CN107638765A - 一种低噪音低能耗空气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明利用两个低噪声风扇将空气吹过涂有软凝胶的螺旋叶片型吸附组件和容器内壁表面，使空气流以螺旋运动形式通过叶片，与软凝胶表面多次撞击、扩散，将空气中的颗粒物、气溶胶和有害挥发性和半挥发性组分吸附并溶入软凝胶中。利用螺旋形叶片的表面增大空气流与软凝胶的接触时间和面积，使颗粒物以动能撞击和离心力作用而加速扩散到软凝胶面上，提高净化效果。所用软凝胶能用水清洗除去，重新涂覆即可再生净化能力。本发明的装置结构简单，能够吸附纳米级至亚毫米级的颗粒物、气溶胶和有害挥发性和半挥发性组分。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

一种低噪音低能耗空气净化装置

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，具体的涉及一种低噪音空气净化装置，它是一种利用风扇强化空气流动，利用螺旋片强化气体中颗粒物与软凝胶面撞击接触，并采用软凝胶吸收空气中颗粒物、气溶胶和有害挥发性有害污染物的装置。

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 efficiencyparticulate 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，功耗也在几十瓦以上，而且粒径小于0.3微米的颗粒能透过。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。但是催化剂表面接触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。对于载人交通工具尤其是具有密闭空间的载人交通工具而言，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，需频繁更换消耗品，导致使用成本过高。另外，在密闭交通工具上使用对功耗和噪声的要求更高。

发明内容

本发明的目的是提供一种能在各类交通工具上使用的低噪声、低能耗空气净化装置，将软凝胶涂覆于螺旋状的吸附组件上，充分吸收或溶解空气中的有害物质，并利用低噪声风扇加速空气流动，将空气导向容器内壁表面和吸附组件，使空气中的颗粒物、气溶胶和污染组分能够进入软凝胶中被吸附和吸收。而软凝胶更换方便，成本低廉。

本发明的技术方案是：

一种低噪音低能耗空气净化装置，包括盖板、外壳、吸附组件和风扇；所述外壳为一两端开口的圆筒，其内部安装有吸附组件，其两端分别与上盖板和下盖板连接固定；所述吸附组件由中心轴和螺旋片组成，所述中心轴上设有两个沿径向突出于中心轴外表面的轴肩，两个轴肩分别靠近中心轴的上下端用于限位；螺旋片以中心轴为中心沿其轴向螺旋盘绕分布并位于两轴肩之间，螺旋片与中心轴固接；所述上盖板和下盖板为圆形，中心处均有一固定孔，固定孔可以为通孔也可以是盲孔；所述吸收组件的中心轴两端分别插入二固定孔内，插入后两个轴肩分别与上盖板和下盖板接触；所述上盖板和下盖板分别设有穿通板体的1个以上的扇形通风孔，通风孔外径不小于风扇风道外尺寸，通风孔内径与与圆形轴肩外径或方形轴肩的外接圆直径相同；于上盖板上方设有上风扇和/或下盖板下方设有下风扇；上盖板和下盖板分别与上风扇和下风扇固定连接，上风扇和下风扇位于筒状外壳内部端口或外部；上风扇向外壳的腔体内轴向送风，下风扇从外壳的腔体排风；风扇通过导线与外电源电连接；所述螺旋片表面和外壳内壁表面涂覆有软凝胶，所述软凝胶为亲水性凝胶。

所述螺旋片与外壳内壁之间的距离为0.1～2mm。

所述螺旋片为无孔板、小孔板或网状结构。

所述软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％～10％的添加剂；所述添加剂为表面活性剂或防腐剂或无机盐中的任一种或两种以上。

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)中的任一种或两种以上；所述表面活性剂选自硬脂酸、硬脂酸甘油酯、十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、二己基琥珀酸磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、卵磷脂中的任一种或两种以上；所述防腐剂选自苯甲酸钠、山梨酸钾、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、双乙酸钠、丙酸钙、乳酸钠、2-正辛基-异噻唑啉-3-酮中的任一种或两种以上；所述无机盐选自水溶性钠盐、钾盐、镁盐、钙盐中的任一种或两种以上，阴离子为氯离子、溴离子、硝酸根离子、硫酸根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、磷酸根离子、磷酸氢根离子中的任一种或两种以上。。

