CN111256239A - 一种百叶窗式空气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种百叶窗式空气净化装置，包括框架，在框架上设有若干平行的横向空心转轴，每根转轴上均固定安装有叶片，包括上、下叶片和第一、第二端面以及所围成的空腔，第一、第二端面为椭圆形，在上下叶片的连接处设有开口槽，上、下叶片上对称开设了两个过滤口，上叶片外、内表面分设有若干太阳能电池板和紫外LED发光片，下叶片内表面和转轴外表面均设有二氧化钛涂层，空腔内设有与太阳能电池板连接的电池，在转轴上开设有狭缝槽，槽上设有将气流导向开口槽的导流嘴，能够低成本实现空气净化的同时通风换气的功能。

Description

一种百叶窗式空气净化装置
技术领域
本发明属于机械工程领域，具体涉及一种空气净化装置。
背景技术
由于现代工业的发展和人类的活动，各种工业废气、汽车尾气的排放使大气污染日益严重，空气污染带来的各种不良反应对人们的正常生活产生了巨大影响，严重威胁到了人们的身心健康，人们对空气污染防治也愈发重视。随着中国经济实力的增长，人们的生活水平也不断提高，开始追求更健康的生活品质，跟人身安全密切相关的空气质量问题越来越引起人们的重视。人们对空气质量的关注首先体现在对室内空气质量的关注上，人的绝大部分时间都是在室内活动，室内空气质量跟人的生命健康息息相关。
当前社会，室内空气质量问题是一个日益严峻且越来越受重视的一个问题，甲醛超标、微生物病毒细菌的传播、空调综合症等各种问题不断充斥着人们的眼线，尤其是装修材料、装修活动和家具会向建筑物室内空气释放多种污染物，主要包含挥发性有机物(即VOCs，如甲醛、苯、甲苯等)、半挥发性有机化合物(即SVOCs，包括多环芳烃等和有害无机物(如氨等)。这些污染在室内会带来各种各样的问题，尤其是影响人体健康。
现有的室内空气净化器有很多种类，大多数只能滤除室内空气中悬浮的固体微粒，少数的装有各种抑菌触媒、负离子、低温等离子等净化元件，可以吸附或杀灭空气中的部分病菌和分解甲醛等少量有害气体，但对大多数有机挥发物VOC的危害的治理几乎都是束手无策，特别是对一氧化碳和过量的二氧化碳等不利于健康甚至对人体有害的气体却无能为力。
而且，现有的空气净化器基本上属于内循环式空气净化器，通过内设的各种净化装置，将室内空气吸入净化器的净化系统并在内部完成空气净化后再排入室内，只能对室内空气进行过滤和净化，没有换气功能，不能提高室内的含氧量。在一个封闭的室内环境下，人很难接触到新鲜空气。而按照国家相关标准，为了确保身体健康，在1-2个小时之内必须将室内空气换新。如果长时间不开窗换气，会导致室内二氧化碳浓度越来越高，容易引发身体不适、缺氧，甚至造成脑损伤。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种百叶窗式空气净化装置，通过巧妙的结构设计，实现了对普通颗粒污染过滤和有机物污染治理的空气净化效果，并同时能够持续引入室外空气起到通风作用。本发明结构简单，成本低，适合家庭使用普及。
一种百叶窗式空气净化装置，包括框架，其中，
所述框架包括第一空心竖管、第二竖管和连接管，所述第一空心竖管和所述第二竖管平行设置，所述连接管连接所述第一空心竖管的顶端和所述第二竖管的顶端，且所述连接管与所述第一空心竖管的连接处封闭；所述第一空心竖管的底端连接有设置在室内的空气泵，所述空气泵内部设有电机和叶轮；
所述框架上安装有若干根相互平行的横向布置的空心转轴，每根所述转轴在轴向上的两端分别为连通端和封闭端，所述连通端与所述第一空心竖管活动连接，所述封闭端与所述第二竖管活动连接；
