CN104436937A - 空气净化器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气净化器,包括:壳体、储液装置以及甩液装置,壳体内具有甩液空间,壳体上形成有与甩液空间连通的进风口,储液装置设在壳体内,其中甩液装置设在甩液空间内,甩液装置包括甩液组件,甩液组件被构造成将供向甩液组件的液体转化为形成在甩液组件所在的三维空间内的三维液场,三维液场包括三维液滴场和三维液膜场中的至少一个,三维液滴场由一种或多种粒径液滴以预定的分布模式构成,三维液膜场由形成在甩液组件上的液膜构成,甩液装置用于将由储液装置供向甩液装置的液体转化为三维液膜场和/或三维液滴场以吸附由进风口进入到甩液空间内的空气中的杂质污染物并从出风口送出。根据本发明的空气净化器,净化效果显著。

Description

空气净化器
技术领域
本发明涉及净化设备领域,尤其是涉及一种空气净化器。
背景技术
相关技术中指出,湿法除尘中不同粒径的雾滴对不同粒径大小的污染物有较高的去除效率,也就是说,每一种粒径的污染物都对应一种最佳粒径的净化液滴,然而相关技术中的净化方法中,用于净化的液滴不能产生特定的粒度分布模式、且粒度分布范围也不能按照需要进行精确控制,例如,相关技术中常采用500微米到1000微米左右的液滴来实施净化,液滴的粒径分布范围较小,对PM10以下颗粒物和杂质气体分子的去除效率较低。另外,相关技术中的净化方法中,用于净化的液膜也只是二维液膜,空间分布模式固定,运动速度慢,且运动方向不可调,这样无法充分地与污染物相互作用,净化效果不好。综上所述,相关技术中的湿式净化器不能很好地兼顾10微米以上的较大颗粒污染物和10微米以下呼吸尘及杂质气体的去除效果,另外,对于一些不易溶于净化液体的颗粒污染物、液滴污染物、气体污染物等,净化效果较差。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明在于提出一种空气净化器,所述空气净化器可以产生按照预定模式分布的三维液滴场和/或三维液膜场,净化效果显著。
根据本发明的空气净化器,包括:壳体,所述壳体内具有甩液空间,所述壳体上形成有与所述甩液空间连通的进风口;储液装置,所述储液装置设在所述壳体内;以及甩液装置,其中所述甩液装置设在所述甩液空间内,甩液装置包括甩液组件,所述甩液组件被构造成将供向所述甩液组件的液体转化为形成在所述甩液组件所在的三维空间内的三维液场,所述三维液场包括三维液滴场和三维液膜场中的至少一个,所述三维液滴场由一种或多种粒径液滴以预定的分布模式构成,所述三维液膜场由形成在所述甩液组件上的液膜构成,所述甩液装置用于将由所述储液装置供向所述甩液装置的液体转化为所述三维液膜场和/或三维液滴场以吸附由所述进风口进入到所述甩液空间内的空气中的杂质污染物并从所述出风口送出。
根据本发明的空气净化器,通过设置可以产生按照预定模式分布的三维液滴场和/或三维液膜场的甩液装置,从而提高了空气净化器的整体性能,使得空气净化器具有显著的净化效果。
具体地,所述壳体包括:外壳,所述外壳的侧壁上形成有所述进风口;和至少一层内壳,至少一层所述内壳设在所述外壳内,且所述内壳和所述外壳在所述出风口处密封连接,所述出风口位于所述内壳的顶部,所述内壳内限定出所述甩液空间,所述内壳的底部形成有回液口,其中所述甩液装置设在所述内壳内,所述储液装置设在所述回液口的下方,所述内壳的下部形成有与所述进风口连通的连通口。
具体地,所述的空气净化器进一步包括:至少一个导风板,所述至少一个导风板彼此间隔开地设在所述进风口和所述连通口之间或者所述内壳内。
具体地,所述储液装置为储液槽,所述储液槽内设有净化网以将所述储液槽内部分隔成回收腔和位于所述回收腔下方的供液腔,其中所述回收腔与所述回液口连通,所述供液腔与所述甩液空间连通以向所述甩液空间内供入液体。
进一步地,所述回液口处设有回液管,所述回液管形成为漏斗状,且所述回液管的上端与所述内壳的底壁密封连接,所述回液管的下端伸入到所述储液槽内。
进一步地,所述储液槽内设有杀菌消毒剂。
具体地,所述内壳内的邻近所述出风口的一侧设有气液分离器或除雾填料。
具体地,所述甩液组件包括转轴和至少一个甩液盘,所述至少一个甩液盘可拆卸地连接在所述转轴上,其中所述至少一个甩液盘绕所述转轴的中心轴线可转动,所述旋转轴线为所述转轴的中心轴线。
具体地,所述甩液盘为多个且所述多个甩液盘在所述转轴的轴向上间隔开分布,所述多个甩液盘中的至少两个的面积不相等。
具体地,每个所述甩液盘为锥形结构、圆盘或疏松多孔结构、网状片层结构或叶状结构。
具体地,所述甩液组件包括转轴和至少一个甩液刷,每个所述甩液刷包括多个刷毛,所述至少一个甩液刷可拆卸地连接在所述转轴上,其中所述至少一个甩液刷绕所述转轴的中心轴线可转动,所述旋转轴线为所述转轴的中心轴线。
具体地,所述多个甩液刷中的至少两个所述甩液刷的所述刷毛的尺寸和/或结构不同。
具体地,所述转轴形成为中空管状,所述转轴上形成有多个通液孔以使所述液体由所述多个通液孔甩出。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的甩液盘的示意图;
图2是图1中所示的甩液盘的剖面图;
图3是根据本发明另一个实施例的甩液盘的示意图;
图4是根据本发明再一个实施例的甩液盘的示意图;
图5是根据本发明一个实施例的甩液刷的示意图;
图6是图5中所示的甩液刷的剖面图;
图7是根据本发明另一个实施例的甩液刷的示意图;
图8是根据本发明再一个实施例的甩液刷的示意图;
图9是根据本发明一个实施例的转轴的示意图;
图10根据本发明一个实施例的空气净化器的示意图。
附图标记:
1000:空气净化器;
100:甩液装置;101:甩液盘;102:甩液刷;1021:刷毛;1031:通液孔;
201:外壳;202:底板;203:万向轮;204:内壳;205:上隔板;206:下隔板;207:回液口;2071:回液管;208:进风口;2081:进风口网;209:出风口;210:甩液空间;210A:三维液滴场;210B:三维液膜场;211:进风通道;212:连通口;213:支架;
301:储液槽;3011:滑扣;3012:卡槽;303:进液口;304:净化网;305:回收腔;306:供液腔;307:排液阀;308:外接进液阀;309:外接进液管;
500:导风板;
601:供液管;602:子供液管;603:液泵;604:电磁阀;605:吸液管;606:液体分布器;
701:气液分离器;702:风扇;
800:电源组件;801:电源线;
901:直流电机;902:交流电机;903:轴承。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
下面参考图1-图10描述根据本发明实施例的空气净化器,包括:壳体、储液装置以及甩液装置100。
下面,首先参照图10描述根据本发明实施例的甩液装置100,其中,甩液装置100包括:甩液组件。
具体地,甩液组件可以绕旋转轴线可转动。其中,旋转轴线可以穿过甩液组件,旋转轴线还可以不穿过甩液组件,当旋转轴线穿过甩液组件时,甩液组件可以绕旋转轴线自转,当旋转轴线不穿过甩液组件时,甩液组件可以围绕旋转轴线公转,且甩液组件围绕旋转轴线公转的同时还可以自转。这里,需要说明的是,“自转”指的是物件沿着一条穿越其本身的轴线进行的自行旋转运动,例如地球的自转运动;“公转”指的是物件围绕着另一个物件(可以为虚拟物件,例如旋转轴线)的旋转转动,且物体在转动的过程中可以扫掠出一条曲线,例如地球绕太阳的公转运动。当然,本发明不限于此,甩液组件还可以不绕旋转轴线可转动,例如甩液组件可以是下文所述的雾化喷头。
进一步地,甩液组件被构造成将供向甩液组件的液体转化为形成在甩液组件所在的三维空间内的三维液场。也就是说,甩液装置100在工作的过程中,存在着向甩液组件供给的液体,这些被供给的液体在甩液组件转动的过程中,可以通过甩液组件转化为三维液场,三维液场形成在甩液组件所在的三维空间内,下文所述的“三维空间”均指的是甩液组件所在的三维空间。
例如,在本发明的一些具体示例中,甩液组件转动的过程中,可以通过外置的供液装置,例如外置的供液管601等向甩液组件提供例如水等液体,这样,根据离心作用,甩液组件在转动的过程中,可以将其得到的液体甩出,以将液体转化为三维液场。当然,本发明不限于此,供液装置还可以为内置的供液装置,例如内置的供液装置可以形成在甩液组件上,以使得甩液组件自身可以具有供液功能,进而甩液组件可以向自身供给液体。
