CN101806472A - 智能空气护理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空气护理系统，尤其涉及一种无叶片的智能空气护理系统，包括喷嘴、基座和中央开口，所述喷嘴限定中央开口，所述基座包括送风装置和多功能集成空气护理模块，所述送风装置产生的气流通过所述喷嘴排出，所述喷嘴包括内部通道、用于接收来自所述内部通道的气流的排气口以及紧邻所述排气口定位的平面段，所述排气口设置为引导气流流过所述平面段的表面。本发明可以在无叶片的情况下产生气流并带来凉爽效果。无叶片的装置能够减少噪音产生，同时减少了运动部件，降低了装置的负责程度，安全性也大大提高。本发明通过多功能集成空气护理模块的整合，大幅度提高了产品的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气护理系统，尤其涉及一种无叶片的智能空气护理系统，用以在房间、办公室或其它室内环境中产生空气循环、空气流，同时用于照明、侦测温湿度、侦测并调节空气质量、连接物联网。
背景技术
传统风扇包括单独的一套安装绕轴线旋转的叶片或翼，以及绕轴线安装以使整套叶片旋转的驱动装置。在家用场合下，人们不希望装置具有突出部分，或者对于使用者来说，不希望能够触及风扇的任何运动的部件，例如叶片。现有装置中的一些具体安全设施，如围绕叶片的外罩或套筒，可用来保护使用者不被风扇的运动部件伤到自己。但是，被罩住的叶片部分难以清洗，并且在家庭或办公室环境中，叶片在空气中的运动会产生噪音并带来干扰。同时，由于气流穿过叶片表面或风扇外表面时有变化，不均匀或波浪式的气流会使人感觉像一系列的脉冲或阵阵强风，不舒适。另外，传统风扇仅仅能提供风力，对侦测空气质量等健康品质的要求没有涉及，而且外观历经数载仍无多大变化，已经不能满足现代生活所需要的审美、环保、高效、人性化等需求。
发明内容
本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提供一种智能空气护理系统，以该系统在使用过程中能够从其发射输出面以均匀的速度产生气流，而且使得在较远距离的使用者能够感觉到相对于现有技术中的空气护理装置来说改善了的气流和凉爽效果。
一种智能空气护理系统，包括喷嘴、基座和中央开口，所述喷嘴限定中央开口，，所述基座包括送风装置和多功能集成空气护理模块，所述送风装置产生的气流通过所述喷嘴排出，所述喷嘴包括内部通道、用于接收来自所述内部通道的气流的排气口以及紧邻所述排气口定位的平面段，所述排气口设置为引导气流流过所述平面段的表面。
进一步的，所述平面段与排气口之间设有扩散段，所述扩散段表面为曲面，气流依次通过平面段和扩散段进入排气口。
更进一步的，所述平面段轴向长度不超过喷嘴轴向长度的10％；所述扩散段表面的曲率上限是1/70，扩散段部分沿X轴向的延伸距离约为喷嘴11的整个深度的三分之二。
更进一步的，排气口边缘线和X轴之间的包角约为0°-15°。进一步的，所述排气口后部的吸力面为光滑曲线或多段式直线，多段式直线间的倾角不超过22.5°。
进一步的，所述喷嘴限定开口，并且所述空气护理系统外部的空气通过所述开口由被引导流过所述平面段的气流所抽吸。
进一步的，所述喷嘴包括环路，所述喷嘴大致为蛋形；所述内部通道和排气口为环形，且所述排气口与所述内部通道是同心的。
进一步的，所述喷嘴包括至少一个限定所述内部通道和排气口的壁，并且其中所述至少一个壁包括限定所述排气口的相对表面。
进一步的，所述送风装置包括电机、叶轮、扩散器以及在外罩内形成的空气进口，所述电机带动叶轮送风。
根据权利要求1所述的智能空气护理系统，所述多功能集成空气护理模块，包括智能跟踪送风装置、空气质量综合监测模块、自动空气净化系统、温湿度侦测装置、环境灯、物联网模块以及定时装置。
