CN115151762A - 空气净化器 - Google Patents

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Abstract

根据前述权利要求之一所述的用于通过以下步骤对空气净化器的内表面或空气净化器中的过滤介质进行灭菌的方法：(a)使所述内表面或过滤介质经受气流；(B)使所述内表面或过滤介质经受离子云；并且其中步骤(A)和(B)是以任何顺序。

Description

空气净化器
技术领域
本发明涉及一种改进的空气净化器。
背景技术
US 2007 034 082公开了一种包括电离组件的空气净化器，该电离组件操作用以对通过净化器的气流中的微粒材料进行充电。带电微粒材料被吸引到过滤元件并被过滤元件保留下来，该过滤元件设置在电离组件下游并具有与带电微粒材料相反的电荷。通过过滤器的净化空气任选地与添加到净化气流中的芳香剂一起被引导出装置。所述电离组件形成有地面构件，该地面构件邻近电离构件设置以将由电离组件产生的电子保持在净化器内，并且因此防止静电放电发生在净化器外部。气流被风扇以有角度且基本层流的方式引导通过净化器，从而提高净化器的效率。
US 2002 141 131公开了一种改进的空气电离器设备，其包括空气入口、高压电源、电连接到高压电源用于产生离子的电极以及空气出口。设置鼓风机用于使空气通过空气入口流入空气电离器，并通过空气出口流出空气电离器。包括导电材料的有小孔的过滤器电耦合到电压源和地面中的至少一个。过滤器定位在空气入口、空气出口和电极中的至少一个上方，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空气流动通过过滤器。在一个优选的实施方案中，过滤器包括金属网格或筛网。
CN 105 823 131公开了一种教学区新风净化组合系统。该新风净化组合系统包括空气处理组件。该空气处理组件包括新风换气器和空气净化器。新风换气器和空气净化器独立设置，且固定到室内的不同位置，并且因此可以通过组合控制室内空气质量。根据所述教学区新风净化组合系统，通过恒氧空气净化器和净化型新风换气器的组合，可以打造恒净、恒氧、节能绿色生态教室，给学生提供一个安全、洁净的学习环境。
WO 2018/058716公开了一种新风净化一体机，其包括壳体(1)、室内回风进口(21)、室外新风出口(22)、新风送风口(2)、室内回风排出口(12)和设于壳体(1)内的电源控制装置；壳体(1)内依次设有一级过滤器(3)、热交换芯体(4)、排风机(5)、二级过滤器(6)、离子云除尘模块、送风机(9)和三级过滤器(10)；排风机(5)、离子云除尘模块和送风机(9)皆与电源控制装置电连接。该一体装置集通风及空气净化功能为一体，即插即用，不存在安装维修困难或安装空气管道并破坏房屋的结构问题，负离子生成量大，输送距离远，除尘杀菌效果强，而且操作期间不产生臭氧，从而保持健康的环境。
WO 2020/007549公开了一种用于空气净化装置的电离器，其中该电离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，其中该电离器包括电压源、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，以及用于对从第一极性切换到第二极性之间的时间间隔进行定时的定时器，并且其中在从0.2到20秒的时间段之后激活所述开关以切换所述极性。空气净化装置包括这种电离器、风扇和过滤器，并且其中所述电离器沿气流方向设置在所述风扇之后和所述过滤器之前。本发明还涉及包括这种电离器的车辆和包括这种空气净化装置的住宅。
尽管有现有技术，仍然需要改进的空气净化器，特别是在其整个工作寿命中更卫生的空气净化器。
空气净化器通过过滤器过滤环境空气而工作。因此，空气中的任何物质在理论上可被过滤器捕获。虽然从微粒过滤器到气体过滤器存在不同类型的过滤装置，但空气净化器运作的必要后果是它们还捕获在气流中捕捉的微生物。
空气净化器的常规特征还在于，主要的焦点是从环境空气中去除污染，并且存在指示正在去除微粒的各种传感器。因此，空气净化器以自动模式工作也是相当常规的，由此微粒的存在影响通过装置的气流速度。因此，当空气质量良好时，将净化器保持在空闲或待机模式以节约能量是很可能且通常希望的。