再进一步地,三维液场包括三维液滴场210A和三维液膜场210B中的至少一个。也就是说,三维液场可以仅包括三维液滴场210A,三维液场也可以仅包括三维液膜场210B,三维液场还可以既包括三维液滴场210A、又包括三维液膜场210B。这里,需要说明的是,由于三维液滴场210A是通过旋转离心作用产生的,所以三维液滴场210A也可以称为三维液滴涡流场210A。
其中,三维液滴场210A由一种或多种粒径液滴以预定的分布模式构成。具体地,三维液滴场210A包括多个液滴,多个液滴在三维空间内以预定的分布模式有序地分布,多个液滴的粒径可以全部相等,也就是说,三维空间内可以以预定的分布模式、有序地分布着同一种粒径大小的多个液滴,当然,多个液滴的直径还可以不全部相等,也就是说,三维空间内可以以预定的分布模式、有序地分布着多种粒径大小的多个液滴。
这里,需要说明的是,“预定”指的是根据需求所设定的目标,“分布模式”指的是液滴的空间分布情况,“预定的分布模式”指的是根据需求所设定的液滴的空间分布目标。具体地,根据需要可以按照液滴粒径的大小,在三维空间内分别排布每种粒径的液滴的分布位置,以使得三维液滴场210A的覆盖空间范围符合要求,且使得三维液滴场210A在所覆盖空间范围内、局部空间位置处分布的液滴的粒径均符合要求,同时使得三维液滴场210A在所覆盖空间范围内、局部空间位置处分布的某种粒径的液滴的运动速度和密度(聚集程度)符合要求等。
换言之,可以在三维液滴场210A所在的三维空间内建立三维笛卡尔坐标系,坐标系中每个坐标点处是否设置液滴、设置何种粒径的液滴均可以根据实际需要调整,以定制出坐标系所在三维空间内的全部液滴的分布情况,使得分布模式满足预定的要求。
简言之,三维液滴场210A指的是在三维空间内分布有一定密度和数量的液滴,不同直粒径的液滴沿不同维度有某种特定的分布模式和变化范围,液滴密度、分布模式和变化范围等都可以根据需要进行设计和调节。三维液滴场210A有几方面的特性:第一,三维多粒径液滴场中液滴的粒径不是单一的,而是在一定范围内连续或者离散的变化的;第二,液滴粒度分布范围和模式可以根据需要进行设置和调节;第三,液滴进行涡流运动并充满整个净化腔三维空间,且液滴的运动速率和方向可以调节。
例如在净化领域的实际应用中,三维液滴场210A具有冲刷、碰并和吸着作用,对于去除颗粒物、液滴、气体都适用,具体地,空气污染物中粒径在10微米以上的较大颗粒物主要是通过惯性碰并和截留作用和液体相互作用被去除,当采用液滴作为气液作用界面时,也就是说,当采用液滴净化较大颗粒物时,要求液滴粒径较大,一般液滴的粒径处于几十到几百微米之间较好;而对于空气污染物中粒径在10微米以下(PM10以下)的呼吸尘和杂质气体,主要依靠扩散粘附、凝集、扩散漂移、热漂移、斯蒂芬流、热泳等过程和液体相互作用被吸收、粘附而去除,此时要求液滴的粒径较小,例如液滴的粒径可以在零点几微米到几十微米之间,且要求液滴的分布密度和数量较大,也就是说,液滴的聚集程度较高。
这里,需要说明的是,当气液界面处气液间有特定的速度和方向的相对运动,同时对于液滴来说要求能够有一定的粒度分布范围和模式时气液传质传热效率更高。比如在理论上和科学实验的研究都显示,湿法除尘中不同直径的雾滴对不同大小的颗粒物有较高的去除效率,就是说每一种直径的颗粒物都有相应的最佳净化液滴直径。
综上所述,当采用液滴来净化气体中的污染物时,由于空气中的杂质种类较多,从而要求三维液滴场210A中的液滴的粒径具有较大的分布范围,例如液滴的粒径最好分布在零点几微米到几毫米之间,且占据从零点几微米到几毫米之间多种粒径的液滴,例如三维液滴场210A可以包括零点几微米粒径的液滴、几微米粒径的液滴、几十微米粒径的液滴、几百微米粒径的液滴、几千微米(即几毫米)粒径的液滴,从而可以全面且针对性地清除空气中粒径在10微米以上的较大颗粒物和粒径在10微米以下(PM10以下)的呼吸尘和杂质气体等。也就是说,可以很好地兼顾去除10微米以上的较大颗粒物和粒径在10微米以下(PM10以下)的呼吸尘和杂质气体等。
进一步地,根据空气中较大粒径颗粒物以及较小粒径呼吸尘和杂质气体的空间分布情况来设定三维液滴场210A的预定分布模式,从而控制、调节甩液组件产生预定的分布模式的三维液滴场210A,以进一步针对性地提高净化效果。例如在空气中聚集较大粒径颗粒物的位置采用甩液组件产生粒径处于几十到几百微米之间的三维液滴场210A,在空气中聚集较小粒径呼吸尘和杂质气体的位置采用甩液组件产生粒径处于零点几微米到几十微米之间、数量较多、集中密度较大的三维液滴场210A,从而可以全面地、针对性地、有效地、快捷地净化空气中的污染物。
其中,三维液膜场210B由形成在甩液组件上的液膜构成。具体地,三维液膜场210B可以是运动的液膜场也可以是静止的液膜场,三维液膜场210B在三维空间内以预定状态和分布模式有序地分布,优选地,三维液膜场210B为运动的三维液膜场210B,运动的三维液膜场210B在三维空间内以预定状态和分布模式有序地运动,其中三维液膜场210B是形成在甩液组件上的,例如三维液膜场210B可以附着在甩液组件上,且在甩液组件上运动分布。
这里,需要说明的是,“预定”指的是根据需求所设定的目标,“预定状态和分布模式”指的是液膜的预定状态(例如液膜的形态、运动速度)和液膜的空间分布情况,“预定状态和分布模式”指的是根据需求所设定的液膜的预定状态和分布目标。具体地,根据需要在三维空间内调整每个具体位置处的液膜的具体形态和运动速度,以使得三维液膜场210B的覆盖空间范围符合要求,且使得三维液膜场210B在所覆盖空间范围内、局部空间位置处分布的液膜的形态符合要求,同时使得三维液膜场210B在所覆盖空间范围内、局部空间位置处分布的某种形态的液膜的运动速度符合要求等。其中,形态可以包括形状和尺寸等,速度可以包括速率和方向等。
换言之,可以在三维液膜场210B所在的三维空间内建立三维笛卡尔坐标系,坐标系中每个坐标点处是否设置液膜,设置何种形态、何种运动速度的液膜均可以根据实际需要调整,以定制出坐标系所在三维空间内的全部液膜的分布情况,使得分布模式满足预定的要求。
简言之,三维液膜场210B指的是液体以膜状分布在三维空间内,且该液膜沿着三维空间的各个维度都有一定的速度,且液膜的面积、空间分布、运动特性等都可以根据需要进行设计和调节。三维液膜场210B有以下几方面特性:第一,液膜的产生方式多样,可以由比表面积比较大的网状结构材料、多层孔材料或片层结构产生,亦可由液体喷射产生。第二,液膜是做三维运动的,即液膜本身在所在的二维面内运动的同时,同时沿非对称轴在另一维度上运动,且运动速率方向可调节。
例如在净化领域的实际应用中,三维液膜场210B具有冲刷作用,对于去除颗粒物、液滴、气体都适用,空气污染物中粒径在10微米以上的较大颗粒物主要是通过惯性碰并和截留作用和液体相互作用被去除,当采用液膜作为气液作用界面时,也就是说,当采用液膜净化较大颗粒物时,则要求液膜和颗粒物相对速度较大,且速度方向合适;而对于空气污染物中粒径在10微米以下(PM10以下)的呼吸尘和杂质气体,主要依靠扩散粘附、凝集、扩散漂移、热漂移、斯蒂芬流、热泳等过程和液体相互作用被吸收、粘附而去除,则要求液膜的表面积大、空间分布广等。
综上所述,当采用液膜来净化气体中的污染物时,由于空气中的杂质种类较多,从而要求三维液膜场210B中的液膜表面积大、空间分布广、且和颗粒物等的相对速度(包括相对运动速率和相对运动方向)适合,以全面且针对性地清除空气中粒径在10微米以上的较大颗粒物和粒径在10微米以下(PM10以下)的呼吸尘和杂质气体等,也就是说,可以很好地兼顾去除10微米以上的较大颗粒物和粒径在10微米以下(PM10以下)的呼吸尘和杂质气体等。
进一步地,根据空气中较大粒径颗粒物以及较小粒径呼吸尘和杂质气体的空间分布情况来设定三维液膜场210B的预定状态和分布模式,从而控制、调节甩液组件产生预定状态和分布模式的三维液滴场210A,以全面地、针对性地、有效地、快捷地净化空气中的污染物。这里,三维液膜场210B具有分布模式多样、分布范围广、运动速率和方向均为根据预定要求设置的优势,例如可以具有较快的运动速率和较大的分布范围,以有效地提高净化效率。
