CN104822999A

CN104822999A - 空气净化装置

Info

Publication number: CN104822999A
Application number: CN201380061700.5A
Authority: CN
Inventors: 王蔚然
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-08-05

Abstract

本发明涉及一种空气净化装置。所述装置被设置在用于分离室内空间和室外空间的窗户中。所述装置包括：具有第一入口、第二入口和出口的入口室，其中所述第一入口可操作地对所述室外空间开放，并且所述第二入口可运行对所述室内空间开放；空气抽吸单元，用于将空气从所述入口室通过所述出口向所述室内空间抽吸，其中所述空气通过第一入口或通过第二入口被抽吸入所述入口室中；和设置在所述空气抽吸单元上游的过滤单元，用于过滤空气中的污染物。

Description

空气净化装置

技术领域

本发明一般涉及空气净化技术，并且更具体地涉及一种空气净化装置。

背景技术

空气净化装置已被广泛地使用在许多情况下，例如办公室、车间或医疗设施中，用于去除空气中的污染物并为人们提供净化的空气。空气净化装置通常包括过滤组件，当空气流过其时，其收集污染物，例如固体颗粒或有机污染物。然而，传统的空气净化装置通常被设置在室内空间中，因此，它们只能用于净化室内空气。当室内空气质量差时，这种空气净化装置不能产生所需的清洁空气，因为过滤组件的过滤能力是有限的。

发明内容

因此，提供一种能够将室外空气引入室内空间作为其空气源的空气净化装置将是有利的。

根据本发明的一个实施例，提供了一种空气净化装置，其被设置在用于分离室内空间和室外空间的窗户中。该装置包括：具有第一入口、第二入口和出口的入口室，其中第一入口可操作地对室外空间开放，并且第二入口可操作地对室内空间开放；用于将空气从入口室通过出口向室内空间抽吸的空气抽吸单元，其中空气通过第一入口或通过第二入口被抽入入口室内；和设置在空气抽吸单元的上游，用于过滤空气中的污染物的过滤单元。

在本发明的一些实施例中，空气净化装置可以通过选择性地打开第一入口或第二入口，例如根据室内和室外的空气质量，选择将室外空气或室内空气作为其空气源。因此，消费者可以控制空气净化装置的空气源，当室外空气质量比室内空气质量更好时，这特别有效。此外，将这样的空气净化装置集成到窗户很容易。

在一个实施例中，入口室至少在其内壁的一部分具有凹槽，并且过滤单元具有覆盖凹槽的过滤网以形成与出口流体连通的空气通道。空气通道可以围绕入口室的整个内壁形成，而不是仅仅在其上设置有空气抽吸单元的入口室的一侧上形成，这有助于减少空气抽吸单元的流动阻力。以这种方式，空气净化装置的通风能力可以显著改善。

在一个实施例中，过滤网是HEPA过滤器。HEPA(高效微粒空气)过滤器可以用来过滤空气中的微颗粒物。

在一个实施例中，过滤网被设置在入口室内壁的顶侧和/或横向侧。这样配置，雨滴不会落到过滤网上并且然后在其上积聚，从而防止水腐蚀滤网。

在一个实施例中，空气抽吸单元是离心风扇或轴流式风扇。

在一个实施例中，空气净化装置还包括：设置在空气抽吸单元下游的出口室，其中出口室具有降噪器，用于在空气通过出口室被抽吸入室内空间时降低噪声。该装置可以很容易地集成到主要由双壁玻璃组成的窗户。此外，降噪器可用于当第一入口对室外空间开放时降低室外噪音。

在一个实施例中，空气抽吸单元被设置在入口室和出口室之间。在窗户中实施这种装置很容易且廉价。

在一个实施例中，空气净化装置还包括：用于可操作地密封第一入口的第一盖；用于可操作地密封第二入口的第二盖；和用于可操作地驱动第一盖以密封第一入口或驱动第二盖以密封第二入口的致动器。采用该致动器，空气净化装置可自动切换以在不同运行模式下运行。

在一个实施例中，空气净化装置还包括：用于感测室内空间和室外空间的空气状况的空气状况传感器；和用于根据所感测的空气状况来控制致动器密封第一入口或第二入口的第一控制器。空气净化装置能够根据所感测的空气质量自动选择室内空气或室外空气作为空气源。

在一个实施例中，第一控制器进一步被配置成根据所感测的空气状况控制空气抽吸单元的工作。因此，空气净化装置的空气通风可以自动调整。

在一个实施例中，空气净化装置还包括：用于感测室内空间和室外空间的空气温度的温度传感器；和用于根据室内空间和室外空间之间的温度差控制致动器密封第一入口或第二入口的第二控制器。

