一种超高速激光空气净化装置的制作方法

1.本发明涉及空气净化技术领域，具体为一种超高速激光空气净化装置。


背景技术：

2.空气中的尘埃和飞沫可以作为细菌和病毒的传播载体，空气净化在近年来获得了广泛的关注，消灭空气中的污染物，比如消灭细菌、病毒、过敏原等疾病传染源是急需解决的难题。传统的空气净化技术比如活性炭、负离子发生器、hepa高效过滤技术等技术，消杀区域不够全面，消杀效果不够彻底。
3.cn215295274u公布了一种带激光装置的空气净化器，其在进风口和出风口安装有激光灯用于让用户更直观的观察到净化器的效果和了解当前环境的空气质量，但是有些细菌病毒即使有灯光照射也是肉眼观察不到的。并且也没有解决消杀不彻底和不全面的问题。
4.cn114042175a公布了一种适用于室内的激光消毒机器人，通过自主行走的机器人上搭载激光发射装置，对行走路径附近的空气进行消毒杀菌，但是仍然会出现死角，消杀不够全面。
5.wo2021204686a1空气消毒装置及使用该空气消毒装置的方法，具有消毒室，空气入口进入内部空间从空气出口流出，在消毒室中设置有uvc光源器件，并且在消毒室内部空间中配备有反射表面，在内部空间形成多次反射地穿过消毒室内部空间的激光束，空气通过内部空间即完成了消毒，这种设置在内部空间总会存在激光束到达不了的空白区，也不能解决消杀不彻底和不全面的问题。
6.急需消杀全面且彻底的空气净化装置来解决上述问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种超高速激光空气净化装置，以解决上述问题。
8.为实现上述目的，本发明提供一种超高速激光空气净化装置包括进风腔、导风机、出风腔和激光产生模块，导风机位于进风腔和出风腔之间，进风腔位于导风机的进风端，出风腔位于导风机的出风端，导风机通电启动后环境空气从进风腔进入消杀区域，环境空气经过本发明空气净化装置的消杀后从出风腔的出风口流出，所述激光产生模块包括电连接的激光控制模块和激光发生装置，以及光路连接的激光发生装置、整形模块和光幕模块，所述激光发生装置通电后发射出激光光源，整形模块将光源整形成目标光斑，目标光斑通过激光通道进入光幕模块后，在光幕模块中形成激光幕。激光发生装置发射激光光源通过整形模块的凹透镜、凸透镜的调节将光源整形成目标光斑属于现有技术，在此不再赘述。
9.所述光幕模块连接于出风口，用于产生至少一层激光束覆盖面积大于或等于出风口面积的激光幕。
10.所述光幕模块为拓扑形状，连接于出风口，在光幕模块的内壁设置有反射机构，该反射机构用于多次反射激光形成激光幕。
11.所述光幕模块为多边形机构，在其转角还分别设置有反射机构，用于收集角落接收到的激光并进行多次发射。
12.还包括螺纹副，所述螺纹副穿过承载反射机构的面板与反射机构抵接，通过调节螺纹副的穿过所述面板的长度,可以调节反射机构的俯仰角度和/或左右倾斜角度。
13.所述反射机构可以是平面镜或者凹透镜。
14.所述光幕模块包含扩束镜，用于将目标光斑扩束成大于或等于出风口的光斑。
15.所述多层激光幕之间可以平行设置、垂直设置或者成30度-90度夹角设置。
16.还包括静压箱，设置于骨架上层，所述出风口、整形模块和光幕模块设置在静压箱内部，所述静压箱顶部设有开口。
17.所述静压箱内壁设有导风槽。
18.所述静压箱内壁设有消音棉。
19.所述静压箱顶部设有活动板，所述活动板在待机状态为关闭，导风机启动后开启。
20.还包括骨架，所述进风腔、导风机、出风腔和激光产生模块均设置于骨架上。
21.还包括框架，所述框架和骨架可拆卸连接。
22.进风腔、出风腔和光幕模块按照上下结构分层设置。
23.框架上设置有与进风腔对应的进风孔和与出风口对应的出风孔。
24.所述进风孔设置有第一导风通道，空气流经第一导风通道进入进风腔所述出风孔设置有第二导风通道，通过第二导风通道向四周导风。
25.框架与骨架连接后，框架最低端不与承载骨架的面接触。
26.骨架从下到上分别设置电控区、进风区、出风区和消杀区。
