CN108344077B - 一种智能静电雾化空气净化装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能静电雾化空气净化装置及其方法，包括壳体、绿植、一级水槽、二级水槽、导流管、高压静电发生器、雾化毛细管、枝杈状圆形电极、雾化导流罩、静音风机、过滤层、引流板、出风口、排水口；还包括控制处理单元和空气质量检测单元。本发明利用静电雾化空气净化技术，实现液滴雾化并荷电，然后利用荷电雾滴补集细颗粒物及有害气体，将物理净化、化学净化、绿植净化有机结合。同时，本装置的结构设计，解决了液滴雾化效果不佳、液滴流量随水面高度变化、积水等问题，又加入了智能化控制，实现了智能、高效、节能的净化效果，使静电雾化空气净化技术在家居领域完美应用。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种智能静电雾化室内空气净化装置及其净化方法。
背景技术
伴随着生活水平的提高，以及空气污染的严峻形势，人们对于环境质量的要求也在逐步提高，其中室内空气质量备受关注。一方面，由于室内建筑材料、家具装潢、厨房油烟、吸烟等，造成了大量的甲醛、尘螨等危害人体健康的微生物及有害气体；另一方面，大气污染日益严峻，国内城市秋冬季节严重污染状况频频可见，使室内空气质量更加恶化。因此人们对于一种智能、高效、节能的空气净化装置需求越发迫切。
传统空气净化器中采用物理过滤尘埃、混合负离子进行消除异味及有害气体，或者采用活性炭对空气进行多层过滤的方式进行空气的净化。但是多层过滤网以及活性炭的使用寿命较短，三到六个月就需更换。如使用时间过长，反而会积累尘螨，给使用者的健康带来危害。这种过滤除尘的传统方法，大大增加了使用成本及健康风险。
发明内容
为了避免和克服上述不足，本发明的目的是提供一种利用静电雾化空气净化技术实现液滴雾化并荷电，然后利用荷电雾滴捕集细颗粒物及有害气体的智能静电雾化室内空气净化装置及其净化方法。同时该装置集合物理净化、化学净化、绿植净化的净化方法，又安装了智能化控制装置，实现了智能、高效、节能的净化效果。
实现本发明的技术方案为：一种智能静电雾化空气净化装置，包括壳体和液滴荷电雾化器；
所述壳体的顶端设有放置绿植的一级水槽，壳体内部设有二级水槽，一级水槽和二级水槽连通；
所述二级水槽的下端安装液滴荷电雾化器，所述液滴荷电雾化器包括雾化导流罩、雾化毛细管、枝杈状圆形电极和高压静电发生器；所述雾化毛细管的上端与二级水槽连通，下端与雾化导流罩连通，枝杈状圆形电极安装在雾化导流罩内、且与雾化毛细管的下端呈轴向共线，枝杈状圆形电极与高压静电发生器连接；
所述雾化导流罩的下端设有风机，上部侧面设有开口，
所述壳体侧面靠近雾化导流罩的部位设有出风口。
上述方案中，所述雾化导流罩底面包括若干栅格扇叶状、围绕底面圆心辐射分布的开口扇叶，扇叶开口方向朝上，扇叶与底面夹角在45°～70°。
上述方案中，所述雾化毛细管下端插入U型细铜丝，U型细铜丝紧贴毛细管壁，U型细铜丝端口露在毛细管外面的尺寸为0.8～1.8mm。
上述方案中，所述雾化毛细管下端面有以端面圆心对称分布的十字状凹槽，凹槽深度在0.4～0.8mm。
上述方案中，还包括引流板；所述引流板为弓形，引流板与雾化导流罩下端连接，且位于雾化导流罩与风机之间。
上述方案中，所述枝杈状圆形电极底面为圆环，圆环上对称分布四个带有尖端的枝杈，尖端枝杈与底面圆环之间的夹角在30°～60°。
上述方案中，所述导流管与一级水槽连接的一端设有过滤网；所述出风口设有过滤层；所述风机底端进风口安装过滤层。
上述方案中，所述雾化导流罩与二级水槽通过卡槽可拆卸连接。
上述方案中，还包括控制处理单元和空气质量检测单元；
