CN107488579B - 一种光生物空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光生物空气净化器，属于空气净化技术领域。包括柜体和上盖，柜体呈筒状竖立设置，上盖可拆且密封盖合柜体上端开口，柜体由上至下依次由隔板隔分为培养室、进气室和水箱；上盖内设有过滤层，上端面和下端面均布与若干连通过滤层的通气孔；上盖的内侧端面上设有LED灯；培养室上端呈开口设置并对应上盖，培养室侧壁由高透光板，培养室内安装有呈塔型设置的培养单元；培养单元包括转台、中空转轴、导光板、集液槽、导液管、水泵和进水管，转台位于培养室的底面中间，中空转轴呈空心设置且旋转连接转台并能够由转台带动旋转。本发明通过对空气进行物理过滤，然后由微藻进行空气净化，吸收二氧化碳气体排出氧气。

Description

一种光生物空气净化器

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，特别是一种光生物空气净化器。

背景技术

微藻是光能自养型生物，广泛分布在地球上的淡水、海洋和各种土壤里，具有生长迅速、光合效率高、适应性强、无性繁殖等特点。微藻可利用光能、CO2、废水中的有机碳、氨氮、有机磷等物质为碳源、氮源和磷源，并吸附重金属净化废水；也可吸收大气中的CO2等气体作为自身代谢碳源，产生O2来固定CO2净化空气；同时微藻中含多种高附加值生物活性物质，如多不饱和脂肪酸、藻类多糖、藻蓝素、虾青素、胡萝卜素等，具有抗生素、抗心血管疾病、增强免疫力、抗肿瘤、抗辐射、抗突变和抗艾滋病等药用价值和保健功能，对人类的疾病有预防、治疗和保健功能。微藻作为饲料、医疗、生物工程、食品、轻化工、生物燃料等行业的重要原料，其产业化生产与利用愈发为人们所重视。

随着环境严重污染，二氧化碳浓度增加，净化空气、节能减排已经成为现阶段亟待解决的重要难题，改善室内空气质量已迫在眉睫。然而，现阶段的技术水平仅仅停留在通风换气、养鱼种花草、电解水、加湿器、负离子空气净化技术等，这些技术一方面在一定程度上净化空气的同时增加了新的有毒物质的排放或能源损耗，另一方面，无法有效降低室内二氧化碳的积累，更无法直接减少室内二氧化碳，并将其置换为新鲜氧气。

专利201510029399.0公开了一种一种微藻空气净化器自动控制系统及控制方法，通过微藻进行空气净化，但该装置主要采用水喷淋过滤悬浮尘埃，其需要不断增加水中二氧化碳气体含量才可以保证微藻生长，但装置主要通过喷淋将空气中二氧化碳气体融进水中，效率较差。

因此，有必要提出一种光生物空气净化器来实现光强的自动调节和增强生物固碳效率的反应器，从而实现室内净化空气。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种光生物空气净化器，通过对空气进行物理过滤，然后由微藻进行空气净化，吸收二氧化碳气体排出氧气，同时上盖内过滤层可以调节净化后的空气湿度，防止水分过度蒸发；这里微藻可以直接吸附在导光板上生长，导光板具有很好导光性可以保障微藻生长所需，同时微藻可以扩大与空气接触面，具有很好的二氧化碳吸附转化效果。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种光生物空气净化器，包括柜体和上盖，柜体呈筒状竖立设置，上盖可拆且密封盖合柜体上端开口，柜体由上至下依次由隔板隔分为培养室、进气室和水箱；所述上盖内设有过滤层，上端面和下端面均布与若干连通过滤层的通气孔；所述上盖的内侧端面上设有LED灯；

所述培养室上端呈开口设置并对应上盖，培养室侧壁由高透光板，培养室内安装有呈塔型设置的培养单元；培养单元包括转台、中空转轴、导光板、集液槽、导液管、水泵和进水管，所述转台位于所述培养室的底面中间，中空转轴呈空心设置且旋转连接转台并能够由转台带动旋转，所述中空转轴相对所述培养室底部垂直；所述导光板以中空转轴为轴心呈伞状且沿中空转轴轴向间隔设置，导光板展开尺寸大小由下至上依次减小；所述集液槽与导光板一一对应设置，其呈环形设置在中空转轴上并位于导光板上方，相邻的集液槽之间通过导液管连通；所述进水管一端连接位于水箱底部的水泵另一端经中空转轴内腔并从其顶部伸出，所述进水管出水口对应位于中空转轴最上方的集液槽；

