CN111578394B - 一种碳纳米材料空气杀菌消毒系统及方法 - Google Patents

一种碳纳米材料空气杀菌消毒系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳纳米材料空气杀菌消毒系统，其包括外箱体，外箱体的底部设置有室内进风口和室外进风口，室内进风口和室外进风口上分别安装有室内风机和室外风机，室内风机和室外风机均通过风管与负离子腔连接；负离子腔连接消毒腔连接；消毒腔内设置有碳纳米材料发热装置，消毒腔通过风管与出风口连接。本方案的杀菌消毒方法包括：负离子吸附颗粒、高温杀菌消毒、空气降温、温度和湿度调控等步骤；本方案利用碳纳米材料的发热性能良好，在低电压下也具有较高的电发热温度，耗能低，适用于医院、学习等公共卫生要求较高的场所。

Description

一种碳纳米材料空气杀菌消毒系统及方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种碳纳米材料空气杀菌消毒系统及方法。
背景技术
碳纳米管是一种一维结构的纳米材料，由类似的单层石墨卷曲成环状结构，具有优异的力学、电学、热学等性能。在航空航天、电磁屏蔽材料、储能、轻质导线、安全防护、生物材料等领域有广阔的应用前景。而碳纳米管纤维由于管间近似平行排列，更有利于力、电、热的传导。碳纳米管纤维的导电率良好，电加热性能良好，并且在低电压下，温度提升速度快。基于上述特性，将碳纳米管纤维用于空气净化消毒，应用前景良好。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种利用高温杀死空气中病毒和细菌的碳纳米材料空气杀菌消毒系统及方法。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种碳纳米材料空气杀菌消毒系统，其包括外箱体，外箱体的底部设置有室内进风口和室外进风口，室内进风口和室外进风口上分别安装有室内风机和室外风机，室内风机和室外风机均通过风管与负离子腔连接；负离子腔的内壁上安装有负离子发射器，负离子发射器与负离子发生装置电连接；负离子腔的上端连接沉降罩，沉降罩成上小下大的喇叭形；
沉降罩的上端设置有过滤网筛罩，过滤网筛罩的两侧通过风管与消毒腔连接；消毒腔内设置有碳纳米材料发热装置，消毒腔通过风管与出风口连接，室内风机、室外风机、负离子发生装置和碳纳米材料发热装置均与控制器电连接，出风口上设置有若干接头，若干接头通过外部风管与设置在室内的若干室内出风口连接。
一种碳纳米材料空气杀菌消毒系统的空气杀菌消毒方法，其包括以下步骤：
S1：风机抽取室内的空气或室外的空气进入负离子腔内；
S2：负离子发生器产生负离子，并通过负离子发射器向负离子腔发射负离子；
S3：空气中的灰层、PM2.5等细微颗粒物与负离子接触，在负离子腔内进行沉降，并落在底板上；
S4：去除细微颗粒物的空气进入消毒腔，消毒腔内的碳纳米材料发热装置产生高温的环境，杀死空气中携带的病毒和细菌；
S5：杀菌消毒后的空气进入温度检测腔，温度传感器检测此时空气的温度，通过温度值的大小，控制水雾喷头的喷水量，对空气进行降温；
S6：降温后的空气排入温湿度检测腔内，并通过温湿度传感器检测降温后空气的湿度和温度；
S7：若空气温度高于设定标准值，则增加水雾喷头的喷水量，若温度低于设定标准值，则减少水雾喷头的喷水量，直到空气的温度达到设定的温度值；
S8：若空气湿度高于设定标准值，则打开第一控制阀，关闭第二控制阀，空气进入吸水腔内，通过活性碳吸收空气中的部分水，再排入出风口；
S9：若空气湿度低于设定标准值，则关闭第一控制阀，打开第二控制阀，空气直接从第二控制阀排入出风口。
本发明的有益效果为：本发明可净化室内的空气，也可对室外排入的空气进行净化，空气先进入负离子腔，大量的负离子将空气中的细微颗粒物凝聚沉降，落入负离子腔的底板上，然后再排入消毒腔；沉降罩可促使凝聚的颗粒物向底板两侧移动，并且过滤网筛对凝聚的颗粒物进行过滤，完全去除空气中的颗粒物。消毒腔内的碳纳米材料通电发热，使消毒腔内形成高温环境，高温将空气中的细菌和病毒杀死，实现空气净化。
