空气净化器
阅读说明：本技术 空气净化器 (Air purifier ) 是由 A·丹德烈亚 P·P·F·甘尼斯 V·维蒂耶洛 于 2020-01-31 设计创作，主要内容包括：公开了一种空气净化器,其包括：第一容器(22、14)；第二容器(24)；以及(c)风扇(4),该风扇适合于生成空气净化器的内部和外部之间的空气流动。第二容器(24)设置有底部(15)并且容纳在第一容器内,其中第二容器的侧壁由多个肋(24a)形成,肋(24a)在容器(24)的竖直方向上延伸,并且邻近的肋布置为基本彼此平行,在肋之间形成基本上为肋(24a)的长度的槽。间隔(30)在第一容器和第二容器(24)之间形成,该间隔优选地沿着所述槽的全部长度延伸。本发明还涉及该空气净化器的相关用法。(Disclosed is an air purifier, which includes: a first container (22, 14); a second container (24); and (c) a fan (4) adapted to generate a flow of air between the interior and the exterior of the air purifier. The second container (24) is provided with a bottom (15) and is accommodated within the first container, wherein the side wall of the second container is formed by a plurality of ribs (24a), the ribs (24a) extending in the vertical direction of the container (24), and adjacent ribs are arranged substantially parallel to each other, between which ribs grooves are formed substantially the length of the ribs (24 a). A space (30) is formed between the first and second containers (24), the space preferably extending along the entire length of the trough. The invention also relates to a related usage of the air purifier.)
技术领域
本发明涉及一种空气净化器，其中空气净化以自然的方式通过植物及其培养基质进行。通风系统对通过植物和基质的空气过滤进行优化。就此而言，空气净化器包括第一容器，以及容纳在第一容器内的第二容器和风扇。
背景技术
为了让进入生活空间或工作空间的空气健康，市场已经开发了各种类型的空气净化设备。一般来说，空气净化器是通过不同类型的过滤器来去除空气中的污染物、毒剂、粉末、VOC(挥发性有机化合物)等的设备。天然空气净化器是使用植物的根部或它们生长的基质作为过滤器的装置。
在根部，微生物可以主动地生物过滤有毒物质并将其分解。当前可用的天然空气净化器通过集成在容器中的通风系统来促进空气向根部和/或培养基质的输送，例如在美国文件US2015/0282436A1、US6,230,437B1和US2011/0154985A1中所述的。在这些系统中，在包含植物和基质的容器内的空气流动没有得到优化，并且净化本身也并不完全令人满意。
发明内容
本发明的目的是提出一种改进的用于在内部空间中净化空气的空气净化器，特别是具有流向根部并通过根部扎根的基质的优化的空气流动的空气净化器。本发明的另一个目的是相对于现有技术进一步提高空气净化度。从本发明的以下描述中将变得显而易见的这些目的和其他目的通过如第一项权利要求中限定的空气净化器而实现，并且确切地说是通过包括以下内容的空气净化器而实现：
(a)第一容器；
(b)第二容器，其设置有底部并且容纳在第一容器内，在第一容器中第二容器的侧壁由多个肋形成，肋在容器的轴向方向上延伸，并且相邻的肋布置为基本彼此平行，在肋之间形成长度基本上等于肋的长度的槽，其中在第一容器和第二容器之间形成间隔，该间隔优选地至少沿着所述槽的全部长度延伸；以及
(c)风扇，其适合于实现空气净化器的内部和外部之间的空气流动。