27.所述框架包括至少两个装配面，每个装配面设置有与骨架机械连接的装配位。
28.装配位是预留的固定耳和/或导槽。
29.骨架上设置有与装配位对应的连接码和连接凸位。
30.框架对应进风腔的位置，至少2面设置有进风孔，该进风孔的一侧与外部空气连通，另一侧与进风区连通
31.框架顶部设置有出风孔，出风孔一侧连接消杀区，另一侧与外部空间连接。
32.骨架底部连接有万向轮。
33.框架正面设置有显示面板，该显示面板与电控区和电连接，用于显示风量等级和控制风机。
34.所述框架正面设置有装饰板连接区，装饰板连接后高于显示面板。
35.所述激光发生装置发射的激光光源的波长范围为250nm至280nm
36.采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明一种超高速激光空气净化装置，光幕模块连接于出风口处，产生的激光束覆盖面积大于或等于出风口面积的激光幕，使从出风口流出的空气均能经过激光的消杀，消杀效果全面而彻底。
37.附图
38.图1为本发明一个实施例超高速激光空气净化装置整体结构示意图；
39.图2为本发明一个实施例中光幕模块示意图；
40.图3为本发明一个实施例中静压箱及设置在其内部的组件结构示意图；
41.图4为本发明一个实施例中骨架和框架下半部分结构示意图。
42.其中，1：进风腔；2：导风机；3：出风腔；4：激光发生装置；5：整形模块；6：光幕模块；61：激光通道；62：反射机构；63：螺纹副；64：第一对立面；65：第二对立面；7：骨架；71：连接码；72：连接凸位；73：万向轮；8：框架；81：固定耳；82：者导槽；83：进风孔；9：静压箱；91：顶部开口；10：电控区；20：进风区；30：出风区；40：消杀区。
具体实施方式
43.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
49.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
50.如图1所示，本实施例提供一种超高速激光空气净化装置，包括进风腔1、导风机2、出风腔3和激光产生模块；所述导风机2位于进风腔1和出风腔3之间；所述进风腔1位于导风机2的进风端，出风腔3位于导风机2的出风端，导风机2启动后空气从进风腔1进入，从出风
腔3的出风口流出，所述激光产生模块包括电连接的激光控制模块(图中未示出)和激光发生装置4，以及光路连接的激光发生装置4、整形模块5和光幕模块6，所述激光发生装置4通电后发射出激光光源，整形模块5将光源整形成目标光斑，目标光斑通过激光通道61进入光幕模块6后，在光幕模块6中形成激光幕，所述光幕模块6连接于出风口，用于产生至少一层激光束覆盖面积大于或等于出风口面积的激光幕。如图1所示，导风机2启动后，空气从位于本实施例净化装置下侧的进风端进入净化装置，经过风机后，从位于本实施例上侧的出风口流入光幕模块6，经过光幕模块6消毒后从本实施例净化装置的顶部排出已消毒的空气。本实施例一种超高速激光空气净化装置，光幕模块6连接于出风口处(位于风路的外侧)，产生的激光束覆盖面积大于或等于出风口面积的激光幕，使从出风口流出的空气均能经过激光的消杀，一次性消杀率可以达到99.9％，消杀全面而彻底。
51.在一个实施例中，光幕模块6为拓扑形状，拓扑形状是指不考虑形状的长短、大小、面积、体积等度量性质，即拓扑形状可理解为任意的形状。例如但不限于，拓扑形状包括四边形、五边形、正方形、长方形、圆形、六边形、十边形等。即光幕模块6内表面的形状例如但不限于可以为圆形、长方形、正方形等，对应的，连接于光幕模块6内壁的反射机构62为多个，当多个反射机构62的数量为奇数时，多个反射机构62根据所需激光幕的疏密程度分布在光幕模块内表面的不同位置；当多个反射机构62的数量为偶数时，多个反射机构62两两相对应的均布于光幕模块6的内表面；反射机构62还包括完全覆盖于光幕模块6内表面的反射镜。比如当光幕模块6内表面为圆形时，反射机构62完全覆盖于内表面。
