CN111853981A - 公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器 - Google Patents

公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及环境空气净化技术领域，尤其涉及一种公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，包括框形体、光触媒波形板和紫外光源，框形体内平行设有多个光触媒波形板，相邻光触媒波形板之间形成风路的曲折流道，曲折流道内设有紫外光源，所述框形体连接于新风系统的新风出风口外的壳体上，所述框形体为透明材料制成，所述紫外光源与光控电路电连接。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）空气阻力小，适合对于阻力要求高的新风系统、空气净化器等的升级。2）根据客户的设计要求，可以采用不同基材来载光触媒。3）在紫外线或可见光的激发下，对各种有害气体有很强的去除作用，具有抗菌、杀菌作用。

Description

公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器
技术领域
本发明涉及环境空气净化技术领域，尤其涉及一种公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器。
背景技术
目前，国内外社会对空气质量的关注正在逐渐从家居环境延伸到公共场所。人们对微粒对人体健康的影响进行了广泛的研究。结果表明，细粉尘会对健康造成严重危害，导致甚至引起呼吸道和心血管疾病。2020年新型冠状病毒肺炎更是将空气质量问题提高了新的高度，在病情防控过程中，公共场所的防控是一个难点。现在普遍的作法是停止集中式空调，如果必须使用，采取全新风换气、关闭回风口，但对于空气中如“气溶胶微粒”、“细粉尘”等问题国内外普通的作法是在公共场所净化空调机组实施过滤粉尘、静电除尘、PM2.5过滤等方案，虽然可以做到三级净化，但对有害病菌的消灭，即全无菌方案受制于高昂的费用，无法全面实施。
一般通风空气滤清器广泛应用于建筑采暖、通风、空调等领域，空气过滤器显著影响室内空气质量，通过减少颗粒物的深度，在实验室通过去除以效率值ePM1、ePM2、ePM 5和ePM10表示的气溶胶颗粒的能力进行评估，在卸荷条件和非条件滤芯的0.3um到10um范围内，以粒径的函数来测量滤芯的颗粒去除率。但是，这样的采样方案和采样入口没有定义明确的分的分离曲线夸大了许多现有产品的颗粒去除率。
公共场所方案从通风效果、净化效果、安全问题、采购成本、运行成本、维护成本、智能应用、集中控制、专业安装及售后等考虑，由于多种细菌来源的复杂性对新风系统的空气净化功能要求更高，运行成本较高，给公共场所的运营机构较大压力。而对于家庭场所，我们改变不了外面的雾霾天，家里的空气却是完全能改善的，此时，购置一台家用空气净化器产品即可，但是目前的家用空气净化器普遍只是采用过滤芯吸附有害气体，还不具备进一步的杀菌除臭、防污自洁等功能，无法满足用户更高的要求。
发明内容
本发明的目的是提供公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，克服现有技术的不足，在现有新风系统的末端设置有一个灭菌过滤器部件，由新风系统控制穿过灭菌过滤器件的空气的温度、湿度、含氧量和洁净度这四个参数，对公共场所或家庭的室内空气质量进行深度调节，通过该技术重点解决公共场所或家庭的空气质量问题，达到降低运营成本，实现室内空气杀菌的两大核心功效。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，包括框形体、光触媒波形板和紫外光源，框形体内平行设有多个光触媒波形板，相邻光触媒波形板之间形成风路的曲折流道，曲折流道内设有紫外光源，所述框形体连接于新风系统的新风出风口外的壳体上，所述框形体为透明材料制成，所述紫外光源与光控电路电连接；
