CN117959838A - 空气净化设备和空气净化控制方法 - Google Patents

空气净化设备和空气净化控制方法 Download PDF

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CN117959838A CN202410372814.1A CN202410372814A CN117959838A CN 117959838 A CN117959838 A CN 117959838A CN 202410372814 A CN202410372814 A CN 202410372814A CN 117959838 A CN117959838 A CN 117959838A
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Abstract

本发明提供了空气净化设备和空气净化控制方法，包括：箱体；过滤组件，设置于所述箱体内底部，包括多个线性排列设置的过滤筒，多个所述过滤筒依次连通，其中首尾过滤筒分别连通有风机和集气管；移动组件，设置于所述箱体内顶部，包括横向位移组件和纵向位移组件，所述横向位移组件用于过滤单元在所述过滤筒的排列方位移动，所述纵向位移组件用于所述过滤单元靠近所述过滤筒。连接组件，包括连接件和封闭件，所述连接件与所述纵向位移组件连接，所述连接件与所述封闭件连接，所述封闭件与所述过滤单元连接，所述封闭件通过所述连接件与所述过滤筒配合设置，本发明能够根据需求更换过滤单元，操作方便，过滤效率高。

Description

空气净化设备和空气净化控制方法
技术领域
本申请涉及空气净化技术领域，具体涉及空气净化设备和空气净化控制方法。
背景技术
空气净化器又称“空气清洁器”、空气清新机、净化器，它能够有效吸附PM2.5，提高空气清洁度，主要分为家用、商用、工业、楼宇。空气净化器中有多种不同过滤单元，使它能够向用户提供清洁和安全的空气。过滤单元技术主要有：光触媒、活性炭、合成纤维、HEAP高效材料、负离子发生器等。现有的空气净化器多采为复合型，即同时采用了多种过滤单元。
然而目前的空气净化器只能根据档位进行调节洁净空气量，且不能根据环境合理调节档位，档位过小不能达到所需洁净空气量，导致净化效果差，档位过大会造成功率过大，增大能耗，因此亟需一种空气净化设备和空气净化方法解决上述问题。
发明内容
（一）申请目的
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种空气净化设备和空气净化控制方法，用于解决现有技术按档位调节洁净空气量，控制不准确，不能根据环境合理调节洁净空气量，导致净化效果差的技术问题。
（二）技术方案
本申请公开一种空气净化设备，包括：
箱体；
过滤组件，设置于所述箱体内底部，包括多个线性排列设置的过滤筒，多个所述过滤筒依次连通，其中首尾过滤筒分别连通有风机和集气管；
移动组件，设置于所述箱体内顶部，包括横向位移组件和纵向位移组件，所述横向位移组件用于过滤单元在所述过滤筒的排列方位移动，所述纵向位移组件用于所述过滤单元靠近所述过滤筒；
连接组件，包括连接件和封闭件，所述连接件与所述纵向位移组件连接，所述连接件与所述封闭件连接，所述封闭件与所述过滤单元连接，所述封闭件通过所述连接件与所述过滤筒配合设置。
在一种可能的实施方式中，所述横向位移组件包括第一电机、丝杠和滑座，所述第一电机设置于所述箱体，所述第一电机输出端与所述丝杠连接，所述丝杠贯穿所述滑座，所述滑座与所述丝杠螺纹相连，所述纵向位移组件包括支架和第一气缸，所述支架与所述滑座连接，所述第一气缸设置于所述支架。
在一种可能的实施方式中，所述连接件包括推板、第二电机、第一齿轮、第二齿轮和转轴，所述第一气缸输出端与所述推板连接，所述推板与所述转轴转动连接，所述转轴与所述第一齿轮同心连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第二电机设置于所述推板，所述第二电机输出轴与所述第二齿轮同轴连接。
在一种可能的实施方式中，所述封闭件包括电磁连接板和盖板，所述电磁连接板与所述转轴连接，所述盖板与所述电磁连接板连接，所述过滤单元与所述盖板连接。
