CN102748817B - 一种高效多功能模块化室内空气净化装置 - Google Patents

一种高效多功能模块化室内空气净化装置 Download PDF

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吴志根
徐斌
崔鹏义
陶文铨
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同济大学
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Abstract

本发明涉及一种高效多功能模块化室内空气净化装置。装置主体为圆柱形,由三部分圆柱形功能模块组合而成,自下而上分别为主功能模块,动力控制模块和附加功能模块。主功能模块设计为360度全方位进风,由外向内依次为防护罩、自由旋转导流板、可冲洗预过滤玻璃纤维层、附着活性炭吸附层、附着纳米活性炭吸附层、高效PTFE过滤层、负载纳米TiO2多孔陶瓷,中间为UV灯;动力控制模块由电源线、多功能电源插口、风机和控制面板组成;附加功能模块由圆筒形导流板、导流防护罩及固体精油扩散盒/负离子发生器/加湿器等功能模块组成。本发明设计结构紧凑,无噪音污染,能耗低,净化效果显著,适合在各种室内场合使用。

Description

一种高效多功能模块化室内空气净化装置
技术领域
[0001] 本发明属于室内空气环境净化技术领域,具体涉及一种高效多功能模块化室内空气净化装置。
背景技术
[0002] IAQ是室内空气品质(Indoor Air Quality)的英文缩写,随着生活和科技水平的不断提高,特别是中国住房改革带来的购房、室内装修热潮,使得IAQ问题在我国尤为突出。人们对室内环境尤其是室内空气品质的要求也越来越高,室内空气净化器便应运而生。空气净化器是用来净化室内空气的小型家电产品,主要解决由于装修或者其他原因导致的室内空气污染问题。由于室内空气中污染物的释放有持久性和不确定性的特点,因此使用空气净化器净化室内空气是国际公认的改善室内空气质量的方法。空气净化器中有多种不同的技术和介质,使它能够向用户提供清洁和安全的空气。常用的空气净化技术有:低温非对称等离子体空气净化技术、吸附技术、负离子技术、负氧离子技术、分子络合技术、纳米TiO2技术、HEPA高效过滤技术、静电集尘技术、活性氧技术等;材料技术主要有:光触媒、活性炭、合成纤维、HEAP高效材料等。
[0003]目前国内市场现有的空气净化器多采用复合过滤型,存在以下几点缺陷:一是主要以去除室内颗粒物及装修带来的空气污染为设计目的,功能比较单一,用户的功能可选择性比较差;二是净化器的整体性比较强,拆装清理及更换滤网比较麻烦;三是结构设计不合理,风机的安装位置不科学,过滤层的厚度间距的选择没有合理的依据,尤其是净化器内部气流的分布及进出口风道设计不合理,使得净化器内部出现回流死区,外部进出气流量循环重叠较多,大大降低了净化器的净化效率。
发明内容
[0004] 本发明针对空气净化器存在的以上技术问题,在实现空气净化器普遍性与特殊性功能相结合,满足不同用户对室内空气品质要求基础上,通过计算流体力学技术对空气净化器结构与功能进行了更科学合理的设计,从而发明了一种高效多功能模块化室内空气净
化装置。
[0005] 本发明的目的在于提供一种高效多功能模块化室内空气净化装置,以达到净化效率更高,更节能环保,使用维护更便捷的目的,从而来满足不同用户对室内空气品质改善的需求。
