CN107816778A - 进出风向自动调节的高效空气净化器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种进出风向自动调节的高效空气净化器，光电检测装置采集房间大小以及空气净化器的位置数据，灰尘检测装置采集室内雾霾浓度的数据，光电检测装置和灰尘检测装置将采集的数据传输给中央控制器，中央控制器根据内存储的空气净化器位置与进出风口角度，以及雾霾浓度与风力大小的最佳匹配关系数据，计算出空气净化器的进出风口角度与风速大小，并根据计算结果，输出控制信号给进出风口的位置调节系统，由进出风口的位置调节系统调节空气净化器的可调进出风口风向导叶，实现进出风口自我调节；输出控制信号给风速自动调节系统，由风速自动调节系统调节空气净化器的调速风机，实现风力大小自动调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气净化器，尤其是一种进出风向自动调节的空气净化器。
背景技术
随着近年来污染问题日益加剧，空气质量的恶化引起了人们的关注，据世界卫生组织(WTO)发布的数据显示，全球80％以上的生活在监测空气质量的城市的人，呼吸着质量超出世卫组织限值的空气。2008——2015年，全球城市空气污染水平上升了8％。30个全球污染最严重的城市中，印度占了16个，中国占了5个，此外，莫斯科、日本川崎、捷克、阿富汗首都喀布尔、伊朗德黑兰也都面临着严重的空气污染问题。与此同时，空气污染诱发的肺癌、慢性阻塞性肺病、哮喘病、白血病等疾病更是屡见不鲜。
为了缓解这些问题，空气净化器应运而生。现在市面上的空气净化器种类很多，技术也日趋成熟：滤网技术、集尘技术、物理技术、生物技术、聚解技术、矿化分解；净化效果也大幅提升，广泛应用于新居，敏感人群居所，有老人、小孩、孕妇的居所，还有各种公共场所等等，但这些净化器又各有缺点：臭氧净化器灭菌效果良好，但是其中含有强氧化剂物质，会对身体健康造成损害。光催化净化器可以处理多种污染物，尤其是可以氧化分解难降解的有机物，但技术还有很多方面需要完善。负氧离子净化器可以制造活性氧，改善肺功能，但是又极易与空气中尘埃结合，成为具有一定极性的污染粒子并再次飞扬到空气中。这些空气净化器，基本都是直通道进风和排风，使得空气流场分布不均，会造成除尘过滤效率下降。
净化空气最简单的方法就是加强室内空气的扰动。但是遍观如今市面上的空气净化器，基本上都是直通道进风和排风，这一设计并不能充分扰动空气流场，只能在室内环境的局部工作的特点，致使现如今的空气净化器的除尘过滤效率不高，并且还极易造成除尘死角。
发明内容
本发明提出一种进出风向自动调节的高效空气净化器，其目的在于自动实现快速除霾。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种进出风向自动调节的高效空气净化器，包括位置感应系统、灰尘检测系统、传输系统、中央控制器、进出风口的位置调节系统、风速自动调节系统、可调进出风口风向导叶、调速风机，所述位置感应系统采用光电检测装置，光电检测装置采集房间大小以及空气净化器的位置数据，灰尘检测系统采用灰尘检测装置，灰尘检测装置采集室内雾霾浓度的数据，光电检测装置和灰尘检测装置将采集的数据传输给中央控制器，中央控制器根据内存储的空气净化器位置与进出风口角度，以及雾霾浓度与风力大小的最佳匹配关系数据，计算出空气净化器的进出风口角度与风速大小，并根据计算结果，输出控制信号给进出风口的位置调节系统，由进出风口的位置调节系统调节空气净化器的可调进出风口风向导叶，实现进出风口角度的自动调节；输出控制信号给风速自动调节系统，由风速自动调节系统调节空气净化器的调速风机，实现风速大小的自动调节。
所述灰尘检测装置设置在空气净化器内，用于自动检测室内雾霾的浓度。
所述空气净化器的进出风口角度包括经度角θ和纬度角β，经度角θ为出风口与x轴正方向夹角；纬度角β为出风口与水平面夹角，所述净化器的最佳风出口调节方向的匹配关系为：
θ＝54.46-3.07x-13.66y，β＝97.79-9.85x-18.6y。
所述空气净化器的风速最佳匹配关系：v＝0.0099c+0.0679，c代表房间内雾霾浓度，单位：v代表空气净化器出风风速，单位：m/s。
本发明与普通的空气净化器相比，具有以下有益效果：
1.本发明采用位置感应系统，能自动感应所处房间大小以及空气净化器在房间中的摆放位置。
2.该空气净化器可根据上述位置感应系统，以及中央控制器中存储的摆放位置与进出风口角度的最佳匹配关系，计算出进出风口角度，实现进出风的自动调节。
3.该空气净化器采用灰尘检测装置，自动检测室内雾霾浓度，并根据中央控制器中存储的雾霾浓度与风力大小的最佳匹配关系，计算出风力大小，实现风力的自动调节。
4.由于该空气净化器进出风口方向以及风力可以自动调节，能实现快速除霾。较进出风口方向固定的普通空气净化器来说，效率可提高50％以上。
附图说明
图1为房间内1/4俯视平面区域；
