TWI655400B - Air purifier using microalgae as a purification medium - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種空氣清淨機，其包含有一機殼、一設於機殼內之藻液循環單元及一設於機殼內之光源。藻液循環單元具有一儲液槽、一導流盤組及一泵浦，導流盤組設於儲液槽上方且具有二導流盤，該二導流盤可拆卸的上下組裝在一起且各具有一導流口，使得該二導流口相互錯開而形成一將藻液導引至儲液槽之導流通道，泵浦設於儲液槽內，使藻液產生循環流動，光源提供光線給藻液，使藻液在循環流動的過程中進行光合作用。藉此，本發明利用微藻的特性吸收空氣中的二氧化碳，並利用機殼內的水分子完全攔截如PM2.5的汙染物，進而達到淨化空氣的效果。

Description

使用微藻作為淨化媒介之空氣清淨機

本發明與空氣清淨機有關，特別是指一種使用微藻作為淨化媒介之空氣清淨機。

源自於溫室效應之全球暖化已經在許多地區產生氣候、生態及環境等各方面的問題，例如：溫度升高、海平面上升、珊瑚白化、極端氣候及糧食短缺等等。在造成溫室效應的氣體當中，最主要的是二氧化碳，原本可以藉由熱帶雨林來吸收二氧化碳，但是因為人類的過度開發破壞了森林這道防禦工事，間接連帶破壞了碳迴圈的平衡功能。

在人類大量的開發與物質文明的蓬勃發展之下，長久所累積下來的空汙問題是造成許多疾病（如肺癌）的重要原因，因此，為了達到淨化空氣的目的，家家戶戶幾乎都會添購至少一台空氣清淨機，使髒空氣通過機內的濾網之後，藉由濾網清除或吸附各種汙染物，再將淨化後的空氣釋放出來。然而目前市面上的空氣清淨機所使用的濾網基本上無法完全過濾像是PM2.5或PM1.0等懸浮微粒，而且也無法處理被聯合國認定為指標汙染物的二氧化碳，此外，前述濾網受限於容汙量，在阻塞後會喪失攔截汙染物的功能，因而在使用一段時間後需要進行更換，對於使用者來說除了會產生額外的費用之外，由於濾網本身無法回收處理，若隨意丟棄可能對環境造成二次汙染的問題。

本發明之主要目的在於提供一種空氣清淨機，其使用微藻作為淨化媒介，不但能吸收二氧化碳，同時利用微藻本身的特性來吸附各種有毒物質，另外在使用一段時間後可以將微藻進行回收再利用。

為了達成上述主要目的，本發明之空氣清淨機包含有一機殼、一風扇、一藻液循環單元及一光源。該機殼具有一位於底部之入風口與一位於頂部之出風口；該風扇設於該機殼內且鄰近於該機殼之出風口，用以將過濾後的空氣排出該機殼外；該藻液循環單元具有一儲液槽、一導流盤組及一泵浦，該儲液槽可拆卸地設於該機殼內，該導流盤組設於該儲液槽的上方且具有二呈上下排列之導流盤，該二導流盤分別具有一導流口，該二導流盤可拆卸地組裝在一起，使該二導流盤之導流口相互錯開而形成一用以將藻液導引至該儲液槽之導流通道，該泵浦設於該儲液槽內，用以使該藻液產生循環流動；該光源設於該機殼內，用以提供光線給該藻液，使該藻液在循環流動的過程中能同時進行光合作用。

由上述可知，當外界的髒空氣從該機殼之入風口進到該機殼內部之後，藉由該藻液在行使光合作用時能吸收二氧化碳的特性，不但能夠達到減碳效果，加上該藻液本身及水流產生之水分子原本就可以吸附空氣中的各種有害物質(如PM2.5或揮發性有機化合物)，使進入該機殼內部的髒空氣能有效獲得淨化，最後再利用該風扇將乾淨空氣經由該機殼之出風口排出該機殼外。至於該藻液在使用一段時間之後可以被回收再利用，作為有機肥之基本原料而對土壤之復育有無可取代的功效。

