CN107281860A - 一种舱内空气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气净化技术领域，具体的涉及一种舱内空气净化装置，它是一种利用风扇强化空气流动，并采用软凝胶吸收空气中颗粒物和有害污染物的装置。本发明利用风扇将空气吹过涂有软凝胶的筒状载体和容器内壁表面，使空气流与软凝胶表面多次撞击、扩散，将空气中的颗粒物、气溶胶和有害组分吸附并溶入软凝胶中。更换软凝胶就能够重新获得净化吸附能力。软凝胶可水洗去除，然后用浸蘸或涂刷的方式，将新的软凝胶涂覆到筒状载体侧壁、容器内壁、容器底部和/或同心圆环台上。本发明的装置结构简单，所用软凝胶成本低廉，更换方便，净化效果明显。本发明的空气净化装置适用于汽车、轮船、飞机等载人运输工具上净化舱内空气。

Description

一种舱内空气净化装置

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，具体的涉及一种舱内空气净化装置，它是一种利用风扇强化空气流动，并采用软凝胶吸收空气中颗粒物和有害污染物的装置。

背景技术

传统的空气净化器大多采用过滤膜过滤方式，以达到吸附颗粒物和有害气体，净化空气的目的。目前，市售的过滤式空气净化器大多采用高效颗粒空气(High efficiency particulate air filter)过滤膜(HEPA膜)加上吸附剂。虽然该膜可以防止0.3微米以上的颗粒，但在重污染环境中滤膜很快就会失效，需定期更换，成本高，而且功耗也在几十瓦以上。另一种基于静电吸附的空气净化器利用高压静电，将空气中的颗粒物和细菌等都带上正电荷，然后被负电极吸附。但是，在这个过程中会产生臭氧，对人体有害；同时，电极板需要定期手工清洁，不仅成本较高，使用也不方便。第三类家用空气净化器是采用负氧离子发生器，与污染物分子发生化学反应，使之降解为低毒或无毒的分子。但是因为气体分子之间的距离远，且负氧离子的浓度又不会很高，这种化学反应的效率往往不高，净化空气污染的效果有限。第四类家用空气净化器是在第一种过滤方式的基础上，增加了催化转化原理去除有机污染物。但是催化剂表面受到分子量大的有机物(如烹炸油烟或烧烤油烟，汽车尾气等)污染时，表面会被覆盖而失效，或者接触含硫或含卤素无机分子中毒而失效，催化床层的使用寿命很短。第五类空气净化器是采用水帘式，用水泵将容器内的水泵到容器内筒上端，靠外筒顶部限位使水转向，水在重力作用下形成水帘。再利用风扇将空气吹向水帘，空气被水帘洗涤使其中的颗粒物被溶入水中。这个过程的功耗较高，因为既要有水泵，还要有风扇同时工作，但是净化效果是比较好的。第五类空气净化器是将上述方法组合，以获得更好的效果，但是成本升高。对于载人交通工具而言，由于它的运行加速度、方向变化和振动，且人员密度很大，一般家用的空气净化器在舱内的使用寿命很短，特别是除尘和吸附污染物的消耗品，单次行程结束就必须更换才能保持空气净化效果，导致使用成本过高。另外，含有液体或用水为净化介质的空气净化器，难以在这类交通工具上使用。

发明内容

针对上述问题,本发明提供一种能在各类交通工具上使用的高效、低耗的空气净化装置。具体是利用风扇将空气导向软凝胶表面，使空气中的颗粒物、有害物质、气溶胶和污染组分能够被软凝胶吸附。

本发明采用的技术方案为：

一种舱内空气净化装置，包括容器、筒形载体、外壳和风扇；所述容器为上端开口的平底容器，容器内部放置至少一个筒形载体，所述筒形载体为中空圆筒，容器底部设有与筒形载体个数相同的环形卡位台对筒形载体下端进行限位，筒形载体上下两端均为开口，筒形载体底部侧壁至少对称设置一对通气孔；所述筒形载体的高度高于容器的高度；

所述外壳底端为开口端,上端为顶端,于外壳腔内的顶端固定有一个风扇,外壳顶端端面设有一个与风扇直径相同或相当的开口，开口作为风扇风道,风扇通过导线与外电源电连接；外壳底端与容器上端卡接；

外壳内部沿径向安装有一隔板，该隔板设置在筒形载体上端、风扇下方；隔板中心设有开口，开口尺寸与风扇风道尺寸相同或相当；开口处设置与筒形载体个数相同、位置对应的同心圆环作为筒形载体上端限位的环形卡槽，在隔板下面用至少一个横梁对环形卡槽进行固定；所述环形卡槽于隔板面向下凸起。

