CN113877919A - 一种循环自净结构通风柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种循环自净结构通风柜，包括通过管道依次连接的进风口(1)、风机(2)、空气净化过滤及再生装置(3)和循环补风口(4)，所述的循环气流经过进风口(1)均匀进入空气净化过滤及再生装置(3)，净化后通过补风口(4)补回通风柜内。与现有技术相比，本发明在保证在操作过程中有害挥发物能够有效快速地排出的前提下，降低了通风柜的总外排风量。

Description

一种循环自净结构通风柜

技术领域

本发明涉及空气净化器领域，涉及一种循环自净结构通风柜。

背景技术

实验室的环境要求一般比较高，由于实验室会存放一些常用的挥发性试验试剂，这些挥发性试剂通常会产生挥发性气体，有些是有毒有害的，另外实验时也会产生有害气体，对试验环境影响，不仅会影响试验数据的准确性，有害气体还会影响实验人员的身心健康，因此实验室通常有相应的排风系统，及时对实验室内的环境空气进行更新。

实验通风设备广泛的用于医院、学校、各类研究所等一系列的研究场所，通风柜是实验室通风设计中不可缺少的一个组成部分，为了防止实验室工作人员吸入一些有毒的、可致病的或毒性不明的化学物质和有机体，实验室中应有良好的通风，通风柜的功能中最主要的是排气功能，在化学实验室中，实验操作时产生各种有害气体、臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性物质，为了保护使用者的安全，防止实验中的污染物质向实验室扩散，涉及污染源的操作要在通风柜内进行。

目前，实验室通风柜结构如图1所示，该通风柜包括工作台101、柜门102、风道103和柜顶排风口104，使用时，打开柜门102，风机将室内空气从柜门102处吸入通风柜内，带走工作台101上产生的污染气体，从风道103排出，并通过柜顶排风口104排入大气。这种通风柜存在以下几个方面的不足，1.在打开通风柜门进行相关操作时，室内的空气被排风机通过管路系统抽送到室外，在这一过程中气流分布是不均匀的，易产生紊流，造成部分有害气体不能及时有效地排出，为了使实验中产生的有害气体能够比较彻底地排出到室外，往往需要增加向室外排风的风量和风速，室内需要大量的新风补充进来，同时伴随着室内空气的大量排出，大大增加了空调机组系统的负荷，造成了大量的电能消耗。如果为了降低能耗而采用自然补风也影响到实验操作人员工作舒适度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能保证有害气体能够有效快速地排出，且降低了通风柜的外排风量的循环自净结构通风柜。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种循环自净结构通风柜，包括通过管道依次连接的进风口、风机、空气净化过滤及再生装置和补风口，所述的进风口使进风均匀进入空气净化过滤及再生装置净化，进化后通过补风口补回通风柜内。

进一步地，所述的进风口为长条状翼板与通风柜工作台之间形成的长条形开口，可通过调节翼板的翻转角度，控制进风口大小，从而控制进风速度，使得进风均匀。

进一步地，所述的风机安装在进风口与空气净化过滤及再生装置之间，将通风柜内气体从进风口吸入空气净化过滤及再生装置内。

进一步地，所述的风机为超静音管道风机，采用变频调速控制，运行速度可调节，根据通风柜柜门打开幅度自动调节风机运转速度，或者通过操作面板手动设定运转速度，风机叶片采用超静音设计，运行噪音在55分贝以下。

进一步地，所述的空气净化过滤及再生装置包括腔体，以及腔体内设置的复合活性碳过滤芯，该复合活性碳过滤芯内设有导电线圈；

净化时，含有害气体的空气进入腔体内，其中的有害物质被复合活性碳过滤芯吸附，过滤后的洁净空气排出；

再生时，导电线圈产生高频变化的磁场，在磁场作用下，复合活性碳过滤芯内部会产生涡流，把复合材料加热，使得被吸附的有害物质从复合活性碳过滤芯内释放出来，排放到室外。

进一步地，所述的复合活性碳过滤芯内预埋有温度传感器，精确控制过滤材料再生时的温度，防止过热造成的滤芯损坏。

进一步地，所述的腔体被复合活性碳过滤芯分为两个腔体，其中第一腔体上设有进气口，第二腔体上设有排气口，进气口连接风机，排气口通过排气管道连接补风口。

进一步地，所述的空气净化过滤及再生装置的排气口侧还设有检测口，该检测口通过检测管道连接至空气净化过滤及再生装置前的进气管道上，检测管道上设有VOC检测传感器，压差传感器和电磁阀，其中VOC检测传感器检测净化后的空气质量，压差传感器检测空气净化过滤及再生装置前后的压力差，电磁阀在空气净化过滤及再生装置再生工作模式下关闭，保护检测管道上的各传感器。