在一个实施例中，空气净化装置还包括：用于根据所感测的空气温度调节室内空间的空气温度的空气调节单元。

本发明的详细说明和其它方面将在下面给出。

附图说明

本发明的特定方面现在将参照在下文中描述的并结合附图考虑的实施例进行解释，其中相同的部件或子步骤以相同的方式被指定：

图1和图2描绘了根据本发明的一个实施例的空气净化装置100；

图3至图5描绘了根据本发明的另一实施例的空气净化装置200；

图6至图8描绘了用于安装根据本发明的一些实施例的空气净化装置的示例性窗户装配。

具体实施方式

图1和图2描绘了根据本发明的一个实施例的空气净化装置100。空气净化装置100用于去除空气中的污染物，例如固体颗粒或有机污染物(诸如甲醛、甲苯或其它高挥发性烃)，并为人们提供清洁空气。在该实施例中，空气净化装置100被设置在用于分离室内空间103和室外空间105的窗户101中。

如图1和图2所描绘的，空气净化装置100包括：

-具有第一入口109、第二入口111和出口113的入口室107，其中第一入口109对室外空间105可操作地开放，并且第二入口111对室内空间103可操作地开放；

-用于将空气从入口室107通过出口113抽吸到室内空间103的空气抽吸单元115，其中空气通过第一入口109或通过第二入口111被抽吸进入入口室107内；和

-设置在空气抽吸单元115上游的过滤单元117，用于过滤空气中的污染物。

取决于第一入口109和第二入口111哪一个被选择作为空气源以用于导入空气，空气净化装置100的运行可被划分为两种模式。具体地，当第一入口109对室外空间105开放并且第二入口111关闭时，空气净化装置100在模式1下运行。在模式1下，室外空气被导入入口室107内，然后通过过滤单元117净化，如图1所示。否则，当第二入口111对室内空间105开放并且第一入口109被关闭时，空气净化装置100在模式2下运行。在模式2下，室内空气被导入到入口室107内，如图2所示。

在该实施例中，空气净化装置100具有用于可操作地密封第一入口109的第一盖119，和用于可操作地密封第二入口111的第二盖121。第一盖119和第二盖121可由玻璃形成，其允许光，例如阳光，被传输到室内空间103中。第一盖119可在远离第一入口109的打开位置和接合并密封第一入口109的关闭位置之间手动或机械地被移动。类似地，第二盖121可在远离第二入口111的打开位置和接合并密封第二入口111的关闭位置之间手动或机械地被移动。以这种方式，空气净化装置100的运行模式可在模式1和模式2之间相应地切换。在一些实施例中，装置100可进一步包括致动器(未示出)，例如马达，用于可操作地驱动第一盖119以密封第一入口109或驱动第二盖121以密封第二入口111。致动器可响应于内部或外部的控制信号来驱动第一盖119和/或第二盖121。

在图1和图2所示的实施例中，空气抽吸单元115被设置在入口室107的外部并在出口113的下游。在一些其它实施例中，空气抽吸单元115可以被设置在入口室107的内部。例如，空气抽吸单元115既可以设置在图1中的第一空气流动路径11内，又可以设置在图2中的第二空气流动路径12内，以产生并保持在空气净化装置100内的空气流动。详细地说，第一空气流动路径11流体联接第一入口109和出口113，并且第二空气流动路径12流体联接第二入口111和出口113。在一些示例中，空气抽吸单元115能够在出口113处产生出口压力，其低于在第一入口109或在第二入口111处的入口压力。以这种方式，在模式1下室外空气可在第一空气流动路径11内被抽吸到室内空间103中，或在模式2下室内空气可以在第二空气流动路径12内被抽吸到室内空间103中。例如，空气抽吸单元115可以是离心式风扇、轴流式风扇或空气泵。容易理解的是，空气抽吸单元115可以应用一些其它机构，用于产生空气流动。例如，空气抽吸单元115可以是离子风力发电机，其将空气中的一些气体分子电离成离子，然后通过使用电场驱动带有离子的空气流动。

当空气净化装置100中的空气在第一空气流动路径11或第二空气流动路径12内流动时，它将流过在空气抽吸单元115上游的过滤单元117。这样配置，污染物可以被收集在过滤单元117内，然后从由空气净化装置100输出的空气中除去。过滤单元117可以是HEPA过滤器、活性炭过滤器或其他类型的气体过滤器。HEPA过滤器对于过滤空气中的微颗粒物是非常有效的，并且活性炭过滤器可有效地吸收空气中的有机污染物，例如甲醛或甲苯。在本实施例中，过滤单元117被设置在入口室107的出口113和空气抽吸单元115之间。例如，出口113可通过过滤单元117被密封，使得在出口113输出的空气可由过滤单元117充分过滤。在一些其它实例中，过滤单元117可以被设置在入口室107内部，即空气可被过滤，然后在出口113被输出。本领域技术人员应当理解，入口室107、空气抽吸单元115和过滤单元117的位置是说明性的或示例性的，而非限制性的。

