一种高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件及其应用

摘要

本发明公开了一种高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件及其应用，空调过滤组件包括高效低阻抗菌过滤层、菱形格滤网层；高效低阻抗菌过滤层由抗菌防霉过滤支撑层及高效低阻静电棉过滤层构成；菱形格滤网层的表面涂覆有纳米银涂料；菱形格滤网层由多条纵向排列分布的铝条组成，纵向排列的每条铝条呈波浪状，相邻的两条铝条之间形成多个首尾相连的菱形网格；菱形网格的边长为5‑7mm；菱形网格的深度为7‑8mm；铝条的宽度为1‑1.5mm，铝条的厚度为0.5‑1mm；菱形格滤网层的横截面呈波浪形；波浪形的波高为18‑22mm，波长为20‑25mm。本发明的空调过滤组件能够实现高效、低阻过滤、抗菌、可重复冲洗低成本维护等功能一体化。

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气净化材料及其应用的技术，尤其涉及一种高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件及在中央空调、家用空调机中的应用。

背景技术

近年来，由于全人类社会及工业的发展，大气污染物的排放总量长年居高，尤其是PM2.5等颗粒物浓度超标严重，严重影响了国家社会经济的可持续发展和人民的生命健康。

为了提高生活环境中的空气质量，市场上有了空气净化器，只要在室内开空气净化器就能有效的改善环境，但是一般的空气净化器都需要额外增加设备且价格昂贵，大多数单位和家庭无法承受，而且空气净化器功耗较高净化效率参差不齐，有些设备伴有臭氧，很多办公单位和普通收入的家庭也难以承担增加的设备成本及电费。

同时，空调已经在更早普及在办公及家庭环境，空调上均会设计空气过滤网或/和棉质滤芯，用于把送入室内较大的空气尘埃粒子过滤掉，以达到室内空气的高品质。现有空调在使用一段时间后，空调过滤网或/和棉质滤芯上会集聚一定的灰尘，一定温、湿度条件下，如果不及时清洁，空调过滤网/和棉质滤芯上聚集的灰尘过多，容易滋生细菌，造成室内空气的二次污染，影响室内空气的质量。另外，空调过滤网或/和棉质滤芯上聚集的灰尘过多会引起网眼堵塞造成通风不畅，在空调器运行时就会增加进风口处的空气运行阻力，导致能耗增加，影响制冷制热效果，不利于空调器的整体运行；风阻增大也会产生噪音问题，降低用户体现感。棉质滤芯为消耗性耗材，风阻大，耐久性差，其风阻为大于50Pa连续使用3个月后需要更换，维护成本高。因此，如何对现有的空调过滤组件进行改造、增配，实现高效、低阻过滤、抗菌、低成本维护等功能一体化效果，是目前空调市场的空白。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件。

本发明的目的之二在于提供一种高效低阻抗菌低成本维护的空调设备，具体包括安装在空调设备出风口上的可拆卸清洗的空调过滤组件，该空调过滤组件采用本发明所述的高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件，包括由滤入至滤出方向依次设置且投影面积相同的高效低阻抗菌过滤层、菱形格滤网层；

所述高效低阻抗菌过滤层由抗菌防霉过滤支撑层及其一面复合的高效低阻静电棉过滤层构成，所述抗菌防霉过滤支撑层是纤维分子中混有抗菌防霉纳米粒子的聚合物纤维长丝层，长丝直径2-4μm；所述高效低阻静电棉过滤层为针刺无纺布，克重为30-50g/m

所述菱形格滤网层的表面涂覆有纳米银涂料；菱形格滤网层由多条纵向排列分布的铝条组成，纵向排列的每条铝条呈波浪状，相邻的两条铝条之间形成多个首尾相连的菱形网格；所述菱形网格的边长为5-7mm；所述菱形网格的深度为7-8mm；所述铝条的宽度为1-1.5mm，所述铝条的厚度为0.5-1mm；所述菱形格滤网层的横截面呈波浪形；所述波浪形的波高为18-22mm，波长为20-25mm。

进一步地，所述菱形网格的边长为6mm；所述菱形网格的深度为6mm；所述铝条的宽度为1.5mm，所述铝条的厚度为0.5mm；所述菱形格滤网层的横截面呈波浪形；所述波浪形的波高为20mm，波长为25mm。

