CN111422035A - 一种公共交通工具高温通风杀菌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公共交通工具高温通风杀菌装置，包括加热送风设备、温度检测仪和数据接收及控制器，加热送风设备包括轴流风机和电加热器；温度检测仪包括热电偶、温度传感器和温度数据传输控制模块，热电偶用于测量送风温度，温度传感器用于测量封闭空间的空气温度，温度数据传输控制模块收集热电偶和温度传感器的输入信号，实时的将信号发送到数据接收及控制器，并将对应的温度值显示在电控箱的控制面板上，还用来启动和关闭加热送风设备的运行；数据接收及控制器根据封闭空间中设定的空气温度的阈值控制加热送风设备的联动。本发明可以将封闭空间中的空气迅速加热到可以杀死某些特定的病原体所需的温度，并将空气温度保持在所需的持续时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞机、火车(高铁、普通火车、地铁)、公交等公共交通工具高温通风杀菌装置。
背景技术
随着人类科学技术的不断发展和社会基础设施的不断完善，飞机、火车、公交等公共交通工具给人们的出行带来了不可或缺的作用。据统计，自2013年起每年有超过30亿的人乘坐飞机出行。此外，截至2019年第一季度末，我国高铁已累计运输旅客超过100亿人次，公交更是人们每天出行必备的交通工具。因此，飞机、火车、公交等环境的健康、舒适性至关重要。然而，近年来流感、SARS、新冠肺炎等传染病的频繁爆发严重威胁着公众健康，这些传染病的传播途径包括呼吸道飞沫传播、接触传播和气溶胶传播。飞机、火车、公交等交通工具空间密闭而狭小，很容易导致传染病的传播。
例如，交通工具颠簸或者抖动时，乘客需要触摸不同的表面或扶手来保持平衡。由于交通工具空间狭小且拥挤，患者产生的载有病原体的飞沫可以很容易地传播给附近的其他人。气溶胶传播是指带有病菌的飞沫混合在空气中，形成气溶胶跟随空气流动，被吸入后导致感染。患者通过打喷嚏、咳嗽和说话释放出的病毒在空气中随着时间累积，浓度越来越高。飞机、火车、公交等交通工具由于密闭性高，使得封闭空间内的气溶胶悬浮于空气中不易扩散，最终会沉积在舱壁和座椅等表面。为了保证飞机等交通工具内空气在再次运行之前的健康性，有必要对这类封闭空间在每一次运行之前进行快速消毒和高效杀菌。
病毒在空气中的存活能力取决于环境条件，特别是环境温度和相对湿度。现有研究表明，呼吸道合胞病毒和冠状病毒在低温及干燥的环境下更易于存活，这也是流感通常发生在寒冷的冬季的原因。低温干燥的环境为流感、冠状病毒等的生长和传播创造了绝佳的环境，因此，控制封闭空间内的环境参数能够降低病毒传播的风险，尤其是通过在短时间内快速增加封闭空间内的空气温度，可以实现对封闭空间内的消毒和杀菌。
突发疫情期间，迫切需要高效的快速消毒和杀菌装置对飞机、火车、公交等封闭空间停靠后再次运行之前进行快速消毒和高效杀菌，以保证人们的生命安全。针对封闭空间的快速消毒和高效杀菌技术，目前面临如下挑战：
1)高效性—如何实现封闭空间内空气的快速消毒和杀菌；
2)安全性—不危害乘客身体健康，不产生有害副产物，同时不会对舱内重要设备的运行产生不利影响；
3)稳定性—封闭空间内的热空气稳定且受控；
