CN102944048A

CN102944048A - 一种工作模式自动切换的空气净化机及其净化方法

Info

Publication number: CN102944048A
Application number: CN2012103859516A
Authority: CN
Inventors: 张西良; 高文祥; 许俊; 罗胜; 孙晓佳
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: CN102944048B

Abstract

本发明公开了一种工作模式自动切换的空气净化机及其净化方法，属于环境保护技术领域。本发明空气净化机包括机体、工作模式自动切换装置、净化风道、灰尘净化部件、有毒有害气体净化部件、二氧化碳净化部件和检测与控制装置。工作模式自动切换装置包括动力输入部件、传动部件、灰尘净化驱动部件、二氧化碳净化驱动部件。本发明工作模式自动切换方法是针对当前室内空气质量的状况及其变化，由检测与控制装置的控制器发出控制指令，自动选择并切换相应的工作模式，对室内的空气分别进行除尘过滤净化处理、有毒有害气体吸收净化处理和二氧化碳吸收净化处理，使得空气净化机始终处于高效率低能耗运行，达到高效节能运行的效果。

Description

一种工作模式自动切换的空气净化机及其净化方法

技术领域

本发明涉及一种环境保护装置和方法，特别涉及一种工作模式自动切换的空气净化机及其净化方法。

背景技术

空气净化机通常由空气过滤器、负离子发生器、风扇等系统组成，工作时机体内的风扇使室内空气循环流动，污染的空气通过机体内的各空气过滤器后将各种污染物清除或吸附，然后经过装在出风口的负离子发生器，将空气不断电离，产生大量负离子，被风扇送出，形成负离子气流，达到净化空气的目的。

目前国内外空气净化机大多采用固定的多层过滤的方式净化室内空气。在净化过程中不考虑室内空气质量状况及其变化，只是简单的依次通过各过滤器来达到净化空气的目的。如专利申请号为200410020187.8 的“空气净化机的过滤装置”和专利申请号为200410020188.2的“空气净化机”两篇专利文件公开的都是具有空气进口和出口的壳体以及装在壳体内的过滤器、风机等组成的空气净化装置，过滤器包括前置过滤器，高效微粒空气过滤器，除臭过滤器，纳米活性炭过滤器等。其缺陷是：空气净化机工作时，各过滤层一直处于工作状态，不能根据室内空气灰尘浓度的大小、病菌的浓度、有毒有害气体的浓度等状况变化来选择不同的工作模式，在空气质量无需过滤工作时，过滤层会增加通风阻力，这样必然会造成资源的不合理利用和浪费。另外，随着空调的广泛使用，在相对密闭的室内环境中二氧化碳的含量会逐渐增多，使人感觉不适，影响人们的生活质量，然而市场上现有的空气净化机没有对二氧化碳气体进行吸收处理。

为此，发明人申请了发明专利“一种多功能空气净化机及节能使用方法（专利申请号:201010522436.9）”和实用新型专利“一种多功能空气净化机（专利号:zl201020580092.2）”，针对当前室内空气质量的状况，通过空气质量检测与控制装置，选择不同的工作模式对室内的空气分别进行除尘过滤净化处理、集尘处理、有毒有害气体吸收净化处理和二氧化碳吸收净化处理，使空气净化机能够高效率低能耗运行，达到节能高效的效果。但是不同的工作模式选择只能通过手动方式进行，无法实现自动切换，也就无法使空气净化机始终高效率低能耗运行。