进一步地，空调过滤组件还包括用于包覆所述高效低阻抗菌过滤层与菱形格滤网层周缘的可拆装框架；所述可拆装框架通过卡扣结构安装在空调设备的出风口/进风口。

进一步地，所述可拆装框架包括第一柔性包框和第二柔性包框；所述第一柔性包框、第二柔性包框的接触位置通过榫接实现拆装。

进一步地，所述抗菌防霉纳米粒子的平均粒径在20-80nm；抗菌防霉纳米粒子选自纳米银粒粒子纳米银粒子、石墨烯粒子、氧化锌粒子、二氧化钛粒子或氧化银粒子中的一种或几种的混合物。

进一步地，所述聚合物纤维为聚乳酸、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、聚丙烯腈或聚氨酯纤维的一种或几种混合物。

进一步地，所述高压电晕放电电场中电压为30-60KV，放电时间为1-10s。

进一步地，所述高效低阻抗菌过滤层的制备方法如下：

a、PM2.5抗菌防霉聚合物溶液的制备

按如下质量百分比：聚合物20-28％，溶剂65-75％，抗菌防霉纳米粒子0.1-3％，将聚合物、溶剂和抗菌防霉纳米粒子混配后，升温至35-90℃并机械搅拌1-3h，得到含抗菌防霉纳米粒子的聚合物溶液；

b、PM2.5抗菌防霉过滤支撑层的制备

将含抗菌防霉纳米粒子的聚合物溶液注入纺丝孔孔径为100-300μm的离心纺丝罐中，同时以50r/s的速率增加纺丝罐的转速至4000-6000r/min，含抗菌防霉纳米粒子的聚合物溶液在离心力的作用下，形成连续的直径为2-4μm长丝，长丝在重力的作用下降落和沉积在常规铺网帘表面形成抗菌防霉过滤支撑层；

c、PM2.5高效低阻静电棉过滤层的制备

将聚丙烯短纤维依次经过开松混合、梳理、铺网，制成聚丙烯纤维网，然后再经过针刺机多道针刺加固成克重为30-50g/m

d、超声波复合制备高效低阻抗菌防霉过滤材料

将抗菌防霉过滤支撑层和高效低阻静电棉过滤层通过超声波复合机热粘合，得到高效低阻抗菌防霉过滤材料，其中超声波复合的时间为1.5-3s，频率为15-25kHz；

e、高效低阻抗菌过滤层的制备

将上述高效低阻抗菌防霉过滤材料裁剪成空调过滤网所需的大小规格。

进一步地，所述聚合物选用聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇或聚氨酯纤维的一种或几种混合物；所述的溶剂为水、乙醇、二甲基甲酰胺、二氯甲烷或丙酮中的一种。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：一种高效低阻抗菌低成本维护的空调设备包括安装在空调设备进、出风口上的可拆卸清洗的空调过滤组件，该空调过滤组件采用如上所述的高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件。空调设备主要为家用空调主机或者中央空调、新风系统等设备，本申请空调过滤组件能够实现多次可拆卸清洗重复使用功能，清洗后的空调过滤组件过滤效率、通风阻力、杀菌功效没有很大的变化。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过优选适用于中央空调、家用空调机的高效低阻PM2.5抗菌防霉过滤材料，通过设计空调过滤网的结构，将高效低阻PM2.5抗菌防霉过滤材料制成高效低阻抗菌过滤层，结合菱形格滤网层作为支撑层，按照一定顺序排列组成的复合空调过滤网，能在保证PM2.5高效低阻过滤之后能进一步处理细菌、霉菌、病毒等杀灭问题，对比现有的金属过滤网或/和棉质滤芯，其过滤净化杀菌效果更好，同时保证通风低阻，更适合用于中央空调、家用空调设备进、出风口的安装；

(2)另外，菱形格滤网层在纵向方向和横向方向上分别呈一定程度的菱形和波浪状的设计，使菱形格滤网层的比表面积尽可能增大，然后经过纳米银涂料表面涂覆处理，极大提高菱形格滤网层抗菌防霉效果，有效杀灭依附在其表面多种细菌和病毒；可拆卸框架的柔性材质、可拆卸结构的设计，可以有效安装、放置两层变形的滤网，安装体积小，便于更换安装滤网，框架上的两层过滤层均可以重复利用，使用寿命长，可拆装清洗，方便清洁，可重复使用；本发明的空调过滤组件能够实现高效、低阻过滤、抗菌、降低维护成本等功能一体化。

