室內多功能空氣凈化器的設計與研究

陳春蓮， 顏曉磊

（湖南長重機器股份有限公司，長沙 410014）

室內多功能空氣凈化器的設計與研究

陳春蓮， 顏曉磊

（湖南長重機器股份有限公司，長沙 410014）

針對目前國內空氣質量日益惡化，研發設計一種用于室內的多功能空氣凈化器，該凈化器自動化程度高，空氣凈化效果好，可以除去空氣中的PM2.5及有毒、有害氣體及物質，為室內提供清潔健康的空氣。

多功能；空氣凈化器；設計

0 引言

PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5μm的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。它的直徑還不到人的頭發絲粗細的1/20。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，比表面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質，且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。

近幾年，我國空氣質量不容樂觀，北京、哈爾濱等地連續發生嚴重的霧霾天氣，罪魁禍首就是PM2.5。PM2.5給我們的生活造成了很大影響。而這種影響，隨著空氣質量的不斷惡化，也從室外走進了室內。為了保住最后一個避風港，需要在室內完成PM2.5的吸附任務。然而，傳統的室內空氣凈化器，只能對空氣中的有害氣體（如甲醛）進行吸附，而不能對PM2.5進行吸附；同時，傳統的空氣凈化器的吸附層不易更換，長時間將影響空氣的吸附效果。

1 室內多功能空氣凈化器的設計方法及效果

為了解決上述問題，設計了一種室內多功能空氣凈化器，該空氣凈化器不僅可以保持原有空氣凈化器凈化空氣的作用，而且可以吸附空氣中的PM2.5，同時該空氣凈化器通過設置可更換吸附層，長期保持良好的吸附效果。

1.1 室內多功能空氣凈化器的設計方法

室內多功能空氣凈化器包括凈化端和清洗端；凈化端包括設置在下方的用于去除PM2.5的第一空氣凈化層，設置在上方的用于去除空氣異味的第二空氣凈化層，設置在第一空氣凈化層下方的吹風機，在吹風機的作用下，空氣依次經過第一空氣凈化層和第二空氣凈化層；第一空氣凈化層包括第一環形導軌，設置在第一環形導軌直徑兩端位置的2塊微孔陶瓷板，一塊微孔陶瓷板位于凈化端，另一塊微孔陶瓷板位于清洗端，2塊微孔陶瓷板能夠以相同的速度沿第一環形導軌轉動；第二空氣凈化層包括第二環形導軌，設置在第二環形導軌直徑兩端位置的兩塊活性炭板，一塊活性炭板位于凈化端，另一塊活性炭板位于清洗端，2塊活性炭板能夠以相同的速度沿第二環形導軌轉動；清洗端包括與第一空氣凈化層位于相同水平高度的微孔陶瓷板清洗層，與第二空氣凈化層位于相同水平高度的活性炭板清洗層；微孔陶瓷板清洗層包括設置于微孔陶瓷板上方的吹風系統和紫外消毒燈，設置于微孔陶瓷板下方的噴水系統和滾刷，所述的噴水系統和滾刷一起以豎直方向為軸轉動；活性炭板清洗層包括設置于活性炭板上方的煙氣排氣孔，設置于活性炭板下方的加熱系統，設置于活性炭板上方和下方的日光燈；微孔陶瓷板清洗層和活性炭板清洗層彼此分離設置。第一空氣凈化層下方設置有壓力傳感器。該空氣凈化器，第二空氣凈化層下方設置有定時器和氣體傳感器。氣體傳感器至少包括CO濃度傳感器、甲醛濃度傳感器、尼古丁濃度傳感器中的一種。日光燈為傳統型熒光燈或無極熒光燈。該室內多功能空氣凈化器，還包括設置在凈化端外側的空氣檢測裝置，所述的空氣檢測裝置內設置有第二氣體傳感器。

1.2 室內多功能空氣凈化器的有益效果

該室內空氣凈化器的有益效果包括以下幾個方面：

1）由于設置有用于去除PM2.5的第一空氣凈化層，和用于去除空氣異味的第二空氣凈化層，因此相比于傳統空氣凈化裝置，在去除空氣異味的同時，增加了去除PM2.5的效果，使本發明空氣凈化效果更好。

2）由于第一空氣凈化層采用微孔陶瓷板，因此在去除PM2.5時，具有價格低廉、便于更換的效果。

3）由于在凈化的過程中，空氣為從下到上的流動方式，因此在重力的作用下，有利于PM2.5沉積在微孔陶瓷板上，增加了PM2.5的去除效果。

4）由于在第一空氣凈化層和第二空氣凈化層上均設置有導軌，并相應設置有2塊微孔陶瓷板和兩塊活性炭板，因此可以實現對微孔陶瓷板和活性炭板的更換，有利于保持空氣凈化效果。

5）由于在微孔陶瓷板清洗層的微孔陶瓷板上方設置有吹風系統和紫外消毒燈，下方設置有噴水系統和滾刷，因此可以通過刷洗和吹風，以及光照消毒的方式恢復微孔陶瓷板的吸附能力。

6）由于在活性炭板清洗層的活性炭板上方設置有煙氣排氣孔，下方設置有加熱系統，上方和下方設置有日光燈，因此可以通過加熱和光照的方式使活性炭板表面吸附的有害氣體揮發，并從煙氣排氣孔排出，恢復活性炭板的吸附能力。

