用于流体管道中的流道切换装置和空气处理设备

摘要

本发明公开了一种用于流体管道中的流道切换装置和空气处理设备，流道切换装置包括内管(1)，内管与流体管道之间形成有环形管腔(6)，内管的流体入口端连接有内管端面盘，其中心挡盘部(1b)封挡内管的流体入口，内管端面盘的外环部封盖环形管腔的流体入口端的端面并设有与环形管腔连通的第一环腔通口(1c)，内管的流体入口端的管体外壁上设有连通环形管腔的第一连通口(1d)；以及切换挡套(2)，其包括套筒部(2a)和挡套端面盘(2b)，挡套端面盘设有中心通孔，外周缘部设有第二环腔通口(2c)，套筒部的外周壁上设有第二连通口(2d)。此装置结构简单，在狭小流道空间内很好地实现了流道切换控制，旋转方式易于精确操控。

说明书

技术领域

本发明涉及空气处理设备，具体地，涉及一种用于流体管道中的流道切换装置，此外，本发明还涉及一种空气处理设备。

背景技术

大气污染问题在当今社会已经越来越凸显，严重危害人们的身体健康，为了应对日益恶化的大气污染问题，各类空气处理设备被广泛应用于家庭、办公楼、医院、学校等，其中新风装置是应用比较广泛、实用性较强的一种空气处理设备。目前新风行业内产品主要以中央新风系统为主，除此之外，挂壁式、柜式新风机、穿墙式新风机也应用较多。

中央新风系统包括安装于室内顶部的主机以及进风管和出风管，室内污浊空气经出风管排出室内，室外新鲜空气经进风管在新风主机内净化后送入室内。新风主机内部一般设置风机和过滤网，风机包括引风机和排风机以实现气流的双向流通，有些还包括全热交换器实现室内空气和室外空气的部分温度交换并调节空气湿度。

挂壁式和柜式新风机是将风机和滤网等组件集成于一台机器形成主机上，该主机一般安装在室内，其通过进、出管道与室外连通，一般管道均较短，隐藏在墙壁内不可见。风机分为引风机和送风机，工作时引风机通过主机壳体周围的风口引入室内污浊空气排出室外，送风机通过进气管道引入室外新鲜空气经过过滤组件(一般为多级滤网)后送入室内。此外，配置较高的挂壁式和柜式新风机一般加装全热交换器，以实现室内空气和室外空气的部分温度交换并调节空气湿度。

穿墙式新风机，其一般安装于墙体或玻璃上，通过在墙体或玻璃上打孔(一般直径15cm以上)使新风机放置于墙体或玻璃内部，其通过内部风机引入室外空气经过过滤组件(滤网)送入室内，这种穿墙式新风机一般为气流的单向流动，有些产品通过控制风扇的正反转实现一定程度的间歇式室内与室外空气的交换。

上述中央新风系统，需要安装大量进风管和排风管，破坏家庭内饰，极大地占用家庭空间。对于挂壁式和柜式新风机，虽然一定程度节省了通风管道，但是其占据空间较大，机器笨重，其功率也较大，耗能过高，使用起来十分不经济。穿墙式新风机普遍通过滤网进行过滤，一次过滤的效率低，难以满足新风的要求，并且由于需要整体安装在墙洞内，对于墙洞的直径要求过高，实用性降低，严重影响消费者的选择。

另外，上述中央新风系统、挂壁式和柜式新风机除了采用滤网作为空气除尘装置之外，其中一些也采用静电除尘设备作为空气除尘装置，但是这些静电除尘设备局限于静电场形成的固有模式，其采用传统的平行间隔对置式的板件形成静电场，导致这些新风机的体积庞大，占用空间过大，并且待除尘的空气流平直快速通过，常常导致空气除尘效率较低，引入的新风质量往往低劣，影响人体健康，这导致采用这些静电除尘设备的新风机在市场上接受度偏低。此外，采用静电除尘设备的新风机还存在一些影响人体健康、本领域人员长期难以发现的隐性危害因素，导致这些新风机存在较大的安全隐患。

更为严重的是，上述类型的新风机普遍存在功能单一的缺陷，仅具有空气外循环的功能，在外部空气严重雾霾的情况下，不仅加重了新风机过滤组件的工作负担，使其容易损坏，而且从外部抽吸并经过过滤的空气质量甚至不如室内本来的空气质量。有鉴于此，现有技术中也存在一些相对粗糙的具有内循环功能的新风机，例如，一些新风机为了形成内循环工作模式，采用两个风机各自相对独立地形成内循环模式和外循环模式，这不但未克服现有新风机上述既有的缺陷，而且导致新风机体积更加庞大，结构更加复杂，风道铺设更加繁杂。另外，还有一些挂壁式和柜式新风机在室内机体上直接开设一个室内进风口，通过机体内部的切换盖板选择性地遮挡室内进风口或连接外部进风管道的外部进风口，来实现外循环工作模式和内循环工作模式的切换，但是，这种结构形式并没有改变挂壁式和柜式新风机的本质，其固有的占据室内空间大、笨重，耗能过高的缺陷并没有改变，更为严重的是，这种在挂壁式和柜式新风机的室内机体上直接开设室内进风口的粗糙做法，会导致轰鸣、过滤件损坏、空气死循环等严重缺陷。具体地，由于挂壁式和柜式新风机的室内主机的进气腔一般较大，直接在室内主机上开设室内进风口，室内进风口距离风机距离较近，经风机抽吸的室内空气并不像外部进风能够经由外部进风管道缓冲，其直接高速进入室内主机的进气腔内，导致室内机体震颤、甚至发生轰鸣，同时由于室内空气经由风机的强劲抽吸不经缓冲的高速撞击过滤件，导致过滤件容易损坏，无法起到良好的过滤作用。一旦过滤件损坏，过滤件无法有效地起到限制出口风速的作用，进风和出风的流速趋于接近，检验证实，此时极易在室内主机周围的局部范围内形成室内空气的死循环，即此时挂壁式和柜式新风机的内循环工作模式基本无法有效地净化室内空气，处于无效状态。

