CN108006843A - 空气净化器及空气净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空气净化器及空气净化方法，涉及空气净化技术领域。所述空气净化器包括由进风口至出风口依次设置的层过滤器、粗过滤网、光催化层、冷凝器以及轴流风机，所述光催化层包括至少一层光触媒过滤网，光触媒过滤网由光触媒材料制成，光催化层的一侧设置有催化光源，冷凝器的一侧设置有储水装置，粗过滤网远离光催化层的一侧设置有清洗装置。相对于现有技术，本发明通过由固态光触媒材料制成的光催化层对空气进行过滤，将有机物分解而不会产生二次污染，有效提升了空气净化的效果，且冷凝器可以在对空气进行除湿降温、清新空气的同时，将有机物分解产生的水以及用于清洗过滤网的水进行回收再利用，实现了净化器内部的自清洗可循环。

Description

空气净化器及空气净化方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体而言，涉及一种空气净化器及空气净化方法。
背景技术
在环境普遍恶化的大背景下，特别是在室内空气流动不强的情况下(尤其是冬季供暖和夏季空调期间)，大气污染尘颗粒及其气味和细菌带来的影响和危害更为严重；另外，室内还有大量合成化工材料用于室内外装修产生的甲醛、氮氧化物、苯(VOC的一种)、TVOC(包括许多异味分子)等有害物。
目前市场上的空气净化器种类繁多，有一定的空气净化功能，普遍采用风机循环空气，同时利用过滤棉的过滤作用和活性碳的吸附作用对空气进行净化。这些装置虽然有一定的吸附处理颗粒物效果，但由于其往往被置于房屋角落，需要通过对室内空气进行整体大循环和逐步过滤才能起到净化空气的作用。对于这种现有的空气净化器而言，则更是在空气污染物充分扩散后才逐步对室内空气进行净化，其对装修产生甲醛、氮氧化物、苯(VOC的一种)、TVOC(包括许多异味分子)等有害物的过滤效果差，耗时长，难以有效消除或减少装修产生的空气污染物以及漂浮在空气中的有害细菌的危害，且过滤掉的污染物留存在过滤网上，如果不及时进行过滤网的清洁更换，很容易造成二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空气净化器及空气净化方法，其能够有效改善上述问题。
本发明的实施例是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种空气净化器，其包括由进风口至出风口依次设置的层过滤器、粗过滤网、光催化层、冷凝器以及轴流风机，所述光催化层包括至少一层光触媒过滤网，所述光触媒过滤网由光触媒材料制成，所述光催化层的一侧设置有催化光源，所述催化光源用于为所述光催化层提供光化学反应的环境，所述冷凝器的一侧设置有储水装置，所述粗过滤网远离所述光催化层的一侧设置有清洗装置，所述冷凝器和所述清洗装置分别和所述储水装置连接，所述冷凝器用于将经过所述冷凝器的空气中的水分收集到所述储水装置中，所述清洗装置用于定期采用所述储水装置中的水清洗所述粗过滤网以及所述光催化层。
在本发明较佳的实施例中，所述轴流风机为自适应变频风机，所述自适应变频风机包括风扇和空气检测传感器，所述自适应变频风机用于根据所述空气检测传感器检测到的环境空气质量调节所述风扇的开关以及风力大小。
在本发明较佳的实施例中，所述催化光源包括至少一个紫外光源，所述紫外光源用于为所述光催化层提供光化学反应环境，以及杀灭病菌。
在本发明较佳的实施例中，所述光催化层包括三层光触媒过滤网，所述催化光源包括三个所述紫外光源，其中，所述粗过滤网与第一层光触媒过滤网之间的一侧、所述第一层光触媒过滤网与第二层光触媒过滤网之间的一侧、所述第二层光触媒过滤网与第三层光触媒过滤网之间的一侧分别设置有一个所述紫外光源。
在本发明较佳的实施例中，所述光触媒材料为TiO2，所述紫外光源包括波段范围在280～380nm的TiO2光触媒激LED发光管。
在本发明较佳的实施例中，所述光触媒为TiO2，所述紫外光源还包括峰值波长在185nm和254nm的LED杀毒灭菌管。