具有肋的第二容器插入在第一容器中，从而在容器的壁之间形成所述间隙，并且允许限定的空气流动，该空气流动也线性地朝向系统的底部被引导通过槽。随后，槽允许植物的根部从第二容器离开，并允许它们在间隙中的“扩散”，其中空气可以轻易地进入间隙以接触根部。
容器的轴向方向应当理解为垂直于容器放置的支撑平面的方向。
在本发明的有利的变体中，风扇水平地放置在第二容器的底部之下。这样的定位在净化器的内部形成竖直的空气流动。
在本发明的优选变体中，第二容器的底部位于第二容器的侧壁内的某一高度处，肋围绕底部布置并向下延伸超过底部，并且肋还形成底部的至少一部分(可选地)，其允许空气沿着槽从第二容器的位于底部之上的部分朝向第二容器的位于底部之下的部分流动，以及在侧壁内底部之下形成空间。为了形成底部的一部分，肋在底部的高度处分叉，以线性形状以及在底部内以弯曲形状继续向下。
特别优选的是本发明的变体，其中空气净化器进一步包括(d)透气光催化过滤器，其布置在第二容器的底部和风扇之间，以及(e)光源，其用于激活光催化过滤器的催化剂。光催化剂的加入进一步促进了净化，光催化剂是能够相对于系统中天然成分降解其他化合物的过滤器。优选地，过滤器布置在第二容器的侧壁内部的底部之下形成的空间中。
有利地，根据本发明的净化器包含用于测量空气质量的传感器，以及用于管理传感器、以及基于由传感器检测到的值来指示空气质量和管理风扇速度的控制和交流单元。这些组件适用于使系统成为自发的和自动的。
优选地，第一容器包括底部，其中底部设有
(i)管状部分，其朝向容器的内部突出，并且其包括栅格，其中风扇在栅格的下方定位在管状部分内；以及
(ii)盒体，其用于传感器和控制和交流单元。
在本发明的进一步实施例中，根据本发明的带有管状部分和盒体的净化器优选地进一步包括
(iii)水箱，其布置在第一容器的底部上，并且围绕管状部分和盒体；以及
(iv)通道，其在第二容器的底部中形成，并且直接通向水箱。
水箱可用于系统的自动灌溉(如果设置有连接到第二容器内和/或间隙内以向根部供水的相关的绳索或毛细管)和/或用于收集过量的水。通道的存在有助于引导水流。
盒体有利地是空气净化器的外部容器中的凹槽，该凹槽由界面封闭，该界面将系统状态信息传达给使用者；即，优选地，盒体和第一容器的壁在它们之间各自具有对应放置的开口，以定位LED、用于与用户交流的界面、以及光漫射器(可能地)。
有利地，盖子设有一系列斜切口，这些切口允许外部空气进入传感器室以分析空气质量。切口有利地设计有栅格系统，以保护电子部件免受来自外部的任何水的影响，但保证正确的空气流动。
在本发明的非常优选的变体中，在间隙中有颗粒状基质，特别是膨胀粘土，根据UNI EN 13055-2标准第4.3段所确定的，颗粒状基质优选地具有等于或大于8mm的粒度，更优选地具有在8至16mm范围内的粒度。这种颗粒状基质具有导流能力(如同第二容器的肋)，并且植物的根部可以通过间隙穿透该颗粒状基质。这些特性允许良好的空气流通和良好的对根部的可及性，根部也存在于充当导流器的颗粒之间形成的通道(间隙)中。
图示的净化系统的特征在于两个部分，第一部分是完全天然的，由植物及其根系组成，第二部分由光催化过滤器组成，特别是用二氧化钛(TiO2)处理并用UVA型紫外线LED灯激活的陶瓷蜂窝过滤器(SiO2)。
净化系统的活跃核心之一是植物。在自然界中，植物具有通过其挥发性部分(叶子)，以及通过根部根系及其与栽培基质的相互作用来去除空气中存在的有害物质的能力。在这个植物的下部区域，发生了生物化学过程，该生物化学过程可以拦截并降解/转化外部空气中存在的有害物质，净化空气。
根据本发明的系统设计成增强普通室内植物的这种自然特性并使之更有效。
为确保通过植物根系的空气流动更大且恒定，通过仔细校准充满区域和空区域来设计空气净化器的上部分。
关键元素是中央冠部(即第二带肋容器)，在该冠部处容纳植物。冠部的特征在于一系列以均匀间隔布置的肋，该肋使植物保持在最佳的位置，为气流的流通和根部的生长留下必要的空间。
在中央冠部和容器的内壁之间，形成间隙，该间隙有利地填充有惰性物质(例如，膨胀粘土)，并且具有调节第一过滤部分(植物)和第二过滤部分(光催化过滤器)之间的空气供应的功能，平衡空气供应，并且显着提高空气流动。
有了这个系统，正在生长的植物根部会侵入间隙，从而确保更好的植物生长以及净化能力的提高。
在本发明人实施的研究中，已经注意到该第一过滤部分在减少VOC(挥发性有机化合物)方面特别有效。
在第二部分，空气净化器容纳光催化过滤器，例如由陶瓷蜂窝过滤器组成，直径为140mm，浸涂有二氧化钛(TiO2)纳米颗粒，并由四个UVA LED激活。本领域技术人员以其普通的知识可以容易地识别的其他过滤器是可以想到的。