本方法的碳纳米材料的发热性能良好，在低电压下也具有较高的电发热温度，耗能低，适用于医院、学校等公共卫生要求较高的场所。在冬季能对室内能进行升温，确保密闭环境中具有清洁的空气，并利用水对净化后的空气进行降温，避免排出热气，持续增加室内温度，并能调控好空气的湿度。
附图说明
图1为碳纳米材料空气杀菌消毒系统的结构示意图。
其中，1、室内进风口，2、室内风机，3、室外风机，4、室外进风口，5、承载台，6、通孔，7、光电传感器，8、底板，9、吸盘，10、负离子发射器，11、沉降罩，12、过滤网筛罩，13、负离子腔，14、振动装置，15、消毒腔，16、空心发热管，17、碳纳米管纤维束，18、温度检测腔，19、温度传感器，20、降温腔，21、水雾喷头，22、水泵，23、水箱，24、温湿度检测腔，25、第二控制阀，26、第一控制阀，27、吸水腔，28、出风口，29、负离子发生装置。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，碳纳米材料空气杀菌消毒系统包括外箱体，外箱体的底部设置有室内进风口1和室外进风口4，室内进风口1和室外进风口4上分别安装有室内风机2和室外风机3，室内风机2和室外风机3均通过风管与负离子腔13连接；负离子腔13的内壁上安装有负离子发射器10，负离子发射器10与负离子发生装置29电连接；负离子腔13的上端连接沉降罩11，沉降罩11成上小下大的喇叭形。
沉降罩11的上端设置有过滤网筛罩12，过滤网筛罩12的两侧通过风管与消毒腔15连接；消毒腔15内设置有碳纳米材料发热装置，消毒腔15通过风管与出风口28连接，室内风机2、室外风机3、负离子发生装置29和碳纳米材料发热装置均与控制器电连接，出风口28上设置有若干接头，若干接头通过外部风管与设置在室内的若干室内出风口28连接。
本发明可净化室内循环的空气，也可对室外排入的空气进行净化，室内风机2和室外风机3均可单独工作，可根据需要自行设置净化模式，空气先进入负离子腔13，大量的负离子将空气中的细微颗粒物凝聚沉降，落入负离子腔13的底板8上，然后再排入消毒腔15；沉降罩11上大下小的结构，从负离子腔13排出的空气在沉降罩11形成回流，可促使凝聚的颗粒物向底板8两侧移动，进而落在底板8上。
过滤网筛对凝聚的颗粒物进行过滤，完全去除空气中的颗粒物污染物。消毒腔15内的碳纳米材料通电发热，使消毒腔15内形成高温环境，高温将空气中的细菌和病毒杀死，实现空气净化。
碳纳米材料发热装置包括若干空心发热管16，空心发热管16内设置有碳纳米管纤维束17，碳纳米纤维束的两端通过导线穿出发热管，导线与电控板电连接；若干空心发热管16均匀分布在消毒腔15内。碳纳米纤维束具有较好的电发热性能，在几十伏的低电压条件下就能发出几百至几千度高温，耗能低，消毒灭菌效果好，并且消毒腔15的内壁设置隔热层，隔离高温。
过滤网筛罩12的顶部设置有振动装置14，振动装置14与控制器电连接，系统停止工作时，振动装置14进行振动，使过滤网筛罩12上附着的细微颗粒物落入底板8上，确保过滤网筛罩12的过滤效果。
负离子腔13的底部活动设置有透明的底板8；底板8上开设有导通风管与负离子腔13的通孔6，通孔6上位于负离子腔13一侧设置有若干橡胶材质的吸盘9，吸盘9的根部固定在底板8上，且若干吸盘9在通孔6围成一圈；底板8的底部设置有光电传感器7，光电传感器7与控制器电连接。
风机工作时在风力的作用下，顶开吸盘9，空气顺利进入负离子腔13内；停止工作时，吸盘9密封住通孔6，防止细微颗粒物落入通孔6内。光电传感器7通过检测底板8的透明度来检测底板8上落入细微颗粒物的多少，若底板8透明度较低，提醒工作人员清洗底板8。底板8下方的风管上设置有承载台5，且承载台5设置在风管的上端边沿。承载台5能给底板8一定的支撑。