所述进气室由外至内依次为设置在进气室侧壁上的进风口、呈环形设置的空气过滤罩和位于空气过滤罩内的风机，所述风机固定在进气室顶部，其出风端连通培养室；

所述水箱内盛有用于微藻生物生长的培养液，所述培养室和水箱之间设有排水管。

上述方案中，通过构建伞型塔式的微藻生长空间，特别是通过导光板构建而成，可以提供给微藻吸附生长良好空间条件，在工作中，培养液通过水箱泵送到集液槽中，通过集液槽溢流可以实现对伞状的导光板上表面实现培养液均匀浸没，微藻吸附在导光板上表面生长；培养液通过排水管可以回流水箱，实现循环。在操作中，可以对培养液周期性浸没导光板上表面，模拟微藻户外生长环境。白天时，培养单元可以实现对导光板旋转操作，可以保证各部分微藻受光均匀，同时增加在室内放置的趣味性；夜晚时，可以将LED灯打开，实现补光，确保方案夜间也可以进行正常工作。

优选的，还包括对应导光板一一设置的集藻装置，所述集藻装置包括轴承、刮板和集藻槽，所述刮板一端连接安装在中空转轴上轴承的外端，所述轴承位于导光板上方，所述刮板另一端连接培养室侧壁，所述刮板与导光板上表面平行且距离为0.3-0.1mm；所述集藻槽位于刮板正下方，其上端开口高于培养室底部，其另一端穿过进气室并位于水箱顶部，所述集藻槽底部为过滤板，所述过滤板由上至下依次为细格栅、海绵、活性炭和滤膜。导光板为伞状结构，具体是由光滑锥面结构；这样通过刮板可以刮去生长过盛的微藻，并进行收集；这样可以确保微藻有充裕的生长空间，确保大部分微藻处于生长期内，这样可以保障空气净化的效果。

优选的，所述培养室底面中间呈圆形凸台设置，所述转台安装在圆形凸台上，所述圆形凸台半径大小小于最靠近其的导光板半径大小；所述培养室底面设有排水口，排水口远离圆形凸台；所述排水管位于进气室内，其一端连接所述排水口，一端连接位于水箱顶部的进水口。这样可以保障转台不受培养液浸没，确保工作正常。

优选的，所述水箱内位于进水口处设有过滤桶，所述过滤桶由内至外依次为细格栅、海绵、活性炭和滤膜。过滤桶可以过滤去流进培养液中混杂的微藻残渣。

优选的，所述转台包括转台盖、空心轴电机和密封圈，所述转台盖相对盖合在空心轴电机外并与空心轴电机固定在培养室底面，所述空心轴电机的转动轴与转台盖之间设置滑动密封的密封圈；所述中空转轴与空心轴电机的转动轴同轴连接且相连通。

优选的，所述进水管为金属管结构，其一端与水泵固定，另一端经空心轴电机的转动轴并从中空转轴顶部伸出，进水管的顶端设置多路引流细管，所述引流细管出水口位于集液槽底部；所述导液管的两端分布设置在相邻集液槽底部。

这样可以使得进水管可以穿过空心轴电机和中空转轴，进水管可以相对中空转轴保持静止，在中空转轴带动导光板旋转时，进水管保持不动，这样可以对集液槽稳定供液。

优选的，所述中空转轴对应导光板安装处设有卡槽，所述卡槽呈周向间隔设置，导光板对应中空转轴的一端设有朝向向下并周向间隔设置的插销，所述插销与卡槽一一对应且导光板通过插销插合固定在卡槽上。导光板可以通过插拔安装在中空转轴上，这样可以方便后期拆卸清理维护。

