CN110068092B - 一种办公用加湿增氧装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种办公用加湿增氧装置及方法，包括带有加湿增氧设备间的办公桌，加湿增氧设备间内包括增氧装置、空气预处理装置、软化装置、加湿装置和混合室，具体为软化装置加入自来水进行软化，经过连通管进入到加湿装置进行雾化处理进入混合室，同时空气预处理装置对空气进行预处理后，一部分气体进入增氧装置中，另一部分气体直接进入到混合室中，进入增氧装置中的气体进行氮、氧分离后通过增氧通道进入到混合室中，混合室中的雾化水和气体经过混合通过加湿增氧通道从送风口进行输出，本发明能够显著改善办公人员局部舒适度，满足人们的需要。

Description

一种办公用加湿增氧装置及方法
技术领域
本发明属于加湿增氧领域，具体涉及一种办公用加湿增氧装置及方法。
背景技术
高原有着特殊的自然环境，在冬季其特点是低压、低氧、气候干燥寒冷。在高原地区，空气稀薄，氧气较少，使人类的正常呼吸受到较大的影响。据测算，在海拔4270米高处，氧气压力只有海平面的58％，人如果长期处在缺氧环境中，会表现出胸闷气短、头疼腿软等不适应症状，甚至会损害大脑功能，特别是会对感觉、记忆、思维和注意力等认知功能产生很大影响，降低工作效率。而干燥的空气将引起鼻腔内干热出血、嘴唇开裂、上呼吸道疾病及细菌病毒的传播，严重影响人们的工作效率。因此，对于解决处于工作状态人员因室内空气干燥低氧带来的不适感尤为重要。
为了解决这一问题，人们常在房间内使用加湿器，由于加湿器的作用范围有限，不能保证加湿后的空气很好地送到头部空间且对于普通空气加湿器主要是解决空气干燥问题，并无法解决空气缺少氧气的问题。因此，将改进后的加湿增氧装置与办公桌巧妙结合，将加湿增氧后的湿空气直接准确地送到人体头部空间是解决办公人员局部舒适度的关键。
发明内容
针对干燥低氧空气影响工作人员舒适度，降低工作效率的问题，本发明的目的在于提供一种办公用加湿增氧装置，该装置与办公桌结合，可将进行多层结构处理后的加湿增氧空气有效输出。
一种办公用加湿增氧装置，包括办公桌，所述的办公桌内包括加湿增氧设备间；
所述的加湿增氧设备间内包括增氧装置、空气预处理装置、软化装置、加湿装置和混合室；
所述的软化装置通过连通管与加湿装置连接，加湿装置通过加湿通道与混合室连接；
所述的空气预处理装置通过第一送风通道与增氧装置连接，通过第二送风通道与混合室连接，所述的增氧装置通过增氧通道与混合室连接；
所述的混合室通过加湿增氧通道与办公桌隔板上的送风口连接。
进一步地，所述的加湿增氧设备间包括设置有进风口的可开启挡板。
进一步地，所述的办公桌包括设置有温湿度传感器和氧气浓度传感器的支撑板。
进一步地，所述的空气预处理装置包括风机、初级过滤网、HEPA过滤层和加热板。
进一步地，所述的软化装置包括盐箱、阀门、软化水罐、注水口、排污管、水处理层。
进一步地，所述的加湿装置包括设置有水位传感器报警装置的水箱。
进一步地，所述的混合室包括混合箱体、紫外灯和扰动风扇。
进一步地，所述的连通管、送风通道，增氧通道和加湿增氧通道内设有自动阀门。
进一步地，所述的隔板倾斜角度为30°。
一种办公用加湿增氧方法，包括：
向软化装置加入自来水进行软化，经过连通管进入到加湿装置进行雾化处理，再通过加湿通道进入混合室；
空气预处理装置对空气进行预处理后，一部分气体通过第一送风通道进入增氧装置中，另一部分气体通过第二送风通道直接进入到混合室中，增氧装置中的气体进行氮、氧分离后通过增氧通道进入到混合室中；
混合室中的雾化水和气体经过混合通过加湿增氧通道从送风口进行输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.消除了加湿增氧后的空气携带细菌、夹带水珠的问题：
