CN105617808B - 静音除尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静音除尘装置，吸附区与负压腔连通，在负压腔内设有风机，吸附区设有进风口；所述吸附区设有多个吸附竖向隔板组成的迷宫结构，吸附竖向隔板至少在迎风面设有吸附层；吸附区位于吸附盘上，吸附盘内填充有吸附液；还设有泵体，泵体两端分别与进液单向阀和排液单向阀连接，进液单向阀通过管路与吸附盘连接，排液单向阀通过管路与吸附区的上部连接；至少两个泵体相对布置，在泵体之间设有半导体制冷片；在泵体内设有可变体积的驱动腔，驱动腔位于靠近半导体制冷片的位置。通过采用吸附区和吸附盘的结构，配合热动力驱动的静音泵，能够在确保除尘效果的同时，大幅降低噪音。在最低噪音的模式下，本发明的噪音仅22分贝。

Description

静音除尘装置

技术领域

本发明涉及除尘领域，特别是一种静音除尘装置。

背景技术

与干式除尘相比，湿式除尘具有较大的优势，主要为除尘效果好；使用一段时间后，阻力降不会急剧增大；不用频繁更换滤芯。湿式除尘代表了除尘的发展方向。

与工业除尘领域相比，因为家庭室内的环境通常较为洁净，在家用领域对除尘的强度要求不高，但是对于环境噪声要求较高。中国专利文献CN 103933818 A公开了一种湿式负离子除尘装置，包括壳体，壳体上设有进气管和排气管，壳体内设有液相迷宫，液相迷宫的进气口与进气管连通，出气口与排气管连通；所述的液相迷宫至少部分地浸没在液体内。所述的液相迷宫由多个水平布置的隔板交错布置而成，至少在隔板的迎水面设有刚毛层，在液相迷宫进气口的上部设有负离子装置，负离子装置中的放电极与电源的正极连接，所述的液相迷宫为导电体，液相迷宫与电源的负极连接或接地。该发明通过采用湿式吸附的方式，配合液相迷宫的结构，有效吸附了空气中的灰尘，减少了室内的可吸附颗粒物。尤其是采用液相迷宫的结构，延长了空气与液体的接触时间，配合负离子装置的结构可以更好的将颗粒物吸附到液体中，提高除尘效果。由于空气需要经过水洗的步骤，因此该发明要求空气具有较高的动力，即压力降较大。而这增大了噪音，经测试，即便经过优化，风机与泵的噪音也超过50分贝。

中国专利文献CN 103203284 A公开了一种湿式静电除尘器，壳体的内部分为进气室、电极室和排气室，在进气室中设有喷水管头，其上装有喷嘴，在电极室中设有集尘管，其内穿设电极管，电极管的上端挂装在支撑架上，支撑架的外端通过电绝缘子与电绝缘管室支撑，且支撑架的外端与变压 / 整流器的高电压端负极相连，变压 / 整流器的低电压端接外供电源壳体接地，通过电极室内的电场变化控制清洗喷水。该发明去除 PM2.5 效率＞99%。

给喷水管头输送液体需要泵。现有技术中，有较多的用于输送流体介质的泵，例如活塞泵、离心泵和隔膜泵等。活塞泵是通过活塞在缸体内的往复运动，配合单向阀实现流体介质输送。离心泵是通过高转速旋转的泵叶产生的离心力实现流体介质输送。隔膜泵与活塞泵类似，是依靠机械力使振膜改变容积，配合单向阀实现流体介质输送。以上的泵因为存在机械部件，均不能满足低噪音工况下的使用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种静音除尘装置，在实现较好的除尘效果的同时，能够在较低的噪音条件下运行。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种静音除尘装置，吸附区与负压腔连通，在负压腔内设有风机，吸附区设有进风口；