优选的，所述培养室底面和顶面表面镀有全反射镜面的膜或贴有锡箔纸。这样培养室底面可以对光照镜面反射、漫散射反射并投射到导光板上，充分利用光源。

优选的，所述过滤层由上至下依次为细格栅、海绵、活性炭、海绵和细格栅。过滤层可以吸附排出空气中的水分，同时活性炭可以排除异味，达到排出空气清新干爽的效果。

优选的，还包括控制面板、光感应器和监控探头，所述控制面板安装在进气室外侧壁上，所述光感应器均布在导光板外侧表面并与的控制面板连接，所述控制面板能够根据光感应器信号连接控制转台旋转；所述监控探头设在水箱内，用于在线监测水箱中培养液参数数据，并将数据实时反馈在控制面板上。导光板外侧表面的上、中、下三个位置各设置一个感光器，综合三处光照情况，将数据传至控制面板，并通过判断将调控数据传至转台，转台旋转，避免持续的强光照造成的光抑制现象，减少因为上一导光板的遮挡造成下侧导光板光照遮蔽现象。监控探头可实时监测抽如储液槽的温度、pH等值，较为真实的反应伞型塔式反应器的情况。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1.本发明为伞型塔式光生物空气净化器，藻类通过附着式培养，可节约了水的消耗；层状的塔式附着式培养模式增大了微藻与空气中CO2的直接接触面积，降低了CO2在培养液介质中溶解才能进入藻细胞，被藻细胞吸收的这一中间环节，大大提高了生物固碳效率。

2.本发明整体呈塔型，每一层“塔”由一个伞状或锥面结构的导光板组成，导光板可以插接安装在中空转轴上，并能够由转台带动旋转，这样可以避免在室内放置时“明暗”影响，通过旋转确保微藻光照量均匀，生长可以稳定持续。在夜晚或光照弱时，通过光感应器感应光照情况，可以控制LED灯开启或转台旋转，这样增强了其适应能力。培养室底面和顶面表面镀有全反射镜面的膜，可以低端反射和漫反射将光投射至导光板上，使得整体呈通体光亮的塔型，增强了对光的利用率和观赏性。

附图说明

图1是本发明光生物空气净化器整体结构示意图图。

其中，1-柜体、2-上盖、3-培养室、4-进气室、5-水箱、6-导光板、7-中空转轴、8-集液槽、9-导液管、10-转台、11-排水管、12-空气过滤罩、13-过滤桶、14-出风口、15-刮板、16-集藻槽、17-过滤件、18-水泵、19-进水管、20-LED灯、21-过滤层。

具体实施方式

以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。

如图1所示，空气净化器的整体示意图，其主要包括柜体1和上盖2，柜体1呈筒状竖立设置，上盖2可拆且密封盖合柜体1上端开口。上盖2内设有过滤层21，上端面和下端面均布与若干连通过滤层21的通气孔，上盖2的内侧端面上设有LED灯20。过滤层21由上至下依次为细格栅、海绵、活性炭、海绵和细格栅。过滤层21可以吸附排出空气中的水分，同时活性炭可以排除异味，达到排出空气清新干爽的效果。

柜体1由上至下依次由隔板隔分为培养室3、进气室4和水箱5。

培养室3上端呈开口设置并对应上盖2，培养室3侧壁由高透光板，培养室3内安装有呈塔型设置的培养单元。培养单元包括转台10、中空转轴7、导光板6、集液槽8、导液管9、水泵18和进水管19，转台10位于培养室3的底面中间，中空转轴7呈空心设置且旋转连接转台10并能够由转台10带动旋转，中空转轴7相对培养室3底部垂直。导光板6以中空转轴7为轴心呈伞状且沿中空转轴7轴向间隔设置，导光板6展开尺寸大小由下至上依次减小。集液槽8与导光板6一一对应设置，其呈环形设置在中空转轴7上并位于导光板6上方，相邻的集液槽8之间通过导液管9连通。进水管19一端连接位于水箱5底部的水泵18另一端经中空转轴7内腔并从其顶部伸出，进水管19出水口对应位于中空转轴7最上方的集液槽8。具体的，转台10包括转台10盖、空心轴电机和密封圈，转台10盖相对盖合在空心轴电机外并与空心轴电机固定在培养室3底面，空心轴电机的转动轴与转台10盖之间设置滑动密封的密封圈；中空转轴7与空心轴电机的转动轴同轴连接且相连通。进水管19为金属管结构，其一端与水泵18固定，另一端经空心轴电机的转动轴并从中空转轴7顶部伸出，进水管19的顶端设置多路引流细管，引流细管出水口位于集液槽8底部；导液管9的两端分布设置在相邻集液槽8底部。培养室3底面和顶面表面镀有全反射镜面的膜或贴有锡箔纸。这样培养室3底面可以对光照镜面反射、漫散射反射并投射到导光板6上，充分利用光源。