进一步地，所述的补风口为设置在通风柜顶部的长条状管道，该长条状管道上设有均匀的出气口，净化后的空气通过补风口排出，形成风幕。

连接各组件的管道采用PVC、PP或者PTEF材质管材，耐酸碱腐蚀性好，且可现场进行裁切，管接头采用标准件，方便施工安装；

风机外壳采用耐酸碱腐蚀性良好的非金属材料制成或者具有防腐涂层的金属材料。

循环自净结构(包括上述管道依次连接的进风口、风机、空气净化过滤及再生装置和补风口)可以布置在通风柜下部底柜内部，也可以布置在通风柜顶部；向通风柜补风的方式可以采用对通风柜内部的前上角或者下角进行补风；也可以采用向通风柜外侧补风的方式对通风柜进行补风。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

一、本发明通风柜内设有空气净化装置，将具有对挥发性污染物的广谱净化能力，采用了通风柜内污染空气内部净化，循环方式来降低通风柜的排风量，从而实现了显著的节能效果。通风柜排风部分进入净化装置，净化后进入通风柜内部循环，增大通风柜内部风量，降低污染物浓度。

二、空气净化所用滤芯，采用可再生的工作方式，实现了滤芯的循环利用，极大地延长了滤芯的使用寿命，从而降低通风柜的使用维护成本。

三、空气净化所用滤芯的再生可设定在夜晚无人工作是自动进行，避免了白天对操作人员的工作造成干扰。

四、在操作人员的前上方设置风幕装置即补风口，产生风幕保护操作人员头部，在操作视窗口形成保护风幕，防止操作人员空过口鼻吸入污染物，造成身体上的损害；

五、在视窗下方台面边缘处设置补风翼即翼板式进风口，补风翼能够维持通风柜视窗关闭的情况下，在房间吸入风量，从而平衡排风量，并防止紊流产生。

六、检修方便：空气净化和再生装置安装在底柜内，作业空间大，很容易进行安装及拆卸。

附图说明

图1为现有通风柜结构示意图；

图2为本发明循环自净结构通风柜的结构示意图；

图3为本发明循环自净结构通风柜柜门开启状态示意图；

图4为本发明循环空气净化系统结构示意图；

图5为本发明空气净化过滤及再生装置及其管路连接系统结构示意图；

图6为本发明空气净化过滤及再生装置结构示意图；

图7为本发明循环自净结构通风柜的实施例2结构示意图；

图8为本发明循环自净结构通风柜的实施例3结构示意图；

图9为本发明循环自净结构通风柜的实施例4结构示意图；

图10为本发明循环自净结构通风柜的实施例5结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明的空气净化过滤及再生装置3中复合活性碳过滤芯32为德昭科技(上海)有限公司研发的再生式活性炭滤芯，该滤芯由活性炭和金属丝滤网包裹组装而成，其中活性炭的粒径为5mm，孔径为0.1mm，比表面积>300m²/g，活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，这些毛细孔对接触到它的有机物气体分子具有吸附作用，有机物气体分子被吸附储存在活性炭的毛细孔内，在高温下，分子的布朗运动加强，活性炭毛细管内的有机物分子，摆脱毛细管的吸附，从活性炭中被释放出来。导电线圈采用的是高频电磁线圈，由细铜丝、托架经过绝缘封装而成，在通电的情况下，可将复合活性碳过滤芯加热至100摄氏度以上，使其吸附的有机物脱附，本发明采用的其他原材料均为市售材料，采用的各种传感器为本领域常用的市售传感器。

