CN113048603A - 一种空气净化设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空气净化设备，包括壳体；所述壳体内设有容腔，所述壳体的顶端设有与所述容腔相连通的进气通道，所述壳体的侧壁上设有与所述容腔相连通的出风通道；所述进气通道设于所述壳体顶端的中轴线上；所述进气通道内设有进风机构；所述出风通道内设有出风机构；所述容腔内设有进气管道、第一过滤机构、第二过滤机构以及第三过滤机构；所述进气管道设置于所述壳体的中轴线上，所述第一过滤机构、所述第二过滤机构以及所述第三过滤机构均环绕所述进气管道设置；所述进气管道为螺旋状且所述进气管道的侧壁上均布有多个通孔；上述空气净化设备不仅结构紧凑合理、与空气接触充分，而且过滤效率高，具有良好的实用性。

Description

一种空气净化设备

技术领域

本发明涉及家用电器领域，具体而言，涉及一种空气净化设备。

背景技术

各类净化技术的发现和革新直接促进了空气净化设备的发展，当下市面上的空气净化设备大多采用过滤、吸附、杀菌等方法来消除或吸附空气中的细菌或灰尘从而获得洁净的空气，但是现有的空气净化设备普遍存在过滤网与空气接触不充分、过滤效率低、能耗高且设备体积大的问题。

发明内容

基于此，为了解决现有的空气净化设备与空气接触不充分且过滤效率低的问题，本发明提供了一种空气净化设备，其具体技术方案如下：

一种空气净化设备，包括壳体；所述壳体内设有容腔，所述壳体的顶端设有与所述容腔相连通的进气通道，所述壳体的侧壁上设有与所述容腔相连通的出风通道；所述进气通道设于所述壳体顶端的中轴线上；所述进气通道内设有进风机构；所述出风通道内设有出风机构；所述容腔内设有进气管道、第一过滤机构、第二过滤机构以及第三过滤机构；所述进气管道设置于所述壳体的中轴线上，所述第一过滤机构、所述第二过滤机构以及所述第三过滤机构均环绕所述进气管道且沿所述壳体的径向朝外依次设置；所述进气管道的一端与所述进气通道相连通，所述进气管道的另一端与所述容腔相连通；所述进气管道为螺旋状且所述进气管道的侧壁上均布有多个通孔。

上述空气净化设备采用主动式过滤和被动式过滤相结合的方式，通过所述进风机构将空气压入所述进气管道内，并经过各所述过滤机构层层过滤，从而得到洁净的空气，不仅结构紧凑、而且过滤效率高；所述第一过滤机构将所述容腔分隔为滞留腔及过滤腔；所述滞留腔设于所述壳体的中轴线上且所述滞留腔内设有所述进气管道；所述过滤腔环绕所述滞留腔设置且所述过滤腔内设有各所述过滤机构；空气在所述进风机构的驱动下通过所述进气通道压入所述进气管道内，刚进入时空气的流速较快，较快的流速会使得空气来不及与各所述过滤机构充分接触便排至外界，通过将所述进气管道设计为螺旋状且所述进气管道的侧壁上设有多个所述通孔，使得空气在所述进气管道内的流速被不断削减，低流速的空气通过所述通孔充分逸散出来并与各所述过滤机构充分接触，延长了空气与各所述过滤机构的接触时间并使过滤效率提高；同时，层层环绕设置的各所述过滤机构进一步提高了空气与各所述过滤机构接触的比表面积，从而进一步提高过滤效率；所述空气净化设备不仅结构紧凑合理、与空气接触充分，而且过滤效率高，具有良好的实用性。

进一步地，所述进气管道的螺旋半径自上往下逐渐增大。

进一步地，所述出风通道有多个且沿所述壳体的侧壁周向均匀间隔分布。

进一步地，所述第一过滤机构包括同轴设置的粗滤网和细滤网；所述粗滤网设于所述细滤网与所述进气管道之间。

进一步地，所述第二过滤机构包括第一电极板、第二电极板、多个电极针和多个与所述电极针相适配的催化筒；所述第一电极板设于所述容腔的顶端，所述第二电极板相应设置于所述容腔的底端；多个所述电极针均设于所述第一电极板上且所述电极针的针尖朝向所述第二电极板；各所述催化筒相应的套设在各所述电极针上且与所述第二电极板连接；所述催化筒上设有多个透气孔且所述催化筒的外表面设有催化涂膜。