52.如图2所示，在一个实施例中，所述光幕模块6为四边形结构，连接于出风口，在任意两个对立面设置反射机构62，该反射机构62用于多次反射激光形成激光幕。四边形结构的四边将出风口在其内侧，通过设置四边形结构的边长和反射机构的长度可以轻松的调节激光幕的覆盖面积的大小。激光束覆盖面积大于或等于出风口的面积，让所有流通过光幕模块的空气都得到激光的消杀，保证消杀的彻底性和全面性。
53.在一个实施例中，反射机构62反射的激光束沿x方向进行多次反射，形成一层垂直于出风方向的激光幕。空气通过激光幕，以消灭空气中含有的病毒、细菌等有害物质，达到净化空气的目的。
54.在一个实施例中，通过设置多个垂直方向堆叠的光幕模块6，可以形成多层垂直于出风方向的激光幕。示例性的：比如2-4个光幕模块6则产生2-4层垂直于出风方向的激光幕，多个光幕模块可以只对应一个激光发生装置4和对应数量的整形模块5，通过分束镜将激光发生装置4发出的激光分别传送给整形模块5。所述多层激光幕之间平行设置或者垂直设置或者成30度-90度夹角设置。示例性的：比如第一层光幕模块6的反射机构62设置在第一对立面64，第二层光幕模块6的反射机构62设置在第二对立面65，以此类推。空气通过多层激光幕后，杀毒灭菌的效果更全面更彻底。可以理解的是，多层激光幕中的至少一层也可以与出风方向成30度-90度的夹角，不一定是垂直于出风方向的。
55.在一个实施例中，反射机构62反射的激光沿z方向进行多次反射，形成多层垂直于出风方向的激光幕，激光幕的层数取决于反射机构62在z方向的长度，每反射一次可以视为是一层激光幕。空气通过多层激光幕后，杀毒灭菌的效果更好，达到彻底和全面净化空气的目的。
56.在一个实施例中，所述光幕模块6包含反射镜和扩束镜，经过整形模块5整形后的
目标光斑经过激光通道61进入光幕模块后，由反射镜接收目标光斑，并将目标光斑反射至扩束镜，扩束镜将目标光斑扩束成大于或等于出风口的光斑，通过调整反射镜和扩束镜的角度可以调整激光幕与出风方向的夹角成30度～90度，可选地，激光幕垂直于出风方向或者激光幕与出风方向成大于30度小于90度的夹角，相对于垂直情况来说，此时空气通过激光的消杀面积更大，时间更长，消杀效果更好。光幕模块6接收到整形模块入射的光斑后，通过扩束镜，将光斑扩大到大于或等于出风口的光斑，覆盖整个出风口，使出风口吹出的空气都经过激光的消杀，消灭空气中含有的病毒、细菌等有害物质，达到净化空气的目的。同上所述，可以由多个的光幕模块6产生多层的激光幕，以达到更好的空气净化效果。
57.在一个实施例中，所述光幕模块6为多边形结构，在光幕模块6的转角处还分别设置有反射机构(图中未示出)，用于收集角落接收到的激光、进行多次发射。角落里的反射机构，可以呈一定角度设置，用于调整反射光的角度。所述光幕模块6为四边形结构，在光幕模块四角还分别设置有反射机构，用于收集角落接收到的激光并进行多次发射。
58.在一个实施例中，所述反射机构62可以是平面镜或者凹透镜，可以理解的是，平面镜或者凹透镜只是举例，其他可以实现反射功能或者散射功能的形式或者材料均可以等同于平面镜或者凹透镜。平面镜进行光的反射，在对立面设置的平面镜，经过相互反射，形成激光幕。凹透镜可以将接收到的光再次向多个方向进行发散，对立面设置的凹透镜相互散射和反射，可以形成光线更密的激光幕，使激光的能量得到更好的利用，净化空气的效果更优化。对立面设置的反射机构，可以是两块平面镜，可以是一平面镜、一凹透镜，也可以是两块凹透镜。
59.在一个实施例中，螺纹副63穿过承载反射机构62的面板与反射机构62抵接，每个反射机构62的四角分别设置一个螺纹副。反射机构62与承载反射机构62的面板通过弹簧连接，通过调节螺纹副63的穿过所述面板的长度,可以调节弹簧的伸缩和变形，从而可以调节反射机构62的俯仰角度和/或左右倾斜角度，反射机构62的角度不同可以调节激光幕的疏密程度。具体地，如图2所示，通过调节上下排列的螺纹副63实现反射机构62的俯仰角度调整，位于上排的螺纹副63穿过面板的长度短于下排螺纹副63穿过面板的长度，下排的螺纹副62将位于反射机构62的下侧向远离面板的方向推动，反射机构62的上侧在弹簧的作用力下位置保持不变，调整反射机构62朝向上方，以此类推调整反射机构62的俯仰和左右倾斜角度。