实施例1

如图2所示，一种循环自净结构通风柜，箭头所示为空气流动方向，包括工作台101、柜门102、风道103和柜顶排风口104，还包括通过管道依次连接的进风口1、风机2、空气净化过滤及再生装置3和补风口4，所述的进风口1使进风均匀进入空气净化过滤及再生装置3净化，进化后通过补风口4补回通风柜内。图2为柜门关闭状态，图3为柜门打开状态。

本发明中，通风柜的补风主要来源是通过把通风柜内的污染空气，通过净化过滤的方式，吸附掉其中易挥发的有机物等可能对人体产生危害的物质，然后通过管道风机把净化后的空气回补到通风柜内。这样就可以避免室内的空气被作为回补风被大量的抽送到室外。同时由于采用了空气净化技术，极大地减低了污染物浓度，就使得排到室外的风量显著的减少。空调机组系统的负荷显著减少，从而达到节能的目的。

图4为本发明循环空气净化系统结构示意图，箭头所示为空气流动方向。

其中工作台101靠近柜门102边缘设有长条状翼板，该长条状翼板与通风柜工作台之间形成的长条形开口为进风口1，通过调节翼板的翻转角度，控制进风口大小，从而控制进风速度，使得进风均匀。

管到及管件均采用PVC或PP材质管材，耐酸碱腐蚀性好，且可以现场进行裁切，管接头采用标准件，方便施工安装，管接头采用标准件，不容易产生腐蚀，且生产成本低，安装便捷，有利于该发面推广应用。

所述的风机2安装在进风口1与空气净化过滤及再生装置3之间，将通风柜内气体从进风口1吸入空气净化过滤及再生装置3内。风机2为超静音管道风机，采用变频调速控制，运行速度可调节，根据通风柜柜门打开幅度自动调节风机运转速度，或者通过操作面板手动设定运转速度，风机叶片采用超静音设计，运行噪音在35分贝以下。风机2的超静音设计，运行时噪音很低，同时因为采用了变频调速技术，可以调节电机的转速，因此可以根据需求调节风机的风量，做到进一步的节能运行。

如图5-6所示，所述的空气净化过滤及再生装置3包括腔体31，以及腔体31内设置的复合活性碳过滤芯32，该复合活性碳过滤芯32内设有导线圈33；所述的复合活性碳过滤芯32内预埋有温度传感器34，精确控制过滤材料再生时的温度，防止过热造成的滤芯损坏。所述的空气净化过滤及再生装置3的外壳37可以为长方形、或正方形或圆形，或其他形状，在本实施例中为长方形结构，壳体37内部的腔体32被复合活性碳过滤芯32分为两个腔体，其中第一腔体上设有进气口35，第二腔体上设有排气口37，排气口可以设置多个，在本实施例中排气口设有两个，两个排气口，进气口35连接风机2，两个排气口37通过两个排气管道62连接补风口4两端。

该通风柜中采取了多个传感器用于检测系统运行状况，具体来说，如图2、5所述，空气净化过滤及再生装置3的第二腔体上还设有检测口36，该检测口36通过检测管道5连接至空气净化过滤及再生装置3前的进气管道上(在本实施例中连接至风机2前的进气管道61上)，检测管道5上设有VOC检测传感器51，压差传感器52和电磁阀53。

其中VOC检测传感器51检测净化后的空气质量，压差传感器52检测空气净化过滤及再生装置3前后的压力差，当滤芯阻塞时，压差传感器52会检测到前后压力的上升，当压差超过一个设定的数值时，说明滤芯存在一定程度的堵塞可能，需要进行滤芯的检查保养或更换，控制系统会发出警报，通知用户检查更换滤芯。电磁阀53在空气净化过滤及再生装置3的复合活性碳过滤芯32再生工作模式下，电磁阀53为关闭状态，切断空气检测管道5，从而保护后端的VOC检测传感器51，避免其长时间暴露在高浓度的VOC环境下，造成VOC检测传感器的老化或损害，VOC检测传感器51用于在空气净化过滤及再生装置3净化工作模式下，检测经过活性炭过滤后的空气中VOC的含量，当空气中VOC的含量超过一定浓度时，自动调节风机转速，增大通风量并且发出提示，提醒操作人员增大排风或进行设备检查。