然而，当空气不通过净化器时，被过滤器捕捉的微生物能够快速生长并形成生物膜，所述生物膜可对有效过滤器寿命产生有害影响，并且还对居住在家庭环境中的用户造成健康危害。
发明内容
因此并且在第一方面，提供一种用于通过以下步骤对空气净化器的内表面或空气净化器中的过滤介质进行灭菌的方法：
(A)使所述内表面或过滤介质经受气流；
(B)使所述内表面或过滤介质经受离子云；及
其中步骤(A)和(B)是以任何顺序。
我们惊奇地发现，杀灭微生物所需的通风显著低于空气过滤所需的通风。此外，我们已经发现，使表面经受通风然后经受电离器，或反之亦然，提供增强的灭菌特性。
优选地，空气净化器包括可拆卸的过滤介质，其可以是微粒过滤器或气体过滤器。
在可拆卸过滤器处测得的气流速度在本领域中称为介质速度。介质速度是空气行进通过过滤器的速度。必须完美地控制介质速度以确保捕获最大量的颗粒。太快的话，许多污染物未经过滤就直接飞过。太慢的话，净化器没有足够快地达到房间最远的角落，无法起作用。
优选地，在可拆卸过滤器处测得的气流(A)速度(介质速度)为在过滤介质处测得的至少0.1cm s-1。过滤介质处的测量是从过滤介质表面的风扇侧上的空间中心点取得的。在存在多于一种过滤介质的情况下，针对通风测量所取的过滤介质是最靠近气流发生器并因此首先接受通风的过滤介质。
更优选地，在可拆卸过滤器处测得的气流速度为0.1至2.5cm s-1。更优选地，在可拆卸过滤器处测得的气流速度为0.8至1.2cm s-1。
所使用的电离器包括发射电极和接地电极。在施加合适的电压，优选–10至10kV，但更优选约–8至8kV范围的电压时，发射电极在发射器和接收器之间释放离子云。
发射电极优选是点、尖端或多个尖端或点，例如电刷，并且与电压源电连通。优选地，发射电极距离最近的过滤介质20cm以内，更优选15cm以内，特别优选10cm以内，最优选至多5cm以内，所述过滤介质在需要时在电离器激活期间通过将其浸入离子云中进行灭菌。该距离是从发射电极的尖端到最近的过滤介质的最近部分的距离，更具体地是过滤介质的过滤的部分，而不是例如结构框架。
接收电极优选为环形的金属部件，使得当离子离开发射器并随后被拉向接收器时，所得到的离子云是三维的。优选地，接收电极为沿气流方向远离发射电极延伸的笼的形式。更优选地，接收电极为网状布置的形式并且朝向过滤器延伸。这种延伸可以呈现半球形或部分圆柱形，使得接收电极在气流方向上位于发射电极的下游。
优选地，发射器居中地设置在环形形式的接收器之间。发射器可以设置成在使用期间指向或远离气流，但是优选地，发射器指向待灭菌的表面，例如内壁或过滤介质。
优选地，气流发生器产生与空气净化器的内表面和/或过滤介质的灭菌相称的气流1秒至10小时的时间段。
优选地，(A)和(B)以互斥方式进行。这意味着待灭菌的表面首先经受通风，然后当通风停止时将表面暴露于电离爆发。类似地，电离可以在通风之前进行。
还优选的是，重复通风和然后电离的顺序，或反之亦然，使得待灭菌的表面在间歇的基础上经受通风和电离。
优选地，(A)具有1分钟至10小时的持续时间。
优选地，(B)具有1分钟至10小时的持续时间。
在第二方面，提供一种空气净化器，其包括可拆卸的微粒或气体过滤器、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、以及与空气净化器的内表面和/或可拆卸的微粒或气体过滤器和电离器的灭菌相关的第二气流设置。
优选地，该空气净化器包括用于对内表面或过滤介质进行灭菌的可操作模式，由此通风对应于所述第二气流设置，并且这在电离期之前或之后被激活。
我们惊奇地发现，适度的气流速度与电离处理的组合可以防止微生物的生长，并极大地减少在过滤器更换期间吹入环境空气中以及释放到环境中的活微生物的流行。
这样的微生物包括革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、孢子、霉菌和真菌以及在所述微生物内的任何病毒。
我们惊奇地发现，通过提供低速通风然后提供电离爆发，或反之亦然，可以显著降低空气净化器的内表面上，特别是过滤介质上的微生物生存力。当净化器运行时，微生物在过滤器上生长并繁殖的风险没有增加。然而，当其处于空闲或待机模式且条件有利时，微生物生长。
在本发明的优选实施方案中，净化器确定了有益于微生物生长的条件的可能性，并且当认为存在这种条件时，其启动气流发生器和/或电离器以破坏过滤器上的微生物，或者甚至是净化器的内表面上的那些微生物。