发明内容

本发明针对目前空气净化机存在的工作模式切换不足，提供了一种依据传感器检测室内空气质量状况进行净化的工作模式自动切换的空气净化机及其净化方法。

本发明的技术方案是：

一种工作模式自动切换的空气净化机包括：机体、净化风道、灰尘净化部件、有毒有害气体净化部件、二氧化碳净化部件、检测与控制装置和工作模式自动切换装置。

所述空气净化机工作模式自动切换装置包括动力输入部件、传动部件、灰尘净化驱动部件和二氧化碳净化驱动部件。动力输入部件由步进电机、通过联轴器与步进电机连接的动力输入轴、安装在动力输入轴上的主动轮、支承动力输入轴的轴承I、固定主动轮的轴套I及端盖I组成；传动部件由主动轮转速相同但转向相反的从动轮、传动轴、支承传动轴的轴承J、固定从动轮的轴套J等组成；灰尘净化驱动部件由与传动轴连接的电磁离合器A、控制空气过滤器位置的齿轮齿条机构A、驱动轴A、支承驱动轴A的轴承A、固定齿轮齿条机构A的端盖A组成；二氧化碳净化驱动部件由与动力输入轴连接的电磁离合器B、控制二氧化碳吸收剂位置的齿轮齿条机构B、驱动轴B、支承驱动轴B的轴承B、固定齿轮齿条机构B的端盖B组成。

所述机体由立体式框架结构组成，包括上、下两部分，其中下部包括左、右两个部分，工作模式自动切换装置位于机体的上部。灰尘净化部件、有毒有害气体净化部件、二氧化碳净化部件和检测与控制装置位于机体的下部，左侧为非净化工作段，右侧为净化风道。

一种利用上述空气净化机的工作模式自动切换方法，包括以下步骤：

一、灰尘净化处理阶段：通过灰尘浓度传感器检测空气中灰尘的浓度，控制器采集灰尘浓度值，判断空气中灰尘的浓度。该步骤分以下两种情况工作：

（1）在灰尘净化工作模式不工作情况下，当空气灰尘浓度值大于室内空气质量灰尘浓度标准时，认为空气中灰尘浓度高，电磁离合器A通电，传动轴与驱动轴A连接，控制步进电机正转，通过齿轮齿条机构A传动，使空气过滤器34移至位于机体右部的除尘风道内，空气过滤器处于工作状态，此时根据灰尘浓度高低程度，选择并控制风机速度，进行空气过滤处理；若浓度值小于室内空气质量灰尘浓度标准时，步进电机不工作，空气过滤器位于原来位置。

（2）在灰尘净化工作模式工作情况下，若空气灰尘浓度值小于室内空气质量灰尘浓度标准时，电磁离合器A通电，传动轴与驱动轴A连接，控制步进电机反转，通过齿轮齿条机构A传动，使空气过滤器移至位于机体左部的密封盒A内，空气过滤器处于非工作状态；若空气灰尘浓度值大于室内空气质量灰尘浓度标准时，步进电机不工作，空气过滤器位于原来位置，继续吸收灰尘。

二、有毒有害气体净化处理阶段：通过空气质量传感器检测空气中有毒有害气体的浓度，控制器采集有毒有害气体的浓度值，判断空气中有毒有害气体的浓度。该步骤分以下两种情况工作：

（1）在有毒有害气体净化工作模式不工作情况下，若浓度值大于室内空气质量有毒有害气体标准时，控制等离子体发生器处于工作状态，反之，不控制离子体发生器。

（2）在有毒有害气体净化工作模式工作情况下，若浓度值小于室内空气有毒有害气体质量标准时，控制等离子体发生器处于非工作状态，反之，不控制离子体发生器，继续吸收有毒有害气体。

三、二氧化碳净化处理阶段：通过二氧化碳浓度传感器检测空气中二氧化碳的浓度，控制器采集二氧化碳浓度值，判断空气中二氧化碳的浓度。该步骤分以下两种情况工作：

（1）在二氧化碳净化工作模式不工作情况下，若浓度值大于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，电磁离合器B通电，动力输入轴与驱动轴B连接，控制步进电机正转，通过齿轮齿条机构传动，使二氧化碳吸收剂移至机体右部的二氧化碳吸收风道内，使二氧化碳吸收剂处于工作状态；若浓度值小于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，步进电机不工作，二氧化碳吸收剂位于原来位置。

（2）在二氧化碳净化工作模式工作情况下，若浓度值小于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，电磁离合器B通电，动力输入轴与驱动轴B连接，控制步进电机反转，通过齿轮齿条机构传动，使二氧化碳吸收剂移至机体左部的密封盒内，使得二氧化碳吸收剂处于非工作状态；若浓度值大于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，步进电机不工作，二氧化碳吸收剂位于原来位置，继续吸收二氧化碳。

