CN112368516A

CN112368516A - 空气净化器

Info

Publication number: CN112368516A
Application number: CN201980045260.1A
Authority: CN
Inventors: 克里斯蒂安·尼斯; 本杰明·亚姆舍夫
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2021-02-12
Also published as: WO2020011468A1; US20210270477A1; EP3821175A1; EP3821175B1

Abstract

本发明涉及一种空气净化器，包括：外壳(1)；形成在外壳(1)内的进气口，其被设计成使空气进入外壳(1)内；形成在外壳(1)内的排气口，其被设计成使空气从外壳(1)出来；布置在外壳(1)中的鼓风机(2)，用于产生从进气口流向排气口的气流；和至少一个过滤器(3)，其被设计成净化从进气口流向排气口的气流，其特征在于生物反应器(4)，其布置在外壳(1)上和/或外壳(1)中使得气流流过该生物反应器，并包含至少一种有机体(5)，该有机体(5)被设计成借助于光合作用将气流中含有的CO₂至少部分地转化为O₂。

Description

空气净化器

技术领域

本发明涉及一种空气净化器。特别地，本发明涉及一种被设计为净化建筑物室内空间的，诸如客厅、办公室、会议室等的空气的空气净化器。

背景技术

从CN105605687A中已知一种空气净化器，其包括：外壳；位于外壳中的进气口，该进气口被设计成允许空气进入外壳中；位于外壳中的排气口，该排气口被设计成将空气排出外壳；位于外壳中鼓风机，以产生从进气口流向排气口的气流；和至少一个过滤器，该过滤器被设计成对从进气口流向排气口的气流进行净化。此外，该空气净化器还具有加湿器、除湿器、热交换器、控制单元以及带有湿度传感器和温度传感器的传感器单元。通过这种空气净化器，可以以室内空间的人感到舒适的方式调节温度和湿度。此外，诸如灰尘、细菌、有毒气体的污染物也会借助于过滤器被过滤掉。

然而，除了湿度和温度之外，还有一个额外的因素会对人在室内空间中的舒适感有贡献。当人们在一个封闭的房间里度过的时间较长时，会导致室内的CO₂含量因人的呼吸而增加。CO₂含量的增加是人们开始感到疲惫、注意力不集中的原因，这也会导致健康问题。在这种情况下，人为了制造通风，有打开窗户的倾向。这使得具有较低CO₂含量的外部空气流入，但这种外部空气也包含许多所述的污染物。因此，室内空间中的CO₂含量降低，但反之，室内空气中的污染物含量增加。

发明内容

因此，本发明通决提供一种适合于调节(特别是减少)室内空间中的CO₂含量的空气净化器的问题。

根据本发明，借助于具有专利权利要求1的特征的空气净化器来解决该问题。在随后的从属权利要求中指出了本发明的有利实施例和发展。

除了调节(特别是减少)室内空间中的CO₂含量之外，本发明还有利地节省了能源，因为在与外部空气进行通风时不牺牲室内空间的温暖或凉爽。不需要打开窗户允许外部空气进入室内空间以减少室内空气中的CO₂含量。

根据本发明提供一种生物反应器，它设置在外壳上和/或外壳中，使得流经空气净化器的气流通过它，并且它含有至少一种能够借助于光合作用将气流中含有的CO₂至少部分转化为O₂的生命形式。

因此，根据本发明的空气净化器能够调节室内空气中的CO₂含量，使得人在室内空间中感到舒适。而且，室内空气中含有的CO₂不会传递到室外空气中，因此不需要向室外铺设管路。因此，借助于根据本发明的空气净化器将室内空气中的CO₂过滤掉，不需要与外部空气连接，例如，从室内空间的出口与外部空气连接。因此，为室内空间中的人提供了完美的室内气候，其中特别是增加了室内空间中的O₂含量，降低了室内空气中的CO₂含量。因此，不使用有害物质和/或有毒物质，也不会产生这种物质。此外，CO₂也不储存在储存介质中，随后其必须从该介质中释放出来。