附图说明

图1为本发明较佳实施例高效低阻抗菌低成本维护的家用空调及空调过滤组件的组装示意图；

图2为本发明较佳实施例高效低阻抗菌低成本维护的家用空调及空调过滤组件另一角度的组装示意图；

图3为本发明较佳实施例高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件的立体示意图；

图4为本发明较佳实施例高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件的平铺示意图；

图5为图4中A区域的放大示意图；

图6为本发明较佳实施例菱形格滤网层的横向截面示意图；

图7为本发明较佳实施例菱形格滤网层的纵向截面示意图；

图8为本发明较佳实施例菱形格滤网层的实物图；

图9为本发明较佳实施例菱形格滤网层的另一角度的实物；

图10为本发明较佳实施例3高效低阻抗菌低成本维护的中央空调设备及空调过滤组件的组装示意图；

图11为本发明较佳实施例3高效低阻抗菌低成本维护的中央空调设备及空调过滤组件另一方式的组装示意图；

图12为本发明较佳实施例3高效低阻抗菌低成本维护的中央空调设备及空调过滤组件另一角度的组装示意图。

图中：100、空调过滤组件；1、高效低阻抗菌过滤层；11、抗菌防霉过滤支撑层；12、高效低阻静电棉过滤层；2、菱形格滤网层；21、铝条；3、可拆装框架；31、第一柔性包框；32、第二柔性包框；33、卡扣结构；200、空调主机；300、通风管道；400、中央空调设备；a、菱形网格；a1、菱形网格的边长；a2、菱形网格的深度；b1、菱形格滤网层横截面波浪形的波高；b2、菱形格滤网层横截面波长。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

如图1-12所示，一种高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件100，包括由滤入至滤出方向依次设置且投影面积相同的高效低阻抗菌过滤层1、菱形格滤网层2；

所述高效低阻抗菌过滤层由抗菌防霉过滤支撑层11及其一面复合的高效低阻静电棉过滤层12构成，所述抗菌防霉过滤支撑层是纤维分子中混有抗菌防霉纳米粒子的聚合物纤维长丝层，长丝直径2-4μm；所述高效低阻静电棉过滤层为针刺无纺布，克重为30-50g/m

所述菱形格滤网层的表面涂覆有纳米银涂料；菱形格滤网层2由多条纵向排列分布的铝条21组成，纵向排列的每条铝条呈波浪状，相邻的两条铝条之间形成多个首尾相连的菱形网格a；所述菱形网格的边长a1为5-7mm；所述菱形网格的深度a2为7-8mm；所述铝条的宽度为1-1.5mm，所述铝条的厚度为0.5-1mm；所述菱形格滤网层的横截面呈波浪形；菱形格滤网层横截面波浪形的波高b1为18-22mm，菱形格滤网层横截面波长b2为20-25mm。

作为进一步优选方案，所述菱形网格的边长为6mm；所述菱形网格的深度为6mm；所述铝条的宽度为1.5mm，所述铝条的厚度为0.5mm；所述菱形格滤网层的横截面呈波浪形；所述波浪形的波高为20mm，波长为25mm。

作为进一步优选方案，空调过滤组件还包括用于包覆所述高效低阻抗菌过滤层与菱形格滤网层周缘的可拆装框架3；所述可拆装框架通过卡扣结构33安装在空调设备的出风口/进风口。

作为进一步优选方案，所述可拆装框架包括第一柔性包框31和第二柔性包框32；所述第一柔性包框、第二柔性包框的接触位置通过榫接实现拆装。第一柔性包框和第二柔性包框采用具有一定柔韧性的塑料制备而成。

作为进一步优选方案，所述抗菌防霉纳米粒子的平均粒径在20-80nm；抗菌防霉纳米粒子选自纳米银粒子、石墨烯粒子、氧化锌粒子、二氧化钛粒子或氧化银粒子中的一种或几种的混合物。

作为进一步优选方案，所述聚合物纤维为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇或聚氨酯纤维的一种或几种混合物。

