一种室内气流可调的空气净化机及高效净化方法.pdf

本发明公开了一种室内气流可调的空气净化机及高效净化方法，属于室内空气净化领域。本发明装置包括室内气流场调节系统、灰尘过滤系统、有毒有害气体吸收系统、二氧化碳吸收系统、供电系统、显示操作系统和控制系统。本发明的净化方法为：自动检测室内各处空气质量状况并显示，根据测得的空气质量数据，空气净化机通过一定控制方法将有毒有害气体驱赶到空气净化机的入风口附近；控制系统可以根据各污染物浓度状况自动采取适当的净化强度。本发明具有均匀、高效、节能净化室内空气的特点；可应用于家庭、办公室、会议室和病房等处空气净化。

权利要求书
1.  一种室内气流可调的空气净化机，其特征在于：包括室内气流场调节系统、灰尘过滤系统、有毒有害气体吸收系统、二氧化碳吸收系统、供电系统、显示操作系统和控制系统；从空气净化机前面板(23)到空气净化机后面板(10)依次分布二氧化碳吸收系统、有毒有害气体吸收系统和灰尘过滤系统；显示操作系统位于空气净化机前面板(23)右侧；所述二氧化碳吸收系统包括二氧化碳吸收板和横跨空气净化风道的滑道，二氧化碳吸收板可以在所述滑道内滑动；
所述供电系统由24V开关电源和9V稳压器组成；用于给空气净化机控制系统、显示操作系统、灰尘过滤系统以及各传感器供电；
所述显示操作系统由一块液晶显示屏和一块4×4矩阵键盘组成，用以实时显示室内各位置空气质量状况，并且通过键盘选择空气净化机的自动和手动净化模式；
所述控制系统由风机转速控制及紫外线灯组控制继电器(13)，电动球形出风口、入风口驱动模块(14)，凌阳单片机61A板和电平转换电路(15)和无线收发模块(17)组成；所述控制系统用以控制空气净化机各个系统的工作状态。

2.  根据权利要求1所述的一种室内气流可调的空气净化机，其特征在于：所述室内气流场调节系统，包括空气质量检测系统、风机(25)、电动球形入风口(3)和电动球形出风口(24)；风机(25)位于空气净化机前面板(23)内测；电动球形出风口(24)位于空气净化机前面板(23)外侧；电动球形入风口(3)位于空气净化机后面板(10)外侧。

3.  根据权利要求2所述的一种室内气流可调的空气净化机，其特征在于：所述空气质量检测系统由5到10个均匀分布于室内的空气质量检测模块(105)构成；空气质量检测系统用以检测空气中有毒有害气体浓度、二氧化碳浓度、灰尘浓度及其在室内的分布，并将数据无线传输给空气净化机控制系统；
每个所述空气质量检测模块(105)包括空气质量检测模块电路板(104)、无线收发装置(103)、二氧化碳浓度检测传感器(100)、灰尘浓度检测传感器(102)和有毒有害气体浓度检测传感器(101)；
无线收发装置(103)、二氧化碳浓度检测传感器(100)、灰尘浓度检测传感器(102)和有毒有害气体浓度检测传感器(101)均焊接在空气质量检测模块电路板(104)上；空气质量检测模块电路板(104)空白处为各传感器调理电路和供电电路。

4.  根据权利要求1所述的一种室内气流可调的空气净化机，其特征在于：所述灰尘过滤系统包括两层HEPA滤纸(2)和滤纸前后压差检测传感器(4)、光电接近开关(5)、步进电机(12)和步进电机驱动器(16)。

5.  根据权利要求1所述的一种室内气流可调的空气净化机，其特征在于：所述有毒有害气体吸收系统包括五块等距分布的二氧化钛活性炭复合板(28)和紫外线灯(27)组；紫外线灯(27)组在二氧化钛活性炭复合板(28)上方，并相互垂直。

6.  利用权利要求1所述的一种室内气流可调的空气净化机的高效净化方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，检测空气中有毒有害气体浓度、二氧化碳浓度、灰尘浓度及其在室内的分布，并将数据无线传输给空气净化机控制系统；
步骤二，通过压差检测传感器(4)检测滤纸上灰尘量状态，通过HEPA滤纸定位光电传感器(5)检测滤纸位置，通过步进电机(12)和步进电机驱动器(16)可实现对滤纸自动更新；