所述光控电路包括电源正极和地，电源正极分别与电阻R1的一端、可调电阻RP1的一端、电压比较器LM1的电源输入端、电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R5的一端、继电器线圈的一端、二极管D的负极、电阻R6的一端、电阻R7的一端、电阻R10的一端、可调电阻RP2的一端、电阻R11的一端相连接；所述地分别与光敏二极管LED1的负极、可调电阻RP1的另一端、电压比较器的电源地、电阻R4的一端、单向可控硅VR的负极、NPN型三极管VT的发射极、电阻R8的一端、电阻R9的一端、可调电阻RP2的另一端、光敏二极管LED2的负极相连接；电阻R1的另一端分别与光敏二极管LED1的正极和电压比较器LM1的同相输入端相连接，可调电阻RP1的调节端与电压比较器LM1的反相输入端相连接；电阻R2的另一端分别连接电压比较器LM1的输出端和电压比较器LM2的同相输入端；电阻R3的另一端分别连接电阻R4的另一端和电压比较器LM2的反相输入端，电压比较器LM2的输出端分别连接电阻R5的另一端、电容C1的正极相连接，电容C1的负极与单向可控硅VR的控制极相连接；继电器线圈的另一端分别与二极管D的正极、NPN型三极管VT的集电极和单向可控硅VR的正极相连接；NPN型三极管VT的基极分别连接电阻R6的另一端和电压比较器LM3的输出端，电压比较器LM3的反相输入端分别连接电阻R7的另一端和电阻R8的另一端，电压比较器LM3的同相输入端分别连接电阻R9的另一端和电容C2的负极，电容C2的正极分别连接电阻R10的另一端和电压比较器LM4的输出端，电压比较器LM4的同相输入端与可调电阻RP2的调节端相连接，电压比较器LM4的反相输入端分别连接电阻R11的另一端和光敏二极管LED2的正极。
优选的，所述电源正极为12V。
优选的，所述曲折流道为Z字形流道。
优选的，所述光触媒波形板为无纺布、熔喷棉或过滤纸压制而成的板形件。
优选的，所述紫外光源为灯带。
优选的，所述电压比较器LM1、电压比较器LM2、电压比较器LM3和电压比较器LM4集成在LM339中。
优选的，所述紫外光源的供电回路中设有继电器的常开开关。
优选的，所述单向可控硅VR为1A/1000V单向可控硅。
优选的，所述二极管D为1N4148或1N4001。
本发明的工作原理是：光触媒波形板表面喷涂有光触媒（即纳米二氧化钛），光触媒在可见光和紫外光作用下，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水（H20）和二氧化碳（C02），因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能，从而对PM2.5、二手烟、螨虫、粉尘毛絮、细菌霉菌、细粉尘、气溶胶达到杀菌效果，维护费用低，同时，二氧化钛本身无毒无害，可广泛用于公共场所及家庭。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）空气阻力小，适合对于阻力要求高的新风系统、空气净化器等的升级。2）根据客户的设计要求，可以采用不同基材来载光触媒，例如：无纺布、熔喷棉或过滤纸等。3）在紫外线或可见光的激发下，对各种有害气体有很强的去除作用，具有抗菌、杀菌作用。4）光触媒波形板终身无需更换，省钱、省心，具有运行稳定、噪声低的特性，可24小时可持续作业消灭污浊，减少吸入类病菌而感冒的风险。
附图说明
图1是本发明实施例应用于新风系统的结构示意图。
图2是本发明实施例末端灭菌过滤器结构示意图。
图3是本发明实施例光控电路原理图。
图中：1-超级过滤器、2-静电除尘器、3-粗效过滤器、4-送风机、5-排风机、6-空气热交换器、7-壳体、8-中隔板、9-末端灭菌过滤器、10-框形体、11-光触媒波形板、12-紫外光源、13-曲折流道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本发明公共场所或家庭的新风系统实施例结构示意图，在公共场所或家庭的新风系统中，外壳7内由中隔板8将内部空间分成上部分和下部分，上部分为排风通道用于将室内浊空气外排，下部分为新风通道用于将室外的新鲜空气送入室内。新风风道的出风口位于室内，其出风口处设有送风机4。外排风道的出风口位于室外，其出风口处设有排风机5。新风风道内，由进风口到出风口依次设有粗效过滤器3、空气热交换器6、静电除尘器2和超级过滤器1。其中粗效过滤器3为不锈钢丝网，静电除尘器2为铝合金片及钨丝组成，超级过滤器1为特氟龙纤维制成。为了避免室外低温空气使室内降温太多，在静电除尘器和超级过滤器之间设有高分子材料的空气热交换器6。为了实现智能控制，新风系统对室内温度、室外温度、新风温度、排风温度进行采集，同时还有室内CO2传感器和人体感应器用于自动智能开关控制。