本发明的空气净化机工作模式自动切换装置及方法可针对当前室内空气质量的状况及其变化，自动选择并切换相应的工作模式，对室内的空气分别进行除尘过滤净化处理、有毒有害气体吸收净化处理和二氧化碳吸收净化处理，使得空气净化机始终处于高效率低能耗运行，达到高效节能运行的效果。

附图说明

图1是空气净化机主视图；

图2是本发明空气净化机的净化风道的俯视图；

图3是本发明空气净化机的工作模式自动切换装置俯视图；

图4是自动切换装置中控制器的组成结构示意图；

图5是控制器的控制程序流程图。

图中：1、机体，2、工作模式自动切换装置，3、灰尘净化部件，4、有毒有害气体净化部件，5、二氧化碳净化部件，6、检测与控制装置，8、控制器，9、净化风道，11、左面板，12、右面板，13、前面板A，14、后面板A，15、中间板，16、上面板，17、前面板B，18、后面板B，121、动力输入部件，22、传动部件，23、灰尘净化驱动部件，24、二氧化碳净化驱动部件，211、步进电机，212、联轴器，213、动力输入轴，214、主动轮，215、轴承I，216、轴套I，217、端盖I，221、从动轮，222、传动轴，223、轴承J，224、轴套J，231、电磁离合器A，232、齿轮齿条机构A，233、驱动轴A，234、轴承A，235、端盖A，241、电磁离合器B，242、齿轮齿条机构B，243、驱动轴B；244、轴承B，245、端盖B，91、进气口，92、除尘风道，93、有毒有害气体吸收风道，94、二氧化碳吸收风道，95、排气口，96、风机，31、密封盒A，32、滑道A，33、滚轮A，34、空气过滤器，51、密封盒B，52、滑道B，53、滚轮B，54、二氧化碳吸收剂，61、灰尘浓度检测器件，611、灰尘浓度传感器，62、有毒有害气体检测器件，621、空气质量传感器，63、二氧化碳检测器件，631、二氧化碳浓度传感器，64、位置检测传感器，71、气管A，72、气管C，73、气管B。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示，空气净化机由机体1、工作模式自动切换装置2、灰尘净化部件3、有毒有害气体净化部件4、二氧化碳净化部件5、检测与控制装置6等部分组成。机体1下部通过两端左右面板11和12，前后面板13和14围成下部立体框架结构，由中间板15将机体分割成上部、下部两个部分。机体1上部通过上面板16、前后面板17和18围成上部立体框架结构。工作模式自动切换装置2位于机体1的上部，灰尘净化部件3、有毒有害气体净化部件4、二氧化碳净化部件5、检测与控制装置6位于机体1的下部。

如图3所示，工作模式自动切换装置2由动力输入部件21、传动部件22、灰尘净化驱动部件23、二氧化碳净化驱动部件24等四部分组成。动力输入部件21由步进电机211、通过联轴器212与步进电机211连接的动力输入轴213、安装在动力输入轴213上的主动轮214、支承动力输入轴213的轴承I 215、固定主动轮214的轴套I 216及端盖I 217等组成；传动部件22由主动轮214转速相同但转向相反的从动轮221、传动轴222、支承传动轴222的轴承J 223、固定从动轮221的轴套J 224等组成；灰尘净化驱动部件23由与传动轴222连接的电磁离合器A 231、可控制空气过滤器位置的齿轮齿条机构A 232、驱动轴A 233、支承驱动轴A 233的轴承A 234、固定齿轮齿条机构A 231的端盖A 235等组成；二氧化碳净化驱动部件24由与动力输入轴213连接的电磁离合器B 241、可控制二氧化碳吸收剂位置的齿轮齿条机构B 242、驱动轴B 243、支承驱动轴B 243的轴承B 244、固定齿轮齿条机构B 242的端盖B 245等组成。