在一种可能的实施方式中，所述过滤单元设置有定位组件，所述定位组件包括第二气缸、活塞、套筒、套柱、止塞盘和弹簧，所述过滤筒筒壁上设置有功能孔，所述第二气缸输出端位于所述功能孔内，所述活塞位于所述第二气缸输出端下端且与所述功能孔滑动连接，所述过滤筒设置有与所述功能孔连通的内腔，所述内腔与所述过滤筒同心设置，所述套筒圆形阵列设置于所述内腔，所述套筒与所述内腔连通，所述止塞盘位于所述套筒内，所述套柱一端与所述止塞盘连接，所述套柱另一端可滑动凸出于过滤筒内，所述弹簧套设于套柱外壁且位于套筒内壁和止塞盘之间。
作为本申请的第二方面，还提供了一种空气净化控制方法，其特征在于，包括：
获取当前环境的环境参数和空气参数，根据所述环境参数和空气参数计算当前环境所需的洁净空气量；
计算不同过滤单元组合同一工况的洁净空气量，选取满足所述当前环境所需的洁净空气量的过滤单元组合为合格过滤单元组合；
获取所述合格过滤单元组合处理风量与能耗的关系曲线，根据所述关系曲线选择合格过滤单元组合的风量档位进行低能耗空气净化。
在一种可能的实施方式中，所述当前环境所需的洁净空气量的计算方法包括：
根据质量守恒定律：
其中，为当前环境体积；/>为室内PM2.5浓度；/>为时间，/>为室内 PM2.5 散发源强度，/>为室外 PM2.5 浓度，/>为渗漏风量，/>为PM2.5 从室外进入室内的穿透系数，/>为室内 PM2.5 的自然沉降率，/> 为洁净空气量；
其中，所述环境参数包括所述当前环境体积，所述空气参数包括所述室内PM2.5浓度、所述室内 PM2.5 散发源强度、所述室外 PM2.5 质量浓度、所述渗漏风量，所述PM2.5从室外进入室内的穿透系数，所述室内 PM2.5 的自然沉降率。
在一种可能的实施方式中，所述渗透风量的计算方法包括：
根据质量守恒定律：
其中，为t时刻室内CO2浓度 ，/>为室外CO2浓度；
通过CO2浓度衰减计算出渗透风量，所述CO2浓度衰减方程为：
其中，初始条件t=0，Y=Y(0)。
在一种可能的实施方式中，所述同一空气净化设备不同过滤单元组合的洁净空气量计算式为：
其中，为过滤单元组合的洁净空气量，/>为所述空气净化的处理风量，/>为过滤单元组合对 PM2.5 的一次过滤效率。
作为本申请的第三方面，本申请提供了一种空气净化控制系统，包括：
信息获取模块、用于获取当前环境的环境参数和空气参数；
当前洁净量计算模块、用于根据所述环境参数和空气参数计算当前环境所需的洁净空气量；
过滤单元洁净量计算模块、用于计算不同过滤单元组合同一工况的洁净空气量；
合格过滤单元组合选取模块、用于选取满足所述当前环境所需的洁净空气量的过滤单元组合为合格过滤单元组合；
关系曲线获取模块、用于获取所述合格过滤单元组合处理风量与能耗的关系曲线；
选择模块，用于根据所述关系曲线选择合格过滤单元组合的风量档位进行低能耗空气净化。
有益效果
本申请通过将过滤单元与封闭件连接，纵向位移组件与连接件连接，从而将过滤单元与移动组件连接，便于通过移动组件将过滤单元移动至过滤筒内实现安装配合，本申请可通过实际需要在过滤筒内安装过滤单元，且在过滤组件可安装多个过滤单元，通过过滤单元组合，提高过滤效果，通过封闭件将过滤单元密封在过滤筒内，对未安装过滤单元的过滤筒只需移动封闭件进行封闭，本发明过滤单元操作方便、便于清洗，能根据环境需要更换过滤单元，适用性强、净化效率高。
本申请的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本申请的实践中得到教导。本申请的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本申请，而不能理解为对本申请的保护范围的限制。
图1是本申请的一种空气净化设备的结构示意图；
图2是本申请的过滤筒的结构示意图；
图3是本申请的过滤筒中A的放大示意图；
图4是本申请的电磁连接板和盖板的结构示意图；
图5是本申请的一种空气净化控制方法的流程示意图；
图6是本申请的一种空气净化控制系统的框图。
其中，箱体10、第一电机21、丝杠22、滑座23、滑轨24、支架25、第一气缸26、推板31、第二电机32、第一齿轮33、第二齿轮34、转轴35、电磁连接板36、盖板37、安装槽371、过滤筒40、风机41、扩风口42、集气管43、第二气缸51、功能孔52、活塞53、内腔54、套筒55、套柱56、止塞盘57、弹簧58、过滤单元60。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