进一步地，所述催化筒的半径自上往下依次增大。

进一步地，所述第三过滤机构包括第一滤网、第二滤网以及设置在所述第一滤网、所述第二滤网之间的多孔材料；所述第一滤网设于所述第二滤网与所述第二过滤机构之间。

进一步地，所述第一滤网为HEPA过滤网或ULPA过滤网之一或组合。

进一步地，所述第二滤网为臭氧过滤网。

进一步地，所述第三过滤机构还包括红外灯；所述红外灯设于所述第一滤网与所述第二滤网之间且分别安装于所述容腔内壁的顶端与底端。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明实施例之一中一种空气净化设备的结构示意图；

图2是本发明实施例之一中一种空气净化设备的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例之一中一种空气净化设备的进气管道的结构示意图；

图4是本发明实施例之一中一种空气净化设备的第一过滤机构的结构示意图；

图5是本发明实施例之一中一种空气净化设备的第二过滤机构的结构示意图之一；

图6是本发明实施例之一中一种空气净化设备的第二过滤机构的结构示意图之二；

图7是本发明实施例之一中一种空气净化设备的第三过滤机构的结构示意图；

图8是本发明实施例之一中一种空气净化设备的集尘滤板的结构示意图；

图9是本发明实施例之一中一种空气净化设备的特斯拉阀体的结构示意图。

附图标记说明：1、壳体；2、容腔；3、进气通道；4、出风通道；5、进风机构；6、出风机构；7、进气管道；71、通孔；8、第一过滤机构；81、粗滤网；82、细滤网；9、第二过滤机构；91、第一电极板；92、第二电极板；93、电极针；94、催化筒；10、第三过滤机构；101、第一滤网；102、第二滤网；103、多孔材料；104、红外灯；11、集尘槽；111、集尘滤板；112、第一集尘孔；113、第二集尘孔；12、特斯拉阀体。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1—图9所示，本发明一实施例中的一种空气净化设备，包括壳体1；所述壳体1内设有容腔2，所述壳体1的顶端设有与所述容腔2相连通的进气通道3，所述壳体1的侧壁上设有与所述容腔2相连通的出风通道4；所述进气通道3设于所述壳体1顶端的中轴线上；所述进气通道3内设有进风机构5；所述出风通道4内设有出风机构6；所述容腔2内设有进气管道7、第一过滤机构8、第二过滤机构9以及第三过滤机构10；所述进气管道7设置于所述壳体1的中轴线上，所述第一过滤机构8、所述第二过滤机构9以及所述第三过滤机构10均环绕所述进气管道7且沿所述壳体1的径向朝外依次设置；所述进气管道7的一端与所述进气通道3相连通，所述进气管道7的另一端与所述容腔2相连通；所述进气管道7为螺旋状且所述进气管道7的侧壁上均布有多个通孔71。

上述空气净化设备采用主动式过滤和被动式过滤相结合的方式，通过所述进风机构5将空气压入所述进气管道7内，并经过各所述过滤机构层层过滤，从而得到洁净的空气，不仅结构紧凑、而且过滤效率高；所述第一过滤机构8将所述容腔2分隔为滞留腔及过滤腔；所述滞留腔设于所述壳体1的中轴线上且所述滞留腔内设有所述进气管道7；所述过滤腔环绕所述滞留腔设置且所述过滤腔内设有各所述过滤机构；空气在所述进风机构5的驱动下通过所述进气通道3压入所述进气管道7内，刚进入时空气的流速较快，较快的流速会使得空气来不及与各所述过滤机构充分接触便排至外界，通过将所述进气管道7设计为螺旋状且所述进气管道7的侧壁上设有多个所述通孔71，使得空气在所述进气管道7内的流速被不断削减，低流速的空气通过所述通孔71充分逸散出来并与各所述过滤机构充分接触，延长了空气与各所述过滤机构的接触时间并使过滤效率提高；同时，层层环绕设置的各所述过滤机构提高了空气与各所述过滤机构接触的比表面积，从而进一步提高过滤效率；所述空气净化设备不仅结构紧凑合理、与空气接触充分，而且过滤效率高，具有良好的实用性。

在其中一个实施例中，所述进气管道7的螺旋半径自上往下逐渐增大

具体的，空气在所述进风机构5的作用下通过所述进气通道3进入所述进气管道7内，所述进气管道7内的空气通过所述通孔71逸散出来，最后仅剩极其少量的空气从所述进气管道7的底端逸散出来；

