CN103925649B

CN103925649B - 一种洗气型空气净化加湿装置

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Publication number: CN103925649B
Application number: CN201410111684.2A
Authority: CN
Inventors: 赵旭; 马政飞; 洪今滔; 张洋; 张天博; 柯伟辰; 贾彬; 王云帆; 赵天宇; 程祎; 蒋天成
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2034-03-24
Also published as: CN103925649A

Abstract

本发明涉及一种洗气型空气净化加湿装置，属于环境净化器械应用技术领域；使用时，将专用净化加湿液兑入一定比例的水倒入容器中，手动将容器上抬直水平，此时液面在搅拌叶片轴附近。接通电源，电动机带动减速齿轮组旋转，带动盒内搅拌片高速转动，产生空气涡流使得容器内空气通过空气通道不断与外界交换。一方面使空气充入净化液中洗涤灰尘颗粒，另一方面飞溅雾化的液体对空气进行加湿。该装置采用叶片搅拌气液接触式原理，能够除去空气内的各种粉尘微粒、甲醛污染物，同时对空气杀菌消毒、加湿处理、且无需定期更换滤网。

Description

-种洗气型空气净化加湿装置

技术领域

[0001] 本发明设及一种洗气型空气净化加湿装置，属于环境净化器械应用技术领域。

背景技术

[0002] 室内空气净化一直是市场关注的热点。目前市场上的空气净化器主要采用滤网除尘，喷雾加湿。滤网技术成熟，但难W处理净化效果与排气量的矛盾，且滤网需定期更换，成本高，使用不便；加湿与净化功能分离，不易集成。空气净化器是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物，有效提高空气清洁度的产品。在居家、医疗、工业领域均有应用，居家领域又分为系统式的新风系统(又分有热交换和无热交换两个子分类）和单机两类，主要解决由于装修或者其他原因导致的室内、地下空间、车内空气污染问题。由于相对封闭的空间中空气污染物的释放有持久性和不确定性的特点，因此使用空气净化器净化室内空气是国际公认的改善室内空气质量的方法之一。

[0003] 国家《空气净化器》相关标准中把空气净化器定义为"从空气中分离和去除一种或多种污染物的设备。对空气中的污染物有一定去除能力的装置。主要是指房间内使用的单体式空气净化器W及集中空调通风系统内的模块式空气净化器。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供了一种洗气型空气净化加湿装置，该装置采用叶片揽拌气液接触式原理，能够除去空气内的各种粉尘微粒、甲醒污染物，同时对空气杀菌消毒，加湿处理。且无需定期更换滤网。

[0005] 使用时，将专用净化加湿液兑入一定比例的水倒入容器中，手动将容器上抬直水平，此时液面在揽拌叶片轴附近。接通电源，电动机带动减速齿轮组旋转，带动盒内揽拌片高速转动，产生空气满流使得容器内空气通过空气通道不断与外界交换。一方面使空气充入净化液中洗涂灰尘颗粒，另一方面飞瓣雾化的液体对空气进行加湿。

[0006] 减速拨轮驱动减速蜗杆缓慢转动，其表面的螺纹与棘齿蜗轮晒合，带动等容积差曲面W恒定角速度缓慢沿重力方向转动。等容积差曲面形状经数学解算设计，满足当容器 W恒定的角速度转动时，容器的有效载液体积W恒定的速率减少。适当设计减速齿轮组的减速比，即可使容器的体积减少量补偿净化加湿液的蒸发量，从而维持了液面高度始终处于揽拌叶片轴附近，保证了揽拌叶片的高效率工作。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种洗气型空气净化加湿装置，该装置包括该装置包括机体外壳、传动机构、调节机构、动力机构、揽拌叶片。

[0008] 所述机体外壳包括容水腔、电机驱动腔、空气通道、壳体固定柄，为实现容水腔内的净化加湿液与外界交换速率的稳定，所述揽拌叶片与容水腔旋转接触面为等容积差曲面；所述传动机构由减速齿轮组组成；调节机构包括传动齿轮、蜗杆轴、减速蜗杆、蜗杆回复弹黃、蜗杆固定座；动力机构包括电机；其它机构包括棘齿蜗轮、悬挂支架；减速蜗杆在蜗杆回复弹黃作用下，对不等边Ξ角齿形的棘齿蜗轮施加单向约束力，使得壳体容器能够手动沿反重力方向单向转动，方便补充液体。