如图1-4所示，本申请公开一种空气净化设备，包括箱体10，箱体10内设置有移动组件、过滤组件、连接组件和定位组件。
过滤组件包括多个线性排列安装在箱体10内底部的过滤筒40，多个该过滤筒40通过管道依次连通，其中首尾过滤筒40分别连通有风机41和集气管43，风机41管道连通有位于箱体10外的扩风口42，集气管43延伸至箱体10外。
移动组件包括横向位移组件和纵向位移组件，横向位移组件包括第一电机21、丝杠22和滑座23，第一电机21安装于箱体10内顶部，第一电机21输出端与丝杠22连接，丝杠22贯穿滑座23，滑座23与丝杠22螺纹相连，箱体10内壁上安装有与滑座23滑动连接的滑轨24，纵向位移组件包括支架25和第一气缸26，支架25螺栓连接于滑座23下端，第一气缸26螺栓连接于支架25一侧。
连接组件包括连接件和封闭件，连接件包括推板31、第二电机32、第一齿轮33、第二齿轮34和转轴35，第一气缸26输出端与推板31螺栓连接，推板31与转轴35通过轴承转动连接，转轴35通过键连接安装于第一齿轮33圆心上，第一齿轮33与第二齿轮34啮合，第二电机32螺栓连接于推板31上，第二电机32输出轴与第二齿轮34同轴连接；封闭件包括电磁连接板36和盖板37，电磁连接板36与转轴35连接，电磁连接板36上一体设计有凸块，盖板37上开有与凸块契合的凹槽，盖板37为可被磁铁吸附的金属材质，盖板37通过凸块与凹槽契合与电磁连接板36连接，盖板37背离凸块的一侧为契合过滤筒40的安装槽371，安装槽371内上设有第一螺纹，过滤筒40外壁上设有与第一螺纹配合的第二螺纹，过滤单元60螺栓连接于安装槽371内，安装槽371与过滤筒40的接触部上安装有压力传感器，其中过滤单元60的横向移动方向与过滤筒40线性排列方向相同，且盖板37与过滤单元60同心设置。
定位组件包括第二气缸51、活塞53、套筒55、套柱56、止塞盘57和弹簧58，过滤筒40筒壁上设置有功能孔52，第二气缸51输出端位于功能孔52内，活塞53位于第二气缸51输出端下端且与功能孔52滑动连接，过滤筒40设置有与功能孔52连通的内腔54，内腔54与过滤筒40同心设置，套筒55圆形阵列设置于内腔54，套筒55与内腔54连通，止塞盘57位于套筒55内，所述套柱56一端与所述止塞盘57连接，所述套柱56另一端可滑动凸出于过滤筒40内，所述弹簧58套设于套柱56外壁且位于套筒55内壁和止塞盘57之间。
其中，第一电机21、第二电机32、第一气缸26、第二气缸51、压力传感器与电磁铁连接板均电连接控制器。
工作原理：本发明先将过滤单元60安装在盖板37的安装槽371内，启动电磁连接块，对盖板37进行吸附，从而将过滤单元60安装在第一气缸26上，此时即可启动第一电机21，将过滤单元60移动至对应的过滤筒40上方，再启动第一气缸26，将过滤筒40送入过滤筒40内，在该过程中，由于第一气缸26持续进给，盖板37与过滤筒40之间产生挤压力，安装槽371内的压力传感器达到第一压力阈值后，第一气缸26关闭，第二电机32启动，转动第二齿轮34，与之啮合的第一齿轮33带动盖板37转动，盖板37转动时与过滤筒40螺纹配合，在盖板37转动过程中，压力传感器的压力值增大，直至达到第二压力阈值，电磁连接板36断电，第一气缸26启动回到原位，第二气缸51启动，驱动活塞53下降，活塞53底部气体进入腔体内，腔体内气压增加，从而驱动多个止塞盘57在对应套筒55内相向滑动，挤压弹簧58，带动定位柱相向滑动，将过滤单元60固定安装在过滤筒40内的正中，对于不需要安装过滤单元60的过滤筒40只需安装盖板37即可。
综上，本发明结构简单、操作方便，在实际操作过程自动化程度高，便于针对实际环境情况更换过滤单元，也便于更换过滤单元进行清洗，且对过滤筒内的过滤单元，进行了定位安装，避免了过滤单元晃动对净化效率的影响。
作为本申请的第二方面，如图5所示，还提供了一种空气净化控制方法，包括：
S1：获取当前环境的环境参数和空气参数，根据所述环境参数和空气参数计算当前环境所需的洁净空气量；
其中，当前环境所需的洁净空气量的计算方法包括：
根据质量守恒定律：
