CN113531751A - 基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器 - Google Patents

基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，包括底座，底座上设有甲醛传感器，微型控制器，无线通信模块，底座上方设有光触媒空气净化组件，底座与光触媒空气净化组件通过固定设在底座上方的安装架固定连接，光触媒空气净化组件包括与安装架的顶部固定连接的风筒外壳，风筒外壳内部固定设有紫外线灯管，紫外线灯管的两侧分别对称固定设有位于风筒外壳的内部的导风组件，风筒外壳内壁上固定设有气流导块，气流导块上涂覆有光触媒材料，本发明可避免仪器工作时产生的紫外线和臭氧对用户产生伤害，并去除滤网，降低风扇功耗，并解决了现有的空气净化器上的滤网上因附着灰尘杂质不便清洗，滤网上的灰尘杂质造成的二次空气污染等问题。

Description

基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体为基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器。
背景技术
近年来，华北、东北、华南等区域连续出现雾霾天气七天以上的城市的数量持续增加，随着人们生活水平的不断提高，对健康程度的越发关注，空气净化器成为很多家庭应对严重的空气污染的首选。光触媒空气净化器作为新型空气净化装置的一种，在空气污染愈加严重的今天，受到人们大量的关注。
但现有的光触媒空气净化器存在以下问题：需近距离手动操作净化器的开关、换挡等指令，用户易受到紫外线、臭氧的危害。此外，现有的光触媒空气净化器中设置有滤网，滤网因积聚大量灰尘杂质，不便于清洗，且在使用时容易将富集在滤网上的有害物质(灰尘、真菌、细菌、病毒等)分散在室内空气中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，用以解决用户手动操作净化器的开关、换挡等指令时因紫外线和臭氧而带来伤害的问题，以及现有的光触媒空气净化器因设置有滤网，造成的风扇功耗高，滤网上的灰尘杂质不便清洗，滤网上的灰尘杂质造成的二次空气污染等问题。
本发明提供了基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，包括底座，所述底座上设有甲醛传感器，微型控制器，无线通信模块，所述底座上方设有光触媒空气净化组件，所述底座与光触媒空气净化组件通过固定设在底座上方的安装架固定连接，所述光触媒空气净化组件包括与安装架的顶部固定连接的风筒外壳，所述风筒外壳内部固定设有紫外线灯管，所述紫外线灯管的两侧分别固定设有位于风筒外壳的内部的导风组件，所述风筒外壳内壁上固定设有气流导块，所述气流导块上涂覆有光触媒材料，所述微型控制器与紫外线灯管，导风组件，甲醛传感器，无线通信模块分别电连接，所述甲醛传感器用于收集室内甲醛信号数据，并将数据传输给微型控制器，所述微型控制器将甲醛信号数据处理后，并将数据传输给无线通信模块，所述无线通信模块与用户的终端设备连接，将甲醛信号数据传输给终端设备，使用户能直观的获取室内甲醛含量，所述终端设备上设有开关、风扇换挡功能。
优选的，所述风筒外壳内部设有用于固定紫外线灯管的支撑架，所述支撑架包括分别固定套设在紫外线灯管两端的套筒，所述套筒的外部圆周上固定设有多个固定连杆，所述固定连杆的端部套设有与风筒外壳的内壁滑动连接的压扣，所述固定连杆的末端固定连接位于压扣内部的弹簧。
优选的，所述导风组件包括固定安装在风筒外壳内壁上的电风扇扇叶，所述电风扇扇叶的两侧分别设有风筒外壳的内壁上的导风板。
优选的，所述安装架包括用于安装风筒外壳的环形座，所述环形座与底座之间设置多个沿环形座的***圆周方向分布的三个支撑杆，所述支撑杆的两端分别与环形座，底座固定连接。
优选的，所述支撑杆的长度不小于10cm。
优选的，所述气流导块呈螺旋形山脊状结构。
优选的，所述底座上设有指示灯，所述指示灯分别与紫外线灯管，电风扇扇叶电连接。
优选的，所述紫外线灯管上连接有镇流器。
优选的，所述底座上设有液晶显示屏，所述液晶显示屏与微型控制器电连接。
优选的，所述底座上设有AC品字电源座。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(一)本发明将锐钛型纳米二氧化钛光触媒材料涂覆在风筒外壳的内壁，在风筒外壳的中轴线上放置可释放波长为280nm到380nm之间的紫外光的紫外线灯管。由于紫外光的照射，光触媒材料内部的光生载流子转移至表面，使材料表面吸附的空气中的水分和氧气被激活催化成具有强氧化性的超氧阴离子自由基、羟基自由基等活性基团，从而使空气中的易挥发的有机物质(如：甲醛、苯、二甲苯)分解为无害的水与二氧化碳、细菌细胞膜破裂、病毒蛋白质外壳凝固失活，实现除臭、杀菌、消毒、净化空气等功能。