所述控制处理单元包括第一控制模块、显示模块和警示灯；所述空气质量检测单元包括粉尘浓度传感器、温湿度传感器、甲烷气体传感器和第二控制模块；所述粉尘浓度传感器用于检测环境中的粉尘浓度信号，温湿度传感器用于检测环境中的温度和湿度信号，甲烷气体传感器用于检测环境中的甲烷气体浓度信号；所述空气质量检测单元的第二控制模块将检测到的信号进行滤波处理并传送控制处理单元的第一控制模块，第一控制模块对信号进行分析，并与预设值进行对比，得出环境空气质量的结果，第一控制模块分别与显示模块、风机、警示灯和连接，并与云处理器通讯。
一种根据所述智能静电雾化空气净化装置的控制方法，包括以下步骤：
在种有绿植1一级水槽中的水，通过导流管过滤后，流入二级水槽；二级水槽中的水通过液滴荷电雾化器进行雾化并荷电；同时，空气通过风机进入到净化装置壳体内，气体在流经雾化导流罩底端形成旋流，使得空气与雾化荷电的液滴充分混合，在液滴荷电雾化过程中产生的臭氧及负离子有效杀死空气中的细菌、病毒，除去空气中的异味，分解空气中的有机物，中一级水槽中的绿植也能净化室内空气；
所述空气质量检测单元检测环境中的粉尘浓度信号、温度和湿度信号、甲烷气体浓度信号，第二控制模块将检测到的信号进行滤波处理并传送控制处理单元的第一控制模块，第一控制模块对信号进行分析，并与预设值进行对比，得出环境空气质量的结果，同时上传至云处理器，若计算结果为环境空气质量差，第一控制模块控制风机打开；若一段时间后并未得到改善，第一控制模块控制警示灯打开并远程通知操作人员。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明创新性的采用荷电雾滴对室内空气进行净化，同时将物理净化、化学净化、绿植净化有机结合。同时，本装置的结构设计，解决了液滴雾化效果不佳、液滴流量随水面高度变化、积水等问题，又加入了智能化控制，使静电雾化空气净化技术在家居领域完美应用。
2.本发明所述导流管与一级水槽贯通，上端有一层过滤网过滤一级水槽中的杂物。
3.本发明所述液滴荷电雾化器与二级水槽之间通过卡槽连接，可以整体拆卸。
4.本发明中所述雾化导流罩侧面上半部分设有开口，底面为栅格扇叶状、围绕底面圆心辐射分布的开口扇叶，开口方向朝上，开口扇叶与底面夹角在45°-70°之间，可以形成旋流场，有利于液滴与细颗粒物的充分混合。
5.本发明中雾化毛细管下端插入“U”型细铜丝，“U”型细铜丝紧贴毛细管壁，“U”型细铜丝端口露在毛细管外面的尺寸在0.8-1.8mm之间，可以在较低的电场强度下使液滴雾化，提高液滴的雾化效果；毛细管下端面有以端面圆心对称分布的十字状凹槽，凹槽深度在0.4-0.8mm之间，在毛细管的局部尖端处形成高强度电场，更有利于液滴的雾化。
6.本发明中所述枝杈状圆形电极底面为圆环，圆环上对称分布四个带有尖端的枝杈，尖端枝杈与底面圆环之间的夹角在30°-60°之间，可以使电极尖端处形成高强度电场，提高雾化效果，同时电极为圆环状，有效防止了净化器的积水现象。
7.本发明中所述出风口设有防止补集细颗粒物后的液滴随风场吹走的滤层。
8.本发明中所述引流板7呈“弓”形，与雾化导流罩10下端连接。引流板一方面保证气流进入液滴荷电雾化器中进行净化，另一方面，从引流板侧面流经的空气将夹带液滴在出风口6过滤，防止积水产生。
9.本发明中所述过滤层安装在静音风机底端，可以拆卸，过滤层由HEPA膜制成。
10.本发明中空气质量检测单元可在环境中布置一个或者多个，使得对整个环境的检测更为准确。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的液滴荷电雾化器示意图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为本发明实施例的雾化毛细管结构一示意图；
图5为本发明实施例的雾化毛细管结构二的侧视示意图；
图6为本发明实施例的雾化毛细管结构二的俯视示意图；
图7为本发明实施例的枝杈状圆形电极结构的侧视示意图；
图8为本发明实施例的枝杈状圆形电极结构的俯视示意图；