其中，为当前环境体积，单位m3；/>为室内PM2.5浓度，单位mg/m3；/>为时间，单位h，/>为室内 PM2.5 散发源强度，单位mg/h，/>为室外 PM2.5 浓度，单位mg/m3，/>为渗漏风量，单位m3 /h，/>为PM2.5 从室外进入室内的穿透系数，/>为室内 PM2.5 的自然沉降率，（每小时），/>为洁净空气量，单位m3 /h；
具体的，室内PM2.5浓度、室外 PM2.5 浓度均可通过环境测试仪检测获取；取0.8，/>取0.09h-1；
室内 PM2.5 散发源强度获取方法包括：
获取环境参数和空气参数对应的预设PM2.5浓度变化曲线，其中，预设PM2.5浓度变化曲线为预先获取的标准净化条件下的PM2.5浓度变化曲线；
计算在预设时间间隔内PM2.5当前浓度变化值与预设PM2.5浓度变化曲线的预设浓度变化值的差值，得到PM2.5散发源强度。
其中，所述环境参数包括所述当前环境体积，所述空气参数包括所述室内PM2.5浓度、所述室内 PM2.5 散发源强度、所述室外 PM2.5 质量浓度、所述渗漏风量，所述PM2.5从室外进入室内的穿透系数，所述室内 PM2.5 的自然沉降率。
渗透风量的计算方法包括：
假设房间内任意时刻 CO2均匀分布，根据质量守恒定律：
其中，为t时刻室内CO2浓度，单位mg/m3 ，/>为室外CO2浓度，单位mg/m3；
通过CO2浓度衰减计算出渗透风量，所述CO2浓度衰减方程为：
其中，初始条件t=0，Y=Y(0)。
S2：计算不同过滤单元组合同一工况的洁净空气量，选取满足所述当前环境所需的洁净空气量的过滤单元组合为合格过滤单元组合；
其中，同一空气净化设备不同过滤单元组合的洁净空气量计算式为：
其中，为过滤单元组合的洁净空气量，单位为m3 /h，/>为所述空气净化的处理风量，单位m3 /h，/>为过滤单元组合对 PM2.5 的一次过滤效率。
S3：获取所述合格过滤单元组合处理风量与能耗的关系曲线，根据所述关系曲线选择合格过滤单元组合的风量档位进行低能耗空气净化。
在至少一个实施例中，过滤单元组合至少有初级滤网和驻极体；初级滤网和静电纺；初级滤网、HEPA和活性炭，分别计算出该过滤单元组合下的空气净化设备在同一工况下的洁净空气量，该工况的处理风量应是风机最低档位，过滤单元组合同一工况洁净空气量大于等于当前环境所需的洁净空气量，则该滤单元组合为合格过滤单元组合，计算其合格过滤单元组合处理风量与能耗的关系曲线，在该实施例中，当风量一定且小于 300m3 /h时，初效滤网、HEPA和活性炭的能耗最大，其次为初效滤网和驻极体，再次为初效滤网和静电纺，因此在考虑能耗的情况下，可以选择过滤单元组合初效滤网和静电纺，并且将档位调至风量小于 300m3 /h 的档位。
作为本申请的第三方面，如图6所示，本申请提供了一种空气净化控制系统，包括：
信息获取模块、用于获取当前环境的环境参数和空气参数；
当前洁净量计算模块、用于根据所述环境参数和空气参数计算当前环境所需的洁净空气量；
过滤单元洁净量计算模块、用于计算不同过滤单元组合同一工况的洁净空气量；
合格过滤单元组合选取模块、用于选取满足所述当前环境所需的洁净空气量的过滤单元组合为合格过滤单元组合；
关系曲线获取模块、用于获取所述合格过滤单元组合处理风量与能耗的关系曲线；
选择模块，用于根据所述关系曲线选择合格过滤单元组合的风量档位进行低能耗空气净化。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。
本领域的技术人员能够理解，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
虽然结合附图描述了本申请的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本申请的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种空气净化设备，其特征在于，包括：
箱体；
过滤组件，设置于所述箱体内底部，包括多个线性排列设置的过滤筒，多个所述过滤筒依次连通，其中首尾过滤筒分别连通有风机和集气管；
移动组件，设置于所述箱体内顶部，包括横向位移组件和纵向位移组件，所述横向位移组件用于过滤单元在所述过滤筒的排列方位移动，所述纵向位移组件用于所述过滤单元靠近所述过滤筒；
连接组件，包括连接件和封闭件，所述连接件与所述纵向位移组件连接，所述连接件与所述封闭件连接，所述封闭件与所述过滤单元连接，所述封闭件通过所述连接件与所述过滤筒配合设置。