更佳地，該機殼具有一底座、二相對之導軌、一中空柱身及一上蓋，該底座承接住該儲液槽之底部，該二導軌之底端插設於該底座，且該二導軌之內周面分別設有一該光源，該中空柱身之底端抵靠於該底座，該中空柱身之內周面設有二相對之滑塊，該中空柱身藉由該二滑塊可上下滑移地設於該二導軌，該中空柱身之底部具有該入風口，該上蓋設於該中空柱身之頂端且具有該出風口。藉此，該中空柱身可以連同該上蓋一起相對該底座上下滑移，以便對該機殼進行開啟或關閉。

更佳地，該機殼更具有一固定座，該固定座設於該中空柱身之頂端且位於該上蓋的下方，該固定座具有一通風口，該通風口連通該上蓋之出風口。藉此，該固定座一方面用來讓該風扇固定於該固定座的下方且正對於該通風口，另一方面讓該二導軌之頂端進行插設固定。

更佳地，該藻液循環單元更具有一上定位座與一下定位座，該上定位座連接於該機殼之固定座且位於該風扇的下方，該下定位座可拆卸地設於該儲液槽之頂端，且該下定位座具有一連通該導流通道與該儲液槽之流出口；該導流盤組更具有一上轉接件、一中轉接件及一下轉接件，該上轉接件可拆卸地設於該上定位座與其中一該導流盤之間，該中轉接件可拆卸地設於該二導流盤之間，該下轉接件可拆卸地設於另外一該導流盤與該下定位座之間。

更進一步言之，該上定位座之底面具有一上定位部，該下定位座之頂面具有一下定位部，各該導流盤之頂面具有一凸環部，各該導流盤之底面具有一對應該凸環部之凹環部。該上轉接件具有一第一上環部、一第一下環部及二相對之第一延伸部，該第一上環部之底端連接該第一下環部之頂端，該二第一延伸部連接該第一上環部之頂端，該中轉接件具有一第二上環部、一第二下環部及一第二延伸部，該第二上環部之底端連接該第二下環部之頂端，該第二延伸部連接該第二上環部之頂端，該下轉接件具有一第三上環部、一第三下環部及一第三延伸部，該第三上環部之底端連接該第三下環部之頂端，該第三延伸部連接該第三上環部之頂端。在組裝時，該上轉接件之該二第一延伸部分別定位於該上定位座之一該定位部，該下轉接件之第三下環部定位於該下定位座之下定位部，該上轉接件之第一下環部插設於其中一該導流盤之凸環部，該下轉接件之第三延伸部插設於另外一該導流盤之凹環部，該中轉接件之第二延伸部與該中轉接件之第二下環部插設於該二導流盤之凹、凸環部。藉此，該二導流盤及該上、下定位座之間透過該上、中及下轉接件達到可拆卸的效果。

更佳地， 各該導流盤具有一承接壁，該承接壁具有一第一階部與一鄰接於該第一階部之第二階部，該第一階部的高度高於該第二階部的高度，該導流口設於該第二階部。藉此，各該導流盤之承接壁可以利用高度差對該藻液形成緩衝效果。

更佳地，該機殼內設有二個二氧化碳感測器，其中一該二氧化碳感測器位於該入風口，另外一該二氧化碳感測器位於該出風口，如此可以分別感測以上兩個位置的二氧化碳濃度。

更佳地，該機殼設有一控制模組，該控制模組具有一控制單元與一人機介面，該控制單元電性連接該二二氧化碳感測器，用以計算二氧化碳濃度在該入風口與該出風口的差異，該人機介面電性連接該控制單元，用以即時顯示前述計算結果。

更佳地，該控制單元經由一無線傳輸模組(如Wi-Fi)連接至一雲端裝置進行雙向資料傳輸，讓使用者可以透過一可攜式電子裝置跟該雲端裝置連線，以便隨時隨地監控空氣品質，還可以在特殊狀況下(如功能異常或空氣品質指標到達危險等級)收到警告訊號。