图9为本发明实施例的空气质量检测单元与控制处理单元示意图。
图中，1.绿植；2.导流管；3.二级水槽；4.排水口；5.高压静电发生器；6.出风口；7.引流板；8.静音风机；9.过滤层；10.雾化导流罩；11.枝杈状圆形电极；12.控制处理单元；13.雾化毛细管；14.一级水槽；15.空气质量检测单元；16.温湿度传感器；17.粉尘浓度传感器；18.第一控制模块；19.第一无线传输模块；20.4G模块；21.LED警示灯；22.LCD显示模块；23.甲烷气体传感器；24.金属丝；25、第二控制模块；26、第二无线传输模块。
具体实施方式
下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1一种智能化静电雾化室内空气净化装置，所述壳体的顶端设有放置绿植1的一级水槽14，壳体内部设有二级水槽3，一级水槽14和二级水槽3连通；所述二级水槽3的下端安装液滴荷电雾化器，所述液滴荷电雾化器包括雾化导流罩10、雾化毛细管13、枝杈状圆形电极11和高压静电发生器5；所述雾化毛细管13的上端与二级水槽3连通，下端与雾化导流罩10连通，枝杈状圆形电极11安装在雾化导流罩10内、且与雾化毛细管13的下端呈轴向共线，枝杈状圆形电极11与高压静电发生器5连接；所述雾化导流罩10的下端设有风机，所述风机优选为静音风机8，上部侧面设有开口，所述壳体侧面靠近雾化导流罩10的部位设有出风口6。还包括引流板7；所述引流板7为弓形，引流板7与雾化导流罩10下端连接，且位于雾化导流罩10与风机之间。
如图1所示，所述导流管2与一级水槽14贯通，上端有一层过滤网过滤一级水槽14中的杂物，同时流过导流管2的液体流量要大于雾化毛细管13的流量，这样就保证了二级水槽3中的水，始终保持满的状态，使得雾化毛细管13末端水压保持恒定。
如图1、图2所示，所述液滴荷电雾化器的雾化导流罩10与二级水槽3之间通过卡槽连接，可以整体拆卸。其中雾化毛细管13固定在雾化导流罩10上端，与二级水槽3贯通，枝杈状圆形电极11与雾化毛细管13呈轴向分布，轴向距离在8-12mm之间，此距离范围使得电场强度适中，更有利于液滴雾化。雾化毛细管13接地，枝杈状圆形电极11与高压静电发生器5连接，其中高压静电发生器5产生的高压直流电电压在7-12kv之间；
如图2、图3所示，所述雾化导流罩10侧面上半部分设有开口，底面为栅格扇叶状、围绕底面圆心辐射分布的开口扇叶，开口方向朝上，开口扇叶与底面夹角在45°-70°之间。此种结构可以形成旋流场，有利于液滴与细颗粒物的充分混合。
如图4、图5、图6所示，所述雾化毛细管13有两种结构。结构一如图4所示：毛细管下端插入“U”型细铜丝，“U”型细铜丝紧贴毛细管壁，“U”型细铜丝端口露在毛细管外面的尺寸在0.8-1.8mm之间。结构一可以在较低的电场强度下使液滴雾化，提高液滴的雾化效果；结构二如图5所示，毛细管下端面有以端面圆心对称分布的十字状凹槽，如图6所示，凹槽深度在0.4-0.8mm之间。结构二在毛细管的局部尖端处形成高强度电场，更有利于液滴的雾化。
如图7、图8所示，所述枝杈状圆形电极11底面为圆环，圆环上对称分布四个带有尖端的枝杈，尖端枝杈与底面圆环之间的夹角在30°-60°之间，此种结构可以使电极尖端处形成高强度电场，提高雾化效果。同时电极为圆环状，有效防止了净化器的积水现象。
如图1所示，所述出风口6设有防止补集细颗粒物后的液滴随风场吹走的滤层，防止液滴吹走，造成二次污染。
如图1所示，所述引流板7呈“弓”形，引流板一方面保证气流进入液滴荷电雾化器中进行净化，另一方面，从引流板侧面流经的空气将夹带液滴在出风口6过滤，防止积水产生。
如图1所示，所述过滤层9安装在静音风机8底端，可以拆卸。
如图9所示，本发明还包括控制处理单元12和空气质量检测单元15。所述控制处理单元12安装在净化装置的壳体内。
