一空气流道，所述风轮机以及空气过滤层依次设置于所述进气口与出气口之间的空气流道内，其特征在于，所述空气过滤层包括一过滤网，该过滤网由一碳纳米管结构组成，该碳纳米管结构由多层碳纳米管膜层叠设置形成，该碳纳米管结构包括多个微孔，该微孔的孔径大于1微米小于2.5微米。
2.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述碳纳米管膜为碳纳米管絮化膜、碳纳米管碾压膜或碳纳米管拉膜。
3.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述碳纳米管膜由多个碳纳米管构成。
4.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述碳纳米管膜由碳纳米管线构成，该碳纳米管线为由多个碳纳米管组成的一线状结构。
5.如权利要求2所述的空气净化器，其特征在于，所述碳纳米管结构由4到8层碳纳米管拉膜层叠设置，每层碳纳米管拉膜由多个基本沿同一方向延伸的碳纳米管组成，相邻的碳纳米管拉膜中的碳纳米管的延伸方向具有一交叉角度α，且该α大于0度且小于等于90度。
6.如权利要求5所述的空气净化器，其特征在于，相邻的碳纳米管拉膜中的碳纳米管的延伸方向的交叉角度α等于90度。
7.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述空气过滤层可拆卸设置于所述空气流道内，该空气过滤层进一步包括一框架，所述过滤网设置于该框架上。
8.如权利要求7所述的空气净化器，其特征在于，所述碳纳米管结构具有黏性，所述过滤网通过碳纳米管结构自身的黏性粘帖在所述框架上。
9.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述空气净化器进一步包括一加湿装置，该加湿装置位于所述出气口处。
10.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述空气净化器进一步包括一负离子发生器，该负离子发生器位于所述出气口处。
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