CN102481384B - 消毒和除臭卫生间系统的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了从卫生间、小便池、抽水马桶和其他尿液或排泄物接收和存放器消毒和除臭空气的方法和装置。所述空气净化装置包括壳体(1)。该壳体(1)具有进气口(2)和出气口(3)。该壳体(1)环绕用来移除空气流中的水滴的水滴移除腔(4)、用来移除空气流中的气体污染物的除臭和消毒腔(5)，以及用来产生空气流的送气单元(6)。通过主动抽取到该空气净化装置中，可以将气体污染物(如气味、细菌和病毒)移除而不会释放污染空气并不会导致二次污染。该空气净化装置和方法可为公共和家庭卫生间提供无臭舒适的环境并可避免疾病传播。

Description

消毒和除臭卫生间系统的方法和装置

技术领域

本发明涉及从卫生间(toilet)、小便池、抽水马桶和其他尿液或排泄物接收和存放器消毒和除臭空气的方法和装置。更具体地说，该方法和装置能有效去除卫生间中的气味、细菌和病毒而不会导致二次污染。

背景技术

众所周知，卫生间中臭味的来源是尿液和排泄物。病毒(如非典病毒)和细菌可从这些排泄物中传播到空气中。当尿液流到小便池的壁上时，可能会出现尿液喷洒或分流，那么可能产生较小的尿滴和尿蒸汽。一些尿滴将离开小便池并悬浮在空气中。另外，这些尿液和排泄物将产生难闻的气味并污染卫生间的环境。此外，众所周知的是，液滴和空气是传播疾病的气味、细菌和病毒的优良载体。疾病传播，尤其是通过卫生间传播的传染病越来越受到人们的关注。

现已采用各种方法和装置来除臭和消毒卫生间中的空气，但是这些方法和装置自身分别具有缺陷和不足。

例如，美国专利申请6,003,157和7,461,410使用一种通风系统从抽水马桶抽取污染空气并通过通风管将这些污染空气释放到大气中。然而，其并没有对包含细菌或病毒污染空气进行处理，而是将其转移到其他区域。最终，这将导致疾病的传播。

其他系统使用通风装置将污染空气吸入吸附过滤器(如活性炭过滤器)，这样气体污染物可吸附到吸附材料的表面。然而，水滴和水蒸气将显著降低吸附效率。由于吸附过滤器具有很高的湿度和大量的有机营养物，其可用作细菌生长和增殖的适合环境，而这将导致二次污染。

大多数专利，如美国专利申请5,991,934和7,165,274仅着重于气体污染物而不能有效地抽取水滴。而在本污染问题中，水滴污染物扮演着重要的角色。

美国专利申请66,785,912公开了一种马桶座圈生成离子，用来氧化气味污染物。然而，我们认为离子和气味污染物之间的氧化比例很低。另外，过量的离子也对人体有害。

因此，本领域中尚缺少解决上述缺陷和不足的技术方案。

发明内容

本发明涉及一种用于除臭和消毒来自卫生间(toilet)、小便池、抽水马桶和其他尿液或排泄物接收和存放器的空气和水滴的空气净化方法和装置。本发明可在如医院、商业建筑、公共卫生间、交通枢纽和住宅区中广泛使用。

本发明的一个方面提供了一种空气净化装置，包括壳体。该壳体具有进气口和出气口。该壳体环绕用来移除空气流中的水滴的水滴移除腔、用来移除空气流中的气体污染物的除臭和消毒腔，以及用来产生空气流的送气单元。

参照本发明，提供了一种送气单元，其能够产生空气流以通过进气口抽取水滴和空气到壳体中。该送气单元位于小便池和抽水马桶中。进气口的位置、形状和大小适当地设计成能够抽取足量的空气以生成能够捕获污染空气且使其不能扩散的负压。处理后的空气可以直接释放或者是导回到小便池和抽水马桶而进行再次循环。可设置附加的鼓风机以在小便池和抽水马桶的表面上形成气帘以更好地捕获污染空气。

本发明的水滴移除腔用于移除空气流中的水滴，其具有排水出口且环绕活性氧化物(reactive oxidizing species，ROS)生成器和水滴过滤器。空气流中的水滴由水滴过滤器截取。该水滴过滤器可以是吸附和/或洗刷型(scrubbertype)。聚集的水滴可通过排水出口从除臭和消毒腔中排出。

