CN107076442A - 产生用于空气加湿的微水滴的装置和具有所述装置的加湿系统 - Google Patents
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Abstract
本发明显示了一种加湿装置(1)，其中由具有微细孔的振动栅网来雾化水。所述栅网是由阀设备供给的贮存器的一部分，所述阀设备允许将来自导管的水经过装置内部的若干水管线引导回导管或者引导入贮存器中。所述装置和具有所述装置的系统允许以几乎不可视觉检测到的非常细的水雾来湿润和/或冷却诸如房间的隔室。所述系统和装置适合于是少量维护保养的永久性设备的一部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于产生微水滴的装置、一种操作所述装置的方法和一种使用所述装置加湿隔室的系统。
背景技术
通过蒸发水加湿空气的装置是众所周知的。同样已经预期到使用微细雾化的微水滴来分散开空气加湿(2010年9月2./3.，第16项“Forschen und Bauen im Kontext vonEnergie und Umwelt”讨论会状况中Ch.Vogel、Gruniger博士、Wellig博士的“Einbehagliches Raumklima durch direkte adiabate Raum-luftbefeuchtung mit Tropfen(DAR)”)。然而，该方案迄今未被用于适于日常使用的实际设施中。WO2008/100077A1显示了一种被装入建筑物的水管中并与其相连的加湿器。该加湿器使用贮存器底部处的压电振动器，并且提供来自贮存器并在贮存器上方被排出的雾化水。为了在加湿器停止以及贮存器中残留预定量的水时防止细菌，建议利用干燥器来除去贮存器中的水。WO2010/015124A1显示了另一种加湿器，所述加湿器具有贮存器、贮存器底部处的超声波换能器和从贮存器向上延伸的导雾管。US2002/0163090A1和JP2006292249A同样显示了加湿器。
发明内容
因此，本发明所解决的问题是提供一种改进的加湿器、并且特别是以微细水滴给房间或者其他隔室提供成本和能量有效且卫生安全的加湿，所述加湿器适用于室内(诸如，房间及其他隔室)的永久性设备，并且其适用于以设备的长寿命周期每天使用。
该问题通过根据本发明的装置和系统来解决。
所述装置包括：具有用于连接输水导管的流入连接器和流出连接器的通过管道、具有水管线并连接至所述管道和装置的贮存器的阀设备，所述阀设备设置成用于将贮存器装填到预定装填水位，所述贮存器在一侧分别由装置的微滴产生器的穿孔膜片或者栅网闭合，所述栅网被设置成由所述贮存器中存在的水覆盖栅网的一侧，并且当微滴产生器的栅网被振动时，形成装置的微水滴出口的栅网从栅网的另一侧释放微滴，所述装置进一步包括用于控制阀设备和微滴产生器的控制单元。
已经发现，具有栅网微滴产生器、带有通向贮存器的进口和出口的通过管道、和受控的阀设备的所述装置产生了如下一种装置：当所述装置被安装到隔室(特别是房间)的壁或者顶上时可以可靠地避免漏水、并且可以可靠地避免形成卫生问题数量的残余水。当在用于若干隔室(诸如，房间或者储柜或者动物饲养箱，其包括通向若干隔室的闭环输水导管)的加湿或者绝热冷却的系统中使用时，所述装置允许隔室的受控安全加湿。所述装置被串联地连接到水管线中并且被设置成将微滴释放到相应隔室中。至少一个加湿传感器且特别是每个隔室一个的加湿传感器允许控制一个或若干个装置。
在一个优选的实施例中，贮存器在远离栅网并且在贮存器的装填水位上方的位置处设置有压力平衡开口。所述开口允许被动地避免栅网上的超压以及由此非常可靠且独立于阀门控制地执行该功能。栅网的超压可以导致水通过水滴从栅网滴出，所述水滴大到足以可视地检测到或者可以对隔室中的家具或者货物有害。同样，栅网本身可以受超压损害并且其使用寿命可能缩短。在这方面通过优选的实施例来改进装置和系统。
