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CN106390676A - 一种节能型汽车空气净化装置与工艺 - Google Patents

一种节能型汽车空气净化装置与工艺 Download PDF

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CN106390676A
CN106390676A CN201611014636.7A CN201611014636A CN106390676A CN 106390676 A CN106390676 A CN 106390676A CN 201611014636 A CN201611014636 A CN 201611014636A CN 106390676 A CN106390676 A CN 106390676A
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CN
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desorption
adsorption
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air
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CN201611014636.7A
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陆朝阳
徐遵主
李明
孙永嘉
费正连
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Original Assignee
NANJING UNIVERSITY OF ENVIRONMENTAL PLANNING AND DESIGN INSTITUTE Ltd
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Abstract

本发明公开了一种节能型汽车空气净化装置与工艺，属于空气净化、资源与能源回用领域。它包括吸附脱附室，气流进入吸附脱附室内，完成吸附过程后，吸附脱附室排出气体，进入到汽车空调系统；吸附脱附室内的吸附剂饱和后，来自发动机气缸排气歧管总管的脱附气进入吸附脱附室内，完成脱附过程后，吸附脱附室排出脱附排气，进入到补充空气管路。本发明可以在任意天气条件与空气质量下使用，保证车内空气清洁健康，同时可将汽车废气热量合理回用，节能与资源节约效果显著，它可以使吸附剂循环再生、尾气余热再利用、脱附气资源回用，对节约资源、能源，维持车内清洁，保障人员健康有重大意义。

Description

一种节能型汽车空气净化装置与工艺
技术领域
本发明涉及汽车内部空气吸附净化、热力脱附、余热利用、资源回用等领域，尤其涉及一种节能型汽车空气净化装置与工艺。
背景技术
汽车已在生活中大量使用，人们对乘坐舒适性、车内空气清洁、自身健康的要求越来越高。车内是一个密闭空间，空气流通不畅，容易出现气体污染和异味，且会随着时间累积。尤其是新车，内饰选用的皮革、桃木、工程塑料及金属、油漆等会产生挥发性有有机物，如苯、甲醛、二甲苯、丙酮等，这些有机物会严重影响驾驶员及车内乘坐人员的健康，长时间处于这种环境中还会增加致癌风险。据文献报道，中国装饰协会室内空气监测中心累计对200辆新车的检验发现，近九成的汽车都存在车内空气严重超标问题，最严重的超标50倍左右。
目前中高档汽车普遍使用的空气净化工艺为过滤、吸附、负离子及紫外等，其中核心的部分为吸附剂吸附。由于吸附剂无法再生，需要频繁更换，费时费力，而且吸附有污染物的吸附剂作为固体废弃物仍需要进一步处理，不仅花费处理成本，还造成不必要的资源、能源浪费，在环境中还存在二次污染风险。此外，吸附剂吸附容量与更换周期会随着使用工况变化，来不及更换或无法确定何时更换时，通风系统对车内人员会造成意想不到的伤害。
中国发明专利，公开号：1903600，公开日：2007-01-31，公开了一种汽车空气净化系统，包括循环风门、风机、负离子发生器、过滤器、吸附器等。该发明可以有效地调节车厢内空气质量。但由于脱附工艺所需热风来源、有限空间内布置复杂的吸附脱附切换设备及管路、脱附气难以处理等均存在较大困难，同多数汽车空气净化器专利一样，吸附剂无法再生，只能频繁更换。
中国发明，公开号：101596390，公开日：2009-12-09，公开了一种空气净化装置，目的在于解决空气净化装置中吸附剂的脱附问题，从而能够利用可再生吸附剂持续地吸附空气中的有害气体。其技术手段是在主风道中靠近吸附单元处设有一个加热元件，该加热元件在主风道内形成一个高温区，高温区的侧壁设有保温层，高温区的两端均设有风门，至少吸附单元和加热元件位于高温区内，污风排风口和循环风口分别设在吸附单元的两侧，并且循环风口设在有加热元件的一侧，排污风机的进气端与污风排风口连通，排气端则分为两路，一路通过循环风门和循环风管通往循环风口，另一路通过排污风门及排污风管与室外连通。其不足之处是：1)该专利属于室内或工业气体净化装置，占地大、造价高，在汽车空调总成中无法集成；2)脱附热风来源于电加热，功耗大，在汽车空气净化器领域大功率电源无法实现，相比本专利余热利用，环保效益差；3)该专利只设一室，吸附脱附交替进行，即脱附时，无法达到污染空气处理目的，实用性差，不适合汽车内空气净化。