根据本发明实施例的甩液装置100,通过甩液组件产生在三维空间内以预定的分布模式有序地分布的三维液滴场210A、和在三维空间内以预定状态和分布模式有序地分布的三维液膜场210B中的至少一个,例如,通过甩液组件产生液滴粒径处于零点几微米到几毫米之间、分布位置确定、分布集中度确定、运动速度符合要求的三维液滴场210A、和液膜表面积大、空间分布广、且和颗粒物等的相对运动速度(包括相对运动速率和相对运动方向)适合的三维液膜场210B中的至少一种场,从而全面地、针对性地、有效地、快捷地净化空气中的污染物,进而有效地提高净化效果。
具体地,产生三维液滴场210A的甩液装置100可以有多种,例如旋转的振动雾化、多口径喷头、至少一层非均匀裂缝(例如,可以是中空的管状或片层机构,其侧壁开有细小裂缝,裂缝的宽窄尺寸可以不相等)、至少一层离心甩液盘101、甩液刷102或者上述各种方法的组合等。通过调节甩液装置100的具体结构参数、例如调节振动雾化器的振动频率、喷头的孔径、裂缝的尺寸、甩液盘101的半径、甩液刷102刷毛1021的材料、形状、长度、直径、结构特性等的排列,或不同的甩液组件的组合排列,配合着对气液压力、离心力、溅射表面等的调节,可以控制所产生的三维液滴场210A的预定分布模式,例如可以方便的调节三维液滴场210A中液滴粒径的分布模式、液滴粒径的分布范围以及不同粒径液滴的运动速度分布等。
例如,当将不同振动频率的超声雾化器按一定顺序排列后,超声雾化器在旋转的过程中,可以产生多粒径分布的三维液滴场210A,如果配合涡流风扇702的带动(将在下文中详述),可以进一步调节三维液滴场210A的液滴分布情况。
例如,当给直径沿气流方向递减的甩液盘101供液时,在电机的驱动下,由于甩液盘101直径呈递减的分布,在离心力作用下,液体脱离甩液盘101时的末端速度就相应的有一定的分布,在惯性和射流破碎作用下,就会进一步产生多粒径分布的三维液滴涡流场210A。
例如,当向刷毛1021直径或长度沿气流方向递减的甩液刷102供液时,在电机的驱动下,甩液刷102高速旋转,在离心力作用下,液体脱离甩液刷102的刷毛1021末端时的末端速度也相应的会有一定的大小分布,在惯性和射流破碎作用下,会产生多粒径分布的三维液滴涡流场210A。
进一步地,可以产生三维液膜场210B的甩液装置100也可以有多种,例如旋转的叶轮表面、填料表面和内层、纤维刷表面、特殊膜材料制成多层规整网状片层表面、无序网状片层表面、树枝叶状结构或者上述各种方法的组合等。这里,需要说明的是,当片层表面和内部充满液体,片层随机转动可以产生三维液膜场210B。
通过调节甩液装置100的具体结构参数、可以控制产生的三维液膜场210B的预定状态和分布模式,例如可以调控液膜的空间分布和运动速度的方案等。例如,可以通过调节叶轮表面,或旋转填料(这里需要说明的是,填料的作用是增大气-液的接触面,使其相互强烈混合。其中,填料可以是按一定的几何构形排列,整齐堆砌的填料,规整填料种类很多,根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等)或旋转纤维刷,或者网状片层等部件的结构特性或表面特性来调节其表面积大小,同时还可以调节上述部件的安装角度,运动速度等。
具体地,例如当向甩液盘101或甩液刷102供液时,在电机的驱动下,甩液盘101和纤维刷高速旋转,在离心力作用下,甩液盘101或甩液刷102刷毛1021表面会形成三维液膜场210B。
三维液滴场210A和三维液膜场210B可以极大地提高气液传质传热的效率和净化效率,从而当将三维液滴场210A和三维液膜场210B用于气液反应或气体净化时,会极大地促进气液反应效率,如用于空气净化则可以对空气起到高效的净化作用。
下面将参考图1-图9描述根据本发明多个实施例的甩液装置100。
实施例一,
如图1-图4所示,甩液组件包括转轴101A和至少一个甩液盘101,至少一个甩液盘101可拆卸地连接在转轴101A上,其中至少一个甩液盘101绕转轴101A的中心轴线可转动,旋转轴线为转轴101A的中心轴线。参照图3,转轴101A可以为沿直线延伸的回转轴101A,还可以为沿曲线延伸的回转轴101A,转轴101A的回转轴线为转轴101A的中心轴线,且转轴101A的中心轴线为甩液组件的旋转轴线。
其中,参照图3,转轴101A上可以直接安装一个或者多个甩液盘101,每个甩液盘101可以通过转轴101A的带动以转轴101A的回转轴线为旋转轴线转动,以实现甩液盘101环绕旋转轴线的公转或者自转。另外,需要说明的是,每个甩液盘101还可以通过其他装置间接地安装在转轴101A上,此时甩液盘101在其他装置上可以自转,从而甩液盘101绕旋转轴线公转的同时可以实现自转。下面仅以转轴101A沿直线延伸,甩液盘101直接安装在转轴101A上,甩液盘101以转轴101A的回转轴线为旋转中心自转为例进行说明。
进一步地,每个甩液盘101在转轴101A上的安装位置可以调节,当需要调节甩液盘101在转轴101A上的安装位置时,可以将甩液盘101从转轴101A上拆卸下来,然后再按照需求将甩液盘101重新安装在转轴101A上的其他位置,以调节甩液盘101所产生的三维液滴场210A以及三维液膜场210B,使得产生的三维液滴场210A以及三维液膜场210B符合预定要求。其中甩液盘101甩出的、脱离甩液盘101的液体形成三维液滴场210A,附着在甩液盘101上、例如附着在甩液盘101表面或者内部空隙上的液体形成三维液膜场210B。
其中,甩液盘101可以构造为规则形状或者不规则形状,当甩液盘101构造为规则形状时,每个甩液盘101构造为圆锥形盘、圆形盘、椭圆锥形盘、椭圆形盘、长圆锥形盘、长圆形盘、多边锥形盘、多边形盘等,其中,圆锥形盘、椭圆锥形盘、长圆锥形盘以及多边锥形盘等均可以理解为锥形结构。优选地,甩液组件的旋转轴线贯穿甩液盘101的重心,例如转轴101A的中心轴线可以分别穿过每个甩液盘101的重心。其中,甩液盘101的边缘到旋转轴线的距离可以决定甩液盘101边缘处所产生液滴的粒径尺寸,这样,当甩液盘101为圆形盘,且垂直于旋转轴线设置时,甩液盘101各个边缘处都可以产生相同粒径大小的液滴。
可选地,多个甩液盘101的面积可以分别相等,也就是说,每个甩液盘101的面积可以全部相等,此时,如果每个甩液盘101的形状均相同,那个每个甩液盘101的尺寸可以均相同。或者可选地,多个甩液盘101中的至少两个的面积不相等,也就是说,至少有两个甩液盘101的面积不相等,例如多个甩液盘101的面积可以分别不相等,此时,如果每个甩液盘101的形状均相同时,每个甩液盘101的尺寸可以均不相同。
优选地,甩液盘101为多个且多个甩液盘101在转轴101A的轴向上间隔开分布。如图3所示,转轴101A可以沿直线延伸,且转轴101A上安装有多个甩液盘101,多个甩液盘101在转轴101A的轴向上(长度方向上)彼此间隔开分布,且任意相邻的两个甩液盘101在转轴101A的轴向上的间距可以相等或者不等。其中每个甩液盘101所在平面与旋转轴线之间夹角α可以满足:0°<α<180°。由此,通过调节每个甩液盘101与转轴101A的相对位置,可以调控该甩液盘101产生的多种粒径的液滴的分布位置,通过调节任意相邻两个甩液盘101之间的间距,可以调控该甩液盘101附近分布的液滴的聚集程度。
其中,每个甩液盘101可以由密度较大的密实材料制成,例如甩液盘101可以为金属甩液盘101或者塑料甩液盘101。此时,每个甩液盘101的至少部分表面可以形成为粗糙面,也就是说,每个甩液盘101表面的一部分可以形成为粗糙的表面,或者,每个甩液盘101的全部表面都可以形成为粗糙的表面。
当然,本发明不限于此,甩液盘101还可以为疏松多孔结构,也就是说,甩液盘101可以由疏松多孔材料制成。另外,每个甩液盘101还可以构造为网状片层结构,也就是说,每个甩液盘101可以由多层规整网状片层或者无序网状片层叠摞构成,例如,多个网膜可以按照预定的叠摞秩序叠摞,还可以不按照预定的叠摞秩序随意叠摞,另外,甩液盘101还可以构造为叶状结构,也就是说,甩液盘101构造为由表层、填充物和脉络输管等组成的类似叶片状的大体盘状结构。
对于疏松多孔结构的甩液盘101、网状片层结构的甩液盘101和液状结构的甩液盘101来说,甩液盘101内部可以充满液体,从而当甩液盘101绕旋转轴线转动时,甩液盘101可以产生多粒径的三维液滴场210A和三维液膜场210B。由此,通过调节甩液盘101的结构、例如表面结构可以调节液滴的粒径以及液滴的分布情况。