(二)设置甲醛传感器，微型控制器，无线通信模块，用户可通过终端设备，直观地了解到室内甲醛浓度，在需要的时候及时开关空气净化器，可以在一定程度上让用户避免该仪器工作时产生的紫外线和臭氧带来的伤害。
(三)该空气净化器去除滤网，降低风扇功耗，并解决了现有的空气净化器上的滤网上因附着灰尘杂质不便清洗，滤网上的灰尘杂质造成的二次空气污染等问题。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提出的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器的结构示意图；
图2是本发明提出的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器的支撑架的结构示意图；
图3是本发明提出的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器的结构原理图；
图4是本发明提出的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器的技术线路原理图。
附图标记说明：
1-底座，2-光触媒空气净化组件，3-安装架，4-甲醛传感器，5-微型控制器，6-无线通信模块，7-支撑架，8-指示灯，9-镇流器，10-液晶显示屏，11-AC品字电源座，12-终端设备，201-风筒外壳，202-紫外线灯管，203-导风组件，204-气流导块，205-光触媒材料，301-环形座，302-支撑杆，701-套筒，702-固定连杆，703-压扣，704-弹簧，2031电风扇扇叶，2032-导风板。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例
如图1-4所示，基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，包括底座1，底座1上设有甲醛传感器4，微型控制器5，无线通信模块6。
底座1上方设有光触媒空气净化组件2，底座1与光触媒空气净化组件2通过固定设在底座1上方的安装架3固定连接，光触媒空气净化组件2包括与安装架3的顶部固定连接的风筒外壳201，风筒外壳201内部固定设有紫外线灯管202，紫外线灯管202的两侧分别固定设有位于风筒外壳201的内部的导风组件203，风筒外壳201内壁上固定设有气流导块204，气流导块204上涂覆有光触媒材料205。
具体地，光触媒材料205选型为钛型纳米二氧化钛光触媒材料，紫外线灯管202选型为可释放波长为280nm到380nm之间的紫外光的紫外线灯管。
将锐钛型纳米二氧化钛光触媒材料涂覆在圆柱形风筒外壳201内壁的气流导块204上，在风筒外壳201的中轴线上放置可释放波长为280到380nm之间的紫外光的紫外线灯管202。将该基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器置于需要进行空气净化的空间中，空气经导风组件203进入到风筒外壳201中，由于紫外光的照射，光触媒材料205内部的光生载流子转移至表面，使材料表面吸附的空气中的水分和氧气被激活催化成具有强氧化性的超氧阴离子自由基、羟基自由基等活性基团，从而使空气中的易挥发的有机物质(如：甲醛、苯、二甲苯)分解为无害的水与二氧化碳、细菌细胞膜破裂、病毒蛋白质外壳凝固失活，实现除臭、杀菌、消毒、净化空气等功能。
此外，因本基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器中的光触媒空气净化组件2中未设有滤网，可以在一定程度上降低风扇功耗，并避免了因长期使用后滤网上布满灰尘杂质而对空气造成二次污染的弊端。
微型控制器5与紫外线灯管202，导风组件203，甲醛传感器4，无线通信模块6分别电连接，甲醛传感器4用于收集室内甲醛信号数据，并将数据传输给微型控制器5，微型控制器5将甲醛信号数据处理后，并将数据传输给无线通信模块6，无线通信模块6与用户的终端设备12连接，将甲醛信号数据传输给终端设备12，使用户能直观的获取室内甲醛含量，终端设备12上设有开关、风扇换挡功能，用户可以通过终端设备12如手机APP，可直观地了解到室内甲醛浓度，在需要的时候及时开关空气净化器，并根据甲醛浓度调节风扇的档位。通过设置甲醛传感器4，微型控制器5，无线通信模块6，不仅可以在一定程度上让用户避免在空气净化器工作时产生的紫外线和臭氧带来的伤害，同时也可以更加便捷的操纵该空气净化器。
