CN104748263A - 一种采用空调冷凝水进行雾化加湿与空气净化的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用空调冷凝水进行雾化加湿与空气净化的装置，其特征在于：该装置主体为阵列式微管静电雾化器，包括蓄水部分、静电雾化部分；该装置还包括基底和水雾通路部分。当静电雾化部分无冷凝水通入时，由于放电电极绝缘介质头的介质阻挡作用，发生微弱放电甚至不放电；有冷凝水通入时，发生相对强烈的等离子体放电，将空调冷凝水静电雾化，产生细小的水雾以及大量的负氧离子。水雾能实现空气加湿，减少室内干燥诱发的疾病事件，且弱电离的小水雾能有效地凝聚空气中的颗粒污染物；同时等离子体放电产生大量的自由基活性粒子，能杀死空气中的细菌，将甲醛、苯等挥发性有机物分解成无毒物质。

Description

一种采用空调冷凝水进行雾化加湿与空气净化的装置
技术领域
本发明属于空气净化与加湿领域，特别涉及一种采用空调冷凝水进行雾化加湿与空气净化的装置。
背景技术
当前，空调一般分为室内机和室外机两部分，室内机安装在室内，实现各种功能，室外机安装在室外。空调设备主要利用空气压缩机和热交换器对室内环境温度进行调节，使人们拥有一个舒适的生活和办公环境。随着空调技术的不断发展和完善，现在已经形成成熟的体系，具备空气温度自动调节、抽湿和保鲜等智能化的特点。
每到冬季，气候异常干燥，室内空气湿度出现20％RH以下的情况，明显低于居室正常湿度40％～60％RH。冬季，居室小气候的最佳组合为：温度20～25℃，相对湿度45～65％RH。而每到夏天，空调在制冷的过程中，需要进行热交换，因此在冷凝管上会产生大量的冷凝水，空调冷凝水的不断形成也会导致室内空气湿度下降，造成人体的不适，增加疾病的发生概率。
一般来说，室内空气中的污染物一般包括VOCs、细颗粒物、细菌和病毒等。VOCs指的是甲醛、苯、甲苯等挥发性有机化合物，长期居住在挥发性有机化合物污染的室内，可引起慢性中毒，损害人体系统，甚至引发白血病。其中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，也就是我们常说的PM2.5的危害比较大，能通过呼吸道直接到达肺部而沉积，危害人体，当其中含有细菌或有毒物质时，更能引发癌症等疾病，对人体健康产生极大的威胁。
空调冷凝水是纯净水，滴入接水盘后会由排水管排出，直接成为废水，没有经过回收利用，因此会造成浪费，不符合可持续发展的需要。同时，空调产生的漏水问题给人们的生活造成极大的麻烦。这些问题至今都没有得到系统的解决。
现有的壁挂式空调器一般采用转轮无水加湿，其存在结构复杂、成本和运行费用高的问题。立柜式空调器采用湿膜加湿或超声波加湿，湿膜加湿需要对湿膜进行定期清洗，以免堵塞影响加湿效果；超声波加湿对水质也有一定的要求避免加湿过程产生过多的白粉；同时需要对容器进行定期清洗，防止细菌滋生。
目前空调使用的除尘技术主要分为物理过滤(纤维过滤网、HEPA过滤网等)和静电除尘(负离子发生器、静电集尘器、IFD等)。物理过滤最为简单和经济，但是其净化效率低，需要经常清洗更换，且由于富集了微生物，水分和有机大分子等，容易再次成为微生物繁殖的温床，有二次污染的隐患。采用干式静电除尘，容易产生大量臭氧，集尘板在空气流动时容易产生二次扬尘。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种采用空调冷凝水进行雾化加湿与空气净化的装置；
所述装置主体为阵列式微管静电雾化器，包括蓄水部分、静电雾化部分；
所述蓄水部分用于收集空调热交换器产生的冷凝水；所述静电雾化部分通过等离子体放电静电雾化空调冷凝水，产生微纳米级水雾，进行空气加湿与净化。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，其中包括空调热交换器1、蓄水槽2、金属毛细孔板3、特制金属毛细管放电电极4、接地金属孔板5、基底6、高压电源7；
图2是本发明的特制金属毛细管放电电极结构示意图；
图3是本发明的金属毛细管阵列式蜂窝状结构示意图；