新风机的上述缺陷，已经形成制约新风机进一步发展的技术瓶颈，一些危害因素本领域技术人员迄今未意识到存在严重隐患，尤其是如何使得新风机在兼具内、外循环工作模式的基础上，有效地节省室内空间，工作性能良好可靠，已经成为本领域的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的基本技术问题是要提供一种用于流体管道中的流道切换装置，其组件结构简单、易于操作和旋转控制以实现管内流道的适时切换。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于流体管道中的流道切换装置，包括：

内管，所述内管嵌套于所述流体管道内以形成套管结构，所述内管为具有内管管腔的中空管，所述内管与所述流体管道之间形成有环形管腔，所述内管的流体入口端连接有内管端面盘，所述内管端面盘的中心挡盘部封挡所述内管的流体入口，所述内管端面盘的外环部封盖所述环形管腔的流体入口端的端面并设有与所述环形管腔连通的第一环腔通口，所述内管的流体入口端的管体外周壁上设有连通所述环形管腔的第一连通口；以及

切换挡套，所述切换挡套包括套筒部和连接于所述套筒部的流体入口端的挡套端面盘，所述挡套端面盘设有适于所述内管穿过的中心通孔，所述挡套端面盘的外周缘部设有第二环腔通口，所述套筒部的外周壁上设有第二连通口；

其中，所述切换挡套固定套设于所述内管的流体入口端，所述挡套端面盘紧贴所述内管端面盘，所述内管能够相对于所述切换挡套旋转并相继处于第一旋转位和第二旋转位，在所述第一旋转位，所述第一环腔通口与所述第二环腔通口对齐连通且所述第一连通口和第二连通口相互错开而封闭，在所述第二旋转位，所述第一连通口与所述第二连通口对齐连通且所述第一环腔通口和第二环腔通口相互错开而封闭。

优选地，所述内管的流体入口端的所述第一环腔通口和第一连通口的个数相同且沿周向等间隔布置，所述第一环腔通口和第一连通口在周向位置上一一对应设置；所述切换挡套上的所述第二环腔通口和第二连通口个数相同且沿周向等间隔布置，所述第二环腔通口的分布圆环与所述第二连通口的分布圆环在周向位置上错开；

或者，所述切换挡套的流体入口端的所述第二环腔通口和第二连通口的个数相同且沿周向等间隔布置，所述第二环腔通口和第二连通口在周向位置上一一对应设置；所述内管上的所述第一环腔通口和第一连通口个数相同且沿周向等间隔布置，所述第一环腔通口的分布圆环与所述第一连通口的分布圆环在周向位置上错开。

优选地，所述流道切换装置还包括嵌套于所述流体管道中的集尘管，所述环形管腔形成在所述集尘管与所述内管之间。

更优选地，所述流道切换装置还包括设置在所述环形管腔中的静电除尘结构，所述静电除尘结构包括高压发生器、电极线和能够带电的集尘管，所述电极线沿所述内管的轴向延伸，所述电极线和所述集尘管的一者电连接所述高压发生器的正极，另一者电连接所述高压发生器的负极。

优选地，所述集尘管为金属管，所述内管和切换挡套为绝缘材质。

优选地，所述流道切换装置还包括旋转驱动组件，所述旋转驱动组件连接所述内管的流体出口端以控制所述内管旋转。

更优选地，所述旋转驱动组件包括依次控制传动的驱动控制装置、齿轮传动机构和旋转连接件，所述旋转连接件连接所述内管的流体出口端。

其中，所述齿轮传动机构包括依次传动的涡轮蜗杆机构、主动齿轮和从动齿轮，所述从动齿轮的输出轴连接所述旋转连接件，所述驱动控制装置和齿轮传动机构安装于固定的安装架体上。

其中，所述旋转连接件包括旋转连接套，所述旋转连接套的一个轴端连接所述内管的流体出口端，另一轴端由所述齿轮传动机构驱动旋转。

其中优选地，所述旋转连接套的外周壁上形成有贯通口。

优选地，所述环形管腔内设有导流板，所述导流板呈螺旋状沿轴向延伸以形成螺旋通道，从所述环形管腔的流体入口端流入的流体沿所述螺旋通道从所述环形管腔的流体出口端流出。

优选地，所述流体管道为通风管、水管或穿墙管。

在上述流道切换装置的基础上，本发明还提供了一种空气处理设备，包括流体管道，所述流体管道内设有上述的用于流体管道中的流道切换装置。

通过上述技术方案，在本发明的用于流体管道中的流道切换装置的组成结构简单，仅包括内管和切换挡套两个部件，采用易于操作的旋转控制方式，通过在二者的周壁和端壁上设置能够旋转对位的贯通口以及错位设计，可使得在二者相对旋转时，在不同的旋转位相应地实现环形管腔的导通或内管管腔与环形管腔的导通，从而控制流体直接流入环形管腔或通过内管管腔折绕地流入环形管腔。此流道切换装置不仅结构简单，而且紧凑度好，在流道的狭小空间内很好地实现了流道切换控制，而且旋转易于掌控，控制精度高。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是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，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种具体实施方式的空气处理设备的剖视结构示意图，其中为了清楚显示而省略了部分剖面线；