消毒腔15的上端通过风管连接温度检测腔18，温度检测腔18内设置有温度传感器19；温度检测腔18通过风管连接降温腔20，降温腔20内安装有水雾喷头21，降温腔20的上方设置有水箱23，水箱23内设置有水泵22，水雾喷头21通过水管与水泵22连接，水泵22和温度传感器19均与控制器电连接。
温度传感器19检测消毒杀菌后的空气的温度，水雾喷头21喷出水雾进行降温，防止排出的空气温度过高，在夏季时升高室内的温度。水箱23内设置有水位传感器，水位传感器与控制器电连接，用于检测水箱23内的水量，提醒加水，水箱23上端设置有可打开的盖子。
降温腔20通过风管连接温湿度检测腔24，温湿度检测腔24内设置有温湿度传感器，温湿度检测腔24上通过风管分别连接出风口28和吸水腔27，吸水腔27通过风管连接出风口28，吸水腔27内设置有活性碳，温湿度检测腔24与吸水腔27之间、温湿度检测腔24与出风口28之间分别设置有第一控制阀26和第二控制阀25；第一控制阀26、第二控制阀25和温湿度传感器均与控制器电连接。
温湿度传感器检测降温后空气中的温度和湿度，通过检测的温度来调控水雾喷头21的喷水量，实现降温，并且若空气中的湿度较高时，打开第一控制阀26，吸收空气中的水量，避免排出的空气湿度较高。
上述碳纳米材料空气杀菌消毒系统的空气杀菌消毒方法包括以下步骤：
S1：室内风机2和室外风机3抽取室内和室外的空气进入负离子腔13内；
S2：负离子发生器产生负离子，并通过负离子发射器10向负离子腔13发射负离子；
S3：空气中的灰层、PM2.5等细微颗粒物与负离子接触，在负离子腔13内进行沉降，并落在底板8上；
S4：除去细微颗粒物的空气进入消毒腔15，消毒腔15内的碳纳米材料发热装置产生高温的环境，杀死空气中携带的病毒和细菌；
S5：杀菌消毒后的空气进入温度检测腔18，温度传感器19检测此时空气的温度，通过温度值的大小，控制水雾喷头21的喷水量，对空气进行降温；
S6：降温后的空气排入温湿度检测腔24内，并通过温湿度传感器检测降温后空气的湿度和温度；
S7：若空气温度高于设定标准值，水雾喷头21则增加喷水量，若温度低于设定标准值，水雾喷头21则减少喷水量，直到空气的温度达到设定的温度值；
S8：若空气湿度高于设定标准值，则打开第一控制阀26，关闭第二控制阀25，空气进入吸水腔27内，通过活性碳吸收空气中的部分水，再排入出风口28；
S9：若空气湿度低于设定标准值，则关闭第一控制阀26，打开第二控制阀25，空气直接从第二控制阀25排入出风口28。
本方法的碳纳米材料的发热性能良好，在低电压下也具有较高的电发热温度，耗能低，适用于医院、学习等公共卫生要求较高的场所。在冬季能对室内能进行升温，确保密闭环境中具有清洁的空气，并利用水对净化后的空气进行降温，避免排出热气，持续增加室内温度，并能调控好空气的湿度。

Claims (6)

1.一种碳纳米材料空气杀菌消毒系统，其特征在于，包括外箱体，所述外箱体的底部设置有室内进风口(1)和室外进风口(4)，所述室内进风口(1)和室外进风口(4)上分别安装有室内风机(2)和室外风机(3)，所述室内风机(2)和室外风机(3)均通过风管与负离子腔(13)连接；所述负离子腔(13)的内壁上安装有负离子发射器(10)，所述负离子发射器(10)与负离子发生装置(29)电连接；所述负离子腔(13)的上端连接沉降罩(11)，所述沉降罩(11)成上小下大的喇叭形；
所述沉降罩(11)的上端设置有过滤网筛罩(12)，所述过滤网筛罩(12)的两侧通过风管与消毒腔(15)连接；所述消毒腔(15)内设置有碳纳米材料发热装置，所述消毒腔(15)通过风管与出风口(28)连接，所述室内风机(2)、室外风机(3)、负离子发生装置(29)和碳纳米材料发热装置均与控制器电连接；所述出风口(28)上设置有若干接头，若干所述接头通过外部风管与设置在室内的若干室内出风口(28)连接；