在本发明较佳的实施例中，所述清洗装置包括控制器和雾状喷洒装置，所述控制器用于根据预设的清洗周期控制所述雾状喷洒装置，以使所述雾状喷洒装置将所述储水装置中的水以雾状冲洗所述粗过滤网以及所述光催化层。
在本发明较佳的实施例中，所述空气净化器还包括压缩机，所述压缩机和所述冷凝器连接，所述压缩机用于对经过所述冷凝器的空气进行降温以及除湿。
在本发明较佳的实施例中，所述空气净化器还包括负氧发生器，所述负氧发生器设置在所述空气净化器的出风口处，通过所述轴流风机的空气经所述负氧发生器流动到所述空气净化器的外侧。
第二方面，本发明实施例还提供了一种空气净化方法，应用于如上所述的空气净化器，所述空气净化方法包括：开启催化光源照射光催化层，以使经过所述光催化层的有机物分解为二氧化碳和水；将进入冷凝器的水分收集到储水装置中；定期采用所述储水装置中的水清洗粗过滤网以及所述光催化层。
本发明实施例提供的空气净化器及空气净化方法，通过在净化器的进风口依次设置层过滤器和粗过滤网，可对空气中的大颗粒物进行初步过滤；然后在净化器内设置由光触媒材料制成的至少一层光触媒过滤网，并在光触媒过滤网的一侧设置催化光源，可有效分解空气中包括甲醛、苯、细菌、病毒在内的有害有机物，并生成无害的水和二氧化碳；再将经过光催化层过滤后的空气中的水分通过冷凝器进行冷却，收集到储水装置中，并通过设置在粗过滤网一侧的清洗装置定期采用所述储水装置中的水清洗所述粗过滤网和光催化层，可在长时间不更换过滤网的情况下保持过滤网的清洁通畅。和现有技术相比，本发明提供的空气净化器及空气净化方法通过光催化使空气中包括细菌病毒在内的有害有机物在经过过滤网时被分解为无害的水和二氧化碳，而不会残留在过滤网上，消除了二次污染；而由光触媒材料制成的光触媒过滤网设计也大大增加了光触媒材料与空气的接触面积和时间，使空气中的有害物质充分反应，有效提升了空气净化的效果和效率；另外，冷凝器可以在冷却空气使空气清新的同时，将有机物分解产生的水以及用于清洗过滤网的水进行回收再利用，实现了净化器内部的自清洗可循环，节省了频繁更换过滤网需要的人力和时间，适用于各种人群进行使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的空气净化器的结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的第二种空气净化器的结构示意图；
图3为本发明第一实施例提供的第三种空气净化器的结构示意图；
图4为本发明第一实施例提供的第四种空气净化器的结构示意图；
图5为本发明第二实施例提供的空气净化方法的流程框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，“输入”、“输出”、“反馈”、“形成”等术语应理解为是描述一种光学、电学变化或光学、电学处理。如“形成”仅仅是指光信号或电信号通过该元件、仪器或装置之后发生了光学上或电学上的变化，使得所述光信号或所述电信号受到处理，进而获得实施技术方案或解决技术问题所需要的信号。
在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述空气净化器中各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的光路方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。
第一实施例
请参照图1，本实施例提供了一种空气净化器1000，其包括由进风口120至出风口140依次设置的层过滤器200、粗过滤网300、光催化层400、冷凝器500以及轴流风机600。
本实施例中，所述光催化层400包括至少一层光触媒过滤网。所述光触媒过滤网为光触媒材料经过特殊工艺制成的纳米级固态微孔过滤网，可在光化学反应环境下对空气中的有机物进行有效分解。
本实施例中，所述光催化层400的一侧设置有催化光源420，所述催化光源420用于为所述光催化层400提供光化学反应的环境。可以理解的是，所述催化光源420设置在能够发光照射到所述光触媒过滤网表面的位置。
本实施例中，所述冷凝器500的一侧设置有储水装置520，所述粗过滤网300远离所述光催化层400的一侧设置有清洗装置540，所述冷凝器500和所述清洗装置540分别和所述储水装置520连接。