所述隔板设有的环形卡槽与容器底部设有的环形卡位台对筒形载体进行固定；

本发明所述容器、外壳、筒形载体、隔板、风扇之间能够组装和拆卸。

所述容器中设有1个以上不同直径的筒形载体时，筒形载体由容器中心轴向向外依次同心设置，筒形载体直径小于容器内径，相邻筒形载体之间的间距不小于5mm；

隔板下方的外壳侧壁至少对称设置两个使外壳内部和外部相连通的出气孔；

筒形载体的下方设有通气孔，使得筒形载体内腔的气体与筒外壁与容器内壁之间形成的外腔室之间连通；

容器内腔体之间通过设置于筒形载体上的通气孔相连通，空气净化装置内部与外部之间通过设置于外壳侧壁上的出气孔相连通；

筒形载体个数大于一个时，筒形载体之间形成的腔室通过各个侧壁上的通气孔相连通；

容器底部不设置或设置1个或2个以上的同心圆环台；

筒形载体侧壁双面和/或容器内壁固接有孔板或筛网或为凹凸不平的粗糙结构，所述凹凸不平的粗糙结构包括凸起和凹孔，所述孔板优选为直径小于1毫米的阵列小孔,所述筛网优选为孔径小于1毫米的刚性筛网，使软凝胶能够很好地附着在其表面上；

筒形载体的侧壁双面、容器内壁、容器底部和同心圆环台中的两种以上附着软凝胶。

优选的，所述外壳为中空圆筒、矩形筒或倒圆台形；

工作时,所述风扇向外壳的腔体内轴向送风或吸风(排风)；

所述外壳侧壁的出气孔为通孔或狭缝，通孔的孔径和狭缝的长宽根据实际要求进行设置。

所述空气净化装置内部的气体通路是从风扇到筒形载体内腔，再经过筒形载体下方的通气孔与最外筒形载体与容器内壁形成的外腔室连通，最后由位于外壳下部的出气孔与外界连通；

风扇正转时，空气是由风扇流向内腔，经过筒形载体下部的通气孔流入外腔室，最后由外壳下部的出气孔流出空气净化装置；当风扇反转时，空气是由外壳下部的出气孔被吸入，通过外腔室后，经过筒形载体下部的通气孔流入内腔室，再由风扇排出净化器装置。

所述软凝胶为水溶性凝胶，由亲水性或水溶性高分子交联而成；所述软凝胶中添加有质量浓度为0.01％～1％的添加剂；所述添加剂为表面活性剂或无机盐中的一种或两种以上。

所述亲水性或水溶性高分子为淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸、壳聚糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)中的一种或两种以上；所述表面活性剂选自硬脂酸、高级脂肪醇硫酸酯、烷基芳基磺酸化物、烷基萘磺酸化物或脂肪族磺酸化物；所述无机盐选自水溶性钠盐、钾盐、镁盐、钙盐。

所述软凝胶以能够凝固于附着面上且能够水洗掉为宜。

所述风扇的电源为太阳能、蓄电池、换能器或民用电中的任一种。

所述外壳顶端设有固定孔，风扇与外壳通过穿置于固定孔内的螺栓固定连接。

更换软凝胶的方式为水洗去除，涂覆软凝胶的方式为浸蘸或涂刷。

所述空气净化装置适用于舱内空气的净化，所述舱内包括汽车、轮船、飞机的舱室。

所述同心圆环台的高度大于5毫米，宽度大于0.1毫米；用于增加容器底部软凝胶的涂覆面积。

软凝胶中的添加剂用于增强对无机有害气体的吸收容量和对有机污染物的溶解度和吸收容量，以及改善软凝胶的表面性质，有利于吸附颗粒物和污染物，并有利于溶解污染物。

本发明所述的容器、外壳、筒形载体包括但不限制于筒形，还可为立方体。

本技术方案的优点：

1.低能耗：本发明的空气净化器仅需小功率风扇，能耗很低，一般在几瓦至几十瓦，分别用于20立方米空间以下和百级立方米空间的空气净化。

2.对颗粒物的吸收能力强，适用于各种粒径的颗粒物。与传统的HEPA膜相比，本发明不仅能够吸收微米级以上的颗粒物，还能有效吸收粒径小于1微米至纳米级的颗粒物，净化效果更好。

3.能够吸收无机和有机污染组分，包括高沸点有机组分，如油烟类而不会使软凝胶失效。但是传统空气净化器中的滤膜、催化转化床层或吸附剂都会被油烟粘附表面而失效。根据使用环境和空气质量要求的不同，可以通过改变筒形载体的数量，获得不同的净化效果。与基于静电吸附的空气净化器相比，本发明不会产生对人体有害的臭氧，使用更安全。