有關本發明所提供之空氣清淨機的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

以下藉由所列舉之若干較佳實施例配合圖式，詳細說明本發明的技術內容及特徵，本說明書內容所提及的“頂”、“底”、“上” 、“下”、“內”、“外”等方向性形容用語，只是以正常使用方向為基準之例示描述用語，並非作為限制主張範圍之用意。

請先參閱第1至3圖，本發明之空氣清淨機10包含有一機殼20、一風扇30、一藻液循環單元40，以及二相對之光源56。

機殼20具有一底座21、一中空柱身22、一上蓋24、一固定座26，以及二相對之導軌28。底座21內用來安裝一電源供應器32(如第4圖所示)；中空柱身22之底端抵靠於底座21，且中空柱身22之底端具有多個入風口23；上蓋24固接於中空柱身22之頂端，且上蓋24具有多個出風口25；固定座26固設於中空柱身22之頂端且位於上蓋24的下方，固定座26具有一通風口27跟上蓋24之出風口25連通；該二導軌28之頂端插設於固定座26，該二導軌28之底端插設於底座21。此外，中空柱身22之內周面設有二相對之滑塊29，中空柱身22藉由該二滑塊29分別嵌卡於該二導軌28，使得中空柱身22可以連同上蓋24一起相對底座21上下滑移來達到開啟(如第2圖所示)與關閉(如第1圖所示)的效果。

風扇30用來產生空氣對流。風扇30安裝於固定座26之下方且正對於固定座26之通風口27，並與電源供應器32作電性連接。

藻液循環單元40具有一上定位座41、一儲液槽44、一下定位座46、一導流盤組50，以及一泵浦49，如第3及4圖所示：

上定位座41連接於機殼20之固定座26且位於風扇30的下方。上定位座41之底面具有二個呈弧狀且彼此相對之上定位部43(如第3及6圖所示)。

儲液槽44設於機殼20之底座21，主要是用來儲放藻液12(主要成分為微藻)。

下定位座46設於儲液槽44之頂端。下定位座46具有一呈環狀之下定位部47及多個連通儲液槽44之流出口48。

導流盤組50在本實施例中具有八個導流盤51、一個上轉接件52、六個中轉接件53及一個下轉接件54，前述各元件的數量可以根據實施例而加以調整，其中：

如第5圖所示，各導流盤51具有一周壁511與一承接壁512，周壁511連接於承接壁512之周緣。承接壁512之頂面具有一位於中央之凸環部513，承接壁512之底面具有一對應凸環部513之凹環部514(如第6圖所示)，此外，承接壁512具有一第一階部515與一鄰接於第一階部515之第二階部516，第一階部515的高度高於第二階部516的高度，第二階部516具有多個導流口517。

上轉接件52具有一第一上環部521、一第一下環部522及二相對之第一延伸部523。第一上環部521之底端一體地連接於第一下環部522之頂端，第一延伸部523一體地連接於第一上環部521之頂端。

中轉接件53具有一第二上環部531、一第二下環部532及二相對之第二延伸部533。第二上環部531之底端一體地連接於第二下環部532之頂端，第二延伸部533一體地連接於第二上環部531之頂端。

下轉接件54具有一第三上環部541、一第三下環部542及二相對之第三延伸部543。第三上環部541之底端一體地連接於第三下環部542之頂端，第三延伸部543一體地連接於第三上環部541之頂端。

在配合上、下定位座41、46進行組裝時，如第6圖所示，上轉接件52之該二第一延伸部523分別抵靠定位於上定位座41之該二上定位部43，再如第7圖所示，下轉接件54之第三下環部542套設定位於下定位座46之下定位部47。此外，最上面與最下面的兩個導流盤51分別配合上、下轉接件52、54，如第6圖所示，上轉接件52之第一下環部522插設於最上面之導流盤51的凸環部513，再如第7圖所示，下轉接件54之第三延伸部543插設於最下面之導流盤51的凹環部514，至於每一個中轉接件53搭配上下相鄰兩個導流盤51，如第8圖所示，亦即中轉接件53藉由第二延伸部533與第二下環部532分別插設於上下相鄰兩個導流盤51之凹、凸環部514、513，如此即完成導流盤組50及上、下定位座41、46之間的組裝。