图2为图1所示实施方式的空气处理设备的引风工作模式和内循环工作模式的空气流向示意图；

图3为图1所示实施方式的空气处理设备的立体图；

图4为图3的左视图；

图5为图4的A-A立体剖视图；

图6为图1所示实施方式的空气处理设备的驱动控制装置和齿轮传动机构的示意图，为了清楚显示而省略了集尘管、内管等部件；

图7是图1所示实施方式的内管的旋转驱动组件的示意图，为了清楚显示省略了导流套等部件；

图8是图1所示实施方式的内管的立体结构示意图；

图9是图1所示实施方式的切换挡套的立体结构示意图；

图10是图1所示实施方式的切换挡套和导流套的组合结构示意图；

图11是显示空气流在净化空气管内通道中的螺旋流向的示意图；

图12是图1所示实施方式的电极丝的连接形式的示意图；

图13是从集尘管端部观察的电极连接结构的示意图；

图14是图1所示实施方式的空气除尘装置中的臭氧过滤模块的立体安装结构图；

图15图示了图1所示实施方式的空气除尘装置在其他管道中的应用；

图16是本发明另一种实施方式的净化空气管内通道的布置结构的示意图；

图17是本发明空气处理设备的示意图，为了图片清楚省略了空气处理设备内部的驱动控制装置和高压发生器等部件；

图18是本发明的空气处理设备在不同风速下的一次净化率的对比效果折线图；

图19是本发明的空气处理设备在高风速和低风速模式下的净化效果与时间的折线图；以及

图20是本发明的空气处理设备臭氧累计量的测试效果折线图。

附图标记说明

1 内管1a 管体

1b 中心挡盘部 1c 第一环腔通口

1d 第一连通口 2 切换挡套

2a 套筒部 2b 挡套端面盘

2c 第二环腔通口 2d 第二连通口

2e 电极丝固定座 2f 连接销座

3 导流套4 导流板

5 集尘管6 环形管腔

7 旋转连接套8 室内进风通道

9 进气管空气入口10 旋转连接件

11 齿轮传动机构 11a 涡轮蜗杆机构

11b 主动齿轮11c 第一从动齿轮

11d 第二从动齿轮12 驱动控制装置

13 安装架体 14 臭氧过滤模块

15 空气抽吸装置 16 高压发生器

17 外罩 18 安装套管

19 初级滤网 20 初级挡板

21 电极线 22 卡扣连接结构

22a 卡口23 集尘管电极点

24 电极丝触点 25 第一导流凸缘

26 第二导流凸缘 27 安装壁

28 外轴端限位结构 29 内轴端连接管

141 电控模块142 臭氧传感器

171 更换阀门172 格栅罩

A 室外进风B 室内进风

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。“内、外”是针对管腔、内腔或室内、室外而言的内外侧。

如图8、图9所示，本发明首先提供了一种用于流体管道中的流道切换装置，包括：

内管1，参见图8，该内管1嵌套于流体管道内以形成套管结构，内管1为具有内管管腔的中空管，内管1与流体管道之间形成有环形管腔6，内管1的流体入口端(即图8的纸面右端，也是所应用于的空气处理设备的穿墙管的外轴端)连接有内管端面盘，使得内管1的迎流端封闭，内管端面盘的中心挡盘部1b封挡内管1的流体入口，内管端面盘的外环部封盖环形管腔6的流体入口端的端面并设有与环形管腔6连通的第一环腔通口1c，内管1的流体入口端的管体1a的外周壁上设有连通环形管腔6的第一连通口1d；以及

切换挡套2，参见图9，切换挡套2包括套筒部2a和连接于套筒部2a的流体入口端(即图9的纸面右端，也是所应用于的空气处理设备的穿墙管的外轴端)的挡套端面盘2b，挡套端面盘2b设有适于内管1穿过的中心通孔，挡套端面盘2b的外周缘部设有第二环腔通口2c，套筒部2a的外周壁上设有第二连通口2d；

二者在组装时，切换挡套2固定套设于内管1的流体入口端，挡套端面盘2b紧贴内管端面盘，内管1能够相对于切换挡套2旋转并相继处于第一旋转位和第二旋转位，在第一旋转位，第一环腔通口1c与第二环腔通口2c对齐连通且第一连通口1d和第二连通口2d相互错开而封闭，在第二旋转位，第一连通口1d与第二连通口2d对齐连通且第一环腔通口1c和第二环腔通口2c相互错开而封闭。

可见，本发明的流道切换装置仅包括内管1和切换挡套2两个旋转部件，结构简单、紧凑，通过二者的相对旋转控制，实现二者的周壁和端壁上贯通口的实时对齐，从而在不同的旋转位相应地实现内外管间的环形管腔6的导通或内管管腔与环形管腔6的导通，从而控制流体直接流入环形管腔6或通过内管管腔折绕地流入环形管腔6。