7）微孔陶瓷板清洗層和活性炭板清洗層彼此分離設置，有效避免從活性炭板揮發出的有害氣體通過微孔陶瓷板清洗層進入室內。

2 多功能空氣凈化器的具體實施

2.1 實施例一

本實施例的室內多功能空氣凈化器結構示意圖如圖1所示。該空氣凈化器包括凈化端和清洗端；凈化端包括設置在下方的用于去除PM2.5的第一空氣凈化層1，設置在上方的用于去除空氣異味的第二空氣凈化層2，設置在第一空氣凈化層1下方的吹風機3，在吹風機3的作用下，空氣依次經過第一空氣凈化層1和第二空氣凈化層2；第一空氣凈化層1包括第一環形導軌1-1，設置在第一環形導軌1-1直徑兩端位置的2塊微孔陶瓷板1-2，一塊微孔陶瓷板1-2位于凈化端，另一塊微孔陶瓷板1-2位于清洗端，2塊微孔陶瓷板1-2能夠以相同的速度沿第一環形導軌1-1轉動；第二空氣凈化層2包括第二環形導軌2-1，設置在第二環形導軌2-1直徑兩端位置的2塊活性炭板2-2，一塊活性炭板2-2位于凈化端，另一塊活性炭板2-2位于清洗端，2塊活性炭板2-2能夠以相同的速度沿第二環形導軌2-1轉動；清洗端包括與第一空氣凈化層1位于相同水平高度的微孔陶瓷板清洗層4，與第二空氣凈化層2位于相同水平高度的活性炭板清洗層5。

圖1 室內多功能空氣凈化器的結構示意圖

該微孔陶瓷板清洗層4包括設置于微孔陶瓷板1-2上方的吹風系統4-1和紫外消毒燈4-2，設置于微孔陶瓷板1-2下方的噴水系統4-3和滾刷4-4，噴水系統4-3和滾刷4-4一起以豎直方向為軸轉動；活性炭板清洗層5包括設置于活性炭板2-2上方的煙氣排氣孔5-1，設置于活性炭板2-2下方的加熱系統5-2，設置于活性炭板2-2上方和下方的日光燈5-3；微孔陶瓷板清洗層4和活性炭板清洗層5彼此分離設置。

該室內多功能空氣凈化器的第一空氣凈化層1下方設置有壓力傳感器6。設置壓力傳感器6的作用為：如果微孔陶瓷板1-2吸附的PM2.5顆粒足夠多，會堵塞微孔陶瓷板1-2表面微米級或亞微米級的孔，氣體無法通過微孔陶瓷板1-2就會造成局部壓強過高，通過壓力傳感器6檢測第一空氣凈化層1下方的氣體壓強，就可以判斷微孔陶瓷板1-2是否需要更換，進而及時更換微孔陶瓷板1-2，保持PM2.5顆粒去除效果。

該室內多功能空氣凈化器的第二空氣凈化層2下方設置有定時器7和氣體傳感器8，氣體傳感器8至少包括CO濃度傳感器、甲醛濃度傳感器、尼古丁濃度傳感器中的一種。設置定時器7的作用為：可以設置每隔一段時間后，對活性炭板2-2進行更換，進而保持第二空氣凈化層2對空氣的凈化效果。設置氣體傳感器8的作用為：當檢測到的有害氣體濃度超過閾值時，認為活性炭板2-2已經吸附飽和，不利于吸附更多的有害氣體，需要對活性炭板2-2進行更換，進而及時更換活性炭板2-2，保持空氣的凈化效果。定時器7和氣體傳感器8可以單獨使用，也可以組合使用。該室內多功能空氣凈化器的日光燈5-3為傳統型熒光燈或無極熒光燈。

2.2 實施例二

本實施例的室內多功能空氣凈化器，與具體實施例一的不同在于，在凈化端外側，還設置有空氣檢測裝置，空氣檢測裝置內設置有與氣體傳感器8相同的第二氣體傳感器。在凈化端外側增加空氣檢測裝置，可以根據空氣質量自動啟動室內多功能空氣凈化器，實現在無人時自動凈化空氣。在凈化端外側增加空氣檢測裝置，還可以提示是否需要凈化空氣，避免不需要凈化空氣時，啟動室內多功能空氣凈化器造成的電能的浪費。

3 結語

室內多功能空氣凈化器屬于空氣凈化器；該空氣凈化器包括凈化端和清洗端，凈化端包括用于去除PM2.5的第一空氣凈化層和用于去除空氣異味的第二空氣凈化層，第一空氣凈化層包括可以相互更換位置的2塊微孔陶瓷板，第二空氣凈化層包括可以相互更換位置的2塊活性炭板；清洗端包括微孔陶瓷板清洗層和活性炭板清洗層，微孔陶瓷板清洗層包括吹風系統、紫外消毒燈、噴水系統和滾刷；活性炭板清洗層包括煙氣排氣孔、加熱系統和日光燈；該空氣凈化器不僅可以保持原有空氣凈化器凈化空氣的作用，而且可以吸附空氣中的PM2.5，同時該空氣凈化器通過設置可更換吸附層，長期保持良好的吸附效果。

［1］陳春蓮,肖熳.一種室內多功能空氣凈化器：中國,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，鄧高峰，徐昭煒，等.靜電式空氣凈化器對PM2.5凈化效果研究［J］.環境與健康雜志，2013（7）：643-644.

（編輯 昊 天）

TH39

B

1002-2333（2015）04-0275-02

陳春蓮（1963—），女，高級經濟師，研究方向為科技項目管理、項目管理、知識產權管理；

2014-12-11