[0009] 等容积差曲面的截面形状由极坐标函数Η Θ)描述，其中r为极径，Θ为极角。为了满足"在等角速度转动时有效容积均匀减少"，其解析式应满足W下方程：

[0010] ( Θ + JI) -r^ ( Θ ) =Const

[0011] 令A(目）=f2( θ )，上式变为 [001 引 A (目 + π )-A (目)=Const

[0013] 两边求导，可得

[0014]

[0015] 对于定义在（0, 31)上的任意光滑函数Α(θ)，其（ji，23T)区间的形状可由上式算出。

[0016] 具有实用价值的形状应该在θ=π处连续光滑。即要求

[0017]

[001引对于最简单的情况，不妨设A (目）=Κ Θ +Μ，此时

[001引则

[0020]

[0021] 其中待定比例系数Κ可调节容积差比例，Μ调节容器的初始体积。截取此函数的一定范围内的图线作为截面形状抽壳，即可制造出最简单的等容积差曲面。

[0022] 对于其他较为复杂的应用场合，也可有

[0023]

[0024] 其中Κ、L为比例系数，Μ为待定常数。

[00巧]及

[0026]

[0027] 其中Κ为比例系数，Μ、Ν为待定常数。

[002引与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

[0029] 1、巧妙利用气-液接触揽拌原理，使得除尘、消毒与加湿同时进行。

[0030] 2、等容积差曲面形状经特殊设计，能够在净化加湿液不断蒸发消耗的情况下维持液面高度，保证接触揽拌效率。

[0031] 3、避免了过滤网定期更换和清洗的麻烦。

附图说明

[0032] 图1为洗气型空气净化加湿装置的原理图。

[0033] 图2为洗气型空气净化加湿装置的机体外壳示意图。

[0034] 图3为洗气型空气净化加湿装置的传动机构示意图。

[0035] 图4为洗气型空气净化加湿装置的调节机构示意图。

[0036] 图5为洗气型空气净化加湿装置的等容积差曲面A与揽拌叶片的装配示意图。

[0037] 图中：1、机体外壳，1. 1、容水腔，1.2、电机驱动腔，1.3、空气通道，壳体固定柄 1. 4, 2、揽拌叶片，3、减速齿轮组，3. 1、齿轮a，3. 2、齿轮b，3. 3、齿轮C，3. 4、拨轮，3. 5、齿轮 d，3. 6、齿轮e，3. 7、齿轮f，3. 8、齿轮g，3. 9、齿轮h，3. 11、齿轮轴a, 3. 12、齿轮轴b，3. 13、齿轮轴C，3. 14、齿轮轴d，3. 15、齿轮轴e，3. 16、齿轮轴f，4、传动齿轮，5、蜗杆轴，6、减速蜗杆， 7、蜗杆回复弹黃，8、蜗杆固定座，9、电机，9. 1、棘齿蜗轮，9. 2、悬挂支架。

具体实施方式

[0038] 如图1-5所示，一种洗气型空气净化加湿装置，该装置包括机体外壳1、传动机构、调节机构、动力机构、揽拌叶片2。

[0039] 所述机体外壳1包括容水腔1. 1、电机驱动腔1. 2、空气通道1. 3,壳体固定柄1. 4 ; 为实现容水腔1. 1内的净化加湿液液面高度的稳定，所述容水腔1. 1与揽拌叶片2接触处为等容积差曲面A。

[0040] 所述传动机构由减速齿轮组3组成，该减速齿轮组3包括齿轮a3. 1、齿轮b3. 2、齿轮c3. 3、拨轮3. 4、齿轮d3. 5、齿轮e3. 6、齿轮f3. 7、齿轮g3. 8、齿轮h3. 9、齿轮轴a3. 11、齿轮轴b3. 12、齿轮轴c3. 13、齿轮轴d3. 14、齿轮轴e3. 15、齿轮轴f3. 16 ;其中，齿轮a3. 1与齿轮轴a3. 11装配；齿轮b3. 2、齿轮c3. 3与齿轮轴b3. 12装配；拨轮3. 4、齿轮d3. 5与齿轮轴c3. 13装配；齿轮e3. 6与齿轮轴d3. 14装配；齿轮巧.7、齿轮g3. 8与齿轮轴e3. 15装配；齿轮h3. 9与齿轮轴巧.16装配。