负离子腔(13)的底部设置有透明的底板(8)；所述底板(8)上开设有导通风管与负离子腔(13)的通孔(6)，所述通孔(6)上位于负离子腔(13)一侧设置有若干橡胶材质的吸盘(9)，所述吸盘(9)的根部固定在底板(8)上，且若干所述吸盘(9)在通孔(6)上围成一圈；所述底板(8)的底部设置有光电传感器(7)，所述光电传感器(7)与控制器电连接；
所述消毒腔(15)的上端通过风管连接温度检测腔(18)，所述温度检测腔(18)内设置有温度传感器(19)；所述温度检测腔(18)通过风管连接降温腔(20)，所述降温腔(20)内安装有水雾喷头(21)，所述降温腔(20)的上方设置有水箱(23)，所述水箱(23)内设置有水泵(22)，所述水雾喷头(21)通过水管与水泵(22)连接，所述水泵(22)和温度传感器(19)均与控制器电连接；
所述降温腔(20)通过风管连接温湿度检测腔(24)，所述温湿度检测腔(24)内设置有温湿度传感器，所述温湿度检测腔(24)通过风管分别连接出风口(28)和吸水腔(27)，所述吸水腔(27)通过风管连接出风口(28)，所述吸水腔(27)内设置有活性碳，所述温湿度检测腔(24)与吸水腔(27)之间、温湿度检测腔(24)与出风口(28)之间分别设置有第一控制阀(26)和第二控制阀(25)；所述第一控制阀(26)、第二控制阀(25)和温湿度传感器均与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的碳纳米材料空气杀菌消毒系统，其特征在于，所述碳纳米材料发热装置包括若干的空心发热管(16)，所述空心发热管(16)内设置有碳纳米管纤维束(17)，所述碳纳米管 纤维束的两端通过导线穿出空心发热管(16)，所述导线与电控板电连接；若干所述空心发热管(16)均匀分布在消毒腔(15)内。
3.根据权利要求1所述的碳纳米材料空气杀菌消毒系统，其特征在于，所述过滤网筛罩(12)的顶部设置有振动装置(14)，所述振动装置(14)与控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的碳纳米材料空气杀菌消毒系统，其特征在于，所述底板(8)下方的风管上设置有承载台(5)，且承载台(5)固定在风管的上端边沿。
5.根据权利要求1所述的碳纳米材料空气杀菌消毒系统，其特征在于，所述水箱(23)内设置有水位传感器，所述水位传感器与控制器电连接。
6.一种权利要求1-5任一项所述的碳纳米材料空气杀菌消毒系统的空气杀菌消毒方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：风机抽取室内的空气或室外的空气进入负离子腔(13)内；
S2：负离子发生器产生负离子，并通过负离子发射器(10)向负离子腔(13)发射负离子；
S3：空气中的灰层、PM2.5等细微颗粒物与负离子接触，在负离子腔(13)内进行沉降，并落在底板(8)上；
S4：去除细微颗粒物的空气进入消毒腔(15)，消毒腔(15)内的碳纳米材料发热装置产生高温的环境，杀死空气中携带的病毒和细菌；
S5：杀菌消毒后的空气进入温度检测腔(18)，温度传感器(19)检测此时空气的温度，通过温度值的大小，控制水雾喷头(21)的喷水量，对空气进行降温；
S6：降温后的空气排入温湿度检测腔(24)内，并通过温湿度传感器检测降温后空气的湿度和温度；
S7：若空气温度高于设定标准值，则增加水雾喷头(21)的喷水量，若温度低于设定标准值，则减少水雾喷头(21)的喷水量，直到空气的温度达到设定的温度值；
S8：若空气湿度高于设定标准值，则打开第一控制阀(26)，关闭第二控制阀(25)，空气进入吸水腔(27)内，通过活性碳吸收空气中的部分水，再排入出风口(28)；
S9：若空气湿度低于设定标准值，则关闭第一控制阀(26)，打开第二控制阀(25)，空气直接从第二控制阀(25)排入出风口(28)。
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