图2为本发明的进出风向自动调节的高效空气净化器的系统图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图2所示，一种进出风向自动调节的高效空气净化器，包括位置感应系统、灰尘检测系统、传输系统、中央控制器、进出风口的位置调节系统、风速自动调节系统、可调进出风口风向导叶、调速风机。
位置感应系统采用光电检测装置，光电检测装置采集房间大小以及空气净化器的位置数据，灰尘检测系统采用灰尘检测装置，灰尘检测装置采集室内雾霾浓度的数据，光电检测装置和灰尘检测装置将采集的数据传输给中央控制器，中央控制器根据内存储的空气净化器位置与进出风口角度，以及雾霾浓度与风力大小的最佳匹配关系数据，计算出空气净化器的进出风口角度与风速大小根据计算结果，输出控制信号给进出风口的位置调节系统，由进出风口的位置调节系统调节空气净化器的可调进出风口风向导叶，实现进出风口自我调节；输出控制信号给风速自动调节系统，由风速自动调节系统调节空气净化器的调速风机，实现风力大小自我调节。
本发明的各系统的作用为：
1)位置感应系统：采用光电检测装置，采集房间大小以及空气净化器的位置数据。
2)灰尘检测系统：采用灰尘检测装置采集室内雾霾浓度的数据。
3)传输系统：收集位置数据以及雾霾浓度数据，传到中央控制器。
4)中央控制器：微型处理器包含存储单元、计算器和控制单元等，内设摆放位置与进出风管角度以及雾霾浓度与风力大小的最佳匹配关系。
5)进出风口的位置调节系统：根据中央控制器内的位置和进出风口角度最佳匹配关系计算出进出风角度，由进出风口位置调节系统调节可调进出风口风向导叶(7)，实现自动调节进出口风向。
6)风速自动调节系统：根据中央控制器内雾霾浓度与风力大小的最佳匹配关系计算出最佳风力大小，由风速自动调节系统调节调速风机(8)，实现自动调节风力大小。
本发明的具体实施过程：
(1)多工况除尘流场模拟
设定长宽高分别为5m，3m，2.8m的房间，依照对称性，研究空气净化器在1/4俯视平面区域(即阴影区域)内的模拟工况(如图1)。首先研究位置对于室内空气流动速度场分布的影响情况。根据单一变量法，移动空气净化器在阴影部分区域中的位置，来确定最佳进出风角度。然后在位置与进出风角度搭配好的基础上，设定不同的雾霾浓度，筛选出不同雾霾浓度下的最佳风速大小。
(2)对模拟结果的分析
1)利用正交实验法统计获得在房间中不同位置的最佳出口调节方向：
(经度角θ为出风口与x轴正方向夹角；纬度角β为出风口与水平面夹角)所得数据进行拟合得到以下匹配关系：
θ＝54.46-3.07x-13.66y
β＝97.79-9.85x-18.6y
x,y为图1所示空气净化器在房间中摆放位置的坐标。同样方法，获得进风口角度与摆放位置的关系。
2)风速最佳匹配设计：
| c | 4 | 18 | 33 | 52 | 71 |
| v | 0.121 | 0.223 | 0.402 | 0.583 | 0.771 |
(c代表房间内雾霾浓度，单位：v代表空气净化器出风风速，单位：m/s)。
所得数据进行拟合得到以下匹配关系：v＝0.0099c+0.0679。
Claims (4)
1.一种进出风向自动调节的高效空气净化器，包括位置感应系统、灰尘检测系统、传输系统、中央控制器、进出风口的位置调节系统、风速自动调节系统、可调进出风口风向导叶、调速风机，其特征在于：所述位置感应系统采用光电检测装置，光电检测装置采集房间大小以及空气净化器的位置数据，灰尘检测系统采用灰尘检测装置，灰尘检测装置采集室内雾霾浓度的数据，光电检测装置和灰尘检测装置将采集的数据传输给中央控制器，中央控制器根据内存储的空气净化器位置与进出风口角度，以及雾霾浓度与风力大小的最佳匹配关系数据，计算出空气净化器的进出风口角度与风速大小，并根据计算结果，输出控制信号给进出风口的位置调节系统，由进出风口的位置调节系统调节空气净化器的可调进出风口风向导叶，实现进出风口角度自动调节；输出控制信号给风速自动调节系统，由风速自动调节系统调节空气净化器的调速风机，实现风速大小自动调节。
2.根据权利要求书1所述的进出风向自动调节的高效空气净化器，其特征在于：所述灰尘检测装置设置在空气净化器内，用于自动检测室内雾霾的浓度。
3.根据权利要求书1所述的进出风向自动调节的高效空气净化器，其特征在于：所述空气净化器的进出风口角度包括经度角θ和纬度角β，经度角θ为出风口与x轴正方向夹角；纬度角β为出风口与水平面夹角，所述净化器的最佳风出口调节方向的匹配关系为：
θ＝54.46-3.07x-13.66y，
β＝97.79-9.85x-18.6y。
4.根据权利要求书1所述的进出风向自动调节的高效空气净化器，其特征在于：所述空气净化器的风速最佳匹配关系：v＝0.0099c+0.0679，c代表房间内雾霾浓度，单位：v代表空气净化器出风风速，单位：m/s。
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