本实施例中，所述冷凝器500可以将经过所述冷凝器500的空气中的水分收集到所述储水装置520中，所述清洗装置540用于定期采用所述储水装置520中的水清洗所述粗过滤网300以及所述光催化层400。其中，所述冷凝器500不仅能够对由有机物分解产生的水分进行收集，还能够对冲洗过滤网后漂浮在空气中的水珠进行收集，并最终将这些水分通过管道输送到储水装置520中。
本实施例中，所述轴流风机600为自适应变频风机，所述自适应变频风机包括风扇和空气检测传感器。所述自适应变频风机可以根据所述空气检测传感器检测到的环境空气质量，来调节所述风扇的开关以及风力大小。特别的，所述空气检测传感器可以同时设置在净化器内部和外部。
可以理解的是，在工作状态下，所述轴流风机600启动风扇转动，空气由空气净化器1000底部的进风口120经过层过滤器200初步过滤后进入净化器内部；进入净化器内部的空气依次经过粗过滤网300的粗过滤和光催化层400的光催化处理，进入冷凝器500降温；空气的水蒸气和水珠经过冷却后附着在冷凝器500的网状结构上，经过冷凝器500的引流导入到储水装置520中，而其余的经过除湿和冷却的清新空气则从冷凝器500中出来，经过风扇并最终由空气净化器1000的出风口140输送到外部环境中。
本实施例中，所述催化光源420包括至少一个紫外光源。所述紫外光源用于为所述光催化层400提供光化学反应环境，以及杀灭病菌。
请参照图2，本实施例中，作为一种优选的实施方式，所述光催化层400包括三层光触媒过滤网，所述催化光源420包括三个所述紫外光源。其中，所述粗过滤网300与第一层光触媒过滤网之间的一侧、所述第一层光触媒过滤网与第二层光触媒过滤网之间的一侧、所述第二层光触媒过滤网与第三层光触媒过滤网之间的一侧分别设置有一个所述紫外光源。通过把紫外光源设置在各层过滤网的中间一侧，可以使紫外光源发出的光能够照射到光触媒过滤网的正反两侧，实现光源的最大化有效利用，提高光催化过滤的效果。特别的，所述紫外光源可以是环形LED灯管，环绕在所述光催化层400的外侧，以实现光催化层400上各个位置的均匀光照射。
本实施例中，优选的，所述光触媒材料为TiO2，所述紫外光源可以包括波段范围在280～380nm的TiO2光触媒激LED发光管。
本实施例采用的TiO2光触媒材料为锐钛矿结构，其能量距(带隙)为3.2eV，对应的入射光波长是380nm，当使用光子能量大于3.2eV的光照射TiO2光触媒材料时，材料的价带电子由于吸收光子能量被激发跃迁到导带，原来的价带位置形成空穴，产生电子-空穴对即光生载流子，光生载流子迅速迁移到材料的表面，激活材料表面吸附的氧和水分，产生具有极强氧化能力的自由氢氧基和活性氧，其可与有机物发生氧化还原反应，分解各种具有不稳定化学键的有机化合物和部分无机物，并可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体，使有机物、细菌、病毒等彻底分解为二氧化碳和水，因而具有优异的空气净化效果。
对应于TiO2光触媒，在设计紫外光源时，所述紫外光源需要包含至少一根发射光子能量大于3.2eV的TiO2光触媒激发管用于激活光触媒。本实施例中，紫外光源选择为280～380nm的TiO2光触媒激LED发光管。
发明人在研究和试验中发现，当采用紫外光LED灯管激发光触媒进行光化学作用时，不同于常规的光激发产生的自由氢氧基及活性氧对细菌等微生物的氧化分解，其实际对微生物的杀灭能力更强，其原因在于，紫外光在没有光触媒作用的情况下，也具有很强的灭菌能力。紫外光灭菌的过程属于生物化学氧化反应，其作用机制与光触媒反应中的光生活性基团(自由氢氧基、活性氧等)对细菌的破坏原理不同，紫外光可直接作用于细胞核，其高能量可切断蛋白质链，使细胞直接死亡；或是使细胞活动中必需的酶失去活性；或是与细菌或病毒的遗传物质发生作用，使细菌、病毒的新陈代谢和繁殖过程遭到破坏。
发明人由此总结出，在使用紫外光激发光触媒产生的光生活性基团进行空气净化的同时，还可同时通过同一紫外光源对细菌等微生物进行直接杀灭，大大提升了空气净化的效果和光源利用的效率。