如图1、2所示，在机体下部的净化风道9依次设有进气口91、灰尘净化部件3、有毒有害气体净化部件4、二氧化碳净化部件5、排气口95和风机96。进气口91安装在机体1前面板A13上，排气口95安装在机体1后面板A14上。风机96安装在机体后面板A14上及排气口95内侧。灰尘净化部件3安装在除尘风道92内，有毒有害气体净化部件4安装在有毒有害气体吸收风道93内，二氧化碳净化部件5安装在二氧化碳吸收风道94内。

如图1、2所示，灰尘净化部件3包括安装在机体左面板11内侧的密封盒A 31、固定在机体左面板11和右面板12之间的滑道A 32、安装在滑道上的滚轮A 33、空气过滤器34。空气过滤器34安装在滑道A 32上，通过齿轮齿条机构A 232在机体净化风道9和密封盒A 31之间左右移动。

如图1、2所示，二氧化碳净化部件5包括安装在机体左面板11内侧的密封盒B 51、固定在机体左面板11和右面板12之间的滑道B 52、安装在滑道上的滚轮B 53、二氧化碳吸收剂54。二氧化碳吸收剂54安装在滑道B 52上，通过齿轮齿条机构B 242在机体净化风道9和密封盒B 51之间左右移动。

如图1、2所示，机体1下部的检测与控制装置6包括设置在进气口侧的灰尘浓度检测器件61、有毒有害气体检测器件62和二氧化碳检测器件63，以及空气过滤器和二氧化碳吸收剂位置检测传感器64和控制器8。

如图1、2所示，灰尘浓度检测器件61包括检测灰尘浓度传感器611、与进气口91相通的气管A 71；有毒有害气体检测器件62包括空气质量传感器621、与进气口91相通的气管C 72；二氧化碳检测器件63包括检测二氧化碳浓度传感器631、与进气口91相通的气管B 73。机体下部的控制器8分别电连接灰尘浓度传感器611、空气质量传感器621、二氧化碳浓度传感器631、空气过滤器和二氧化碳吸收器位置检测传感器64。

灰尘浓度检测器件61检测进气口91内空气的灰尘的浓度，空气质量检测器件62检测进气口91内空气的有毒有害气体的浓度，二氧化碳浓度检测器件63检测进气口91内空气的二氧化碳的浓度。

如图4所示，空气净化机控制器8包括单片微机、键盘、显示器、灰尘浓度传感器信号转换处理电路、空气质量传感器信号转换处理电路、二氧化碳传感器信号转换处理电路、控制风机调速的电平转换和继电器组控制电路和风机调速器。

如图5所示，空气净化机在单片微机程序控制下，通过传感器采集空气灰尘浓度、有毒有害气体浓度、二氧化碳浓度等空气质量信息，并在显示器上显示，自动实现对净化模式的选择和控制,实现对室内气体进行除尘、吸收有毒有害气体和二氧化碳等净化功能。

空气净化机的工作模式自动切换的方法是针对灰尘浓度、有毒有害气体浓度、二氧化碳浓度情况，由控制器8发出控制指令自动控制灰尘净化部件3、有毒有害气体净化部件4、二氧化碳净化部件5、风机96的工作，工作流程如图5所示，具体包括如下步骤：

第一步，除尘净化处理：通过灰尘浓度传感器611检测进气口91内的空气灰尘浓度，控制器8采集灰尘浓度值。

（1）在灰尘净化工作模式不工作情况下，当空气灰尘浓度值大于室内空气质量灰尘浓度标准时，认为空气中灰尘浓度高，电磁离合器A 231通电，传动轴222与驱动轴A 233连接，控制步进电机211正转，通过齿轮齿条机构A 232传动，使空气过滤器34移至位于机体右部的除尘风道92内，空气过滤器34处于工作状态，此时根据灰尘浓度高低程度，选择并控制风机96速度，进行空气过滤处理；若浓度值小于室内空气质量灰尘浓度标准时，步进电机211不工作，空气过滤器34位于原来位置。