[0006] 本发明提出的一种高效多功能模块化室内空气净化装置,装置主体为圆柱形,自下而上分别为主功能模块1、动力控制模块II和附加功能模块III,主功能模块1、动力控制模块II和附加功能模块III可自由拆卸,相邻模块之间通过卡箍29封闭连接,主功能模块I与动力控制模块II之间通过承插连接层13连接;主功能模块I位于底座I上方,底座I与主功能模块I之间设有第一橡胶承插层2,主功能模块I顶部设有第二橡胶承插层12,所述第一橡胶承插层2与第二橡胶承插层12上开有若干个插槽;其中:[0007] 主功能模块I包括五层不同功能过滤层、保护隔网和导流筒,五层不同功能过滤层和保护隔网位于导流筒内,五层过滤层结构全为同心圆筒形,由外向内依次为:预过滤玻璃纤维层5、附着活性炭吸附层6、附着纳米活性炭吸附层7、高效PTFE过滤层8、负载纳米TiO2多孔接触层9 ;功能模块I的中心设有UV灯10,UV灯10轴线与负载纳米TiO2多孔接触层9所在圆筒的轴线重合;保护隔网4、预过滤玻璃纤维层5、附着活性炭吸附层6、附着纳米活性炭吸附层7、高效PTFE过滤层8和负载纳米TiO2多孔接触层9的两端插入第一橡胶承插层2与第二橡胶承插层12之间相应的插槽内;导流筒上设有导流叶片3 ;
[0008] 动力控制模块II包括外筒、电源线、多功能电源插口、风机15和控制面板16,动力控制模块II的顶部和底部均设有橡胶密封层,控制面板16位于外筒上;风机15位于动力控制模块II中部,风机15通过电源线连接控制面板16 ;
[0009] 附加功能模块III包括圆筒导流板31、导流防护罩21、气体扩散器27和功能模块23,圆筒导流板31的轴心线上设有导流防护罩21,导流防护罩21底部设计为内弧面18,导流防护罩21底部中心开有通风孔20,底部四周设有支撑柱19,功能模块位于导流防护罩21内,导流防护罩21顶部设有气体扩散器27,气体扩散器风道26的入口与功能模块的扩散口25采用承插连接;所述圆筒导流板31与导流防护罩21之间的空隙形成环形排风道30,环形排风道30的排放口竖直开口向上,环形排风道30的排放口为喇叭口扩散器28,喇叭口扩散器28上方设有顶板32 ;所述功能模块23通过电源线连接多功能电源插口。
[0010] 本发明中,所述主功能模块I的导流筒上的导流叶片3向下倾斜张角为45度。
[0011] 本发明中,通风孔20设有闭合塞。
[0012] 本发明中,所述功能模块23采用固体精油扩散盒23a、超声波加湿器23b或负离子发生器23c等中任一种。
[0013] 本发明中,所述固体精油扩散盒23a为中空圆柱形结构,其顶端扩散口 25与气体扩散器风道26承插连接;内壁为不锈钢防护网24,不锈钢防护网24与外壁之间放置固体精油22 ;当固体精油扩散盒23a安置在导流防护罩21内时,导流防护罩21底面中心通风孔20开启,由风机15吹进来的风携带挥发的固体精油通过气体扩散器27排出。
[0014] 本发明中,所述超声波加湿器23b与负离子发生器23c均为圆柱形结构,顶端扩散口 25与气体扩散器27进风道26承插连接;导流防护罩21底部中心通风孔20闭合;超声波加湿器23b或负离子发生器23c通过电源线连接控制面板16,由控制面板16控制附加模块的运行。
[0015] 本发明中,气体扩散器27设计为上下相对的两个圆锥面。
[0016] 本发明涉及一种高效多功能模块化室内空气净化装置,与市场上销售的大多数室内空气净化装置相比,其优势在于:
[0017] (I)本发明为模块型设计,按功能分为三大模块,不同模块之间有机的组合,通过卡箍进行连接,拆装维护极为方便。
[0018] (2)本发明弥补了一般室内空气净化器功能单一的不足,将多种不同功能模块整合在一起,在满足用户普遍功能需求的基础上,通过附加功能模块满足用户对室内空气品质的特殊的要求,将功能普遍性与特殊性有机统一在一起。
[0019] (3)本发明采用计算流体力学技术,充分考虑到装置的结构设计对装置内部和室外气流的影响;优化了风机的安装位置,各滤层间的安装间距及厚度,更重要的是进风道的全方位设计与出风道的喇叭口扩散设计,使得本发明的空气净化效率达到最优。
附图说明
[0020] 图1净化装置外观主视图。
[0021] 图2净化装置总剖面图。
[0022]图3带固体精油扩散盒附加功能模块的净化装置三模块拆分剖面详图。
[0023] 图4带超声波加湿器的附加功能模块III剖面详图。
[0024] 图5带负离子发生器的附加能模块III剖面详图。
