室内多功能空气净化器的设计与研究

陈春莲， 颜晓磊

（湖南长重机器股份有限公司，长沙 410014）

室内多功能空气净化器的设计与研究

陈春莲， 颜晓磊

（湖南长重机器股份有限公司，长沙 410014）

针对目前国内空气质量日益恶化，研发设计一种用于室内的多功能空气净化器，该净化器自动化程度高，空气净化效果好，可以除去空气中的PM2.5及有毒、有害气体及物质，为室内提供清洁健康的空气。

多功能；空气净化器；设计

0 引言

PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，比表面积大，活性强，易附带有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

近几年，我国空气质量不容乐观，北京、哈尔滨等地连续发生严重的雾霾天气，罪魁祸首就是PM2.5。PM2.5给我们的生活造成了很大影响。而这种影响，随着空气质量的不断恶化，也从室外走进了室内。为了保住最后一个避风港，需要在室内完成PM2.5的吸附任务。然而，传统的室内空气净化器，只能对空气中的有害气体（如甲醛）进行吸附，而不能对PM2.5进行吸附；同时，传统的空气净化器的吸附层不易更换，长时间将影响空气的吸附效果。

1 室内多功能空气净化器的设计方法及效果

为了解决上述问题，设计了一种室内多功能空气净化器，该空气净化器不仅可以保持原有空气净化器净化空气的作用，而且可以吸附空气中的PM2.5，同时该空气净化器通过设置可更换吸附层，长期保持良好的吸附效果。

1.1 室内多功能空气净化器的设计方法

室内多功能空气净化器包括净化端和清洗端；净化端包括设置在下方的用于去除PM2.5的第一空气净化层，设置在上方的用于去除空气异味的第二空气净化层，设置在第一空气净化层下方的吹风机，在吹风机的作用下，空气依次经过第一空气净化层和第二空气净化层；第一空气净化层包括第一环形导轨，设置在第一环形导轨直径两端位置的2块微孔陶瓷板，一块微孔陶瓷板位于净化端，另一块微孔陶瓷板位于清洗端，2块微孔陶瓷板能够以相同的速度沿第一环形导轨转动；第二空气净化层包括第二环形导轨，设置在第二环形导轨直径两端位置的两块活性炭板，一块活性炭板位于净化端，另一块活性炭板位于清洗端，2块活性炭板能够以相同的速度沿第二环形导轨转动；清洗端包括与第一空气净化层位于相同水平高度的微孔陶瓷板清洗层，与第二空气净化层位于相同水平高度的活性炭板清洗层；微孔陶瓷板清洗层包括设置于微孔陶瓷板上方的吹风系统和紫外消毒灯，设置于微孔陶瓷板下方的喷水系统和滚刷，所述的喷水系统和滚刷一起以竖直方向为轴转动；活性炭板清洗层包括设置于活性炭板上方的烟气排气孔，设置于活性炭板下方的加热系统，设置于活性炭板上方和下方的日光灯；微孔陶瓷板清洗层和活性炭板清洗层彼此分离设置。第一空气净化层下方设置有压力传感器。该空气净化器，第二空气净化层下方设置有定时器和气体传感器。气体传感器至少包括CO浓度传感器、甲醛浓度传感器、尼古丁浓度传感器中的一种。日光灯为传统型荧光灯或无极荧光灯。该室内多功能空气净化器，还包括设置在净化端外侧的空气检测装置，所述的空气检测装置内设置有第二气体传感器。

1.2 室内多功能空气净化器的有益效果

该室内空气净化器的有益效果包括以下几个方面：

1）由于设置有用于去除PM2.5的第一空气净化层，和用于去除空气异味的第二空气净化层，因此相比于传统空气净化装置，在去除空气异味的同时，增加了去除PM2.5的效果，使本发明空气净化效果更好。

2）由于第一空气净化层采用微孔陶瓷板，因此在去除PM2.5时，具有价格低廉、便于更换的效果。

3）由于在净化的过程中，空气为从下到上的流动方式，因此在重力的作用下，有利于PM2.5沉积在微孔陶瓷板上，增加了PM2.5的去除效果。

4）由于在第一空气净化层和第二空气净化层上均设置有导轨，并相应设置有2块微孔陶瓷板和两块活性炭板，因此可以实现对微孔陶瓷板和活性炭板的更换，有利于保持空气净化效果。

5）由于在微孔陶瓷板清洗层的微孔陶瓷板上方设置有吹风系统和紫外消毒灯，下方设置有喷水系统和滚刷，因此可以通过刷洗和吹风，以及光照消毒的方式恢复微孔陶瓷板的吸附能力。

6）由于在活性炭板清洗层的活性炭板上方设置有烟气排气孔，下方设置有加热系统，上方和下方设置有日光灯，因此可以通过加热和光照的方式使活性炭板表面吸附的有害气体挥发，并从烟气排气孔排出，恢复活性炭板的吸附能力。

