CN111135705A - 气体净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种气体净化装置，包括：风机，以及沿气体的流通方向依次设置的第一过滤模块，除菌模块和第二过滤模块；风机用于将气体吸入气体净化装置；第一过滤模块用于对气体进行第一次过滤，滤除气体中的第一类颗粒物；除菌模块用于对气体进行除菌；第二过滤模块用于对经过除菌后的气体进行第二次过滤，滤除气体中的第二类颗粒物，第一类颗粒物的颗粒粒径大于第二类颗粒物的颗粒粒径。本发明的气体净化装置可以实现气体的多重过滤和有效除菌，能够同时满足循环使用、环保的需求，并且，通过除菌模块的结构设计，能够减小本发明气体净化装置的体积、增大光源对光触媒涂层的照射面积，从而提高整体的除菌效率。
Description
技术领域
本发明涉及气体净化技术领域，特别涉及一种气体净化装置。
背景技术
空气质量越来越受到人们的关注，其中空气中的漂浮细菌对人们的生活工作造成极大危害，尤其是公共场所人流量大，例如商场、公共交通、医院、学校、办公场地等，容易形成公共卫生问题，造成公共安全，因此，人们希望通过某些设备对空气进行净化，提高空气质量，减少污染物、控制细菌的滋生和呼吸道疾病的传播。
目前，市面上的空气净化器无法达到人们期望的抗菌和空气净化的水平，例如活性炭吸附式的气体净化装置，由于不可循环使用，容易造成更严重的污染源和细菌传播源；而消耗式的气体净化装置，随着使用时间的增加，抗菌和空气净化效果都会大幅度减弱；紫外光式的气体净化装置，有一定的效果，但是紫外光氧化产生的臭氧容易对人体健康产生危害。而且，现有的气体净化装置不能同时满足循环使用、环保的需求，也无法满足人们对于抗菌和空气净化的需求。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种气体净化装置，其旨在解决现有净化装置除菌和净化效果不佳的技术问题。
为达到上述目的，本发明提供的方案是：一种气体净化装置，所述气体净化装置包括风机，以及沿气体的流通方向依次设置的第一过滤模块，除菌模块和第二过滤模块；所述风机用于将所述气体吸入所述气体净化装置；所述第一过滤模块用于对所述气体进行第一次过滤，以滤除所述气体中的第一类颗粒物；所述除菌模块用于对经过第一次过滤后的气体进行除菌；所述除菌模块包括除菌单元，所述除菌单元包括多孔滤芯和光源，所述多孔滤芯设有光触媒涂层，通过所述光源照射所述光触媒涂层，对经过第一次过滤后的气体进行除菌；所述第二过滤模块用于对经过除菌后的气体进行第二次过滤，以滤除气体中的第二类颗粒物，所述第一类颗粒物的颗粒粒径大于所述第二类颗粒物的颗粒粒径。
优选的，所述光源包括发光二极管、LED灯、荧光灯管中的至少一种。
优选的，所述除菌模块包括阵列设置的若干个所述除菌单元，所述除菌单元包括至少一个所述多孔滤芯和至少一个所述光源；所述多孔滤芯的数量与所述光源的数量相同；所述光源设置于所述多孔滤芯的内部，所述光源的中心轴与所述多孔滤芯的中心轴平行或重合。
优选的，所述除菌单元包括至少两个所述多孔滤芯和至少一个所述光源，任意相邻两个所述多孔滤芯之间设有一个所述光源。
优选的，所述光源包括至少两个间隔设置的子光源。
优选的，所述除菌单元还包括反光罩，所述反光罩的数量与所述子光源的数量相同；所述反光罩设置于所述子光源的一侧，用于将所述子光源发出的光线聚合至所述多孔滤芯上。
优选的，所述多孔滤芯为四棱柱形状，所述气体的流通方向与所述光源的中心轴或所述多孔滤芯的中心轴平行；或者，所述多孔滤芯为圆柱体形状，所述气体的流通方向与所述光源的中心轴或所述多孔滤芯的中心轴垂直。
优选的，所述多孔滤芯的材质为多孔陶瓷，所述多孔陶瓷的厚度为5mm-50mm；所述多孔陶瓷为蜂窝陶瓷或泡沫陶瓷，所述蜂窝陶瓷的滤孔形状包括圆形、方形或菱形的至少一种。
优选的，所述光触媒涂层的材料包括纳米非金属光催化材料，纳米非金属光催化材料的改性材料、非金属掺杂光催化材料、碱金属掺杂非金属光催化材料、碱土金属掺杂非金属光催化材料或者金属化合物中的至少一种。
优选的，所述气体净化装置还包括壳体，所述第一过滤模块、所述除菌模块、所述第二过滤模块以及所述风机均设置于所述壳体中；所述壳体的两端分别相对设置有进气口和出气口；所述第一过滤模块、所述除菌模块、所述第二过滤模块以及所述风机沿所述进气口至所述出气口的方向依次设置；所述光触媒涂层设置于所述多孔滤芯和所述壳体的内侧。