所述上风扇和下风扇外部均设有一网罩；所述网罩分别与上风扇和下风扇固接。

所述下风扇外部，设有一个支撑架，与下盖板固接。

所述风扇的外电源为太阳能、电池、换能器或民用电中的任一种。

本发明利用低噪音风扇加强空气流动，将舱内空气输送至装置内并吹过涂有软凝胶的螺旋叶吸附组件和容器内壁表面，使空气流以螺旋运动形式通过叶片。在此过程中，使得空气与软凝胶表面多次撞击、扩散，将空气中各种颗粒物、气溶胶和有害挥发性和半挥发性组分吸附并溶入软凝胶中，以达到净化空气的目的。螺旋片结构可以增大空气流与软凝胶的接触时间和面积，使颗粒物以动能撞击和离心力作用而加速扩散到软凝胶面上，以提高净化效果。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，从而进一步提高净化效果。由于软凝胶具有亲水性，能用水清洗除去，重新涂覆即可再生净化能力。

与过滤式空气净化器不同，本发明的空气净化器能够吸附纳米级至亚毫米级的颗粒物。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各类交通工具上的移动舱内。与内部安装筒状吸附件的结构相比，本发明采用的螺旋片与外壳内壁之间的距离很小，空气在内部呈螺旋形流动或在其通路上流经多个吸附界面(螺旋网结构)，使其与软凝胶接触的时间和面积大大增加。

本技术方案的优点：

1.低能耗：本发明的空气净化器仅需1或2个小功率风扇，能耗很低，一般在几瓦至几十瓦，适用于百级立方米空间以下的空气净化。

2.对颗粒物的吸收能力强，适用于纳米至亚毫米级的颗粒物。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微米的颗粒物，净化效果更好。

3.能够吸附气溶胶、有害挥发性和半挥发性组分，包括高沸点有机组分，如油烟类组分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组分粘附表面而失效。

4.螺旋形吸附组件使得空气与吸附材料之间的接触面积大大增加，而且充分利用颗粒物的动能与软凝胶碰撞，有利于增强净化效果。

5.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。

6.软凝胶成本低廉，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。

7.低噪音：本装置的噪音主要来源于风扇，采用的低噪音小功率风扇能保证整机的噪音水平满足舱内使用的要求。

8.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，如飞机舱和下层船舱。

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—支撑架，2—下风扇，2’—下风扇网罩，3—下盖板，4—外壳，5—螺旋片，6—中心轴，7—上盖板，8—上风扇，8’—上风扇网罩。

图2为实施例2所述空气净化器的示意图，其中，1—支撑架，2—下风扇，2’—下风扇网罩，3—下盖板，4—外壳，5—螺旋片，6—中心轴，7—上盖板，8—上风扇，8’—上风扇网罩。

图3为实施例3所述空气净化器的示意图，其中，2—下风扇，2’—下风扇网罩，3—下盖板，4—外壳，5—螺旋片，6—中心轴，7—上盖板，8—上风扇，8’—上风扇网罩。

图4为实施例1和2中所述空气净化器的上盖板示意图，其中，9—固定孔，10-通风孔。

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

一种低噪声低能耗空气净化装置，包括支撑架1、下风扇2、下风扇网罩2’、下盖板3、外壳4、吸附组件、上盖板7、上风扇8和上风扇网罩8’。所述外壳4为一两端开口的圆筒，内径100mm，高220mm，其内部安装有吸附组件，其两端分别与上盖板7和下盖板3连接固定；所述吸附组件由中心轴6和螺旋片5组成，所述中心轴6有两个轴肩，分别靠近中心轴6的两端用于限位；螺旋片5以中心轴6为中心沿其轴向螺旋盘旋分布并位于两轴肩之间，螺旋片5与中心轴6固接。螺旋片5外沿与外壳4内壁之间的距离为1mm。所述上盖板7和下盖板3为圆形，厚5mm，中心处均有一固定孔，固定孔为通孔；所述吸收组件的中心轴6两端插入二固定孔内，插入后两个轴肩分别与上盖板7和下盖板3接触。所述上盖板7和下盖板3分别设有穿通板体的4个扇形通风孔，通风孔外径不小于风扇风道外尺寸，通风孔内径与轴肩外径相同，上盖板，如图4所示。上盖板7和下盖板3分别与上风扇8和下风扇2固定连接，上风扇8和下风扇2尺寸为Φ120mm，功耗3W，位于筒状外壳外部并通过导线与电源连接。上风扇8向外壳的腔体内轴向送风，下风扇2从外壳的腔体排风。上风扇网罩8’和下风扇网罩2’分别与上风扇8和下风扇2固接。下风扇2外还设有一支撑架1，支撑架1与下盖板3固接。所述螺旋片5和外壳内壁涂覆有软凝胶，所述软凝胶为含有0.5％(w/w)表面活性剂、0.1％(w/w)苯甲酸钠的聚乙二醇水凝胶，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：所述螺旋片为网状结构，如图2所示。网孔为1mm左右，有利于担载更多的软凝胶，增加吸附容量。