见图2，是本发明实施例末端灭菌过滤器结构示意图，末端灭菌过滤器9中包括框形体10、光触媒波形板11和紫外光源12，框形体10内平行设有多个光触媒波形板11，相邻光触媒波形板11之间形成风路的曲折流道13，曲折流道13为Z字形流道。光触媒波形板11为无纺布、熔喷棉或过滤纸压制而成的板形件。曲折流道内设有紫外光源12，紫外光源12为灯带。框形体10连接于新风系统的新风出风口外的壳体7上，框形体10为透明材料制成，紫外光源12与光控电路电连接，实现受环境光照影响的电源开闭。一般大约50分钟就能把房间（按40m²计算）内空气净化一遍。
见图3，是本发明实施例光控电路原理图，光控电路包括电源正极和地，电源正极分别与电阻R1的一端、可调电阻RP1的一端、电压比较器LM1的电源输入端、电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R5的一端、继电器线圈的一端、二极管D的负极、电阻R6的一端、电阻R7的一端、电阻R10的一端、可调电阻RP2的一端、电阻R11的一端相连接；地分别与光敏二极管LED1的负极、可调电阻RP1的另一端、电压比较器的电源地、电阻R4的一端、单向可控硅VR的负极、NPN型三极管VT的发射极、电阻R8的一端、电阻R9的一端、可调电阻RP2的另一端、光敏二极管LED2的负极相连接；电阻R1的另一端分别与光敏二极管LED1的正极和电压比较器LM1的同相输入端相连接，可调电阻RP1的调节端与电压比较器LM1的反相输入端相连接；电阻R2的另一端分别连接电压比较器LM1的输出端和电压比较器LM2的同相输入端；电阻R3的另一端分别连接电阻R4的另一端和电压比较器LM2的反相输入端，电压比较器LM2的输出端分别连接电阻R5的另一端、电容C1的正极相连接，电容C1的负极与单向可控硅VR的控制极相连接；继电器线圈的另一端分别与二极管D的正极、NPN型三极管VT的集电极和单向可控硅VR的正极相连接；NPN型三极管VT的基极分别连接电阻R6的另一端和电压比较器LM3的输出端，电压比较器LM3的反相输入端分别连接电阻R7的另一端和电阻R8的另一端，电压比较器LM3的同相输入端分别连接电阻R9的另一端和电容C2的负极，电容C2的正极分别连接电阻R10的另一端和电压比较器LM4的输出端，电压比较器LM4的同相输入端与可调电阻RP2的调节端相连接，电压比较器LM4的反相输入端分别连接电阻R11的另一端和光敏二极管LED2的正极。
光控电路中的电源正极为12V。电压比较器LM1、电压比较器LM2、电压比较器LM3和电压比较器LM4集成在LM339中。紫外光源12的供电回路中设有继电器K的常开开关。单向可控硅VR为1A/1000V单向可控硅。二极管D为1N4148或1N4001。电路中，电阻R1阻值为82kΩ，电阻R2为10kΩ，电阻R3为10kΩ，电阻R4为10kΩ，电阻R5为2kΩ，电阻R6为2kΩ，电阻R7为10kΩ，电阻R8为10kΩ，电阻R9为100kΩ，电阻R10为2kΩ，电阻R11为82kΩ，可调电阻RP1为33kΩ，可调电阻RP2为33kΩ，电容C1为4.7μF，电容C2为4.7μF。
本光控电路可实现紫外光源12的夜明昼熄的自动光控。当白天光照充足时，紫外光源12不供电，由于框形体是透明的，环境光线可参与光触媒分解，当晚上光照不足时，紫外光源12的电源打开，紫外光参与光触媒分解，从而实现24小时的持续灭菌效果，有利于节能。
该电路是双稳态触发电路，采用单向可控硅作双稳元件，电路具有左开右关、左右基本对称、相位相反、双向控制功能。基本电路仅用一块四比较器集成的LM339。LED1和LED2为受光管，LM1、LM2为光电放大和可控硅触发电路。当日落后光线渐渐变暗时，LED1由受光饱和慢慢向截止转变，内阻变大，LM1正输入端电位上升，当上升到较负输入端为正时，LM1输出端呈高阻，由电阻R2将LM2的正输入端拉向高电平，LM2输出端呈高阻抗，电源电压通过电阻R5、电容C1构成的微分电路输出正跳变窄脉冲，该脉冲加到单向可控硅VR，将可控硅VR触发导通，继电器K吸合，继电器K上的常开开关K1接通，紫外光源12点亮。之后，如果再有其他原因使电路抖动，产生多次触发脉冲，但因为可控硅VR已处于稳定导通状态，故后来的触发脉冲均无效。此种导通状态要一直保持到第二天早晨天空由暗渐渐变亮时为止。当天空由暗渐渐变亮时，LED2受光，内阻降低，LM4负输入端电位降低，当LM4负输入端电位降到低于正输入端电位时，LM4输出端呈高阻抗，电源通过电容C2向LM3正输入端加一个正跳窄脉冲，驱使LM3输出端呈高阻抗，电源通过电阻R6向晶体管VT的基极灌送基极电流，使VR饱和导通，从而使可控硅VR关断，继电器K释放，开关K1断开，紫外光源12熄灭。此时由于电路不稳定可能产生许多关断触发脉冲，但电路已经关断，故后来脉冲无效。这时电路进入关断的稳定状态，直至日落天黑之后再开灯为止。本电路是以光的强度来控制的，无论阴天、晴天或是冬夏昼夜长短，均依实际明亮程度自动控制，与时间无关。可调电阻RP1、RP2用来给LM1、LM2提供基准电压，用户可以根据需要开关灯的时间来调整。