本发明的除臭和消毒腔环绕活性氧化物生成器、灰尘过滤器和吸附过滤器，用于移除气体污染物。该灰尘过滤器可以由纤维和纤维素材料制成，用来捕获灰尘、空气传播的细菌和病毒。该吸附过滤器包括多孔透气匣(porousenclosure)和吸附材料，用于将气体污染物局限在吸附材料的微米/纳米孔中来移除这些气体污染物。活性氧化物生成器释放活性氧化物以清除灰尘过滤器捕获的细菌和病毒从而避免了二次污染。另外，ROS将气体污染物分解成无害产物，如水分子和二氧化碳，从而更新该微米/纳米孔以用于气体污染物的下一次吸附。另外，吸附材料能有效分解过量的ROS以避免泄漏。可在该系统内安装UV灯以进一步消毒和产生ROS。处理后的空气可以直接释放或者是导回到小便池和抽水马桶而进行再次循环。

本发明的另一方面提供了一种通过采用根据本发明的空气净化装置除臭和消毒卫生间系统的空气净化方法，所述方法包括以下步骤：

a)开启所述送风单元以产生空气流；

b)通过所述进气口将来自小便池和抽水马桶的水滴和空气抽取到所述空气净化装置中；

c)在所述水滴移除腔中，由所述水滴过滤器从所述空气流中移除水滴；

d)在所述除臭和消毒腔中，从所述空气流中移除气体污染物；

e)通过所述出气口排出所述处理后的空气流或将所述处理后的空气流导回到小便池和抽水马桶而进行再次循环。

本发明的各种优点、各个方面和创新特征，以及其中所示例的实施例的细节，将在以下的说明书和附图中进行详细介绍，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。

附图说明

以下将参照附图结合本发明的一个或多个实施例对本发明进行详细描述，进而用于解释本发明的原理。附图中，同一个附图标记在各幅附图中用于表示相同的部件或功能相似的部件，其中：

图1是根据本发明一个实施例的空气净化装置的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的显示小便池中的空气流的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的具有吸附水滴过滤器的水滴移除腔的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的具有洗刷器的水滴移除腔的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的除臭和消毒腔的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的吸附过滤器的示意图；

图7是根据本发明一个实施例的空气净化装置的操作流程图。

具体实施方式

下述对本发明的优选实施例的描述的目的是为了举例说明及描述。本领域技术人员可以获得对这些实施例的多种修改和变化。参照附图，同一个附图标记在各幅附图中用于表示相同的部件或功能相似的部件。在说明书和权利要求中使用到的“一(a/an)”，“所述”除特别说明外，可包括多个。同样地，在说明书和权利要求中使用到“在...之内”，除特别说明外，包括“在...之内”和“在...之上”。

说明书将参照附图1-7对本发明的实施例进行描述。根据本发明的目的，如在此包含和详细描述的，本发明的一个方面设计空气净化装置。

参照图1，示出了根据本发明的一个实施例的空气净化装置。本发明的空气净化装置包括壳体1。该壳体1具有进气口2和出气口3。该壳体1环绕水滴移除腔4、除臭和消毒腔5以及送气单元6。该送气单元6产生空气流以从小便池、抽水马桶和卫生间中抽取污染空气和水滴到空气净化装置中。该污染空气经过进气口2、水滴移除腔4以及除臭和消毒腔5。最后，处理后的空气可以从出气口3直接释放或者是导回到小便池而进行再次循环。

图2是根据本发明一个实施例的显示小便池中的空气流的示意图。如图2所示，进气口2位于小便池的横向侧部。在本发明的另一实施例中，进气口2位于小便池的纵向侧部。在本发明的又一实施例中，进气口2同时位于小便池的横向侧部和纵向侧部。在此讨论的进气口2可以是一个或多个，可以是不同的大小和形状。对本领域技术人员来说，已知各种进气口。

当人们在尿尿时，开启送气口6并将污染空气抽入到进气口2。通过空气流，可在小便池中产生负压，从而将水滴和污染空气局限而使其不能扩散。另外，可在小便池中安装鼓风机以在小便池的表面上形成气帘。这可以进一步防止来自小便池的气体污染物的泄漏。在通过空气流抽取到空气净化装置后，水滴和污染空气将进入水滴移除腔4。

图3是根据本发明一个实施例的具有吸附水滴过滤器的水滴移除腔的示意图。如图3所示，水滴移除腔4具有排水出口7且环绕活性氧化物生成器8和水滴过滤器9。该水滴移除腔4可以是矩形、正方形、圆柱形或其他合适的形状。水滴移除腔4的材料可以是金属、陶瓷、塑料或是其他防水材料。此外，水滴移除腔4可以由具有防水涂层的木头或是类似材料制成。本领域技术人员熟悉各种这样的材料。