对加湿前的水软化处理，将来自室内的空气进行过滤加热增氧，超声波震荡出的水雾与温度较高的空气相遇，水雾加快蒸发，水蒸气与富氧空气混合为富氧湿空气后经过紫外灯杀菌处理送出，避免了以往加湿器送出的空气携带水珠和细菌的问题。
2.设置倾斜送风装置，使送风更均匀准确到达人员头部，提高工作质量：
矩形送风口与加湿增氧装置由细软管连接，设置在倾斜隔板的中部，风口表面均匀布置出风小孔，确保加湿增氧过的空气可准确无误的送往人体头部空间，解决了高原地区空气干燥低氧引起的不适问题，使工作人员提高工作效率。在出风口右侧设有左右拨动的调节按钮，可通过移动按钮自由调节送风量的大小，调节方便，适合不同习惯的办公人员。
3.降低噪声与震动，营造良好办公环境：
放置柜底部设有隔震垫，防止震动产生噪音；放置柜四周贴有吸声薄膜，吸收风动装置所产生噪音；且混合室扰动风扇上方接有软接头，软接头后接有消声器，来减弱装置运行时噪声对人们工作时的影响。
4.采用红外感应装置，自动启闭，减少浪费：
在办公桌左侧隔板处装有红外传感器，当有人进入感应范围时，专用感应器探测到人体红外谱的变化，自动接通负载，加湿增氧装置开始运行。人离开后，延时自动关闭负载，以达到装置只向有人办公状态时提供加湿增氧空气的目的，减少电能的浪费。
5.智能感知水位，自动调节加热量、加湿量以及氧气含量：
水箱内装有水位传感器报警装置，可识别水箱内水位的最高和最低限度，当低于最低限度时，警报装置开始报警，软化装置与水箱连通管上的自动阀门开启，软化装置内的水进入水箱，开始注水；当超过水位上限时，警报装置再次报警，软化装置与水箱连通管上的自动阀门关闭，停止注水。在办公桌左侧挡板处装有温湿度传感器和氧气浓度感应器，可以探测人体头部附近的空气相对湿度、温度和氧气浓度，当相对湿度达到设定值的上下限时，感应装置发出电信号，接收到信号的超声雾化振子通过降低和提高振荡频率，从而达到减少或增加产湿量的目的；温度感应装置产生的电信号来调节电加热板加热量的大小，从而调节出风温度；预处理的空气分别与增氧装置和混合室相连，当办公人员设置较高氧气浓度限值时，与增氧装置相连的自动阀门开启度会增加，与混合室直接相连的自动阀门开启度会减小，反之，与增氧装置相连的自动阀门开启度会减小，与混合室直接相连的自动阀门开启度会增加。
附图说明
图1是本发明具有加湿增氧功能办公桌的效果图；
图2是本发明加湿增氧设备间开启挡板示意图；
图3是本发明加湿增氧装置俯视图；
图4是本发明空气预处理、增氧装置以及混合室后视图；
图5是软化装置侧视图；
图6是本发明加湿水箱、增氧装置以及混合室侧视图；
图7是本发明送风口内部结构示意图；
图8是本发明加湿增氧装置结构流程图；
图9是Fluent软件模拟的出风口到达人员头部的速度场分布(送风风速为0.5m/s)；
图10是Fluent软件模拟的出风口到达人员头部的温度场分布(送风温度为25℃)；
图11是Fluent软件模拟的出风口到达人员头部的氧气浓度场分布(送风氧气浓度为30％)；
图12是Fluent软件模拟的出风口到达人员头部的相对湿度场分布(送风相对湿度70％)；