内管和切换挡套的组装方便，简单套装即可，结构紧凑度好，能够在流体管道的狭小空间内很好地实现流道切换控制，而且旋转控制的精度高，易于掌控操作。

在贯通口及其错位设计上，作为一种优选结构形式，如图8、图9所示，内管1的流体入口端的第一环腔通口1c和第一连通口1d的个数相同且沿周向等间隔布置，第一环腔通口1c和第一连通口1d在周向位置上一一对应设置；切换挡套2上的第二环腔通口2c和第二连通口2d个数相同且沿周向等间隔布置，第二环腔通口2c的分布圆环与第二连通口2d的分布圆环在周向位置上错开。或者，采用另一错位方式，即切换挡套2的流体入口端的第二环腔通口2c和第二连通口2d的个数相同且沿周向等间隔布置，第二环腔通口2c和第二连通口2d在周向位置上一一对应设置；内管1上的第一环腔通口1c和第一连通口1d个数相同且沿周向等间隔布置，第一环腔通口1c的分布圆环与第一连通口1d的分布圆环在周向位置上错开。其中，无论是两个部件中任意一者上的两组贯通口错位设计，另一者上的两组贯通口需一一对齐。错位角度根据贯通口大小和周向间隔角度具体确定。周向布置的贯通口越多，切换控制时的旋转角度越小。通常，沿周向的贯通口不超过4个或6个。

本发明的流道切换装置还可包括嵌套于流体管道中的集尘管5，参见图1和图5，集尘管5作为外管，环形管腔6则形成在集尘管5与内管1之间。流道切换装置还包括设置在环形管腔6中的静电除尘结构，参见图14，静电除尘结构包括高压发生器16、电极线21和能够带电的集尘管5，电极线21沿内管1的轴向延伸，电极线21和集尘管5的一者电连接高压发生器16的正极，另一者电连接高压发生器16的负极。这样，在环形管腔6内布置了静电除尘结构。通过流道切换装置，无论是内外管间的环形管腔6的导通还是内管管腔与环形管腔6的导通，流体(气流)都通过环形管腔6，气流中的尘埃粒子都可受到静电除尘，得以有效的净化。当然，采用静电除尘时，集尘管5需为可带电的金属管，内管1和切换挡套2则优选为绝缘材质，如绝缘塑料等，以不产生短路、电击穿等事故。

本发明的流道切换装置通过内管1和切换挡套2的相对旋转实现流道切换控制，在二者的贯通口及其错位设计后，更重要的在于旋转控制。为此，本发明的流道切换装置还包括旋转驱动组件，旋转驱动组件连接内管1的流体出口端以控制内管1旋转。

参见图6、图7的优选结构形式，该旋转驱动组件包括依次控制传动的驱动控制装置12、齿轮传动机构11和旋转连接件10，旋转连接件10连接内管1的流体出口端。其中，采用了齿轮驱动结构以精确控制旋转，可精确控制贯通口的开度，即流量大小控制。

具体地，齿轮传动机构11包括依次传动的涡轮蜗杆机构11a、主动齿轮11b和从动齿轮，从动齿轮的输出轴连接旋转连接件10，驱动控制装置12和齿轮传动机构11安装于固定的安装架体13上。即独立的齿轮传动机构11固定在安装架体13上，布置在流体管道外。同时，旋转连接件10包括旋转连接套7，旋转连接套7的一个轴端连接内管1的流体出口端，另一轴端由齿轮传动机构11驱动旋转。从而两个相对固定部件之间，即齿轮传动机构11与内管1之间，通过图中卡扣连接的旋转连接套7实现可拆卸连接。

当内管1的内轴端作为内管管腔的气体入口时，旋转连接套7显然遮挡了内管管腔，为此旋转连接套7的外周壁上还设有贯通口，即图5所示的进气管空气入口9。

进一步地，环形管腔6内可设有导流板4，导流板4呈螺旋状沿轴向延伸以形成螺旋通道，从环形管腔6的流体入口端流入的流体沿螺旋通道从环形管腔6的流体出口端流出。导流板4可延长气流通过环形管腔6时的流程，减缓冲击和风速，以下还将结合应用于空气处理设备的实例来具体阐述。

显然，本发明的流道切换装置所应用的流体管道可以是风管、水管等。流道切换装置的内管1和切换挡套2可组合使用，嵌入流体管道中，此时流体管道作为外管。当然，也可将内管1、切换挡套2和作为外管的集尘管5组合成一个整体使用，嵌入流体管道中。无论何种方式，此流道切换装置都能够很好的在狭小空间的流体管道中实现双流道及其切换控制。

在以下的优选实施方式中，将本发明的流道切换装置应用于一种具有双工作模式的空气处理设备的穿墙管中，其中本发明的流道切换装置的优点将得以更具体的展示。

如前所述，为实现双工作模式，且整机结构紧凑，占用空间小，工作性能平稳可靠，本发明提供了一种新型空气处理设备，尤其是双循环内嵌墙洞式空气处理设备，该空气处理设备包括风管和露于室内的室内机体，如图17所示。特别地，本发明在风管内形成有室外空气通过的净化空气管内通道和室内空气流通的室内空气管内通道，从而不存在散乱的进风管、排风管等，整机结构简单、紧凑，如图3至图5所示。此时，室内机体设有净化风出口、室内空气入口和空气抽吸装置15。其中，风管可以是各式空气处理设备的普通进风管，但在以下结合附图的说明中，风管优选为嵌装于墙洞中的穿墙管。

其中，空气处理设备还包括风道切换装置和空气净化装置，风道切换装置用于选择性地唯一导通室内空气管内通道或净化空气管内通道，从而使空气处理设备相应地切换工作于内循环工作模式或引风工作模式；即：

