CN113339923A - 空气净化器 - Google Patents

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Abstract

一种空气净化器，其包括可移除过滤器介质、包括发射电极和接收电极的离子发生器、和气流发生器，其中所述离子发生器被设置为使得所述离子发射电极距离所述可移除过滤器介质最多20cm，并且当向所述离子发生器提供适当电压时，所述过滤器介质被沐浴在离子云中。

Description

空气净化器
技术领域
本发明涉及改进的空气净化器。
背景技术
CN 105 823 131公开了用于教学区的新鲜空气净化组合系统。该新鲜空气净化组合系统包括空气处理组件。空气处理组件包括新鲜空气通风器和空气净化器。该新鲜空气通风器和空气净化器独立布置并固定在不同位置。空气净化器包括可移除过滤器介质、包括发射电极和接收电极的离子发生器、和气流发生器，其中所述离子发生器被设置为使得所述离子发射电极距离所述可移除过滤器介质最多20cm，并且当在房间中向离子发生器提供适当电压时，所述过滤器介质被沐浴在离子云中，因此可以通过组合来控制室内空气质量。根据该用于教学区的新鲜空气净化组合系统，通过恒氧空气净化器与净化式新鲜空气通风器的组合，可以创造恒净、恒氧、节能、绿色生态的教室，为学生提供安全、清洁的学习环境。
US 2002 141 131公开了改进的空气离子发生器设备，其包括空气入口、高压源、电连接至所述高压源以产生离子的电极、和空气出口。提供了空气移动器，用于使空气经过空气入口流入空气离子发生器并经过空气出口流出空气离子发生器。包含导电材料的小孔过滤器电被连接至电压源和地面中的至少一个。过滤器设置在空气入口、空气出口和电极中的至少一个之上，使得流入空气入口的空气、流出空气出口的空气或流过电极的气流经过滤器。在一个优选实施方式中，过滤器包括金属网格或筛网。
US 2007 034 082公开了空气净化器，其包括电离组件，该电离组件操作以对通过净化器的气流中的颗粒材料进行充电。带电颗粒材料被设置在电离组件下游并具有与带电颗粒材料相反的电荷的过滤元件吸引并保留。通过过滤器的净化空气被引导出装置，任选地与添加到净化空气流中的香味剂结合。电离组件与接地部件一起形成，该接地部件设置为邻近电离部件，以将电离组件产生的电子保持在净化器内，因此防止静电放电在净化器外部发生。空气流由风扇以一定角度且基本上层状的方式引导经过净化器，使得净化器的效率提高。
WO 2018/058716公开了一体式新鲜空气净化器，其包括外壳(1)、室内返回空气入口(21)、室外新鲜空气出口(22)、新鲜空气输送出口(2)、室内返回空气排放出口(12)和设置在外壳(1)中的动力供应控制装置；外壳(1)中依次设置的是一级过滤器(3)、热交换芯(4)、排风扇(5)、二级过滤器(6)、离子云除尘模块、鼓风机(9)和三级过滤器(10)；排气扇(5)、离子云除尘模块和鼓风机(9)电连接至动力供应控制装置。该一体式装置组合了通风和空气净化功能，即插即用，不带来安装和维护的困难或者安装空气管道的结构性问题和损坏房间，具有高负离子产生，具有长输送距离，具有强除尘和消毒效果，而且运行过程中不产生臭氧，从而维持健康环境。
WO 2020/007549公开了用于空气净化装置的离子发生器，其中该离子发生器包括电晕放电尖端，并且能够交替地产生正电晕放电和负电晕放电，其中该离子发生器包括电压源、用于在使用期间从第一极性切换到第二极性或反之亦然的开关，和用于对从第一极性切换到第二极性之间的时间间隔进行计时的计时器，并且其中在0.2秒至20秒的时间段之后激活开关以切换极性。空气净化装置，其包括这样的离子发生器、风扇和过滤器，并且其中该离子发生器在气流方向上设置在风扇之后和过滤器之前。该发明还涉及包括这样的离子发生器的车辆和包括这样的空气净化装置的住宅。
发明内容
尽管有现有技术，仍然需要改进的空气净化器，尤其是在其整个工作寿命期间更卫生的空气净化器。
空气净化器通过过滤环境空气经过过滤器来工作。因此，空气中的任何物质理论上都能够被过滤器捕获。虽然存在不同类型的过滤手段，从颗粒过滤器到气体过滤器，但空气净化器的功能的必然结果是它们也捕获气流中捕捉的微生物。