所述吸附区设有多个吸附竖向隔板组成的迷宫结构，吸附竖向隔板至少在迎风面设有吸附层；

吸附区位于吸附盘上，吸附盘内填充有吸附液；

还设有泵体，泵体两端分别与进液单向阀和排液单向阀连接，进液单向阀通过管路与吸附盘连接，排液单向阀通过管路与吸附区的上部连接；

至少两个泵体相对布置，在泵体之间设有半导体制冷片；

在泵体内设有可变体积的驱动腔，驱动腔位于靠近半导体制冷片的位置。

在吸附区与负压腔之间设有吸潮区，吸潮区设有多个隔板组成的迷宫结构，隔板上设有吸潮层；

吸潮区位于吸附区的上方，吸附区与吸潮区之间通过连接通道连接。

在吸附区的迷宫结构内设有多个电极，吸附盘的内壁接地。

所述的驱动腔设有至少一个弹性膜片和导热片，导热片与半导体制冷片的工作面固定连接，弹性膜片与导热片互相连接成一个封闭的腔体，腔体内填充有工作介质。

腔体内还填充有石墨蠕虫；

石墨蠕虫按重量计与工作介质的比值为0.01~0.5：1；

石墨蠕虫的膨胀倍率大于199倍。

所述的工作介质为常压下沸点在30~100℃的液体。

所述的工作介质优选为丙酮或乙醚。

所述的驱动腔内设有连接块，连接块间隔的将弹性膜片与导热片连接，以将驱动腔隔离成多个互相连通的腔室。

所述的泵体位于负压腔内。

所述的半导体制冷片与提供可换向电流的驱动电源电连接。

本发明提供的一种静音除尘装置，通过采用吸附区和吸附盘的结构，配合热动力驱动的静音泵，能够在确保除尘效果的同时，大幅降低噪音。在最低噪音的模式下，本发明的噪音仅22分贝，主要是风机的噪音。优选的方案中，配合电极以静电方式除尘，PM10以下颗粒物的去除率达到95%以上。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中泵体的结构示意图。

图3为本发明中泵体优选的结构示意图。

图4为图2的A-A剖视示意图。

图5为本发明中泵体的优选的横截面示意图。

图6为本发明中泵体的另一优选的横截面示意图。

图7为本发明中电源的结构框图。

图8为本发明中单片机的电路图。

图9为本发明中继电器模块的电路图。

图中：泵体1，限位块11，进液单向阀2，排液单向阀3，驱动腔4，连接块41，弹性膜片42，导热片43，半导体制冷片5，风机6，负压腔7，吸潮区8，吸潮层9，进风口10，吸附区11，吸附层12，电极13，吸附液14，吸附盘15，连接通道16。

具体实施方式

如图1~6中，一种静音除尘装置，吸附区11与负压腔7连通，在负压腔7内设有风机6，本例中优选采用静音风机，吸附区11设有进风口10；

所述吸附区11设有多个吸附竖向隔板组成的迷宫结构，吸附竖向隔板至少在迎风面设有吸附层12；优选的吸附层12采用带有绒毛的结构，并利于吸水。吸附区11利用空气转折的离心力，使颗粒物被吸附在吸附层12的绒毛上。因此绒毛保持湿润，能够获得更好的吸附效果。

如图1中，吸附区11位于吸附盘15上，吸附盘15内填充有吸附液；，优选的方案中，吸附区11与吸附盘15活动的套接，当使用一段时间后，取下吸附区11和上方的其他组件，即可方便的清洗吸附盘15，并更换吸附液。吸附液采用泡沫较少的表面活性剂、PH值调节剂、水和用于灭菌的添加剂。

本发明的吸附区采用了两种除尘方案。一种除尘方案是吸附竖向隔板组成的迷宫结构部分浸没在吸附液内，以使位于下方的吸附竖向隔板能够通过毛细效应使吸附层12保持湿润，迷宫结构的气路不被吸附液封堵，在工作过程中始终保持通畅。位于下方的吸附竖向隔板浸没在吸附液内的部分，设有通孔，以使吸附液在吸附竖向隔板之间连通。该方案的除尘效果相对较弱，但是压力降小，利于通过变频器模块降低风机6的转速。适用于家庭的卧室内持续除尘。