在組裝完成之後，所有導流盤51之承接壁512的第一、第二階部515、516會一左一右地交錯，使得所有導流盤51之導流口517亦會一左一右地錯開，進而使所有導流盤51之間形成一將藻液12以迂迴方式導引至儲液槽44之導流通道55，導流通道55之底端連通下定位座46之各個流出口48。藉此，如第4圖所示，藻液12即可從導流通道55經由下定位座46之流出口48流到儲液槽44內進行存放，至於在藻液12的流動過程中，藉由導流盤51之承接壁512的高度差設計，可以對藻液12起到緩衝效果，讓藻液12以穩定的速度流動。

泵浦49設於儲液槽44內，用以將儲液槽44之藻液12經由一輸液管45輸送至位於最上方之導流盤51，使藻液12產生循環流動。

各光源56(在本實施例中為LED燈條)設於機殼20之導軌28的內周面，主要用來對藻液12提供光線，使藻液12在循環流動的過程中同時進行光合作用。

請再參閱第3及4圖，本發明之空氣清淨機10在機殼20內更設置有二個二氧化碳感測器60，其中一個二氧化碳感測器60位於入風口23，另外一個二氧化碳感測器(圖中未示)則是跟其他不同的感測器(如一氧化碳感測器、二氧化碳感測器、PM2.5感測器及揮發性有機化合物感測器)整合成一個感測模組61，並設置於機殼20之固定座26內而鄰近於出風口25。藉由上述配置，可以感測空氣在通過藻液12前後的品質變化，特別是二氧化碳濃度在入風口23與出風口25的差異。

此外，本發明之空氣清淨機10更包含有一控制模組62，如第3及4圖所示，控制模組62設置於機殼20之上蓋24且由一控制單元63與一人機介面64整合而成。控制單元63一方面連接前述各個感測器，用以計算空氣在經過藻液12過濾後的變化數值，特別是計算二氧化碳濃度在入風口23與出風口25的改善比率，另一方面，控制單元63又連接風扇30、泵浦49及光源56，用以控制前述元件的啟動與關閉，至於人機介面64主要用來即時顯示控制單元63的計算結果，如第9圖所示，讓使用者可以方便查看目前所在位置的空氣品質狀況。此外，人機介面64也可以用來讓使用者進行開機、關機或其他功能的操作。

由上述可知，本發明之空氣清淨機10具有以下特色：

a) 由於二氧化碳是微藻進行光合作用時最重要的要素之一，因此，本發明利用微藻所製成的藻液12在循環流動的過程中利用光合作用吸收二氧化碳，再加上微藻本身及水流所產生之水分子原本就具有非常強大的能力可以吸附有毒物質(如重金屬、揮發性有機化合物或PM2.5)，所以本發明相較於傳統使用濾網的空氣清淨機更能有效達到淨化空氣的目的。

b) 用來承接藻液的導流盤組50是採用可拆卸的設計，另外用來容納導流盤組50之機殼20是採用上拉式的方式開啟，因此，使用者可以很輕易地將機殼打開，然後把導流盤組50拆卸下來進行清洗或更換的動作，以延長使用壽命。

c) 本發明所使用的藻液12為可回收再利用的材料，在使用一段時間之後可以拿來作為有機肥之基本原料，以避免對環境造成二次汙染，並且對土壤之復育有無可取代的功效。

d) 本發明設有一無線傳輸模組65(如Wi-Fi)，如第10圖所示，控制單元63經由無線傳輸模組65連接至一雲端裝置66進行雙向資料傳輸。藉此，一方面可以將相關數據進行保存，以利日後分析，另一方面可以讓使用者透過一可攜式電子裝置67(如智慧型手機)跟雲端裝置66進行連線，如此不但可以隨時隨地監控空氣品質，還可以在特殊狀況下(如某一項功能出現異常或者是空氣品質指標達到危險等級)接到警告訊息。

