CN107551731A - 雾霾清除装置及窗 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种雾霾清除装置，包括：雾霾浓度传感器、雾霾清除单元和控制单元。所述雾霾浓度传感器设置在室外，用于获取室外的雾霾浓度；所述控制单元用于根据所述雾霾浓度传感器获取的所述室外的雾霾浓度，控制所述雾霾清除单元的开关状态；所述雾霾清除单元用于根据所述开关状态，对从室外进入的空气进行雾霾清除工作。本发明提供的雾霾清除装置及窗，可实现自动清除进入室内的空气中存在的雾霾颗粒，达到净化进入室内的空气的目的。保证了在雾霾天气的情况下，也可以实现室内空气的流通。

Description

雾霾清除装置及窗

技术领域

本发明涉及智能家居领域，更具体地，涉及雾霾清除装置及窗。

背景技术

近年来，大气污染日益严重，越来越多的地区雾霾天气频繁出现。雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5 (PM2.5是指空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。人们长时间处于雾霾中，极有可能引起气管炎、喉炎、肺炎、哮喘、鼻炎、眼结膜炎及过敏性疾病的发生，对幼儿、青少年的生长发育和体质也有一定的影响。因此，雾霾问题已成为全社会最为关注的问题之一。

由于雾霾对人体健康会产生不良影响，人们在雾霾天气时通常将窗户紧闭，不与室外空气进行交换流通。这样虽然在一定程度上控制了室内的雾霾浓度，但窗户紧闭会导致室内空气无法流通，时间过长室内的氧气含量降低，废气含量升高，对人体健康极为不利。现急需一种雾霾清除装置，对从室外进入室内的空气进行雾霾清除，以实现室内空气的更新。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种雾霾清除装置及窗。

一方面，本发明提供了一种雾霾清除装置，包括：雾霾浓度传感器、雾霾清除单元和控制单元。其中，所述雾霾浓度传感器设置在室外，用于获取室外的雾霾浓度；所述控制单元用于根据所述雾霾浓度传感器获取的所述室外的雾霾浓度，控制所述雾霾清除单元的开关状态；所述雾霾清除单元用于根据所述开关状态，对从室外进入的空气进行雾霾清除工作。

优选地，所述控制单元具体包括：控制电路板和继电器。所述控制电路板用于根据所述雾霾浓度传感器获取的所述室外的雾霾浓度，通过所述继电器控制所述雾霾清除单元的开关状态，所述开关状态包括开启状态和关闭状态。

优选地，所述控制电路板具体用于：当所述雾霾浓度传感器获取的所述室外的雾霾浓度大于或等于预设值时，通过所述继电器将所述雾霾清除单元调整为开启状态；当所述雾霾浓度传感器获取的所述室外的雾霾浓度小于预设值时，通过所述继电器将所述雾霾清除单元调整为关闭状态。

优选地，所述雾霾清除单元具体包括：文丘里管、水泵和旋风除尘器。其中，在所述文丘里管的入口处设置有吸风机；所述旋风除尘器上部为空心圆柱体，下部为圆锥形灰斗；所述空心圆柱体的侧壁上设置有第一连通开口，所述第一连通开口和所述文丘里管的出口连通；在所述旋风除尘器的顶部连接有第一管道，在所述第一管道的另一端口设置有第一排风扇；所述文丘里管的喉道侧面上设置有第二连通开口，所述第二连通开口与所述水泵的出水口相连通；所述控制电路板具体用于通过所述继电器控制所述吸风机和所述第一排风扇运转，并控制所述水泵向所述文丘里管供水。

优选地，所述雾霾清除装置还包括：水槽；在所述水槽的顶部设置有水槽加水口，所述水槽通过设置在底部的第二管道与所述水泵的入水口相连接，所述水槽用于为所述水泵供水；所述水槽中设置有水位传感器，用于获取所述水槽中的水位。

优选地，所述雾霾清除装置还包括：化学沉降池和水净化器；所述化学沉降池通过设置在顶部的第三管道与所述旋风除尘器的灰斗相连接；所述水净化器通过设置在顶部的第四管道与所述化学沉降池的底部相连接；所述水净化器通过设置在底部的第五管道与所述水槽的顶部相连接。