在内循环工作模式下，室内空气在空气抽吸装置15作用下从室内空气入口进入室内空气管内通道并经过空气净化装置净化后从净化风出口排出至室内；

在引风工作模式下，室外空气在空气抽吸装置15作用下从风管的外轴端(即图1、图2所示的纸面右端，以下类同)进入净化空气管内通道并经过空气净化装置净化后从净化风出口排出至室内。

在风管内形成净化空气管内通道和室内空气管内通道后，气流的流通路径更长，即使在空气抽吸装置15的强力抽吸作用下，气流也在风管内的净化空气管内通道或室内空气管内通道中获得良好缓冲，对整机的冲击小，即使产生冲击也主要体现在穿墙式固定安装的风管中，对整机的冲击震动小。

另外，图1的实施方式中的空气抽吸装置15优选为单个轴流风扇，空气处理设备的净化风出口和轴流风扇轴向对齐于风管的内轴端，这是由于净化空气管内通道和室内空气管内通道均集成在风管内，气流出口都在风管的内轴端，因而仅需在风管的内轴端布置单个风机，而非常规双循环空气处理设备的双风机结构，换言之，风机可共用，使得结构集成度高。此外，以下还将述及的，由于净化空气管内通道和室内空气管内通道紧凑布置在风管内，气流路径长，空气净化装置也得以紧凑布置。

为实现在风管内设计出结构紧凑、路径长且能够适时切换的净化空气管内通道和室内空气管内通道，本领域技术人员容易想到采用在风管中内置双平行管或更多管的形式，然而这势必要求风管的管径大，以能够满足风量需求。为做到结构紧凑且最大化增加进风量，本发明的内嵌墙洞式空气处理设备采用了包括内管1和外管的套管结构，内管管腔和内外管之间的环形管腔6中的任一者为净化空气管内通道，即室外空气可以从风管的外轴端进入内管管腔或环形管腔6，而后从相应的内轴端流出。

此时，内管管腔和环形管腔6中的另一者构成室内空气管内通道或至少构成室内空气管内通道的一部分。由于双工作模式下，净化空气管内通道连通以进入室外空气时，室内空气管内通道需要关闭，同理，室内空气管内通道连通时，净化空气管内通道需要关闭。此时，考虑到内循环模式下的室内空气入口设置在室内机体中，因而较为合理的风道布置方式是只能从风管的内轴段进入而后回绕至内轴端流出。因此，室内空气管内通道可包括内管1的内管管腔和环形管腔6，室内空气入口进入的室内空气经由内管管腔和环形管腔6中的一者的内轴端进入风管内，而后从外轴端可进入另一者的腔内，最好从该另一者的内轴端流出。这样不仅流程更长，而且无论是内循环或引风工作模式下，风管内至少有部分通道是室内空气和室外空气共用的共同流经之处，从而也就方便了空气净化装置的紧凑化布置，只需布置在共用的流道中即可。

在此基础上，为实现室内空气管内通道和净化空气管内通道的适时切换，从功能原理上划分，风道切换装置应包括可控的两个切换阀，即能够适时打开以引入室外空气的引风阀和能够适时打开以连通内管管腔与环形管腔6(从而构成完整的室内空气管内通道)的连通阀。其中，引风阀应设置在净化空气管内通道的外轴端端面，此时净化空气管内通道的内轴端连通空气抽吸装置15，以提供动力抽吸空气进入。同时，内管管腔与环形管腔6中的另一者的内轴端连通室内空气入口，连通阀应设置在内管管腔的外轴端与环形管腔6的外轴端之间。

在图1所示的实施方式中，选择了环形管腔6为净化空气管内通道。在此情况下，内管1为连通室内空气入口的内循环进气管。参见图2，此时的室外进风A从外向内流入环形管腔6，室内进风B从内管管腔的内轴端进入，在内管管腔的外轴端拐入环形管腔6，最终从环形管腔6的内轴端流出。

参见图8、图9，本发明还提供了一种优选结构形式的风道切换装置，其通过简单旋转控制，即可实现上述的引风阀和连通阀的共同功能。具体地，该风道切换装置包括内管1的外轴端部分和与之配合的切换挡套2。

首先，图8中的内管1的外轴端连接有内管端面盘，内管端面盘的中心挡盘部1b封挡内管1的外轴端端面，内管端面盘的外环部封盖环形管腔6的外轴端端面并设有与环形管腔6连通的室外通风口1c，内管1的外轴端的管体外周壁上设有用于连通环形管腔6的室内通风口1d。

其次，图9中的切换挡套2包括套筒部2a和连接于套筒部2a外端面的挡套端面盘2b，挡套端面盘2b设有适于内管1穿过的中心通孔，挡套端面盘2b的外周缘部设有室外空气连通口2c，套筒部2a的外周壁上设有室内空气连通口2d。

最后，在装配时，切换挡套2固定套设于内管1的外轴端，二者中的一者可旋转，另一者相对固定。切换挡套2从内管1的内轴端套入，挡套端面盘2b紧贴于内管端面盘的内侧。这样，挡套端面盘2b与内管端面盘的相对旋转配合构成了上述的引风阀，切换挡套2的套筒部2a与内管1的外轴端的管体外周壁之间的相对旋转配合构成了上述的连通阀。具体地，以图1实施方式中内管1旋转而切换挡套2固定的情况为例，内管1相对于切换挡套2旋转并能够相继处于打开引风阀的第一旋转位和打开连通阀的第二旋转位，在第一旋转位，室外通风口1c与室外空气连通口2c对齐连通且室内通风口1d和室内空气连通口2d相互错开而封闭，在第二旋转位，室内通风口1d与室内空气连通口2d对齐连通且室外通风口1c和室外空气连通口2c相互错开而封闭。