当处理器确定条件有益于微生物生长时，例如参考来自温度传感器和湿度传感器的输入，然后参考适当的查找表，它要么例如通过视觉或听觉信号提供指示，要么将指示电子地提供到远程装置诸如移动电话，从而通知用户应该使用气流发生器，或者它以本文所述的低速自动致动风扇或叶轮，或自动致动电离器，并且其足以防止微生物生长或直接破坏微生物。重要的是要注意，电离器或风扇的这种激活仅在设备处于待机模式或空闲时是适当的。当电离器运行或风扇运行时，过滤器上不会生长微生物。
优选地，净化器具有第一模式，其中选择为以下任一种：无行动，其中由湿度传感器和温度传感器所确定的条件使得预期没有微生物生长或有低微生物生长；通过发往移动装置的电子信号进行的警报，以警告用户条件对微生物有利，并允许用户选择致动风扇；和提醒级别，其中提醒用户微生物生长是可能的并且强烈地建议用户致动风扇或叶轮，或电离器。
第二模式可以这样类似地操作：由温度和湿度传感器的输入来决定指示，但是代替提醒或警告，当条件使得微生物生长是可能时，机器自动开启。
当然，在适当的情况下，用户可以选择这两种模式之一。
当处理器确定条件有益于微生物生长时，它要么例如通过视觉或听觉信号提供指示，要么将指示电子地提供到远程装置诸如移动电话，从而通知用户应该使用气流发生器和/或电离器。
温度传感器在本领域中是已知的，并且可从Sensirion商购获得。温度传感器的合适实例包括STS3x系列。
湿度传感器在本领域中是已知的，并且可从Sensirion商购获得。湿度传感器的合适实例包括SHT3x系列。
在一个优选的实施方案中，基于来自所述传感器的输入来控制气流发生器和/或电离器的装置是自动进行的，例如通过处理器自动进行的。在这样的实施方案中，传感器在连续或间歇的基础上感测温度和/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确定条件是否有益于微生物生长。优选地，处理器基于温度或湿度确定条件是否有益于微生物生长。更优选地，处理器另外基于参数诸如地理位置、一天、一周、一个月或一个季节的时间或甚至污染水平以及发生的任何特定条件，例如病毒大流行或灌丛火灾，以及这些的任何组合来确定微生物生长的可能性。
例如，在亚洲，湿季通常由季风定义并出现在夏季。相反，欧洲和北美的夏季以更干燥的天气为特征。类似地，半球具有不同的季节特征。
优选地，地理位置由GPS或通过净化器WIFI能力来确定。它也可以通过安装过程期间的用户输入来提供。
净化器由任何合适的电源供电，其包括内部电源例如电池和外部电源。该电源用于驱动马达，该马达转而至少为气流发生器和电离器，如果存在的话，提供动力。
优选地，过滤介质包括碳、活性炭、无纺布、热塑性塑料、热固性材料、多孔泡沫、玻璃纤维、纸、高膨松纺粘纤网、低膨松纺粘纤网、熔喷纤网和/或双峰纤维直径熔喷介质中的至少一种。
优选地，可拆卸微粒过滤器是高效微粒空气(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，但是空气净化器通常不在适当位置制造有过滤器。它们实际上总是单独制造，并且最重要的是经常由与空气净化器本身的制造商不同的商业企业制造。过滤器的制造商也典型地制造用于由不同制造商制造的不同空气净化器型号的过滤器。微粒过滤器与预过滤器或存在的任何尘土过滤器形成对比。预过滤器和尘土过滤器不被认为是HEPA过滤器，因为它们不具有HEPA过滤器所表现出的微粒捕获能力。优选地，过滤器在应用到空气净化器之前被预先充电。
预过滤器是这样的过滤器，其具有低空气阻力并且还用作防戳装置，从而防止用户接触蜗壳或叶轮组件。预过滤器在空气净化的情况下不旨在表现出任何主要的效果。它们不具有专用微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。风扇可以是无叶片风扇、轴流式风扇，但优选的是，风扇是径流式风扇。
优选地，空气净化器包括电离器。优选地，电离器包括电晕放电尖端和接收电极。当电晕放电尖端受到适当的电压时，它在尖端和接收电极或接地电极之间产生离子云。
电离器优选设置在所述净化器的内部。然而，还优选的是，净化器包括另外设置在所述装置外部的电离器。更优选地，优选任何外部电离器设置在装置的顶部。将外部电离器设置在装置的顶部意味着当家庭灰尘颗粒通过空气落向地面时它们被电离，因此当它们开始带电时更可能聚集。当它们变得更聚集时，它们更容易被捕捉在由该装置产生的空气循环模式中并且因此更容易被过滤。