在运行中，空气净化装置100可以根据室内和室外空气状况在模式1或2下运行。例如，当室内空气质量比室外空气质量更好时，空气净化装置100可以自动地或响应于手动指令切换到在模式2下运行，以进一步净化室内空气。与此相反，当室外空气质量比室内空气质量更好时，空气净化装置100可以自动地或响应于手动指令切换到在模式1下运行，以将室外空间105内的新鲜空气引入室内空间103。相应地，空气净化装置100可以进一步包括空气状况传感器(未示出)，用于感测室内空间和室外空间的空气状况，以及第一控制器(未示出)，用于控制致动器，以根据所感测的空气状况密封第一入口109或第二入口111。传感器可以在室内空间和室外空间都设置，例如，设置在第一入口109和第二入口111处。空气状况传感器可以经由有线连接或无线连接通信地耦合到第一控制器，以传送感测到的空气状况。第一控制器可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。例如，第一控制器可以通过一个或多个电路、可编程处理器、ASIC、PLD、FPGA或任何其它合适的装置来实现。

在一个例子中，空气状况传感器可以包括感测部分，用于检测空气中的特定污染物，例如微颗粒物质、挥发性有机化合物或其它类型的污染物。并且空气状况传感器可以发送特定污染物的测量结果，诸如污染物的浓度，到控制器来表示在空气中的空气状况。在一些其他例子中，空气状况传感器可以包括多个感测部分，分别用于检测空气中的几种类型的污染物。然后空气状况传感器可以发送污染物的测量结果给控制器。控制器可以根据污染物的测量结果使用特定算法进一步生成代表空气状况的指数或指示。然后，控制器可根据所生成的指数或指示控制空气净化装置100的运行。容易理解的是，空气状况传感器可以使用任何现有的检测方法来检测空气中的污染物。例如，电化学光致电离方法可以用于检测挥发性有机化合物。β射线吸收法或锥形元件微量振荡天平法可用于检测在空气中的微颗粒物质。但是本领域技术人员可以理解，这些检测方法的实施例仅仅是说明性的，不应限制本专利的范围。

第一控制器还可以被配置成控制空气净化装置100的其它部件的运行。例如，第一控制器可以被配置成根据所感测的空气状况控制空气抽吸单元115的工作。具体地，当室内空气质量不好时，第一控制器可以指示空气抽吸单元115更快或更剧烈地运行，从而提高通过空气净化装置100的空气流率。当室外的风足够强，以形成图1中的在第一空气流动路径11内的空气流动时，第一控制器还可以指示空气抽吸单元115关闭或较慢运行。

在一些实施例中，空气净化装置100可以根据室内和室外温度在模式1或2下运行。例如，空气净化装置100可以进一步包括温度传感器(未示出)，用于感测室内空间103和室外空间105的空气温度，和第二控制器(未示出)，用于控制致动器根据室内空间103和室外空间105之间的温度差等，来密封第一入口109或第二入口111。例如，当室内空间103和室外空间105之间的温度差小于第一预定值或大于第二预定值时，第二控制器可以指示致动器密封第一入口109，从而保持室外空气在室内空间103外。在一些例子中，空气净化装置100还可以包括空气调节单元(未示出)，用于根据所感测的空气温度调节室内空间103的空气温度。空气调节单元可以是加热器或冷却器。例如，当室外温度太高时，冷却器可被第二控制器打开，以冷却流过其的空气。当室外温度过低时，加热器可被第二控制器打开以加热流过其的空气。通过这种方式，室内温度可以自动地保持在对人类舒适的范围内。类似于第一控制器，第二控制器可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。例如，第二控制器可以通过一个或多个电路、可编程处理器、ASIC、PLD、FPGA或任何其它合适的装置来实现。容易理解的是，第二控制器可以与第一控制器集成在一起，或独立于第一控制器。

由上可知，空气净化装置100可以通过选择性地打开第一入口109或第二入口111选择室外空气或室内空气作为其空气源。因此，消费者可以控制空气净化装置的空气源，当室外空气质量比室内空气质量更好时，这尤其有效。此外，将这样的空气净化装置集成到窗户很容易，并且实现这种装置的成本很低。