本实施例中，进一步的，所述紫外光源还可以包括峰值波长在185nm和254nm的LED杀毒灭菌管。
经过进一步研究，发明人得知，作用于生物学上的紫外线主要由三个不同波段构成，其中225～285nm波段的紫外线的生物效应最显著，对微生物的断键能力最强，即灭菌效果最好。
因此，在设计紫外光源时，所述紫外光源可以设置至少一根紫外线杀毒灭菌管。本实施例中，所述紫外光源选用了一根峰值波长在254nm的LED杀毒灭菌管，以及一根峰值波长在185nm的LED杀毒灭菌管。由于本实施例采用的TiO2光触媒只需380nm以下波长的光即可激活产生光催化效果，上述254nm和185nm的两根LED杀毒灭菌管均可在直接杀菌的同时激活光触媒，起到了双重灭菌的作用，而且相对于传统的使用低压汞灯作为紫外光源进行生物杀菌的方式，本实施例使用LED灯管作为紫外光源无污染且寿命更长。
本实施例中，所述清洗装置540包括控制器和雾状喷洒装置，所述控制器用于根据预设的清洗周期控制所述雾状喷洒装置，以使所述雾状喷洒装置将所述储水装置520中的水以雾状冲洗所述粗过滤网300以及所述光催化层400。本实施例中，所述控制器可以提供定时清洗功能。
选用雾状喷洒装置的优势在于，可以使喷出的水雾更容易附着到各个过滤网上对过滤网进行充分清洗，而且雾状的水珠更容易随空气漂浮进入冷凝器500被收集。
请参照图3，本实施例中，作为一种优选的实施方式，所述空气净化器1000还包括压缩机700，所述压缩机700和所述冷凝器500连接。所述压缩机700可以对经过所述冷凝器500的空气进行降温，使经过冷凝器500处理后的空气更加清新。
请参照图4，本实施例中，作为一种优选的实施方式，所述空气净化器1000还包括负氧发生器800，所述负氧发生器800设置在所述空气净化器1000的出风口140处。通过所述轴流风机600的空气，经所述负氧发生器800处理后流动到所述空气净化器1000的外侧。
所述负氧发生器800又称作负离子超氧发生器，经过所述负氧发生器800的空气能够释放携氧负离子，其能够活跃空气分子，具有改善人体肺部功能，促进新陈代谢，增强抗病能力，调节中枢神经系统，使人精神焕发、充满活力等等功效。
本实施例提供的空气净化器1000，通过自适应变频风机，能够根据环境空气质量自动调节空气净化器1000的开启、关闭以及功率；通过冷凝器500处理光化学处理后的空气中的水分并收集，可以使空气更加清新；再通过储水装置520和清洗装置540，可以定期进行过滤网的冲洗并保持过滤网通畅，可在长时间不更换过滤网的情况下保持过滤网的清洁通畅；通过多层由特殊工艺制成的纳米级固态微孔光触媒过滤网，可以对空气中的有害有机物进行充分清除，有效提高了空气净化的质量。相对与现有技术，通过由光触媒材料制成的光催化层400对空气进行过滤，将有机物分解而不会产生二次污染，有效提升了空气净化的效果，且冷凝器500可以将有机物分解产生的水以及用于清洗过滤网的水进行回收再利用，实现了净化器内部的自清洗可循环，即使没有净化器过滤网拆换经验的人群也能够轻松实现长时间高效使用。
第二实施例
请参照图5，本实施例提供了一种空气净化方法，应用于上述第一实施例中的空气净化器。所述空气净化方法包括：
步骤S900：开启催化光源照射光催化层，以使经过所述光催化层的有机物分解为二氧化碳和水；
步骤S910：将进入冷凝器的水分收集到储水装置中；
步骤S920：定期采用所述储水装置中的水清洗粗过滤网以及所述光催化层。
本实施例提供的空气净化方法，不仅可以将有机污染物彻底分解为无害的水和二氧化碳，还可以将生成的水存储起来并对过滤网进行定期清洗，避免了二次污染，也大大减少了空气净化器的维护成本，真正实现了环保、可循环的空气净化。