中国发明专利，授权公告号CN 101444634B，授权公告日2013.02.20，公开了一种室内空气净化装置，包括机壳、控制系统，引风系统、吸附系统和催化燃烧系统。通过引风系统将含有有害物质的空气在常温下通过吸附系统，实现室内空气净化。加热吸附材料，从吸附材料上脱附出来的有害物质经过催化燃烧系统的催化剂的作用下将室内的有害物质一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、甲醛和乙酸乙酯等污染物经过催化剂的作用完全转化为二氧化碳和水。其可多次重复循环工作，吸附材料通过加热的方式实现原位再生。它与传统的吸附法相比，不用更换任何消耗品，在甲醛浓度为1.4mg/m3的50m3的房间运行此装置24小时后，用酚试剂法检测甲醛浓度为0.06mg/m3。低于中国标准中所规定的0.10mg/m3。其不足之处是：1)应用范围不同，该专利主要应用于室内甲醛净化、工业厂房废气净化，与工业中常用的吸附催化耦合工艺类似，同样占地大(装置主体、两台风机)、造价高，无法与汽车空调总成集成；2)类似的，脱附热源需要使额外的加热装置(加热带、加热板)既不易安装，又缺乏大功率电源，因此单独处理室内气体没有问题，难以移植到汽车领域。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对目前汽车空气净化器需要频繁更换吸附剂造成更换与二次处理成本高，资源与能源浪费严重的问题，本发明提供一种节能型汽车空气净化装置与工艺。它可以使吸附剂循环再生、尾气余热再利用、脱附气资源回用，对节约资源、能源，维持车内清洁，保障人员健康有重大意义。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种节能型汽车空气净化装置，包括吸附脱附室和风口，其特征在于，风口和脱附气进气管道位于吸附脱附室一端，吸附排气管道和脱附气排气管道位于吸附脱附室另一端，脱附气排气管道与补充空气管路连通。气流进入吸附脱附室内，完成吸附过程后，吸附脱附室排出气体，进入到汽车空调系统；吸附脱附室内的吸附剂饱和后，来自发动机气缸排气歧管总管的脱附气进入吸附脱附室内，完成脱附过程后，吸附脱附室排出脱附排气，进入到补充空气管路。
吸附脱附室内的吸附剂吸附饱和后，吸附脱附室进行脱附，将饱和的吸附剂脱附干净，从理论上讲不需要更换，但实际上由于长时间使用，比如3-5年以后，吸附剂表面发生变化，或者不可逆的损耗会导致吸附能力下降，适当更换一下可以保证效果。
优选地，吸附脱附室上设有吸附脱附进气切换阀和吸附脱附排气切换阀，将吸附脱附室分为吸附脱附一室和吸附脱附二室，且吸附脱附一室和吸附脱附二室中均装有高吸附性能的吸附剂材料。
吸附脱附室中间设有隔板，吸附脱附进气切换阀和吸附脱附排气切换阀分别设在隔板的两端。
优选地，脱附气进气切换阀位于吸附脱附一室和吸附脱附二室脱附气进气管道的交叉口上；脱附气排气切换阀位于吸附脱附一室和吸附脱附二室脱附气排气管道的交叉口上。
优选地，吸附脱附室内设置有高温烟气报警装置，温度上限设置为700℃～750℃，超过温度上限，高温烟气报警装置与吸附脱附进气切换阀、吸附脱附排气切换阀、自动阀I、自动阀II和风机电信号连接。
优选地，还包括自动阀I和自动阀II，自动阀I设置在发动机气缸排气歧管总管和脱附气进气切换阀之间的脱附气进气管道上，自动阀II设置在补充空气管路和脱附气排气切换阀之间的脱附气排气管道上。
优选地，还包括内循环风口和外循环风口脱附风口，内循环风口和外循环风口分别设有内循环滤清器和外循环滤清器，脱附气体中的固体颗粒物可以被截留，达到初步过滤效果。
内循环滤清器和外循环滤清器中含有滤棉、滤布、滤网等常用过滤材料，通过微孔截留初步滤除固体颗粒物后，进入吸附脱附一室或吸附脱附二室。
优选地，内循环风口设有内循环控制阀，吸附脱附室的吸附排气管道上设有风机。
内循环控制阀控制内循环风口是开还是关闭，当内循环控制阀打开时，内循环风口打开，车内空气经过内循环滤清器，进入吸附脱附室进行吸附后，吸附排气可以由风机抽入风管中，进入汽车空调系统内；当内循环风口关闭，室外空气经过外循环滤清器，进入吸附脱附室进行吸附后，吸附排气可以由风机抽入风管中，进入汽车空调系统内。风机只能抽吸室外空气。
一种节能型汽车空气净化工艺，根据以上所述的一种节能型汽车空气净化装置，其特征在于，包括以下步骤：
A、阀门控制：吸附脱附进气切换阀和吸附脱附排气切换阀切换到吸附脱附一室一侧，脱附气进气切换阀和脱附气排气切换阀也切换到吸附脱附一室一侧，附脱附一室切换为吸附室；
B、吸附过程：气流从内循环风口或外循环风口，经过内循环滤清器和外循环滤清器，进入吸附脱附一室，吸附脱附一室内的吸附剂(高性能的吸附剂)将气体污染物组分(如苯、醛等VOCs)去除，打开风机，风机将吸附脱附一室排出的吸附排气，送至汽车空调系统，完成吸附过程；