图4是本发明的一个实施例示意图，其中包括空调室内机热交换器1、室内机冷凝水接水盘2、导水管3、室外机的热交换器4、室外机冷凝水接水盘5、室外机排水三通管6、室外机蓄水槽7、内置容器8、金属毛细孔板9、特制金属毛细管放电电极10、高压电源11、接地金属孔板12、排水三通管13、基底14。
具体实施方式
就本发明而言，最基础的实例在于提出了：一种采用空调冷凝水进行雾化加湿与空气净化的装置，该装置主体为阵列式微管静电雾化器，包括蓄水部分、静电雾化部分；该装置还包括基底和水雾通路部分。当静电雾化部分无冷凝水通入时，由于放电电极绝缘介质头的介质阻挡作用，发生微弱放电甚至不放电；有冷凝水通入时，发生相对强烈的等离子体放电，将空调冷凝水静电雾化，产生弱电离的微纳米级水雾，同时等离子体电晕放电产生大量的活性自由基和负氧离子，使空调具有加湿、除尘、除VOCs、灭菌、增加负氧离子的功能。
通过研究表明，静电雾化技术对实现空气的净化和加湿有着十分显著的作用。等离子体放电产生大量的自由基活性粒子，能有效地去除空气中的细菌、VOCs等有害物质；弱电离的水雾能对空气进行加湿，且能有效地凝聚空气中的细颗粒物，减低PM2.5的浓度；水雾中放电也能有效地抑制臭氧的生成，不会产生二次污染；负氧离子能降低人体血液中的复合胺浓度，有利于对氧气的吸收和利用，促进新陈代谢，对人体健康也有着显著地促进作用。
所述装置主体为阵列式微管静电雾化器，包括蓄水部分、静电雾化部分；所述蓄水部分用于收集空调热交换器产生的冷凝水；所述静电雾化部分包括放电电极，所述放电电极通过等离子体放电静电雾化空调冷凝水，产生微纳米级水雾和自由基活性粒子，进行空气加湿与净化。
所述装置还包括基底和水雾通路部分，所述基底位于接地金属孔板下方；所述水雾通路部分位于接地金属孔板和基底之间，将弱电离的微纳米级水雾通入室内环境中。
可选的，所述蓄水部分能有效地收集空调冷凝水，包括蓄水槽和排水管，当空调处于制冷模式时，蓄水槽收集室内机热交换器产生的冷凝水；当空调处于制热模式时，蓄水槽收集室外机热交换器产生的冷凝水；所述蓄水槽为双层结构，分为内槽和外槽，内槽比外槽高度低，当内槽收集的冷凝水过多时会溢出至外槽，通过排水管排出室外，维持一定的液面高度。
可选的，所述蓄水槽可以选择长方体、圆柱体等形状，可用有机玻璃或PVC等绝缘材料制成。
可选的，所述静电雾化部分包括金属毛细孔板、特制金属毛细管放电电极和接地的金属孔板；所述金属毛细孔板与蓄水槽底部相连接；所述特制金属毛细管放电电极镶嵌在金属毛细孔板上；所述接地金属孔板置于金属毛细管放电电极下方。
可选的，所述特制金属毛细管放电电极端部装有绝缘介质头，用于控制等离子体放电的发生，当放电电极内无冷凝水通入时，由于绝缘介质头的介质阻挡作用，发生微弱放电甚至不放电；当放电电极通入冷凝水时，发生相对强烈的等离子体放电，将空调冷凝水静电雾化，产生微纳米级的细小水雾。
可选的，特制金属毛细管放电电极绝缘介质头可选用聚四氟乙烯、PVC、陶瓷等绝缘材料制成。
可选的，所述放电电极还采用阵列式排布，多根特制金属毛细管呈蜂窝状排布，改善多管放电时电极周围电场的均匀性，减弱多管静电雾化时产生的电压边缘效应。
可选的，所述阵列式微管静电雾化器还包括高压电源，高压电源与放电电极相连，高压电源可选交流正弦高压电源，也可选直流或直流脉冲高压电源，高压电源的频率和电压可以调节，能够随产生水雾的速度而改变，保证合适的雾化量。
可选的，所述装置还包括水雾通路部分和基底，水雾从接地金属孔板的小孔喷出，在接地金属孔板和基底之间形成水雾区，空气从水雾区一端通入，带走含大量自由基活性粒子和负氧离子的水雾，从水雾区另一端排出，进入室内空气中。
在另一个实施例中，如图1所示：公开一种采用空调冷凝水进行雾化加湿与空气净化的装置，该装置的主体是阵列式微管静电雾化器，分为三个部分：蓄水部分、静电雾化部分、水雾通路部分。在靠近空调热交换器1的正下方固定一个阵列式微管静电雾化器，蓄水槽2收集空调热交换器1产生的冷凝水，蓄水槽2底板下有一金属毛细孔板3，特制金属毛细管放电电极4镶嵌在金属毛细孔板3上，接地金属孔板5置于特制金属毛细管放电电极4和基底6之间，金属毛细孔板3接高压电源7。