本发明提供的一种智能空气护理系统，该系统包括喷嘴和用于产生通过喷嘴的气流的智能送风装置，以及用于实现空气净化、物联网、温度侦测、环境灯和空气质量监测功能的多功能集成空气护理模块。该喷嘴包括内部通道、用于接收来自所述内部通道的气流的排气口以及紧邻所述排气口定位的平面段，所述排气口设置为引导气流流过所述平面段。
同其他技术中的空气护理装置相比，有利的是：一方面，本发明可以在无叶片的情况下产生气流并带来凉爽效果。无叶片的装置能够减少噪音产生，同时减少了运动部件，降低了装置的负责程度，安全性也大大提高。另一方面，本发明通过多功能集成空气护理模块的整合，大幅度提高了产品的利用率，突破了空气护理设备季节性使用和消费的局限。
本发明的关键在于，气流从系统组件中向前喷出而不需要使用叶片装置，颠覆了传统风扇由电机带动叶片转动送风的模式，根据雾沫夹带(Entrainment)原理和负压原理设计出无叶片送风结构，其风量可达风扇本身抽取量的15倍。同时根据雷诺数(Reynolds number)设计出风口结构，使空气在正常的粘度和温度、气压等条件下被风扇平稳送出。
该系统依靠喷嘴来实现上述输出量和凉爽效果，该喷嘴包括平面段，气流经此平面段被放大。该平面段不同于其他技术中所使用的科恩达表面(科恩达表面是人们熟知的表面类型，流体(水流或气流)有离开本来的流动方向，改为随著凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，流体的流速会减慢。只要物体表面的曲率不是太大，依据流体力学中的伯努利原理，流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动。这种作用是以罗马尼亚发明家亨利·康达为名。)，而是经过精确计算设计出的具有特定长度的平面，其轴向最佳长度为10mm±1mm，最长不超过喷嘴11轴向长度的10％。同时在其下游设计有扩散段，扩散段表面的曲率上限是1/70，约等于0.0143；排气口后部的吸力面可为光滑曲线或多段式直线，多段式直线间的倾角不超过22.5°。在本实施例中，扩散段部分的延伸距离约为喷嘴11的整个深度的三分之二。
在上述喷嘴结构的设计下，智能送风装置产生的气流通过内部通道经由喷嘴喷出，该气流被称为主气流，通过该喷嘴限定的中央开口，系统外部环境的空气被流经所述平面断的主气流所卷吸，并同主气流一起被吹向使用者，被卷吸的气流称为副气流。被引导流过平面段的主气流和副气流一起构成总气流，从喷嘴限定的开口中向使用者喷出。在这个过程中，该系统通过平面段和扩散段的放大和卷吸作用，使得主气流被放大至少14倍，并能保持平稳地送出。该系统的卷吸和放大特点使得它比现有技术中的其他设备具有更高的效率。
同时基于用户体验式策略，整合多种功能在该系统中，以实现产品一年四季都能使用的目的，大幅提高产品的利用率。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的智能无叶片空气护理系统结构示意图。
图2为本发明实施例所提供的智能无叶片空气护理系统剖面图。
图3为本发明实施例所提供的智能无叶片空气护理系统局部示意图。
具体实施方式