主要焦点是从环境空气去除污染和存在指示颗粒正在被去除的各种传感器也是空气净化器的常规特征。因此，空气净化器以自动模式工作也是相当常规的，颗粒的存在由此影响通过装置的气流速度。因此，当空气质量良好时，净化器保持空闲或待机模式以保存能量是可能且通常希望的。
然而，当空气未通过净化器时，被过滤器捕捉的微生物能够快速生长并形成生物膜，其可以对有效过滤器寿命产生有害影响，并且还对习惯该家庭环境的用户造成健康危害。
因此，在第一方面，提供了一种空气净化器，其包括可移除过滤器介质、包括发射电极和接收电极的离子发生器、和气流发生器，其中所述离子发生器被设置为使得所述离子发射电极距离所述可移除过滤器介质最多20cm，优选最多15cm，并且当向所述离子发生器提供适当电压时，所述过滤器介质被沐浴在离子云中。
该空气净化器包括用于在使用过程中产生离子场的离子发生器。优选地，离子发生器包括电晕(corona)放电尖端(离子发射器)和接收电极。当电晕放电尖端受到适当的电压(优选从-10kV到10kV)时，其在尖端和接收或接地电极之间产生离子云。
为了在使用过程中产生沐浴可移除过滤器介质的离子场，离子发生器在气流方向上位于可移除过滤器之前且在指定距离内。如果离子发生器离过滤器太远，消毒效果不足以在没有额外装置的情况下对过滤器进行消毒。优选地，发射电极和接收电极设置为使得在使用过程中在朝向过滤器的方向上产生离子云。
另外，该空气净化器还可以包括外部离子发生器。如果在所述装置的外部设置有离子发生器，则优选的是将其设置在装置的顶部。将外部离子发生器放置在装置顶部意味着家庭灰尘颗粒在它们经过空气落向地面时被电离，因此更有可能聚集，因为它们变得带电。随着它们变得越来越聚集，它们更容易被装置产生的空气循环模式追赶上，从而更容易被过滤。
优选地，该装置包括内部离子发生器和外部离子发生器。外部离子发生器促进家庭灰尘颗粒的聚集，内部离子发生器促进通过可移除颗粒过滤器捕获聚集的灰尘颗粒。在这两种情况下，电离化允许密度更低的过滤器介质和低空气速度(风扇)速度。
优选地，气流发生器被容纳在蜗壳内，并且更优选地，所述离子发生器设置在蜗壳的出口处或出口附近。
优选地，蜗壳包括气流出口，空气经过该气流出口从气流发生器流向可移除过滤器介质，所述出口由周界(perimeter)限定并且优选地包括接收电极和相关联的发射电极，使得当发射电极受到适当电压时，在所述接收电极和发射电极之间形成离子云。接收电极因此可以被设置在出口的周界的一部分或全部周围。在一个优选实施方式中，发射电极或电晕放电尖端基本上中央地设置在出口中，使得从蜗壳流向一个或多个可移除过滤器的空气经受离子云。优选地，接收电极为笼子的形式，其在气流方向上延伸远离发射电极。更优选地，接收电极为网状布置的形式，并向过滤器延伸。这样的延伸可以呈半球形或部分圆柱形，使得接收电极在气流方向上在发射电极下游。
在优选实施方式中，空气净化器包括第一和第二可移除过滤器介质，该第一和第二可移除过滤器介质彼此成一定角度，使得所述第一和第二介质之间存在锐角，所述锐角面向气流方向，并且所述净化器包括在使用过程中在所述第一和第二过滤器介质之间产生离子云的离子发生器。在这样的实施方式中，过滤器被沐浴在离子场中。尽管在通常情况下，离子云旨在使气流中携带的任何颗粒电离，但我们惊讶地发现，单独的离子云就提供净化器的过滤器介质和内表面的显著消毒。当无论是为了节约能源还是仅仅因为用户认为空气质量足够好，净化器处于待机模式或关闭时，这是尤其有用的。离子发生器使用比气流发生器明显更少的能量，因此在内部保持无菌状态而不必打开风扇是可能的。
优选地，发射电极基本上设置在所述第一和第二过滤器介质的近端末端之间的假设线之间，所述近端末端朝向气流发生器。在这样的实施方式中，空气净化器包括一对相对于彼此成一定角度，使得它们在它们之间形成锐角的过滤器介质。在这样的实施方式中，优选的是过滤器介质的顶端彼此接触或靠近，使得它们呈现倒置的书状布置，尖端指向气流方向，过滤器介质的近端末端面向气流发生器。