进气室4由外至内依次为设置在进气室4侧壁上的进风口、呈环形设置的空气过滤罩12和位于空气过滤罩12内的风机，风机固定在进气室4顶部，其出风端通过设置在培养室3和进气室4之间隔板上的出风口14连通培养室3；出风口14位于与其最靠近的导光板6正下方。

水箱5内盛有用于微藻生物生长的培养液，培养室3和水箱5之间设有排水管11。

为了保障转台10不受培养液浸没，确保工作正常；培养室3底面中间呈圆形凸台设置，转台10安装在圆形凸台上，圆形凸台半径大小小于最靠近其的导光板6半径大小；培养室3底面设有排水口，排水口远离圆形凸台；排水管11位于进气室4内，其一端连接排水口，一端连接位于水箱5顶部的进水口。所述出风口14穿过该圆形凸台。水箱5内位于进水口处设有过滤桶13，过滤桶13由内至外依次为细格栅、海绵、活性炭和滤膜。过滤桶13可以过滤去流进培养液中混杂的微藻残渣。

为实现对微藻生长控制，使其大部分处于生长期内，这里设置集藻装置。集藻装置一一对应导光板6设置；集藻装置包括轴承、刮板15和集藻槽16，刮板15一端连接安装在中空转轴7上轴承的外端，轴承位于导光板6上方，刮板15另一端连接培养室3侧壁，刮板15与导光板6上表面平行且距离为0.5mm。集藻槽16位于刮板15正下方，其上端开口高于培养室3底部，其另一端穿过进气室4并位于水箱5顶部。集藻槽16底部为过滤板，过滤板由上至下依次为细格栅、海绵、活性炭和滤膜。导光板6为伞状结构，具体是由光滑锥面结构；这样通过刮板15可以刮去生长过盛的微藻，并进行收集；这样可以确保微藻有充裕的生长空间，确保大部分微藻处于生长期内，这样可以保障空气净化的效果。

具体的，中空转轴7对应导光板6安装处设有卡槽，卡槽呈周向间隔设置，导光板6对应中空转轴7的一端设有朝向向下并周向间隔设置的插销，插销与卡槽一一对应且导光板6通过插销插合固定在卡槽上。导光板6可以通过插拔安装在中空转轴7上，这样可以方便后期拆卸清理维护。

为实现对空气净化器智能控制，还包括控制面板、光感应器和监控探头，控制面板安装在进气室4外侧壁上，光感应器均布在导光板6外侧表面并与的控制面板连接，控制面板能够根据光感应器信号连接控制转台10旋转。监控探头设在水箱5内，用于在线监测水箱5中培养液参数数据，并将数据实时反馈在控制面板上。导光板6外侧表面的上、中、下三个位置各设置一个感光器，综合三处光照情况，将数据传至控制面板，并通过判断将调控数据传至转台10，转台10旋转，避免持续的强光照造成的光抑制现象，减少因为上一导光板6的遮挡造成下侧导光板6光照遮蔽现象。监控探头可实时监测抽如储液槽的温度、pH等值，较为真实的反应伞型塔式反应器的情况。监控探头为水质监测探头。

上述方案中，通过构建伞型塔式的微藻生长空间，特别是通过导光板6构建而成，可以提供给微藻吸附生长良好空间条件，在工作中，培养液通过水箱5泵送到集液槽8中，通过集液槽8溢流可以实现对伞状的导光板6上表面实现培养液均匀浸没，微藻吸附在导光板6上表面生长；培养液通过排水管11可以回流水箱5，实现循环。在操作中，可以对培养液周期性浸没导光板6上表面，模拟微藻户外生长环境。白天时，培养单元可以实现对导光板6旋转操作，可以保证各部分微藻受光均匀，同时增加在室内放置的趣味性；夜晚时，可以将LED灯20打开，实现补光，确保方案夜间也可以进行正常工作。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种光生物空气净化器，其特征在于：包括柜体和上盖，柜体呈筒状竖立设置，上盖可拆且密封盖合柜体上端开口，柜体由上至下依次由隔板隔分为培养室、进气室和水箱；所述上盖内设有过滤层，上端面和下端面均布与若干连通过滤层的通气孔；所述上盖的内侧端面上设有LED灯；