图3至图5描绘了根据本发明的另一实施例的空气净化装置200；其中图3和图4描绘了空气净化装置200的透视图，并且图5描绘了空气净化装置200的剖面图。

如图3至图5所示，空气净化装置200被形成为用于分离室内空间203和室外空间205的窗户201或其一部分。装置200包括：

-具有第一入口209、第二入口211和出口213的入口室207，其中第一入口209可操作地对室外空间205开放，并且第二入口211可操作地对室内空间203开放；

-空气抽吸单元215，用于将空气从入口室207通过出口234抽吸到室内空间203，其中空气通过第一入口209或通过第二入口211被抽吸到入口室207内；

-被设置在空气抽吸单元215上游的过滤单元217，用于过滤空气中的污染物；和

-设置在空气抽吸单元215下游的出口室223，其中出口室223具有降噪器225，用于当空气通过出口室223被抽吸到室内空间203中时降低噪声。

应当指出的是，为了更清楚地描述入口室207的内部结构，在图3中所示的过滤单元217和第一覆盖单元219在图4中被省略。

如图4和图5所示，入口室207至少在内壁229的一部分上具有凹槽227，并且过滤单元217具有覆盖凹槽227的过滤网231，以形成与出口213流体连通的空气通道。在一些实例中，空气通道可在入口室207的全部或大部分内壁229上形成，而不是仅仅在入口室207的一侧(即滤网231被直接覆盖在出口213上)上形成，从而增加了其表面在空气流动路径中的曝露面积。过滤网231的负载和流动阻力可通过提高其在空气流动路径中的曝露面积被减少。因此，用于获得预定流率的过滤网231的压降可显著降低，预定流率是室内空间通风所必需的。对于空气抽吸单元215，诸如轴流式风扇，更低的压降要求带来了更低的旋转速度和更低的功耗的优点。因此，在空气抽吸单元215的大小被限制的窗户或类似地方实现这样的空气净化装置200容易得多。此外，由于轴流风扇或其它空气抽吸单元215所需转速更低，由其旋转或其他类似运动所产生的噪音可被降低，以避免对在室内空间内的人的不利干扰。

在一些实施例中，过滤网231可设置在入口室207的内壁229的顶侧和/或横向侧，从而使凹槽227的其余部分隐蔽在金属板、塑料板或其它防水结构之下。在一些实例中，防水结构可以与入口室207的内壁229一体形成，例如，入口室207被成形为长方体，然后将过滤网231设置在入口室207的矩形内壁229的顶侧和/或两个横向侧。应当指出的是，覆盖有过滤网231的凹槽227部分与未被过滤网231覆盖的凹槽227的其它部分流体连通，使得空气通道仍然与入口室211的出口231流体连通。由于过滤网231没有被设置在内壁229的底侧，雨滴不会落到滤网231上并且然后积聚在其上，从而防止水腐蚀过滤网231。

在一些实例中，过滤网231可以从入口室207拆开，使得必要时，例如在使用一段时间后，更换过滤网231很容易。过滤网231可以通过第一入口209或第二入口211移出或移入入口室207。例如，过滤网231可以形成为比入口室207的内壁229稍小一点，而一些诸如海绵或橡胶之类的柔性材料可以被设置在过滤网231的外周，其填塞和密封过滤网231和内壁229之间的间隙，以在内壁229的内部支撑过滤网231。此外，由于过滤网231和内壁229之间的间隙被柔性材料密封，当空气净化装置200工作时，将不存在通过间隙的空气泄漏。

出口室223被设置在空气抽吸单元215的下游。并且空气抽吸单元215被设置在入口室207和出口室223之间。从入口室207抽出的空气在被抽吸入室内空间203之前将行进通过出口室223。出口室223提供了用于接收降噪器225的空间。例如，降噪器225可以是具有多个穿孔的玻璃板。多个穿孔可以是规则的图案以吸收声波。通过这种方式，空气净化装置200在运行中将产生显著小的噪音。容易理解的是，降噪器225可以是其他适当的吸音或绝缘结构。

如图3和图4所示，空气净化装置200可以安装在墙壁上，其一部分从墙壁上突出。因此，出口室223的排气口235可被设置在出口室223的外围框架上，并且被配置为将在出口室223中的净化后的空气排放到室内空间203。在一些实施例中，排气口235可被设置在横向侧、底侧，或出口室223的任何其它合适的位置上。

图6至图7描绘了用于安装根据本发明的一个实施例的空气净化装置的示例性窗户300装配，其中图6从室外空间描绘了示例性窗户300的顶视图，而图7从室内空间描绘了示例性窗户300的顶视图。