至少一个过滤器优选适用于过滤流经它的空气中的气载污染物。气载污染物一般是粗尘、细尘、病毒、细菌、微生物、气味、花粉、烟雾和/或化合物，特别是有机化合物，以及挥发性有机化合物(VOC)，它们可能对人类健康有害。至少一个过滤器可以是静电过滤器和/或空气洗涤器。优选的是，至少一个过滤器是具有固体过滤介质的过滤器。例如，至少一个过滤器是由前置过滤器和高性能颗粒过滤器或HEPA过滤器或高性能HEPA过滤器和活性炭过滤器组成的三滤组合。

内置在外壳内的进气口、内置在外壳内的排气口、内置在外壳内的鼓风机、至少一个过滤器和生物反应器被设置成使得从进气口流向排气口的气流直接通过至少一个过滤器和生物反应器。优选地，上述部件被设置成使得气流首先流经至少一个过滤器，然后流经生物反应器，然后流经排气口。因此，该生物反应器具有用于接纳气流的进气口和用于从生物反应器中排出空气的排气口。该生物反应器具有至少一种生命形式，该生命形式被设计为借助于光合作用至少部分地将气流中含有的CO₂转化为O₂。因此，可以防止光合作用的生命形式与粗尘、细尘、病毒、细菌、微生物、气味、花粉、烟雾和/或有机化合物接触，和/或可以防止要过滤的上述气载污染物在生物反应器中积累，因为他们已经在流经生物反应器的空气中通过至少一个过滤器清除。

光合作用可以由作为生命形式的植物、藻类和/或细菌，该生命形式被设计为至少部分地将气流中含有的CO₂转化为O₂。因此，这是一种含氧光合作用的情况。在含氧光合作用中，能量丰富的有机化合物诸如碳水化合物，特别是葡萄糖，在一种或多种吸光色素诸如叶绿素的帮助下，从能量贫乏的无机物质诸如CO₂和水中产生，从而产生O₂。植物和藻类需要光进行光合作用。如果没有光，损害植物和藻类的呼吸过程就会开始。

因此，生物反应器的基本思想是通过光合作用生命形式的活动减少CO₂，该生命形式借助于光合作用将CO₂至少部分转化为O₂。生物反应器优选具有含有水和生命形式的容器。如果现在将空气导入容器中，则至少一种生命形式利用光合作用将空气中的CO₂转化为富含能量的有机化合物，至少一种生命形式将该有机化合物用于细胞生长。然后，空气(带有减少的CO₂)随后从生物反应器中排出，从而从空气净化器中排出。空气净化器可以具有其自身的光源，尽管这不是必需的。优选地，它具有一个照明装置，因为由此可以达到永久光合作用的条件。

生物反应器优选设置在外壳的外部。其优选布置在外壳上，与空气净化器的预期工作位置相关。例如，外壳和生物反应器可以被设计成使得生物反应器可以被附接到外壳。因此很容易更换。如果需要，生物反应器和/或外壳可以具有一个或多个固定元件，该固定元件可以附加地将附接的生物反应器固定在外壳上。因此，例如如果空气净化器被撞倒，则可以防止生物反应器从外壳上抬起和/或与外壳上分离。

优选选择至少一种光合作用生命形式，使其在低CO₂分压下呈现出稳定的生长。

在一个优选的实施方案中，至少一种光合作用生命形式是至少一种藻。藻是植物般的生命形式。术语“藻”应理解为生活在水中并进行光合作用的真核生物形式。由于藻类的大小，它们可分为两组。微观上小的类型被称为微藻；特别是包括单细胞形式和小的多细胞形式。微藻用肉眼是看不到的。相比之下，大型藻类或大的藻类是多细胞的，可以用肉眼看到。与植物相比，使用藻类的优点是没有诸如根、枯叶、花朵等之类的碎片，并且耗水量少。