步骤三，活性炭吸收的有毒有害气体在紫外线和二氧化钛催化剂的共同作用下被分解为二氧化碳和水，从而解决活性炭饱和问题，实现活性炭可再生，无需频繁更换活性炭，且几乎没有二次污染；
步骤四，实时显示室内各位置空气质量状况，并且通过键盘选择空气净化机的自动和手动净化模式；在手动净化模式下可以任意选择风机(25)转速、电动球形出风口（24）和电动入风口角度(3)、更换滤纸、二氧化碳吸收板(20)在滑道(19)中的位置以及紫外线灯(27)组照射强度等；在自动净化模式下控制器根据检测到的空气质量信息自动选择净化方案，如自动控制风机(25)档位、电动球形出风口（3）和电动入风口角度(24)、根据需要自动更换滤纸、二氧化碳吸收板(20)在滑道(19)中的位置以及紫外线灯(27)组照射强度；
步骤五，控制系统依据判断结果调整风机(25)转速、电动球形出风口(24)和电动球形进入口(3)角度，从而改变室内空气流场状况，达到均匀净化室内空气和让有毒有害气体富集在电动球形入风口处(3)的目的。

说明书一种室内气流可调的空气净化机及高效净化方法
技术领域
本发明涉及一种室内气流可调的空气净化机及高效净化方法，属于环境保护装置技术领域，用于对生活、工作的室内空气净化，或对病房等有病菌空气灭菌净化处理。
背景技术
近年来全国范围内大规模雾霾天气让空气质量成为公众关注的焦点。但是，目前一般空气净化机往往在有限的空间里不断净化同一方空气，因此只能解决局部范围内空气污染，无法解决室内空气均匀净化的问题；并且无法让毒有害气体富集，不能集中净化，所以净化效率不高。
如专利“一种工作模式自动切换的空气净化机极其净化方法(申请号201210385951.6)”、 “空气净化机极其节能操作方法(专利申请号200810234932.7)”和 “一种多功能空气净化机及节能使用方法(专利申请号201010522436.9)”公开的都是出风口和入风口角度固定的空气净化机，因此不能控制空气流动情况。其缺陷是：1，在净化空气过程中，往往空气净化机附近空气净化效果较好，而远离空气净化位置的空气没有得到有效净化，导致室内不同位置空气质量状况有较大差异；2，无法让有毒有害气体集聚在入风口处，因此很难高效节能的净化室内空气。
发明内容
本发明针对目前空气净化机远离净化机位置空气净化效果不理想和有毒有害气体无法集聚从而不方便高效净化的问题，提供了一种通过调节进风口、出风口角度和风速的室内气流可调的空气净化机及高效净化方法。
一种室内气流可调的空气净化机，其特征在于：包括室内气流场调节系统、灰尘过滤系统、有毒有害气体吸收系统、二氧化碳吸收系统、供电系统、显示操作系统和控制系统；从空气净化机前面板(23)到空气净化机后面板(10)依次分布二氧化碳吸收系统、有毒有害气体吸收系统和灰尘过滤系统；显示操作系统位于空气净化机前面板(23)右侧；所述二氧化碳吸收系统包括二氧化碳吸收板和横跨空气净化风道的滑道，二氧化碳吸收板可以在所述滑道内滑动；
所述供电系统由24V开关电源和9V稳压器组成；用于给空气净化机控制系统、显示操作系统、灰尘过滤系统以及各传感器供电；
所述显示操作系统由一块液晶显示屏和一块4×4矩阵键盘组成，用以实时显示室内各位置空气质量状况，并且通过键盘选择空气净化机的自动和手动净化模式；
所述控制系统由风机转速控制及紫外线灯组控制继电器(13)，电动球形出风口、入风口驱动模块(14)，凌阳单片机61A板和电平转换电路(15)和无线收发模块(17)组成；所述控制系统用以控制空气净化机各个系统的工作状态。
所述室内气流场调节系统，包括空气质量检测系统、风机(25)、电动球形入风口(3)和电动球形出风口(24)；风机(25)位于空气净化机前面板(23)内测；电动球形出风口(24)位于空气净化机前面板(23)外侧；电动球形入风口(3)位于空气净化机后面板(10)外侧；