在进一步的优选实施例中，所述装置允许冲洗水管线并且为此在管道内部包括节流阀，并且所述阀设备在节流阀前方的管道的上游位置处设置有与管道连接的第一管线、以及在节流阀后方的管道的下游位置处设置与管道连接的第二管线，并且具有通向贮存器的第三管线，所述阀设备可由控制单元控制，以在阀设备的一个位置中连接阀设备内部的第一管线和第二管线而同时第三管线与第一和第二管线断开，并且在阀设备的第二位置中连接第三管线和管道。阀设备的水管线的冲洗确保了随时没有可以由装置和系统形成的卫生问题。
进一步优选的是，所述装置且特别是其阀设备包括设置成检测贮存器内部水的预定装填水位的水位检测器。就栅网上的贮存器水压而论，这允许将贮存器中的水量控制到万无一失并且从而使栅网的使用寿命最优化。在优选实施例中，水位检测器与第一装填水位电极和第二装填水位电极一道工作，以提供所述贮存器中的水的导电率的测量。特别是，可由第三电极提供排空水位和满水位之间的补充装填水位，所述第三电极被提供并且设置成用于检测其他装填水位。优选实施例使用金属或者金属化栅网作为第二装填水位电极。另一方面，对于装置和系统的完全控制而言，优选的是设置低水位传感器，以通过传感器信号来检测所述贮存器中的水的零水位，且特别是其中低水位检测器包括栅网。
对于具有超压开口的实施例，为了避免贮存器中的水污染的任何机会，所述开口设有透气但不透颗粒式封闭盖，特别是疏水性膜片。在进一步的优选实施例中，将水从阀设备提供给贮存器的水管线在一个允许通过进入贮存器的水冲洗栅网的位置处敞开至贮存器。这允许除去气泡，所述气泡当装填贮存器时可能在该冲洗水流中出现在栅网上。
发明的进一步方面是一种用于操作根据权利要求12所述装置的方法。因此，在例如由传感器信号(其向控制器发出隔室中的空气低于湿度阈限的信号)发出用微水滴进行加湿的请求或绝热冷却的请求时，通过控制阀设备从管道给贮存器装填水直到装填水位。在已经达到所述装填水位之后，阀设备停止进一步向贮存器供水，并且利用来自管道的水从管道通过多根从管道到阀设备和从阀设备返回管道的水管线，来连续或者有规律地冲洗阀设备，并且通过振动地驱动栅网从容纳在贮存器中的水中产生微水滴。
在贮存器中的水已经被完全用完之后，取决于持续的加湿请求或者无加湿请求，重复装填和微滴产生步骤二者之一，或者仅当贮存器保持排空的时继续水管线和阀设备的冲洗。
在从属权利要求以及以下优选实施例的说明中列出了其他有利的实施例。
附图说明
发明的更好理解和不同于以上阐述的那些的目的将从以下其详细说明中变得显而易见。所述说明参照了附图，其中：
图1示意性地显示了若干隔室，所述隔室由根据发明的装置、系统和方法来加湿或冷却；和
图2示意性地显示了根据发明的装置的实施例。
具体实施方式
图1显示了四个隔室。所述隔室可以是建筑物的房间，诸如办公室或者起居室。所述隔室还可以是用于食品的展示橱柜、动物饲养箱、冷藏库、或者由可以利用微水滴的细水雾或换句话说喷雾或同样雾化水实施的绝热冷却来加湿和/或冷却的任何其他隔室。
当然，不限制隔室的数量，例如房间的数量。如以下所说明那样，可加湿仅一个隔室或者大量的隔室。为了简化附图起见未显示门和窗及隔室的其他特征。输水导管20显示成起源于水源并且通向应被加湿的所有房间。所述水可以是自来水或者优选可以是软化水，所述软化水可以通过臭氧或者利用紫外线灯另外处理过、和/或可以利用银离子处理过。所述水在导管20内沿箭头W的方向流动。
加湿装置1设置在该导管中，并且如参照图2所阐明那样与导管串联连接，图2显示了所述装置的一实例。因此，每个装置1具有用于与导管串联的水自导管进入的进口连接器和水从装置流出返回到导管中的出口连接器。电源同样被连接至每个装置。所述电源可以是单独用于每个装置的，或者可以如所示那样是由同样通向隔室的供电线缆22提供的。优选地，用于装置的供电电压是低电压，从而在大部分国家所述线缆可与供水管线结合，因为该低电压没有危险。除了电源之外，所述线缆22可包括连接至每个装置的控制器的电气控制线路。