7）微孔陶瓷板清洗层和活性炭板清洗层彼此分离设置，有效避免从活性炭板挥发出的有害气体通过微孔陶瓷板清洗层进入室内。

2 多功能空气净化器的具体实施

2.1 实施例一

本实施例的室内多功能空气净化器结构示意图如图1所示。该空气净化器包括净化端和清洗端；净化端包括设置在下方的用于去除PM2.5的第一空气净化层1，设置在上方的用于去除空气异味的第二空气净化层2，设置在第一空气净化层1下方的吹风机3，在吹风机3的作用下，空气依次经过第一空气净化层1和第二空气净化层2；第一空气净化层1包括第一环形导轨1-1，设置在第一环形导轨1-1直径两端位置的2块微孔陶瓷板1-2，一块微孔陶瓷板1-2位于净化端，另一块微孔陶瓷板1-2位于清洗端，2块微孔陶瓷板1-2能够以相同的速度沿第一环形导轨1-1转动；第二空气净化层2包括第二环形导轨2-1，设置在第二环形导轨2-1直径两端位置的2块活性炭板2-2，一块活性炭板2-2位于净化端，另一块活性炭板2-2位于清洗端，2块活性炭板2-2能够以相同的速度沿第二环形导轨2-1转动；清洗端包括与第一空气净化层1位于相同水平高度的微孔陶瓷板清洗层4，与第二空气净化层2位于相同水平高度的活性炭板清洗层5。

图1 室内多功能空气净化器的结构示意图

该微孔陶瓷板清洗层4包括设置于微孔陶瓷板1-2上方的吹风系统4-1和紫外消毒灯4-2，设置于微孔陶瓷板1-2下方的喷水系统4-3和滚刷4-4，喷水系统4-3和滚刷4-4一起以竖直方向为轴转动；活性炭板清洗层5包括设置于活性炭板2-2上方的烟气排气孔5-1，设置于活性炭板2-2下方的加热系统5-2，设置于活性炭板2-2上方和下方的日光灯5-3；微孔陶瓷板清洗层4和活性炭板清洗层5彼此分离设置。

该室内多功能空气净化器的第一空气净化层1下方设置有压力传感器6。设置压力传感器6的作用为：如果微孔陶瓷板1-2吸附的PM2.5颗粒足够多，会堵塞微孔陶瓷板1-2表面微米级或亚微米级的孔，气体无法通过微孔陶瓷板1-2就会造成局部压强过高，通过压力传感器6检测第一空气净化层1下方的气体压强，就可以判断微孔陶瓷板1-2是否需要更换，进而及时更换微孔陶瓷板1-2，保持PM2.5颗粒去除效果。

该室内多功能空气净化器的第二空气净化层2下方设置有定时器7和气体传感器8，气体传感器8至少包括CO浓度传感器、甲醛浓度传感器、尼古丁浓度传感器中的一种。设置定时器7的作用为：可以设置每隔一段时间后，对活性炭板2-2进行更换，进而保持第二空气净化层2对空气的净化效果。设置气体传感器8的作用为：当检测到的有害气体浓度超过阈值时，认为活性炭板2-2已经吸附饱和，不利于吸附更多的有害气体，需要对活性炭板2-2进行更换，进而及时更换活性炭板2-2，保持空气的净化效果。定时器7和气体传感器8可以单独使用，也可以组合使用。该室内多功能空气净化器的日光灯5-3为传统型荧光灯或无极荧光灯。

2.2 实施例二

本实施例的室内多功能空气净化器，与具体实施例一的不同在于，在净化端外侧，还设置有空气检测装置，空气检测装置内设置有与气体传感器8相同的第二气体传感器。在净化端外侧增加空气检测装置，可以根据空气质量自动启动室内多功能空气净化器，实现在无人时自动净化空气。在净化端外侧增加空气检测装置，还可以提示是否需要净化空气，避免不需要净化空气时，启动室内多功能空气净化器造成的电能的浪费。

3 结语

室内多功能空气净化器属于空气净化器；该空气净化器包括净化端和清洗端，净化端包括用于去除PM2.5的第一空气净化层和用于去除空气异味的第二空气净化层，第一空气净化层包括可以相互更换位置的2块微孔陶瓷板，第二空气净化层包括可以相互更换位置的2块活性炭板；清洗端包括微孔陶瓷板清洗层和活性炭板清洗层，微孔陶瓷板清洗层包括吹风系统、紫外消毒灯、喷水系统和滚刷；活性炭板清洗层包括烟气排气孔、加热系统和日光灯；该空气净化器不仅可以保持原有空气净化器净化空气的作用，而且可以吸附空气中的PM2.5，同时该空气净化器通过设置可更换吸附层，长期保持良好的吸附效果。

［1］陈春莲,肖熳.一种室内多功能空气净化器：中国,201410423067.6［P］.2014-08-26.

［2］Cohen D D，Stelcer E，Hawas O.Study on Sources of PM2.5 Inhalable Air Particles From Liangxiang by PIXE ［J］.Annual Report for China Institute of Atomic Energy，2005（1）：131-133.

［3］王志勇，邓高峰，徐昭炜，等.静电式空气净化器对PM2.5净化效果研究［J］.环境与健康杂志，2013（7）：643-644.

（编辑 昊 天）

TH39

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1002-2333（2015）04-0275-02

陈春莲（1963—），女，高级经济师，研究方向为科技项目管理、项目管理、知识产权管理；

2014-12-11