本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明提供的气体净化装置中，通过依次设置第一过滤模块，除菌模块以及第二过滤模块，同时在过滤模块中的多孔滤芯设置光触媒涂层，可以实现气体的多重过滤和有效除菌，能够同时满足循环使用、环保的需求；通过将除菌模块设置在第一过滤模块与第二过滤模块之间，能够更加有效的提高本发明气体净化装置整体的净化及除菌效果；并且，通过除菌模块的结构设计，能够减小本发明气体净化装置的体积、增大光源对光触媒涂层的照射面积，从而提高整体的除菌效率。
附图说明
图1为本发明一种实施例提供的气体净化装置的结构示意图；
图2a为本发明实施例一提供的除菌模块的结构示意图；
图2b为本发明实施例二提供的除菌模块的结构示意图；
图2c为本发明实施例二提供的除菌模块中除菌单元的结构示意图；
图2d为本发明实施例三提供的除菌模块的结构示意图；
图2e为本发明实施例三提供的除菌模块中除菌单元的结构示意图；
图3为本发明一种实施例提供的气体净化装置的剖面结构示意图；
图4为本发明一种实施例提供的气体净化装置的控制示意图。
附图标记：
100、气体净化装置； 10、第一过滤模块； 20、除菌模块；
21、除菌单元； 211、多孔滤芯； 212、光源；
213、反光罩； 30、第二过滤模块； 40、风机；
50、壳体； 51、卡接结构； 61、控制模块；
62、控制面板。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1所示，一种具体实施方式中，本发明的气体净化装置包括风机40，以及沿气体的流通方向依次设置的第一过滤模块10、除菌模块20、第二过滤模块30，图1中箭头所示方向即为气体的流通方向。其中，风机40用于将气体吸入气体净化装置100中，气体吸入后，第一过滤模块10用于对气体进行第一次过滤，即初步过滤，滤除气体中的第一类颗粒物；除菌模块20用于对经过第一次过滤后的气体进行除菌；具体的，除菌模块20包括除菌单元21，除菌单元21包括多孔滤芯211和光源212，多孔滤芯211设有光触媒涂层，通过光源212照射光触媒涂层，对经过第一次过滤后的气体进行除菌；第二过滤模块30用于对经过除菌后的气体进行第二次过滤，即进一步过滤，滤除气体中的第二类颗粒物；具体的，第一类颗粒物的颗粒粒径大于第二类颗粒物的颗粒粒径，即第一类颗粒物为气体中的大颗粒物，第二类颗粒物为气体中的小颗粒物。通过以上结构设置，本实施例的气体净化装置100能够同时满足循环使用、环保的需求。
本发明的气体净化装置100可以应用于空气、废气、杂质气体等等各种气体的净化除菌，从而得到较为洁净的气体。例如，其中的一个应用实例可以为，将气体净化装置100安装于列车车厢内，以对车厢内的空气进行净化，从而提高车厢内的空气质量。
具体实施方式中，第一过滤模块10可以为颗粒物过滤网，用于对进入气体净化装置中的气体进行初步过滤，以滤除气体中的大颗粒物，从而得到粗过滤的气体。其中，大颗粒物可以为大颗粒的粉尘、微尘等颗粒物。先通过第一过滤模块10对气体进行初步过滤，从而提高气体净化的效率。
具体实施方式中，除菌模块20包括除菌单元21，除菌单元21包括多孔滤芯211和光源212，光源212包括发光二极管、LED灯、荧光灯管等等中的至少一种，当光源212为LED灯时，光源212可以为蓝色、黄色或白色LED灯；多孔滤芯211由透光材料制备得到，可以透过可见光。
优选的实施方式中，多孔滤芯211可以为蜂窝多孔形状，即多孔滤芯211的表面和内部均设有多个蜂窝孔，以增大与气体的接触面积，便于通风，减少风阻，加快气体的净化速度，并且还大大减小了气体净化装置整体的重量。
具体的实施方式中，多孔滤芯211设有光触媒涂层，通过光源212照射光触媒涂层，对经过第一次过滤后的气体进行除菌；具体的，光触媒涂层可以制成乳液或水凝胶，均匀喷涂于多孔滤芯212，并形成薄膜；光触媒涂层的材料包括纳米非金属光催化材料、纳米非金属光催化材料的改性材料、非金属掺杂光催化材料、碱金属掺杂非金属光催化材料、碱土金属掺杂非金属光催化材料或者金属化合物中的至少一种。纳米非金属光催化材料的改性材料包括化合物掺杂氮化碳材料，化合物掺杂氮化碳材料可以为C3N4的改性材料，例如石墨烯/C3N4、SiO2/C3N4等。纳米非金属光触媒材料可以为二维层状材料氮化碳和氮化硼，碱金属或碱土金属掺杂非金属光催化材料可以为钾掺杂氮化碳或者钠掺杂氮化碳等，金属化合物优选为金属氧化物，金属氧化物可以包括金属有机骨架化合物或纳米铋系氧化物，铋系氧化物可以为三氧化二铋、氯氧铋、碳酸氧铋、溴氧铋、碘氧铋等。