[0025] 图中标号:I _主功能模块;II _功能控制模块;III _附加功能模块;1-底座;2-第一橡胶承插层;3-导流叶片;4_保护隔网;5_预过滤玻璃纤维层;6_附着活性炭吸附层;7_附着纳米活性炭吸附层;8_高效PTFE过滤层;9_负载纳米TiO2多孔接触层;10-UV灯;I1-UV灯插板;12-第二橡胶承插层;13-承插连接层;14-第一橡胶密封层;15_风机;16-控制面板;17_第二橡胶密封层;18_内弧面;19_支撑柱;20_中心通风孔;21_导流防护罩;22_固体精油;23_功能模块;23a-固态精油扩散盒;23b为超声波加湿器;23c为负离子发生器;24_不锈钢防护网;25_扩散口 ;26_气体扩散器风道;27_气体扩散器;28_喇叭口扩散器;29_卡箍;30_环形排风道;31_圆筒导流板,32-盖板。
具体实施方式
[0026] 以下结合附图1-5和发明人依本发明的技术方案所完成的具体事例,对本发明作进一步的详细描述。
[0027] 实施例1:
[0028] 如图1-3所述的一种高效多功能模块化室内空气净化装置,装置主体为圆柱形,由三部分全为圆柱形的功能模块组合而成,自下而上分别为主功能模块I,动力控制模块II和附加功能模块III,三个模块可自由拆卸为图2所示的独立单元,相邻模块之间通过卡箍29封闭连接。
[0029] 主功能模块I的多道过滤层,五道过滤层结构全为同心圆筒形,具体组成由外向内依次为:
[0030] 过滤空气中悬浮粒子、大颗粒粉尘、毛发等可冲洗预过滤玻璃纤维层5 ;
[0031] 吸附有机化合物VOCs、苯、氨、烟气等异味的附着活性炭吸附层6 ;
[0032] 进一步吸附有机化合物VOCs、苯、氨、烟气等异味的附着纳米活性炭吸附层7 ;
[0033] 过滤空气中PM2.5级别极微小颗粒物的高效PTFE过滤层8 ;
[0034] 催化分解空气中绝大多数有机化合物的负载纳米TiO2多孔接触层9。
[0035] 在过滤层的圆心处是具有强烈杀菌作用及激发纳米TiO2催化作用的UV灯10。
[0036] 负载纳米TiO2多孔接触层9与UV灯10的相对位置;UV灯10轴线与负载纳米TiO2多孔接触层9所在圆筒的轴线重合,UV灯10发射的紫外光可以均匀辐射到负载纳米TiO2多孔接触层9,起到最佳的催化效果。
[0037] 主功能模块I的进风道与附加功能模块III的出风道设计;进风气流由主功能模块I最外层的导流筒控制,导流筒上的导流叶片3设计为向下倾斜张角为45度;出风道设计为由导流防护板31与导流防护罩21围成的环形排放口,竖直开口向上,顶端为喇叭口扩散器28,喇叭口扩散器28上方有盖板32。
[0038] 动力控制模块II的电路控制系统;本模块中装有变压系统可实现风机的无级变速,通过外侧面板上旋钮实现;预留的多功能电源接口,分别为UV灯10和附加功能模块III提供电源,控制按钮独立位于外侧面板上。
[0039] 附加功能模块III由圆筒导流板31、环形排风道30、喇叭口扩散器28、导流防护罩21、气体扩散器27和功能模块23组成;出风道拐角处设计为圆弧形结构;导流防护罩底面设计为弧形,底部中心有一带有闭合塞的通风孔20,底部圆周设置四根中空支撑柱19,用来支撑导流防护罩并敷设电源线,将功能模块23与动力控制模块II的电源接口相连;气体扩散器27设计为上下相对的两个圆锥面,中间底部有一圆筒形风道,与功能模块的排放口采用承插连接。
[0040] 所述的一种高效多功能模块化室内空气净化装置,在其接通电源,通过控制面板上旋钮打开风机15,接通UV灯10及功能模块23电源后,装置开始正常运行。风机15的转动导致其下面主功能模块I空间内的压力下降,室内污浊的空气经过与水平方向成45度向下张角的多层进气口导流叶片进入主控模块I,360度全方位进风道使得进气更加均匀高效,向下张角的导流叶片使得进风与出风口相对独立。进入主功能模块I的空气从四周沿着径向方向穿过一道道过滤层向主控模块I的中心汇聚;空气首先经过保护隔网4,到达预过滤玻璃纤维层5,该层是位于最外面的一道粗过滤层,按着之字形折叠紧密排列围成一圆筒过滤层,这样的排列大大增加了滤层的过滤面积,可以将空气中包含的悬浮颗粒,粉尘,毛发,花粉等全都截留在该层,还能吸附一些细小的颗粒。