综上所述,可以按照所需液滴的粒径计算甩液盘101边缘与旋转轴线之间的距离以设定出甩液盘101的形状和尺寸,然后根据甩液盘101的表面的结构参数等设定甩液盘101的材料和加工精度,接着可以根据预先设定的形状、尺寸、材料、加工精度等参数制造出预定规格的甩液盘101,再按照相应粒径液滴的分布情况设定甩液盘101预定的组装顺序,最后根据预定的组装顺序将每个甩液盘101的中心区域通过卡扣等安装在旋转轴101A上,同时可以通过控制旋转轴101A的转速进一步调节液滴的粒径和运动速度。
例如在图3的示例中,当转轴101A上设有多个沿其轴向方向间隔开的多个圆形甩液盘101时,沿着转轴101A的轴线方向(例如空气的流动方向),每个甩液盘101的直径逐渐减小,从而使得甩液组件产生的三维液滴场210A中液滴的粒径沿该轴线方向(例如空气的流动方向)逐渐变大。当然,本发明不限于此,甩液盘101的排列方式还可以根据实际要求设置,例如在图4的示例中,沿着转轴101A的轴线方向(例如空气的流动方向),每个甩液盘101的直径还可以先逐渐增大、再逐渐减小。
实施例二,
如图5-图8所示,甩液组件包括转轴102A和至少一个甩液刷102,每个甩液刷102包括多个刷毛1021,至少一个甩液刷102可拆卸地连接在转轴102A上,其中至少一个甩液刷102绕转轴102A的中心轴线可转动,旋转轴线为转轴102A的中心轴线。参照图7,转轴102A可以为沿直线延伸的回转轴102A,还可以为沿曲线延伸的回转轴102A,转轴102A的回转轴线为转轴102A的中心轴线,且转轴102A的中心轴线为甩液组件的旋转轴线。
其中,如图5-图8所示,转轴102A上可以直接安装一个或者多个甩液刷102,每个甩液刷102可以通过转轴102A的带动以转轴102A的回转轴线为旋转轴线转动,以实现甩液刷102环绕旋转轴线的公转或者自转。另外,需要说明的是,每个甩液刷102还可以通过其他装置间接地安装在转轴102A上,此时甩液刷102在其他装置上可以自转,从而甩液刷102绕旋转轴线公转的同时可以实现自转。下面仅以转轴102A沿直线延伸,甩液刷102安装在转轴102A上,甩液刷102以转轴102A的回转轴线为旋转中心自转为例进行说明。
进一步地,每个甩液刷102在转轴102A上的安装位置可以调节,当需要调节甩液刷102在转轴102A上的安装位置时,可以将甩液刷102从转轴102A上拆卸下来,然后再按照需求将甩液刷102重新安装在转轴102A上的其他位置,以调节甩液刷102所产生的三维液滴场210A以及三维液膜场210B,使得产生的三维液滴场210A以及三维液膜场210B符合预定要求。其中甩液刷102甩出的、脱离甩液刷102的液体形成三维液滴场210A,附着在甩液刷102的刷毛1021上的液体形成三维液膜场210B。
具体地,每个甩液刷102可以包括多个刷毛1021,多个刷毛1021的排列布置方式可以根据实际要求设置,且每个刷毛1021与旋转轴线之间夹角β可以满足:0°<β<180°。由此,通过调节每个刷毛1021与转轴102A的相对位置,可以调控该刷毛1021产生的粒径的液滴和液膜的分布位置,通过调节任意相邻两个刷毛1021之间的间距,可以调控该刷毛1021附近分布的液滴和液膜的聚集程度。
其中,甩液刷102可以构造为一束,也就是说,一个甩液刷102中的多个刷毛1021可以从一个较小的区域沿放射状向外延伸,此时多个甩液刷102可以在转轴102A的轴向和周向上分别间隔开地分布。当然,本发明不限于此,甩液刷102也可以构造为环状,也就是说,一个甩液刷102中的多个刷毛1021可以环绕转轴102A的周向一周,且每个刷毛1021均沿转轴102A的径向向外延伸,多个甩液刷102可以在转轴102A的轴向上彼此间隔开。另外,需要说明的是,甩液刷102的结构还可以根据实际要求设置,以更好地满足实际要求。
每个甩液刷102的至少两个刷毛1021的尺寸可以不同,且每个甩液刷102的至少两个刷毛1021的结构可以不同。其中,刷毛1021的尺寸可以指刷毛1021的延伸长度、刷毛1021横截面的尺寸、刷毛1021的结构可以指刷毛1021的延伸形式,例如刷毛1021可以沿直线、折线或者曲线延伸,刷毛1021的结构还可以指刷毛1021的横截面形状,例如刷毛1021的横截面可以构造为规则形状、例如圆形或者多边形等,刷毛1021的横截面还可以构造为不规则形状等。
多个甩液刷102中的至少两个甩液刷102的尺寸、结构可以不同,也就是说,多个甩液刷102中的至少两个甩液刷102的刷毛1021的尺寸可以不同,多个甩液刷102中的至少两个甩液刷102的刷毛1021的结构可以不同。例如,每个甩液刷102中多个刷毛1021的尺寸和结构可以分别相同,但是两个甩液刷102中一个甩液刷102的刷毛1021与另一个甩液刷102的刷毛1021的尺寸和结构可以分别不同。
这里,需要说明的是,刷毛1021的尺寸、结构可以决定其产生液滴的粒径和液膜的覆盖范围,刷毛1021的分布位置可以决定液滴和液膜的分布,转轴102A的转速可以决定液滴和液膜的运动速度等。
综上所述,可以按照所需液滴的粒径计算刷毛1021的尺寸和结构,然后根据刷毛1021的表面的结构参数等设定刷毛1021的材料,接着可以根据预先设定的尺寸、结构、材料等参数制造出预定规格的刷毛1021,再按照相应粒径液滴的分布情况设定刷毛1021预定的组装顺序,最后根据预定的组装顺序将多个刷毛1021组装成多个甩液刷102,再将多个甩液刷102的中心区域通过卡扣等安装在旋转轴102A上,同时可以通过控制旋转轴102A的转速进一步调节液滴的粒径和运动速度。
例如,当转轴102A上设有多个沿其轴向方向间隔开的多个结构相同的刷毛1021时,沿着转轴102A的轴线方向(例如空气的流动方向),每个刷毛1021的延伸长度逐渐减小,从而使得甩液组件产生的三维液滴场210A中液滴的粒径沿该轴线方向(例如空气的流动方向)逐渐变大。
另外,需要说明的是,当刷毛1021的长度相等时,还可以调节刷毛1021与转轴102A的最大距离,以调节三维液滴场210A中液滴的粒径分布,例如在图7的示例中,沿着转轴102A的轴线方向(例如空气的流动方向),每个刷毛1021的延伸长度相等,但是每个刷毛1021与转轴102A的之间最大距离逐渐减小,当然,本发明不限于此,刷毛1021的布置方式还可以根据实际要求设置,例如在图8的示例中,沿着转轴102A的轴线方向(例如空气的流动方向),每个刷毛1021的延伸长度相等,但是每个刷毛1021与转轴102A的之间最大距离先逐渐增大、再逐渐减小。
实施例三,
如图9所示,转轴103A形成为中空管状,转轴103A上形成有多个通液孔1031以使液体由多个通液孔1031甩出。具体地,转轴103A可以构造为中空的管路,转轴103A的管壁上可以形成有贯穿的通液孔1031,转轴103A在旋转的过程中向转轴103A内通入液体,转轴103A在转动的过程中,转轴103A内的液体可以从管壁上的通液孔1031甩出,从而可以产生三维液滴场210A和/或三维液膜场210B。其中,通过调节转轴103A的转速和通液孔1031的形状、尺寸可以调节三维液滴场210A和/或三维液膜场210B的预定分布。
另外,需要说明的是,在上述实施例一中的甩液盘101也可以固定在本实施例三中的中空管状转轴103A上,且转轴103A上的通液孔1031中甩出的液体可以进一步由甩液盘101甩出,进而产生三维液滴场210A和三维液膜场210B;在上述实施例二中的甩液刷102也可以固定在本实施例三中的中空管状转轴103A上,且转轴103A上的通液孔1031中甩出的液体可以进一步由甩液刷102甩出,进而产生三维液滴场210A和三维液膜场210B。
进一步地,参照图10描述根据本发明实施例的空气净化器1000,其中空气净化器1000还包括:壳体、储液装置以及上述的甩液装置100。
具体地,壳体内具有甩液空间210,壳体上形成有与甩液空间210连通的进风口208,储液装置设在壳体内,甩液装置100设在甩液空间210内,甩液装置100用于将由储液装置供向甩液装置100的液体转化为三维液膜场210B和/或三维液滴场210A,以吸附由进风口208进入到甩液空间210内的空气中的杂质污染物并从出风口209送出。其中,进风口208可以直接形成在壳体上、还可以外接在壳体上,将在下文中详述。