所述的补风口4为设置在通风柜顶部的长条状管道，该长条状管道上设有多个均匀排列的出气口，净化后的空气通过补风口排出，形成风幕，保护操作人员头部，在操作视窗口形成保护风幕，防止操作人员空过口鼻吸入污染物，造成身体上的损害。

本发明空气净化过滤及再生装置3有两种工作模式：空气净化工作模式和再生工作模式：

在空气净化工作模式下，污染空气在风机2的驱动下，从进风口1，沿着进气管道61流通进入空气净化过滤及再生装置3，其中的VOC等有害物质被复合活性碳过滤芯32所吸附，使得空气中的VOC等可挥发物质浓度被逐步降低，当复合活性碳过滤芯32中吸附的VOC等有害物质不断积累，达到一定的程度时，为了保证复合活性碳过滤芯32能继续吸附VOC等有害物质，需要对活性炭过滤器进行吸附功能再生；

在再生工作模式下，埋设在复合活性碳过滤芯32中的导电线圈33通入高频交流电，产生高频变化的磁场，复合活性碳过滤芯32中的铁磁材料在高频变化的磁场下，感应产生涡流，使得复合活性碳过滤芯32被加热，从而使得复合活性碳过滤芯32中的VOC等有害物质被释放出来，通过风道103从柜顶排风口104排出，在经过一定时间的再生后，复合活性碳过滤芯32重新恢复吸附功能。再生一般设置在夜间(具体时间可设置，如0：00到2：00)无工作人员操作通风柜时自动运行，运行时，要确保通风柜柜门是关闭状态，同时需要开启通风柜室外排风装置，把通风柜内含有VOC等有害物质较高空气排放到室外，避免污染释放到室内，滤芯内预埋由温度传感器34，可以精确控制过滤材料再生时的温度，防止过热造成的滤芯损坏。

对比例

采用如图1所示现有某著名美国品牌常规通风柜为对比例

将实施例1所述循环自净结构通风柜与对比例所述通风柜进行比较，两者大小相同，工作台101、柜门102、风道103和柜顶排风口104都相同，进行试验。

性能结果如下表所示：

测试项目	实施例1	对比例
			管道外排总风量	441m<sup>3</sup>/h	1100m<sup>3</sup>/h
通风柜面风速	0.46m/s	0.5m/s
			通风柜残留浓度	0.01ppm	0.01ppm
滤芯使用寿命	24个月	无

从上表可以看出，本发明通风柜保证有害气体能够有效快速地排出的前提下，降低了通风柜的外排总风量。从而能有效的降低实验室所消耗的能耗。

在一般装用空调的实验室，因实验室向室外排风所造成的新风负荷的能量消耗是非常高的。因此，减少排风量是降低能耗的关键。

实施例2

如图7所示，循环自净结构(包括上述管道依次连接的进风口1、风机2、空气净化过滤及再生装置3和补风口4)布置在通风柜顶部；采用向通风柜外侧补风的方式对通风柜进行补风。其余同实施例1。

实施例3

如图8所示，所述的补风口4设置在通风柜柜门处，从通风柜背板处进风，从上部和翼板处补风，其余同实施例1。

实施例4

如图9所示，循环自净结构(包括上述管道依次连接的进风口1、风机2、空气净化过滤及再生装置3和补风口4)布置在通风柜顶部，其中(循环自净装置进风从通风柜翼板处引入，参见图通风柜翼板处空气流向箭头所示。)，其余同实施例2。

实施例5

如图10所示，循环自净结构包括上述管道依次连接的进风口1、风机2、空气净化过滤及再生装置3和补风口4，其中风机2设置在通风柜的风道内，风机2的入口设有过滤装置，风机2的出口分为两个支路，其中一个直接连通外部大气，另一支路连接空气净化过滤及再生装置3，补风口设置在在通风柜柜门外侧(该结构中，初级净化过滤装置和风机安装在通风柜导流板后面空间内，便于安装和维护，风机上部安装有三通阀门，控制初级净化后的空气流向，其中第一流向，打开第一阀门7，排放到室外，第二流向，打开第二阀门8，经过二级净化过滤作为回补风，补充到通风柜柜门外侧，由于经过二级净化过滤，回补风中挥发性有害物质被有效的祛除，避免挥发性有害物质逃逸到室内，造成人员的伤害。在初级净化过滤装置过滤功能再生的过程中，打开第一阀门7，关闭第二阀门8，使得有害物质含量高的空气直接排放到室外，而不做为回补风向通风柜内进行补风。)。