作为进一步优选方案，所述高压电晕放电电场中电压为30-60KV，放电时间为1-10s。

作为进一步优选方案，所述高效低阻抗菌过滤层的制备方法如下：

a、PM2.5抗菌防霉聚合物溶液的制备

按如下质量百分比：聚合物20-28％，溶剂65-75％，抗菌防霉纳米粒子0.1-3％，将聚合物、溶剂和抗菌防霉纳米粒子混配后，升温至35-90℃并机械搅拌1-3h，得到含抗菌防霉纳米粒子的聚合物溶液；

b、PM2.5抗菌防霉过滤支撑层的制备

将含抗菌防霉纳米粒子的聚合物溶液注入纺丝孔孔径为100-300μm的离心纺丝罐中，同时以50r/s的速率增加纺丝罐的转速至4000-6000r/min，含抗菌防霉纳米粒子的聚合物溶液在离心力的作用下，形成连续的直径为2-4μm长丝，长丝在重力的作用下降落和沉积在常规铺网帘表面形成抗菌防霉过滤支撑层；

c、PM2.5高效低阻静电棉过滤层的制备

将聚丙烯短纤维依次经过开松混合、梳理、铺网，制成聚丙烯纤维网，然后再经过针刺机多道针刺加固成克重为30-50g/m

d、超声波复合制备高效低阻抗菌防霉过滤材料

将抗菌防霉过滤支撑层和高效低阻静电棉过滤层通过超声波复合机热粘合，得到高效低阻抗菌防霉过滤材料，其中超声波复合的时间为1.5-3s，频率为15-25kHz；

e、高效低阻抗菌过滤层的制备

将上述高效低阻抗菌防霉过滤材料裁剪成空调过滤网所需的大小规格。

本发明高效低阻抗菌过滤层具有以下优点：

a、利用含抗菌防霉纳米粒子的聚合物超细纤维，有效增大抗菌防霉粒子与致病菌的接触面积，利用超细纤维高的孔隙率，达到更持久的抗菌防霉效果。

b、利用针刺无纺布得到高效低阻静电棉过滤层，PM2.5过滤效率≥99％，风阻≤10Pa，解决了过滤效率和风阻相矛盾的问题。

c、利用表面电荷的抑菌作用与抗菌防霉纳米粒子相结合，提高抑菌防霉效果。

d、抗菌防霉过滤支撑层和高效低阻静电棉过滤层通过超声波粘合机复合，避免了化学粘合剂对环境的污染，复合效果好，工序简单。

e、抗菌防霉纳米粒子与聚合物混合后成丝，抗菌防霉粒子是融合在构成超细纤维的聚合物高分子之间，而不是仅附着于纤维表面，因此不易与纤维分离且均匀分布，提高了抗菌防霉的耐久性。

作为进一步优选方案，所述聚合物选用聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇或聚氨酯纤维的一种或几种混合物；所述的溶剂为水、乙醇、二甲基甲酰胺、二氯甲烷或丙酮中的一种。

以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。

实施例1：

一种高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件100，包括由滤入至滤出方向依次设置且投影面积相同的高效低阻抗菌过滤层1、菱形格滤网层2以及用于包覆所述高效低阻抗菌过滤层与菱形格滤网层周缘的可拆装框架3；所述可拆装框架包括第一柔性包框31和第二柔性包框32；所述第一柔性包框、第二柔性包框的接触位置通过榫接实现拆装。第一柔性包框和第二柔性包框采用具有一定柔韧性的塑料制备而成。所述可拆装框架通过卡扣结构33安装在空调主机的出风口。

所述高效低阻抗菌过滤层由抗菌防霉过滤支撑层11及其一面复合的高效低阻静电棉过滤层12构成，所述抗菌防霉过滤支撑层是纤维分子中混有抗菌防霉纳米粒子的聚合物纤维长丝层，长丝直径2-4μm；所述高效低阻静电棉过滤层为针刺无纺布，克重为30-50g/m

所述菱形格滤网层的表面涂覆有纳米银涂料；菱形格滤网层由多条纵向排列分布的铝条21组成，纵向排列的每条铝条呈波浪状，相邻的两条铝条之间形成多个首尾相连的菱形网格a；所述菱形网格的边长a1为6mm；所述菱形网格的深度a2为6mm；所述铝条的宽度为1.5mm，所述铝条的厚度为0.5mm；所述菱形格滤网层的横截面呈波浪形；菱形格滤网层横截面波浪形的波高b1为20mm，菱形格滤网层横截面波长b2为25mm。