[0041] 调节机构包括传动齿轮4、蜗杆轴5、减速蜗杆6、蜗杆回复弹黃7、蜗杆固定座8。

[0042] 动力机构包括电机9 ;其它机构包括棘齿蜗轮9. 1、悬挂支架9. 2。

[0043] 电机9安装在电机驱动腔1. 2内；减速齿轮组3安装在容水腔1. 1内；传动齿轮4、蜗杆轴5、蜗杆回复弹黃7、蜗杆固定座8安装在容水腔1. 1内；减速蜗杆6与棘齿蜗轮9. 1 相装配；揽拌叶片2安装固定在齿轮轴巧.16上；蜗杆轴5 -端为减速蜗杆6,另一端为蜗杆回复弹黃7,传动齿轮4固定在蜗杆轴5上与拨轮3. 4相晒合处；调节机构通过蜗杆固定座8固定在机体外壳1上；壳体固定柄1. 4与悬挂支架9. 2相配合，棘齿蜗轮9. 1与悬挂支架9. 2固定在本装置的安装处。

[0044] 电机9的输出轴直接驱动减速齿轮组3的齿轮轴a3. 11，齿轮轴a3. 11驱动齿轮曰3. 1转动，齿轮a3. 1与齿轮b3. 2相晒合，齿轮b3. 2带动齿轮轴b3. 12转动，齿轮c3. 3与齿轮d3. 5晒合，齿轮d3. 5带动齿轮轴c3. 13转动，齿轮d3. 5与齿轮e3. 6晒合，齿轮e3. 6 与齿轮巧.7晒合，齿轮巧.7带动齿轮轴e3. 15转动，齿轮g3. 8与齿轮h3. 9晒合，齿轮h3. 9 带动齿轮轴巧.16旋转，从而实现揽拌叶片2的转动。

[0045] 同时，齿轮d3. 5带动齿轮轴c3. 13转动，拨轮3. 4随齿轮轴c3. 13转动，拨轮3. 4 带动传动齿轮4转动，传动齿轮4带动蜗杆轴5转动，减速蜗杆6与棘齿蜗轮9. 1相晒合，由于棘齿蜗轮9. 1与悬挂支架9. 2固定在安装架上，减速蜗杆6相对棘齿蜗轮9. 1沿重力方向转动，实现W减速蜗杆6与棘齿蜗轮9. 1晒合点为支撑，机体外壳1绕壳体固定柄1. 4 与悬挂支架9. 2配合处转动。

[0046] 揽拌叶片2的转动与机体外壳1的沿重力方向转动实现容水腔1. 1内的净化加湿液液面高度稳定；使用时，将专用净化加湿液兑入一定比例的水倒入容器中，手动将机体外壳1抬直水平，此时液面在容水腔1. 1内的揽拌叶片2轴处；接通电源后，电机9带动减速齿轮组3旋转，带动盒内揽拌叶片2高速转动，产生空气满流使得容器内空气通过空气通道不断与外界交换；一方面使空气充入净化液中洗涂灰尘颗粒，另一方面叶片拍打水面使得大量液体飞瓣，增大了液体与空气的接触面积，对空气起到加湿作用。

[0047] 在工作状态下，机体外壳1逆时针转动，即由水平方向沿悬挂支架9. 2向重力方向转动，减速蜗杆9. 1与棘齿蜗轮6形成自锁无法自由转动，从而支撑机体外壳1 ;减速拨轮3. 4驱动减速蜗杆6转动，带动等容积差曲面A W恒定角速度向重力方向转动；当需要添加净化加湿液时，手动顺时针方向即向反重力方向转动机体外壳1，减速蜗杆6与棘齿蜗轮 9. 1分离，使得机体外壳1能够单向转动，方便补充液体。

[0048] 所述棘齿蜗轮9. 1的棘齿与减速蜗杆6的表面的螺纹相晒合，棘齿蜗轮9. 1的棘齿为不等边Ξ角齿形，该不等边Ξ角齿形棘齿与减速蜗杆6的晒合速度由机体外壳1转动时其液体有效容积均匀减少速率决定，所述不等边Ξ角齿形棘齿沿棘齿蜗轮9. 1均匀变化；减速蜗杆6在蜗杆回复弹黃7的拉力作用下，可形成对机体外壳1转动的单向约束。