风筒外壳201内部设有用于固定紫外线灯管202的支撑架7，支撑架7包括分别固定套设在紫外线灯管202两端的套筒701，套筒701的外部圆周上固定设有多个固定连杆702，固定连杆702的端部套设有与风筒外壳201的内壁滑动连接的压扣703，固定连杆702的末端固定连接位于压扣703内部的弹簧704，将支撑架7分别套在紫外线灯管202的两端，可以实现将紫外线灯管202固定在风筒外壳201内部，同时因固定连杆702与风筒外壳201的内壁通过弹簧704、压扣703连接，连接方式简单，便于使用后期维护。
导风组件203包括固定安装在风筒外壳201内壁上的电风扇扇叶2031，电风扇扇叶2031的两侧分别设有风筒外壳201的内壁上的导风板2032，控制电风扇扇叶2031转动，可使空气导入到风筒外壳201，从而实现空气净化处理。
安装架3包括用于安装风筒外壳201的环形座301，环形座301与底座1之间设置多个沿环形座301的***圆周方向分布的三个支撑杆302，支撑杆302的两端分别与环形座301，底座1固定连接，支撑杆302可使风筒外壳201与底座1之间留有空气流通的空间，便于空气在位于风筒外壳201底部的导风组件203中流通。
支撑杆302的长度不小于10cm，为了使风筒外壳201与底座1之间留有空气流通的空间，在应用中可根据风筒外壳的大小按照实际需要设置支撑杆302的长度。
气流导块204呈螺旋形山脊状结构，为了增加涂覆在气流导块204上的光触媒材料205与空气、紫外光的接触面积，提高净化效率。
底座1上设有指示灯8，指示灯8分别与紫外线灯管202，电风扇扇叶2031电连接，通过终端设备12下达指令，信号传输给无线通信模块6，再传输给微型控制器5，经过微型控制器5处理后，为导风组件203中的电风扇扇叶2031下达开关、换挡指令，同时指示灯8变化；为紫外线灯管202下达开关指令，同时指示灯8变化，便于用户通过指示灯了解该空气净化器的工作状态。
紫外线灯管202上连接有镇流器9，镇流器9可对紫外线灯管202起限流作用和产生瞬间高压。
底座1上设有液晶显示屏10，液晶显示屏10与微型控制器5电连接，便于用户通过液晶显示屏10了解到该空气净化器的各项工作参数。
底座1上设有AC品字电源座11，为了实现该空气净化器的外部电源接入。
本实施例中的AC品字电源座11开关电源的型号为S-40-12，输出功率40W，输出电压DC12V，甲醛传感器4型号：THCPVF，工作电压DC7-24V，电风扇扇叶2031为ZX12038H12BL，12V9.6W，两个，微型控制器5为STM32F103，无线通信模块6为Esp8266，镇流器9为雪莱特BS-ZSZ361E，220V50HZ，36W，紫外灯管202为雪莱特ZW36D17Y-H411。根据图4，虚线为信号传输方向，实线为供能方向。由220V市电为开关电源、镇流器供电，开关电源与分压模块连接，分别供给微型控制器5、无线通信模块6所需要的5V直流电、指示灯8需要的3.6V直流电、甲醛传感器4所需要的12V直流电，镇流器9为紫外线灯管202供能。
本空气净化器经CFD仿真后，得出该空气净化器在正常工作情况下能够使3×3×3m空间内的空气在1小时内循环，经过实测(甲醛溶液暴露在密封房间内)，使用该空气净化器一小时后可使得室内空气中甲醛、TVOC浓度降低至30％左右，如表1所述，可见该基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器可达到较好的空气净化效果。
Figure BDA0003175873810000081
表1.甲醛、TVOC下降在产品使用前后下降百分比
本发明的工作原理及使用流程：将该基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器置于需要进行空气净化的空间中，空气经导风组件203进入到风筒外壳201中，由于紫外光的照射，光触媒材料205内部的光生载流子转移至表面，使材料表面吸附的空气中的水分和氧气被激活催化成具有强氧化性的超氧阴离子自由基、羟基自由基等活性基团，从而使空气中的VOC(如：甲醛、苯、二甲苯)分解为无害的水与二氧化碳、细菌细胞膜破裂、病毒蛋白质外壳凝固失活，实现除臭、杀菌、消毒、净化空气等功能。