传统上，蓝细菌被称为“蓝藻”。名称“蓝藻”用于所有蓝细菌，也用于不包含藻蓝蛋白作为光合作用色素且未染成蓝绿色的藻类。以前，它们被认为是藻类植物，即藻类，并被归为蓝藻类。然而，与藻类相比，蓝细菌没有真正的细胞核，因此是原核生物。作为原核生物，它们与称为“藻类”的真核生物没有任何关系，并且严格来说，它们根本不是藻类。然而，在本发明的上下文中，术语“藻类”也包括蓝细菌。因此，除了上述的真核生物形式，术语“藻”应理解为也包括生活在水中并进行光合作用的蓝细菌。

至少一种藻优地选选自蓝藻纲(蓝藻和绿藻)、绿藻纲(绿藻)、硅菌纲(硅藻)和金藻纲(金藻)。例如，至少一种藻选自等鞭金藻(isochrysis，金棕色鞭毛状普林藻纲)，角毛藻(chaetoceros，硅藻)，小球藻(单细胞绿藻)和/或节旋菌(螺旋藻-藻青菌(蓝藻))。

更优选地，至少一种光合作用生命形式是至少一种微藻。优选地，至少一种藻是螺旋藻和/或小球藻。螺旋藻属于蓝细菌属，在本发明的意义上，其属于蓝藻，而小球藻是淡水藻。

优选地，至少一种光合作用生命形式作为悬浮培养物包含在生物反应器中。这意味着生命形式不会在玻璃或塑料上生长，而是流体介质中的悬浮液。然而，每种生命形式都不必单独存在；这些生命形式也可以以多细胞聚集体的形式存在。流体介质优选是水。

在另一个优选的实施例中，生物反应器设计为平板反应器。因此，生物反应器中的光更均匀地分布。平板反应器根据气载反应器的原理起作用。反应器具有气泡柱，气泡流过气泡柱。通过在结构限定的环路内受控地引入空气来实现循环。因此，每种单独的生命形式都会在短时间内到达反应器表面，并因此受益于光。生物反应器优选地被配置为使得相对于预期的操作位置，空气从底部被引入并且从顶部排出。

该生物反应器优选地设计为多皮肤片，该多皮肤片设置有至少一个膜组件，气流流过该膜组件。通过膜组件，可以避免生物反应器内部生命形式的强烈放气。

在优选的实施例中，空气净化器还具有照明单元。这样的优点是，当将其放置在没有光进入的暗室中时，它也可以减少空气中的CO₂含量。照明单元优选地设置在生物反应器上和/或生物反应器中，与空气净化器的预期操作位置相关。照明单元优选设置在生物反应器内。由此确保生物反应器的最佳和直接照明。照明单元的注册(registered)光能与要转换的CO₂量直接相关，以便实现最佳运行。

照明单元可以同轴设置在生物反应器中。在这种情况下，优选将生物反应器设计为管，在其两端分别设置有膜组件，气流流过该膜组件。借助于膜组件，可以避免生物反应器内生命形式的大量放气。

照明单元优选具有发光二极管(LED)。这些是便宜的。照明单元有利地具有一个或多个LED面板。

在光合作用中，利用了电磁光谱的所有可见波长。然而，有不同类型的叶绿素，它们被设计为吸收特定波长的光。因此，光的颜色是能源使用的决定性因素。特别地，光合作用生命形式被设计成吸收红色和蓝色光以便进行光合作用。在一个优选的实施例中，照明单元被设计为发射在红光范围内的波长。红光的发射波长在620至780nm的范围内。

在另一个优选的实施例中，空气净化器另外具有加湿器和/或湿度传感器。这允许调节室内空间中的环境湿度的参数。该参数是人在室内空间感到舒适的重要因素。

优选地，空气净化器还具有温度传感器。这允许借助于空气净化器和/或借助于室内空间位于其中的建筑物的加热单元来调节室内空间的温度。温度也是人在室内空间感到舒适的重要因素。

特别地，当空气净化器具有加湿器、湿度传感器和温度传感器时，可以控制室内空气的CO₂含量、温度和湿度的参数，以使人在室内空间中感到舒适。然后可以调节所有三个参数-温度、湿度和CO₂含量，这对于人在室内空间感到舒适是必不可少的。