空气之后分别经过附着活性炭吸附层6和附着纳米活性炭吸附层7,附着活性炭吸附层6除了吸附一些细小的颗粒外,还可以吸附空气大部分有机化合物VOCs、苯、氨、烟气等异味;附着纳米活性炭吸附层7上活性炭粒子比附着活性炭吸附层6更细,是附着活性炭对吸附层6功能的必要补充。空气在向里经过高效PTFE过滤层8,空气中粒径大于等于2.5微米的颗粒都在此层被过滤。过滤层最内层是负载纳米TiO2多孔接触层9,该层负载的纳米TiO2在主功能模块I中心处的UV灯10发射的紫外光线的辐射条件下激发出强大的催化氧化作用,可以将到达该层空气中剩余的气态有机污染物,病菌病毒全部分解杀死;UV灯10发射的紫外灯本身就有抑菌杀菌的作用,可以抑制病菌在滤层上孳生。主功能模块I中有上下两层承插层,即第一橡胶承插层2和第二橡胶承插层12,防护隔网4和其他过滤层(5-9)都采用承插的方式依次安装在主功能模块I中,各滤层的安装拆卸及维护都比较方便,而起密闭性非常好。UV灯10固定在可方便拆卸的灯架上,有电源线与功能控制模块II相应面板相连。
[0041] 经过主功能模块I中各功能层过滤后清洁的空气,从该模块底部向上流动经过功能控制模块II中的风机15到达附加功能模块III。功能控制模块II中有风机15,控制面板16及其上面的按键、旋钮和指示灯等,以及内部与主电源、压力传感器、UV灯和附加功能模块等相互连接的电路板;主控模块II上下与主功能模块I和附加功能模块III相连接的部分有橡胶垫层14和17,有利于静音和防震作用。风机15采用无极变频调节,通过主控面板16上的旋钮控制转速,即进风量。
[0042] 附加功能模块III内排风道设计为圆筒导流板31与防护导流罩21所围成的环形通道30,顶端是喇叭扩散器28 ;以附加功能模块中放置固态精油扩散盒23为例。扩散盒设计为中空圆柱形,顶端扩散口 25与气体扩散器风道26承插连接;内壁面设计为不锈钢防护网24,防护网与外壁之间放置固体精油22 ;当该模块安置在导流防护罩21内时,防护罩底面中心通风孔20开启,由风机吹进来的风携带挥发的固体精油由气体扩散器27径向排出,与由环形排风道30上来的净化的空气混合后通过喇叭口扩散器28排入室内,挥发出的精油中的天然植物提取液有抑菌和分解空气内甲醛等有机污染物等作用,还能为室内提供一种自然环境的感觉。
[0043] 实施例2:
[0044] 主功能模块I和动力控制模块II的实施与具体实施例1相同,如图4所示附加功能模块III中以超声波加湿器23b放置在导流防护罩21内作为附加功能模块,需要通过中空支撑柱19中的电源线使其与功能控制模块面板16上按钮相连,同时防护罩底面中心通风孔20关闭;释放出的湿度较大的空气由气体扩散器27径向排出与由环形排风道30上来的净化的空气混合后通过喇叭口扩散器28排入室内,按照用户的需求进一步改善室内的空气品质;排出到室内的净化的空气可以起到增加室内空气湿度的左右;另外该超声波加湿器带有水位报警器,提醒用户及时为其添加纯净水。
[0045] 实施例3:
[0046] 主功能模块I和动力控制模块II的实施与具体实施例1相同,如图5所示附加功能模块III中以负离子发生器23c放置在导流防护罩21内作为附加功能模块,需要通过中空支撑柱19中的电源线使其与功能控制模块面板16上按钮相连,同时防护罩底面中心通风孔20关闭;释放出的负离子由气体扩散器27径向排出与由环形排风道30上来的净化的空气混合后通过喇叭口扩散器28排入室内,按照用户的需求进一步改善室内的空气品质;排出的纯净空气与负离子结合,形成负氧离子,对室内用户的健康非常有利。
[0047] 由于本发明的模块化设计,对于主功能模块I中的滤层可以根据用户室内环境的品质不同进行相应调整,可以对相应的功能滤层厚度、层数等进行增减;对于附加功能模块III中的附加功能模块按着不同用户对室内空气品质的要求进行设计更换,不限制在本发明中三类功能模块。另外在主功能模块I中安装有压力传感器,通过控制面板16进行显示,以便对过滤层进行清洁或更换。

Claims (7)