内循环控制阀控制内循环风口是开还是关闭，当内循环控制阀打开时，内循环风口打开，车内空气经过内循环滤清器，进入吸附脱附室进行吸附后，吸附排气可以由风机抽入风管中，进入汽车空调系统内；当内循环风口关闭，室外空气经过外循环滤清器，进入吸附脱附室进行吸附后，吸附排气可以由风机抽入风管中，进入汽车空调系统内。
C、吸附脱附一室吸附饱和后，吸附脱附进气切换阀与吸附脱附排气切换阀同步完成切换，脱附气进气切换阀和脱附气排气切换阀也切换到吸附脱附二室一侧，此时，吸附脱附二室切换为吸附室，重复步骤B；
D、脱附过程：在吸附脱附二室内完成吸附过程的同时，脱附气进气切换阀、脱附气排气切换阀分别切换至吸附脱附二室，吸附脱附一室切换为脱附室，并进入脱附程序；开启自动阀I和自动阀II，来自发动机气缸排气歧管总管的部分高温燃烧尾气依次经过脱附气进气管道上的自动阀II、脱附气进气切换阀进入吸附脱附一室，对吸附饱和的吸附剂进行脱附再生，脱附尾气依次经过脱附气排气管道上的脱附气切换阀、自动阀汇入发动机气缸补充空气管路；
自动阀II控制发动机气缸排气歧管总管中流向脱附进气管路中的流量为发动机气缸排气歧管总管总流量的5％～10％；脱附尾气最终要回发动机助燃，而且脱附尾气毕竟和洁净空气不同，出于安全与可行性考虑，将尾气回用比例调整至5％～10％；
E、重复步骤A-D，进行吸附和脱附；
F、高温报警
吸附脱附室内设置有高温烟气报警装置，温度上限设置为700℃～750℃，当吸附脱附室内的温度超过温度上限，吸附脱附进气切换阀、吸附脱附排气切换阀进行切换，同时自动阀I和自动阀II同步关闭，风机联锁开启，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全。
优选地，阀门控制切换周期为20～30h；脱附运行时间为10～15min，以保证饱和吸附剂脱附干净，脱附运行结束即进入冷却等待状态；
吸附脱附进气切换阀、排气切换阀同步切换周期为20～30h，也即其中一室运行20～30h才会切换至另一室。其中一室在吸附时，另一室先脱10～15min，脱附完成后，停止脱附待待下一次切换，直到20～30h后切换；切换后，另一室开始吸附，其中一室(原吸附室)便进入脱附，时间仍为10～15min，20～30h后再进行切换，如此循环。
吸附脱附进气切换阀、吸附脱附排气切换阀运行时间设置为30h，时间累加至设定时间后，自动进行切换，自动阀I和自动阀II运行时间设置为10～15min，运行时间累加至设定时间后自动关闭，脱附室进入冷却等待运行状态。
优选地，所使用的高效吸附剂是活性炭、沸石、炭纤维和氧化铝中的一种或多种组合，优先的选用比表面积为1800～2000m2/g的活性炭纤维，单室炭纤维用量为180～300g。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明通过吸附与脱附切换，可以同时实现在线吸附、脱附连续进行，吸附剂脱附再生，可循环使用，免除更换吸附剂工作量，降低吸附剂使用及再处理成本，节约资源；
(2)本发明包括吸附脱附室，气流进入吸附脱附室内，完成吸附过程后，吸附脱附室排出气体，进入到汽车空调系统；吸附脱附室内的吸附剂饱和后，脱附气进入吸附脱附室内，完成脱附过程后，吸附脱附室排出脱附排气，进入到发动机气缸排气歧管总管，应用上可以对汽车室内、室外气体进行过滤、吸附处理，能够方便的与负离子、紫外等其它处理技术联用，可有效去除污染气体中的颗粒物与挥发性有机物，保证车内空气清新，保证驾驶员与乘坐人员健康；
(3)本发明的吸附脱附室内的吸附剂吸附饱和后，吸附脱附室进行脱附，将饱和的吸附剂脱附干净，吸附器可以重复使用，不需要频繁更换，节省资源和能源，节省时间和人力，符合环境可持续发展政策；与现有技术相比，吸附剂实现了重复使用的再生过程，不需要频繁更换，不会对汽车内人员会造成意想不到的伤害；
(4)本发明将发动机气缸高温尾气部分引出(5％～10％)，对饱和的吸附剂进行脱附，解决了热风来源技术难题，有效使用废气废热，避免了电加热或其它热风产生设备高能消耗，节约能源；
(5)本发明的脱附尾气经脱附气切换阀汇入发动机排气管路，由车内尾气处理装置进行处理后直排大气，脱附后的脱附尾气中含有少量VOCs及未完全燃铙的油分，将脱附尾气与汽车尾气混合后送入汽车尾气处理装置，可实现脱附污染物处理，减少环境污染；
(6)传统吸附净化装置出于吸附剂的吸附容量及处理效果考虑，吸附剂数量较大，本发明通过对吸附剂重复使用的再生，可以有效减少吸附剂用量，在原使用周期内切换10次条件下，吸附剂用量可减少至原来的10％，增加吸附脱附切换频次，吸附剂用量更少；
(7)本发明的吸附脱附进气切换阀和吸附脱附排气切换阀切换到吸附脱附一室一侧，脱附气进气切换阀和脱附气排气切换阀也切换到吸附脱附一室一侧，附脱附一室切换为吸附室，吸附、脱附工艺完全连锁控制，自动化程度高，操作方便；
(8)本发明脱附空气不使用蒸气、电加热等汽车上难以实现的技术条件，且结构原理简单、成本低，易于实现；