优选地，空气净化器还具有WLAN模块。WLAN模块优选被设计为连接到空气净化器外部的控制器和/或调节器单元，该控制器和/或调节器单元被设计为控制空气净化器的一个或多个参数，诸如借助于照明单元进入生物反应器的光，鼓风机的运行功率，流过空气净化器的气流的强度，要在室内空间中达到的湿度水平和/或要在室内空间中达到的温度。例如，控制器和/或调节器单元可以是SmartHome的组件。替代地或附加地，空气净化器还可以具有控制面板和/或一个或多个调节按钮等，借助于它们可以调节一个或多个上述参数。

在一个优选的实施例中，该装置具有泵，该泵被设计为向生物反应器提供来自外壳、并因此来自室内空间的空气。优选地，泵被设计成使得其可以在生物反应器中分配气泡，从而使空气与至少一种生命形式之间的接触时间最优化。泵的性能优选地是可调节的，从而使其可以适应室内空间以及给定的CO₂负荷。优选地，泵被设计和布置成使得生物反应器以及其中的生物形式和水可以被循环。优选地，泵设置在空气净化器内，使得来自鼓风机的空气被供应到空气净化器。优选地，泵设置在生物反应器和鼓风机之间。

优选地，该装置具有压缩机，该压缩机被设计成压缩气流中的CO₂浓度，该气流被供应给生物反应器中的生命形式。这样，可以进一步提高性能。

在一个优选的实施例中，生物反应器可以附接到照明单元。如果需要的话，使用者可以通过将照明单元和/或容器从外壳移开来更换它，而使用者不必与至少一种生命形式接触。可以避免在更换期间例如被微生物、细菌、病毒等污染的风险。优选地，将容器作为惰性的、自包含的******，使得使用者可以更换整个容器，而使用者不必与生命形式接触。因此，照明单元和/或生物反应器优选地以可移除的方式连接到外壳，例如附接到外壳上。使用者因此可以更换生物反应器，例如用于回收。

空气净化器优选设计为独立式的。外壳优选地被设计成可自由站立在诸如桌面等的表面上。

空气净化器可以用作一个或多个人可居住在其中的诸如客厅、办公室、会议室、教室等的室内空间中的空气净化器。还可以想到，空气净化器在一个或多个人没有直接居住在其中的建筑物的中央供暖***、通风***、空调***或空气处理***中运行。

附图说明

在附图中示意性地示出了本发明的示例性实施例，并且在下面对其进行详细描述。这里示出：

图1是根据本发明的空气净化器的组件的示意图；

图2是具有生物反应器的空气净化器的示意性剖视图；

图3是具有生物反应器的空气净化器的俯视图。

具体实施方式

图1表示根据本发明的空气净化器的组件的示意图。该空气净化器具有外壳1。进气口(未示出)布置在外壳1中，该进气口被设计用于将空气引入外壳1中。此外，排气口(未示出)布置在外壳1中，该排气口被设计成用于从外壳1中排出空气。此外，空气净化器具有设置在外壳1内、用于产生气流的鼓风机2，该气流从进气口流向排气口，如箭头所示。

在空气流过进气口后，空气流过空气净化器的至少一个过滤器3，该过滤器设计成通过去除气载污染物(诸如灰尘、病毒、细菌、微生物、花粉、气味、烟雾和/或有机化合物)来净化从进气口流向排气孔的空气。

空气净化器还具有加湿器8和湿度传感器(未示出)，从而可以调节空气净化器所处的室内空间中的湿度。另外，空气净化器还具有温度传感器(未显示)。

空气净化器还具有生物反应器4，该生物反应器相对于空气净化器的预期工作位置设置在外壳1上。生物反应器4被布置成使得其在气流中位于至少一个过滤器3的下游。气流从外壳1的排气口流出并进入生物反应器4。流入并流过空气净化器的空气流出生物反应器4。为了允许空气进入生物反应器4和从其排出，生物反应器4具有膜组件(未显示)，使得空气可以流过膜。

生物反应器4含有至少一种生命形式5、特别是至少一种微藻，该生命形式被设计成将气流中含有的CO₂至少部分地转化为O₂。照明单元6设置在生物反应器4中，该照明单元被设计并且旨在借助于其光发射来支持和/或实现所发生的光合作用。