图1为智能空气护理系统的结构示意图。如图所示，本技术方案实施例所提供的智能无叶片智能空气护理系统，其包括喷嘴11、基座12和中央开口13，该喷嘴11限定中央开口13。所述喷嘴11包括内部通道111、用于接收来自所述内部通道111的气流的排气口112以及紧邻所述排气口112定位的平面段113，所述平面段113设置为使得从排气口112离开并被引导流过所述平面段113的主气流被放大。喷嘴11连接到具有外罩123的基座12并由该基座12支撑。用于产生穿过所述喷嘴11的气流的智能送风装置121以及用于实现空气净化、定时、物联网、温湿度侦测、空气质量监测功能的多功能集成空气护理模块122都位于该基座12内。该基座12还包括多个镶嵌于外罩123内侧的可通过触摸方式来操控智能空气护理系统的选择按键124，使用者通过该按键124向中央控制器125发出指令来操控智能送风装置121和多功能集成空气护理模块122，以实现对智能空气护理系统的操控。
如图2所示，所述智能送风装置121位于所述基座12内，其包括用于产生穿过喷嘴11的气流的电机1211以及在外罩123内形成的空气进口1212，其还包括叶轮1213和扩散器1214。电机壳12111位于基座12内，电机1211被电机壳12111支撑并被螺丝固定在牢固位置。
在图示实施方式中，电机1211为直流(DC)无刷电机。叶轮1213连接到从电机1211向外延伸出的旋转轴上，并且扩散器1214位于叶轮1213下游。扩散器1214包括具有螺旋叶片的固定静态盘。
通向叶轮1213的进口12131与在基座12的外罩123内形成的空气进口1212相通。扩散器1214的出口12141和叶轮1213的排气口与位于基座12内的中空通道部分或管道相通，以产生从叶轮1213到喷嘴11的内部通道111的气流。电机1211连接到电连接和动力供应件，且由中央控制器125控制。控制器125和选择按键124之间的连通使得使用者可以操控智能空气护理系统来实现送风功能。
喷嘴11的形状为环状。在本实施例中，内圈为圆形，外圈为蛋形。喷嘴11的直径为：内径280cm，外径400cm，但喷嘴11可以具有任何需要的直径。内部通道111为环形并形成喷嘴11内的连续环道或管道。喷嘴11由限定内部通道111和排气口112的至少一个壁形成。在本实施例中，喷嘴11包括内壁114和外壁115，设置为环状或折叠状，使得内壁114和喷嘴11接近彼此。内壁114和外壁115一起限定排气口112，且排气口112关于X轴延伸。排气口112包括渐缩于出口1121的锥形区域1122。出口包括在喷嘴11的内壁114和喷嘴11的外壁115之间形成的缝隙或间距。在排气口112的出口1121处，内壁114和外壁115的相对表面之间的间距被选择在1mm到1.5mm的范围内。间距的选择取决于期望的空气护理系统性能特点。在本实施例中，出口1121大约1.3mm宽，并且排气口112和出口1121与内部通道111同心。
排气口112靠近所述平面段113。喷嘴11进一步包括位于该平面段113下游的扩散段部分。扩散段部分包括扩散段表面116，以进一步增大从智能空气护理系统输送或输出的空气流的流量。排气口112和喷嘴11的整个配置使得所述平面段113和X轴之间的包角约为0°-15°，在图3所示的示例中为0°。该角度被选择使得气流能高效流过所述平面段113。基座12和喷嘴11在X轴方向具有一定深度。喷嘴11沿轴向延伸15cm左右的距离。气流放大的所述平面段113轴向长度大约为10±1mm为佳，最长不能超过喷嘴11轴向长度的10％；平面段113后部扩散段表面116的曲率上限是1/70，约等于0.0143；排气口112后部的吸力面可为光滑曲线或多段式直线，多段式直线间的倾角不超过22.5°。在本实施例中，扩散段部分的延伸距离约为喷嘴11的整个深度的三分之二。