光催化是一种自然过程，在此过程中，光照射到矿物(例如二氧化钛-TiO2-一种常见的矿物)并激活化学过程，该过程安全且即时地氧化和分解有机物，以形成水蒸汽和二氧化碳。
由通风系统输送的所有空气最终都会通过第二过滤部分，以确保消除病毒、细菌、和异味。
这样的过滤器不会磨损，也不需要更换，但只需用流动水清洗即可。
光催化与植物的结合保证了净化性能的显着提高。
根据本发明的空气净化器，由于强制的通风系统(优选地以水平放置的风扇为特征)，有利地完全自动化，将外部空气输送到过滤系统内，首先朝向植物的根系，然后朝向光催化过滤器，然后从系统中出来(例如，从沿着容器的下部边缘定位的开口)。
冠部中的槽具有以下功能：
·尽可能避免土壤的溢出；
·允许根部生长并“侵入”填充有颗粒状材料的间隙；提高净化能力；
·充分容纳植物；
·增加空气通道，比有孔的容器的空气通道多得多(例如，以本申请人的名义在文件WO/2018/211307中描述的)，因此除了上述好处之外，主要优点还有：更好的空气流通和提供给光催化过滤器的高空气供给；
·允许根部部分更多地暴露在空气中，由于自然空气导流器(见颗粒状材料的间隙)，这些暴露的部分与内部输送的空气相互作用，提高了植物的过滤能力；并且
·增加通过间隙的空气流动，这允许平衡系统内部的空气速率。导流器呈颗粒状材料的形状，可引导空气，从而平衡土壤的透气性。通过这种方式，创建了一个具有均匀分布在植物和光催化过滤器之间的空气供应的系统。
本发明的另一方面涉及根据本发明的空气净化器的使用，其中空气净化器在第二容器中含有植物以净化空间的空气
(I)激活所述风扇，
(II)通过所述风扇的活动使空气流通通过间隙和所述第二容器；
(III)在所述流通之后沿着所述槽朝向所述风扇输送空气，首先流通通过所述光催化过滤器(如果存在)；和
(IV)向外排放由包含在第二容器中的植物的根部、由包含在第二容器中和间隙中的基质(如果存在)、以及由光催化过滤器(如果存在)净化的空气，并且可选地
(V)根据空气质量传感器测量的值通过调整风扇的速度来管理空气流动。
对于本发明的一个方面所描述的特征可以加上必要的变更转移到本发明的另一方面。
下面参照附图描述本发明的实施例变体以及进一步的目的和优点。本发明的实施变型是从属权利要求的对象。根据本发明的空气净化器的优选实施例及其用途的描述仅以示例性和非限制性的方式给出。
附图说明
图1是根据本发明的空气净化器的第一实施例变体的分解图。
图2a示出了处于组装状态的图1的空气净化器的侧视图。
图2b以剖视图示出了图2a的组装好的空气净化器。
图3以图2b的视图示出了空气净化器(设有培养基质和植物)并指示净化器内部的空气流动。
具体实施方式
图1是根据本发明的空气净化器的第一实施例变体的分解图。从最下面开始，有基部2，其可以由多种材料制成，例如金属、塑料、或木材(例如，榉木)。在基部2上，整个剩余的系统通过螺钉约束，螺钉待插入到四个孔2a(例如，应用在基部2中)中。在下部分，基部2具有围绕其周长的铣削部，该铣削部能够容纳电力电缆(未示出)。
基部2上设有风扇4，风扇4布置在水平位置，但在空气净化器的轴向方向上产生空气涡流。可以选择直径为140mm、高度为25mm、设计为最小化噪音的12V风扇作为风扇4。其最大转速为1500rpm(+/-10％)。理想条件下其最大流量为133.7m3/h；其最大噪声发射为25.8dB(A)。由于风扇4，外部空气被输送到系统中，流通通过中央冠部24和间隙30，如将参考图2b和3所示。
在风扇4上方有LED UVA板6(紫外线A型发光二极管)，即容纳四个UVA LED的电子板，由于UVA LED的光束，UVA LED能够激活光催化过滤器20。
然后提供由ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)制成的电子闭合盒体8，其通过两个螺钉代表整个电子部件的闭合系统。
电子板10代表产品的大脑，除了LED系统、电源连接器、和复位按钮之外，电子板10还容纳温度、湿度、VOC(挥发性有机化合物)、CO(一氧化碳)、CO2(二氧化碳)、PM2.5(平均空气动力学直径小于2.5μm的颗粒材料)和接近传感器。它还具有连接系统以远程地管理系统，其中连接系统由Wi-Fi模块、蓝牙模块、以及微控制器组成。
由半透明材料制成的光扩散器12能够扩散和增强LED光束。除了它的主要特点外，它的两侧还设有一系列斜切口，这些切口允许外部空气进入传感器室，以用于空气质量分析。切口设计有栅格系统，以保护电子部件免受来自外部的任何水的影响，但保证正确的气流。