另一种除尘方案是位于上方的吸附竖向隔板的下端浸没在吸附液内，通过毛细效应所有的吸附竖向隔板均能保持湿润，并且迷宫结构的气路部分的被吸附液封堵，从而实现水洗除尘的效果，其余结构与第一种方案的相同。这提高了吸附除尘的效果，但是压力降相对较大，需要提高风机的转速，噪音也相对增大。适用于客厅等位置的持续除尘。

为确保吸附竖向隔板足够湿润，并能够清洗吸附层12上累积的灰尘，本发明中采用了一种几乎没有机械部件的静音泵。如图1~6中，还设有泵体1，泵体1两端分别与进液单向阀2和排液单向阀3连接，进液单向阀2通过管路与吸附盘15连接，排液单向阀3通过管路与吸附区11的上部连接；也可以是仅与上方的吸附竖向隔板连接；

至少两个泵体1相对布置，在泵体1之间设有半导体制冷片5；半导体制冷片5设置在两个泵体1的平面之间；

在泵体1内设有可变体积的驱动腔4，驱动腔4位于靠近半导体制冷片5的位置。由此结构，当半导体制冷片5的两个工作面分别发热与制冷，使驱动腔4的体积间歇性发生变化，即可驱动泵体1进行输送，由于没有机械运动部件，本发明的静音泵能够实现几乎无噪音地工作。

在吸附区11与负压腔7之间设有吸潮区8，吸潮区8设有多个隔板组成的迷宫结构，隔板上设有吸潮层9；设置的吸潮区8能够吸附空气中的湿分。从而避免空气中的湿度过大。通过更换并干燥吸潮层9，吸潮区8能持续的工作，且使用成本较低。

如图1中，吸潮区8位于吸附区11的上方，吸附区11与吸潮区8之间通过连接通道16连接。连接通道16为本发明的结构中最长的直通道。在该通道即可吸附部分的湿分。本例中吸潮区8的顶部采用斜面，以增大位于上方的负压腔7的空间，提高风机6的效率。风机6优选采用涡轮静音风机。通过增大涡轮的直径、降低涡轮的转速，从而在不降低抽风效果的前提下，降低噪音。

在吸附区11的迷宫结构内设有多个电极13，吸附盘15的内壁接地。利用设置的电极13实现静电除尘，本例中电极13上加载的电压达到50-80千伏。

优选的方案如图4中，所述的驱动腔4设有至少一个弹性膜片42和导热片43，弹性膜片42采用橡胶材质，优选采用氟橡胶，导热片43采用铜、铝或银，导热片43与半导体制冷片5的工作面固定连接，弹性膜片42与导热片43互相连接成一个封闭的腔体，腔体内填充有工作介质。泵体1的壳体、弹性膜片42和导热片43通过螺栓、折边压紧或焊接连接的方式固定连接在一起。由此结构，通过导热片43将热量传递给工作介质，或者从工作介质传递给导热片43，以使工作介质加热和冷却。从而带动弹性膜片42的膨胀和收缩，进而推动泵体1内的流体介质，从进液单向阀2吸入，从排液单向阀3排出，则吸附液14被输送到吸附区11的顶部，以使吸附层12保持足够的湿润，多余的水流将累计的灰尘冲入到吸附盘15内。

进液单向阀2和排液单向阀3中均设弹性元件，例如弹簧、或弹性硅胶片，以使进液单向阀2和排液单向阀3在没有外部压力的条件下，保持密闭的状态。

腔体内还填充有石墨蠕虫；由此结构，便于工作介质内的热量传递。

石墨蠕虫按重量计与工作介质的比值为0.01~0.5：1；石墨蠕虫的膨胀倍率大于199倍。更高的膨胀倍率是有益的，能够避免石墨蠕虫在工作介质内沉淀，且通过增大的比表面积实现更好的热量传递效果。