优选地，所述雾霾清除装置还包括：蓄电池、设置在室外的太阳能电池板和LED显示屏。其中，所述蓄电池与所述太阳能电池板连接，用于存储所述太阳能电池板产生的电能；所述蓄电池与所述继电器连接，用于为所述雾霾清除装置提供电能；所述LED显示屏与所述控制电路板连接，用于显示室外的雾霾浓度；

优选地，所述LED显示屏上设置有开关和报警显示灯；所述开关用于控制所述雾霾清除装置的开关状态；所述报警显示灯用于在所述水位传感器获取的水位低于预设水位时发出警示。

优选地，所述雾霾清除装置还包括：第二排风扇；所述第二排风扇通过所述继电器控制，用于将室内的空气排出至室外，在所述第二排风扇上设置有逆止阀。

另一方面，本发明提供了一种窗，所述窗的窗框内设置有上述的雾霾清除装置。

本发明提供的雾霾清除装置及窗，可实现自动清除进入室内的空气中存在的雾霾颗粒，达到净化进入室内的空气的目的。保证了在雾霾天气的情况下，也可以实现室内空气的流通。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的雾霾清除装置结构示意图；

图2为本发明又一实施例提供的一种窗的结构示意图；

图3为本发明又一实施例提供的一种窗的位于室内一侧的窗框结构示意图；

图4为与图3中的窗位于室外一侧的窗框结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

霾，也称灰霾(即烟雾)，是指空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子使大气混浊的状态。雾霾天气是一种大气污染状态的体现，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5(PM2.5是指空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物) 被认为是造成雾霾天气的“元凶”。随着空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害加重。

在室外为雾霾天气时，大多数人们会选择紧闭门窗以避免室外的雾霾进入室内，进而可能造成室内空气不流通，影响人们的身体健康。基于此，本发明提供了雾霾清除装置，使室外空气经过雾霾清除装置变成干净空气进入室内，以保证室内空气的清洁和流通。

本发明的一实施例提供了一种雾霾清除装置，包括：雾霾浓度传感器、雾霾清除单元和控制单元。其中，雾霾浓度传感器设置在室外，用于获取室外的雾霾浓度；控制单元用于根据雾霾浓度传感器获取的室外的雾霾浓度，控制雾霾清除单元的开关状态；雾霾清除单元用于根据开关状态，对从室外进入的空气进行雾霾清除工作。

本实施例是在设定当前室内不进行空气流通的前提下进行的。

具体地，本实施例中将雾霾浓度传感器设置在室外，但对雾霾浓度传感器设置的具体位置不做限定，可将雾霾浓度传感器设置在室外的窗框上或室外的墙上，或其他位置，以获取室外的雾霾浓度。

雾霾清除单元的开关状态是指雾霾清除单元的开启状态和关闭状态。当雾霾浓度传感器获取的室外的雾霾浓度大于或等于预设值时，控制雾霾清除单元为开启状态，即控制单元控制雾霾清除单元工作；当雾霾浓度传感器获取的室外的雾霾浓度小于预设值时，控制单元控制雾霾清除单元为关闭状态，即控制雾霾清除单元停止工作。通过控制单元对雾霾清除单元的开关状态进行控制，雾霾清除单元根据自身的开关状态对进入的空气进行雾霾清除工作，使经由雾霾清除单元进入室内的空气可以满足室内人们的呼吸所需，并且不会对人们的健康产生影响。

这里，预设值是指根据雾霾对人们的呼吸习惯和健康的影响而设置的雾霾浓度临界值，当室外的雾霾浓度大于或等于预设值时，说明室外的空气中的雾霾浓度会影响到人们的呼吸和健康，此时需要通过控制单元控制雾霾清除单元对室外的空气进行雾霾清除工作，使进入室内的空气保持清洁而不影响人们呼吸。同理，当室外的雾霾浓度小于预设值时，控制单元控制雾霾清除单元停止工作。此时，可直接打开窗户进行通风。