以上描述的智能空气护理系统以下述方式运行。当使用者从按键124中作出合适选择以操作或启动智能空气护理系统时，传送一信号或其它讯息以驱动电机1211。电机1211被启动后，空气经由空气进口1212被抽入到智能空气护理系统中。在优选实施例中，空气以每秒19-30升/秒的速度被抽入。空气穿过外罩123并沿图3中箭头F所示路径到达叶轮1213的进口12131。从扩散器1214的出口12141离开的气流和叶轮1213的排气被分为两股气流，这两股气流以相反方向穿过内部通道111。气流进入排气口112时被压缩，并且在排气口112的出口1121处被进一步压缩。通过出口1121排出的气流为主气流。
主气流的输出和喷射在空气进口1212处产生低压区域，并具有将额外空气抽入智能空气护理系统的效果。智能空气护理系统的操作导致气流高速穿过喷嘴11并流出开口13。主气流被引导流过所述平面段113和扩散段表面116，并被有效放大。副气流通过卷吸来自外部环境的，尤其是来自出口1121周围区域和喷嘴11的外边缘附近的空气而产生。被主气流卷吸的部分副气流也可以被引导而通过扩散段表面116。该副气流穿过开口13，在开口13处与主气流结合以产生从智能空气护理系统向前以500~700L/S的气流量喷出的总气流。
卷吸和放大的结合使得智能空气护理系统的开口13处的总气流比入口处气流放大了14倍左右，大于在靠近喷射区域没有所述平面段113和扩散段表面116的空气护理装置输出的气流。
产生的放大和层流类型的气流使得持续的气流从喷嘴11处被引导吹向使用者。排气口112流速约为20~30m/s，距离使用者750mm处流速约为2~4m/s。通过减小所述平面段113和X轴之间的包角可以获得更高的速度。小的角度使得总气流以一种更加集中和更有导向性的方式被喷射。这种类型的气流趋向于以更高的速度和更小的流量被喷射。反过来，通过增加所述平面段113和X轴之间的夹角可以获得更大的流量。这样，喷射的气流的流速减小，但产生的流量增加。因此，可以通过改变所述平面段113和X轴之间的包角来改变智能空气护理系统的性能。另外，鹅蛋型外观(本实施例)可达到最佳效果，无论是气流放大倍数还是流速均优于其它外观。
本发明不限于上面给出的具体描述。例如，空气护理系统可以具有不同的高度或直径。空气护理系统可以为台式、立式、甚至安装在墙壁和天花板上。空气护理系统的形状可以根据需要冷却气流的任意位置或地点儿改变。用于产生通过喷嘴的气流的构件可以是电机或其它空气喷射设备，例如可以是任何用于在房间产生气流的空气护理系统，如吹风机或真空源。例如包括诸如交流感应电机或直流无刷电机的电机，但还可以包括任何适合空气运动或空气传输的设备，例如泵或其它提供定向流体流以产生气流的装置。电机的部件可包括位于电机下游的扩散器或辅助扩散器，以弥补电机罩内和通过电机的一部分静压损失。
可以调整排气口的出口。排气口的出口可以加宽或变窄至各种间距以使气流最大化。
还可以想象其它形状的喷嘴。
所述多功能集成空气护理模块122包括智能跟踪送风装置1221、空气质量综合监测模块1222、自动空气净化系统1223、温湿度侦测装置1224、环境灯1225、物联网模块1226以及定时装置1227。除环境灯1225外，均安置于基座12内，该多功能集成空气护理模块122连接到电连接和动力供应件，且由中央控制器125控制。控制器125和选择按键124之间的连通使得使用者可以操控智能空气护理系统来实现上述功能。
智能跟踪送风装置1221：采用模糊控制方式，能检测出有人并做出相应动作(比如在有人的地方能多停留吹风)。具体为：(1).采用热释红外模块，检测人体发出波长8um-12um的红外信号一旦检测到人，停留5秒钟后，继续摇头。(2).智能摇头条件下，当有人操作按键时，停留30秒钟(时间可设定)后，继续摇头。实现方式：单相异步电机1211带动四连杆机构双边90度摇头。
俯仰摇头：手动仰俯各10度。
空气综合质量监测1222：不具体显示各有害物的达标情况，指示空气综合质量的好、中、坏3档。空气质量指示灯由绿→黄→红。