[0049] 所述机体外壳1的转动速度由减速拨轮3. 4带动传动齿轮4、蜗杆轴5、减速蜗杆 6的转速决定。

[0050] 所述减速齿轮组3的各齿轮、齿轮轴均采用一体化结构，且材质均采用非金属材料制成。

[0051] 所述拨轮3. 4与齿轮轴c3. 13、齿轮d3. 5为一体，材质采用非金属材料制成。

[0052] 所述电机9安装的电机驱动腔1. 2与容水腔1. 1采用密封装配，保障电机9的安全运行。

[0053] 所述容水腔1. 1旋转接触面为等容积差曲面A，等容积差曲面A由解析方程求得其形状，从而保证在机体外壳1转动时其液体有效容积均匀减少；当有效容积减少速度与容器内液体蒸发速度相同时，可维持液面始终处于揽拌叶片2的轴位置，保证了叶片揽动中与空气和液体的充分接触。

Claims

1. 一种洗气型空气净化加湿装置，其特征在于：该装置包括机体外壳（1)、传动机构、调节机构、动力机构、揽拌叶片（2); 所述机体外壳（1)包括容水腔（1. 1)、电机驱动腔（1.2)、空气通道（1.3)，壳体固定柄 (1.4);为实现容水腔（1. 1)内的净化加湿液液面高度的稳定，所述容水腔（1. 1)与揽拌叶片（2)接触处为等容积差曲面A ; 等容积差曲面A的截面形状由极坐标函数ΗΘ)描述，其中r为极径，Θ为极角；为了满足"在等角速度转动时有效容积均匀减少"，其解析式应满足W下方程：

对于定义在（0, η)上的任意光滑函数Α(θ)，其（ji，23T)区间的形状由上式算出；具有实用价值的形状应该在Θ = η处连续光滑；即要求

对于最简单的情况，设Α(θ) =ΚΘ+Μ，此时.

则

其中待定比例系数Κ可调节容积差比例，Μ调节容器的初始体积；截取此函数的一定范围内的图线作为截面形状抽壳，即可制造出最简单的等容积差曲面；对于其他较为复杂的应用场合，也有

其中Κ为比例系数，Μ、Ν为待定常数；所述传动机构由减速齿轮组（3)组成，该减速齿轮组（3)包括齿轮a(3. 1)、齿轮 b (3. 2)、齿轮 C (3. 3)、拨轮（3. 4)、齿轮 d (3. 5)、齿轮 e (3. 6)、齿轮 f (3. 7)、齿轮 g (3. 8)、齿轮h(3. 9)、齿轮轴a(3. 11)、齿轮轴bC3. 12)、齿轮轴c(3. 13)、齿轮轴d(3. 14)、齿轮轴 e(3. 15)、齿轮轴f(3. 16);其中，齿轮a(3. 1)与齿轮轴a(3. 11)装配；齿轮b(3. 2)、齿轮 c(3. 3)与齿轮轴b(3. 12)装配；拨轮（3. 4)、齿轮d(3. 5)与齿轮轴c(3. 13)装配；齿轮 e(3. 6)与齿轮轴d(3. 14)装配；齿轮f(3. 7)、齿轮g(3. 8)与齿轮轴e(3. 15)装配；齿轮 h (3. 9)与齿轮轴f (3. 16)装配；调节机构包括传动齿轮（4)、蜗杆轴巧）、减速蜗杆化）、蜗杆回复弹黃（7)、蜗杆固定座做；动力机构包括电机巧）；其它机构包括棘齿蜗轮巧.1)、悬挂支架巧.2); 电机（9)安装在电机驱动腔（1.。内；减速齿轮组做安装在容水腔（1. 1)内；传动齿轮（4)、蜗杆轴巧）、蜗杆回复弹黃（7)、蜗杆固定座（8)安装在容水腔（1. 1)内；减速蜗杆 (6)与棘齿蜗轮化1)相装配；揽拌叶片（2)安装固定在齿轮轴f (3. 16)上；蜗杆轴（5) - 端为减速蜗杆化），另一端为蜗杆回复弹黃（7)，传动齿轮（4)固定在蜗杆轴（5)上与拨轮 (3. 4)相晒合处；调节机构通过蜗杆固定座（8)固定在机体外壳（1)上；壳体固定柄（1. 4) 与悬挂支架化2)相配合，棘齿蜗轮巧.1)与悬挂支架巧.2)固定在本装置的安装处；电机巧）的输出轴直接驱动减速齿轮组（3)的齿轮轴a(3. 11)，齿轮轴a(3. 11)驱动齿轮a (3. 1)转动，齿轮a (3. 1)与齿轮b (3. 2)相晒合，齿轮b (3. 2)带动齿轮轴b (3. 12)转动，齿轮C (3. 3)与齿轮d (3. 5)晒合，齿轮d (3. 5)带动齿轮轴C (3. 13)转动，齿轮d (3. 5) 与齿轮e (3. 6)晒合，齿轮e (3. 6)与齿轮f (3. 7)晒合，齿轮f (3. 7)带动齿轮轴e (3. 15)转动，齿轮g (3. 8)与齿轮h (3. 9)晒合，齿轮h (3. 9)带动齿轮轴f (3. 16)旋转，从而实现揽拌叶片似的转动；同时，齿轮d (3. 5)带动齿轮轴C (3. 13)转动，拨轮化4)随齿轮轴C (3. 13)转动，拨轮 (3.4)带动传动齿轮（4)转动，传动齿轮（4)带动蜗杆轴（5)转动，减速蜗杆（6)与棘齿蜗轮化1)相晒合，由于棘齿蜗轮化1)与悬挂支架化2)固定在安装架上，减速蜗杆（6)相对棘齿蜗轮化1)沿重力方向转动，实现W减速蜗杆（6)与棘齿蜗轮化1)晒合点为支撑，机体外壳（1)绕壳体固定柄（1. 4)与悬挂支架化2)配合处转动；揽拌叶片（2)的转动与机体外壳（1)沿重力方向转动实现容水腔（1. 1)内的净化加湿液液面高度稳定；使用时，将专用净化加湿液兑入一定比例的水倒入容器中，手动将机体外壳（1)抬直水平，此时液面在容水腔（1. 1)内的揽拌叶片似轴处；接通电源后，电机巧）带动减速齿轮组（3)旋转，带动盒内揽拌叶片（2)高速转动，产生空气满流使得容器内空气通过空气通道不断与外界交换；一方面使空气充入净化液中洗涂灰尘颗粒，另一方面叶片拍打水面使得大量液体飞瓣，增大了液体与空气的接触面积，对空气起到加湿作用。