为实现这种旋转切换，较为简单的方式就是如图8、图9所示的，内管1的外轴端的室外通风口1c、室内通风口1d的个数相同、沿周向等间隔布置且在周向位置上一一对应设置，而切换挡套2上的室外空气连通口2c和室内空气连通口2d则个数相同、沿周向等间隔布置但在周向位置上错开一定的合理角度，即室外空气连通口2c的分布圆环与室内空气连通口2d的分布圆环在周向位置上错开，以实现上述旋转切换功能。当然，也可将切换挡套2上连通口对齐，而内管1的外轴端的通风口错开设置，也可获得同样效果。即切换挡套2的外轴端的室外空气连通口2c和室内空气连通口2d的个数相同且沿周向等间隔布置，室外空气连通口2c和室内空气连通口2d在周向位置上一一对应设置；内管1上的室外通风口1c和室内通风口1d个数相同且沿周向等间隔布置，室外通风口1c的分布圆环与室内通风口1d的分布圆环在周向位置上错开。

为实现内管1与切换挡套2之间的旋转切换控制，风道切换装置还包括旋转驱动组件，旋转驱动组件连接内管1的内轴端以控制内管1旋转。

参见图6、图7，作为一种优选示例，旋转驱动组件包括依次控制传动的驱动控制装置12、齿轮传动机构11和旋转连接件10，旋转连接件10连接内管1的内轴端，以期利用齿轮驱动结构的精确性来准确控制内管1的旋转开度。其中，驱动控制装置12优选为电控装置，例如电机等，齿轮传动机构11可包括依次传递的涡轮蜗杆机构11a、主动齿轮11b和从动齿轮，从动齿轮可以是组合式的第一从动齿轮11c和第二从动齿轮11d，从动齿轮的输出轴连接旋转连接件10，旋转连接件10包括旋转连接套7，旋转连接套7的一轴端与齿轮传动机构11的输出轴相连，另一个轴端连接内管1的内轴端，优选地如图7的利用卡扣连接结构22与图8的内管1的内轴端的卡口22a构成可拆卸的卡扣连接。当然，此处仅为举例，本领域技术人员能够想到更多的电控方式和电控结构，以获得相同、相近或更好的旋转控制效果，在此不再一一细述。

室内机体包括与风管相连的外罩17，外罩17内固定设置有安装架体13，驱动控制装置12和齿轮传动机构11可安装于安装架体13上。室内机体内还设有通过室内空气入口连通室内的室内进风通道8，室内进风通道8独立隔离于室内机体的内腔和环形管腔6，旋转连接套7内置于室内进风通道8中，为实现室内进风通道8与内管管腔的连通，旋转连接套7的外周壁上贯通有一个或多个的进气管空气入口9，参见图5。

本发明的另一重要改进在于风管内的空气流道的延长设计，以增加缓冲效果并便于除尘设计，增加除尘时间、增进效果。如图16所示，在一种实施方式中，净化空气管内通道的内周壁上分别设有沿轴向间隔布置且位于径向两侧的多个第一导流凸缘25和第二导流凸缘26，各个第一导流凸缘25和第二导流凸缘26沿轴向位置依次错开而形成净化空气折流通道。这种导流凸缘优选为圆弧板，这样从净化空气管内通道的外轴端进入的室外空气呈折流状沿净化空气折流通道从净化空气管内通道的内轴端流出。因此，图16以折流形式获得了流道的有效延长。

在图1所示的实施方式中，该空气处理设备则在净化空气管内通道内设置了图10、图11所示的螺旋叶片形状的导流板4，导流板4呈螺旋状沿轴向延伸以形成净化空气螺旋通道，从净化空气管内通道的外轴端进入的室外空气沿净化空气螺旋通道从净化空气管内通道的内轴端流出。由于环形管腔6内因设置导流板4而风阻增大，而内管管腔中的空气阻力小，因此在保障气流循环量的基础上，为使得轴流风机处于最佳工作点，即系统阻力与风量的交点，通过扩大环形管腔6的横截面积以引入更多气流来消除阻力影响，取得阻力与风量的平衡，环形管腔6与内管管腔的横截面面积之比大致为2～4，在图1、图2的优选实施方式中优选为3。在图10中，呈螺旋状的导流板4在净化空气管内通道内的盘绕圈数为3圈，一般为2～5圈。盘绕3圈时，流道长度大约增加了4.5倍，延长效果突出，有利于空气净化，提高净化效率。

其中，导流板4可一体加工，也可分段加工而后组装。在图10的实施方式中，空气处理设备包括导流套3，导流板4呈螺旋叶片状安装于导流套3的外周壁上，导流套3套设于内管1上并与切换挡套2相连。导流套3便于组装固定导流板4，而且便于风管的整体组装以及切换挡套2、后续的电极线21等的安装布置，以下还将具体谈及。