优选地，反射机构62的俯仰角度和左右倾斜角度调整范围在0.2度-20度之间，优选地反射机构62的俯仰角度和左右倾斜角度调整范围在1度-10度之间，调整反射机构62的俯仰和左右倾斜角度以调整目标光斑的入射角度，通过调整四角不同位置的反射机构62可以实现反射机构62在三维方向的偏转调节，从而调整反射机62反射光线的疏密，最终调整激光幕的疏密，激光幕密度越高，消杀效果越好。根据反射机构62的大小设置2-6个螺纹副都可以实现上述角度调节功能。
60.调整目标光斑入射到光幕模块6的入射角度，可以调整激光幕与出风方向的夹角成30度～90度。具体的，如果目标光斑水平入射到光幕模块6，那么反射机构62之间反射形成的光幕是垂直于出风方向的；如果目标光斑入射到光幕模块6的入射角与水平方向呈30度，则激光幕与出风方向呈30度夹角。
61.如图3所示，在一个实施例中，本发明一种超高速激光空气净化装置还包括静压箱9，所述出风口(位于光幕模块底部连接处)、整形模块5和光幕模块6均设置在静压箱9内部。
所述静压箱9顶部开口91，所述顶部开口91小于顶部面板。所述静压箱9将出风口、整形模块5和光幕模块6包围在其内部，空气从出风口进入静压箱9后，只能从顶部开口流出，所述空气除了经过了光幕模块6的消杀；另一方面，由于顶部开口91小于顶部面板，空气会在静压箱9中不断的循环流动，空气在静压箱9内部流动的时间被加长了，流动的空气多次地吸收箱体中散射的激光，可以对空气进行第二次消毒杀菌，提高激光的利用率，增强空气净化的效果，经过激光消杀的空气最终从顶部开口91排出静压箱9；同时，散射的激光在静压箱内部被吸收，激光不会外露，造成光污染。可以理解的是，本实施例一种超高速激光空气净化装置不需要对空气的流速进行特殊的控制，达到全面消杀和彻底消杀的目的。本实施例提到的对空气进行第二次消毒杀菌的散射的激光，是指光幕模块6的激光散射到光幕模块之外的激光，比如前面实施例中提到的凹透镜除了将接收到的激光反射到对立面的反射机构，还会把激光朝多个方向，形成静压箱9的空间内的散射激光；也可以在光幕模块6或者静压箱9的指定位置放置反射镜或者在静压箱9内部设置反射膜，让激光充满整个静压箱9，这样进入静压箱9的空气第一次经过光幕模块6的消杀，第二次被散射激光消杀，增强消杀的效果。
62.在一个实施例中，所述顶部开口91的面积不大于顶部面板面积的1/2。
63.在一个实施例中，所述顶部开口91的面积s≤(q/v)
×
2,其中s表示出风口的面积；q表示从进风端进入风道的进风量；v表示顶部开口91向外吹出的风速，可通过测量工具测得。关于进风量q的计算：如果所述导风机为大型导风机由于能够用风速计准确测出风速,q＝v0f，v0表示进风端的风速，f表示风道截面积；根据导风机的选型不同，进风量q也可以根据以下计算公式计算：q＝(风机功率*3600*风机效率*机械传动效率*1000)/风压，风机效率可取0.719至0.8；机械传动效率对于三角带传动取0.95，对于联轴器传动取0.98；风压可以通过测量工具测得。通过导风机的参数、风道相关参数等计算进风量的方法还有一些现有技术也可以计算，此处不再赘述。更优选地，顶部开口91的面积s＜q/v。其中风速v保持在3～20m/s之间，根据自由空间(放置本实施例超高速激光空气净化装置的空间)的大小，优选地4
±
0.5m/s、6
±
0.5m/s、8
±
0.5m/s、11
±
0.5m/s、12
±
0.5m/s、13
±
0.5m/s、14
±
0.5m/s、15
±
0.5m/s不等，主要取决于空间的大小，保证快速的出风速度的目的是为了保证自由空间的空气快速流通，快速通过本实施例超高速激光空气净化装置的消杀，达到快速消杀的目的。通过本实施例空气净化装置可以在5-30分钟内完成30m3空间全部空气的净化，消杀速率高且效果好。