优选的实施方式中，光触媒涂层由C3N4和BiOCl制备而成。在该实施方式下，光触媒涂层对甲醛、苯、TVOC降解效果优异，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌具有良好的抗菌性能。具体的，在可见光的光照下，光触媒涂层与气体中的污染物发生氧化反应，使得气体中的有机物、细菌、病毒等污染物彻底分解为二氧化碳和水，从而降解污染物、净化空气、去除细菌，并且，在这个过程中，光触媒材料自身不发生变化，从而使得光触媒涂层能够循环使用，能够同时满足循环使用、环保的需求。
针对除菌模块20，本发明包括至少三种不同的具体实施方式，分别详细描述如下：
实施例一
在该实施例中，除菌模块20包括除菌单元21，除菌单元21包括至少两个多孔滤芯211和至少一个光源212，任意相邻两个的多孔滤芯211之间设有一个光源212。优选的实施方式中，光源212包括至少一个子光源，进一步优选的，光源212包括至少两个间隔设置的子光源。
具体如图2a所示，除菌单元21包括三个多孔滤芯211和两个光源212。两个光源212分别间隔设置在三个多孔滤芯211之间。光源212包括两个间隔设置的子光源，多孔滤芯211沿垂直于其中心轴的方向包括第一端和第二端，两个子光源分别与第一端和第二端相对设置，以使光源212发射的光线能够均匀照射各个多孔滤芯211。
优选的实施方式中，除菌单元21还可以包括反光罩213，反光罩213的数量与子光源的数量相同。具体的，反光罩213可以为长条弧状，设于子光源的一侧，每个子光源的一侧均分别设置一个反光罩213，用于使子光源发射的光线聚合到多孔滤芯211，进而提高除菌单元21的净化效率。
实施例二
在该实施例中，除菌模块20包括阵列设置的若干个除菌单元21，此处若干个包括一个，两个，三个，四个，五个，六个，八个，十六个，三十二个甚至更多个。
具体如图2b和图2c所示，除菌单元21可以包括至少一个多孔滤芯211和至少一个光源212，多孔滤芯211和光源212的数量相同。一个光源212设于一个多孔滤芯211的内部，并且光源212的中心轴与多孔滤芯211的中心轴平行。各个除菌单元21互相独立，并且多个除菌单元21阵列设置，以便于除菌模块20的拆卸、维修和安装。需要说明的是，由于多孔滤芯211为透光材料制备而成，当光源212设于多孔滤芯211的内部时，光源212发出的光可透过多孔滤芯211，从而使得多孔滤芯211上的光触媒涂层能够被均匀照射。
如图2b和图2c所示，光源212设置于多孔滤芯211的内部，使得光源212的中心轴与多孔滤芯211的中心轴平行；多孔滤芯211可以为四棱柱形状，光源212可以为圆柱体形状，光源212设于多孔滤芯211的中心位置，以使得光源212的中心线与多孔滤芯211的中心轴重合。通过将光源212设于多孔滤芯211的内部，能够减小相应气体净化装置100的体积、增大光源212对光触媒涂层的照射面积，从而提高气体净化装置100整体的除菌效率。
在该具体实施方式中，六个除菌单元21组合成两个长方体，两个长方体分别对称设置，以使得减少气体的阻力，并保证气体与多孔滤芯211的接触面积。同时，气体的流通方向与光源212的中心轴或多孔滤芯211的中心轴(即除菌单元21的中心轴)平行，以减少气体的阻力。
实施例三
在该实施例中，除菌模块20同样可以包括阵列设置的若干个除菌单元21，此处若干个包括一个，两个，三个，四个，五个，六个，八个，十六个，三十二个甚至更多个。除菌单元21可以包括至少一个多孔滤芯211和至少一个光源212，多孔滤芯211和光源212的数量相同。一个光源212设于一个多孔滤芯211的内部，并且光源212的中心轴与多孔滤芯211的中心轴平行。各个除菌单元21互相独立，并且多个除菌单元21阵列设置，以便于除菌模块20的拆卸、维修和安装。需要说明的是，由于多孔滤芯211为透光材料制备而成，当光源212设于多孔滤芯211的内部时，光源212发出的光可透过多孔滤芯211，从而使得多孔滤芯211上的光触媒涂层能够被均匀照射。