所述培养室上端呈开口设置并对应上盖，培养室侧壁由高透光板，培养室内安装有呈塔型设置的培养单元；培养单元包括转台、中空转轴、导光板、集液槽、导液管、水泵和进水管，所述转台位于所述培养室的底面中间，中空转轴呈空心设置且旋转连接转台并能够由转台带动旋转，所述中空转轴相对所述培养室底部垂直；所述导光板以中空转轴为轴心呈伞状且沿中空转轴轴向间隔设置，导光板展开尺寸大小由下至上依次减小；所述集液槽与导光板一一对应设置，其呈环形设置在中空转轴上并位于导光板上方，相邻的集液槽之间通过导液管连通；所述进水管一端连接位于水箱底部的水泵另一端经中空转轴内腔并从其顶部伸出，所述进水管出水口对应位于中空转轴最上方的集液槽；

所述进气室由外至内依次为设置在进气室侧壁上的进风口、呈环形设置的空气过滤罩和位于空气过滤罩内的风机，所述风机固定在进气室顶部，其出风端连通培养室；

所述水箱内盛有用于微藻生物生长的培养液，所述培养室和水箱之间设有排水管。

2.根据权利要求1所述的一种光生物空气净化器，其特征在于：还包括对应导光板一一设置的集藻装置，所述集藻装置包括轴承、刮板和集藻槽，所述刮板一端连接安装在中空转轴上轴承的外端，所述轴承位于导光板上方，所述刮板另一端连接培养室侧壁，所述刮板与导光板上表面平行且距离为0.3-0.1mm；所述集藻槽位于刮板正下方，集藻槽上端开口高于培养室底部，集藻槽另一端穿过进气室并位于水箱顶部，所述集藻槽底部为过滤板，所述过滤板由上至下依次为细格栅、海绵、活性炭和滤膜。

3.根据权利要求1所述的一种光生物空气净化器，其特征在于：所述培养室底面中间呈圆形凸台设置，所述转台安装在圆形凸台上，所述圆形凸台半径大小小于最靠近其的导光板半径大小；所述培养室底面设有排水口，排水口远离圆形凸台；所述排水管位于进气室内，其一端连接所述排水口，一端连接位于水箱顶部的进水口。

4.根据权利要求3所述的一种光生物空气净化器，其特征在于：所述水箱内位于进水口处设有过滤桶，所述过滤桶由内至外依次为细格栅、海绵、活性炭和滤膜。

5.根据权利要求1所述的一种光生物空气净化器，其特征在于：所述转台包括转台盖、空心轴电机和密封圈，所述转台盖相对盖合在空心轴电机外并与空心轴电机固定在培养室底面，所述空心轴电机的转动轴与转台盖之间设置滑动密封的密封圈；所述中空转轴与空心轴电机的转动轴同轴连接且相连通。

6.根据权利要求5所述的一种光生物空气净化器，其特征在于：所述进水管为金属管结构，其一端与水泵固定，另一端经空心轴电机的转动轴并从中空转轴顶部伸出，进水管的顶端设置多路引流细管，所述引流细管出水口位于集液槽底部；所述导液管的两端分布设置在相邻集液槽底部。

7.根据权利要求1所述的一种光生物空气净化器，其特征在于：所述中空转轴对应导光板安装处设有卡槽，所述卡槽呈周向间隔设置，导光板对应中空转轴的一端设有朝向向下并周向间隔设置的插销，所述插销与卡槽一一对应且导光板通过插销插合固定在卡槽上。

8.根据权利要求1所述的一种光生物空气净化器，其特征在于：所述培养室底面和顶面表面镀有全反射镜面的膜或贴有锡箔纸。

9.根据权利要求1所述的一种光生物空气净化器，其特征在于：所述过滤层由上至下依次为细格栅、海绵、活性炭、海绵和细格栅。

10.根据权利要求1所述的一种光生物空气净化器，其特征在于：还包括控制面板、光感应器和监控探头，所述控制面板安装在进气室外侧壁上，并连接控制LED灯和水泵，所述光感应器均布在导光板外侧表面并与控制面板连接，所述控制面板能够根据光感应器信号连接控制转台旋转；所述监控探头设在水箱内，用于在线监测水箱中培养液参数数据，并将数据实时反馈在控制面板上。