本实施例中，控制单元根据雾霾浓度传感器获取的室外的雾霾浓度，控制雾霾清除单元的开关状态。可实现自动清除进入室内的空气中存在的雾霾颗粒，达到净化进入室内的空气的目的。保证了在雾霾天气的情况下，也可以实现室内空气的流通。

在上述实施例的基础上，控制单元具体包括：控制电路板和继电器；控制电路板用于根据雾霾浓度传感器获取的室外的雾霾浓度，通过继电器控制雾霾清除单元的开关状态，这里的开关状态包括雾霾清除单元的开启状态和雾霾清除单元的关闭状态，即分别代表雾霾清除单元工作和停止工作。

具体地，本实施例中的控制电路板具体可为Arduino电路板，以下均以Arduino电路板为例，但并不限于Arduino电路板，还可以是其他控制电路板。

当雾霾浓度传感器获取的室外的雾霾浓度大于或等于预设值时， Arduino电路板通过继电器将雾霾清除单元调整为开启状态，即控制雾霾清除单元工作；当雾霾浓度传感器获取的室外的雾霾浓度小于预设值时，Arduino电路板通过继电器将雾霾清除单元调整为关闭状态，即控制雾霾清除单元停止工作。例如：将预设值设置为75ug/m³，若雾霾浓度传感器获取的室外的雾霾浓度为90ug/m³，Arduino电路板通过继电器控制雾霾清除单元工作，以使干净的空气进入室内。若雾霾浓度传感器获取的室外的雾霾浓度为60ug/m³，则Arduino电路板通过继电器控制雾霾清除单元停止工作。此时可手动打开窗户进行通风。

继电器是一种可以利用小电流控制大电流的电控制器件。本实施例中利用Arduino电路板和继电器结合作为控制单元对雾霾清除单元的工作状态进行控制，节约了电能，并可实现对室内雾霾清除装置的自动化控制。

在上述实施例的基础上，雾霾清除单元具体包括：文丘里管、水泵和旋风除尘器。其中，在文丘里管的入口处设置有吸风机；旋风除尘器上部为空心圆柱体，下部为圆锥形灰斗；空心圆柱体的侧壁上设置有第一连通开口，第一连通开口和文丘里管的出口连通；在旋风除尘器的顶部连接有第一管道，在第一管道的另一端口设置有第一排风扇；文丘里管的喉道侧壁上设置有第二连通开口，第二连通开口与水泵的出水口相连通；Arduino电路板具体用于通过继电器控制吸风机和第一排风扇运转，并控制水泵向文丘里管供水。

本实施例中采用的文丘里管是利用文丘里效应实现的一种用于混合空气和水的器件。文丘里管的入口侧和出口侧均设置为较大开口，中间由狭窄的喉道连通。

当Arduino电路板通过继电器控制吸风机运转时，室外的空气由吸风机吸入文丘里管时，根据流体力学原理，空气通过喉道时流动速度增加，与文丘里管的第二连通开口处连接的水泵喷入的水撞击形成气液混合物，经旋风除尘器的旋转运动，借助于离心力将气液混合物中的雾霾颗粒和水从空气中分离并聚集于旋风除尘器的内壁上，再借助重力作用使雾霾颗粒和水落入旋风除尘器的灰斗。

这里，为使在文丘里管内空气与水能充分混合形成气液混合物，需要水从水泵喷出时具有一定的速度，此时对水泵的出口压力有一定的要求。水泵的出口压力值通过水泵上设置的压力表可以测得。当需要的水速不能通过一个水泵满足时，可以使用两个水泵或多个水泵串联使用。

除去雾霾颗粒和水的空气质量变轻，均处于旋风除尘器的顶部，可通过旋风除尘器顶部的第一管道流出，Arduino电路板制第一排风扇运转，将管道内的空气排出，进入室内。

本实施例中，Arduino电路板控制吸风机和第一排风扇运转，使室外的空气进入雾霾清除单元，将空气中的雾霾颗粒清除后，干净的空气通过第一排风扇进入室内。保证了在雾霾天气的情况下，也可以实现室内空气的流通。