所述控制处理单元12包括4G模块20、第一无线传输模块19、第一控制模块18、LCD显示模块22和LED警示灯21。同时由密封壳将控制处理单元12密封，防止二级水槽3中的水对控制处理单元12造成影响。
如图9所示，所述空气质量检测单元15包括粉尘浓度传感器17、温湿度传感器16、甲烷气体传感器23、第二控制模块25和第二无线传输模块26。空气质量检测单元15可在环境中布置一个或者多个，使得对整个环境的检测更为准确。
如图9所示，所述粉尘浓度传感器17用于检测环境中的PM2.5及PM10的浓度大小，温湿度传感器16用于检测环境中的温湿度，所述甲烷气体传感器23用于检测环境中甲烷气体浓度的大小；第二控制模块25用于将检测到的信号进行滤波处理并传送控制处理单元12的第一控制模块18；第二无线传输模块26用于数据之间的无线传输。
如图1、图6所示，所述LCD显示模块22用于将检测的数据实时显示；
如图9所示，所述4G模块20用于将数据通过网络发送到云数据库，便于用于远程登录查看；
本发明的工作过程及净化方法为：
在种有绿植1的一级水槽14中的水，通过导流管2过滤后，流入二级水槽3，保证了二级水槽3中水的清洁。由于流过导流管2的液体流量要大于雾化毛细管13的流量，所以二级水槽3中的水始终保持在满的状态，使得雾化毛细管13末端水压保持恒定。同时，此结构使得一级水槽14与二级水槽3分开，防止了高压直流电对使用者造成影响。从二级水槽3溢出的水可以通过排水口4排出。二级水槽3中的水通过液滴荷电雾化器进行雾化并荷电。同时，室内的空气通过静音风机8进入到净化装置内，在引流板7的作用下，90％以上的气体进入液滴荷电雾化腔内。气体在流经雾化导流罩10底端的栅格扇叶时，会形成旋流，使得空气与雾化荷电的液滴充分混合，提高了捕集效率。与此同时，在液滴荷电雾化过程中产生的臭氧及负离子可以有效杀死空气中的细菌、病毒，除去空气中的异味，分解空气中的有机物。其中一级水槽14中的绿植1也可以净化室内空气。
其中在干燥季节，液滴可以起到调节室内干湿度的作用。在室内湿度较大时，可以关闭荷电液滴净化模式，采用安装在静音风机8底端HEPA膜过滤层9对室内空气进行净化，将两种净化方式进行有机结合。
所述空气质量检测单元15检测环境中的粉尘浓度信号、温度和湿度信号、甲烷气体浓度信号，第二控制模块25将检测到的信号进行滤波处理并传送控制处理单元12的第一控制模块18，第一控制模块18对信号进行分析，并与预设值进行对比，得出环境空气质量的结果，同时通过4G模块20将数据上传至云处理器，若计算结果为环境空气质量差，第一控制模块18控制风机打开，并且开启大功率模式调整风量，加快净化速度；若一段时间后并未得到改善，第一控制模块18控制LED警示灯21打开并通过4G模块20远程通知操作人员。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种智能静电雾化空气净化装置，其特征在于，包括壳体和液滴荷电雾化器；
所述壳体的顶端设有放置绿植(1)的一级水槽(14)，壳体内部设有二级水槽(3)，一级水槽(14)和二级水槽(3)连通；
所述二级水槽(3)的下端安装液滴荷电雾化器，所述液滴荷电雾化器包括雾化导流罩(10)、雾化毛细管(13)、枝杈状圆形电极(11)和高压静电发生器(5)；所述雾化毛细管(13)的上端与二级水槽(3)连通，下端与雾化导流罩(10)连通，枝杈状圆形电极(11)安装在雾化导流罩(10)内、且与雾化毛细管(13)的下端呈轴向共线，枝杈状圆形电极(11)与高压静电发生器(5)连接；
所述雾化导流罩(10)的下端设有风机，上部侧面设有开口，
所述壳体侧面靠近雾化导流罩(10)的部位设有出风口(6)；
所述雾化毛细管(13)下端插入U型细铜丝或下端面有以端面圆心对称分布的十字状凹槽；
凹槽深度在0.4～0.8mm，所述U型细铜丝紧贴毛细管壁，U型细铜丝端口露在毛细管外面的尺寸为0.8～1.8mm；