空气净化器还具有WLAN模块7，该WLAN模块7被设计成连接到控制和/或调节器单元(未示出)，该控制和/或调节器单元被设计成控制空气净化器的一个或多个参数，诸如借助于照明单元6的生物反应器4中的光调节，鼓风机2的运行功率等。

图2提供了具有生物反应器4的空气净化器的另一设计实施例的示意性剖视图。该空气净化器被设计用于调节室内空间中的CO₂含量，并且具有生物反应器4，该空气净化器包括用于从室内空间吸入空气的进气口(未示出)，用于从生物反应器4排出空气的排气口(未示出)和被设计成借助于光合作用将空气中含有的CO₂至少部分地转化为O₂的生命形式5。室内空气通过该装置的传导由箭头表示，其中含有CO₂的空气通过进气口引入装置，而含有O₂的空气从排气口排出。生命形式5是微藻，其设置为在水中的悬浮物(未示出)。

该装置还具有照明单元6，其设置在生物反应器4中。其被布置和设计使得生命形式5被光照射。

该装置还具有泵9，该泵被设计为向生物反应器4提供来自室内空间的空气。泵9优选地被设计成使得其可以在生物反应器4中分配空气和CO₂气泡11。该装置可选地包括鼓风机2和压缩机10。可选的鼓风机2被设计成从室内空间抽吸空气并将其供应到泵9。可选的压缩机10被设计成压缩气流中的CO₂浓度，该气流被提供给生物反应器4中的生命形式5。

泵9、可选的鼓风机2和可选的压缩机10设置在用作桌腿或桌脚的外壳1中。

图3提供了图2中所示的空气净化器的俯视图。相对于预期的操作位置，示出了空气净化器的俯视图，其中不包括生命形式5和外壳(为了清楚起见)。生物反应器4被设计为具有不同尺寸的多个管。具有不同直径的多个管状照明单元6设置在管之间，管的尺寸和设计使得它们适配在生物反应器4的管之间。生物反应器4的管和照明单元6以交替的方式设置。在图2中，仅示出了生物反应器4的一个照明单元6和一根管(为了清楚起见)。

附图标记列表

1 外壳

2 鼓风机

3 过滤器

4 生物反应器

5 生命形式

6 照明单元

7 WLAN组件

8 加湿器

9 泵

10 压缩机

11 空气和CO₂气泡

Claims

1.一种空气净化器，包括：外壳(1)；内置在所述外壳(1)中的进气口，所述进气口被设计成用于将空气引入到所述外壳(1)中；内置在所述外壳(1)中排气口，所述排气口被设计成用于从所述外壳(1)中排出空气；设置在所述外壳中的鼓风机(2)，所述鼓风机(2)用于产生从所述进气口流向所述排气口的气流；至少一个过滤器(3)，所述过滤器(3)被设计成用于净化从所述进气口流向所述排气口的空气，其特征在于生物反应器(4)，所述生物反应器(4)设置在所述外壳(1)上和/或所述外壳(1)内，使得所述气流流过所述生物反应器(4)，并且所述生物反应器(4)包含至少一种生命形式(5)，所述生命形式(5)被设计成借助于光合作用而将所述气流中所包含的CO₂至少部分地转化为O₂。

2.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述至少一种光合作用生命形式(5)为至少一种藻类、优选为微藻。

3.根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器，其特征在于，所述至少一种光合作用生命形式(5)作为悬浮培养物而包含在所述生物反应器(4)中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器，其特征在于，所述生物反应器被设计为多皮肤片，所述多皮肤片设置有至少一个膜组件，所述气流流过所述膜组件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器，其特征在于照明单元(6)。

6.根据权利要求5所述的空气净化器，其特征在于，所述照明单元(6)设置有发光二极管。

7.根据权利要求5或6所述的空气净化器，其特征在于，所述照明单元被设计成发射在红光范围内的波长。

8.根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器，其特征在于WLAN模块(7)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器，其特征在于加湿器(8)和/或湿度传感器。

10.根据前述权利要求中任一项所述的空气净化器，其特征在于温度传感器。