1.一种高效多功能模块化室内空气净化装置,其特征在于装置主体为圆柱形,自下而上分别为主功能模块(I )、动力控制模块(II )和附加功能模块(III),主功能模块(I )、动力控制模块(II )和附加功能模块(III)可自由拆卸,相邻模块之间通过卡箍(29)封闭连接,主功能模块(I )与动力控制模块(II )之间通过承插连接层(13)连接;主功能模块(I )位于底座(1)上方,底座(1)与主功能模块(I )之间设有第一橡胶承插层(2),主功能模块(I )顶部设有第二橡胶承插层(12),所述第一橡胶承插层(2)和第二橡胶承插层(12)上开有若干个插槽;其中: 主功能模块(I )包括五层不同功能过滤层、保护隔网和导流筒,五层不同功能过滤层和保护隔网位于导流筒内,五层过滤层结构全为同心圆筒形,由外向内依次为:预过滤玻璃纤维层(5)、附着活性炭吸附层(6)、附着纳米活性炭吸附层(7)、高效PTFE过滤层⑶、负载纳米TiO2多孔接触层(9);主功能模块(I )的中心设有UV灯(10),UV灯(10)轴线与负载纳米TiO2多孔接触层(9)所在圆筒的轴线重合;保护隔网(4)、预过滤玻璃纤维层(5)、附着活性炭吸附层(6)、附着纳米活性炭吸附层(7)、高效PTFE过滤层⑶和负载纳米TiO2多孔接触层(9)的两端插入第一橡胶承插层(2)与第二橡胶承插层(12)之间相应的插槽内;导流筒上设有导流叶片(3); 动力控制模块(II )包括外筒、电源线、多功能电源插口、风机(15)和控制面板(16),动力控制模块(II)的顶部和底部均设有橡胶密封层,控制面板(16)位于外筒上;风机(15)位于动力控制模块(II)中部,风机(15)通过电源线连接控制面板(16); 附加功能模块(III)包括圆筒导流板(31)、导流防护罩(21)、气体扩散器(27)和功能模块(23),圆筒导流板(31)的轴心线上设有导流防护罩(21),导流防护罩(21)底部设计为内弧面(18),导流防护罩(21)底部中心开有中心通风孔(20),底部四周设有支撑柱 (19),功能模块(23)位于导流防护罩(21)内,导流防护罩(21)顶部设有气体扩散器(27),气体扩散器风道(26)的入口与功能模块(23)的扩散口(25)采用承插连接;所述圆筒导流板(31)与导流防护罩(21)之间的空隙形成环形排风道(30),环形排风道(30)的排放口竖直开口向上,环形排风道(30)的排放口为喇叭口扩散器(28),喇叭口扩散器(28)上方设有盖板(32);所述功能模块(23)通过电源线连接多功能电源插口。
2.根据权利要求1所述的一种高效多功能模块化室内空气净化装置,其特征在于所述主功能模块(I )的导流筒上的导流叶片(3)向下倾斜张角为45度。
3.根据权利要求1所述的一种高效多功能模块化室内空气净化装置,其特征在于中心通风孔(20)设有闭合塞。
4.根据权利要求1所述的一种高效多功能模块化室内空气净化装置,其特征在于所述功能模块(23)采用固体精油扩散盒(23a)、超声波加湿器(23b)或负离子发生器(23c)中任一种。
5.根据权利要求4所述的一种高效多功能模块化室内空气净化装置,其特征在于所述固体精油扩散盒(23a)为中空圆柱形结构,其顶端扩散口(25)与气体扩散器风道(26)承插连接;内壁为不锈钢防护网(24),不锈钢防护网(24)与外壁之间放置固体精油(22);当固体精油扩散盒(23a)安置在导流防护罩(21)内时,导流防护罩(21)底面中心通风孔(20)开启,由风机(15)吹进来的风携带挥发的固体精油通过气体扩散器(27)排出。
6.根据权利要求4所述的一种高效多功能模块化室内空气净化装置,其特征在于所述超声波加湿器(23b)与负离子发生器(23c)均为圆柱形结构,顶端扩散口(25)与气体扩散器进风道(26)承插连接;导流防护罩(21)底部中心通风孔(20)闭合;超声波加湿器(23b)或负离子发生器(23c)通过电源线连接控制面板(16),由控制面板(16)控制超声波加湿器(23b)或负离子发生器(23c)的运行。
7.根据权利要求1所述的一种高效多功能模块化室内空气净化装置,其特征在于气体扩散器(27)设计为上下相对的两`个圆锥面。
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