64.在一个实施例中，所述静压箱9内壁设有导风槽。示例性的，所述导风槽为沿静压箱9内壁的螺旋凹陷槽结构或者在静压箱9内壁螺旋状凸起结构，每一个凹陷槽或者2个所述凸起之间的凹槽为导风槽，导风槽可以引导静压箱9内部的空气流向，增加空气在静压箱9内部流动的时间，使内部空气在循环流动的过程中多次被箱体中散射的激光消毒，完成对空气的第二次消毒杀菌，最后从顶部开口91排出，从而增强消杀效果。
65.在一个实施例中，所述静压箱9内壁设有消音棉，所述消音棉吸收箱体内气流的声音，降低本发明一种超高速激光空气净化装置的噪声。
66.在一个实施例中，所述静压箱9顶部设有活动板，所述活动板在待机状态为关闭，导风机启动后开启，活动板关闭时起到防尘作用。
67.如图4所示，在一个实施例中，本发明一种超高速激光空气净化装置还包括骨架7
和框架8，所述进风腔1、导风机2、出风腔3、激光产生模块和静压箱9均设置于骨架7上。所述框架8和骨架7可拆卸连接。所述进风腔1、出风腔3和光幕模块6按照上下结构分层设置，便于故障的检修和设备的维护。
68.框架上8设置有与进风腔1对应的进风孔83和与出风口对应的出风孔。激光消杀后的空气依次经过出风口和出风孔排向自由空间。
69.在一个实施例中，静压箱9的顶部开口91与框架8上的出风孔的位置对应，激光消杀后的空气依次经过出风口、顶部开口91和出风孔排向自由空间。
70.在一个实施例中所述进风孔83设置有第一导风通道，空气流经第一导风通道进入进风腔1，所述第一导风通道呈倾斜角度设置，所述的角度可以使与垂直面呈15度～165度；所述出风孔设置有第二导风通道，通过第二导风通道向四周导风，所述第二导风通道为具有倾斜角度的管状结构，可以使激光消杀后的空气按照管道倾斜的角度进行排出，所述管道可以向多个方向倾斜也可以向同一个方向倾斜，所述的角度可以是与水平面形成的角度大于15度，在第一导风通道和第二导风通道的共同作用下，空气从本发明一种超高速激光空气净化装置的底部进入，经过消杀后向斜上方流动，空气在自由空间形成一个循环体，使空间内的全部气体循环流动，以便于消杀后的空气快速地流入整个空间。达到全面消杀和彻底消杀的目的。
71.骨架7底部连接有万向轮73，框架8与骨架7连接后，框架8最低端不与承载面接触。通过万向轮73可以将本发明的净化装置轻松地移动到理想的位置。
72.骨架7从下到上分别设置电控区10、进风区20、出风区30和消杀区40。各区分区设置，电控区10放置有电路板等电子器件。当装置出现故障时，便于分区检测故障点，和便于维护。
73.在一个实施例中，所述框架8包括至少两个装配面，每个装配面设置有与骨架7机械连接的装配位。装配位是预留的固定耳81或者导槽82。骨架7上设置有与装配位对应的连接码71和连接凸位72。连接凸位72大小与导槽适配，连接凸位与导槽适配后，框架8和骨架7连接在一体，进一步地：连接码71和固定耳81通过螺钉连接后，加固骨架7和框架8的连接，使其连接后不能再产生相对位移，这种便捷式的装配结构，便于装置的组装和拆卸，节省人力。
74.在一个实施例中，框架8对应进风腔1的位置，至少2面设置有进风孔，该进风孔的一侧与外部空气连通，另一侧与进风区20连通。框架8顶部设置有出风孔，出风孔一侧连接消杀区40，另一侧与外部空间连接。
75.框架8正面设置有显示面板，该显示面板与电控区10和电连接，用于人机交互，显示风量等级、故障报警和控制风机等。框架正面设置有装饰板连接区，装饰板连接后高于显示面板。
76.在一个实施例中，本发明一种超高速激光空气净化装置所述激光发生装置4发射的激光光源的波长范围为250nm至280nm。该波段的激光光源能量更高，能够更好的对空气中的病毒、细菌进行消杀，并且被消灭的病毒或细菌不能再复活。
77.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明
的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
78.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。