每根所述转轴上均固定安装有叶片，每个所述叶片包括上叶片、下叶片、第一端面和第二端面以及所围成的封闭的空腔，所述上叶片与下叶片对称设置，所述第一端面和第二端面为椭圆形，所述转轴贯穿所述空腔，所述转轴的中心轴线从所述第一端面的中心和第二端面的中心穿过，所述转轴的封闭端靠近所述第一端面，所述转轴的连通端靠近所述第二端面；
在所述上叶片和所述下叶片的连接处设有开口槽，所述开口槽为长条形，所述开口槽中心轴线与所述转轴的中心轴线相平行，所述开口槽的长度为所述叶片的长度的0.9～1倍，所述开口槽的宽度为4～8mm；所述开口槽位于所述叶片上靠近室内的一侧；
在所述上叶片和所述下叶片上对称开设了两个过滤口，每个所述过滤口为长条形，所述过滤口的中心轴线与所述转轴的中心轴线相平行，每个所述过滤口的长度与所述叶片的长度相同，每个所述过滤口的宽度为所述开口槽的宽度的2～3倍，所述过滤口位于所述叶片上靠近室外的一侧；在所述过滤口还设置有HEPA过滤网；
所述上叶片的外表面上排布设置有若干太阳能电池板，所述太阳能电池板与设在所述空腔内的电池连接；所述上叶片的内表面设有若干紫外LED发光片，所述紫外LED发光片与所述电池连接；所述下叶片的内表面设有二氧化钛涂层；
所述空心转轴的外表面也涂覆有二氧化钛涂层，在所述空心转轴上沿轴向开设有狭缝槽，所述狭缝槽位于所述空腔内，所述狭缝槽的长度为所述叶片的长度的0.9～1倍，所述狭缝槽的宽度为3～6mm，所述狭缝槽开设在靠近所述开口槽的一侧，所述狭缝槽的槽口设置有向上的导流板构成导流嘴；所述导流嘴的出气口正对着所述开口槽。
在本发明的一些具体实例中，所述百叶窗式空气净化装置还包括竖直的角度调节杆，每个所述叶片的一角均与所述角度调节杆连接。当拉动或推动所述角度调节杆时，各所述叶片的角度会随之进行调整。
在本发明的一些具体实例中，所述框架呈倒“U”形。
在本发明的一些具体实例中，所述连接管为水平管。
在本发明的一些具体实例中，所述空心转轴的直径与所述叶片的宽度的比值为1:3～1:5。
在本发明的一些具体实例中，所述叶片的长度与叶片的宽度之比为10:1～15:1。
在本发明的一些具体实例中，在所述转轴的轴向方向上，所述转轴的封闭端与所述第一端面的距离等于所述转轴的连通端与所述第二端面的距离。
在本发明的一些具体实例中，在所述转轴的轴向方向上，所述转轴的封闭端与所述第一端面的距离为2～4cm。
在本发明的一些具体实例中，在所述转轴的轴向方向上，所述转轴的连通端与所述第二端面的距离为2～4cm。
上述空气净化装置使用时，将框架安装在房间的窗框上或者挂在窗口，手动或者推动角度调节杆来调节叶片的角度。
接通设置在室内的空气泵的电源，电机运行带动叶轮旋转，将室内空气送入第一空心竖管，并通过各转轴的连通端进入各个空心转轴，再经由狭缝槽进入叶片的空腔内，在导流嘴的作用下，气流向开口槽流动，持续运行一段时间后，这种结构能够渐渐加强送风压力，使经过狭缝槽的气流更加快速，一旦经过狭缝槽的气流加快，在叶片的空腔内形成低气压，室外空气同时也从过滤口吸进叶片的空腔内，室外空气经由过滤口时，会被过滤口设置的HEPA过滤网过滤掉颗粒物。与此同时，由于叶片表面的太阳能电池板日常接受太阳光照射，将电能储存在电池内，并将电力提供给紫外LED发光片，紫外LED发光片得以持续发出紫外光，在紫外光的照射下，空腔内的各二氧化钛层会分解空气中的有机污染物形成干净空气，因此，进入叶片的空腔内的室内空气、室外空气与叶片的内表面、转轴的外表面的二氧化钛层接触时，有机物发生分解，空气得以净化，净化后的空气从开口槽流出，进入室内。可见，上述空气净化装置使用时，可以光催化降解有机污染物和过滤颗粒物来净化空气，还可以在净化空气的同时持续引入室外空气起到通风作用，并且百叶窗式结构还能起到遮光的作用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1)与常规在密闭空间内使用空气净化装置无法通风换气相比，本发明在净化空气的同时持续引入室外空气起到通风作用，解决了室内空气净化和室内外通风换气的矛盾，彻底消除了现有室内空气净化器不能更新室内空气成分、不能及时清除光催化降解产物中的一氧化碳和过量的二氧化碳等对人体有害的气体的严重缺陷，能够防止房屋密闭带来的缺氧污染，清除家具、装饰、装修污染，排出室内异味，加快空气流通，降低空气传染性疾病的传播风险。