构架底部14(此处由ABS制成)是安装所有产品技术的支撑物。它容纳蜂窝光催化过滤器20、用于前述部件8和10的盖子16、UVA LED板6、风扇4，以及在空间14c内的光扩散器12、电子板10、和电子闭合盒体8。
盖子16由生物塑料制成，并且代表产品界面。由于背面有一系列的LED，它通过光代码向使用者传达空气质量。
在构架14上，放置另外的环形构架作为水箱18，该水箱18由生物塑料制成并且容纳约1.5升水。水箱18围绕构架14的圆柱形或管状部分14a，构架14包括栅格14b，栅格14b保护风扇4的翼部并且用作光催化过滤器20的支撑物，同时允许空气流动。
蜂窝过滤器20由陶瓷海绵(SiO2)制成，具有140mm的直径，并浸涂(通过浸没来涂布)有二氧化钛(TiO2)纳米颗粒，以及用于光催化。
到目前为止所描述的一切都被容纳在具有开口22a的容器(由侧壁22和底部14组成)内的基部2上，该开口22a可以由盖子16关闭。
容器还接收本发明的核心的一部分，准确地说是冠部24，冠部24用作基质的容器，使植物的根部能够在天然空气净化器中生长。冠部也由生物塑料制成，它容纳植物并允许更多的空气流入系统中。其特征在于，均匀间隔放置的一系列肋24a在肋24a之间形成槽。在所示示例中，肋24a(即，杆状元件)围绕环24b布置在彼此间隔开的竖直位置，以在每两个相邻的肋之间形成槽，从而形成一连串的一系列基本平行的槽，这些槽围绕冠部24的整个周长并跨越冠部24的整个高度延伸。在冠部24内部的某一高度处有底部15，底部15设有四个排水通道24c，这些通道直接通向水箱18，从而允许存在于冠部的下部的过剩的水排放到底部15上并进入水箱18中而不侵入系统的电子部分。空气可以沿着槽的整个长度从冠部24高于底部15的部分流通到冠部24低于底部15的部分，肋24a围绕底部15周向地放置，其中底部15的周长基本上与环24b重合。冠部24的直径大于构架14的圆柱形部分14a的直径；使得在两个组件之间形成约1厘米的开口，该开口使水也可以直接地流入水箱(设置此开口是为了从上方对植物进行的可能的而非建议的灌溉)。
由半透明塑料材料制成的自浇水(self-watering)盖26和由后者容纳的浮子28完善了该系统。浮子28由塑料和膨胀材料制成，并标记水箱中的水位。
图2a示出了处于组装状态的图1的空气净化器的侧视图。容器应用在底座2上，以便在两者之间留出空间，使容器中的空气流通出来。盖子16关闭包含电子板的开口22a(不可见)。注意还有浮子28。
图2b以剖视图示出了图2a的组装好的空气净化器。由于过滤器中的相应孔和由冠部24中的肋24a之间的槽形成的通道，冠部24和光催化过滤器20可透过空气。在容器22的内壁和冠部24之间观察到间隙30，该间隙30能够引导气流从上方穿过该间隙30和冠部24中的槽而进入容器。从图3可以明显看出系统内部产生的气流。
图3以图2b的视图示出了空气净化器(设有培养基质和植物36)并指示净化器内部的空气流动38。间隙30填充有惰性膨胀材料，该材料由于在其中构建的孔而允许空气流通。冠部24在下部32中填充有与间隙30相同的膨胀材料，在上部34中填充有土壤，该土壤特别适合于如本申请人的专利申请IT102018000002488(于2018年02月08日提交，尚未公开)中所描述的目的。土壤包括含有土壤的有机物质和粒度在0.5mm和10mm之间的颗粒材料的混合物。在上面又是一层膨胀材料。植物36长出的根也穿过冠部24中的槽并到达间隙30。流通通过后者的空气轻易地到达提供有效的自然空气净化的根部。启动风扇4，空气(按照箭头38的方向)进入间隙30和冠部24，通过包含在其中的相关基质并到达根部，然后空气朝向冠部24的底部15并沿着槽(空气在冠部24低于底部15的部分流通通过该槽)输送，随后空气穿过由UVA LED板6激活的光催化过滤器20，这些都被下方的风扇4吸引。空气路径38跟随净化器的轴向方向。
展示的空气净化器是智能容器，该容器结合了基于植物净化原理的创新自然空气净化系统和带有传感器的复杂空气监测系统，所有这些都通过应用程序进行管理。
净化器还配备了被动自浇水系统，该系统由容量为1.5升的水箱和两条细绳组成，通过毛细作用允许植物吸收必要的水量。在容器的上部有半透明材料的盖子，从该盖子可以通过浮子看到水位。
已经结合各种实施例变型提出和描述了本发明。对于本领域技术人员和熟悉本主题的技术人员来说，明显的是，可能发生的变化和变动(例如，材料、尺寸、不同的设计形状)，不排除在本发明的概念和由所附权利要求限定的保护范围之外。
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