在电离器设置在装置内部的情况下，优选的是电离器在气流方向上位于可拆卸微粒过滤器之前。
优选地，该装置包括内部电离器和外部电离器。外部电离器促进家庭灰尘颗粒的聚集，内部电离器促进聚集的灰尘颗粒被可拆卸微粒过滤器捕获。在这两种情况下，电离允许较低密度的过滤介质和低空气速度(风扇)速度。
具体实施方式
实施例1
以下实验着手于评估单独的电离对基材在此情况下为微粒过滤器上的微生物生存力的影响。使电离器经受–5kV以发射离子流。
在该实验中施加到基材上的气流为零。
使用的微生物是金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，并且产生生物膜的培育期是5天。结果：
Figure BDA0003794718150000081
Figure BDA0003794718150000091
结论：
电离发射器越靠近基材，对微生物生存力的影响越好。此外，约2小时的电离爆发表现最佳。
实施例2
以下实验着手于评估单独的低通风对基材上的微生物生存力的影响。没有进行基材的电离。
使用的微生物是金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，并且产生生物膜的培育期是5天。结果：
气流速度(m s<sup>-1</sup>) 0.018 0.4 1
微生物对数减少 –0.75 0.52 1.2
0.018m s-1的低通风导致微生物生长没有减少，但这仍导致生长有些减慢。
实施例3
设置空气净化器使得微粒过滤器经受电离以及低通风(1.0cm s-1)。通风持续10小时，电离持续2小时，电离步骤首先进行。
再次，将电离器设定在–5kV，并使测试微生物(金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)和绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa))在测试前生长5天。
对照显示对数微生物计数为6，而测试评分为2.5。
实施例4
设置空气净化器，使净化器的内表面经受电离及低通风(1.0cm s-1)。通风持续10小时，电离持续2小时，电离步骤首先进行。
再次，将电离器设定在–5kV，并使测试微生物(金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)和绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa))在测试前生长5天。
对照显示152个微生物菌落，而测试评分显示6。

Claims (6)

1.通过以下步骤对空气净化器的内表面或空气净化器中的过滤介质进行灭菌的方法：(a)使所述内表面或过滤介质经受气流；(B)使所述内表面或过滤介质经受离子云；其中步骤(A)和(B)是以任何顺序。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述空气净化器包括可拆卸过滤介质，并且其中在步骤(A)期间在所述可拆卸过滤介质处测得的气流速度为0.1至1.2cm s-1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中(A)和(B)以互斥方式进行。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中(A)具有1分钟至10小时的持续时间。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中(B)具有1分钟至10小时的持续时间。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述空气净化器包括可拆卸的微粒或气体过滤器、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、以及与所述空气净化器的内表面和/或可拆卸的微粒或气体过滤器的灭菌相关的第二气流设置。
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