(9)本发明的吸附脱附室设置有高温烟气报警装置，温度上限设置为700℃～750℃，超过温度上限，吸附脱附进气切换阀、吸附脱附排气切换阀进行切换，吸附风机开启，脱附风机联锁关闭，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全。
附图说明
图1是本发明节能型汽车空气净化器吸附-脱附再生装置的结构示意图。
示意图中的标号说明：
1、内循环滤清器；2、内循环控制阀；3、外循环滤清器；4、吸附脱附进气切换阀；5、吸附脱附一室；6、吸附脱附二室；7、吸附脱附排气切换阀；8、脱附进气切换阀；9、脱附排气切换阀；10、排气歧管总管；11、补充空气管路；12、风机；13、自动阀I；14、自动阀II。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
如图1，一种节能型汽车空气净化装置，包括吸附脱附室和风口，其特征在于，风口和脱附气进气管道位于吸附脱附室一端，吸附排气管道和脱附气排气管道位于吸附脱附室另一端，脱附气排气管道与补充空气管路11连通。气流进入吸附脱附室内，完成吸附过程后，吸附脱附室排出气体，进入到汽车空调系统；吸附脱附室内的吸附剂饱和后，来自发动机气缸排气歧管总管10的脱附气进入吸附脱附室内，完成脱附过程后，吸附脱附室排出脱附排气，进入到补充空气管路11。
吸附脱附室内的吸附剂吸附饱和后，吸附脱附室进行脱附，将饱和的吸附剂脱附干净，从理论上讲不需要更换，但实际上由于长时间使用，比如3-5年以后，吸附剂表面发生变化，或者不可逆的损耗会导致吸附能力下降，适当更换一下可以保证效果。
吸附脱附室上设有吸附脱附进气切换阀4和吸附脱附排气切换阀7，将吸附脱附室分为吸附脱附一室5和吸附脱附二室6，且吸附脱附一室5和吸附脱附二室6中均装有高吸附性能的吸附剂材料。
吸附脱附室中间设有隔板，吸附脱附进气切换阀4和吸附脱附排气切换阀7分别设在隔板的两端。
脱附气进气切换阀8位于吸附脱附一室5和吸附脱附二室6脱附气进气管道的交叉口上；脱附气排气切换阀9位于吸附脱附一室5和吸附脱附二室6脱附气排气管道的交叉口上。
吸附脱附室内设置有高温烟气报警装置，温度上限设置为700℃～750℃，超过温度上限，高温烟气报警装置与吸附脱附进气切换阀4、吸附脱附排气切换阀7、自动阀I13、自动阀II14和风机12电信号连接。
本实施的一种节能型汽车空气净化装置还包括自动阀I13和自动阀II14，自动阀I13设置在发动机气缸排气歧管总管10和脱附气进气切换阀8之间的脱附气进气管道上，自动阀II14设置在补充空气管路11和补充空气管路11之间的脱附气排气管道上，自动阀II14制进入吸附脱附室的气体流量和时间。
本实施的一种节能型汽车空气净化装置还包括内循环风口和外循环风口脱附风口，内循环风口和外循环风口分别设有内循环滤清器1和外循环滤清器3，脱附气体中的固体颗粒物可以被截留，达到初步过滤效果。
内循环滤清器1和外循环滤清器3中含有滤棉、滤布、滤网等常用过滤材料，通过微孔截留初步滤除固体颗粒物后，进入吸附脱附一室5或吸附脱附二室6。
内循环风口设有内循环控制阀2，吸附脱附室的吸附排气管道上设有风机12；内循环控制阀2控制内循环风口是开还是关闭，当内循环控制阀2打开时，内循环风口打开，车内空气经过内循环滤清器1，进入吸附脱附室进行吸附后，吸附排气可以由风机12抽入风管中，进入汽车空调系统内；当内循环风口关闭，室外空气经过外循环滤清器3，进入吸附脱附室进行吸附后，吸附排气可以由风机12抽入风管中，进入汽车空调系统内。风机12只能抽吸室外空气，外循环风口和内循环风口只有一个是打开的。
一种节能型汽车空气净化工艺，根据以上所述的一种节能型汽车空气净化装置，包括以下步骤：
A、阀门控制：吸附脱附进气切换阀4和吸附脱附排气切换阀7切换到吸附脱附一室5一侧，附脱附一室5切换为吸附室；
B、吸附过程：气流从内循环风口或外循环风口，经过内循环滤清器1和外循环滤清器3，进入吸附脱附一室5，吸附脱附一室5内的吸附剂(高性能的吸附剂)将气体污染物组分(如苯、醛等VOCs)去除，打开风机12，风机12将吸附脱附一室5排出的吸附排气，送至汽车空调系统，完成吸附过程；
内循环控制阀2控制内循环风口是开还是关闭，当内循环控制阀2打开时，内循环风口打开，车内空气经过内循环滤清器1，进入吸附脱附室进行吸附后，吸附排气可以由风机12抽入风管中，进入汽车空调系统内；当内循环风口关闭，室外空气经过外循环滤清器3，进入吸附脱附室进行吸附后，吸附排气可以由风机12抽入风管中，进入汽车空调系统内。
C、吸附脱附一室5吸附饱和后，吸附脱附进气切换阀4与吸附脱附排气切换阀7同步完成切换，脱附气进气切换阀8和脱附气排气切换阀9也切换到吸附脱附二室6一侧，此时，吸附脱附二室6切换为吸附室，重复步骤B；
D、脱附过程：在吸附脱附二室6内完成吸附过程的同时，脱附气进气切换阀8、脱附气排气切换阀9分别切换至吸附脱附二室6，吸附脱附一室5切换为脱附室，并进入脱附程序；开启自动阀I13和自动阀II14，来自发动机气缸排气歧管总管10的部分高温燃烧尾气依次经过脱附气进气管道上的自动阀14、脱附气进气切换阀8进入吸附脱附一室5，对吸附饱和的吸附剂进行脱附再生，脱附尾气依次经过脱附气排气管道上的脱附气切换阀9、自动阀I13汇入发动机气缸补充空气管路11；