所述的工作介质为常压下沸点在30~100℃的液体。所述的工作介质优选为丙酮或乙醚。以丙酮为例，丙酮的沸点为56.53 ℃，且几乎无毒。随着半导体制冷片5的一面加热到约60 ℃，驱动腔4内的工作介质沸腾，产生较多的气体，从而使该侧泵体内的弹性膜片42膨胀变形，驱动泵体内的流体介质从排液单向阀3排出；

而在半导体制冷片5的另一面则冷却到0-5℃，该侧驱动腔4内的工作介质快速凝结，弹性膜片42收缩变形，泵体内的流体介质从进液单向阀2被吸入。从而本发明巧妙的利用了半导体制冷片5一面发热另一面制冷的特性，充分降低了能耗。

优选的方案如图3中，所述的驱动腔4内设有连接块41，连接块41沿轴向间隔的将弹性膜片42与导热片43连接，以将驱动腔4隔离成多个互相连通的腔室。由此结构，便于将驱动腔4设置为较大的腔体，以提高泵送效率。设置的连接块41能够避免膨胀变形的弹性膜片42将泵体1完全封堵。进一步优选的，在泵体1内壁与弹性膜片42变形最大的部分相对应的位置还设有限位块11，设置的限位块11能够避免弹性膜片42将泵体1完全封堵。限位块11沿圆周布置多个，沿圆周的限位块11之间具有空隙。

由于半导体制冷片5制热的效率高于制冷的效率，因此给半导体制冷片5降温是必要的。降温装置采用风冷或水冷的方案。优选的如图1中，所述的泵体1位于负压腔7内。通过流动的风给半导体制冷片5降温。且输送的吸附液14也能够起到降温的效果。

如图7~9中，所述的半导体制冷片5与提供可换向电流的驱动电源电连接。由此结构，给半导体制冷片5交替提供不同方向的电流，需要注意的，半导体制冷片5的电流方向切换不可即时进行，需要在电流方向切换之前缓冲一段时间，以避免急剧的热胀冷缩损坏半导体制冷片5。图7中的温度传感器用于检测温度，设定一个温度上限与一个温度下限；当温度传感器检测的温度达到温度上限时，单片机控制相关继电器模块动作，继电器控制电源的输出，半导体制冷片开始制冷；当温度传感器检测的温度达到温度下限时，单片机控制继电器模块动作，半导体制冷片开始发热。

如图8中，单片机电路由STM32F103单片机，电阻R1，电容C1、C2、C3，晶振Y1，按键RESET1组成。STM32F103单片机是主控芯片。单片机的PB0~PB3端口用于检测温度传感器的信号。

如图9中，继电器的1端为衔铁外接阀门的输入端，2、3端为继电器两触头，3端与电源输入连接，4、5端为电磁线圈，线圈4端接电源，5端接继电器驱动信号。当5端输入高电平，线圈中无电流流通，则1、2闭合，所以继电器关闭；当5端输入低电平，线圈中有电流流通，由于电磁感应，将使1、3闭合，继电器开通。

为确保尽量连续的输送流体介质，如图5、6中，采用了更多的泵体1的结构，泵体1的数量为偶数个，各个泵体1沿着圆周布置，在泵体1之间设置半导体制冷片5，相邻的半导体制冷片5之间的电流流向相反。即泵体1内的驱动腔4同时被两个半导体制冷片5加热或制冷。从而提高输送效率，并接近连续输送。

以图1的结构为例说明本发明的工作原理，室外或室内的空气从进风口10进入，在吸附区11的迷宫内被湿润的吸附层12吸附，吸附层12的迷宫尤其适合吸附比重较大的颗粒物，其中PM10以上的颗粒物吸附效果大于99%。PM10以下的颗粒物吸附效果大于85%，除尘效果较为理想。经过电极13，颗粒物被进一步通过静电吸附到吸附盘15内，该处尤其适合去除PM10以下的颗粒物。吸附区11的压力降与磨阻效应、流束收缩效应和热力学效应相关。由于本发明采用静音风机，因此气流速度不高，在不经水洗的方案中压力降相对较小，在150pa至400pa之间。