2)本发明利用太阳能为紫外灯片提供能量来源，整体能耗低。
3)本发明结构紧凑，涂覆在叶片内表面和转轴外表面的二氧化钛的表面积占比大，也比现有技术中常见的填料负载二氧化钛空气阻力小得多，而所述叶片内表面上大量紫外灯片的设置，提高了光催化降解的效率，使得空气净化效率高。
4)本发明结构简单，成本低，无需预设大量进气和排气管道，非常适合家庭普及使用。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。
附图说明
图1是本发明的百叶窗式空气净化装置的一具体实施例的结构示意图。
图2是图1中百叶窗叶片的结构示意图。
图3是图1中百叶窗叶片的横截面(或称为A-A剖面)示意图。
图4是图1中空气泵的结构示意图。
具体实施方式
以下，结合附图和实施例，对本发明的实施方式进行详细说明，以更清楚地理解本发明的技术内容。
如图1～4所示，在本发明的一具体实例中，一种百叶窗式空气净化装置，包括：框架10。
框架10包括第一空心竖管15、第二竖管16和连接管17，第一空心竖管15和第二竖管16平行设置，连接管17连接第一空心竖管15的顶端和第二竖管16的顶端，且连接管17与第一空心竖管15的连接处封闭；第一空心竖管15的底端连接有设置在室内的空气泵11，空气泵11内部设有电机12和叶轮13；
框架10上安装有若干根相互平行的横向布置的空心转轴2，任意两根相邻的空心转轴2之间的间隔相等，每根转轴2在轴向上的两端分别为连通端201和封闭端202，连通端201与第一空心竖管15活动连接(经由连通端201，第一空心竖管15与空心转轴2连通)，封闭端202与第二竖管16活动连接；
每根转轴2上均固定安装有叶片1，每个叶片1包括上叶片101、下叶片102、第一端面103、第二端面104、以及由上叶片101、下叶片102、第一端面103和第二端面104所围成的封闭的空腔105，其中，上叶片101与下叶片102对称设置，第一端面103和第二端面104为椭圆形，转轴2贯穿空腔105，转轴2的中心轴线从第一端面103的中心和第二端面104的中心穿过，且转轴2的封闭端202靠近第一端面103，转轴2的连通端201靠近第二端面104；
在上叶片101和下叶片102的连接处设有开口槽4，开口槽4为长条形，开口槽4中心轴线与转轴2的中心轴线相平行，开口槽4的长度为叶片1的长度L的0.9～1倍，开口槽4的宽度为4～8mm；开口槽4位于叶片1上靠近室内的一侧；在此，开口槽4作为空腔105的出风口；
在上叶片101和下叶片102上对称开设了两个过滤口5(是指：在上叶片101上开设了第一过滤口，在下叶片102上开设了第二过滤口，第一过滤口和第二过滤口在位置上对称)，每个过滤口5为长条形，过滤口5的中心轴线与转轴2的中心轴线相平行，每个过滤口5的长度与叶片1的长度L相同，每个过滤口5的宽度为开口槽4的宽度的2～3倍，过滤口5均位于叶片1上靠近室外的一侧；在此，过滤口5作为空腔105的进风口之一；在过滤口5还设置有高效粒子空气(HEPA)过滤网；
上叶片101的外表面上排布设置有若干太阳能电池板6，太阳能电池板6与设在空腔105内的电池7连接；上叶片101的内表面设有若干紫外LED发光片8，紫外LED发光片8与电池7连接；下叶片102的内表面设有二氧化钛涂层9；