图中的标号为：1-桌面、2-支撑板、3-加湿增氧设备间、4-可开启挡板、5-进风口、6-抽屉、7-把手、8-电源、9-温湿度传感器、10-氧气浓度传感器、11-隔板、12-送风口、121-出风小孔、122-活动板、123-调节按钮、124-风口外观部件、125-加密软管连接口；13-红外感应器、14-增氧装置、141-富氧膜组、142-小型真空泵、143-排气口、144-增氧通道、145-自动阀门3、15-空气预处理装置、151-支撑框架、152-风机、153-初效过滤网、154-HEPA过滤层、155-加热板、156-第一送风通道、157-自动阀门1、158-第二送风通道、159-自动阀门2、16-吸声薄膜、17-软化装置、171-盐箱、172-阀门、173-软化水罐、174-注水口、175-排污管、176-水处理层、18-加湿装置、181-水箱、182-超声雾化振子、183-连通管、184-自动阀门5、185-排水口、186-阀门1、187-加湿通道、188-自动阀门4、189-水位警报器、19-混合室、191-混合室箱体、192-紫外灯、193-扰动风扇、194-软连接、195-自动阀门5、196-加湿增氧通道、197-消声器、198-加密软管、20-隔震垫、21-弹簧、22-送风口预留孔洞。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1，一种办公用加湿增氧装置，包括办公桌，办公桌主体由桌面1，支撑板2，加湿增氧设备间3，可开启挡板4，抽屉6，电源8，隔板11，加湿增氧设备间3一侧为可开启挡板4，可开启挡板4上设置有把手7、进气口5，图2是本发明加湿增氧设备间3开启挡板示意图，当需要检修时，拉动把手7便可打开可开启挡板4，其中21为弹簧装置。
办公桌包括支撑板2，支撑板2上安装有温湿度传感器9和氧气浓度传感器10，来探测人体头部附近的空气温湿度与氧气浓度，以便通过信号传输来控制雾化振子震动频率、加热器加热量以及自动阀门开启度；办公桌隔板11在上设置有送风口12，在倾斜隔板面对办公桌作为的方向设置有红外感应器，当有人进入感应区后，自动接通负载，加湿增氧装置开始运行，人离开后，自动断开，实现自动化控制。
所述的加湿增氧设备间3内侧贴有吸声薄膜16，底部设置有防止装置震动的隔震垫20,加湿增氧设备间3内包括增氧装置14、空气预处理装置15、软化装置17、加湿装置18和混合室19。如图3，在本实施例中，软化装置17和加湿装置18位于抽屉下方，增氧装置与空气预处理装置位于设备间另一端，混合室位于增氧装置与空气预处理装置上方。
所述的软化装置17通过连通管183与加湿装置18连接，加湿装置18通过加湿通道187与混合室19连接；
所述的空气预处理装置15通过第一送风通道156与增氧装置14连接，通过第二送风通道158与混合室19连接，所述的增氧装置14通过增氧通道144与混合室19连接；
所述的混合室19通过加湿增氧通道196与办公桌隔板11上的送风口12连接。
如图4，空气预处理装置15中的支撑框架151负责固定风机152、初效过滤器153、HEPA过滤层154以及加热板155。当接通电源8后风机152启动，将室内空气吸入，经过初效过滤网153，此时会过滤掉空气中的灰尘，初效过滤网153后设置有用于过滤微生物的HEPA过滤层154，HEPA过滤层154上方设有加热板155，经过过滤的空气预热后一部分由第一送风通道156进入增氧装置14，一部分由第二送风通道158进入混合室，第一送风通道156与第二送风通道158内分别设置有自动阀门157和自动阀门159，以便于当接收到氧气浓度传感器10电信号后，可自由调节阀门开启度，实现氧气浓度的调节。
增氧装置14的原理是利用了膜法制氧是利用有机高分子致密薄膜对氮、氧的选择透过性不同的特性，当小型真空泵142运行时，富氧膜组141两侧存在压力差，在膜的低压侧可获得富氧空气，在膜的高压侧为富氮空气，富氧空气经由增氧通道144进入混合室，其中增氧通道上设有自动阀门145，富氮空气可由排气口143排至室外。