沿着空气流方向，活性氧化物生成器8位于水滴过滤器9之前。空气流中的水滴由水滴过滤器9截取。该水滴过滤器9可以是吸附和/或洗刷型(scrubber type)。活性氧化物生成器8释放的活性氧化物可由空气流主动朝着水滴过滤器9传送以除臭和消毒水滴过滤器9捕获的污染水滴。聚集的水滴可通过排水出口7从除臭和消毒腔中排出。

图3示出了具有吸附水滴过滤器9的水滴移除腔4。该吸附水滴过滤器9位于水滴移除腔4内。所有的空气流必须无泄漏的通过吸附水滴过滤器9。该吸附水滴过滤器9可以是金属网、金属框、具有蜂巢结构的金属框、折流板(baffle)、海绵、泡沫、多孔陶瓷、多孔活性炭、纤维和纤维素，只要这些材料能具有多孔结构和高吸水性能即可。来自空气流的水滴吸附到吸附材料的孔中，并聚集形成大的水滴，接着这些大的水滴通过排水出口7排出。该吸附水滴过滤器9可由冷却系统冷却以通过冷凝提高水滴移除效率。

在排水出口7安装阀以调节排水。吸附水滴过滤器9的吸附材料充满(impregnate)粉末或是颗粒状的除臭和消毒成分。在一段时间以后，可洗涤吸附水滴过滤器9以便于下一次使用或者可采用干净的吸附水滴过滤器9来更换。

图4示出了具有刷洗器的水滴移除腔4。连接水槽11的喷嘴10安装到水滴移除腔中以生成大小为10-100微米的水雾喷射。该阀安装在水槽11和喷嘴10之间以调节水雾喷射的释放。当污染空气进入水滴移除腔4时，喷嘴10释放水雾喷射。来自空气流中的水滴被这些水雾喷射截取以形成大水滴。这些大水滴太重因此不能悬浮在空气中。最后，这些大水滴将掉到水滴移除腔4的底部。接着，聚集的水滴通过排水出口7排出。在排水出口7安装阀以调节排水。水槽11中的水混合有消毒和除臭剂，如臭氧、氯和/或漂白液以增强消毒和除臭能力。通过排水出口7，聚集的水滴可以导向小便池以清洁和杀菌或导向水槽以进行下一次利用。

在本发明的另一实施例中，连接一个或多个水槽的多个喷嘴10安装到水滴移除腔4中以生成多个大小分别为10-100微米的水雾喷射。在排水出口7安装阀以调节排水。

由于在水滴移除腔4中移除了水滴，污染空气将送入除臭和消毒腔5。如图5所示，除臭和消毒腔5环绕活性氧化物生成器12、灰尘过滤器13和吸附过滤器14。除臭和消毒腔5可以是矩形、正方形、圆柱形或其他合适的形状。除臭和消毒腔5的材料可以是金属、陶瓷、塑料或是其他防水材料。此外，除臭和消毒腔5可以由具有防水涂层的木头或是类似材料制成。本领域技术人员熟悉各种这样的材料。

沿着空气流方向，活性氧化物生成器12位于灰尘过滤器13之前，而吸附过滤器14位于灰尘过滤器13之后。所有的空气流必须无泄漏的通过这些过滤器。

灰尘过滤器13包括纤维或纤维素材料以捕获灰尘、细菌和病毒。灰尘过滤器13可以为高效空气过滤器和/或静电过滤器。

图6示出了根据本发明一个实施例的吸附过滤器14的结构。吸附过滤器14包括多孔透气匣15和吸附材料16，用于吸附气体污染物。吸附材料16充满多孔透气匣15。该多孔透气匣15包括至少一个覆盖层17和框架18。覆盖层17的网格大小一方面该小于吸附材料16的直径以防止吸附材料16流失，而另一方面该足够大以使得空气流可以经过以进入吸附过滤器14。覆盖层17的材料可以是塑料网、金属网、布、高效空气过滤器或泡沫。框架18形成该吸附过滤器14的形状并为其提供机械支撑。框架18的材料可以是金属、纸、木材或塑料，或是其他合适的材料。

吸附材料16的形状可以是球形、圆柱形或矩形或不规则形状，或是以小球和颗粒的形式。吸附材料16的大小范围在1-10mm内。吸附材料16可以是活性炭、沸石、金属氧化物框架(metal oxide framework)、氧化铝、硅石或上述材料的混合物。已知在卫生间中常见的气体污染物的大小在4-20埃的范围内。吸附材料16的孔径可调到4-20埃的范围内以便有效吸附气体污染物。吸附材料16的特性可以是亲水或者是疏水的，或者是两者的物理混合物以有效吸附两种类型的气体污染物。过渡金属元素也可结合到吸附材料16的多孔结构中，进而利用其催化能力提高气体污染物的分解速率。