（2）在灰尘净化工作模式工作情况下，若空气灰尘浓度值小于室内空气质量灰尘浓度标准时，电磁离合器A 231通电，传动轴222与驱动轴A 233连接，控制步进电机211反转，通过齿轮齿条机构A 232传动，使空气过滤器34移至位于机体左部的密封盒A 31内，空气过滤器34处于非工作状态；若空气灰尘浓度值大于室内空气质量灰尘浓度标准时，步进电机211不工作，空气过滤器34位于原来位置，继续吸收灰尘。

第二步，有毒有害气体吸收净化处理：通过空气质量传感器621检测进气口91内的空气有毒有害气体浓度，控制器8采集有毒有害气体浓度值。

（1）在有毒有害气体净化工作模式不工作情况下，若有毒有害气体浓度值大于室内空气质量有毒有害气体标准时，控制等离子体发生器处于工作状态，反之，不控制离子体发生器。

（2）在有毒有害气体净化工作模式工作情况下，若有毒有害气体浓度值小于室内空气有毒有害气体质量标准时，控制等离子体发生器处于非工作状态，反之，不控制离子体发生器，继续吸收有毒有害气体。

第三步，二氧化碳吸收净化处理：通过二氧化碳浓度传感器351检测进气口51内的空气二氧化碳浓度，控制器8采集二氧化碳浓度值。

（1）在二氧化碳净化工作模式不工作情况下，当空气二氧化碳浓度值大于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，认为空气中二氧化碳浓度高，电磁离合器B 241通电，动力输入轴213与驱动轴B243连接，控制步进电机211正转，通过齿轮齿条机构B 242传动，使二氧化碳吸收剂54移至机体右部的二氧化碳吸收风道94内，使二氧化碳吸收剂54处于工作状态；若空气二氧化碳浓度值小于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，步进电机211不工作，二氧化碳吸收剂54位于原来位置。

（2）在二氧化碳净化工作模式工作情况下，若空气二氧化碳浓度值大于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，电磁离合器B 241通电，动力输入轴213与驱动轴B243连接，控制步进电机211反转，通过齿轮齿条机构B 242传动，使二氧化碳吸收剂54移至机体左部的密封盒B 51内，使得二氧化碳吸收剂处于非工作状态；若空气二氧化碳浓度值大于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，步进电机211不工作，二氧化碳吸收剂54位于原来位置，继续吸收二氧化碳。

Claims

1.一种工作模式自动切换的空气净化机，所述空气净化机包括机体（1）、净化风道（9）、灰尘净化部件（3）、有毒有害气体净化部件（4）、二氧化碳净化部件（5）和检测与控制装置（6），其特征在于：所述空气净化机工作模式自动切换装置还包括工作模式自动切换装置（2）。

2.根据权利要求1所述的一种工作模式自动切换的空气净化机，其特征在于：所述空气净化机工作模式自动切换装置包括动力输入部件、传动部件、灰尘净化驱动部件和二氧化碳净化驱动部件，动力输入部件（21）包括步进电机（211）、通过联轴器（212）与步进电机（211）连接的动力输入轴（213）、安装在动力输入轴（213）上的主动轮（214）、支承动力输入轴（213）的轴承I（215）、固定主动轮（214）的轴套I（216）及端盖I（217）；传动部件（22）包括主动轮（214）转速相同但转向相反的从动轮（221）、传动轴（222）、支承传动轴（222）的轴承J（223）、固定从动轮（221）的轴套J（224）；灰尘净化驱动部件（23）包括与传动轴（222）连接的电磁离合器A（231）、控制空气过滤器位置的齿轮齿条机构A（232）、驱动轴A（233）、支承驱动轴A（233）的轴承A（234）、固定齿轮齿条机构A（231）的端盖A（235）；二氧化碳净化驱动部件（24）包括与动力输入轴（213）连接的电磁离合器B（241）、控制二氧化碳吸收剂位置的齿轮齿条机构B（242）、驱动轴B（243）、支承驱动轴B（243）的轴承B（244）、固定齿轮齿条机构B（242）的端盖B（245）。