本发明的另一紧凑设计在于空气净化装置的布置。除尘方式有多种多样，从结构紧凑性、安装空间和除尘效果等考虑，在图12、图13所示的实施方式中，优选地采用了静电除尘方式。其中，外管包括能够带电的集尘管5，空气净化装置包括布置在净化空气管内通道中的静电除尘结构，静电除尘结构包括高压发生器16、电极线21和集尘管5，电极线21沿轴向延伸并穿过各个导流板4，电极线21和集尘管5的一者电连接高压发生器16的正极，另一者电连接高压发生器16的负极。这样，净化空气管内通道中的空气尘埃粒子被电极线21带上电荷，在较长的净化空气螺旋通道中流动时，空气尘埃粒子或迟或早被吸附至集尘管5，从而获得空气净化效果。显然，这种静电除尘结构中，电极线21布置方便，空间结构紧凑，空气尘埃粒子容易带电被吸附，而且除尘通道长，除尘效果更突出，高压发生器的正负极可以替换，即电极线21可连于正极或负极，集尘管5可相应的连于负极或正极。电极线21连在负极时称为负极放电，击穿电压高，不易击穿；连于正极时称为正极放电，生成臭氧较负极放电少，击穿电压低。本发明中结合附图的实施例均采用负极放电。

为形成圆环形的均匀带电场，电极线21优选为多根并沿导流套3的周向等间隔布置。图13中优选为4根，一般为3～6根的密度分布。当净化空气管内通道为环形管腔6时，多根电极线21所围成的圆柱形的直径应大于内管1的外管径，并且电极线21应相对于集电管5更靠近、贴近内管1，以获得较大的电场。在本发明中，多根电极线21所围成的圆柱形的直径一般不大于集尘管5的内管径的80％，且电极线21距离集尘管5的径向距离应不小于1cm。由于处于净化空气管内通道中，多根电极线21所围成的圆柱形的直径当然大于内管1的外径，一般不小于集尘管5的内管径的40％。在图13的实施方式中，所围成的圆柱形的直径优选为集尘管5的内管径的60％，所形成的电场除尘效果突出。

电极线21的材质可选用金属材质，直径一般为0.008-0.5mm之间，例如，优选可以为0.2mm直径的钨丝，容易高压放电。电极线21越细放电效果越好，但是越细成本越高，不易加工且容易拉伸断裂，因而其直径优选为0.08-0.2mm。在长度上，电极线21沿轴向拉直且轴向长度不大于集尘管5的长度，优选地，电极线21的轴向长度可以比集尘管5的长度短5-15mm，确保被电离的尘粒都能吸附于集尘管5内侧。电极线21的一端固定连接绝缘的电极丝固定座2e，见图9、图12，另一端可通过电极丝触点24与高压发生器16电连接。在图13中，由于存在4根电极丝21，采用了两个一组，每组用一个电极片栓连两个电极丝触点24。同样，集尘管5也可通过内轴端的集尘管电极点23与高压发生器16的一个电极端子相连。

在材质上，集尘管5优选为导电金属管，例如铝合金管，易于导电、集尘、清洗，导流套3、导流板4和切换挡套2等均为绝缘材质，防止短路。高压发生器16可设置于室内机体中，例如安装架体13上，通过导线与电极丝21和集尘管5相连。或者，内管1为绝缘材质管时，如图15，高压发生器16也可设置于内管1中。高压发生器16的放电电压越高，净化效率越高，但也会生成更多的臭氧。因此优选为5～9KV，更优选为8KV左右，此时净化效率和臭氧生成量均可接受。

上述带螺旋通道的套管结构及其静电除尘结构，不仅增加了流程，延长了静电除尘时间，获得更好的除尘效果，而且螺旋流动带来的离心力，可加速带电尘埃被吸附于集尘管5的内周壁。这种带螺旋通道的套管结构及其静电除尘结构可应用至各类空气处理设备的风管中，以实现小空间内的除尘。如图15所示，通过置换其中的一段管道，达到净化管内空气的目的，最高除尘效率可达95％以上。这种静电除尘结构还可独立拆卸清洗。

由于高压放电除尘，过程中不可避免产生臭氧，为进一步净化空气，本发明的空气净化装置还包括了臭氧过滤模块14，其设置在静电除尘结构的下游一侧。因此，臭氧过滤模块14设置在室内的室内机体中，臭氧过滤模块14的轴向外侧间隔对齐风管的内轴端，轴向内侧布置有空气抽吸装置15。空气抽吸装置15的抽吸力，使得环形管腔6中除尘后的初步净化空气穿过臭氧过滤模块14，除臭氧后方被空气抽吸装置15从排气口排出至室内。

在一种优选结构中，臭氧过滤模块14为形成有蜂窝孔的金属蜂巢结构，优选为铝材材质，金属蜂巢结构的结构紧凑度高，安装空间小且表面积较大，具有催化臭氧分解的表面涂层，空气流过蜂窝孔时与表面涂层反应，而使得臭氧被分解。这种臭氧过滤模块14可以是单板单级形式，但根据需要，也可设置为在风管的内轴端与空气抽吸装置15之间层叠的多级臭氧过滤模块14。

如图14所示，臭氧过滤模块14还可包括电控模块141和臭氧传感器142，臭氧传感器142设置在臭氧过滤模块14的出风侧，电控模块141配置为比较臭氧传感器142所检测的臭氧含量信号与臭氧含量的上阈值并在判断臭氧超标时发出提醒信号。这样，可根据臭氧的实时监测，反馈用户是否需要及时更换臭氧过滤模块14。为避免提醒失效，电控模块141还可连接有备用电池。