脱附后，吸附在吸附剂表面的污染物分子会随着脱附气一起由管路并经脱附排气切换阀(9)、自动阀(13)汇入补充空气管路(11)，与新空气混合后进入发动机气缸；
自动阀14控制发动机气缸排气歧管总管10中流向脱附进气管路中的流量为发动机气缸排气歧管总管10总流量的5％～10％；
E、重复步骤A-D，进行吸附和脱附；
F、高温报警
吸附脱附室内设置有高温烟气报警装置，温度上限设置为700℃～750℃，当吸附脱附室内的温度超过温度上限，吸附脱附进气切换阀(4)、吸附脱附排气切换阀(7)进行切换，同时自动阀I13和自动阀II14同步关闭，风机(12)联锁开启，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全。
吸附脱附进气切换阀4和吸附脱附排气切换阀7的阀门控制切换周期为22h；脱附运行时间为11min，以保证饱和吸附剂脱附干净，脱附运行结束即进入冷却等待状态；
吸附脱附进气切换阀4、排气切换阀7同步切换周期为22h，也即其中一室运行22h才会切换至另一室。其中一室在吸附时，另一室先脱11min，脱附完成后，停止脱附待待下一次切换，直到22h后切换；切换后，另一室开始吸附，其中一室(原吸附室)便进入脱附，时间仍为11min，22h后再进行切换，如此循环。
空调系统开启后，时间累加器达到设定运行时间后，自动进行切换，自动阀I13和自动阀II14运行时间设置为11min，运行时间累加至设定时间后自动关闭，脱附室进入冷却等待运行状态。
吸附脱附室所使用的高效吸附剂是活性炭、沸石、炭纤维和氧化铝中的一种或多种组合，优先的选用比表面积为1900m2/g的活性炭纤维，单室炭纤维用量为190g。
实施例1
结合图1，一种节能型汽车空气净化装置，包括吸附脱附室和风口，其特征在于，风口和脱附气进气管道位于吸附脱附室一端，吸附排气管道和脱附气排气管道位于吸附脱附室另一端，脱附气排气管道与补充空气管路11连通。气流进入吸附脱附室内，完成吸附过程后，吸附脱附室排出气体，进入到汽车空调系统；吸附脱附室内的吸附剂饱和后，来自发动机气缸排气歧管总管10的脱附气进入吸附脱附室内，完成脱附过程后，吸附脱附室排出脱附排气，进入到补充空气管路11。
吸附脱附室内的吸附剂吸附饱和后，吸附脱附室进行脱附，将饱和的吸附剂脱附干净，吸附器可以重复使用，不需要频繁更换，节省资源和能源，节省时间和人力，符合环境可持续发展政策；与现有技术相比，吸附剂实现了重复使用的再生过程，不需要频繁更换，不会对汽车内人员会造成意想不到的伤害。
实施例2
本实施例的一种节能型汽车空气净化装置，包括吸附脱附室和风口，其特征在于，风口和脱附气进气管道位于吸附脱附室一端，吸附排气管道和脱附气排气管道位于吸附脱附室另一端，脱附气排气管道与补充空气管路11连通。气流进入吸附脱附室内，完成吸附过程后，吸附脱附室排出气体，进入到汽车空调系统；吸附脱附室内的吸附剂饱和后，来自发动机气缸排气歧管总管10的脱附气进入吸附脱附室内，完成脱附过程后，吸附脱附室排出脱附排气，进入到补充空气管路11。
其中，吸附脱附室上设有吸附脱附进气切换阀4和吸附脱附排气切换阀7，将吸附脱附室分为吸附脱附一室5和吸附脱附二室6，且吸附脱附一室5和吸附脱附二室6中均装有高吸附性能的吸附剂材料。
吸附脱附室中间设有隔板，吸附脱附进气切换阀4和吸附脱附排气切换阀7分别设在隔板的两端，将吸附脱附室分割成吸附脱附一室5和吸附脱附二室6，吸附脱附进气切换阀4和吸附脱附排气切换阀7同步切换实现吸附脱附一室5和吸附脱附二室6运行状态的切换。
所使用的高效吸附剂可以是活性炭、沸石、炭纤维、氧化铝等中的一种或多种组合，优先选用比表面积为1800～2000m2/g的活性炭纤维，单室炭纤维用量为180～300g。在本实施例中的吸附剂，可以选用比表面积为1800m2/g、1890m2/g、1950m2/g或2000m2/g等的活性炭纤维，吸附脱附一室5和吸附脱附二室6中，每个室炭纤维用量可以选择为180g、200g、250g、280g或300g等。
吸附剂从理论上讲不需要更换，但实际上由于长时间使用，比如3-5年以后，吸附剂表面发生变化，或者不可逆的损耗会导致吸附能力下降，适当更换一下可以保证效果。
实施例3
本实施例的一种再生型汽车空气净化装置，同实施例1或2类似，其中不同之处在于，脱附气进气切换阀8位于吸附脱附一室5和吸附脱附二室6脱附气进气管道的交叉口上；脱附气排气切换阀9位于吸附脱附一室5和吸附脱附二室6脱附气排气管道的交叉口上。
实施例4
本实施例的一种再生型汽车空气净化装置，同实施例1-3中的任一技术方案类似，其中不同之处在于，吸附脱附室内设置有高温烟气报警装置，温度上限设置为700℃～750℃，超过温度上限，高温烟气报警装置与吸附脱附进气切换阀4、吸附脱附排气切换阀7、自动阀I13、自动阀II14和风机12电信号连接。
当吸附脱附室内的温度超过温度上限，吸附脱附进气切换阀4、吸附脱附排气切换阀7进行切换，同时自动阀I13和自动阀II14同步关闭，风机12联锁开启，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全。
实施例5