甲醛传感器4收集室内甲醛信号数据，并将数据传输给微型控制器5，微型控制器5将甲醛信号数据处理后，并将数据传输给无线通信模块6，无线通信模块6与用户的终端设备12连接，将甲醛信号数据传输给终端设备12，使用户能直观看到室内甲醛含量，用户可以通过终端设备12如手机APP，可直观地观察到室内甲醛浓度，在需要的时候及时开关空气净化器，并根据甲醛浓度调节风扇的档位。
最后说明的是：以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)上设有甲醛传感器(4)，微型控制器(5)，无线通信模块(6)；
所述底座(1)上方设有光触媒空气净化组件(2)，所述底座(1)与光触媒空气净化组件(2)通过固定设在底座(1)上方的安装架(3)固定连接；
所述光触媒空气净化组件(2)包括与安装架(3)的顶部固定连接的风筒外壳(201)，所述风筒外壳(201)内部固定设有紫外线灯管(202)，所述紫外线灯管(202)的两侧分别固定设有位于风筒外壳(201)的内部的导风组件(203)，所述风筒外壳(201)内壁上固定设有气流导块(204)，所述气流导块(204)上涂覆有光触媒材料(205)；
所述微型控制器(5)与紫外线灯管(202)，导风组件(203)，甲醛传感器(4)，无线通信模块(6)分别电连接；
所述甲醛传感器(4)用于收集室内甲醛信号数据，并将数据传输给微型控制器(5)；
所述微型控制器(5)将甲醛信号数据处理后，并将数据传输给无线通信模块(6)；
所述无线通信模块(6)与用户的终端设备(12)连接，将甲醛信号数据传输给终端设备(12)，使用户能直观的获取室内甲醛含量；
所述终端设备(12)上设有开关、风扇换挡功能。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，其特征在于：所述风筒外壳(201)内部设有用于固定紫外线灯管(202)的支撑架(7)，所述支撑架(7)包括分别固定套设在紫外线灯管(202)两端的套筒(701)，所述套筒(701)的外部圆周上固定设有多个固定连杆(702)，所述固定连杆(702)的端部套设有与风筒外壳(201)的内壁滑动连接的压扣(703)，所述固定连杆(702)的末端固定连接位于压扣(703)内部的弹簧(704)。
3.根据权利要求2所述的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，其特征在于：所述导风组件(203)包括固定安装在风筒外壳(201)内壁上的电风扇扇叶(2031)，所述电风扇扇叶(2031)的两侧分别设有风筒外壳(201)的内壁上的导风板(2032)。
4.根据权利要求1所述的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，其特征在于：所述安装架(3)包括用于安装风筒外壳(201)的环形座(301)，所述环形座(301)与底座(1)之间设置多个沿环形座(301)的***圆周方向分布的三个支撑杆(302)，所述支撑杆(302)的两端分别与环形座(301)，底座(1)固定连接。
5.根据权利要求4所述的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，其特征在于：所述支撑杆(302)的长度不小于10cm。
6.根据权利要求1所述的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，其特征在于：所述气流导块(204)呈螺旋形山脊状结构。
7.根据权利要求1所述的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，其特征在于：所述底座(1)上设有指示灯(8)，所述指示灯(8)分别与紫外线灯管(202)，电风扇扇叶(2031)电连接。
8.根据权利要求1所述的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，其特征在于：所述紫外线灯管(202)上连接有镇流器(9)。
9.根据权利要求1所述的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，其特征在于：所述底座(1)上设有液晶显示屏(10)，所述液晶显示屏(10)与微型控制器(5)电连接。
10.根据权利要求1所述的基于物联网技术和光触媒材料的空气净化器，其特征在于：所述底座(1)上设有AC品字电源座(11)。
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