空心转轴2的外表面也涂覆有二氧化钛涂层，在空心转轴2上沿轴向开设有狭缝槽3，狭缝槽3位于空腔105内，狭缝槽3的长度为叶片1的长度L的0.9～1倍，狭缝槽3的宽度为3～6mm，狭缝槽3开设在靠近开口槽4的一侧，狭缝槽3的槽口设置有向上的导流板构成导流嘴301，导流嘴301的出气口正对着开口槽4，用于将气流导向开口槽4。
上述空气净化装置使用时，将框架10安装在房间的窗框上或者挂在窗口，接通设置在室内的空气泵11的电源，电机12运行带动叶轮13旋转，将室内空气送入第一空心竖管15，并通过各转轴2的连通端201进入各个空心转轴2，再经由狭缝槽3进入叶片1的空腔105内，在导流嘴301的作用下，气流向开口槽4流动，持续运行一段时间后，这种结构能够渐渐加强送风压力，使经过狭缝槽3的气流更加快速，一旦经过狭缝槽3的气流加快，在叶片1的空腔105内形成低气压，室外空气同时也从过滤口5吸进叶片1的空腔105内，室外空气经由过滤口5时，会被过滤口5设置的HEPA过滤网过滤掉颗粒物。与此同时，由于叶片1表面的太阳能电池板6日常接受太阳光照射，将电能储存在电池7内，并将电力提供给紫外LED发光片8，紫外LED发光片8得以持续发出紫外光，在紫外光的照射下，空腔105内的各二氧化钛层会分解空气中的有机污染物形成干净空气，因此，进入叶片1的空腔105内的室内空气、室外空气与叶片1的内表面、转轴2的外表面的二氧化钛层接触时，有机物发生分解，空气得以净化，净化后的空气从开口槽4流出，进入室内。可见，上述空气净化装置使用时，可以光催化降解有机污染物和过滤颗粒物来净化空气，还可以在净化空气的同时持续引入室外空气起到通风作用，并且百叶窗式结构还能起到遮光的作用。
将该装置置于窗边，接通电源，经过2小时，室内的总颗粒物浓度减低为初始浓度(105μg/m3)的10％，VOC总浓度降为初始浓度(2mg/m3)的20％，有效降解有机污染物并去除颗粒物。
当然，本领域技术人员可以理解，上述实施例也可以存在一些变形或优化，具体举例如下：
上述空气净化装置还包括竖直的角度调节杆14，每个叶片1的一角均与角度调节杆14连接。当拉动或推动角度调节杆14时，各叶片1的角度会随之进行调整。
框架10中，连接管17可以如图1所示为水平管，也可以为其他形状，例如，框架10呈倒“U”形；甚至，还可以在第一空心竖管15的底端和第二竖管16的底端之间再设置一根连接管。
为了更好地减少空气在空腔105内流动的阻力，可以进一步设置空心转轴2的直径与叶片1的宽度W的比值为1:3～1:5。
还可以进一步设置，叶片1的长度L与叶片1的宽度W之比为10:1～15:1，既考虑到叶片1的空腔105内气流的流动，又兼顾考虑了叶片1的遮光调节功能。
可以进一步设置，在转轴2的轴向方向上，转轴2的封闭端202与第一端面103的距离等于转轴2的连通端201与第二端面104的距离。
可以进一步设置，在转轴2的轴向方向上，转轴2的封闭端202与第一端面103的距离为2～4cm，转轴2的连通端201与第二端面104的距离为2～4cm。
综上，本发明的空气净化装置在净化空气的同时持续引入室外空气起到通风作用，解决了室内空气净化和室内外通风换气的矛盾，彻底消除了现有室内空气净化器不能更新室内空气成分、不能及时清除光催化降解产物中的一氧化碳和过量的二氧化碳等对人体有害的气体的严重缺陷，能够防止房屋密闭带来的缺氧污染，清除家具、装饰、装修污染，排出室内异味，加快空气流通，降低空气传染性疾病的传播风险。由于是利用太阳能为紫外灯片提供能量来源，所以上述装置的整体能耗低。由于整体结构紧凑，涂覆在叶片内表面和转轴外表面的二氧化钛的表面积占比大，也比现有技术中常见的填料负载二氧化钛空气阻力小得多，而所述叶片内表面上大量紫外灯片的设置，更是提高了光催化降解的效率，使得空气净化效率高。本发明结构简单，成本低，无需预设大量进气和排气管道，非常适合家庭普及使用。