净化后的空气经过吸潮区8吸附湿分，然后进入负压腔7给半导体制冷片5降温后，从风机6排出到室内。在此过程中泵体1持续将吸附液14输送至吸附区11的顶部，通过喷头使吸附层12保持湿润，并冲刷累积的灰尘。

以图3的结构为例进行说明泵体的工作原理，当驱动电源给半导体制冷片5提供电流，半导体制冷片5进入工作状态，半导体制冷片5的一面制热，例如图3中的左面，热量通过导热片43传递给驱动腔4内的工作介质，例如丙酮，当温度达到丙酮的沸点56.53 ℃，工作介质沸腾，并产生大量的丙酮蒸汽，弹性膜片42膨胀变形，将泵体1内的流体介质，例如水从排液单向阀3排出。根据一段设定的时间或者由温度传感器提供的反馈，驱动电源断开半导体制冷片5的电流，半导体制冷片5开始冷却。根据一段设定的时间或者由温度传感器提供的反馈，驱动电源给半导体制冷片5提供换向后的电流，半导体制冷片5原来制热的一面，例如图3中的左面开始制冷，使驱动腔4内的丙酮快速冷却，丙酮冷凝为液体，弹性膜片42收缩变形，在泵体1内产生负压，进液单向阀2开启，排液单向阀3关闭，流体介质在负压作用下进入到泵体1内。同时，半导体制冷片5的右面加热，开始驱动右侧的泵体1排出液体介质。随着驱动电源的电流交替换向，流体介质被持续的输送。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种静音除尘装置，其特征是：吸附区（11）与负压腔（7）连通，在负压腔（7）内设有风机（6），吸附区（11）设有进风口（10）；

所述吸附区（11）设有多个吸附竖向隔板组成的迷宫结构，吸附竖向隔板至少在迎风面设有吸附层（12）；吸附区（11）位于吸附盘（15）上，吸附盘（15）内填充有吸附液；还设有泵体（1），泵体（1）两端分别与进液单向阀（2）和排液单向阀（3）连接，进液单向阀（2）通过管路与吸附盘（15）连接，排液单向阀（3）通过管路与吸附区（11）的上部连接；至少两个泵体（1）相对布置，在泵体（1）之间设有半导体制冷片（5）；在泵体（1）内设有可变体积的驱动腔（4），驱动腔（4）位于靠近半导体制冷片（5）的位置，所述的半导体制冷片（5）与提供可换向电流的驱动电源电连接；

所述的驱动腔（4）设有至少一个弹性膜片（42）和导热片（43），导热片（43）与半导体制冷片（5）的工作面固定连接，弹性膜片（42）与导热片（43）互相连接成一个封闭的腔体，腔体内填充有工作介质。

2.根据权利要求1所述的一种静音除尘装置，其特征是：在吸附区（11）与负压腔（7）之间设有吸潮区（8），吸潮区（8）设有多个隔板组成的迷宫结构，隔板上设有吸潮层（9）；吸潮区（8）位于吸附区（11）的上方，吸附区（11）与吸潮区（8）之间通过连接通道（16）连接。

3.根据权利要求1所述的一种静音除尘装置，其特征是：在吸附区（11）的迷宫结构内设有多个电极（13），吸附盘（15）的内壁接地。

4.根据权利要求3所述的一种静音除尘装置，其特征是：腔体内还填充有石墨蠕虫；石墨蠕虫按重量计与工作介质的比值为0.01~0.5：1；石墨蠕虫的膨胀倍率大于199倍。

5.根据权利要求3所述的一种静音除尘装置，其特征是：所述的工作介质为常压下沸点在30~100℃的液体。

6.根据权利要求3所述的一种静音除尘装置，其特征是：所述的工作介质为丙酮或乙醚。

7.根据权利要求3所述的一种静音除尘装置，其特征是：所述的驱动腔（4）内设有连接块（41），连接块（41）间隔的将弹性膜片（42）与导热片（43）连接，以将驱动腔（4）隔离成多个互相连通的腔室。

8.根据权利要求1所述的一种静音除尘装置，其特征是：所述的泵体（1）位于负压腔（7）内。