4.定期更换软凝胶即可恢复吸收净化能力，与更换HEPA膜、催化剂层或活性炭吸附剂相比，该装置更换一次软凝胶的成本远低于更换上述消耗品。本装置不仅适用于家庭室内空气的净化，还适用于各种载人交通工具舱内空气的净化。

5.本发明利用风扇加强空气流动，将舱内空气不断输送至容器内。利用容器内表面和筒形载体侧面的软凝胶吸附空气中各种颗粒物和吸收有害气体，以达到净化空气的目的。软凝胶中的添加剂能够提高其对无机有害气体和有机物的溶解度，增强凝胶对颗粒物的亲和力，从而提高净化效果，由于软凝胶具有亲水性，很容易进行更换，使净化器重新获得净化吸附能力。

6.筒形载体、容器底部的同心圆环台的数量均可以增加，以增大软凝胶的涂覆面积，提高吸附容量，增强净化效率。与过滤式空气净化器不同，本发明的空气净化器对颗粒物的尺寸没有限制，所有尺寸的颗粒物都能被软凝胶的内部孔隙或/和表面吸收/吸附，与含有液体或用水为净化介质的空气净化器相比，本装置因不含液体，因此可以方便地应用于移动舱内如交通工具上。

附图说明

图1为实施例1所述空气净化器的示意图，其中，1—容器，2—筒形载体，3—软凝胶，4—外壳，5—隔板，6—风扇。

图2为实施例2所述空气净化器的示意图，其中，1—容器，3—软凝胶，4—外壳，5—隔板，6—风扇，7—第一筒形载体，8—第二筒形载体，9—第三筒形载体。

图3为实施例2所述装置中的隔板示意图。

图4为实施例3所述装置的示意图，其中，1—容器，2—筒形载体，3—软凝胶，4—外壳，5—隔板，6—风扇。

具体实施方式

下面通过实施例来说明本发明所述的空气净化装置，但不限制本发明所要保护的范围。

实施例1

一种舱内空气净化装置，包括容器1、筒形载体2、外壳4、隔板5、风扇6以及软凝胶3，所述软凝胶3均匀涂覆在筒形载体的侧壁双面、容器内壁、容器底部或同心圆环台中的两种以上，如图1所示。

所述容器1为一圆筒形平底敞口容器(内径100mm，高120mm)；容器1底部设置1个同心圆环台，同心圆环台的高度为10毫米，宽度为1毫米。容器1内部竖直放置一个筒形载体2，筒形载体2为一两端开口的中空圆筒(内径65mm，高180mm)，筒形载体侧壁双面和容器内壁表面密集分布凸起和凹孔，筒壁的底部沿轴向竖直设有8个条形开槽作为通风孔，通风孔使筒形载体2内部和外部相连通。容器1的底部设有1个环形卡位台，对筒形载体2进行限位。外壳4为一下端开口的中空圆筒，中空圆筒的上端内部安装风扇6(尺寸为Φ60mm，功耗3W)，通过导线与电源连接。外壳4上端面风扇6的正上方设有一个直径60mm的圆形开口，风扇风道与圆形开口相连，风扇旋转时，向外壳4的腔体内轴向送风。外壳4上端面开设有固定孔，风扇6与外壳4通过穿置于固定孔内的螺栓固定连接。

外壳4内部沿径向安装有一隔板5，隔板5位于风扇6下方。隔板5中心处风扇6的正下方开设有一直径60mm通孔。隔板5面向容器1的一面设有凸起的同轴环形卡槽，筒形载体2的上沿插入卡槽内固定。外壳4下端为倒圆台形，倒圆台形侧面对称开设有一对出气孔，台锥上部直径为140mm，台锥下部与容器1的开口紧密配合。

所述软凝胶为含有0.5％(w/w)表面活性剂的聚乙二醇水凝胶，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

实施例2

与实施例1所述装置相比，区别在于：其中，容器1的内径为400mm，底部设有3个环形卡位台，容器1由中心向外同轴依次放置3个不同直径的筒形载体；如图2所示。其中，外壳4下端为倒圆台形，倒圆台形侧面开设有出气孔，上锥面直径为500mm，下锥面与容器1的开口紧密配合。该装置中隔板5设有3个环形卡槽，分别固定相应的筒形载体，并用十字形横梁进行固定，隔板的横截面如图3所示。

实施例3

与实施例1所述装置相比，区别在于：其中，外壳4下端为圆筒状，与上端直径一致。筒形载体2侧面设有密集的小孔，以便于附着软凝胶。容器1底部有2个同心圆环台，装置如图4所示。