2.根据权利要求1所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述横向位移组件包括第一电机、丝杠和滑座，所述第一电机设置于所述箱体，所述第一电机输出端与所述丝杠连接，所述丝杠贯穿所述滑座，所述滑座与所述丝杠螺纹相连，所述纵向位移组件包括支架和第一气缸，所述支架与所述滑座连接，所述第一气缸设置于所述支架。
3.根据权利要求2所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述连接件包括推板、第二电机、第一齿轮、第二齿轮和转轴，所述第一气缸输出端与所述推板连接，所述推板与所述转轴转动连接，所述转轴与所述第一齿轮同心连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第二电机设置于所述推板，所述第二电机输出轴与所述第二齿轮同轴连接。
4.根据权利要求3所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述封闭件包括电磁连接板和盖板，所述电磁连接板与所述转轴连接，所述盖板与所述电磁连接板连接，所述过滤单元与所述盖板连接。
5.根据权利要求4所述的一种空气净化设备，其特征在于，所述过滤单元设置有定位组件，所述定位组件包括第二气缸、活塞、套筒、套柱、止塞盘和弹簧，所述过滤筒筒壁上设置有功能孔，所述第二气缸输出端位于所述功能孔内，所述活塞位于所述第二气缸输出端下端且与所述功能孔滑动连接，所述过滤筒设置有与所述功能孔连通的内腔，所述内腔与所述过滤筒同心设置，所述套筒圆形阵列设置于所述内腔，所述套筒与所述内腔连通，所述止塞盘位于所述套筒内，所述套柱一端与所述止塞盘连接，所述套柱另一端可滑动凸出于过滤筒内，所述弹簧套设于套柱外壁且位于套筒内壁和止塞盘之间。
6.一种空气净化控制方法，其特征在于，包括：
获取当前环境的环境参数和空气参数，根据所述环境参数和空气参数计算当前环境所需的洁净空气量；
计算不同过滤单元组合同一工况的洁净空气量，选取满足所述当前环境所需的洁净空气量的过滤单元组合为合格过滤单元组合；
获取所述合格过滤单元组合处理风量与能耗的关系曲线，根据所述关系曲线选择合格过滤单元组合的风量档位进行低能耗空气净化。
7.根据权利要求6所述的一种空气净化控制方法，其特征在于，所述当前环境所需的洁净空气量的计算方法包括：
根据质量守恒定律：
；
其中，为当前环境体积；/>为室内PM2.5浓度；/>为时间，/>为室内 PM2.5 散发源强度，为室外 PM2.5 浓度，/>为渗漏风量，/>为PM2.5 从室外进入室内的穿透系数，/>为室内PM2.5 的自然沉降率，/>为洁净空气量；
其中，所述环境参数包括所述当前环境体积，所述空气参数包括所述室内PM2.5浓度、所述室内 PM2.5 散发源强度、所述室外 PM2.5 质量浓度、所述渗漏风量，所述PM2.5 从室外进入室内的穿透系数，所述室内 PM2.5 的自然沉降率。
8.根据权利要求7所述的一种空气净化控制方法，其特征在于，所述渗透风量的计算方法包括：
根据质量守恒定律：
；
其中，为t时刻室内CO2浓度，/>为室外CO2浓度；
通过CO2浓度衰减计算出渗透风量，所述CO2浓度衰减方程为：
；
其中，初始条件t=0，Y=Y(0)。
9.根据权利要求8所述的一种空气净化控制方法，其特征在于，所述同一空气净化设备不同过滤单元组合的洁净空气量计算式为：
；
其中，为过滤单元组合的洁净空气量，/>为所述空气净化的处理风量，/>为过滤单元组合对 PM2.5 的一次过滤效率。
10.一种空气净化控制系统，其特征在于，包括：
信息获取模块、用于获取当前环境的环境参数和空气参数；
当前洁净量计算模块、用于根据所述环境参数和空气参数计算当前环境所需的洁净空气量；
过滤单元洁净量计算模块、用于计算不同过滤单元组合同一工况的洁净空气量；
合格过滤单元组合选取模块、用于选取满足所述当前环境所需的洁净空气量的过滤单元组合为合格过滤单元组合；
关系曲线获取模块、用于获取所述合格过滤单元组合处理风量与能耗的关系曲线；
选择模块，用于根据所述关系曲线选择合格过滤单元组合的风量档位进行低能耗空气净化。
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