本实施例的一种再生型汽车空气净化装置，同实施例1-4中的任一技术方案类似，其中不同之处在于，还包括自动阀I13和自动阀II14，自动阀I13设置在发动机气缸排气歧管总管10和脱附气进气切换阀8之间的脱附气进气管道上，自动阀II14设置在补充空气管路11和补充空气管路11之间的脱附气排气管道上，自动阀II14制进入吸附脱附室的气体流量和时间。
实施例6
本实施例的一种再生型汽车空气净化装置，同实施例1-5中的任一技术方案类似，其中不同之处在于，还包括内循环风口和外循环风口脱附风口，内循环风口和外循环风口分别设有内循环滤清器1和外循环滤清器3，脱附气体中的固体颗粒物可以被截留，达到初步过滤效果；内循环滤清器1和外循环滤清器3中含有滤棉、滤布、滤网等常用过滤材料，通过微孔截留初步滤除固体颗粒物后，进入吸附脱附一室5或吸附脱附二室6。
实施例7
本实施例的一种再生型汽车空气净化装置，同实施例1-6中的任一技术方案类似，其中不同之处在于，内循环风口设有内循环控制阀2，吸附脱附室的吸附排气管道上设有风机12。
内循环控制阀2控制内循环风口是开还是关闭，当内循环控制阀2打开时，内循环风口打开，车内空气经过内循环滤清器1，进入吸附脱附室进行吸附后，吸附排气可以由风机12抽入风管中，进入汽车空调系统内；当内循环风口关闭，室外空气经过外循环滤清器3，进入吸附脱附室进行吸附后，吸附排气可以由风机12抽入风管中，进入汽车空调系统内。风机12只能抽吸室外空气。
实施例8
本实施例的一种再生型汽车空气净化装置，同实施例1-7中的任一技术方案相同，本实施例的一种节能型汽车空气净化工艺，包括以下步骤：
A、阀门控制：吸附脱附进气切换阀4和吸附脱附排气切换阀7切换到吸附脱附一室5一侧，附脱附一室5切换为吸附室；
B、吸附过程：气流从内循环风口或外循环风口，经过内循环滤清器1和外循环滤清器3，进入吸附脱附一室5，吸附脱附一室5内的吸附剂(高性能的吸附剂)将气体污染物组分(如苯、醛等VOCs)去除，打开风机12，风机12将吸附脱附一室5排出的吸附排气，送至汽车空调系统的蒸发器或加热器以形成冷风与热风，最终由排气口排向车内，完成吸附过程；
内循环控制阀2控制内循环风口是开还是关闭，当内循环控制阀2打开时，内循环风口打开，车内空气经过内循环滤清器1，进入吸附脱附一室5进行吸附后，吸附排气可以由风机12抽入风管中，进入汽车空调系统内；当内循环风口关闭，室外空气经过外循环滤清器3，进入吸附脱附一室5进行吸附后，吸附排气可以由风机12抽入风管中，进入汽车空调系统内。
C、吸附脱附一室5吸附饱和后，吸附脱附进气切换阀4与吸附脱附排气切换阀7同步完成切换，脱附气进气切换阀8和脱附气排气切换阀9也切换到吸附脱附二室6一侧，此时，吸附脱附二室6切换为吸附室，重复步骤B；
D、脱附过程：在吸附脱附二室6内完成吸附过程的同时，脱附气进气切换阀8、脱附气排气切换阀9分别切换至吸附脱附二室6，吸附脱附一室5切换为脱附室，并进入脱附程序；开启自动阀I13和自动阀II14，来自发动机气缸排气歧管总管10的部分高温燃烧尾气依次经过脱附气进气管道上的自动阀14、脱附气进气切换阀8进入吸附脱附一室5，对吸附饱和的吸附剂进行脱附再生，脱附尾气依次经过脱附气排气管道上的脱附气切换阀9、自动阀I13汇入发动机气缸补充空气管路11；
脱附后，吸附在吸附剂表面的污染物分子会随着脱附气一起由管路并经脱附排气切换阀9、自动阀I13汇入补充空气管路11，与新空气混合后进入发动机气缸；
自动阀II14控制发动机气缸排气歧管总管10中流向脱附气进气管路中的流量为发动机气缸排气歧管总管10总流量的5％～10％；
E、重复步骤A-D，进行吸附和脱附；
F、高温报警
吸附脱附室内设置有高温烟气报警装置，温度上限设置为700℃～750℃，当吸附脱附室内的温度超过温度上限，吸附脱附进气切换阀4、吸附脱附排气切换阀7进行切换，同时自动阀I13和自动阀II14同步关闭，风机12联锁开启，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全。
其中，阀门控制切换周期为20～30h；脱附运行时间为10～15min，以保证饱和吸附剂脱附干净，脱附运行结束即进入冷却等待状态；
吸附脱附进气切换阀4、排气切换阀7同步切换周期为20～30h，也即其中一室运行20～30h才会切换至另一室。其中一室在吸附时，另一室先脱附10～15min，脱附完成后，停止脱附待待下一次切换，直到20～30h后切换；切换后，另一室开始吸附，其中一室(原吸附室)便进入脱附，时间仍为10～15min，20～30h后再进行切换，如此循环。
空调系统开启后，时间累加器达到设定运行时间后，自动进行切换，自动阀I13和自动阀II14运行时间设置为10～15min，运行时间累加至设定时间后自动关闭，脱附室进入冷却等待运行状态。
吸附脱附一室5和吸附脱附二室6所使用的高效吸附剂是活性炭、沸石、炭纤维和氧化铝中的一种或多种组合，优先的选用比表面积为1800～2000m2/g的活性炭纤维，单室炭纤维用量为180～300g。