具体地,参照图10,壳体上形成有进风口208和出风口209,壳体内形成有甩液空间210,甩液空间210分别与进风口208和出风口209相连通,其中,空气可以从进风口208流入甩液空间210,甩液空间210内净化后的空气可以从出风口209流出壳体,甩液装置100设置在甩液空间210内,储液装置设置在壳体内,且位于甩液空间210外,储液装置用于向甩液空间210内的甩液装置100提供液体,另外,储液装置还可以回收从甩液空间210沉落的液体或液体混合物等。
甩液装置100在甩液空间210内运转以将储液装置提供给其的液体转化为三维液滴场210A和三维液膜场210B其中的至少一个,产生的三维液滴场210A和/或三维液膜场210B可以吸附由进风口208进入到甩液空间210内的空气中的杂质污染物,以将进入甩液空间210内的空气转化为净化后的空气,然后净化后的空气可以从壳体上的出风口209排出,依此循环,空气净化器1000可以持续地净化空气。
这里,需要说明的是,用于产生三维液滴场210A的甩液装置100可以包括超声雾化喷头、旋转的甩液盘101或者旋转的甩液刷102等,用于产生三维运动式液膜的甩液装置100可以包括旋转的甩液刷102等,其中超声雾化喷头可以用于产生0.1微米到20微米范围内的微细液雾,且通过调节甩液盘101的半径和甩液刷102上刷毛1021的直径、长度和表面结构及其空间分布,可以方便地调节液滴粒径分布模式,另外,还可以通过调节转轴的转速、溅射表面等,实现对液滴粒度分布的范围的调节。
由此,当含污染物的气体从三维液滴场210A穿过时,不同粒径大小液滴共同作用,高密度的微纳米液滴主要与微纳米颗粒物、液滴及气体发生扩散粘附、凝集、扩散漂移、热漂移、斯蒂芬流、热泳等过程对气体中杂质进行净化,三维多粒径液滴场中的饱和蒸汽、气液温度梯度、化学浓度梯度、涡流效应等都会促进扩散粘附、凝集、扩散漂移、热漂移、斯蒂芬流、热泳等过程,较大的液滴主要与较大的颗粒物、液滴发生碰并、拦截等相互作用而把较大颗粒物和液滴除去,当涡流气体经过下层微细水雾时,可能有部分微细小水雾会随气流运动,但是当气流经过上层大水滴层时,这些水雾也会被洗涤除去。
由于甩液装置100产生的三维液滴场210A的运动速度、粒度分布范围和模式可以调节为预定要求,从而液滴和气体间传质传热更加高效,且由于甩液装置100产生的三维液膜场210B的速度和范围可以调节为预定要求,从而三维运动液膜能更主动地与气体相互作用,相互作用的范围可以扩展到污染物运动的整个三维空间内,且相对速度也更优,净化效果更好。
这里,需要说明的是,储液装置内储存的液体可以为水,或者为一些具有特殊功能的液体,例如可以在水中添加健康促溶物,例如一些表面活性剂、有机溶剂等,从而可以增加空气污染物中不溶性的颗粒物、液滴、气体等的溶解性,以便于产生的三维液滴场210A和/或三维液膜场210B更好地吸附污染物,当然,液体中也可以添加化学反应物,通过化学反应来除去空气污染物中不溶性物质,以有效地提高净化效果。
根据本发明实施例的空气净化器1000,通过设置上述的甩液装置100,从而提高了空气净化器1000的净化能力。
在本发明的一个实施例中,壳体包括:外壳201和至少一层内壳204,外壳201的侧壁上形成有进风口208,至少一层内壳设在外壳201内,且内壳204和外壳201在出风口209处密封连接,出风口209位于内壳204的顶部,内壳204内限定出甩液空间210,内壳204的下部形成有与进风口208连通的连通口212。
例如壳体可以包括多层内壳204,其中,外壳201和每层内壳204可以分别大体构造为中空的圆形筒,且外壳201的尺寸大于每层内壳204的尺寸,多层内壳204可以为多层嵌套式结构,外壳201可以套设在最外层的内壳204之外,外壳201与多层内壳204的顶部连接在一起,外壳201与最外层的内壳204共同限定出外进风通道,每相邻的两层内壳204之间限定出内进风通道211,最内层的内壳204的内部限定出甩液空间210,外壳201周壁的上部可以形成有进风口208,最内层的内壳204的顶部敞开以形成出风口209,最内层的内壳204的底部敞开以形成连通口212。
其中,进风口208与外进风通道相连,外进风通道与多个内进风通道211相连通,多个内进风通道211相互连通,且多个内进风通道211与连通口212相连通,连通口212与甩液空间210相连通,甩液空间210与出风口209相连通,从而从进风口208进入的空气可以依次流经外进风通道和多个内进风通道211、再流入甩液空间210,最终由甩液空间210顶部的出风口209流出,以完成净化。
这里,需要说明的是,外进风通道、多个内进风通道211和甩液空间210的连通方式可以为蛇形连通方式,也就是说,空气从进入外进风通道后可以沿蛇形顺次流经外进风通道和多个内进风通道211,并最终流入甩液空间210。另外,本发明不限于此,外进风通道、多个内进风通道211和甩液空间210之间还可以通过在每层内壳204周壁上开设通风口而连通。由此,通过设置多层内壳204,可以延长空气的流通路径,以提高净化效果。
当然,壳体还可以仅包括一层内壳204,内壳204构造为顶部和底部分别敞开的圆筒,且套设在外壳201内,内壳204的顶部与外壳201可以通过上隔板205相连以限定出底部敞开的进风通道211,内壳204内限定出顶部和底部分别敞开的甩液空间210,甩液空间210的顶部敞开以构造为出风口209,甩液空间210的顶部敞开以构造为连通口212,连通口212与进风通道211的下端相连通。
进风口208和连通口212之间设有彼此间隔开设置的至少一个导风板500。也就是说,进风通道211(包括外进风通道和多个内进风通道211)内可以设有一个或者多个导风板500,当导风板500为多个时,多个导风板500可以彼此间隔开设置。例如在图10的示例中,进风通道211内设有一个导风板500,一个导风板500可以沿螺旋线盘绕在内壳204的外周壁上,且导风板500的外周壁可以与外壳201的内周壁相连,导风板500的上端从进风口208处开始向下延伸,导风板500的下端延伸至进风通道211的下端,且与连通口212相连通,从而从进风口208流入进风通道211的空气可以沿着导风板500流入甩液空间210内。另外,甩液空间210内也可以设置涡流导风板500,且导风板500的外周壁可以与內壳204的内周壁相连。当然,本发明不限于此,导风板500还可以设置在内壳204内。
这里,需要说明的是,虽然气流有一定的运动方向,但在气流内部,气体分子在不停地作着热运动,从而在气体分子的撞击下,微细微粒做复杂的布朗运动,然而,运动过程中,气体分子和微细微粒与液滴接触而被捕集,由此,净化效率与液滴直径成反比,与液滴的密度和数量成正比,与颗粒物和液滴的相对速度成正比。
理论上传质传热效率比较高的液滴粒径是零点几微米左右到几百微米,但实际应用中,当液滴直径太小,导致液滴随气流一起运动,液滴和气流的相对速度减小,不利于碰撞数的增加,从而通过选择净化效率较低的直径为500—1000微米的液滴来完成净化。从而当空气的流动速度较快且空气的流动风路较短时,由于空气的热运动和布朗运动较慢,将会导致对粒径为2.5的颗粒物和气体分子的去除效率较低。由此,通过在进风通道211内设置导风板500,从而可以加强空气进入甩液空间210后的紊流运动(或涡流或湍流运动),提高对各种尺寸颗粒物的净化效果。
由此,根据本发明实施例的空气净化器1000,为空气提供了折反式、涡流式、文丘里式风路,从而有效地提高了净化效果。具体地,通过设置外壳201和至少一层内壳204,从而限定出了至少一次的折返结构的进风通道211,且进风通道211内设置有涡流导风板500,空气可以从进风口208涡旋而入,并沿着进风通道211内的螺旋导风板500形成旋风涡流进入甩液空间210内,甩液空间210内可以设有涡流导风板500、旋转纤维刷、涡流风扇702等涡流发生装置,在进风通道211内形成为涡流的空气与导风板500表面的液膜(这里,可以向导风板500上喷射液体以使导风板500上形成液膜,具体实施方法将在下文中详述)相互作用而初步分离净化,导风板500上还可以形成有密密麻麻的小孔以形成为板式填料塔泡沫净化效应。
这样,空气流入形成有三维多粒径液滴场的甩液空间210内后,甩液空间210内的涡流导风板500与甩液装置100之间形成狭缝,以模拟文丘里式净化效应。综上所述,折返式设计延长风路,文丘里式狭缝和小孔可以增加局部风速,涡流导风板500可以加剧涡流,导致气液相互作用时间延长,大范围不规则布朗扩散作用对小粒径呼吸尘和气体效果好,而在狭缝和小孔局部加快风速,较大颗粒物的碰并效率提高。另外,涡流气体与三维多粒径液滴场或三维运动的液膜方向呈钝角反向相互作用,涡流作用增加了液滴和气体相对速度,增强了相互作用效率。