在上述实施例的基础上，雾霾清除装置还包括：水槽，在水槽的顶部设置有水槽加水口，用于人工向水槽中加水，以保证雾霾清除单元用水。水槽通过设置在底部的第二管道与水泵的入水口相连接，水槽用于为水泵供水。在水槽中还设置有水位传感器，用于获取所述水槽中的水位。Arduino电路板将水槽中的水位与预设水位进行比较，判断水槽中的水是否足够。当水槽中的水位低于预设水位时，说明水槽中的水不足以使雾霾清除装置完成雾霾清除工作，此时需要人工向水槽中加水。当水槽中的水位等于或高于预设水位时，说明水槽中的水足以使雾霾清除装置完成雾霾清除工作，此时不需要人工向水槽中加水。

在上述实施例的基础上，雾霾清除装置还包括：化学沉降池和水净化器。其中，化学沉降池通过设置在顶部的第三管道与旋风除尘器的灰斗相连接；水净化器通过设置在顶部的第四管道与化学沉降池的底部相连接；水净化器通过设置在底部的第五管道与水槽的顶部相连接。Arduino电路板通过继电器控制雾霾清除单元工作后，旋风除尘器的灰斗中的雾霾颗粒和水混合物进入化学沉降池，经化学沉降池初步过滤出较大的杂质颗粒，过滤后的混合物经管道进入水净化器。经水净化器净化后可得到清洁的水，经管道流入水槽。

本实施例中，通过设置化学沉降池和水净化器，使旋风除尘器的灰斗中的雾霾颗粒和水混合物得到分离，并对水进行净化以供循环利用。

在上述实施例的基础上，在水净化器上还设置有排污口，在水净化器和水槽之间的管道上还设置有水阀，用于控制水净化器中的水进入水槽。水净化器内由于净化水后得到的杂质可以每隔一定时间经排污口进行人工清除。在人工清除的过程中，要关闭水阀，使水净化器中的水不再进入水槽，以保证水槽内的水的清洁。

在上述实施例的基础上，雾霾清除装置还包括：蓄电池、设置在室外的太阳能电池板和LED显示屏。其中，蓄电池与太阳能电池板连接，用于存储太阳能电池板产生的电能。蓄电池与继电器连接，用于为雾霾清除装置提供电能。当室外太阳光充足时，照射太阳能电池板，使太阳能电池板产生电能，并将产生的电能传输至蓄电池，蓄电池存储电能。在蓄电池为雾霾清除装置供电时，由于蓄电池直接提供的是直流电，所以需要接入逆变器，将蓄电池的直流电转换为交流电后再为雾霾清除装置供电。

本实施例中，继电器还可与家用电源连接，当蓄电池不足以为雾霾清除装置供电时，将继电器与家用电源连接，使用家用电源为整个雾霾清除装置供电，以维持整个装置平稳运行。本实施例中，优先采用蓄电池存储的电能为雾霾清除装置供电，只有当蓄电池内的电能不足时才采用家用电源进行供电，节约了电能。

LED显示屏与Arduino电路板连接，用于显示室外的雾霾浓度。当水槽内设置有水位传感器时，LED显示屏还用于显示水槽内的水位。在LED显示屏上还设置有报警显示灯，当水槽内的水位低于预设水位时，Arduino电路板控制LED显示屏上的报警显示灯闪烁，以提醒用户通过水槽加水口向水槽内加水。LED显示屏上还设置有开关，用于控制雾霾清除装置的开关状态。用户可以手动通过开关控制雾霾清除装置的开关状态。

本发明的雾霾清除装置，还可通过移动终端上的应用程序进行远程控制，即通过手机app程序进行远程控制。例如在出差回家前或下班回家前，可以先控制开启雾霾清除装置，以改善室内空气质量。