2. 根据权利要求1所述的一种洗气型空气净化加湿装置，其特征在于：在工作状态下，机体外壳（1)逆时针转动，即由水平方向沿悬挂支架巧.2)向重力方向转动，减速蜗杆化）与棘齿蜗轮化1)形成自锁无法自由转动，从而支撑机体外壳（1);减速拨轮化4)驱动减速蜗杆（6)转动，带动等容积差曲面A W恒定角速度向重力方向转动；当需要添加净化加湿液时，手动顺时针方向即向反重力方向转动机体外壳（1)，减速蜗杆（6)与棘齿蜗轮巧.1) 分离，使得机体外壳（1)能够单向转动，方便补充液体。

3. 根据权利要求1所述的一种洗气型空气净化加湿装置，其特征在于：所述棘齿蜗轮 (9. 1)的棘齿与减速蜗杆（6)的表面的螺纹相晒合，棘齿蜗轮化1)的棘齿为不等边Ξ角齿形，该不等边Ξ角齿形棘齿与减速蜗杆化）的晒合速度由机体外壳（1)转动时其液体有效容积均匀减少速率决定，所述不等边Ξ角齿形棘齿沿棘齿蜗轮化1)均匀变化；减速蜗杆 (6)在蜗杆回复弹黃（7)的拉力作用下，可形成对机体外壳（1)转动的单向约束。

4. 根据权利要求1所述的一种洗气型空气净化加湿装置，其特征在于：所述机体外壳 (1)的转动速度由减速拨轮化4)带动传动齿轮（4)、蜗杆轴巧）、减速蜗杆化）的转速决定。

5. 根据权利要求1所述的一种洗气型空气净化加湿装置，其特征在于：所述减速齿轮组（3)的各齿轮、齿轮轴均采用一体化结构，且材质均采用非金属材料制成。

6. 根据权利要求1所述的一种洗气型空气净化加湿装置，其特征在于：所述拨轮（3. 4) 与齿轮轴c(3. 13)、齿轮d(3. 5)为一体，材质采用非金属材料制成。

7. 根据权利要求1所述的一种洗气型空气净化加湿装置，其特征在于：所述电机巧）安装的电机驱动腔（1.2)与容水腔（1. 1)采用密封装配，保障电机巧）的安全运行。

8. 根据权利要求1所述的一种洗气型空气净化加湿装置，其特征在于：所述容水腔 (1. 1)旋转接触面为等容积差曲面A，等容积差曲面A由解析方程求得其形状，从而保证在机体外壳（1)转动时其液体有效容积均匀减少；当有效容积减少速度与容器内液体蒸发速度相同时，可维持液面始终处于揽拌叶片（2)的轴位置，保证了叶片揽动中与空气和液体的充分接触。