e) 本發明利用兩個二氧化碳感測器60來感測二氧化碳濃度在入風口23與出風口25的差異，並利用控制單元63計算出改善比率，如此即可進一步得到本發明對於二氧化碳的吸收量(每一部每年可吸收大約5公斤的二氧化碳)。藉此，若本發明的使用數量夠多，對於二氧化碳的吸收量就越大，累積下來所形成的碳排放權將會相當可觀。

10‧‧‧空氣清淨機

12‧‧‧藻液

20‧‧‧機殼

21‧‧‧底座

22‧‧‧中空柱身

23‧‧‧入風口

24‧‧‧上蓋

25‧‧‧出風口

26‧‧‧固定座

27‧‧‧通風口

28‧‧‧導軌

29‧‧‧滑塊

30‧‧‧風扇

32‧‧‧電源供應器

40‧‧‧藻液循環單元

41‧‧‧上定位座

43‧‧‧上定位部

44‧‧‧儲液槽

45‧‧‧輸液管

46‧‧‧下定位座

47‧‧‧下定位部

48‧‧‧流出口

49‧‧‧泵浦

50‧‧‧導流盤組

51‧‧‧導流盤

511‧‧‧周壁

512‧‧‧承接壁

513‧‧‧凸環部

514‧‧‧凹環部

515‧‧‧第一階部

516‧‧‧第二階部

517‧‧‧導流口

52‧‧‧上轉接件

521‧‧‧第一上環部

522‧‧‧第一下環部

523‧‧‧第一延伸部

53‧‧‧中轉接件

531‧‧‧第二上環部

532‧‧‧第二下環部

533‧‧‧第二延伸部

54‧‧‧下轉接件

541‧‧‧第三上環部

542‧‧‧第三下環部

543‧‧‧第三延伸部

55‧‧‧導流通道

56‧‧‧光源

60‧‧‧二氧化碳感測器

61‧‧‧感測模組

62‧‧‧控制模組

63‧‧‧控制單元

64‧‧‧人機介面

65‧‧‧無線傳輸模組

66‧‧‧雲端裝置

67‧‧‧可攜式電子裝置

第1圖為本發明之空氣清淨機的外觀立體圖。 第2圖為本發明之空氣清淨機的另一外觀立體圖，主要顯示機殼開啟後的狀態。 第3圖為本發明之空氣清淨機的立體分解圖。 第4圖為本發明之空氣清淨機的組合剖視圖。 第5圖為本發明之空氣清淨機所提供之導流盤組的立體分解圖。 第6圖為本發明之空氣清淨機的局部組合剖視圖，主要顯示上定位座、上轉接件及導流盤之間的關係。 第7圖為本發明之空氣清淨機的局部組合剖視圖，主要顯示下定位座、下轉接件及導流盤之間的關係。 第8圖為本發明之空氣清淨機的局部組合剖視圖，主要顯示中轉接件及上下相鄰兩個導流盤之間的關係。 第9圖為本發明之空氣清淨機所提供之人機介面的畫面示意圖。 第10圖為本發明之空氣清淨機、雲端裝置及可攜式電子裝置之間的連線示意圖。

Claims (9)