用于湿度的传感器35优选存在于每个隔室中。传感器35可以无线地连接至每个装置1的控制器，如在一个隔室中由从传感器35指向装置1的箭头所示。所述连接可以是蓝牙连接。或者传感器可电气地连接至线缆22并且从而可通过电线与相应装置1的控制器连接。传感器35还可以是装置1的一部分，如图2中的实例所示。优选地，每个隔室具有连接至同一隔室中的装置1的传感器35。也可以设定成，为两个或更多个装置1提供一个传感器，所述两个或更多个装置然后分别对相同传感器信号或者加湿请求做出反应。
每个装置1具有用于雾化水的出口12。代替术语“雾化”，还使用术语“喷雾”。术语“微滴”在此是指由各自具有微孔的振动栅网或者膜片生成的非常细的水滴。该技术从用于吸入目的的医疗雾化器中是非常公知的。提供了具有大量非常细孔的栅网。在栅网的一侧存在液体—在本发明中仅仅是水—并且孔细到水不会通过静止栅网。然而，当所述栅网以某一千赫振动时，极小的微水滴通过栅网并且作为具有微细尺寸的微水滴的薄雾在栅网的另一侧离开。所述各自带孔的膜片或者栅网和用于提供振动的压电振动器件和发电机对于本领域技术人员是众所周知的并且在市场上可获得。此处不详细阐述所述栅网、压电驱动器和发电机电路，因为这些部件及其连接是已知的。
图2更详细地示意性显示了一个装置1。显示了用于让水分别从管道或者装置的进口连接器3通过装置1到管道或者装置的出口连接器4的管道2。仅参照附图标记3和4示意性地描绘了用于将装置1以及管道2连接至输水导管20的连接器。其可以是标准的水管线连接器。因此，水在该管道中存在的压力下从导管20沿方向W穿过连接器3进入管道2，并且水将离开管道经过连接器4进入导管20。水管线6从管道2开始，在其开口16处连接至管道2并且通向仅通过框符示意性地显示的阀设备5。虚线显示了由阀设备5所提供的不同水流方向并且在以下将进行阐述。另一水管线7从阀设备5可回到管道2并且在开口17处连接至管道2。第三水管线8从阀设备5通向贮存器9。所述阀设备5由装置1的被称为控制器25的控制电路控制。其可以是基于本领域技术人员众所周知的微型电脑的控制电路。控制器25以及装置1的需要电源供电的其他构件是由已经提到的输电线22来供电的。如果需要处理经由控制线22'进入的外部控制信号，则这同样可由控制器25来完成。从而，所述控制器可从传感器35接收信号或者可如上所述无线地接收这种传感器。在该情况下，控制器25被连接至该实施例中未显示的装置1的无线接收器。所述控制器同样控制微滴产生器10的激活和非激活，所述微滴产生器包括提供装置1的微滴出口12的栅网11。
栅网11形成贮存器9的一部分，以使得贮存器中所容纳的水被喷雾并且在栅网的出口侧12离开装置1。
通过控制器25控制阀设备5来装填贮存器9，以使得所述阀设备5连接水管线6与水管线8、而同时所述阀设备阻断水管线7。由导管20所供应的水从而从通道2被装填到贮存器9中。优选地，管线8在栅网11附近通向贮存器9，以使得栅网表面被经由管线8进入贮存器的水冲洗。仅允许装填到在附图中以虚线显示的上部装填水位F。为了避免装得太满，设置至少一个装填传感器，所述传感器可优选包括下电极和上电极，以使得可以通过电阻测量装置检测到达上装填水位。当水位于下装填水位电极和上装填水位电极之间时，电阻测量装置将给出与水不连接电极的情况相比较低的值。在所显示的实施例中，下电极由栅网11本身提供，栅网至少是部分导电的，以使得其可起到装填水位电极的作用。上电极15是贮存器9内部的金属部分。两个电极11、15被连接到控制器25上，所述控制器25起电阻测量装置的作用并且从而可以当已经到达最大装填水位时进行检测。同样可设置中间电极18。该电极18同样由控制器25使用来测量下电极11和电极18之间的电阻。
当水已经到达贮存器9中的最大装填水位F时，控制器25将控制阀设备，以使水管线8从水管线6断开并且从而不再有水进入贮存器。控制器25然后起动微滴产生器10，所述微滴产生器振动栅网11以使水雾在出口12处离开装置1。因此，相应隔室中的空气将拥有在隔室的空气中蒸发的极细的微水滴。因此隔室将被加湿和冷却。在贮存器9中的水已经被完全用完之后，如果控制器仍接收到来自传感器35的控制器解读为需要再加湿的信号的信息，则可重复贮存器的装填步骤。装满的贮存器然后同样通过使其内容物雾化而被排空。如果有中间电极18进行优选额外装填水位检测，则当由控制器25检测到传感器35提出的加湿请求时不必完全排空贮存器。然后当贮存器的装填水位到达电极18时贮存器已经被装满。因此，只要存在加湿请求则贮存器9不会变空。仅在不再存在所述请求之后贮存器被完全排空。