所述空气质量检测系统由5到10个均匀分布于室内的空气质量检测模块(105)构成；空气质量检测系统用以检测空气中有毒有害气体浓度、二氧化碳浓度、灰尘浓度及其在室内的分布，并将数据无线传输给空气净化机控制系统；
每个所述空气质量检测模块(105)包括空气质量检测模块电路板(104)、无线收发装置(103)、二氧化碳浓度检测传感器(100)、灰尘浓度检测传感器(102)和有毒有害气体浓度检测传感器(101)；
无线收发装置(103)、二氧化碳浓度检测传感器(100)、灰尘浓度检测传感器(102)和有毒有害气体浓度检测传感器(101)均焊接在空气质量检测模块电路板(104)上；空气质量检测模块电路板(104)空白处为各传感器调理电路和供电电路。
所述灰尘过滤系统包括两层HEPA滤纸(2)和滤纸前后压差检测传感器(4)、光电接近开关(5)、步进电机(12)和步进电机驱动器(16)。
所述有毒有害气体吸收系统包括五块等距分布的二氧化钛活性炭复合板(28)和紫外线灯(27)组；紫外线灯(27)组在二氧化钛活性炭复合板(28)上方，并相互垂直。
利用所述的一种室内气流可调的空气净化机的高效净化方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，检测空气中有毒有害气体浓度、二氧化碳浓度、灰尘浓度及其在室内的分布，并将数据无线传输给空气净化机控制系统；
步骤二，通过压差检测传感器(4)检测滤纸上灰尘量状态，通过HEPA滤纸定位光电传感器(5)检测滤纸位置，通过步进电机(12)和步进电机驱动器(16)可实现对滤纸自动更新；
步骤三，活性炭吸收的有毒有害气体在紫外线和二氧化钛催化剂的共同作用下被分解为二氧化碳和水，从而解决活性炭饱和问题，实现活性炭可再生，无需频繁更换活性炭，且几乎没有二次污染；
步骤四，实时显示室内各位置空气质量状况，并且通过键盘选择空气净化机的自动和手动净化模式；在手动净化模式下可以任意选择风机(25)转速、电动球形出风口（24）和电动入风口角度(3)、更换滤纸、二氧化碳吸收板(20)在滑道(19)中的位置以及紫外线灯(27)组照射强度等；在自动净化模式下控制器根据检测到的空气质量信息自动选择净化方案，如自动控制风机(25)档位、电动球形出风口（3）和电动入风口角度(24)、根据需要自动更换滤纸、二氧化碳吸收板(20)在滑道(19)中的位置以及紫外线灯(27)组照射强度；
步骤五，控制系统依据判断结果调整风机(25)转速、电动球形出风口(24)和电动球形进入口(3)角度，从而改变室内空气流场状况，达到均匀净化室内空气和让有毒有害气体富集在电动球形入风口处(3)的目的。
本发明的空气净化机高效净化方法，净化流程是：
(1)空气质量检测模块将检测到的室内灰尘浓度、有毒有害气体浓度和二氧化碳浓度及其分布等空气质量数据传送给空气净化机的控制系统；
(2)控制系统根据收到的灰尘浓度、有毒有害气体浓度和二氧化碳浓度及其在室内的分布等数据判断室内不同位置空气质量状况；
(3)控制系统依据判断结果调整风机转速、电动球形出风口和电动球形进风口角度，从而改变室内空气流场状况，以达到均匀净化室内空气和让有毒有害气体富集在电动球形入风口处的目的。
本发明的空气净化机高效净化方法，风机转速、电动球形出风口和电动球形进风口角度控制方法是：控制系统控制空气净化机出风口始终指向出风口一侧污染状况最严重区域；入风口始终指向入风口一侧空气污染状况最严重区域；当污染最严重区域距离空气净化机出风口较远时，风机相应的转速高；污染最严重区域距离空气净化机处风口较近时，风机的相应转速低。
通过以上方法，经过空气净化机净化过滤后的新鲜空气被送入空气污染最严重区域。因此，该区域污染空气被新鲜空气置换驱赶至空气净化机入风口一侧形成富集，这样可以提高入风口污染气体吸收效率，并且更均匀的净化室内各处空气。
本发明具有有益效果
(1)本发明根据室内不同位置空气质量状况自动调整风机转速、电动球形进风口和电动球形出风口角度，从而改变室内流场状况，从而达到均匀净化室内不同位置空气的目的，避免空气净化机只净化空气净化机周边空气的情况。