所述进气管道7内的空气随着位移路径的增加，逸散速度以及空气量逐渐降低，通过将所述进气管道7设计为上窄下宽的螺旋结构，使得所述进气管道7内各径向上逸散的空气总量基本一致；同时，随着位移路径的增加，所述进气管道7内的空气与所述第一过滤机构8的距离也越来越短，使得单位时间内所述第一过滤机构8各区域的空气通过量基本一致，空气与所述第一过滤机构8接触充分，提高了过滤效率。

在其中一个实施例中，所述通孔71的孔径沿所述进气管道7自上而下逐渐增大。

具体的，通过将所述通孔71的孔径设置为从上往下逐渐增大的结构，使得空气中的大颗粒物无法通过上端的所述通孔71逸散出来并逐渐沉积在所述进气管道7的下端，最后经所述进气管道7底端的开口逸散出来，实现了对空气中的灰尘、杂质以及大颗粒物的初步过滤。

在其中一个实施例中，所述容腔2的底端设有集尘槽11，所述集尘槽11的顶端设有集尘滤板111，所述集尘滤板111内设有与所述进气管道7相适配的集尘机构。

具体的，所述集尘槽11设于所述滞留腔的底端且所述集尘槽11的开口朝向所述容腔2的顶端；所述集尘滤板111上设有第一集尘孔112和多个第二集尘孔113；所述第一集尘孔112与所述进气管道7相连通，多个所述第二集尘孔113均布于所述集尘滤板111上且所述第二集尘孔113的孔径小于所述第一集尘孔112的孔径；所述第一集尘孔112以及所述第二集尘孔113内均设有相适配的所述集尘机构。

在其中一个实施例中，所述集尘机构为特斯拉阀体12。

具体的，所述特斯拉阀体12是一种利用固定的空间结构，不需要机械活动就可以让流体单向流动的固定阀；使用原理如下：空气沿着所述特斯拉阀体12的顺向流动时，空气向前的流动不受阻碍，总压损失较小；但空气在所述特斯拉阀体12内反向流动时，由于空气在流动过程中不断重复受阻，严重阻碍了空气回流，使空气的总压损失极大，回流性能逐渐减弱直至几乎消失；所述顺向流动为从所述容腔2流向所述集尘槽11的方向，所述反向流动为从所述集尘槽11流向所述容腔2的方向；

通过设置所述特斯拉阀体12，使得沉积的空气沿着所述特斯拉阀体12的顺向流入所述集尘槽11内，灰尘、杂质以及大颗粒物在所述集尘槽11内沉积，同时，还有一部分的空气回流至所述滞留腔，空气在回流过程中，由于所携带的灰尘、杂质重量大、动力不足，使得相关灰尘、杂质或颗粒物被所述特斯拉阀体12阻挡，从而沉积在所述集尘槽11内，通过上述设置，实现了对空气中的灰尘、杂质以及颗粒物的收集、过滤。

在其中一个实施例中，所述集尘槽11的底端为圆弧状。

具体的，所述圆弧状不仅有利于空气中的灰尘、杂质以及颗粒物沉积，同时，也有利于空气回流，使得部分空气回流入所述滞留腔内，而灰尘、杂质则被隔离在所述集尘槽11内。

在其中一个实施例中，所述壳体1上设有与所述集尘槽11相对应的开口。

具体的，所述开口便于所述集尘槽11的清理、更换。

在其中一个实施例中，所述出风通道4有多个且沿所述壳体1的侧壁周向均匀间隔分布。

具体的，多个所述出风通道4均布于所述壳体1的侧壁上，有利于所述容腔2内部气压的稳定。

在其中一个实施例中，所述出风通道4优选为四个。

在其中一个实施例中，所述壳体1为圆柱状。

具体的，在过滤面积相等的情况下，圆筒型滤芯体积更小，能有效降低所述空气净化设备的体积，所以，所述壳体1相适配的选择为圆柱状。

在其中一个实施例中，所述第一过滤机构8包括同轴设置的粗滤网81和细滤网82；所述粗滤网81设于所述细滤网82与所述进气管道7之间。

具体的，所述第一过滤机构8主要用于过滤空气中的灰尘及杂质，以提高后续各所述过滤机构的使用寿命；所述粗滤网81用于过滤空气中的杂质以及大颗粒物，所述细滤网82用于过滤空气中的细颗粒物，所述粗滤网81及所述细滤网82结合使用，从而提高了空气的过滤效率。