4)可扩展性—相同的装置可以运用于不同大小的空间，且通风设备的消毒能力可调节。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提出一种公共交通工具高温通风杀菌装置。该装置可以将封闭空间(例如飞机，火车和公共汽车)中的空气迅速加热到所需的温度，并将空气温度保持在所需的持续时间。高温空气可能会杀死某些特定的病原体。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种公共交通工具高温通风杀菌装置，包括加热送风设备、温度检测仪和数据接收及控制器，所述加热送风设备至少为一台；所述加热送风设备包括轴流风机和电加热器；轴流风机包括壳体、风机叶轮及电机，所述风机叶轮与所述电机相连，所述壳体的前端是送风口，所述壳体的后端是空气入口；所述电加热器由设置在所述风机叶轮和送风口之间的电阻丝构成；所述温度检测仪包括热电偶、温度传感器和温度数据传输控制模块，所述热电偶的数量和所述温度传感器的数量均与所述加热送风设备的台数一致，所述热电偶设置在所述加热送风设备的送风口处，用于测量所述加热送风设备的送风温度，所述温度传感器用于测量封闭空间内的空气温度，所述温度数据传输控制模块收集所述热电偶和温度传感器的输入信号，并通过无线或有线传输形式实时的将信号发送到数据接收及控制器，并将对应的温度值显示在所述数据接收及控制器的电控箱的控制面板上，所述温度数据传输控制模块还用来启动和关闭加热送风设备的运行；所述数据接收及控制器包括与所述温度检测仪无线或有线连接的数据接收器和控制器，所述数据接收器用于接收封闭空间内目标位置的空气温度和加热送风设备的送风温度，所述控制器用于根据封闭空间中设定的空气温度的阈值控制所述加热送风设备的联动。
进一步讲，本发明所述的公共交通工具高温通风杀菌装置，其中，所述电阻丝是双层螺旋状高纯度镍铬电热丝。
所述壳体采用双层冷轧钢板，所述双层冷轧钢板之间填充有一层高温晶体隔热棉，并采用三层一体封装。
所述加热送风设备设有过载超温自动保护装置。
所述温度数据传输控制模块采用连续PID控制，实现送风温度的精确控制；所述电机为变频调速电机，可通过手动调节所述轴流风机的风量大小。
所述加热送风设备设置在封闭空间内；所述数据接收及控制器为独立的设备外置于封闭空间，实现在封闭空间外监测及实时显示封闭空间内电加热设备的运行情况；并通过实时监测封闭空间内的温度，当监测到封闭空间内空气温度达到设定值时，通过开/关实现对电加热器的远程控制，以保证温度不超越设定值。
所述数据接收及控制器的电控箱的控制面板上设有与所述电控箱中控制芯片相连的送风温度显示屏、封闭空间温度监测显示屏、单台加热送风设备显示面板、加热送风设备运行指示灯、温度异常报警灯、电源开关、加热送风设备电源接口、外接电源口和加热送风设备及温度检测仪数据接口。
通过在所述数据接收及控制器的电控箱的控制面板上设置所需的空气温度为A，打开加热送风设备，在加热过程中，控制面板上实时显示封闭空间内的空气温度和加热送风设备的送风温度；当封闭空间内的空气温度达到设定的空气温度A时，所述控制器控制所有加热送风设备自动停止运行；当封闭空间内的空气温度低于A-2K时，所述控制器自动启动所有加热送风设备。
所述加热送风设备的台数根据公共交通工具的封闭空间的形状和大小来确定。
所述加热送风设备放置于一台可移动小车上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)高效性：其中的加热器采用双层螺旋结构，热惯性小，通电后即出热风，可以实现封闭空间的快速升温；
2)安全性：该装置仅加热空气，不涉及任何化学反应，该过程无毒无味；壳体采用双层冷轧钢板材料，冷轧钢板之间采用高温晶体隔热棉实现三层一体封装，有效隔热，安全性高；送风***及加热器均有过载超温自动保护装置，如果送风温度过高，会迅速切断电源，总电路也设计了紧急挚动，以保证安全，防止错误操作；
3)稳定性：加热器采用连续PID(比例-积分-微分)控制，实现送风温度的精确控制；轴流风机可利用风量调节器(变频器)手动调节风量大小；当温度检测仪检测到封闭空间内的空气温度达到设定值时，通过开/关实现对加热器的启停进行控制，保证温度不超越设定值；
4)可扩展性：独立的外置数据接收及控制器，实现对封闭空间内电加热设备运行情况的监测和实时显示，并通过实时监测舱内温度，实现对加热器的远程控制；针对不同的环境工况，可加载不同数量的加热送风装置和温度检测仪，以满足不同的需求。