(2)本发明通过对风机转速、电动球形出风口和电动球形进风口角度的调节改变室内流场状况，让有毒有害气体在空气净化机电动球形入风口处汇集，从而提高净化效率和节约能源。
(3)本发明使用中,有毒有害气体吸收材料无需更换，二次污染小，并且可以根据空气净化机入风口处空气质量状况自动调节紫外线灯管及风机的工作强度，从而达到节能的目的。
(4)可以根据需要手动控制空气净化机各系统工作模式，以满足个性化、特殊需求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是室内气流可调的空气净化机的俯视图。
图2是室内气流可调的空气净化机净化风道侧视图。
图3是室内气流场调节系统组成结构图。
图4是空气质量无线检测模块室内的均匀分布图。
图5是空气质量无线检测模块组成结构图。
图6是空气净化机控制系统组成结构图。
图7是空气净化机高效净化流程图。
图中，1，HEPA滤纸滚轴；2，HEPA滤纸工作段；3，电动球形进风口；4，HEPA滤纸前后气压差传感器；5，HEPA滤纸定位光电传感器；6，控制电路；7，HEPA滤纸备用段转轴；8，HEPA滤纸备用段；9，HEPA滤纸废弃段；10，空气净化机后面板；11，HEPA滤纸废弃段转轴；12，步进电机；13，风机转速控制及紫外线灯组控制继电器；14，电动球形出风口、入风口驱动模块；15，凌阳单片机61A板和电平转换电路；16，步进电机驱动器；17，无线收发模块；18，24V开关电源；19，二氧化碳吸收板滑道；20，二氧化碳吸收板；21，空气净化机右面板；22，空气净化机操作和显示盒；23，空气净化机前面板；24，电动球形电动出风口；25，风机；26，空气净化机左面板；27，紫外线灯；28，Tio2活性炭复合板；29，空气净化机中间隔板；30，空气净化机下面板；31，空气净化机上面板；32，二氧化碳吸收板滚轮；33，机体；34，空气净化风道；35，右腔体；100二氧化碳检测传感器；101，有害气体检测传感器；102，灰尘浓度检测传感器；103，无线收发装置； 104，空气质量检测模块电路板；105，空气质量检测模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，空气净化机包括机体33、若干空气质量检测模块104等部分。空气净化机检测控制结构如图5，凌阳单片机61A板输入信号有若干空气质量检测模块105传回的数据、气压差传感器4传来的数据、光电开关5信号、键盘22输入信号；输出信号有液晶22显示信号、风机25驱动信号、步进电机16驱动信号、电动球形入风口3驱动信号、电动球形出风口24驱动信号、紫外线灯27组驱动信号。
如图1所示，空气净化器机体33框架由中间板29、上面板31、下面板30、左面板26和右面21板围成。中间板29将机体分割成空气净化风道34和右腔体35两部分。
如图2所示，空气净化风道34侧视图从后到前依次分布电动球形进风口3、灰尘滤纸工作段2、压差传感器4、活性炭二氧化钛复合板28、紫外灯管27、二氧化碳吸收板20、风机13和电动球形出风口24。电动球形进气风口3安装在机体33空气净化机后面板10上，电动球形出风口24安装在机体33前面板23上。风机25安装在电动可球形出风口24内侧。二氧化碳吸收板20位于滑道19内。活性炭二氧化钛复合板28和紫外灯管27位于空气净化风道34中部，其中紫外线灯管27位于活性炭二氧化钛复合板28上部，相互垂直放置。空气净化风道34主要由灰尘过滤系统、有毒要害气体吸收系统、二氧化碳吸收系统构成。空气从空气净化机电动球形入风口3进入空气净化风道34，依次经过灰尘过滤、有毒有害气体净化和二氧化碳吸收，净化后的新鲜空气从电动球形出风口24排出。