当贮存器已经被排空并且不需要再加湿时，贮存器将保持水排空，直到控制器25识别到新的加湿请求。在该情况下，贮存器可被再次装填并且开始雾化。装置1的优选操作模式是，当不需要实际的加湿时贮存器9保持排空。如此，贮存器9中没有或者差不多没有残留的水并且因此不会为水的卫生性质担心。
当贮存器已经如所提及那样被装满时，控制器25控制阀设备5，以使水管线6(其不再分别连接至水管线8和贮存器)随后连接到水管线7，以使进入水管线6、阀设备5以及水管线7的水经由管道2离开装置并且流向连接至流出连接器的导管20。这样，管线6和7和阀设备一直被清洗，除了当用在流入连接器3处从导管20进入的新鲜水装填贮存器9时。这同样排除了关于在管线6和7和阀设备中留有残留水的担忧。当贮存器通过雾化其内容物而被排空时，以及当装置处于具有“非激活”状态并且排空的贮存器在等待由来自传感器35的信号触发的新的雾化请求时，出现新鲜水的流动。当然，未显示的主控制器可例如通过连接至每个装置的信号线22'来触发贮存器9的装填和雾化。这在具有所有装置1的整个系统应为功能控制而激活的情况下可以适用。
贮存器9优选设置有压力均衡开口19，所述开口远离栅网11并且在最大装填水位上方设置在贮存器处。该开口19保护栅网11在装填期间免受超压，并且在任何时候都避免贮存器中的水压变得过高。所述开口19可由透气但不透颗粒式封闭盖、特别是疏水性膜片闭合以避免贮存器的任何污染。
管道2优选包括节流阀23以确保在该阀设备绕过管道2连接管线6和7时将总有经过管线6、7和阀设备的流动。所述节流阀可以由本领域技术人员所知的任何节流器件形成，例如由所述管道2具有更小直径的一段形成。
贮存器9被成形为使得其中容纳的所有水雾化。取决于装置安装在隔室的壁或者天花板上，贮存器可具有不同形状以确保贮存器可被完全排空。因此存在着必需由安装人员依据安装条件来选择的两类装置。可以优选如此成形贮存器，以使得栅网不管是在壁安装位置还是天花板安装位置均位于最低高度。这种贮存器是优选的并且在图2中示意性地示出。也可以提供了具有处于不同位置中的两个栅网的贮存器9，从而根据装置的安装位置使不同的栅网处于操作状态。
因此，显示了一种加湿装置，其中由具有微细孔的振动栅网来雾化水。所述栅网是由阀设备供给的贮存器的一部分，所述阀设备允许将来自导管的水通过装置内部的若干水管线引导回导管或者引导进入贮存器中。装置和具有所述装置的系统允许以几乎不可视觉检测到的非常细的水雾来湿润和/或冷却诸如房间的隔室。所述系统和装置适合于是较少维护保养的永久性设施的一部分。
虽然目前显示和描述了发明的优选实施例，但是应当理解，发明不限于其而是可在不脱离以下权利要求的范围的情况下另外被不同地配备和实践。
Claims (15)
1.一种用于产生微水滴的装置(1)，所述装置包括：具有用于连接至输水导管的流入连接器(3)和流出连接器(4)的通过管道(2)、具有连接至所述通过管道(2)和连接至所述装置的贮存器(9)的水管线(6、7、8)的阀设备(5)，所述阀设备设置成用于将所述贮存器(9)装填到预定装填水位，所述贮存器(9)在一侧由所述装置的微滴产生器(10)的带孔栅网(11)闭合，所述栅网被设置成在所述栅网的一侧上由存在于所述贮存器中的水覆盖，并且当所述微滴产生器的栅网被振动时，形成所述装置(1)的微水滴出口(12)的所述栅网从所述栅网的另一侧释放微水滴，并且所述装置进一步包括用于控制所述阀设备(5)和所述微滴产生器(10)的控制单元(25)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述贮存器在远离所述栅网并且在所述贮存器的装填水位上方的位置处设置有压力均衡开口(19