附图说明
图1(a)是本发明一种公共交通工具高温通风杀菌装置中电控箱控制面板的正面示意图；
图1(b)是图1(a)所示电控箱控制面板的侧面示意图；
图2(a)是放置在可移动小车上的加热送风设备的横向剖面图；
图2(b)是图2(a)所示加热送风设备的一纵向剖面图；
图2(c)是图2(a)所示加热送风设备的另一纵向剖面图；
图3是应用于单通道飞机座舱的高温通风杀菌装置示意图；
图4是应用于双通道飞机座舱的高温通风杀菌装置示意图；
图5是应用于火车的高温通风杀菌装置示意图；
图6是应用于地铁的高温通风杀菌装置示意图；
图7是应用于公交等座舱的高温通风杀菌装置示意图；
图8是本发明高温通风杀菌装置的温度检测仪摆放位置示意图。
图中：
1-送风温度显示屏 2-封闭空间温度监测显示屏
3-单台加热送风设备显示面板 4-加热送风设备运行指示灯
5-温度异常报警灯 6-电控箱的控制面板
7-电源开关 8-加热送风设备电源接口
9-外接电源口 10-加热送风设备及温度检测仪数据接口
11-可移动小车 12-电机
13-轮子 14-可伸缩拉杆
15-接线盒 16-风机叶轮
17-双层螺旋状高纯度镍铬电热丝 18-电机支架
19-前保护网 20-高温晶体隔热棉
21-小车支撑架 22-壳体
23-双层冷轧钢板 24-加热送风设备支架
25-座舱或是车厢 26-加热送风设备及温度检测仪的电源线和数据线
27-座椅 28-温度传感器
29-加热送风设备 30-电控箱
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
本发明提出的一种公共交通工具高温通风杀菌装置，包括加热送风设备、温度检测仪和数据接收及控制器三大部分，其中，所述加热送风设备至少为一台，所述加热送风设备的台数根据公共交通工具的封闭空间的形状和大小来确定。
所述加热送风设备包括轴流风机和电加热器；轴流风机包括壳体22、风机叶轮16及电机12，所述风机叶轮16与所述电机12相连，所述壳体22的前端是送风口，所述壳体22的后端是空气入口；所述电加热器由设置在所述风机叶轮16和送风口之间的电阻丝构成。
所述温度检测仪包括热电偶、温度传感器和温度数据传输控制模块，所述热电偶的数量和所述温度传感器的数量均与所述加热送风设备的台数一致，所述热电偶设置在所述加热送风设备的送风口处，用于测量所述加热送风设备的送风温度，所述温度传感器可以放置于座椅上(如图8所示)，用于测量封闭空间内的空气温度，所述温度数据传输控制模块收集所述热电偶和温度传感器的输入信号，并通过无线或有线传输形式实时的将信号发送到数据接收及控制器，并将对应的温度值显示在所述数据接收及控制器的电控箱30的控制面板上，所述温度数据传输控制模块还用来启动和关闭加热送风设备的运行；所述温度数据传输控制模块采用连续PID控制，实现送风温度的精确控制；所述电机12为变频调速电机，还可以通过手动调节所述轴流风机的风量大小。
所述数据接收及控制器包括与所述温度检测仪无线或有线连接的数据接收器和控制器，所述数据接收器用于接收封闭空间内目标位置的空气温度和加热送风设备的送风温度，所述控制器用于根据封闭空间中设定的空气温度的阈值控制所述加热送风设备的联动。如图1(a)和图1(b)所示，所述数据接收及控制器的电控箱30的控制面板6上设有与所述电控箱30中控制芯片相连的送风温度显示屏1、封闭空间温度监测显示屏2、单台加热送风设备显示面板3、加热送风设备运行指示灯4、温度异常报警灯5、电源开关7、加热送风设备电源接口8、外接电源口9和加热送风设备及温度检测仪数据接口10。所述电控箱30中控制芯片的具体型号和编程属于本领域技术人员根据其程控目的所能知晓的公知常识，在此不再赘述。