为便于更换臭氧过滤模块14，室内机体顶部的外罩17上设有位于臭氧过滤模块14正上方的更换阀门171，如图14所示，这样臭氧过滤模块14就能够通过打开的更换阀门而进行拆装，仅需向上提取即可。

在另一者更换方式中，空气抽吸装置15为轴流风扇，轴流风扇和臭氧过滤模块14分别安装于轴流风扇的安装托架的两侧，二者可通过例如螺钉等安装在安装托架上，构成一个独立风机模块。安装托架则固定安装于室内机体内。室内机体的外罩17上开设有净化风出口，该净化风出口可拆卸地安装有格栅罩172，如图3、图4、图14所示。净化风出口和格栅罩172的轮廓足够大，使得安装于外罩17内的空气抽吸装置15和空气净化装置能够从净化风出口取出，方便臭氧过滤模块14甚至整个独立风机模块的更换。

另外，为保护穿墙管的外露的外轴端，安装套管18的外轴端还安装有初级挡板20和/或初级滤网19。初级挡板20可以是密封板，适时控制打开，也可以是格栅板等。初级挡板20可阻挡虫子、雨水等。初级滤网19可过滤较大异物，如树叶、纸屑等，保障设备内部不产生堵塞，能够长期正常工作。

在上述的空气处理设备的基础上，本发明还相应提供了一种空气处理系统，该空气处理系统包括设有墙洞的安装壁27，双循环内嵌墙洞式空气处理设备的风管嵌装于墙洞中，如图17所示。

其中，外管包括套装于集尘管5外的安装套管18，二者大约1-2mm差的间隙配合，安装套管18率先嵌装于安装壁27中的墙洞中，安装套管18的外端穿出墙洞，内端形成有贴合安装壁的内壁面的周缘翻边，室内机体包括外罩17，外罩17与安装套管18的周缘翻边固定连接。这样就形成了空气处理设备的穿插式安装。

具体地，安装套管18的外轴端设有外轴端限位结构28，例如内壁凸起的环形凸棱。组装时，集尘管5、切换挡套2、导流板4、导流套3和内管1可依次嵌装于安装套管18内，各外端均抵接外轴端限位结构28，达到外端轴向定位。导流套3的外端可通过连接销与图9所示的切换挡套2的连接销座2f相连。此外，空气处理设备还包括内端定位套管29，各管嵌装后，内端定位套管29嵌入安装套管18的内轴端，内端定位套管29的嵌入管段分别抵接集尘管5、导流套3和内管1，以实现各管的内端轴向定位。

在安装时，为安装平稳牢靠，安装套管18优选为倾斜安装，即安装套管18的内轴端相对于外轴端略高，通常内轴端相对于外轴端的水平抬升角为3～5°。而且安装壁27的壁厚应不小于25cm，墙孔的孔径不大于15cm，例如10cm左右，以通过风管与相当厚度的安装壁27实现一定的整机承重。

采用图1、图5所示的优选实施方式，采用内外套管形式，环形管腔6作为净化空气管内通道，且配置图8、图9所示的风道切换装置、图10的螺旋状导流板4、图12至图14所示的静电除尘和除臭氧的空气净化装置，在如图17所示的安装至安装壁27后，进行了本发明的空气处理系统的开机测试。

图18是本发明的空气处理系统在不同风速下的一次净化率的对比效果折线图；图19是本发明的空气处理系统在高风速和低风速模式下的净化效果与时间的折线图；图20是本发明的空气处理系统臭氧累计量的测试效果折线图。图18可见，在引风工作模式下，即使室外空气PM2.5浓度大于500ppb，本发明的空气处理系统的一次净化率都达至少93％以上。图19可见，无论是高风速还是低风速，在一个小时内，PM2.5浓度都能够从500ppb显著下降至100ppb甚至更低，直至趋零。在图20中可见，本发明的空气处理系统在长时间工作后，室内环境累积的臭氧含量都大幅低于国标值。

综上，本发明的空气处理设备和空气处理系统通过一系列优化设计，至少实现了以下目的：

1)、体积小：由于采用模块化设计和上述的风管内的紧凑设计，使得装置整体和局部的体积都相对小，对家庭内饰、尤其是已装修好的房间而言几乎无影响。

2)、可安装性好：由于穿墙管内的紧凑设计，管径小，从而仅需在墙体上开不大于10cm的孔即可实现安装。

3)、一次过滤效率高：由于螺旋流道及管内静电除尘装置的设计，使得流道增长，延长除尘时间，且离心力增强尘埃捕捉，通过这些独特的设计可有效促进空气中PM2.5等污染物的捕集，除尘率能达到95％以上。

4)、无耗材过滤：由于装置采用整机和部件的模块化设计，拆装方便，过滤组件可方便取出和安装，例如臭氧过滤模块14就可以反复清洗、使用。

5)、使用方式多样：可实现引入外部空气的引风工作模式和实现室内空气净化的内循环工作模式的两种工作方式。

6)、功率小、耗电量低：由于采用低耗能的静电除尘等过滤组件和单风机，可实现小功率的低耗电运行。

7)、安装维护方便：由于装置采用整机和各部件的模块化设计，内部核心组件互相独立，可分别拆下更换维护。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。例如，驱动内管1和切换挡套2相对旋转的旋转驱动组件并不限于齿轮传动结构和方式，也可简单变型，采用可替代的绕线滚筒方式进行旋转控制，即内管1视为滚筒，内轴端的外周壁缠绕控制线，沿径向拉伸控制线，根据精确表征的拉伸量即可控制内管1的准确旋转角度。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。