实施例3

与实施例2所述装置相比，区别在于：所述外壳4为一两端开口的圆筒，内径300mm，长400mm，没有支撑架1；所述上盖板7、下盖板3、上风扇8和下风扇2位于圆筒内部两端，并与圆筒两端平齐，整机卧式安放，如图3所示。大口径能增加吸附表面积和提高吸附的动力学过程，提高净化容量。所述软凝胶为含有3.6％(w/w)对羟基苯甲酸丙酯的聚乙二醇水凝胶。

实施例4

与实施例1所述装置相比，区别在于：所述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)NaCl、0.2％(w/w)表面活性剂和0.1％(w/w)2-正辛基-异噻唑啉-3-酮，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。

实施例5

与实施例3所述装置相比，区别在于：所述空气净化装置只有一个风扇，位于空气出口或空气入口，可以降低设备制造成本。

本发明利用两个低噪声风扇将空气吹过涂有软凝胶的螺旋叶片型吸附组件和容器内壁表面，使空气流以螺旋运动形式通过叶片，与软凝胶表面多次撞击、扩散，将空气中的颗粒物、气溶胶和有害挥发性组分吸附并溶入软凝胶中。利用螺旋形叶片的表面增大空气流与软凝胶的接触时间和面积，使颗粒物以动能撞击和离心力作用而加速扩散到软凝胶面上，提高净化效果。所用软凝胶能用水清洗除去，重新涂覆即可再生净化能力。本发明的装置结构简单，能够吸附纳米级至亚毫米级的颗粒物、气溶胶和有害挥发性和半挥发性组分。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。

Claims (8)

1.一种低噪音低能耗空气净化装置，其特征在于：包括盖板、外壳、吸附组件和风扇；所述外壳为一两端开口的圆筒，其内部安装有吸附组件，其两端分别与上盖板和下盖板连接固定；所述吸附组件由中心轴和螺旋片组成，所述中心轴上设有两个沿径向突出于中心轴外表面的轴肩，两个轴肩分别靠近中心轴的上下两端用于限位；螺旋片以中心轴为中心沿其轴向螺旋盘绕分布并位于两轴肩之间，螺旋片与中心轴固接；所述上盖板和下盖板为圆形，中心处均有一个固定孔，固定孔可以为通孔也可以是盲孔；所述吸附组件的中心轴两端分别插入二固定孔内，插入后两个轴肩分别与上盖板和下盖板接触；所述上盖板和下盖板分别设有穿通板体的1个以上的扇形通风孔，通风孔外径不小于风扇风道外尺寸，通风孔内径与圆形轴肩外径或方形轴肩的外接圆直径相同；

于上盖板上方设有上风扇和/或下盖板下方设有下风扇；上盖板和下盖板分别与上风扇和下风扇固定连接，上风扇和下风扇位于筒状外壳内部端口处或外部；上风扇向外壳的腔体内轴向送风，下风扇从外壳的腔体排风；风扇通过导线与外电源电连接；所述螺旋片表面和外壳内壁表面涂覆有软凝胶，所述软凝胶为亲水性凝胶。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述螺旋片为无孔板、小孔板或网状结构。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述软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％～10％的添加剂；所述添加剂为表面活性剂或防腐剂或无机盐中的任一种或两种以上。

4.根据权利要求3所述的装置，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)中的任一种或两种以上；所述表面活性剂选自硬脂酸、硬脂酸甘油酯、十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、二己基琥珀酸磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、卵磷脂中的任一种或两种以上；所述防腐剂选自苯甲酸钠、山梨酸钾、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、双乙酸钠、丙酸钙、乳酸钠、2-正辛基-异噻唑啉-3-酮中的任一种或两种以上；无机盐选自水溶性钠盐、钾盐、镁盐、钙盐中的任一种或两种以上，阴离子为氯离子、溴离子、硝酸根离子、硫酸根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、磷酸根离子、磷酸氢根离子中的任一种或两种以上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述上风扇和下风扇外部均设有一网罩；所述网罩分别与上风扇和下风扇固接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述下风扇外部，设有一个支撑架，与下盖板固接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述风扇的外电源为太阳能、电池、换能器或民用电中的任一种。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述螺旋片与外壳内壁之间的距离为0.1～2mm。