由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离原理的情况下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种百叶窗式空气净化装置，包括框架，其特征在于，
所述框架包括第一空心竖管、第二竖管和连接管，所述第一空心竖管和所述第二竖管平行设置，所述连接管连接所述第一空心竖管的顶端和所述第二竖管的顶端，且所述连接管与所述第一空心竖管的连接处封闭；所述第一空心竖管的底端连接有设置在室内的空气泵，所述空气泵内部设有电机和叶轮；
所述框架上安装有若干根相互平行的横向布置的空心转轴，每根所述转轴在轴向上的两端分别为连通端和封闭端，所述连通端与所述第一空心竖管活动连接，所述封闭端与所述第二竖管活动连接；
每根所述转轴上均固定安装有叶片，每个所述叶片包括上叶片、下叶片、第一端面和第二端面以及所围成的封闭的空腔，所述上叶片与下叶片对称设置，所述第一端面和第二端面为椭圆形，所述转轴贯穿所述空腔，所述转轴的中心轴线从所述第一端面的中心和第二端面的中心穿过，所述转轴的封闭端靠近所述第一端面，所述转轴的连通端靠近所述第二端面；
在所述上叶片和所述下叶片的连接处设有开口槽，所述开口槽为长条形，所述开口槽中心轴线与所述转轴的中心轴线相平行，所述开口槽的长度为所述叶片的长度的0.9～1倍，所述开口槽的宽度为4～8mm；所述开口槽位于所述叶片上靠近室内的一侧；
在所述上叶片和所述下叶片上对称开设了两个过滤口，每个所述过滤口为长条形，所述过滤口的中心轴线与所述转轴的中心轴线相平行，每个所述过滤口的长度与所述叶片的长度相同，每个所述过滤口的宽度为所述开口槽的宽度的2～3倍，所述过滤口位于所述叶片上靠近室外的一侧；在所述过滤口还设置有HEPA过滤网；
所述上叶片的外表面上排布设置有若干太阳能电池板，所述太阳能电池板与设在所述空腔内的电池连接；所述上叶片的内表面设有若干紫外LED发光片，所述紫外LED发光片与所述电池连接；所述下叶片的内表面设有二氧化钛涂层；
所述空心转轴的外表面也涂覆有二氧化钛涂层，在所述空心转轴上沿轴向开设有狭缝槽，所述狭缝槽位于所述空腔内，所述狭缝槽的长度为所述叶片的长度的0.9～1倍，所述狭缝槽的宽度为3～6mm，所述狭缝槽开设在靠近所述开口槽的一侧，所述狭缝槽的槽口设置有向上的导流板构成导流嘴；所述导流嘴的出气口正对着所述开口槽。
2.如权利要求1所述的百叶窗式空气净化装置，其特征在于，还包括竖直的角度调节杆，每个所述叶片的一角均与所述角度调节杆连接。
3.如权利要求1所述的百叶窗式空气净化装置，其特征在于，所述框架呈倒“U”形。
4.如权利要求1所述的百叶窗式空气净化装置，其特征在于，所述连接管为水平管。。
5.如权利要求1所述的百叶窗式空气净化装置，其特征在于，所述空心转轴的直径与所述叶片的宽度的比值为1:3～1:5。
6.如权利要求1所述的百叶窗式空气净化装置，其特征在于，所述叶片的长度与所述叶片的宽度之比为10:1～15:1。
7.如权利要求1所述的百叶窗式空气净化装置，其特征在于，在所述转轴的轴向方向上，所述转轴的封闭端与所述第一端面的距离等于所述转轴的连通端与所述第二端面的距离。
8.如权利要求7所述的百叶窗式空气净化装置，其特征在于，在所述转轴的轴向方向上，所述转轴的封闭端与所述第一端面的距离为2～4cm。
9.如权利要求7所述的百叶窗式空气净化装置，其特征在于，在所述转轴的轴向方向上，所述转轴的连通端与所述第二端面的距离为2～4cm。
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