所述枝杈状圆形电极(11)底面为圆环，圆环上对称分布四个带有尖端的枝杈，尖端枝杈与底面圆环之间的夹角在30°～60°；
还包括引流板(7)；所述引流板(7)为弓形，引流板(7)与雾化导流罩(10)下端连接，且位于雾化导流罩(10)与风机之间；
所述雾化导流罩(10)底面包括若干栅格扇叶状、围绕底面圆心辐射分布的开口扇叶，扇叶开口方向朝上，扇叶与底面夹角在45°～70°；
还包括控制处理单元(12)和空气质量检测单元(15)；
所述控制处理单元(12)包括第一控制模块(18)、显示模块和警示灯(21)；所述空气质量检测单元(15)包括粉尘浓度传感器(17)、温湿度传感器(16)、甲烷气体传感器(23)和第二控制模块(25)；所述粉尘浓度传感器(17)用于检测环境中的粉尘浓度信号，温湿度传感器(16)用于检测环境中的温度和湿度信号，甲烷气体传感器(23)用于检测环境中的甲烷气体浓度信号；所述空气质量检测单元(15)的第二控制模块(25)将检测到的信号进行滤波处理并传送控制处理单元(12)的第一控制模块(18)，第一控制模块(18)对信号进行分析，并与预设值进行对比，得出环境空气质量的结果，第一控制模块(18)分别与显示模块、风机、警示灯和连接，并与云处理器通讯；在种有绿植(1)的一级水槽(14)中的水，通过导流管(2)过滤后，流入二级水槽(3)；二级水槽(3)中的水通过液滴荷电雾化器进行雾化并荷电；同时，空气通过风机进入到净化装置壳体内，气体在流经雾化导流罩(10)底端形成旋流，使得空气与雾化荷电的液滴充分混合，在液滴荷电雾化过程中产生的臭氧及负离子有效杀死空气中的细菌、病毒，除去空气中的异味，分解空气中的有机物，中一级水槽(14)中的绿植(1)也能净化室内空气；
所述空气质量检测单元(15)检测环境中的粉尘浓度信号、温度和湿度信号、甲烷气体浓度信号，第二控制模块(25)将检测到的信号进行滤波处理并传送控制处理单元(12)的第一控制模块(18)，第一控制模块(18)对信号进行分析，并与预设值进行对比，得出环境空气质量的结果，同时上传至云处理器，若计算结果为环境空气质量差，第一控制模块(18)控制风机打开；若一段时间后并未得到改善，第一控制模块(18)控制警示灯打开并远程通知操作人员。
2.根据权利要求1所述的智能静电雾化空气净化装置，其特征在于，所述导流管(2)与一级水槽(14)连接的一端设有过滤网；所述出风口(6)设有过滤层；所述风机底端进风口安装过滤层(9)。
3.根据权利要求1所述的智能静电雾化空气净化装置，其特征在于，所述雾化导流罩(10)与二级水槽(3)通过卡槽可拆卸连接。
4.一种根据权利要求1所述智能静电雾化空气净化装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在种有绿植(1)的一级水槽(14)中的水，通过导流管(2)过滤后，流入二级水槽(3)；二级水槽(3)中的水通过液滴荷电雾化器进行雾化并荷电；同时，空气通过风机进入到净化装置壳体内，气体在流经雾化导流罩(10)底端形成旋流，使得空气与雾化荷电的液滴充分混合，在液滴荷电雾化过程中产生的臭氧及负离子有效杀死空气中的细菌、病毒，除去空气中的异味，分解空气中的有机物，中一级水槽(14)中的绿植(1)也能净化室内空气；
所述空气质量检测单元(15)检测环境中的粉尘浓度信号、温度和湿度信号、甲烷气体浓度信号，第二控制模块(25)将检测到的信号进行滤波处理并传送控制处理单元(12)的第一控制模块(18)，第一控制模块(18)对信号进行分析，并与预设值进行对比，得出环境空气质量的结果，同时上传至云处理器，若计算结果为环境空气质量差，第一控制模块(18)控制风机打开；若一段时间后并未得到改善，第一控制模块(18)控制警示灯打开并远程通知操作人员。
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