3.根据权利要求1或2所述的一种工作模式自动切换的空气净化机，其特征在于：所述机体（1）由立体式框架结构组成，包括上、下两部分，其中下部包括左、右两个部分，工作模式自动切换装置（2）位于机体（1）的上部，灰尘净化部件（3）、有毒有害气体净化部件（4）、二氧化碳净化部件（5）和检测与控制装置（6）位于机体的下部，左侧为非净化工作段，右侧为净化风道。

4.一种权利要求1至3中任意一项所述空气净化机的工作模式自动切换方法，包括以下步骤：

（A）灰尘净化处理阶段：通过灰尘浓度传感器（611）检测空气中灰尘的浓度，控制器（8）采集灰尘浓度值，判断空气中灰尘的浓度；

（B）有毒有害气体净化处理阶段：通过空气质量传感器（621）检测空气中有毒有害气体的浓度，控制器（8）采集有毒有害气体的浓度值，判断空气中有毒有害气体的浓度；

（C）二氧化碳净化处理阶段：通过二氧化碳浓度传感器（631）检测空气中二氧化碳的浓度，控制器采集二氧化碳浓度值，判断空气中二氧化碳的浓度。

5.根据权利要求4所述的工作模式自动切换方法，其特征在于：所述（A）步骤分以下两种情况工作：

（a）在灰尘净化工作模式不工作情况下，当空气灰尘浓度值大于室内空气质量灰尘浓度标准时，认为空气中灰尘浓度高，电磁离合器A 231通电，传动轴222与驱动轴A 233连接，控制步进电机211正转，通过齿轮齿条机构A 232传动，使空气过滤器34移至位于机体右部的除尘风道92内，空气过滤器34处于工作状态，此时根据灰尘浓度高低程度，选择并控制风机96速度，进行空气过滤处理；若浓度值小于室内空气质量灰尘浓度标准时，步进电机211不工作，空气过滤器34位于原来位置；

（b）在灰尘净化工作模式工作情况下，若空气灰尘浓度值小于室内空气质量灰尘浓度标准时，电磁离合器A 231通电，传动轴222与驱动轴A 233连接，控制步进电机211反转，通过齿轮齿条机构A 232传动，使空气过滤器34移至位于机体左部的密封盒A 31内，空气过滤器34处于非工作状态；若空气灰尘浓度值大于室内空气质量灰尘浓度标准时，步进电机211不工作，空气过滤器34位于原来位置，继续吸收灰尘。

6.根据权利要求4所述的工作模式自动切换方法，其特征在于：所述（B）步骤分以下两种情况工作：

（a）在有毒有害气体净化工作模式不工作情况下，若浓度值大于室内空气质量有毒有害气体标准时，控制等离子体发生器处于工作状态，反之，不控制离子体发生；

（b）在有毒有害气体净化工作模式工作情况下，若浓度值小于室内空气有毒有害气体质量标准时，控制等离子体发生器处于非工作状态，反之，不控制离子体发生器，继续吸收有毒有害气体。

7.根据权利要求4所述的工作模式自动切换方法，其特征在于：所述（C）步骤分以下两种情况工作：

（a）在二氧化碳净化工作模式不工作情况下，若浓度值大于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，电磁离合器B通电，动力输入轴与驱动轴B连接，控制步进电机正转，通过齿轮齿条机构传动，使二氧化碳吸收剂移至机体右部的二氧化碳吸收风道内，使二氧化碳吸收剂处于工作状态；若浓度值小于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，步进电机不工作，二氧化碳吸收剂位于原来位置；

（b）在二氧化碳净化工作模式工作情况下，若浓度值小于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，电磁离合器B通电，动力输入轴与驱动轴B连接，控制步进电机反转，通过齿轮齿条机构传动，使二氧化碳吸收剂移至机体左部的密封盒内，使得二氧化碳吸收剂处于非工作状态；若浓度值大于室内空气质量二氧化碳浓度标准时，步进电机不工作，二氧化碳吸收剂位于原来位置，继续吸收二氧化碳。