如图6至图7所示，窗户300包括三个窗扇301、303和305，其中窗扇301和303竖直地配置。窗扇301和303主要由双壁玻璃组成，它们分别构成空气净化装置的入口室和出口室。此外，窗扇301的一个玻璃壁可以可操作地旋转或向外移动以打开或关闭入口室的第一入口；并且窗扇301的其他玻璃壁可以可操作地旋转或向内移动以打开或关闭入口室的第二入口。

空气抽吸单元(未示出)被设置在窗框307的内部，位于窗扇301和303之间。入口室301的出口设置在窗框307的顶侧，并且窗框307的底侧对窗扇303开放以流体联接窗扇301和303，即入口室和出口室。空气净化装置的过滤单元(未示出)可以被设置在入口室或窗框307内部。排气口309可以被设置在出口室(即窗扇303)的横向侧上，并通过窗框311，其允许净化的空气被抽吸入室内空间。

容易理解的是，窗户300的结构仅是说明性的，而不是限制性的，其他一些窗户结构可以用于安装或集成根据本发明的实施例的空气净化装置。图8描绘了用于安装根据本发明的一个实施例的空气净化装置的另一示例性窗户400装配的俯视图。

如图8所示，窗户400包括四个窗扇401、403、405和407，其中窗扇401和403被水平配置。而且，窗扇401和403主要是由双壁玻璃组成，其分别构成空气净化装置的入口室和出口室。此外，窗扇401的一个玻璃壁可以可操作地旋转或向外移动以打开或关闭入口室的第一入口；并且窗扇401的其他玻璃壁可以可操作地旋转或向内移动以打开或关闭入口室的第二入口。空气净化装置的空气抽吸单元和过滤单元(未示出)可以被设置在窗框409内部，位于窗扇401和403之间。

虽然本发明已经在附图和前面的描述中被示出并详细描述，该说明被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所要求保护的发明中，从附图、公开内容和所附权利要求的研究中，可以理解和实现对所公开实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”并不排除多个。单个单元可以实现权利要求中列举的若干项的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求中被列举的单纯事实并不表示这些措施的组合不能被利用。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims

1.一种空气净化装置，其被设置在用于分离室内空间和室外空间的窗户内，所述装置包括：

具有第一入口、第二入口和出口的入口室，其中所述第一入口可操作地对所述室外空间开放，并且所述第二入口可操作地对所述室内空间开放；

空气抽吸单元，用于将空气从所述入口室通过所述出口向所述室内空间抽吸，其中所述空气通过所述第一入口或通过所述第二入口被抽吸入所述入口室；

设置在所述空气抽吸单元上游的过滤单元，用于过滤空气中的污染物。

2.如权利要求1所述的空气净化装置，其中所述入口室至少在其内壁的一部分上具有凹槽，并且所述过滤单元具有覆盖所述凹槽的过滤网，以形成与所述出口流体连通的空气通道。

3.如权利要求2所述的空气净化装置，其中所述过滤网是HEPA过滤器。

4.如权利要求2所述的空气净化装置，其中所述过滤网被设置在所述入口室的所述内壁的顶侧和/或横向侧。

5.如权利要求1所述的空气净化装置，其中所述空气抽吸单元是离心风扇或轴流式风扇。

6.如权利要求1所述的空气净化装置，还包括：

设置在所述空气抽吸单元下游的出口室，其中所述出口室具有降噪器，用于当空气通过所述出口室被抽吸入所述室内空间时降低噪声。

7.如权利要求6所述的空气净化装置，其中所述空气抽吸单元被设置在所述入口室和所述出口室之间。

8.如权利要求1所述的空气净化装置，还包括：

用于可操作地密封所述第一入口的第一盖；

用于可操作地密封所述第二入口的第二盖；和

用于可操作地驱动所述第一盖以密封所述第一入口或驱动所述第二盖以密封所述第二入口的致动器。

9.如权利要求8所述的空气净化装置，还包括：

空气状况传感器，用于感测所述室内空间和所述室外空间的空气状况；和

第一控制器，用于根据所感测到的空气状况控制所述致动器以密封所述第一入口或所述第二入口。

10.如权利要求9所述的空气净化装置，其中所述第一控制器进一步被配置成根据所感测到的空气状况控制所述空气抽吸单元的工作。

11.如权利要求10所述的空气净化装置，还包括：

温度传感器，用于感测所述室内空间和所述室外空间的空气温度，和

第二控制器，用于根据所述室内空间和所述室外空间之间的温度差来控制所述致动器，以密封所述第一入口或所述第二入口。

12.如权利要求11所述的空气净化装置，还包括：

空气调节单元，用于根据所感测到的空气温度调节所述室内空间的空气温度。