内壳204的底部形成有回液口207,其中甩液装置100设在内壳204内,储液装置设在回液口207的下方。如图10所示,外壳201内还可以安装下隔板206,下隔板206位于外壳201内的下部,且位于内壳204的下方,甩液空间210和进风通道211限定在下隔板206以上,下隔板206上的中心处可以形成有沿上下方向贯穿的回液口207,回液口207位于内壳204的底部,将甩液装置100安装在甩液空间210内后,回液口207位于甩液装置100的底部,下隔板206的下端面与外壳201限定出安装空间,储液装置设置在下隔板206下方的安装空间内,且位于回液口207的下方。由此,甩液空间210内沉落的液体可以通过回液口207流入储液装置内,以对甩液空间210内的净化液体进行回收。
具体地,储液装置可以构造为储液槽301,储液槽301内设有净化网304以将储液槽301内部分隔成回收腔305和位于回收腔305下方的供液腔306,其中回收腔305与回液口207连通。参照图10,储液槽301大体构造为中空的容器,储液槽301的顶部形成有沿上下方向贯穿进液口303,进液口303与回液口207上下正对,净化网304可以水平地安装在储液槽301内,以将储液槽301内的空间分隔成上下两部分,其中上部分为回收腔305,下部分为供液腔306,由此,从回液口207留下的液体可以通过进液口303流入储液槽301内的回收腔305内,回收腔305内的液体在净化网304的过滤作用下再流入供液腔306内,从而供液腔306内存储的为净化后的干净液体。可选地,净化网304还可以为活性炭网、或者其他多孔材料网,以用来吸附液体中的各类气体污染物。
回液口207处可以设有回液管2071,回液管2071形成为漏斗状,且回液管2071的上端与内壳204的底壁密封连接,回液管2071的下端伸入到储液槽301内。
供液腔306与甩液空间210连通以向甩液空间210内供入液体。参照图10,供液腔306可以通过供液管601连通至甩液空间210,其中,供液管601的下端可以向下穿过下隔板206且伸入储液槽301内的供液腔306内,供液管601的上端竖直地设在容纳空间内,且供液管601的侧壁上可以插设有多个子供液管602,每个子供液管602的固定端与供液管601相连,每个子供液管602的自由端延伸至甩液组件,供液管601上可以设置液泵603,当液泵603开启后,液泵603可以将供液腔306内的液体抽出,且抽出的液体可以沿着供液管601和多个子供液管602供送给甩液装置100。
这里,需要说明的是,为了解决某些被冲刷到水溶液里的有机物、细菌等再次进入空气造成二次污染的问题,通常情况下,由于污染物浓度不会特别高,所以提高换液频率便可以达到很好的净化效果,但有些时候由于忘记更换液体,或者由于其他原因可能会导致液体中污染物浓度比较高,为此,可以通过向储液槽301中添加Ag离子、高锰酸钾或硫酸铜等常用的杀菌消毒剂以对液体进行杀菌、消毒、除螨等,另外,当向液体中添加高锰酸钾的同时可以除去液体中各类还原性的污染物,例如甲醛等,且可以同时释放氧气。由此,可以从根本上去除各类污染物,消除二次污染的可能。
内壳204内的邻近出风口209的一侧设有气液分离器701或除雾填料。如图10所示,气液分离器701设置在内壳204内的上部,且位于甩液装置100的顶部,由此,净化后的空气可以绕过气液分离器701向上从出风口209流出,粒径较小的液体向上运动时可以首先与气液分离器701接触而被击落,或者甩落到内壳204的内周壁上,进而可以沿着内壳204的周壁留下,最终从回液口207流入储液装置。从而,通过设置甩液装置100,可以有效地防止少数微纳米液滴被气流带出空气净化器1000进入室内造成污染。其中,气液分离器701可以为旋转的冷凝网、冷凝叶片等。
另外,需要说明的是,利用三维液滴场210A或三维液膜场210B作为气液传质传热界面改变气体、液体成分和温度时,当含杂质污染物的气体从三维液滴场210A或三维液膜场210B中穿过时,不同粒径大小的液滴各自发挥不同的作用,共同协同起到高效的传质传热、去除杂质的作用。优选地,当甩液装置100用于空气净化器1000时,三维液滴场210A中液滴粒径沿气流运动方向逐渐递增。
具体地,多粒径分布的三维液滴(例如水滴)涡流场中高密度的微纳米液滴主要与微纳米颗粒污染物、粒径在0.3微米以下的液滴污染物以及气体污染物发生扩散粘附、凝集、扩散漂移、热漂移、斯蒂芬流、热泳等作用过程以对气体中杂质进行净化。
具体地,甩液装置100可以产生高密度水滴,水滴表面积很大,水滴表面自然蒸发一方面会使液滴降温,另一方面会使液滴、液膜表面充满饱和的水蒸气,并在每一个液滴的外围形成水蒸气的浓度梯度。
当空气中的高温蒸汽与较冷液滴接触时,就会发生热漂移和扩散漂移,同时如果气液间有温度梯度存在,微纳米颗粒或气体分子就会受到由热侧指向冷侧的力的作用,这种力是粒子热侧和冷侧之间的分子碰撞差异而产生的结果。热区介质分子运动剧烈,单位时间碰撞微粒的次数较多,而冷区介质分子碰撞微粒次数较少,两侧分子碰撞次数和能量传递的差异,就会使微粒产生由高温区向低温区的运动。这一现象称为热泳。
经过蒸发降温的液滴和温度较高的空气之间会产生较大的气液温度差,这会使得气体中微纳米颗粒或气体分子向液体的热漂移和热泳过程更加剧烈,同时由于空气中一般含有一些可液化的蒸汽成分,所以同时会有扩散漂移和热漂移过程发生,另外当待净化气体中含有水蒸汽、气态有机物等时,随着温度降低,这些凝结成分就会被吸附在颗粒物或液滴表面,使尘粒彼此凝聚成较大的二次粒子,易于被液滴捕集。
从而可以通过向液体中加入封装制冷剂或冰块等方式人为地降低液体的温度,增加气液温差,以促进热漂移和热泳过程。由于扩散漂移、热漂移、热泳和冷凝聚的综合作用,使微纳米颗粒或气体向液滴移动并沉积在液滴表面凝聚增大,增大后的颗粒可通过类似于较大颗粒物的惯性碰并和拦截作用被较大液滴进一步捕集。
另一方面,当高密度的液滴(或液膜)表面进行蒸发时,在液滴或液膜表面附近空间会产生蒸气组分的浓度梯度,但是由于整个空间内几乎充满了饱和的液蒸气,即气体总压不变,此时空气就会发生垂直于液滴表面的流动,并向这个表面扩散并沉积在液滴表面凝聚增大,增大后的颗粒可通过类似于较大颗粒物的惯性碰并和拦截作用被较大液滴进一步捕集。这种气体流动称为斯蒂芬流,由于多粒径分布三维液滴(此处主要是液滴)涡流场含有微细液雾,所以数量多,液滴的比表面积大,大大的增加了斯蒂芬流的数量和几率。由于液滴密度高,所以斯蒂芬流距离短,即微纳米颗粒移动到液滴表面的距离较短,所以与液滴相互作用而被捕集的几率大大增加。所以该方法充分利用了斯蒂芬流作用,对微纳米颗粒和气体进行高效捕集。
另外,由于空气和液体的成分不同,空气中物质和液滴表面间存在化学浓度梯度,所以空气中物质朝向液滴物质扩散速度明显大于其他方向。微纳米颗粒在扩散运动分子的撞击下,也会产生与扩散方向相同的运动,这种现象称为扩散泳。由于多粒径分布三维液滴涡流场210A含有微细液雾,所以液滴数量多,液滴的比表面积大,大大的增加了扩散泳的数量;由于液滴密度高,所以扩散泳距离短,即微纳米颗粒和气体分子移动到液滴表面的距离较短,所以与液滴相互作用而被捕集的几率大大增加。所以该方法充分利用了扩散泳作用,对微纳米颗粒和气体进行高效捕集。
在气体分子的撞击下,微纳米颗粒物、液滴或气体做复杂的布朗运动,运动过程中,微纳米颗粒物与液滴接触而被捕集,此过程即为扩散粘附。扩散粘附过程中,微粒与液滴粒径越小,由于扩散而引起的接触越多,扩散程度与微粒浓度,气液相对速度、液滴密度成正比。由于多粒径分布三维液滴(此处主要是液滴)涡流场含有微细液雾,所以液滴密度大、数量多,大大的增加了扩散粘附的几率,所以该方法充分利用了扩散粘附作用,对微纳米颗粒和气体进行高效捕集。
总之,三维液滴场210A中高密度微细液滴所产生的的饱和蒸汽、气液温度梯度、化学浓度梯度、涡流效应等都会促进扩散粘附、凝集、扩散漂移、热漂移、斯蒂芬流、热泳等过程,从而大大提高对微纳米颗粒物和气体杂质的净化效率。