综上所述，本发明实施例提供的空气净化器及空气净化方法，通过在净化器的进风口依次设置层过滤器和粗过滤网，可对空气中的大颗粒物进行初步过滤；然后在净化器内设置由光触媒材料制成的至少一层光触媒过滤网，并在光触媒过滤网的一侧设置催化光源，可有效分解空气中包括甲醛、苯、细菌、病毒在内的有害有机物，并生成无害的水和二氧化碳；再将经过光催化层过滤后的空气中的水分通过冷凝器进行冷却，收集到储水装置中，并通过设置在粗过滤网一侧的清洗装置定期采用所述储水装置中的水清洗所述粗过滤网和光催化层，可在长时间不更换过滤网的情况下保持过滤网的清洁通畅。和现有技术相比，本发明提供的空气净化器及空气净化方法通过光催化使空气中包括细菌病毒在内的有害有机物在经过过滤网时被分解为无害的水和二氧化碳，而不会残留在过滤网上，消除了二次污染；而由光触媒材料制成的光触媒过滤网设计也大大增加了光触媒材料与空气的接触面积和时间，使空气中的有害物质充分反应，有效提升了空气净化的效果和效率；另外，冷凝器可以在冷却空气使空气清新的同时，将有机物分解产生的水以及用于清洗过滤网的水进行回收再利用，实现了净化器内部的自清洗可循环，节省了频繁更换过滤网需要的人力和时间，适用于各种人群进行使用。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种空气净化器，其特征在于，包括由进风口至出风口依次设置的层过滤器、粗过滤网、光催化层、冷凝器以及轴流风机，
所述光催化层包括至少一层光触媒过滤网，所述光触媒过滤网由光触媒材料制成，
所述光催化层的一侧设置有催化光源，所述催化光源用于为所述光催化层提供光化学反应的环境，
所述冷凝器的一侧设置有储水装置，所述粗过滤网远离所述光催化层的一侧设置有清洗装置，所述冷凝器和所述清洗装置分别和所述储水装置连接，
所述冷凝器用于将经过所述冷凝器的空气中的水分收集到所述储水装置中，所述清洗装置用于定期采用所述储水装置中的水清洗所述粗过滤网以及所述光催化层。
2.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述轴流风机为自适应变频风机，所述自适应变频风机包括风扇和空气检测传感器，所述自适应变频风机用于根据所述空气检测传感器检测到的环境空气质量调节所述风扇的开关以及风力大小。
3.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述催化光源包括至少一个紫外光源，所述紫外光源用于为所述光催化层提供光化学反应环境，以及杀灭病菌。
4.根据权利要求3所述的空气净化器，其特征在于，所述光催化层包括三层光触媒过滤网，所述催化光源包括三个所述紫外光源，其中，所述粗过滤网与第一层光触媒过滤网之间的一侧、所述第一层光触媒过滤网与第二层光触媒过滤网之间的一侧、所述第二层光触媒过滤网与第三层光触媒过滤网之间的一侧分别设置有一个所述紫外光源。
5.根据权利要求3所述的空气净化器，其特征在于，所述光触媒材料为TiO2，所述紫外光源包括波段范围在280～380nm的TiO2光触媒激LED发光管。
6.根据权利要求5所述的空气净化器，其特征在于，所述紫外光源还包括峰值波长在185nm和254nm的LED杀毒灭菌管。
7.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述清洗装置包括控制器和雾状喷洒装置，所述控制器用于根据预设的清洗周期控制所述雾状喷洒装置，以使所述雾状喷洒装置将所述储水装置中的水以雾状冲洗所述粗过滤网以及所述光催化层。
8.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述空气净化器还包括压缩机，所述压缩机和所述冷凝器连接，所述压缩机用于对经过所述冷凝器的空气进行降温以及除湿。
9.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述空气净化器还包括负氧发生器，所述负氧发生器设置在所述空气净化器的出风口处，通过所述轴流风机的空气经所述负氧发生器流动到所述空气净化器的外侧。
10.一种空气净化方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任一项所述的空气净化器，所述空气净化方法包括：
开启催化光源照射光催化层，以使经过所述光催化层的有机物分解为二氧化碳和水；
将进入冷凝器的水分收集到储水装置中；
定期采用所述储水装置中的水清洗粗过滤网以及所述光催化层。
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