自动空气净化系统1223：内含负离子发生器，能产生负离子。采用负离子模块实现，根据空气质量检测等级“中”，就开启。自动控制。
1)、活性碳滤网：高效吸附过滤甲醛、苯等有害化学气体和气味；
2、负离子：消烟除尘，净化空气。
注：在功能1222和1223中，空气优，绿灯亮；空气良黄灯亮，负离子模块如果工作，黄灯则闪烁；红灯亮，表明空气质量差，负离子模块如果工作，红灯则闪烁。负离子模块默认为智能开启，但可以用遥控器强制关闭。
环境灯1225：在本实施例中，该环境灯1225呈环形环绕在整个喷嘴11正面边缘，通过RGB灯，实现颜色渐变效果或者可以选其中一种颜色，具体方案为：采用红橙黄绿蓝靛紫渐变方式，或者可以任意选中一种，设置在环状喷嘴11处(外侧一圈)。
室内温湿度侦测1224：自动侦测并显示室内温湿度。(侦测方式：采用DHT21温度传感器，量程范围：-20℃到60℃，精度±1℃，采样周期2秒。)
物联网1226：通过WIFI接入INTERNET，需要配置服务器，可以通过网络或者访问服务器，查询电器状态，家庭需要提供无线路游器接入网络。能监测的参数是温湿度和空气质量。
定时装置1227：实现多档定时工作功能。在本实施例中为3档。经实验室试验，本发明的性能如下：
| 进口流量L/s | 出口流量L/s | 放大倍数 | 排气口最大速度m/s | 750mm处最大速度m/s |
| 19.4 | 275.4 | 14.516 | 26.98～27.32 | 2.61～2.64 |
Claims (9)
1.一种智能空气护理系统，包括喷嘴、基座和中央开口，所述喷嘴限定中央开口，所述基座包括送风装置和多功能集成空气护理模块，所述送风装置产生的气流通过所述喷嘴排出，其特征在于：所述喷嘴包括内部通道、用于接收来自所述内部通道的气流的排气口以及紧邻所述排气口定位的平面段，所述排气口设置为引导气流流过所述平面段的表面。
2.根据权利要求1所述的智能空气护理系统，其特征在于：所述平面段与排气口之间设有扩散段，所述扩散段表面为曲面，气流依次通过平面段和扩散段进入排气口。
3.根据权利要求2所述的智能空气护理系统，其特征在于：所述平面段轴向长度不超过喷嘴轴向长度的10％；所述扩散段表面的曲率上限是1/70，扩散段部分沿X轴向的延伸距离约为喷嘴11的整个深度的三分之二。
4.根据权利要求1或2或3所述的智能空气护理系统，其特征在于：排气口边缘线和X轴之间的包角约为0°-15°。根据权利要求1或2或3所述的智能空气护理系统，其特征在于：所述排气口后部的吸力面为光滑曲线或多段式直线，多段式直线间的倾角不超过22.5°。
5.根据权利要求1或2或3所述的智能空气护理系统，其特征在于：所述喷嘴限定开口，并且所述空气护理系统外部的空气通过所述开口由被引导流过所述平面段的气流所抽吸。
6.根据权利要求1或2或3所述的智能空气护理系统，其特征在于：所述喷嘴包括环路，所述喷嘴大致为蛋形；所述内部通道和排气口为环形，且所述排气口与所述内部通道是同心的。
7.根据权利要求1或2或3所述的智能空气护理系统，其特征在于：所述喷嘴包括至少一个限定所述内部通道和排气口的壁，并且其中所述至少一个壁包括限定所述排气口的相对表面。
8.根据权利要求1或2或3所述的智能空气护理系统，其特征在于：所述送风装置包括电机、叶轮、扩散器以及在外罩内形成的空气进口，所述电机带动叶轮送风。
9.根据权利要求1所述的智能空气护理系统，其特征在于：所述多功能集成空气护理模块，包括智能跟踪送风装置、空气质量综合监测模块、自动空气净化系统、温湿度侦测装置、环境灯、物联网模块以及定时装置。
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