灰尘过滤系统包括滤纸工作段2、备用段8、废弃段9；压差传感器4；滤纸滚轴1；滤纸转轴从动轴7；滤纸转轴主动轴11；步进电机12；步进驱动器16等组成。其中滤纸工作段2和滤纸滚轴1位于空气净化风道34，其余部分位于空气净化机右侧腔体35。当压差传感器4检测到滤纸工作段2前后压差达到一定值时，控制电路6发出控制脉冲给步进驱动器16，步进驱动器16驱动步进电机12带动滤纸转轴主动轴11转动，从而更换滤纸，当接近开关5检测到滤纸更新到位时，控制电路6发出控制信号停止滤纸更换。空气净化机通过以上步骤完成HPEA滤纸自动更换。
有毒有害气体吸收系统包括若干活性炭二氧化钛复合板28和四个紫外灯27，其中紫外线灯27位于活性炭二氧化钛复合板28上部相互垂直放置。如图1和图2所示，有毒有害气体吸收系统位于空气净化风道34中部。通过均匀分布于室内的控制质量检测模块105获得的空气中有毒有害气体浓度值，将空气中有毒有害气体浓度分为极高、高、中等、低和很低这几个等级。有毒有害气体浓度极高时，所有紫外线灯27全部开启，全力净化分解有毒有害气体；有毒有害气体浓度高时开启三个紫外线灯管27；有毒有害气体浓度低中等时开启两个紫外线灯27关；有毒有害气体浓度低时开启一个紫外线灯管27；有毒有害气体浓度很低时表明空气中有毒有害气体浓度低于室内空气标准，因此关闭所有紫外线灯27。
二氧化碳收系统包括二氧化碳吸收板20、滑道19、滚轮32。滑道19横跨空气净化风道34和右侧腔体35。二氧化碳吸收板20支撑在滑道19上,可在滑道19上来回滑动，从而切换二氧化碳吸收板的工作状态。通过均匀分布于室内的空气质量检测模块105传回的数据，得到室内二氧化碳浓度情况。当二氧化碳浓度值小于室内空气质量标准时，认为空气中二氧化碳浓度小，移动二氧化碳吸收板20至机体右侧腔体35，使二氧化碳吸收系统处于非工作状态；反之，移动二氧化碳吸收板20至空气净化风道34，使得二氧化碳吸收系统处于工作状态。
如图3、图4所示，分别为空气质量检测模块105外观示意图和原理示意图。它包括二氧化碳传感器100；灰尘浓度传感器102；有害气体浓度传感器101；电源和各传感器信号调理电路104和无线收发模块103。该模块可以将采集到的二氧化碳浓度、有害气体浓度和灰尘浓度数据通过无线方式发送给空气净化机，空气净化机通过无线收发模块17来接受这些数据信息。若干均匀分布于室内的空气质量检测模块105就构成了可以探测室内不同位置的空气质量状况的空气质量监测系统。在悬挂在前面板23上的空气净化机操作和显示盒22上实时显示接收到该系统发送来的数据。
如图5所示，空气流动调节系统包括电动球形入风口3、电动球形出风口24及其驱动电路和控制电路6等。控制电路6控制电动球形出风口24、电动球形入风口3和风机25转速来调节室内空气流场状况。空气质量检测系统将检测到的空气质量数据传送给控制系统，控制系统让出风口24角度始终指向空气污染状况最严重的区域，并且污染严重区域距离出风口越远风机25转速越高。这样空气净化机可以将污染区域空气替换为净化后的新鲜空气，从而达到均匀净化室内空气的目的，同时把受污染空气赶到空气净化机机体33背面，也就是电动球型入风口3一侧，控制电路6控制电动球形入风3口的角度方向始终指向该侧空气污染状况最严重的区域，从而可以更高效的吸收有毒有害气体。
手动工作模式下，用户可以通过键盘22手动控制空气净化机各净化模块工作状态。根据显示见面提示，用户通过键盘22可以控制灰尘滤纸是否更新，紫外线灯27开启数量，二氧化碳吸收板20是否工作，风机25档位以及电动球形出风口24角度。
自动工作模式下，多功能空气净化机节能高效工作原理是根据均匀分布于室内的空气质量检测模块105得到室内不同位置空气质量状况，自动控制滤纸更换，紫外线灯27开启数量，二氧化碳吸收板20是否工作以及出风口24角度，以便达到高效、节能以及均匀净化室内空气的目的。待净化空气依次经过风机入风口3、灰尘滤纸工作段2、TiO2活性炭复合板28、二氧化碳吸收板20、风机出口24。
通过以上工作，多功能空气净化机可实现均匀、高效、节能运行。