优选地，离子发生器基本上设置在过滤器介质的近端末端之间，使得在使用中过滤器介质被沐浴在离子场中。更优选地，发射电极在气流方向上发射离子流。
优选地，离子发射器在离过滤器介质15cm内，更优选在10cm内，最优选在5cm内。该距离是从发射器尖端的端点和过滤器介质的最近部分开始计算。如果使用超过一个过滤器，则其是最近的。当使用超过一种类型的过滤器时，优选的是该距离与颗粒过滤器相关。
在第二方面，提供了通过使过滤器经受离子云来对根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器的内表面或空气净化器中的过滤器介质进行消毒的方法。
更优选地，该方法包括：
(A)使所述内表面或过滤器介质经受气流；
(B)使所述内表面或过滤器介质经受离子云；
其中步骤(A)和(B)是按任何顺序或同时执行。
在优选实施方式中，基于来自温度和湿度传感器的输入，自动地控制气流发生器和电离步骤。在这样的实施方式中，传感器在连续或间歇基础上感测温度和/或湿度，并将信息发送回处理器。处理器至少基于温度或湿度来确定条件是否有利于微生物生长。优选地，处理器基于温度和湿度来确定条件是否有利于微生物生长。更优选地，处理器还基于参数如地理位置，天、周、月或季度的时间，或甚至污染水平，以及发生的任何特定情况(例如病毒大流行或丛林火灾)以及任何这些的组合，来确定微生物生长的可能性。
例如，在南亚，潮湿季节通常由季风定义，并发生在夏季。相比之下，欧洲和北美的夏季的特征是更干燥的气候。类似地，两个半球具有不同的季节特征。
优选地，地理位置通过GPS或通过净化器WIFI功能确定。也可以在设置过程中通过用户输入的方式提供。
温度传感器是本领域已知的，可从Sensirion商购。温度传感器的合适例子包括STS3x系列。
湿度传感器是本领域已知的，可从Sensirion商购。湿度传感器的合适例子包括SHT3x系列。
在本发明的优选实施方式中，净化器确定有利于微生物生长的条件的可能性，当这样的条件被认为存在时，其启动气流发生器以破坏过滤器上的微生物，或甚至在净化器的内表面上的那些。优选地，这根据处理器的查询表或通过基于温度和湿度以及关于位置的简单计算来完成。
当处理器确定条件有利于微生物生长时，其或者例如通过视觉或听觉信号的方式提供指示，或者以电子方式向远程装置(例如移动电话)提供指示，使得通知用户应当使用气流发生器，或者其以如本文所述且足以防止微生物生长或直接破坏微生物的低速自动地启动风扇或叶轮。
优选地，净化器具有第一模式，其中选择是：无动作，在此情况下由湿度传感器和温度传感器确定的条件使得预期没有微生物生长或微生物生长低；通过电子信号的方式向移动装置发出警报以警告用户条件对微生物有利并允许用户启动风扇的选项；以及警告级别，在此情况下用户被警告微生物生长是可能的并且强烈建议用户启动风扇或叶轮。
第二模式可以类似地操作，在于通过来自温度和湿度传感器的输入来确定作出的指示，但是当条件使得微生物生长是可能的时，机器自动打开，而不是发出警告或警报。
用户当然可以酌情选择这两种模式之一。
我们惊讶地发现，杀死微生物所需的通风显著低于空气过滤所需的通风，特别是当与上述使过滤器经受离子云组合使用时。
因此，在优选实施方式中，空气净化器包括用于控制所述气流发生器的装置、具有空气过滤气流速度的第一气流设置和与空气净化器的内表面和/或可移除颗粒或气体过滤器的消毒相关的第二气流设置。在实践中，当处理器认为微生物生长是可能的时，低通风和/或电离被激活。风扇可被启动以执行低通风和/或离子发生器被激活。这些动作是从待机或空闲状态激活的，与空气净化器在被用于过滤空气时可发生的任何动作无关。
在第三方面，提供了一种空气净化器，其包括可移除颗粒或气体过滤器、气流发生器、用于控制所述气流发生器的装置、具有空气过滤气流速度的第一气流设置和与空气净化器的内表面和/或可移除颗粒或气体过滤器的消毒相关的称为“低通风”的第二气流设置。