本发明中的所述加热送风设备设置在封闭空间内，而所述数据接收及控制器为独立的设备外置于封闭空间，因此可以实现在封闭空间外监测及实时显示电加热设备的运行情况；并通过实时监测封闭空间内的温度，当监测到封闭空间内空气温度达到设定值时，通过开/关实现对电加热器的远程控制，以保证温度不超越设定值。通过在所述数据接收及控制器的电控箱30的控制面板上设置所需的空气温度为A，例如，可以将指定的空气温度设置在60℃以对冠状病毒进行杀毒。然后，控制器打开加热送风设备，在加热过程中，控制面板上实时显示封闭空间中的空气温度和加热送风设备的送风温度；当封闭空间中的空气温度达到设定的空气温度A时，所述控制器控制所有加热送风设备自动停止运行；当封闭空间中的空气温度由于热量散发到周围环境而低于设定温度(例如降低2K)时，所述控制器自动启动所有加热送风设备。
实施例1
如图2(a)、图2(b)和图2(c)所示，本发明中加热送风设备的结构是：所述加热送风设备包括轴流风机和电加热器；轴流风机包括壳体22和设置在壳体22内的风机叶轮16及电机12，所述风机叶轮16与所述电机12相连，所述电机12通过电机支架18与壳体22固定，所述壳体22的形状为圆筒状，所述壳体22采用双层冷轧钢板23，所述双层冷轧钢板23之间填充有一层高温晶体隔热棉20，并采用三层一体封装。所述壳体22的前端是送风口，为了安全起见，在壳体的前面设有前保护网19，所述壳体22的后端是空气入口；所述电加热器由设置在所述风机叶轮16和送风口之间的电阻丝构成；所述电阻丝是双层螺旋状高纯度镍铬电热丝17，在所述壳体22的顶部设有电阻丝的接线盒15，所述加热送风设备还设有过载超温自动保护装置。所述加热送风设备放置于一台可移动小车11上，该可移动小车11包括小车支撑架21，用于支撑整个壳体22及其壳体内所有器件的加热送风设备支架24，小车支撑架21底部的后端设有轮子13，为了移动方便，在小车支撑架21的后部还设有可伸缩拉杆14。所述加热送风设备运行中，风机叶轮16将空气吹送到电加热器，令空气从螺旋状的内、外双层螺旋状高纯度镍铬电热丝17之间通过，电热丝通电后产生的热量与流经的冷空气进行充分的热交换，从而使壳体前端送风口的空气温度升高。设置在送风口处的热电偶会及时向温度数据传输控制模块报告送风温度。如果送风温度超过安全值，控制器将关闭电加热器的电源。此外，送风温度将显示在数据接收及控制器的电控箱30的控制面板上。
实施例2
将本发明的高温通风杀菌装置应用于各种不同的公共交通工具的高温杀菌。
如图3所示，应用于单通道飞机座舱的高温通风杀菌，在飞机座舱25通道的前部、中部和后部放置有三台加热送风设备29，并在前后左右不同位置的座椅处布置有三个温度传感器28，三台加热送风设备29和三个温度传感器28均通过加热送风设备及温度检测仪的电源线和数据线26(或是无线方式)与布置在飞机座舱25外部的电控箱30的外接电源口9、加热送风设备电源接口8和加热送风设备及温度检测仪数据接口10相连。
如图4所示，应用于双通道飞机座舱的高温通风杀菌，在飞机座舱25的双通道的前部、中部和后部放置有六台加热送风设备29，并在前后左右不同位置的座椅处布置有六个温度传感器28。
如图5所示，应用于火车车厢的高温通风杀菌，在火车车厢25的通道的前部、中部和后部放置有三台加热送风设备29，并在前后左右不同位置的座椅处布置有三个温度传感器28。
如图6所示，应用于地铁车厢的高温通风杀菌，在地铁车厢25的通道的前部、中部和后部放置有三台加热送风设备29，并在前后左右不同位置的座椅处布置有三个温度传感器28。
如图7所示，应用于公交车座舱的高温通风杀菌，在公交车座舱25内放置有一台加热送风设备29和一个温度传感器28。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种公共交通工具高温通风杀菌装置，包括加热送风设备、温度检测仪和数据接收及控制器，所述加热送风设备至少为一台；其特征在于：