在另一个实施例中公开了一种采用空调冷凝水进行静电雾化加湿与空气净化的方法，蓄水槽2收集空调热交换器1产生的冷凝水，当特制金属毛细管放电电极4通入冷凝水时，发生等离子体电晕放电，进行静电雾化，从而产生微纳米级水雾，在接地金属孔板5和基底6之间形成水雾区。阵列式静电雾化器基底6收集的残留冷凝水和蓄水槽2内槽溢出至外槽的水也通过排水管排出室外。
在另外一个实施例中，如图2所示，本实施例不同在于：所述特制金属毛细管放电电极端部有一绝缘介质头，金属毛细管嵌入绝缘介质头，绝缘介质头的长度保证了加上高压电场且无液体通入时，发生微弱的等离子体放电甚至不放电，当通入液体时，发生相对强烈的等离子体放电，进行静电雾化。
在另外一个实施例中，如图3所示，本实施例不同在于：所述多根特制金属毛细管放电电极采用阵列式蜂窝状排列，扩大了各毛细管之间的间距，有效地减小了因库仑力带来的多管射流间的相互作用，减弱了电压边缘效应的影响。
在另外一个实施例中，如图4所示，本实施例公开了一种采用空调冷凝水进行雾化加湿与空气净化的装置，该装置利用空调本身的接水盘收集空调冷凝水，将冷凝水通入阵列式微管静电雾化器进行雾化，产生微纳米级水雾和自由基活性粒子，进行空气加湿与净化。
空调进行制冷时，室内机热交换器1将室内的空气冷却，产生冷凝水，通过固定于正下方的室内机冷凝水接水盘2收集；室内机的导水管3上端连接室内机冷凝水接收盘2，下端连接室外机排水三通管6的一端，将冷凝水导入室外机蓄水槽7，如果室内机产生的冷凝水不足，可以向室外机蓄水槽7添加少量的水。
空调进行制热时，在靠近室外机热交换器4的正下方固定一个室外机冷凝水接水盘5，收集热交换器外产生的冷凝水，通过室外机排水三通管6导入室外机蓄水槽7。
可选的，阵列式微管静电雾化器包括蓄水部分、静电雾化部分和水雾通路部分，通过静电雾化，产生微纳米级水雾和自由基活性粒子，实现空气加湿和净化。
可选的，蓄水部分包括室外机蓄水槽7，室外机蓄水槽7有一内置容器8，内置容器8和室外机蓄水槽7底部粘合，当通入静电雾化装置冷凝水过多时，冷凝水溢出内置容器8，维持一定的液面高度，保证金属毛细管中的液体流速在一定范围内，当冷凝水过多时，通过排水三通管13排出室外机。
可选的，金属毛细孔板9置于室外机蓄水槽7底部，特制金属毛细管放电电极10镶嵌在金属毛细孔板9上，参考图3所示特制金属毛细管放电电极结构；特制金属毛细管放电电极10下方有一接地的金属孔板12，当金属毛细孔板9加上高压电源11时，在特制金属毛细管放电电极10和接地金属孔板12之间产生一个高压电场，由于特制金属毛细管放电电极10端部绝缘介质头的介质阻挡作用，发生微弱的等离子体放电甚至放电不足以发生；当空调冷凝水或外部添加的水通入特制金属毛细管10，在绝缘介质头形成小液滴，在特制的金属毛细管放电电极10和接地金属孔板12之间的高压电场作用下，发生强烈的等离子体电晕放电，小液滴快速地发展为锥射流模式，产生微纳米级的细小水雾；在接地金属孔板12下方有一基底14，收集残留的冷凝水，通过排水三通管13排出室外。
可选的，高压电源11用于为静电雾化部分放电电极提供高压电，连接金属毛细孔板9，在特制金属毛细管放电电极10和接地金属孔板12之间形成高压电场，高压电源11可选用负脉冲高压电源，其频率不高于100kHz，脉冲高压电源的频率越高，放电电压越低，产生的活性自由基和负氧离子越多，但相应的等离子体温度会上升；电压越高，产生的水雾粒径越小。根据产生水雾的速度，可以选择不同的工作频率和电压。
可选的，水雾通路部分位于接地金属孔板12和基底14之间，所述水雾在接地金属孔板12和基底14之间形成水雾区，空气从水雾区一端通入，带走含大量自由基活性粒子和负氧离子的微纳米级水雾，从水雾区另一端排出，进入室内空气中。
等离子体电晕放电产生大量的OH-、活性粒子，并且空气等离子体中的一些粒子与细小水雾作用后，在一系列的物理化学作用过程后，生成大量的负离子O2 -、等，携带大量自由基活性粒子和负氧离子的微纳米级水雾对空气实现加湿和净化，使空调具有加湿、除尘、除VOCs、灭菌、增加负氧离子的功能。
本发明使空调具有加湿、除尘、除VOCs、灭菌、增加负氧离子的功能，表现出更加舒适、节能、无噪声、环保、普适的优点，具体表现在以下几点：
第一，通过静电雾化空调冷凝水进行空气加湿，使空调制冷时产生的冷凝水变为水雾，返还到室内，能有效地增加空气湿度，同时也能解决秋冬因气候引起的室内干燥问题，在特别干燥的地区，还可以向室外机的蓄水槽添加一定量的水，通过加湿作用改善室内环境，增加人体舒适感。