在上述实施例的基础上，如图1所示，本发明的另一实施例提供了一种雾霾清除装置，Arduino电路板2与继电器1连接，共同构成控制单元。继电器1与位于室外的雾霾浓度传感器13连接，以获取雾霾浓度传感器13获取的室外的雾霾浓度。继电器1分别与水泵3、吸风机11和第一排风扇12连接，以使Arduino电路板2根据雾霾浓度传感器13获取的室外的雾霾浓度，通过继电器1控制水泵3工作，以及使吸风机11和第一排风扇12运转。当吸风机11运转时，室外的空气以一定流速进入文丘里管10内，文丘里管10水平设置，水泵3与文丘里管10的喉道通过管道连通。在文丘里管10内，经吸风机11进入的空气与水泵3喷入的水混合，混合后进入旋风除尘器9内。旋风除尘器9下部的灰斗与设置在化学沉降池8顶部的第三管道相连接，化学沉降池8底部与设置在水净化器6顶部的第四管道相连接。经化学沉降池8沉降后的水经第四管道进入水净化器6，水净化器6对进入的水进行净化。水净化器6通过设置在底部的第五管道与水槽4的顶部相连接，在第五管道上设置有水阀5。一般情况下，水阀5处于开启状态，只有当水净化器6需要清理杂质时需要将水阀5关闭，防止杂质通过第五管道进入水槽4。当清理水净化器6中的杂质时，关闭水阀5，利用经第四管道进入水净化器6的水或将水净化器取下，人工向水净化器中添加的水，通过水净化器6上的排污口7将水净化器6内的杂质冲出。

水槽4通过设置在底部的第二管道与水泵3的入水口相连接，当水泵3工作时，水槽4为水泵3提供充足的水源。在水槽4的顶部还设置有水槽加水口14，用于向水槽4中加水。蓄电池17经逆变器19 与继电器1连接，以为整个雾霾清除装置供电。

在上述实施例的基础上，雾霾清除装置还包括：第二排风扇15。第二排风扇15与继电器1连接，用于将室内的空气排出至室外。Arduino 电路板通过继电器1控制吸风机11进风的同时，还控制第二排风扇15 排风使室内产生负压，加快室内空气流通速度，并排出室内浑浊空气。在此，本发明所采用的吸风机11、第一排风扇12和第二排风扇15的功率均为16w，风量均为43m³/h，同时工作时，可在约一小时即可使面积为15m²房间充满新鲜空气。同时，在吸风机11和第二排风扇15 的后面均安装有逆止阀，以保证当吸风机11和第二排风扇15未运转时，室外空气不会自动进入室内。

如图2、图3和图4所示，本发明的又一实施例提供了一种窗24，窗24的窗框23内设置有上述各实施例中所述的雾霾清除装置。

在上述实施例的基础上，可在窗框面向室内的外侧上设置有第一开口和第二开口；在第一开口上设置有一侧可旋转的遮挡盖21；在第二开口上设置有百叶20。第一百叶20和遮挡盖21均用于遮挡窗框上的开口，既能保证空气的流动，同时又增加了室内的美观度。

LED显示屏18贴在窗框23的室内一侧。雾霾浓度传感器13设置在室外，可粘贴在窗框的室外一侧，也可在窗框的室外一侧开有第六开口，用以固定雾霾浓度传感器13。

优选地，将第一开口设置在水槽加水口14对应的位置，将第二开口设置在第一排风扇12对应的位置。第一开口可延伸至水净化器的水阀5和排污口7所对应的室内窗框位置，以便于及时通过第一开口将水净化器6中的杂质清理干净。

优选地，窗框上还可设置有第三开口、第四开口和第五开口，将第三开口设置在吸风机11对应的室外窗框位置；将第四开口设置在第二排风扇15对应的室内窗框位置，将第五开口设置在第二排风扇15 对应的室外窗框位置。其中，第四开口和第五开口相对，使第二排风扇15可刚好设置在第四开口和第五开口上。第二排风扇15背后的逆止阀22通过第四开口暴露在室内。

其中，雾霾清除装置的结构、各部分的连接关系和作用与上述实施例完全相同，在此不再赘述。本实施例中提供的窗的窗框的尺寸根据内部设置的雾霾清除装置的尺寸进行定制，窗框的安装也需要满足雾霾清除装置的要求，窗户采用推拉式或平开式均可。