所述加热送风设备包括轴流风机和电加热器；轴流风机包括壳体(22)、风机叶轮(16)及电机(12)，所述风机叶轮(16)与所述电机(12)相连，所述壳体(22)的前端是送风口，所述壳体(22)的后端是空气入口；所述电加热器由设置在所述风机叶轮(16)和送风口之间的电阻丝构成；
所述温度检测仪包括热电偶、温度传感器和温度数据传输控制模块，所述热电偶的数量和所述温度传感器的数量均与所述加热送风设备的台数一致，所述热电偶设置在所述加热送风设备的送风口处，用于测量所述加热送风设备的送风温度，所述温度传感器用于测量封闭空间环境的空气温度，所述温度数据传输控制模块收集所述热电偶和温度传感器的输入信号，并通过无线或有线传输形式实时的将信号发送到数据接收及控制器，并将对应的温度值显示在所述数据接收及控制器的电控箱(30)的控制面板(6)上，所述温度数据传输控制模块还用来启动和关闭加热送风设备的运行；
所述数据接收及控制器包括与所述温度检测仪无线或有线连接的数据接收器和控制器，所述数据接收器用于接收封闭空间内目标位置的空气温度和加热送风设备的送风温度，所述控制器用于根据封闭空间中设定的空气温度的阈值控制所述加热送风设备的联动。
2.根据权利要求1所述的公共交通工具高温通风杀菌装置，其特征在于，所述电阻丝是双层螺旋状高纯度镍铬电热丝(17)。
3.根据权利要求1所述的公共交通工具高温通风杀菌装置，其特征在于，所述壳体(22)采用双层冷轧钢板(23)，所述双层冷轧钢板(23)之间填充有一层高温晶体隔热棉(20)，并采用三层一体封装。
4.根据权利要求1所述的公共交通工具高温通风杀菌装置，其特征在于，所述加热送风设备设有过载超温自动保护装置。
5.根据权利要求1所述的公共交通工具高温通风杀菌装置，其特征在于，所述温度数据传输控制模块采用连续PID控制，实现送风温度的精确控制；所述电机(12)为变频调速电机，可通过手动调节所述轴流风机的风量大小。
6.根据权利要求1所述的公共交通工具高温通风杀菌装置，其特征在于，所述加热送风设备设置在封闭空间内；所述数据接收及控制器为独立的设备外置于封闭空间，实现在封闭空间外监测及实时显示封闭空间内电加热设备的运行情况；并通过实时监测封闭空间内的温度，当监测到封闭空间内空气温度达到设定值时，通过开/关实现对电加热器的远程控制，以保证温度不超越设定值。
7.根据权利要求6所述的公共交通工具高温通风杀菌装置，其特征在于，所述数据接收及控制器的电控箱(30)的控制面板(6)上设有与所述电控箱(30)中控制芯片相连的送风温度显示屏(1)、封闭空间温度监测显示屏(2)、单台加热送风设备显示面板(3)、加热送风设备运行指示灯(4)、温度异常报警灯(5)、电源开关(7)、加热送风设备电源接口(8)、外接电源口(9)和加热送风设备及温度检测仪数据接口(10)。
8.根据权利要求7所述的公共交通工具高温通风杀菌装置，其特征在于，通过在所述数据接收及控制器的电控箱(30)的控制面板上设置所需的空气温度为A，打开加热送风设备，在加热过程中，控制面板上实时显示封闭空间内的空气温度和加热送风设备的送风温度；当封闭空间内的空气温度达到设定的空气温度A时，所述控制器控制所有加热送风设备自动停止运行；当封闭空间内的空气温度低于A-2K时，所述控制器自动启动所有加热送风设备。
9.根据权利要求1所述的公共交通工具高温通风杀菌装置，其特征在于，所述加热送风设备的台数根据公共交通工具的封闭空间的形状和大小来确定。
10.根据权利要求1所述的公共交通工具高温通风杀菌装置，其特征在于，所述加热送风设备放置于一台可移动小车(11)上。
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