Claims (10)

1.一种循环自净结构通风柜，其特征在于，包括通过管道依次连接的进风口(1)、风机(2)、空气净化过滤及再生装置(3)和补风口(4)，所述的循环气流经过进风口(1)均匀进入空气净化过滤及再生装置(3)，净化处理后通过补风口(4)补回通风柜内。

2.根据权利要求1所述的循环自净结构通风柜，其特征在于，所述的进风口(1)为长条状翼板与通风柜工作台之间形成的长条形开口，通过调节翼板的翻转角度，控制进风口大小，从而控制进风速度，使得进风均匀。

3.根据权利要求1所述的循环自净结构通风柜，其特征在于，所述的风机(2)安装在进风口(1)与空气净化过滤及再生装置(3)之间，将通风柜内气体从进风口(1)吸入空气净化过滤及再生装置(3)内。

4.根据权利要求1所述的循环自净结构通风柜，其特征在于，所述的风机(2)为超静音管道风机，采用变频调速控制，运行速度可调节，根据通风柜柜门打开幅度自动调节风机运转速度，或者通过操作面板手动设定运转速度，风机叶片采用超静音设计，运行噪音在55分贝以下。

5.根据权利要求1所述的循环自净结构通风柜，其特征在于，所述的空气净化过滤及再生装置(3)包括腔体(31)，以及腔体(31)内设置的复合活性碳过滤芯(32)，该复合活性碳过滤芯(32)内设有导电线圈(33)；

净化时，含有害气体的空气进入腔体(31)内，其中的有害物质被复合活性碳过滤芯(32)吸附，过滤后的洁净空气排出；

再生时，导电线圈(33)产生高频变化的磁场，在磁场作用下，复合活性碳过滤芯(32)内部会产生涡流，把复合材料加热，使得被吸附的有害物质从复合活性碳过滤芯(32)内释放出来，排放到室外。

6.根据权利要求5所述的循环自净结构通风柜，其特征在于，所述的复合活性碳过滤芯(32)内预埋有温度传感器(34)，精确控制过滤材料再生时的温度，防止过热造成的滤芯损坏。

7.根据权利要求5所述的循环自净结构通风柜，其特征在于，所述的腔体(32)被复合活性碳过滤芯(32)分为两个腔体，其中第一腔体上设有进气口(35)，第二腔体上设有排气口，进气口(35)连接风机，排气口通过排气管道连接补风口(4)。

8.根据权利要求1或7所述的循环自净结构通风柜，其特征在于，所述的空气净化过滤及再生装置(3)的排气口侧还设有检测口(36)，该检测口(36)通过检测管道(5)连接至空气净化过滤及再生装置(3)前的进气管道上，检测管道(5)上设有VOC检测传感器(51)，压差传感器(52)和电磁阀(53)，其中VOC检测传感器(51)检测净化后的空气质量，压差传感器(52)检测空气净化过滤及再生装置(3)前后的压力差，电磁阀(53)在空气净化过滤及再生装置(3)再生工作模式下关闭，保护检测管道(5)上的各传感器。

9.根据权利要求1所述的循环自净结构通风柜，其特征在于，所述的补风口(4)为设置在通风柜顶部的长条状管道，该长条状管道上设有均匀的出气口，净化后的空气通过补风口排出，形成风幕；

连接各组件的管道采用PVC或PP材质管材，耐酸碱腐蚀性好，且可现场进行裁切，管接头采用标准件，方便施工安装；

风机(2)外壳采用耐酸碱腐蚀性好的非金属材料制成。

10.根据权利要求1所述的循环自净结构通风柜，其特征在于，循环自净结构布置在通风柜下部底柜内部，或者布置在通风柜顶部；向通风柜补风的方式采用对通风柜内部的前上角或者下角进行补风；或者采用向通风柜外侧补风的方式对通风柜进行补风。

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