本实施例中吸附脱附一室5和吸附脱附二室6，并没有特殊的限定，对于两者的名称上的限定只是为了更好的描述本发明的装置和工艺，虽然工艺步骤中，先描述了吸附脱附一室5进行吸附，饱和后，吸附脱附二室6进行吸附，同时，吸附脱附一室5进行脱附这种循环过程，但在实际应用中，吸附脱附一室5和吸附脱附二室6在实施本实施例的工艺时，没有顺序上的限制，此处只是为了便于描述两者之间的交替切换运行过程。
实施例9
本实施例的一种再生型汽车空气净化装置，同实施例1-7中的任一技术方案相同，本实施例的一种节能型汽车空气净化工艺，与实施例8类似，其中不同之处在于：阀门控制切换周期为20h；脱附运行时间为10min，以保证饱和吸附剂脱附干净，脱附运行结束即进入冷却等待状态；即，吸附脱附进气切换阀4、排气切换阀7同步切换周期为20h，也即其中一室运行20h才会切换至另一室。其中一室在吸附时，另一室先脱附10min，脱附完成后，停止脱附待待下一次切换，直到20h后切换；切换后，另一室开始吸附，其中一室(原吸附室)便进入脱附，时间仍为10min，20h后再进行切换，如此循环。
自动阀II14控制发动机气缸排气歧管总管10中流向脱附气进气管路中的流量为发动机气缸排气歧管总管10总流量的5％；吸附脱附室中的吸附剂的比表面积为1800m2/g的活性炭纤维，单室炭纤维用量为180g。
实施例10
本实施例的一种再生型汽车空气净化装置，同实施例1-7中的任一个方案或者组合的方案相同，本实施例的一种再生型汽车空气净化工艺，与实施例8类似，其中不同之处在于，阀门控制切换周期为30h；脱附运行时间为15min，以保证饱和吸附剂脱附干净，脱附运行结束即进入冷却等待状态；即，吸附脱附进气切换阀4、排气切换阀7同步切换周期为30h，也即其中一室运行30h才会切换至另一室。其中一室在吸附时，另一室先脱附15min，脱附完成后，停止脱附待下一次切换，直到30h后切换；切换后，另一室开始吸附，其中一室(原吸附室)便进入脱附，时间仍为15min，30h后再进行切换，如此循环。
自动阀II14控制发动机气缸排气歧管总管10中流向脱附气进气管路中的流量为发动机气缸排气歧管总管10总流量的10％；吸附脱附室中的吸附剂的比表面积为2000m2/g的活性炭纤维，单室炭纤维用量为300g。
实施例11
本实施例的一种再生型汽车空气净化装置，同实施例1-7中的任一个方案或者组合的方案相同，本实施例的一种再生型汽车空气净化工艺，与实施例8类似，其中不同之处在于，阀门切换周期为26h；脱附运行时间为13min，以保证饱和吸附剂脱附干净，时间累加器达到设定运行时间后，脱附运行结束即进入冷却等待状态；即，吸附脱附进气切换阀4、排气切换阀7同步切换周期为26h，也即其中一室运行26h才会切换至另一室。其中一室在吸附时，另一室先脱附13min，脱附完成后，停止脱附待待下一次切换，直到26h后切换；切换后，另一室开始吸附，其中一室(原吸附室)便进入脱附，时间仍为13min，26h后再进行切换，如此循环。
自动阀II14控制发动机气缸排气歧管总管10中流向脱附气进气管路中的流量为发动机气缸排气歧管总管10总流量的8％；吸附脱附室中的吸附剂的比表面积为1900m2/g的活性炭纤维，单室炭纤维用量为200g。
实施例12
本实施例与实施例1-11中的任一个方案或者组合的方案类似，其中不同之处在于，吸附脱附室设置有高温烟气报警装置，温度上限设置为700℃～750℃，超过温度上限，吸附脱附进气切换阀4、吸附脱附排气切换阀7进行切换，同时自动阀I13和自动阀II14同步关闭，风机(12)联锁开启，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全。
在本实施例中吸附脱附一室5和吸附脱附二室6中均设有高温烟气报警装置，其中，温度上限可以设置为700℃、720℃、730℃、750℃或700℃～750℃中的任一数值，具体数值，根据应用场合的情况待定。
不论吸附脱附一室5和吸附脱附二室6里装的是同种还是不同种的吸附剂材料，吸附脱附一室5和吸附脱附二室6的报警温度上限一直都是一样的，温度上限范围700-750℃是根据吸附剂、吸附质的燃点数值，同时考虑仪表测量误差、温控器误报可能性，向上提高裕量，得到的报警温度值。
吸附脱附进气切换阀4和吸附脱附排气切换阀7切换到吸附脱附一室5一侧，吸附脱附一室5为吸附室时，如果吸附脱附一室5为吸附室内温度过高，超过温度上限，吸附脱附一室5内的高温烟气报警装置报警，吸附脱附进气切换阀4、吸附脱附排气切换阀7切换到吸附脱附二室6一侧，同时自动阀I13和自动阀II14同步关闭，风机12联锁开启；此时内循环控制阀2如果打开，风机12从内循环风口抽吸室内空气，经过内循环滤清器1过滤，进入吸附脱附一室5内，降低吸附剂床层温度，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全；如果内循环控制阀2如果关闭，风机12从外循环风口抽吸室外空气，经过外循环滤清器3过滤，进入吸附脱附一室5内，降低吸附剂床层温度，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全。