如图2d和图2e所示，多孔滤芯211和光源212均为圆柱体形状，光源212设于多孔滤芯211的中心位置，以使得光源212的中心轴与多孔滤芯211的中心轴重合。通过将光源212设于多孔滤芯211的内部，能够减小相应气体净化装置100的体积、增大光源212对光触媒涂层的照射面积，从而提高气体净化装置100整体的除菌效率。
若干个除菌单元21竖直阵列设置，并互相间隔一定距离，而且，气体的流通方向与光源212的中心轴或多孔滤芯211的中心轴(即除菌单元21的中心轴)垂直，以减少气体的阻力并增加气体与多孔滤芯211的接触面积。
测试上述三种实施例中的除菌模块20在24小时下对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抗菌率，测试结果如下表中所示。
从表中可以看出，本发明三种实施例的除菌模块20对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌均具有良好的抗菌性能，进而有效的提高了整个气体净化装置的净化和抗菌效果。
具体实施方式中，第二过滤模块30也可以为颗粒物过滤网，用于对进入的气体进行进一步过滤，以滤除气体中的小颗粒物，从而得到精过滤的气体。当第二过滤模块30为颗粒物过滤网时，第二过滤模块30的颗粒物过滤网的网孔宽度比第一过滤模块10的网孔宽度小，以减少气体通过第一过滤模块10的阻力。当然，在一些其他实施例中，第二过滤模块30还可以为气体选择膜，例如为氧气选择膜或者二氧化碳选择膜，以调控气体净化装置100输出气体的浓度。在本实施例中，第二过滤模块30设于除菌模块20的出风方向，第二过滤模块30通过对气体进行进一步过滤，滤除在第一过滤模块10未滤除的粉尘颗粒，并且具备粉尘颗粒吸附功能，使得气体净化的质量进一步提高。
具体实施方式中，风机40可以为负压电机，用于将气体净化装置100外部的气体吸入装置内部，以便对该气体进行净化除菌或者净化除菌选择处理。
另一种具体实施方式中，参照图1所示，气体净化装置100还可以包括壳体50。壳体50可以为方体形状，壳体50设有进气口、出气口以及收容腔(图中未标示)，进气口和出气口分别相对开设于壳体50的两端，以使收容腔与外部连通。第一过滤模块10、除菌模块20、第二过滤模块30和风机40均收容于壳体50的收容腔中，第一过滤模块10设于壳体50靠近进气口的一端，风机40设于壳体50靠近出气口的一端，以使得气体净化装置100的气体流通通道单向导通，减少气体流动的阻力。
在其他的具体实施方式中，风机40还可以设置于进气口处，或者设置于第一过滤模块10与除菌模块20之间，也可以设置于除菌模块20与第二过滤模块30之间。
优选的实施方式中，光触媒涂层除了均匀喷涂于多孔滤芯上，还均匀喷涂于壳体50的内侧，以增加气体与光触媒涂层的接触面积，从而提高整个气体净化装置的气体净化能力。
另一种具体实施方式中，如图3所示，壳体50还设有卡接结构51。卡接结构51设于壳体50的两相对侧壁，卡接结构51用于使第一过滤模块10、除菌模块20、第二过滤模块30、风机40可拆卸连接于壳体50上。例如，如图3所示，除菌模块20插设于卡接结构51，以使得除菌模块20固定设于壳体50，当需要维修时，可将除菌模块20单独从卡接结构50拔出，从而实现除菌模块20与壳体50的可拆卸连接。
另一种具体实施方式中，如图4所示，气体净化抗菌装置100还可以包括控制系统，具体包括控制模块61和控制面板62。控制模块61可以为控制芯片或控制电路等等，控制模块61还可以分别与光源212、风机40连接，用于控制光源212的亮度和风机40的速度。具体的，控制面板62可以嵌设于壳体50上，并与控制模块61连接；控制面板62用于接收控制指令，并将控制指令发送至控制模块61，从而使得控制模块61根据控制命令控制光源212的亮度和/或风机40的速度。例如，当用户在控制面板62触发减风速控制指令，控制面板62接收到减风速控制指令，控制模块61根据减风速控制指令，控制风机40的速度减慢，从而使得风机40吸入气体的速度变慢，从而实现风速减少。又例如，当用户在控制面板62触发强净化控制指令，控制面板62接收到强净化控制指令，控制模块61根据强净化控制指令，控制光源212的亮度变大，以使得除菌模块20的除菌效果增强，从而实现强度净化。