活性氧化物产生器12产生的活性氧化物可由空气流主动朝着吸附过滤器14传送以分解气体污染物和消毒。当传送到灰尘过滤器13时，ROS清除灰尘过滤器13捕获的细菌和病毒从而避免了二次污染。ROS将吸附材料16的微米/纳米孔中局限的气体污染物分解成无害产物，如水分子和二氧化碳。水分子和二氧化碳非常地小，因而不会停留在这些孔道中。它们将从孔道中释放，令吸附材料16再生。因此，灰尘过滤器13和吸附过滤器14均可以再生以用于下次使用而不会产生二次污染。该活性氧化物产生器12可以是离子产生器、带电粒子产生器、臭氧产生器、过氧化氢产生器、活性氧基团产生器(如羟基产生器)、过氧化物分子产生器、静电聚灰器静电滤尘器。该活性氧化物可以是阳离子、阴离子、带电颗粒、臭氧、自由基(如羟基)或任何其它活性氧化物气体。该活性氧化物可以通过电学方法产生，如静电除尘器和电晕放电、化学和光学方法(如UV)。吸附过滤器14能有效分解过量的ROS以避免泄漏。活性氧化物的种类和数量的选择可基于气体污染物和细菌的性质和数量决定。可在该除臭和消毒腔5内安装UV灯以进一步清除细菌和病毒并产生ROS。

最后，处理后的空气可以从出气口3直接释放或者是导回到小便池或抽水马桶而进行再次循环。

空气净化装置由电路和红外传感器控制。该电路用于控制送气单元6、ROS生成器8、12和阀，而红外传感器控制开关系统。当有用户时，传感器感应用户并触发电路自动开启装置，反之亦然。

图7是根据本发明一个实施例的空气净化装置的操作流程图。本发明的方法通过采用根据本发明的空气净化装置实施，其包括下列步骤。

在步骤S1中，开启所述送风单元以产生空气流。在空气流中，包含携带可传播疾病的气味、病菌和病毒的水滴和空气。

在步骤S2中，通过所述进气口将来自小便池和抽水马桶的水滴和空气抽取到所述空气净化装置中。在根据本发明的一个实施例中，提供了一种送气单元，其能够产生空气流以通过进气口抽取水滴和空气到空气净化装置的壳体中。该送气单元位于小便池和抽水马桶中。进气口的位置、形状和大小适当地设计成能够抽取足量的空气以生成能够捕获污染空气且使其不能扩散的负压。

在步骤S3中，在所述水滴移除腔中，由所述水滴过滤器从所述空气流中移除水滴。该水滴过滤器可以根据上述讨论的任何水滴过滤器构造。

在步骤S4中，在所述除臭和消毒腔中，从所述空气流中移除气体污染物。在该实施例中，用于移除空气流中的水滴的水滴移除腔具有排水出口且环绕活性氧化物生成器和水滴过滤器。灰尘过滤器用来捕获灰尘、空气传播的细菌和病毒。该吸附过滤器包括多孔透气匣和吸附材料，用于将气体污染物局限在吸附材料的微米/纳米孔中来移除这些气体污染物。活性氧化物生成器释放活性氧化物以清除灰尘过滤器捕获的细菌和病毒从而避免了二次污染。其中活性氧化物将气体污染物分解成无害产物。

在步骤S5中，通过所述出气口排出所述处理后的空气流或将所述处理后的空气流导回到小便池和抽水马桶而进行再次循环。

在本发明的其他实施例中，上面讨论的其他空气净化装置也可以用于执行图7中公开的操作流程。

通过采用本发明的用于除臭和消毒空气的装置和方法，可以移除卫生间中的臭味、细菌和病毒而不会产生二次污染。

在前描述是本发明的优选实施例。其并非试图局限本发明。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变、改进或等效替换。

Claims (28)

1.一种用于除臭和消毒卫生间系统的空气净化装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有进气口和出气口，所述壳体环绕用来移除水滴的水滴移除腔、用来移除气体污染物的除臭和消毒腔，以及用来产生空气流的送气单元；

沿着所述空气流，所述水滴移除腔环绕用于释放活性氧化物的活性氧化物生成器和用于移除水滴的水滴过滤器；

沿着所述空气流，所述除臭和消毒腔环绕用于释放活性氧化物的活性氧化物生成器，用于移除灰尘、细菌和病毒的灰尘过滤器以及用于吸附气体污染物的吸附过滤器，其中所述吸附的气体污染物由所述活性氧化物分解且所述吸附过滤器被再生以用于下一次吸附。