在其中一个实施例中，所述粗滤网81包括胶化棉滤网。

具体的，所述胶化棉滤网能对空气中20μm以上的飘尘有92％左右的过滤效率，其中包括毛发、头屑或者花粉等物质；所述胶化棉滤网虽然过滤效率有限，但是价格低廉，能够分担一部分过滤任务，有效保护并延长后续各所述过滤机构的使用寿命；同时，胶化棉还具有动态除菌的功能，在制成所述粗滤网81后可以充分发挥其表面富含阳离子基团的作用，由于细菌、真菌的细胞膜表面均带有负电荷，相遇时会被中和从而使细菌或真菌的呼吸机能被抑制，从而达到除菌的目的。

在其中一个实施例中，所述细滤网82为玻璃纤维网或金属滤网。

具体的，所述玻璃纤维网或所述金属滤网价格低廉，用于进一步过滤空气中的杂质或灰尘。

在其中一个实施例中，所述第二过滤机构9包括第一电极板91、第二电极板92、多个电极针93和多个与所述电极针93相适配的催化筒94；所述第一电极板91设于所述容腔2的顶端，所述第二电极板92相应设置于所述容腔2的底端；多个所述电极针93均设于所述第一电极板91上且所述电极针93的针尖朝向所述第二电极板92；各所述催化筒94相应的套设在各所述电极针93上且与所述第二电极板92连接；所述催化筒94上设有多个透气孔且所述催化筒94的外表面设有催化涂膜。

具体的，所述第二过滤机构9采用等离子净化技术对空气进行杀菌消毒，具体原理如下：在所述第一电极板91以及所述第二电极板92之间施加高压，所述电极针93电晕放电从而使空气发生电离，放电过程会产生O^-、O^2-或OH^-等大量的活性离子，促使空气中的有机污染物被降解为H₂O和CO₂，从而达到杀菌消毒、净化空气的目的；所述催化筒94与所述电极针93协同反应，从而进一步提高空气的净化质量。

在其中一个实施例中，所述催化涂膜为纳米级二氧化锰或二氧化钛之一或组合。

具体的，等离子放电过程中会产生一定量的紫外线和臭氧，所述催化涂膜在臭氧与紫外线的协同作用下，能对苯胺有效降解，从而提高空气的净化质量，有实验表明：协同反应时，苯胺的去除率为96％；没有协同反应时，苯胺的去除率仅为27％。

在其中一个实施例中，所述催化筒94的半径自上往下依次增大。

具体的，所述催化筒94为两端开口的喇叭状，所述催化筒94能有效放大电离电流，使用时仅需施加较小的高压便可取得较大功率的电离电流，有利于提高空气的过滤效率。

在其中一个实施例中，所述催化筒94由蜂窝材料或泡沫材料制成。

具体的，所述催化筒94的多孔结构能延长空气的通过时间，使电离净化更加充分。

在其中一个实施例中，所述第二电极板92上设有陶瓷层。

具体的，所述陶瓷层具有绝缘效果，能有效避免电离过程产生火花。

在其中一个实施例中，所述电极针93与所述第一电极板91之间设有绝缘套。

具体的，所述绝缘套能有效预防所述电极针93与所述第一电极板91产生火花。

在其中一个实施例中，所述绝缘套由橡胶或陶瓷制成。

在其中一个实施例中，所述第三过滤机构10包括第一滤网101、第二滤网102以及设置在所述第一滤网101、所述第二滤网102之间的多孔材料103；所述第一滤网101设于所述第二滤网102与所述第二过滤机构9之间。

具体的，所述第二过滤机构9在工作过程中会产生臭氧，一定量的臭氧有助于空气的杀菌消毒，但是过量的臭氧不利于人体的健康，所以设有所述第三过滤机构10，能对空气中的臭氧、灰尘以及细菌进一步的去除，从而提高空气净化质量。

在其中一个实施例中，所述第一滤网101为HEPA过滤网或ULPA过滤网之一或组合。

具体的，所述HEPA过滤网对空气动力学直径大于0.3μm的颗粒物过滤效率高达99.97％以上；所述ULPA过滤网对空气动力学直径大于0.3μm的颗粒物过滤效率高达99.999％；所述HEPA过滤网以及所述ULPA过滤网均能对灰尘、烟雾等颗粒污染物有效过滤。