以上所述实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制本发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，包括框形体、光触媒波形板和紫外光源，框形体内平行设有多个光触媒波形板，相邻光触媒波形板之间形成风路的曲折流道，曲折流道内设有紫外光源，所述框形体连接于新风系统的新风出风口外的壳体上，所述框形体为透明材料制成，所述紫外光源与光控电路电连接；
所述光控电路包括电源正极和地，电源正极分别与电阻R1的一端、可调电阻RP1的一端、电压比较器LM1的电源输入端、电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R5的一端、继电器线圈的一端、二极管D的负极、电阻R6的一端、电阻R7的一端、电阻R10的一端、可调电阻RP2的一端、电阻R11的一端相连接；所述地分别与光敏二极管LED1的负极、可调电阻RP1的另一端、电压比较器的电源地、电阻R4的一端、单向可控硅VR的负极、NPN型三极管VT的发射极、电阻R8的一端、电阻R9的一端、可调电阻RP2的另一端、光敏二极管LED2的负极相连接；电阻R1的另一端分别与光敏二极管LED1的正极和电压比较器LM1的同相输入端相连接，可调电阻RP1的调节端与电压比较器LM1的反相输入端相连接；电阻R2的另一端分别连接电压比较器LM1的输出端和电压比较器LM2的同相输入端；电阻R3的另一端分别连接电阻R4的另一端和电压比较器LM2的反相输入端，电压比较器LM2的输出端分别连接电阻R5的另一端、电容C1的正极相连接，电容C1的负极与单向可控硅VR的控制极相连接；继电器线圈的另一端分别与二极管D的正极、NPN型三极管VT的集电极和单向可控硅VR的正极相连接；NPN型三极管VT的基极分别连接电阻R6的另一端和电压比较器LM3的输出端，电压比较器LM3的反相输入端分别连接电阻R7的另一端和电阻R8的另一端，电压比较器LM3的同相输入端分别连接电阻R9的另一端和电容C2的负极，电容C2的正极分别连接电阻R10的另一端和电压比较器LM4的输出端，电压比较器LM4的同相输入端与可调电阻RP2的调节端相连接，电压比较器LM4的反相输入端分别连接电阻R11的另一端和光敏二极管LED2的正极。
2.根据权利要求1所述的公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，所述电源正极为12V。
3.根据权利要求1所述的公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，所述曲折流道为Z字形流道。
4.根据权利要求1所述的公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，所述光触媒波形板为无纺布、熔喷棉或过滤纸压制而成的板形件。
5.根据权利要求1所述的公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，所述紫外光源为灯带。
6.根据权利要求1所述的公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，所述电压比较器LM1、电压比较器LM2、电压比较器LM3和电压比较器LM4集成在LM339中。
7.根据权利要求1所述的公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，所述紫外光源的供电回路中串有继电器Ｋ的常开开关。
8.根据权利要求1所述的公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，所述单向可控硅VR为1A/1000V单向可控硅。
9.根据权利要求1所述的公共场所或家庭的新风系统末端灭菌过滤器，其特征在于，所述二极管D为1N4148或1 N 4001。
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