2.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，一个或多个进气口同时位于小便池或抽水马桶中以从尿液或排泄物抽取包括气味、细菌和病毒的气体污染物。

3.根据权利要求2所述的空气净化装置，其特征在于，所述气体污染物为水滴或气相形式。

4.根据权利要求3所述的空气净化装置，其特征在于，所述水滴的大小为1微米到3毫米。

5.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述水滴移除腔是矩形、正方形或圆柱形，和/或所述水滴移除腔的材料是金属、陶瓷或塑料。

6.根据权利要求5所述的空气净化装置，其特征在于，所述水滴移除腔具有排水出口。

7.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述水滴移除腔中的所述活性氧化物生成器包括下列中的任意一种：离子产生器、带电粒子产生器、臭氧产生器、过氧化氢产生器、活性氧基团产生器、过氧化物气体产生器、静电聚灰器静电滤尘器。

8.根据权利要求6所述的空气净化装置，其特征在于，所述水滴过滤器是吸附水滴过滤器，所述吸附水滴过滤器是金属网、金属框、具有蜂巢结构的金属框、折流板、海绵、泡沫、多孔陶瓷、多孔活性炭、纤维和纤维素。

9.根据权利要求8所述的空气净化装置，其特征在于，所述吸附水滴过滤器的吸附材料充满粉末或是颗粒状的除臭和消毒成分。

10.根据权利要求8所述的空气净化装置，其特征在于，所述水滴被所述吸附水滴过滤器截取并聚集以形成大水滴。

11.根据权利要求10所述的空气净化装置，其特征在于，所述吸附水滴过滤器截取的所述大水滴被活性氧化物除臭和消毒。

12.根据权利要求11所述的空气净化装置，其特征在于，所述大水滴由所述排水出口排出。

13.根据权利要求6所述的空气净化装置，其特征在于，所述水滴过滤器是刷洗器，所述刷洗器包括连接水槽的至少一个喷嘴以生成大小范围为10-100微米的水雾喷射。

14.根据权利要求13所述的空气净化装置，其特征在于，所述水雾喷射从空气流截取水滴以形成大水滴。

15.根据权利要求14所述的空气净化装置，其特征在于，所述大水滴由活性氧化物除臭和消毒。

16.根据权利要求15所述的空气净化装置，其特征在于，所述大水滴通过所述排水出口排出。

17.根据权利要求13所述的空气净化装置，其特征在于，所述水雾喷射混有除臭和/或消毒剂，所述除臭和/或消毒剂包括臭氧、氯和/或漂白液。

18.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述除臭和消毒腔的形状是矩形、正方形或圆柱形，和/或所述除臭和消毒腔的材料是金属、塑料或陶瓷。

19.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述灰尘过滤器捕获的灰尘、细菌和病毒接着由所述活性氧化物清除。

20.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述吸附过滤器包括多孔透气匣，所述多孔透气匣充满吸附材料。

21.根据权利要求20所述的空气净化装置，其特征在于，所述多孔透气匣包括框架和覆盖所述框架的至少一个覆盖层。

22.根据权利要求20所述的空气净化装置，其特征在于，所述吸附材料的形状是球形、圆柱形或矩形或不规则形状，或是以小球和颗粒的形式，所述吸附材料的大小范围是1-10mm。

23.根据权利要求22所述的空气净化装置，其特征在于，所述吸附材料是活性炭、沸石、金属氧化物框架、氧化铝、硅石或上述材料的混合物。

24.根据权利要求23所述的空气净化装置，其特征在于，所述气体污染物局限在所述吸附材料的孔径内。

25.根据权利要求24所述的空气净化装置，其特征在于，所述活性氧化物将所述气体污染物分解成无害产物以再生所述吸附材料。

26.根据权利要求23所述的空气净化装置，其特征在于，所述吸附材料局限和分解过量的活性氧化物以避免泄漏。

27.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，处理后的空气流直接排出或导回到小便池和抽水马桶而进行再次循环。

28.一种通过采用根据权利要求1的空气净化装置除臭和消毒卫生间系统的空气净化方法，所述方法包括以下步骤：

a)开启所述送风单元以产生空气流；

b)通过所述进气口将来自小便池和抽水马桶的水滴和空气抽取到所述空气净化装置中；

c)在所述水滴移除腔中，由所述水滴过滤器从所述空气流中移除水滴；

d)在所述除臭和消毒腔中，从所述空气流中移除气体污染物；

e)通过所述出气口排出所述处理后的空气流或将所述处理后的空气流导回到小便池和抽水马桶而进行再次循环。

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