在其中一个实施例中，所述第二滤网102为臭氧过滤网。

具体的，所述第一滤网101以及所述第二滤网102之间设有所述多孔材料103，所述多孔材料103能增加空气的流通路径，利用臭氧对空气充分杀菌；同时，过量的臭氧会影响人们的健康，所以设有所述臭氧过滤网，对剩余的臭氧进一步过滤、吸附。

在其中一个实施例中，所述第三过滤机构10还包括红外灯104；所述红外灯104设于所述第一滤网101与所述第二滤网102之间且分别安装于所述容腔2内壁的顶端与底端。

具体的，所述红外灯104能加速臭氧的分解，所述多孔材料103不仅能延长空气的流通路径、使臭氧分解充分，同时，所述多孔材料103由于材料本身的结构属性，具有良好的保温效果，从而进一步提高臭氧的分解效率。

在其中一个实施例中，所述壳体1的顶端设有主控器，所述壳体1的底端设有移动轮。

具体的，由于所述空气净化设备仅对设备周围的空气有净化作用，通过增设所述移动轮与所述主控器，使所述空气净化设备在所述主控器的驱动下自由移动，并结合物联网技术从而进一步提高室内空气的净化面积。

使用过程如下：空气在所述进风机构5的作用下进入所述进气管道7，并通过所述通孔71充分逸散出来，逸散的空气经所述粗滤网81过滤杂质和大颗粒物、所述细滤网82过滤中小颗粒物后，进入所述第二过滤机构9内；

所述第二过滤机构9内的空气经电晕放电发生电离并将空气中的细菌、病毒予以净化；同时，电离过程不可避免的会产生一些紫外线和臭氧，所述催化涂膜在紫外线与臭氧的协同作用下对空气进一步净化，从而提高空气的净化质量；

净化后的空气进入所述第三过滤机构10内，在所述第一滤网101、所述第二滤网102、所述多孔材料103以及所述红外灯104的共同作用下进一步杀菌、除尘、除臭氧，最后，净化后的空气在所述出风机构6的驱动下通过所述出风通道4排至外界。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种空气净化设备，其特征在于，包括壳体；

所述壳体内设有容腔，所述壳体的顶端设有与所述容腔相连通的进气通道，所述壳体的侧壁上设有与所述容腔相连通的出风通道；

所述进气通道设于所述壳体顶端的中轴线上；

所述进气通道内设有进风机构；

所述出风通道内设有出风机构；

所述容腔内设有进气管道、第一过滤机构、第二过滤机构以及第三过滤机构；

所述进气管道设置于所述壳体的中轴线上，所述第一过滤机构、所述第二过滤机构以及所述第三过滤机构均环绕所述进气管道且沿所述壳体的径向朝外依次设置；

所述进气管道的一端与所述进气通道相连通，所述进气管道的另一端与所述容腔相连通；

所述进气管道为螺旋状且所述进气管道的侧壁上均布有多个通孔。

2.如权利要求1所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述进气管道的螺旋半径自上往下逐渐增大。

3.如权利要求1所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述出风通道有多个且沿所述壳体的侧壁周向均匀间隔分布。

4.如权利要求1所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述第一过滤机构包括同轴设置的粗滤网和细滤网；

所述粗滤网设于所述细滤网与所述进气管道之间。

5.如权利要求1所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述第二过滤机构包括第一电极板、第二电极板、多个电极针和多个与所述电极针相适配的催化筒；

所述第一电极板设于所述容腔的顶端，所述第二电极板相应设置于所述容腔的底端；

多个所述电极针均设于所述第一电极板上且所述电极针的针尖朝向所述第二电极板；

各所述催化筒相应的套设在各所述电极针上且与所述第二电极板连接；

所述催化筒上设有多个透气孔且所述催化筒的外表面设有催化涂膜。

6.如权利要求5所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述催化筒的半径自上往下依次增大。

7.如权利要求1所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述第三过滤机构包括第一滤网、第二滤网以及设置在所述第一滤网、所述第二滤网之间的多孔材料；

所述第一滤网设于所述第二滤网与所述第二过滤机构之间。

8.如权利要求7所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述第一滤网为HEPA过滤网或ULPA过滤网之一或组合。

9.如权利要求7所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述第二滤网为臭氧过滤网。

10.如权利要求7所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述第三过滤机构还包括红外灯；

所述红外灯设于所述第一滤网与所述第二滤网之间且分别安装于所述容腔内壁的顶端与底端。

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