如图5，软化装置17包括盐箱171、阀门172、软化水罐173、注水口174、排污管175、水处理层176。当自来水从注水口174进入时，由于重力作用经过水处理层176，其中水处理层176为强酸性离子交换树脂可以吸附水碱矿物质，软化后的水由连接管183进入水箱内，废水则由排污管175排出，软化水罐173旁边设有盐箱171，其内装有可将水碱杂质去除盐水，使树脂再生还原。
软化水罐173中储存水高度高于水箱181水位最高限位，且水箱181内压力相对较小，所以经过软化的水会自动流入水箱181内，水箱181内装有水位传感器报警装置189，可识别水箱181内水位的最高和最低限度，当超过水位上限时，警报装置开始报警，软化装置17与水箱连通管183上的自动阀门188关闭，停止注水且此时软化水罐173中储存了一部分水；当水箱181内水位低于最低限度时，警报装置开始报警，软化装置17与水箱连通管183上的自动阀门188开启，软化装置17内储存的水进入水箱181，维持装置运行，此时可以打开挡板4向软化装置17注水。自来水由注水口174进入软化水罐173得到软化水后流入水箱181，排水口185是为了检修装置时排空水箱181内的余水设置的，水箱181通过超声雾化振子182振荡出水雾通过加湿通道187进入混合箱体191；
如图6，混合室19分别与加湿装置的加湿通道187，增氧装置14的增氧通道144，第二送风通道158相连，超细水雾遇到加热的空气迅速蒸发，在扰动风扇193的作用下，充分与增氧空气进行混合得到湿润增氧热空气，经过紫外灯192进行杀菌处理后，经由加湿增氧通道196，其中在加湿增氧通道196中安有软连接194，自动阀门195，以及消音器197，最后湿润增氧热空气由加密软管通道198送出与出风口12相连。
参见图7，图7是本发明送风口内部结构示意图。风口外观部件124通过加密软管连接口125与从混合室出来的加密软管198相连接，出风口表面设置有均匀分布的出风小孔121，在紧贴表面内侧设置有活动板122和调节按钮123，当左右移动调节按钮123时，活动板122可以遮挡住部分出风小孔121，从而调节送风量。
实施例1：
如图8，当负载接通后，空气预处理装置15由于风机152的转动，空气由进风口5进入，首先通过初效过滤网153去除毛发、灰尘等大颗粒悬浮物，再通过HEPA过滤层154用于过滤微生物，最后通过加热板155进行加热，处理的空气一部分通过第一送风通道156进入增氧装置14得到富氧热空气再通过增氧通道144进入混合箱体191，一部分直接通过第二送风通道158进入混合箱体191；
通过软化加湿装置处理后的水雾与空气预处理装置15处理后的富氧热空气进入混合箱体191后进行混合，混合室19内装有紫外灯192对混合后的空气进行杀菌，混合箱体191上方设置有扰动风扇193，保证了水雾与富氧热空气的充分混合通过加湿增氧通道196，并经由消声器197以及加密软管通道198送入送风口12。
在本实施例中，办公桌桌面长1300mm,宽750mm,左右两侧挡板宽750mm，高400mm,前挡板分为垂直挡板和倾斜隔板，垂直挡板长1300mm，高350mm，倾斜隔板长1300mm，高150mm，倾斜角度设为300，倾斜隔板上的风口为长400mm，宽150mm，厚100mm,风口上均匀分布30个小孔，每个小孔由两个直径10mm的半圆与长15mm宽10mm的长方形组成，小孔面积为2.285*102mm2。根据办公人员舒适性的要求，以及流场分布特性，将温湿度传感器湿度设定为40％～70％，温度设定为23～27℃；氧气浓度传感器设定值范围为18％-30％。
实施例2：
根据Fluent软件进行流场模拟，通过改变风口倾斜角度、出气口面积、出气口流速来模拟到达人体头部空间加湿增氧空气的流场，使到达人体头部空间湿空气的温度、相对湿度、风速以及含氧量控制在舒适的范围。