在第四方面，提供了一种空气净化器，其包括“细菌屏蔽”设置，该设置在没有空气流的情况下启动离子发生器，和/或产生低于过滤通常所需的空气流(称为“低通风”)，例如约1cms-1，用于对净化器中的内表面或过滤器介质进行消毒。所述“细菌屏蔽”设置是允许在没有作为过滤手段的普通操作的情况下对包括过滤器介质的所述净化器的内表面进行消毒的设置。例如，当处于待机状态时，用户可以被警告使得微生物生长是特别可能的环境情况。这样的警报可由净化器提供，由处理器计算，该处理器从传感器(例如温度和/或湿度传感器)接收信息。所述警报可以通过装置上的指示器发出，或者可能用户可以在其便携式电子装置(例如移动电话或平板电脑)上被警告。
无论他们如何被警告，用户可以在没有气流发生器的情况下操作操作离子发生器的设置。这导致装置的内表面经受离子云，因此微生物生长速率降低或甚至逆转成这样的微生物被破坏。
优选地，所述内表面的电离化可伴随同时或顺序的通风，优选如上所述的低通风，以提供协同消毒效果。
在可移除过滤器处测量的空气流速在本领域中称为介质速度。介质速度是空气行进经过过滤器的速度。必须完美地控制介质速度以确保捕获最大量的颗粒。太快则许多污染物未经过滤直接飞过。太慢则净化器没有足够快地到达你房间的最远角落，根本没有任何用处。
优选地，在第一“空气过滤”设置下在可移除过滤器处测量的空气流速(介质速度)为至少1.5cms-1。在过滤器介质处的测量是从过滤器介质表面的风扇侧的空间中心点进行的。在有超过一个过滤器介质的情况下，用于通风测量的那个是最接近气流发生器，因此首先接收通风的那个。“空气过滤”设置是指输送与常规过滤效果相称的气流的设置，并且显著高于称为“低通风设置”的。
优选地，在第二“低通风”设置下在可移除过滤器处测量的气流速度为在第一设置下产生的气流速度的1％至40％。
更优选地，在第二设置下在可移除过滤器处测量的空气流速为0.1至1.2cms-1。
最优选地，在第二设置下在可移除过滤器处测量的空气流速为0.8至1.1cms-1。
优选地，处理器启动气流发生器以产生与空气净化器和/或过滤器介质的内表面的消毒相称的气流1秒至12小时的时间段。
在第五方面，提供了一种用于对空气净化器的过滤器介质或内表面进行消毒的方法，其中所述空气净化器包括可移除颗粒或气体过滤器、气流发生器、离子发生器、用于控制所述气流发生器的装置、具有空气过滤气流速度的第一气流设置和与所述空气净化器和/或可移除颗粒或气体过滤器的内表面的消毒相关的第二气流设置。
净化器由任何合适的动力来源供电，包括电池等内部源和外部动力来源。动力用于驱动电机，其进而至少为气流发生器和离子发生器(如存在)提供动力。
优选地，过滤器介质包括碳、活性炭、无纺织物、热塑性塑料、热固性材料、多孔泡沫、玻璃纤维、纸、高膨松(loft)纺粘网、低膨松纺粘网、熔喷网和或双模式纤维直径熔喷介质中的至少一种。
优选地，过滤器介质是颗粒过滤器或气体过滤器。
优选地，可移除颗粒过滤器是高效颗粒空气(HEPA)过滤器。应当理解，虽然空气净化器的过滤器部分是其功能的重要部分，但空气净化器通常并不制造成具有在适当位置的过滤器。它们实际上总是分别制造，最重要的是通常由不同于空气净化器自身的制造商的商业企业制造。过滤器制造商为不同制造商生产的不同空气净化器型号制造过滤器也是典型的。颗粒过滤器待与存在的预过滤器或任何灰尘过滤器进行对比。预过滤器和灰尘过滤器不被视为HEPA过滤器，因为它们不具备HEPA过滤器所展示的颗粒捕捉能力。优选地，过滤器在应用于空气净化器之前被预先充电。
预过滤器是具有低空气阻力的过滤器，也可起到防戳装置(poke guard)的功能，从而防止用户接触蜗壳或叶轮组件。预过滤器无意在空气净化方面表现出任何主要作用。它们不具备专用颗粒过滤器的空气阻力或颗粒夹带能力。优选地，预过滤器不是HEPA过滤器。
本发明的净化器还包括风扇或叶轮。风扇可以是无叶风扇、轴流式风扇，但优选的是风扇是径流式风扇。
具体实施方式
现在将参考下文描述本发明的实施方式，其中图1示出了实施方式的横截面。
具体而言，图1示出了空气净化器(1)，其包括外壳(2)和包含在蜗壳(4)中的风扇(3)。风扇(3)以简化形式示出，未试图描述其物理特征或位置。蜗壳(4)包括出口(5)，空气经过该出口从风扇(3)通向过滤器(6)。过滤器(6)在其顶部边缘(7)处连接以形成顶点。蜗壳出口(5)还包括用于产生向过滤器(6)延伸的离子场(未示出)的离子发射器(9)和离子接收器(8)。