较大的液滴主要与较大的颗粒物、液滴发生碰并、拦截等相互作用而把较大颗粒物和液滴除去。当涡流气体经过下层微细液雾时,可能有部分微细小液雾会随气流运动,但是当气流经过上层大液滴层时,这些液雾也会被洗涤除去。由此,由于三维液滴场210A的运动速度、粒度分布范围和模式均可调,从而可以满足各类需求,相对于相关技术中仅可以产生单一粒径或由于射流作用产生的某种固定模式粒度分布的液滴和气体间传质传热更加高效。
同时相比于相关技术中静态的二维液膜场,三维液膜场210B能够更主动地与气体相互作用,相互作用的范围从原来的二维面扩展到了运动面所覆盖的整个三维空间,且相对速度更优,速度和范围可调,可以满足各类需求。
例如,当甩液装置100用于气液反应或者气体净化时,三维液滴场210A中液滴沿轴向粒度分布基本上是沿气流方向逐渐变大的,而三维液膜场210B的方向保证液膜面总是与气体运动方向呈钝角反向运动,从而当涡流气体与三维多粒径液滴场方向呈钝角反向相互作用时,涡流作用增强了相互作用效率。
例如,当含杂质气体从三维液滴场210A穿过时,不同粒径大小液滴共同作用,高密度的微纳米液滴或三维液膜场210B主要与微纳米颗粒物、液滴及气体发生扩散粘附、凝集、扩散漂移、热漂移、斯蒂芬流、热泳等作用过程以对气体进行净化。
下面,参照图10简要描述根据本发明其中一个实施例的空气净化器1000。
如图10所示,空气净化器1000为多区室、嵌套折返式构造,其中壳体可以包括外壳201和至少一层内壳204,外壳201和内壳204、以及内壳204与内壳204之间可以分别限定出至少一个反应、净化通道,其中,外壳201可以包括:底板202、侧板和顶板,其中底板202的底部可以安装有万向轮203。壳体内的的下部可以设有储液装置,壳体内的中上部可以设有甩液装置100,储液装置用于液体收集、储存液体和向甩液装置100提供液体。
储液装置可以包括储液槽301和净化网304等,其中储液槽301包括至少一个密封型的盒子,例如,储液槽301可以构造为抽屉式的盒子,此时,储液槽301的底部可以设有滑扣3011、底板202可以设有与滑扣3011相适配的滑槽,滑扣3011与滑槽配合连接可以保证储液槽301以抽屉式地连接在底板202上。储液槽301内部设有至少一个净化网304,其中,储液槽301的侧壁上可以设有用于安装净化网304的卡槽3012,净化网304通过卡槽3012固定在储液槽301内。
至少一个净化网304将储液槽301划分为至少两个区域,其中,上方的多个区域均为回收腔305,最下方的区域为供液腔306,储液槽301的顶盖上可以设有进液阀308,进液阀308可以设在进液口303处,进液阀308通过设在下隔板206上的集合管和甩液空间210相连通,例如集合管可以伸入回液口207内以与甩液空间210相连通,以将甩液空间210内的液体导入储液槽301内,储液槽301的顶盖上还可以设有液泵603连接阀,液泵603连接阀通过吸液管605和液泵603相连通,以为液泵603供液,储液槽301的最低处设置有排液阀307,当储液槽301换液时排液阀307用于排出储液槽301内的废液。其中,净化网304可以更换。
空气净化器1000还可以包括电源组件800,例如电源组件800可以包括电源接口、升压变压器、交流转直流换向器、电池、电源线801、若干导线、降压变压器以及集成电源控制板等。具体地,电源组件800的主要部件均可放置在下隔板206以下的区域,且可以采用防液罩遮蔽起来,以起到保护电源组件800的作用,电源线801可以穿过外壳201侧壁或者底板202上的小孔伸出壳体外,电源线801可以采用类似于卷尺的设计,将电源线801盘绕在一个弹性轴上,拉伸后可自动收回,以便于利用。电源接口通过电源线801与外部标准电源连接以为空气净化器1000供电。
电源接口通过若干导线给下游的交流转直流换向器、交流电机902供电,电源接口或经交流转直流换向器给升压变压器和降压变压器供电,交流转直流换向器可以为电池和直流电机901供电,降压变压器可以为微处理器开发板、甩液装置100等提供低压电源,其中甩液装置100接负极。使用中,只需将电源线801的插头拉出插入插座即可,电池可拆卸和更换,电源组件800可以通过微处理器开发板实现智能控制。空气净化器1000中所有用电部件都可以通过微处理器开发板智能控制。
上隔板205以上的部分又可以划分为多个区间,例如可以包括设置在内壳204上方外环处的出风风道,出风风道下部与甩液空间210相连通。外壳201和至少一层内壳204之间限定出的夹层结构的进风通道211,最内层内壳204和下隔板206、上隔板205共同限定出甩液空间210,甩液装置100可以设置在甩液空间210内,甩液空间210内也可以设有涡流导风板500,进风通道211内可以设有涡流导风板500、甩液空间210内沿气流运动方向(例如图10中所示的自下向上的方向)依次设有直流电机901、至少一层或甩液盘101、甩液刷102、气液分离器701、风扇702以及交流电机902,其中,直流电机901和交流电机902可以分别通过支架213固定在内壳204上。
其中,至少一层甩液盘101由直流电机901驱动,甩液刷102、气液分离器701和风扇702由交流电机902驱动,直流电机901轴和交流电机902轴通过轴承903连接,以自由转动。当向甩液盘101和甩液刷102供液时,在相应电机的驱动下,甩液盘101和甩液刷102高速旋转,在离心力作用下,甩液盘101和甩液刷102的刷毛1021表面会形成三维液膜场210B,同时液膜进一步运动脱离甩液盘101和甩液刷102的刷毛1021末端时在惯性和射流作用下,会进一步产生多粒径分布的三维液滴场210A,上述三维液膜场210B和三维液滴场210A可以对空气起到高效的净化作用。
甩液盘101的外边缘离中心轴距离沿气流方向逐渐变小,甩液刷102刷毛1021的截面周长和长度沿气流方向截面周长逐渐变大、长度逐渐减小,以使得所产生的三维液滴场210A的液滴粒径沿气流方向逐渐增加、三维液膜场210B的线速度逐渐降低,从而气流可以先和线速度较大的三维运动液膜以及高密度粒径较小的液滴充分相互作用,除去细微颗粒物和杂质气体,依次逐级往后不同粒径的颗粒物分别和相应的作用效率最高的液滴相互作用,提高各级颗粒物和杂质气体的去除效率,每一级后方较大的液滴将与被气流携带的前方较小液滴融合,最后大部分都变大在重力作用下下落流回储液槽301,少部分未被洗掉的小液滴被气液分离器701进一步除去。
空气净化器1000进一步包括供液装置,供液装置可以包括液泵603、供液管601、液体分布器606(例如喷头)、加液阀、电磁阀604、吸液管605以及子供液管602等。液泵603的进液口303与吸液管605相连,吸液管605伸入供液腔306内液面以下,液泵603的出液口与供液管601相连,供液管601可以沿净化模块的侧壁向上运输液体,导液管的侧面带有至少一个子供液管602或液体分布器606,子供液管602将液体喷淋到甩液盘101上,液体分布器606将液体均匀分部到甩液刷102上。
在相应电机的驱动下,甩液盘101和甩液刷102高速旋转,在离心力作用下,会产生三维运动的液膜和多粒径分布的三维液滴涡流场210A,可以对气体起到高效的净化作用。另外,液体分布器606也可以将液体喷淋到涡流导风板500上,使得整个涡流导风板500的表面形成一层液膜,对气体导流的同时,可以对气体实施净化。
供液管601上可以装有电磁阀604以控制液流分布,直流电机901和交流电机902可以为空心轴电机,此时供液管601可以穿入电机的空心轴内以向上运输液体,此时供液管601的管壁和电机空心轴轴侧壁均开有小孔,用于将液体射到甩液盘101和甩液刷102上。
使用中,可以采用多种方式更换空气净化器1000内的液体,例如,可以将整个储液槽301完全抽出以换液和添加其他物质,例如在液体中放入封装制冷剂或冰等,也可以通过进液阀308和排液阀307进行更换液体,还可以通过设在外接进液管309上的外界进液阀308和排液阀307、并由微处理器开发板控制进行自动换液。
另外,需要说明的是,外壳201上可以形成有进风口208,进风口208可以直接形成在外壳201上,还可以外接在外壳201上,当进风口208直接形成在外壳201上时,可以在进风口208处设置进风口网2081,此时,一般用于净化室内的空气,当进风口208外接在外壳201上时,可以净化外接风源空间的气体,当外接风源为室外空气时,净化器可以将室外空气抽入并净化后释放到室内,实现了新风换气的功能,当然,本发明不限于此,壳体上还可以同时采用上述两种方式同时进风,此时,可以同时净化室内和所连接空间的气体。