其中，本发明所述高效低阻抗菌过滤层的制备方法如下：

a、PM2.5抗菌防霉聚合物溶液的制备

按如下质量百分比：聚乙烯醇22％，二氯甲烷溶液75％，抗菌防霉纳米粒子3％，将聚合物、溶剂和抗菌防霉纳米粒子混配后，升温至45℃并机械搅拌3h，得到含抗菌防霉纳米粒子的聚合物溶液；

b、PM2.5抗菌防霉过滤支撑层的制备

将含抗菌防霉纳米粒子的聚乙烯醇溶液注入纺丝孔孔径为150μm的离心纺丝罐中，同时以50r/s的速率增加纺丝罐的转速至4500r/min，含抗菌防霉纳米粒子的聚乙烯醇溶液在离心力的作用下，形成连续的直径为3μm长丝，长丝在重力的作用下降落和沉积在常规铺网帘表面形成抗菌防霉过滤支撑层；

c、PM2.5高效低阻静电棉过滤层的制备

将聚丙烯短纤维依次经过开松混合、梳理、铺网，制成聚丙烯纤维网，然后再经过针刺机多道针刺加固成克重为55g/m

d、超声波复合制备高效低阻抗菌防霉过滤材料

将抗菌防霉过滤支撑层和高效低阻静电棉过滤层通过超声波复合机热粘合，得到高效低阻抗菌防霉过滤材料，其中超声波复合的时间为2s，频率为25kHz；

e、高效低阻抗菌过滤层的制备

将上述高效低阻抗菌防霉过滤材料裁剪成空调过滤网所需的大小规格。

本发明所述菱形格滤网层根据波浪状及菱形的结构设计，由多条铝条加工而成。

最终组装后得到高效低阻抗菌可重复冲洗的空调过滤组件，如图3所示。

对比例1

空调过滤组件，与实施例1相比，用常规的空调过滤网+过滤棉芯，空调过滤网采用型号为KFR35/DY-IA的空调滤网，过滤棉芯采用常规过滤棉芯，其面积大小与实施例1高效低阻抗菌过滤层的大小一致。

对比例2

空调过滤组件，与实施例1相比，菱形格滤网层采用常规的空调过滤网代替，空调过滤网采用型号为KFR35/DY-IA的空调过滤网，即包括高效低阻抗菌过滤层、空调过滤网；其他条件与实施例1相同。

实施例2：

如图1-2所示，一种高效低阻抗菌低成本维护的家用空调，包括空调主机200，安装在空调主机出风口上的可拆卸清洗的空调过滤组件，该空调过滤组件采用实施例1的可重复冲洗的空调过滤组件100。

实施例3：

如图10-12所示，一种高效低阻抗菌低成本维护的中央空调，包括中央空调设备400和与中央空调设备连接的通风管道300，在本实施方式中，空调过滤组件可以安装在通风管道出风口，如图10所示；或者空调过滤组件可以安装在通风管道进风口上，如图11所示；又或者空调过滤组件可以安装在中央空调设备内，如图12所示，在该示例中，空调过滤组件可以作为初效过滤器安装在中央空调设备内进风口处(如图12的视图左侧)，也可以作为中效过滤器安装在中央空调设备内出风口处(如图12的视图右侧)；该空调过滤组件采用实施例1的可重复冲洗的空调过滤组件100。

效果评价及性能检测

将对比例1-2与实施例1进行对比，分别测定了过滤效率、风阻、抗菌效果(24h细菌减少率)、防霉等级(28天后)和抗菌持久性，抗菌持久性按连续使用6个月后的抗菌效果表示，结果见表1。

表1为实施例1与对比例1-2空调过滤组件的性能测试数据

由表l可以看出，相对于对比例1，本发明通过优选适用于家用空调机的高效低阻PM2.5抗菌防霉过滤材料，通过设计空调过滤网的结构，将高效低阻PM2.5抗菌防霉过滤材料制成高效低阻抗菌过滤层，结合菱形格滤网层作为支撑层，按照一定顺序排列组成的复合空调过滤网，能在保证PM2.5高效低阻过滤之后能进一步处理细菌、霉菌、病毒等杀灭问题，对比现有的金属过滤网或/和棉质滤芯，其过滤净化杀菌效果更好，同时保证通风低阻，更适合用于家用空调设备出风口的安装。与对比例2相比，由于没有菱形格滤网层，高效低阻抗菌过滤层没有得到有效的支撑，更重要的是，一般过滤网没有进行纳米粒子表面处理，因此其持续抗菌效果会下降，而且现有的过滤网的网孔非常小，网孔小于1×1mm，因此风阻相对提高。

总而言之，本发明的空调过滤组件能够实现高效、低阻过滤、抗菌、降低维护成本(可重复冲洗)等功能一体化。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。