实施例4

如实施例1所述装置，其中，软凝胶为聚丙烯酰胺水凝胶，软凝胶中的添加剂为0.1％(w/w)的NaCl和0.2％(w/w)的表面活性剂，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。

Claims (9)

1.一种舱内空气净化装置，其特征在于：包括容器(1)、筒形载体、外壳(4)和风扇(6)；所述容器为上端开口的平底容器，容器内部放置至少一个筒形载体，所述筒形载体为中空圆筒，容器底部设有与筒形载体个数相同的环形卡位台对筒形载体下端进行限位，筒形载体上下两端均为开口，筒形载体底部侧壁至少对称设置一对通气孔；所述筒形载体的高度高于容器的高度；

所述外壳底端为开口端,上端为顶端,于外壳腔内的顶端固定有一个风扇,外壳顶端端面设有一个与风扇直径相同或相当的开口，开口作为风扇风道,风扇通过导线与外电源电连接；外壳底端与容器上端卡接；

外壳内部沿径向安装有一隔板，该隔板设置在筒形载体上端、风扇下方；隔板中心设有开口，开口尺寸与风扇风道尺寸相同或相当；开口处设置与筒形载体个数相同、位置对应的同心圆环作为筒形载体上端限位的环形卡槽，在隔板下面用至少一个横梁对环形卡槽进行固定；

所述隔板设有的环形卡槽与容器底部设有的环形卡位台对筒形载体进行固定；

所述容器中设有1个以上不同直径的筒形载体时，筒形载体由容器中心轴向向外依次同心设置，筒形载体直径小于容器内径，相邻筒形载体之间的间距不小于5mm；

隔板下方的外壳侧壁至少对称设置两个使外壳内部和外部相连通的出气孔；

容器内腔体之间通过设置于筒形载体底部的通气孔相连通，空气净化装置内部与外部之间通过设置于外壳侧壁上的出气孔相连通；

容器底部不设置或设置1个或2个以上的同心圆环台；

筒形载体侧壁双面和/或容器内壁固接有孔板或筛网或为凹凸不平的粗糙结构；

筒形载体的侧壁双面、容器内壁、容器底部和同心圆环台中的两种以上附着软凝胶。

2.按照权利要求1所述的舱内空气净化装置，其特征在于：

所述外壳为中空圆筒、矩形筒或倒圆台形；

工作时,所述风扇向外壳的腔体内轴向送风或吸风(排风)；

所述外壳侧壁的出气孔为通孔或狭缝。

3.根据权利要求1或2所述的舱内空气净化装置，其特征在于：

所述空气净化装置内部的气体通路是从风扇到筒形载体内腔，再经过筒形载体下方的通气孔与最外筒形载体和容器内壁形成的外腔室连通，最后由位于外壳下部的出气孔与外界连通；

风扇正转时，空气是由风扇流向内腔，经过筒形载体下部的通气孔流入外腔室，最后由外壳下部的出气孔流出空气净化装置；当风扇反转时，空气是由外壳下部的出气孔被吸入，通过外腔室后，经过筒形载体下部的通气孔流入内腔室，再由风扇排出净化器装置。

4.根据权利要求1所述的舱内空气净化装置，其特征在于：

所述软凝胶为亲水性凝胶，由亲水性或水溶性高分子交联而成；所述软凝胶中添加有质量浓度为0.01％～1％的添加剂；所述添加剂为表面活性剂或无机盐中的一种或两种以上。

5.根据权利要求4所述的舱内空气净化装置，其特征在于：

所述亲水性或水溶性高分子为淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸、壳聚糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)中的一种或两种以上；所述表面活性剂选自硬脂酸、高级脂肪醇硫酸酯、烷基芳基磺酸化物、烷基萘磺酸化物或脂肪族磺酸化物；所述无机盐选自水溶性钠盐、钾盐、镁盐、钙盐。

6.根据权利要求1所述的舱内空气净化装置，其特征在于：所述风扇的电源为太阳能、蓄电池、换能器或民用电中的任一种。

7.根据权利要求1所述的舱内空气净化装置，其特征在于：所述外壳顶端设有固定孔，风扇与外壳通过穿置于固定孔内的螺栓固定连接。

8.根据权利要求1所述的舱内空气净化装置，其特征在于：更换软凝胶的方式为水洗去除，涂覆软凝胶的方式为浸蘸或涂刷。

9.根据权利要求1所述的舱内空气净化装置，其特征在于：所述空气净化装置适用于舱内空气的净化，所述舱内包括汽车、轮船、飞机的舱室。