当空气中的污染物,例如污染颗粒物或者甲醛等环境质量指标超标时,微处理器开发板便会控制液泵603和交流电机902首先开始工作,供液装置将储液槽301中的液体抽出,并经由供液管601、子供液管602、液体分布器606等将液体分配到涡流导风板500、甩液盘101、以及甩液刷102上,交流电机902驱动刷毛1021直径或长度沿气流方向递减的甩液刷102、气液分离器701和风扇702旋转,使得甩液刷102刷毛1021表面形成三维运动液膜,使其周围空间形成三维多粒径液滴场。
根据需要,也可以设定或手动同时启动直流电机901、以带动直径沿气流方向递减的甩液盘101高速转动,使其表面形成三维运动液膜,其周围空间形成三维多粒径液滴场。
与此同时,由于风扇702的抽吸作用,进风通道211和甩液空间210内产生负压,气体可以从进风口网2081区涡旋而入,并沿着风道内涡流导风板500形成旋风涡流气体,整个过程中涡流气体与涡流导风板500表面液膜相互作用初步分离净化。
进一步地,涡流气体经过甩液盘101、甩液刷102产生的三维多粒径液滴场和三维运动液膜时,进一步实现多效应综合的净化效果。液滴涡流场粒度分布可以根据需要进行设计调节,当用于气体净化时,其沿轴向粒度分布基本上是自下而上逐渐变大的。优选地,甩液空间210内的涡流气体与多粒径分布三维荷电液滴涡流场和三维运动液膜方向呈钝角反向相互作用,从而涡流作用增强了相互作用效率。
由此,当含杂质气体从三维液滴场210A穿过时,不同粒径大小液滴共同作用,高密度的微纳米液滴和和三维运动液膜主要与微纳米颗粒物、液滴及气体发生扩散粘附、凝集、扩散漂移、热漂移、斯蒂芬流、热泳等过程对气体进行净化。三维多粒径液滴场或三维运动液膜气液反应、甩液空间210内的饱和蒸汽、气液温度梯度、化学浓度梯度、涡流效应等都会促进扩散粘附、凝集、扩散漂移、热漂移、斯蒂芬流、热泳等过程。
较大的颗粒物主要通过与较大的液滴和三维运动液膜发生惯性碰撞、拦截等相互作用而得到净化。当涡流气体经过下层微细液雾时,可能有部分微细小液雾会随气流运动,但是当气流经过上层大液滴层时,这些液雾也会被洗涤除去。另外,通过设置旋转式的气液分离器701,可以防止少数微纳米液滴被气流带出壳体进入室内。
另外涡流导风板500上可以开有密密麻麻的文丘里孔,以形成板式填料塔泡沫净化效应。涡流导风板500与甩液盘101、甩液刷102之间形成文丘里缝,以模拟文丘里式净化效应。对于一些不溶于所用液体的颗粒物、液滴和少量气体,尤其是PM10以下颗粒物在多重冲刷效应作用下亦可被去除。
所有溶解、吸附、冲刷到液体里的污染物、细菌等均随液体一同经由回液口207处的进液阀308流入储液槽301内,且可以在液体中二次深度净化,例如,针对液体中细菌和甲醛等还原性有机物,可以通过在液体中添加适量的高锰酸钾等无毒害物质的方式来氧化杀灭和去除,而对于其余的有机污染物(例如VOCs等),可以通过设置在储液槽301中的由活性炭等多孔材料制成的净化网304吸附去除。另外,如果提高换液频率,则无需添加添加物,同样可以起到很好地净化效果。
另外,为了避免二次污染,提高空气净化器1000的自清洁性能,涡流导风板500、甩液盘101、甩液刷102、储液槽301、供液管601、液体分布器606、吸液管605等部件都可以选择用疏油的材料制成,同时选用疏油防锈材料制造内壳204和支架213等,从而可以防止长期使用空气净化器1000时,空气净化器1000内产生油污、滋生细菌、生锈等问题。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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。
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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
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,还可以是通信;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。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。
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。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种空气净化器,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体内具有甩液空间,所述壳体上形成有与所述甩液空间连通的进风口;
储液装置,所述储液装置设在所述壳体内;以及
甩液装置,其中所述甩液装置设在所述甩液空间内,甩液装置包括甩液组件,所述甩液组件被构造成将供向所述甩液组件的液体转化为形成在所述甩液组件所在的三维空间内的三维液场,所述三维液场包括三维液滴场和三维液膜场中的至少一个,所述三维液滴场由一种或多种粒径液滴以预定的分布模式构成,所述三维液膜场由形成在所述甩液组件上的液膜构成,所述甩液装置用于将由所述储液装置供向所述甩液装置的液体转化为所述三维液膜场和/或三维液滴场以吸附由所述进风口进入到所述甩液空间内的空气中的杂质污染物并从所述出风口送出。
2.根据权利要求1所述的空气净化器,其特征在于,所述壳体包括:
外壳,所述外壳的侧壁上形成有所述进风口;和
至少一层内壳,至少一层所述内壳设在所述外壳内,且所述内壳和所述外壳在所述出风口处密封连接,所述出风口位于所述内壳的顶部,所述内壳内限定出所述甩液空间,所述内壳的底部形成有回液口,其中所述甩液装置设在所述内壳内,所述储液装置设在所述回液口的下方,所述内壳的下部形成有与所述进风口连通的连通口。
3.根据权利要求2所述的空气净化器,其特征在于,进一步包括:至少一个导风板,所述至少一个导风板彼此间隔开地设在所述进风口和所述连通口之间或者所述内壳内。
4.根据权利要求2所述的空气净化器,其特征在于,所述储液装置为储液槽,所述储液槽内设有净化网以将所述储液槽内部分隔成回收腔和位于所述回收腔下方的供液腔,其中所述回收腔与所述回液口连通,所述供液腔与所述甩液空间连通以向所述甩液空间内供入液体。
5.根据权利要求4所述的空气净化器,其特征在于,所述回液口处设有回液管,所述回液管形成为漏斗状,且所述回液管的上端与所述内壳的底壁密封连接,所述回液管的下端伸入到所述储液槽内。
6.根据权利要求4所述的空气净化器,其特征在于,所述储液槽内设有杀菌消毒剂。
7.根据权利要求4所述的空气净化器,其特征在于,所述内壳内的邻近所述出风口的一侧设有气液分离器或除雾填料。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的空气净化器,其特征在于,所述甩液组件包括转轴和至少一个甩液盘,所述至少一个甩液盘可拆卸地连接在所述转轴上,其中所述至少一个甩液盘绕所述转轴的中心轴线可转动,所述旋转轴线为所述转轴的中心轴线。
9.根据权利要求8所述的空气净化器,其特征在于,所述甩液盘为多个且所述多个甩液盘在所述转轴的轴向上间隔开分布,所述多个甩液盘中的至少两个的面积不相等。
10.根据权利要求8所述的空气净化器,其特征在于,每个所述甩液盘为锥形结构、圆盘或疏松多孔结构、网状片层结构或叶状结构。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的空气净化器,其特征在于,所述甩液组件包括转轴和至少一个甩液刷,每个所述甩液刷包括多个刷毛,所述至少一个甩液刷可拆卸地连接在所述转轴上,其中所述至少一个甩液刷绕所述转轴的中心轴线可转动,所述旋转轴线为所述转轴的中心轴线。
12.根据权利要求11所述的空气净化器,其特征在于,所述多个甩液刷中的至少两个所述甩液刷的所述刷毛的尺寸和/或结构不同。
13.根据权利要求1-7中任一项所述的空气净化器,其特征在于,所述转轴形成为中空管状,所述转轴上形成有多个通液孔以使所述液体由所述多个通液孔甩出。
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