第二，利用空调制冷和制热产生的空调冷凝水，将其静电雾化返还到室内空气中，既节省了室内空气加湿所需消耗的水，也避免了空调冷凝水直接排放到室外环境中带来的浪费，同时也减少了室外机漏水给生活带来的不便。
第三，该装置的阵列式微管静电雾化器，特别设计了金属毛细管放电电极的结构，在金属毛细管的端部设计了一个绝缘介质头，用于控制等离子体放电的发生，当毛细管内无冷凝水通入时，由于绝缘介质头的介质阻挡作用，发生微弱放电甚至不放电；当放电电极通入冷凝水时，发生相对强烈的等离子体放电，将空调冷凝水静电雾化，产生微纳米级的细小水雾。
第四，本装置采用阵列式微管放电技术，设计了阵列式蜂窝状结构，扩大了喷雾源的间距，有效地减小了因库仑力带来的多管射流间的相互作用，改善喷雾源周围电场的均匀性，优化雾化特性，减弱了电压边缘效应。
第五，进行静电雾化时，由于水雾的存在，有效地抑制了臭氧的产生，同时等离子体电晕放电产生大量的自由基活性粒子和负氧离子，能有效地去除空气中的VOCs、细菌等有害物质，弱电离的水雾能有效地凝聚空气中的细颗粒物，减低PM2.5的浓度。
第六，该静电雾化空调冷凝水进行空气加湿和净化装置在大气下即可进行操作，设备简单，操作方便，价格低廉，且等离子体放电后无毒副产物，整个静电雾化过程无噪声产生。

Claims (10)

1.一种采用空调冷凝水进行雾化加湿与空气净化的装置，其特征在于：所述装置主体为阵列式微管静电雾化器，包括蓄水部分、静电雾化部分；所述蓄水部分用于收集空调热交换器产生的冷凝水；所述静电雾化部分通过等离子体放电静电雾化空调冷凝水，产生微纳米级水雾，进行空气加湿与净化。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，优选的，所述蓄水部分包括蓄水槽和排水管；所述蓄水槽包括内槽和外槽，内槽高度低于外槽高度，当内槽收集的冷凝水过多时会溢出至外槽，通过排水管排出室外。
3.根据权利要求书2所述的装置，其特征在于，所述蓄水槽的形状选用长方体、圆柱体或其他形状；所述蓄水槽选用有机玻璃，PVC或其他绝缘材料制成。
4.根据权利要求书2所述的装置，其特征在于，所述静电雾化部分包括金属毛细孔板、特制金属毛细管放电电极和接地金属孔板；所述金属毛细孔板与蓄水槽底部相连接；所述特制金属毛细管放电电极镶嵌在金属毛细孔板上；所述接地金属孔板置于金属毛细管放电电极下方；所述特制金属毛细管放电电极端部装有绝缘介质头，用于控制等离子体放电的发生。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，当特制金属毛细管放电电极无冷凝水通入时，由于放电电极绝缘介质头的介质阻挡作用，不发生放电；有冷凝水通入时，发生等离子体放电，将空调冷凝水静电雾化，产生微纳米级的水雾以及大量的负氧离子。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述特制金属毛细管放电电极采用阵列式蜂窝状排布，绝缘介质头选用聚四氟乙烯、PVC、陶瓷或其他绝缘材料制成。
7.根据权利要求书5所述装置，其特征在于，所述接地金属孔板上开有小孔，所述微纳米级水雾以及负氧离子通过接地金属孔板的小孔排出。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括高压电源，高压电源与金属毛细孔板相连，在特制金属毛细管放电电极和接地金属孔板之间形成高压电场。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述高压电源可选交流正弦高压电源，也可选直流或直流脉冲高压电源；所述高压电源的频率和电压可以调节。
10.根据权利要求书4所述装置，其特征在于，所述装置还包括基底和水雾通路部分，所述基底位于接地金属孔板下方；所述水雾通路位于接地金属孔板和基底之间，所述水雾在接地金属孔板和基底之间形成水雾区，空气从水雾区一端通入，带走含自由基活性粒子和负氧离子的微纳米级水雾，从水雾区另一端排出，进入室内空气中。
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