吸附脱附进气切换阀4和吸附脱附排气切换阀7切换到吸附脱附二室6一侧，吸附脱附二室6为吸附室时，如果吸附脱附二室6为吸附室内温度过高，超过温度上限，吸附脱附二室6内的高温烟气报警装置报警，吸附脱附进气切换阀4、吸附脱附排气切换阀7切换到吸附脱附一室5一侧，同时自动阀I13和自动阀II14同步关闭，风机12联锁开启；此时内循环控制阀2如果打开，风机12从内循环风口抽吸室内空气，经过内循环滤清器1过滤，进入吸附脱附二室6内，降低吸附剂床层温度，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全；如果内循环控制阀2如果关闭，风机12从外循环风口抽吸室外空气，经过外循环滤清器3过滤，进入吸附脱附二室6内，降低吸附剂床层温度，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种节能型汽车空气净化装置，包括吸附脱附室和风口，其特征在于，风口和脱附气进气管道位于吸附脱附室一端，吸附排气管道和脱附气排气管道位于吸附脱附室另一端，脱附气排气管道与补充空气管路(11)连通。
2.根据权利要求1所述的一种节能型汽车空气净化装置，其特征在于，吸附脱附室上设有吸附脱附进气切换阀(4)和吸附脱附排气切换阀(7)，将吸附脱附室分为吸附脱附一室(5)和吸附脱附二室(6)，且吸附脱附一室(5)和吸附脱附二室(6)中均装有高吸附性能的吸附剂材料。
3.根据权利要求2所述的一种节能型汽车空气净化装置，其特征在于，脱附气进气切换阀(8)位于吸附脱附一室(5)和吸附脱附二室(6)脱附气进气管道的交叉口上；脱附气排气切换阀(9)位于吸附脱附一室(5)和吸附脱附二室(6)脱附气排气管道的交叉口上。
4.根据权利要求3所述的一种节能型汽车空气净化装置，其特征在于，吸附脱附室内设置有高温烟气报警装置，温度上限设置为700℃～750℃，超过温度上限，高温烟气报警装置与吸附脱附进气切换阀(4)、吸附脱附排气切换阀(7)、自动阀I(13)、自动阀II(14)和风机(12)电信号连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种节能型汽车空气净化装置，其特征在于，还包括自动阀I(13)和自动阀II(14)，自动阀I(13)设置在发动机气缸排气歧管总管(10)和脱附气进气切换阀(8)之间的脱附气进气管道上，自动阀II(14)设置在补充空气管路(11)和脱附气排气切换阀(9)之间的脱附气排气管道上。
6.根据权利要求1所述的一种节能型汽车空气净化装置，其特征在于，还包括内循环风口和外循环风口脱附风口，内循环风口和外循环风口分别设有内循环滤清器(1)和外循环滤清器(3)。
7.根据权利要求1所述的一种节能型汽车空气净化装置，其特征在于，内循环风口设有内循环控制阀(2)，吸附脱附室的吸附排气管道上设有风机(12)。
8.一种节能型汽车空气净化工艺，根据权利要求1所述的一种节能型汽车空气净化装置，其特征在于，包括以下步骤：
A、阀门控制：吸附脱附进气切换阀(4)和吸附脱附排气切换阀(7)切换到吸附脱附一室(5)一侧，脱附气进气切换阀(8)和脱附气排气切换阀(9)也切换到吸附脱附一室(5)一侧，附脱附一室(5)切换为吸附室；
B、吸附过程：气流从内循环风口或外循环风口，经过内循环滤清器(1)和外循环滤清器(3)，进入吸附脱附一室(5)，吸附脱附一室(5)内的吸附剂将气体污染物组分去除，打开风机(12)，风机(12)将吸附脱附一室(5)排出的吸附排气，送至汽车空调系统，完成吸附过程；
C、吸附脱附一室(5)吸附饱和后，吸附脱附进气切换阀(4)与吸附脱附排气切换阀(7)同步完成切换，脱附气进气切换阀(8)和脱附气排气切换阀(9)也切换到吸附脱附二室(6)一侧，此时，吸附脱附二室(6)切换为吸附室，重复步骤B；
D、脱附过程：在吸附脱附二室(6)内完成吸附过程的同时，脱附气进气切换阀(8)、脱附气排气切换阀(9)分别切换至吸附脱附二室(6)，吸附脱附一室(5)切换为脱附室，并进入脱附程序；开启自动阀I(13)和自动阀II(14)，来自发动机气缸排气歧管总管(10)的部分高温燃烧尾气依次经过脱附气进气管道上的自动阀II(14)、脱附气进气切换阀(8)进入吸附脱附一室(5)，对吸附饱和的吸附剂进行脱附再生，脱附尾气依次经过脱附气排气管道上的脱附气切换阀(9)、自动阀(13)汇入发动机气缸补充空气管路(11)；
E、重复步骤A-D，进行吸附和脱附；
F、高温报警
吸附脱附室内设置有高温烟气报警装置，温度上限设置为700℃～750℃，当吸附脱附室内的温度超过温度上限，吸附脱附进气切换阀(4)、吸附脱附排气切换阀(7)进行切换，同时自动阀I(13)和自动阀II(14)同步关闭，风机(12)联锁开启，补充新风以使吸附剂床层温度降低，保证安全。
9.根据权利要求8所述的一种节能型汽车空气净化工艺，其特征在于，阀门控制切换周期为20～30h；脱附运行时间为10～15min，以保证饱和吸附剂脱附干净，脱附运行结束即进入冷却等待状态。
10.根据权利要求8所述的一种节能型汽车空气净化工艺，其特征在于，所使用的高效吸附剂是活性炭、沸石、炭纤维和氧化铝中的一种或多种组合。
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