在本发明的气体净化装置100中，通过第一过滤模块10对气体进行初步过滤，除菌模块20中的光源212设于设有光触媒涂层的多孔滤芯211内，光源212照射光触媒涂层以对气体进行除菌，第二过滤模块20对气体进行进一步过滤，从而实现气体的多重过滤和有效除菌，能够同时满足循环使用、环保的需求，并且，通过将光源212设于多孔滤芯211内，能够减小气体净化装置的体积、增大光源212对光触媒涂层的照射面积，从而提高整个装置的净化除菌的效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种气体净化装置，其特征在于，所述气体净化装置包括风机，以及沿气体的流通方向依次设置的第一过滤模块，除菌模块和第二过滤模块；所述风机用于将所述气体吸入所述气体净化装置；
所述第一过滤模块用于对所述气体进行第一次过滤，以滤除所述气体中的第一类颗粒物；
所述除菌模块用于对经过第一次过滤后的气体进行除菌；所述除菌模块包括除菌单元，所述除菌单元包括多孔滤芯和光源，所述多孔滤芯设有光触媒涂层，通过所述光源照射所述光触媒涂层，对经过第一次过滤后的气体进行除菌；
所述第二过滤模块用于对经过除菌后的气体进行第二次过滤，以滤除气体中的第二类颗粒物，所述第一类颗粒物的颗粒粒径大于所述第二类颗粒物的颗粒粒径。
2.根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于，所述光源包括发光二极管、LED灯、荧光灯管中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于，所述除菌模块包括阵列设置的若干个所述除菌单元，所述除菌单元包括至少一个所述多孔滤芯和至少一个所述光源；所述多孔滤芯的数量与所述光源的数量相同；每个所述光源对应设置于一个所述多孔滤芯的内部，所述光源的中心轴与所述多孔滤芯的中心轴平行或重合。
4.根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于，所述除菌单元包括至少两个所述多孔滤芯和至少一个所述光源，任意相邻两个所述多孔滤芯之间设有一个所述光源。
5.根据权利要求4所述的气体净化装置，其特征在于，所述光源包括至少两个间隔设置的子光源。
6.根据权利要求5所述的气体净化装置，其特征在于，所述除菌单元还包括反光罩，所述反光罩设置于所述子光源的一侧，用于将所述子光源发出的光线聚合至所述多孔滤芯上。
7.根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于，所述多孔滤芯为四棱柱形状，所述气体的流通方向与所述光源的中心轴或所述多孔滤芯的中心轴平行；或者，所述多孔滤芯为圆柱体形状，所述气体的流通方向与所述光源的中心轴或所述多孔滤芯的中心轴垂直。
8.根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于，所述多孔滤芯的材质为多孔陶瓷，所述多孔陶瓷的厚度为5mm-50mm；
所述多孔陶瓷为蜂窝陶瓷或泡沫陶瓷，所述蜂窝陶瓷的滤孔形状包括圆形、方形或菱形的至少一种。
9.根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于，所述光触媒涂层的材料包括纳米非金属光催化材料、纳米非金属光催化材料的改性材料、非金属掺杂光催化材料、碱金属掺杂非金属光催化材料、碱土金属掺杂非金属光催化材料或者金属化合物中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于，所述气体净化装置还包括壳体，所述第一过滤模块、所述除菌模块、所述第二过滤模块以及所述风机均设置于所述壳体中；所述壳体的两端分别相对设置有进气口和出气口；所述第一过滤模块、所述除菌模块、所述第二过滤模块以及所述风机沿所述进气口至所述出气口的方向依次设置；所述光触媒涂层设置于所述多孔滤芯和所述壳体的内侧。
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