办公桌桌面长1300mm,宽750mm,左右两侧挡板宽750mm，高400mm,前挡板分为垂直挡板和倾斜隔板，垂直挡板长1300mm，高350mm，倾斜隔板长1300mm，高150mm，倾斜角度设为300，倾斜隔板上的风口为长400mm，宽150mm，厚100mm,风口上均匀分布30个小孔，每个小孔由两个直径10mm的半圆与长15mm宽10mm的长方形组成，小孔面积为2.285*102mm2。
此时，小孔的位置分布参见图7(尺寸单位为mm)所示，送风口小孔所送空气风速为0.5m/s,温度为25℃，相对湿度为70％，含氧量为30％。出风小孔总风量为：30*0.5*3600*2.285*10-4＝12.339m3/h。
Fluent软件模拟的空间为办公桌上部办公区域，以办公桌桌长为X轴，卓宽为Y轴，桌高为Z轴，由于人体头部空间位于离桌子很近的X-Z截面处，模拟只显示Y＝10mm时X-Z截面的结果分布。得到当倾斜隔板为300，送风口小孔所送空气风速为0.5m/s,相对湿度为70％，含氧量为30％时，到达人体头部空间区域的风速为0.0026m/s，温度为25℃，相对湿度为40％，含氧量为20％，模拟结果可参见图9、图10、图11、图12，结果表明设定值可满足要求，能很好地改善人体局部舒适度，使人处于最佳办公状态。

Claims (8)

1.一种办公用加湿增氧装置，包括办公桌，其特征在于，所述的办公桌内包括加湿增氧设备间(3)；
所述的加湿增氧设备间(3)内包括增氧装置(14)、空气预处理装置(15)、软化装置(17)、加湿装置(18)和混合室(19)；
所述的软化装置(17)通过连通管(183)与加湿装置(18)连接，加湿装置(18)通过加湿通道(187)与混合室(19)连接；
所述的空气预处理装置(15)通过第一送风通道(156)与增氧装置(14)连接，通过第二送风通道(158)与混合室(19)连接，所述的增氧装置(14)通过增氧通道(144)与混合室(19)连接；
空气预处理装置(15)对空气进行预处理后，一部分气体通过第一送风通道(156)进入增氧装置(14)中，另一部分气体通过第二送风通道(158)直接进入到混合室(19)中，增氧装置(14)中的气体进行氮、氧分离后通过增氧通道(144)进入到混合室(19)中；
所述的混合室(19)通过加湿增氧通道(196)与办公桌隔板(11)上的送风口(12)连接；
所述的连通管(183)、第一送风通道(156)、第二送风通道(158)和增氧通道(144)和加湿增氧通道(196)内设有自动阀门。
2.如权利要求1所述的办公用加湿增氧装置，其特征在于，所述的加湿增氧设备间(3)包括设置有进风口(5)的可开启挡板(4)。
3.如权利要求1所述的办公用加湿增氧装置，其特征在于，所述的办公桌包括设置有温湿度传感器(9)和氧气浓度传感器(10)的支撑板(2)。
4.如权利要求1所述的办公用加湿增氧装置，其特征在于，所述的空气预处理装置(15)包括风机(152)、初级过滤网(153)、HEPA过滤层(154)和加热板(155)。
5.如权利要求1所述的办公用加湿增氧装置，其特征在于，所述的软化装置(17)包括盐箱(171)、阀门(172)、软化水罐(173)、注水口(174)、排污管(175)、水处理层(176)。
6.如权利要求1所述的办公用加湿增氧装置，其特征在于，所述的加湿装置(18)包括设置有水位传感器报警装置(189)的水箱(181)。
7.如权利要求1所述的办公用加湿增氧装置，其特征在于，所述的混合室(19)包括混合箱体(191)、紫外灯(192)和扰动风扇(193)。
8.如权利要求1所述的办公用加湿增氧装置，其特征在于，所述的隔板(11)倾斜角度为30°。
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