)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述通过管道(2)包括节流阀(23)，并且所述阀设备设置有在所述节流阀前方的所述通过管道(2)的上游位置(16)处与所述通过管道(2)连接的第一水管线(6)和在所述节流阀后方的所述通过管道(2)的下游位置(17)处与所述通过管道连接的第二水管线(7)，并且具有通向所述贮存器(9)的第三水管线(8)，所述阀设备能够由所述控制单元(25)控制，以在所述阀设备的一个位置中通过所述阀设备(5)使所述第一水管线(6)和所述第二水管线(7)相互连接、并在所述一个位置中使第三水管线(8)与所述第一水管线和第二水管线断开，并且在所述阀设备的第二位置中使所述第三水管线(8)以及由此所述贮存器(9)与所述通过管道(2)连接，特别是通过由所述阀设备(5)将所述第一水管线(6)与所述第三水管线(8)连接。
4.根据权利要求1到3中的一项所述的装置，包括设置成检测所述贮存器内部的水的预定装填水位的水位检测器(15、25)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述水位检测器包括第一装填水位电极和第二装填水位电极，以提供所述贮存器中的水的导电率的测量。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述水位检测器包括第三电极(18)，所述第三电极被提供并且设置成用于检测其他装填水位。
7.根据权利要求5或6中的一项所述的装置，其中所述第二装填水位电极由所述栅网(11)本身提供。
8.根据权利要求1到7中的任一项所述的装置，其中低水位传感器设置成通过传感器信号检测所述贮存器中的水的零水位，特别是其中所述低水位检测器包括所述栅网(11)。
9.根据权利要求2到8中的任一项所述的装置，其中所述压力均衡开口(19)设置有透气但不透颗粒式封闭盖，特别是疏水性膜片。
10.根据权利要求1到9中的任一项所述的装置，其中所述贮存器设有贮存器形状和所述贮存器内部的栅网位置，以使得当安装所述装置时所述装置在安装成水平栅网位置和安装成竖直栅网位置都能工作。
11.根据权利要求1到10中的任一项所述的装置，其中从所述阀设备通向所述贮存器的所述水管线(8)在一个将水引入所述贮存器以使水冲洗所述贮存器内的所述栅网表面的位置处终止于所述贮存器。
12.一种根据权利要求1到11中的一项所述装置(1)的操作方法，其中在遇到加湿请求时，通过控制所述阀设备(5)用来自所述通过管道(2)的水装填所述贮存器(9)直到所述装填水位，在已经到达所述装填水位之后，所述阀设备停止将水进一步供给到所述贮存器，所述阀设备被来自所述通过管道的水连续地或者定期地冲洗，并且通过振动地驱动所述栅网，从容纳于所述贮存器中的水产生微水滴。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在遇到加湿请求时所述贮存器被再装填，并且特别是当所述贮存器中的水位已经到达能被设置在所述贮存器中的额外装填水位电极(18)检测到的额外下装填水位时，所述贮存器被再装填。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述贮存器中的水已经被完全用完后，在不再存在加湿请求时，仅在所述贮存器保持排空的同时继续所述冲洗。
15.一种用于若干隔室(30-33)加湿或者绝热冷却的系统，所述隔室例如是房间或者储柜或者动物饲养箱，所述系统包括通向所述若干隔室的输水导管(20)、根据权利要求1到11中的任一项所述的装置，所述装置被串联地连接至所述输水导管(20)并且被设置成将微滴释放到相应所述隔室中，并且所述系统包括至少一个加湿传感器(35)，并且特别是每个隔室一个加湿传感器(35)，所述加湿传感器通过将其信号发送给所述装置的相应控制器来控制一个或者若干个装置。
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