1. 一種空氣清淨機，包含有：一機殼，具有一位於底部之入風口與一位於頂部之出風口，該機殼具有一底座、二相對之導軌、一中空柱身及一上蓋，該二導軌之底端插設於該底座，該中空柱身之底端抵靠於該底座，該中空柱身之內周面設有二相對之滑塊，該中空柱身藉由該二滑塊可上下滑移地設於該二導軌，該中空柱身之底部具有該入風口，該上蓋設於該中空柱身之頂端且具有該出風口；一風扇，設於該機殼內且鄰近該機殼之出風口；一藻液循環單元，具有一儲液槽、一導流盤組及一泵浦，該儲液槽可拆卸地設於該機殼內，且該機殼之底座承接住該儲液槽之底端，該導流盤組設於該儲液槽的上方且具有二呈上下排列之導流盤，該二導流盤分別具有一導流口，該二導流盤之間可拆卸地組裝在一起，使該二導流盤之導流口相互錯開而形成一用以將藻液導引至該儲液槽之導流通道，該泵浦設於該儲液槽內，用以將該藻液導引至位於上方之該導流盤；以及一光源，設於該機殼內，且該機殼之二導軌的內周面分別設有一該光源，用以提供光線給該藻液。
2. 如請求項1所述之空氣清淨機，其中該機殼更具有一固定座，該固定座設於該中空柱身之頂端且位於該上蓋的下方，該固定座具有一通風口，該通風口連通該上蓋之出風口；該風扇設於 該固定座的下方且正對於該固定座之通風口；該二導軌之頂端插設於該固定座。
3. 如請求項2所述之空氣清淨機，其中該藻液循環單元更具有一上定位座與一下定位座，該上定位座連接於該機殼之固定座且位於該風扇的下方，該下定位座可拆卸地設於該儲液槽之頂端，該下定位座具有一連通該導流通道與該儲液槽之流出口；該導流盤組更具有一上轉接件、一中轉接件及一下轉接件，該上轉接件可拆卸地設於該上定位座與其中一該導流盤之間，該中轉接件可拆卸地設於該二導流盤之間，該下轉接件可拆卸地設於另外一該導流盤與該下定位座之間。
4. 如請求項3所述之空氣清淨機，其中該上定位座之底面具有一上定位部，該下定位座之頂面具有一下定位部，各該導流盤之頂面具有一凸環部，各該導流盤之底面具有一對應該凸環部之凹環部；該上轉接件具有一第一上環部、一第一下環部及二相對之第一延伸部，該第一上環部之底端連接該第一下環部之頂端，該二第一延伸部連接該第一上環部之頂端，該中轉接件具有一第二上環部、一第二下環部及一第二延伸部，該第二上環部之底端連接該第二下環部之頂端，該第二延伸部連接該第二上環部之頂端，該下轉接件具有一第三上環部、一第三下環部及一第三延伸部，該第三上環部之底端連接該第三下環部之頂端，該第三延伸部連接該第三上環部之頂端；該上轉接件之該二第一延伸部分別定位於該上定位座之一該定位部，該下轉接 件之第三下環部定位於該下定位座之下定位部，該上轉接件之第一下環部插設於其中一該導流盤之凸環部，該下轉接件之第三延伸部插設於另外一該導流盤之凹環部，該中轉接件之第二延伸部與該中轉接件之第二下環部插設於該二導流盤之凹、凸環部。
5. 如請求項1至4中任一項所述之空氣清淨機，其中各該導流盤具有一承接壁，該承接壁具有一第一階部與一鄰接於該第一階部之第二階部，該第一階部的高度高於該第二階部的高度，該第二階部具有該導流口。
6. 如請求項3或4所述之空氣清淨機，其中該藻液循環單元更具有一輸液管，該輸液管設於該機殼內，該輸液管之一端連接該泵浦，該輸液管之另一端固定於該上定位座。
7. 如請求項1所述之空氣清淨機，其中該機殼內設有二二氧化碳感測器，其中一該二氧化碳感測器位於該機殼之入風口，另外一該二氧化碳感測器位於該機殼之出風口。
8. 如請求項7所述之空氣清淨機，更包含有一控制模組，該控制模組設於該機殼內且具有一控制單元與一人機介面，該控制單元電性連接該二二氧化碳感測器，用以計算該二二氧化碳感測器對於二氧化碳濃度之感測值差異，該人機介面電性連接該控制單元，用以即時顯示該控制單元的計算結果。
9. 如請求項8所述之空氣清淨機，其中該機殼內設有一無線傳輸模組，該控制單元經由該無線傳輸模組連接至一雲端裝置進行雙向資料傳輸。