在使用中，空气从周围环境经过空气入口(10)通入净化器，空气入口(10)与预过滤器(12)固定在一起，预过滤器(12)充当防止气流中携带的大型物品进入并堵塞装置的内部机械装置的初始过滤器，但也充当防戳装置。
然后通过风扇(3)产生气流，空气通过蜗壳并通向过滤器(6)，在那里其被清洁。
空气然后通过出口(13)离开。类似地，出口(13)也与预过滤器(11)固定在一起。
图2是示出由离子发生器布置产生的离子场如何在使用中将过滤器沐浴在离子流中的示意图。示出的是蜗壳(4)和电晕放电尖端(9)，当适当的电压施加到尖端(9)时，该尖端在尖端(9)和接收电极(8)之间产生离子流。
离子云(20)延伸远离尖端(9)并沐浴过滤器(6)，并提供消毒效果。
实施例
以下实验旨在评估单独电离对基质(本案例中为颗粒过滤器)上的微生物生存能力的影响。离子发生器受到-5kV以发射离子流。
在本实验中，施加于基质的气流为零。
所使用的微生物为金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌，形成生物膜的培养期为5天。
结果：
距离(cm) 5 10 15
Log减少微生物 0.75 0.5 0.28
结论：
离子发生器发射器离基质越近，对微生物生存能力的效果越好。

Claims (10)

1.一种空气净化器，其包括可移除过滤器介质、包括发射电极和接收电极的离子发生器、和气流发生器，其中所述离子发生器被设置为使得所述离子发射电极距离所述可移除过滤器介质最多20cm，并且当向所述离子发生器提供适当电压时，所述过滤器介质被沐浴在离子云中。
2.根据权利要求1所述的空气净化器，其中所述气流发生器被容纳在蜗壳内。
3.根据权利要求2所述的空气净化器，其中所述离子发生器设置在所述蜗壳上的出口处或出口附近。
4.根据权利要求2或3所述的空气净化器，其中所述蜗壳包括气流出口，空气经过该气流出口从所述气流发生器流向所述可移除过滤器介质，所述出口由周界限定并包括接收电极和发射电极，使得当发射电极受到适当电压时，在所述接收电极和发射电极之间形成离子云。
5.根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器，其包括第一和第二可移除过滤器介质，所述第一和第二过滤器介质彼此成一定角度，使得所述第一和第二过滤器介质之间存在锐角，所述锐角面向气流方向。
6.根据权利要求5所述的空气净化器，其中所述离子发生器包括发射电极和接收电极，所述发射电极基本上设置在所述第一和第二过滤器介质的近端末端之间的假设线之间，所述近端末端朝向所述气流发生器。
7.用于对根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器的内表面或空气净化器中的过滤器介质进行消毒的方法，其包括：
(A)使所述内表面或过滤器介质经受气流；
(B)使所述内表面或过滤器介质经受离子云；
其中步骤(A)和(B)是按任何顺序。
8.根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器，其中所述空气净化器包括可移除过滤器介质，及产生在所述可移除过滤器介质处测量的空气流速为0.1至1.2cms-1的设置。
9.一种空气净化器，其包括可移除颗粒或气体过滤器、气流发生器、用于控制所述气流发生器的装置、具有空气过滤气流速度的第一气流设置和与所述空气净化器的内表面和/或可移除颗粒或气体过滤器的消毒相关的第二气流设置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器，其包括细菌屏蔽设置，其在没有气流的情况下启动离子发生器用于对所述净化器中的内表面或过滤器介质进行消毒。
CN202110185431.XA 2020-02-14 2021-02-10 空气净化器 Pending CN113339923A (zh)

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