本实施例中，还可设置第二百叶，用以遮挡室内窗框上的第四开口，使雾霾清除装置完全隐藏在窗框内，只有LED显示屏18贴在窗框23上，进一步增加室内的美观度。

如图4所示，在上述实施例的基础上，窗框23位于室外的一侧上还设置有太阳能电池板16。太阳能电池板16粘贴在窗框23上，并与窗框23内部的蓄电池连接，以使太阳能电池板16产生的电能存储在蓄电池内。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种雾霾清除装置，其特征在于，包括：雾霾浓度传感器、雾霾清除单元和控制单元；

所述雾霾浓度传感器设置在室外，用于获取室外的雾霾浓度；所述控制单元用于根据所述雾霾浓度传感器获取的所述室外的雾霾浓度，控制所述雾霾清除单元的开关状态；所述雾霾清除单元用于根据所述开关状态，对从室外进入的空气进行雾霾清除工作。

2.根据权利要求1所述的雾霾清除装置，其特征在于，所述控制单元具体包括：控制电路板和继电器；

所述控制电路板用于根据所述雾霾浓度传感器获取的所述室外的雾霾浓度，通过所述继电器控制所述雾霾清除单元的开关状态，所述开关状态包括开启状态和关闭状态。

3.根据权利要求2所述的雾霾清除装置，其特征在于，所述控制电路板具体用于：

当所述雾霾浓度传感器获取的所述室外的雾霾浓度大于或等于预设值时，通过所述继电器将所述雾霾清除单元调整为开启状态；

当所述雾霾浓度传感器获取的所述室外的雾霾浓度小于预设值时，通过所述继电器将所述雾霾清除单元调整为关闭状态。

4.根据权利要求3所述的雾霾清除装置，其特征在于，所述雾霾清除单元具体包括：文丘里管、水泵和旋风除尘器；

在所述文丘里管的入口处设置有吸风机；所述旋风除尘器上部为空心圆柱体，下部为圆锥形灰斗；所述空心圆柱体的侧壁上设置有第一连通开口，所述第一连通开口和所述文丘里管的出口连通；在所述旋风除尘器的顶部连接有第一管道，在所述第一管道的另一端口设置有第一排风扇；所述文丘里管的喉道侧壁上设置有第二连通开口，所述第二连通开口与所述水泵的出水口相连通；

所述控制电路板具体用于通过所述继电器控制所述吸风机和所述第一排风扇运转，并控制所述水泵向所述文丘里管供水。

5.根据权利要求4所述的雾霾清除装置，其特征在于，还包括：水槽；

在所述水槽的顶部设置有水槽加水口，所述水槽通过设置在底部的第二管道与所述水泵的入水口相连接，所述水槽用于为所述水泵供水；

所述水槽中设置有水位传感器，用于获取所述水槽中的水位。

6.根据权利要求5所述的雾霾清除装置，其特征在于，还包括：化学沉降池和水净化器；

所述化学沉降池通过设置在顶部的第三管道与所述旋风除尘器的灰斗相连接；

所述水净化器通过设置在顶部的第四管道与所述化学沉降池的底部相连接；

所述水净化器通过设置在底部的第五管道与所述水槽的顶部相连接。

7.根据权利要求6所述的雾霾清除装置，其特征在于，还包括：蓄电池、设置在室外的太阳能电池板和LED显示屏；

所述蓄电池与所述太阳能电池板连接，用于存储所述太阳能电池板产生的电能；所述蓄电池与所述继电器连接，用于为所述雾霾清除装置提供电能；所述LED显示屏与所述控制电路板连接，用于显示室外的雾霾浓度。

8.根据权利要求7所述的雾霾清除装置，其特征在于，所述LED显示屏上设置有开关和报警显示灯；

所述开关用于控制所述雾霾清除装置的开关状态；

所述报警显示灯用于在所述水位传感器获取的水位低于预设水位时发出警示。

9.根据权利要求8所述的雾霾清除装置，其特征在于，还包括：第二排风扇；

所述第二排风扇通过所述继电器控制，用于将室内的空气排出至室外，在所述第二排风扇上设置有逆止阀。

10.一种窗，其特征在于，所述窗的窗框内设置有权利要求1-9中任一项所述的雾霾清除装置。