CN110141675A - 一种负离子水蒸汽空气净化系统及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种负离子水蒸汽空气净化系统及其用途，其中空气净化系统包括负离子水蒸汽发生装置、控制装置和空气质量检测装置，负离子水蒸汽发生装置与控制装置连接，空气质量检测装置与控制装置连接，负离子水蒸汽发生装置包括汽化室和水泵，水泵向汽化室中注入水，汽化室由发热体供热对水加热形成水蒸气，水蒸气中水团粒子的平均直径小于5微米。本发明的负离子空气净化系统具体应用了负离子水蒸汽的特性，实现对空气中的固体颗粒物的吸附，降低高固体颗粒物含量的空气对人体的伤害。

Description

一种负离子水蒸汽空气净化系统及其用途

技术领域

本发明属于空气净化领域，具体地涉及一种负离子水蒸汽空气净化系统及其用途。

背景技术

目前对于空气净化的方法一般采用的是过滤网过滤的方法，但是对于固体颗粒物的去除会导致不彻底，而且容易产生二次污染。

对于负离子的制备来说，目前的制备方法较为繁琐，所以导致在民生应用和工业应用中收到了很大的局限。例如CN103225862B中公开的电离水蒸气产生负离子的装置，其通过超声雾化加湿器、负高压电源以及设置在超声雾化加湿器的喷管内的两组相对应的多级尖端放电电极来解决负离子的问题。

中国专利申请201520071028.4公开了负离子潮湿机，其机体内部的负离子发生器通过放电针5通过高压放电，放电针为负极放电端，向空气中释放大量的电子，同时吸附大量的正离子，释放的电子进入到空气中，被氧吸附成为负氧离子，该负离子具有很强的生物活性，与蒸汽结合，成为潮湿的负离子进行空气净化。

中国专利申请201620131570.9公开了具有负离子产生功能的过滤器，其中负离子产生器包括负离子发射端以及发射端驱动模块；负离子发射端安装于端口的内表面，射端驱动模块安装于空腔内部，所述负离子发射端以及发射端驱动模块之间通过导线连接。该负离子发生器通过负离子产生器产生负离子。

专利文献CN107120629A公开了.一种新型高效环保的蒸汽产生器，可通过AC-DC转换器与市电进行连接，其特征在于，包括汽盖组件、导热组件、发热体、功能组件、温控器；汽盖组件安装于导热组件上，用于储存与疏导水蒸气，并使汽盖组件内部凝结的水珠返回导热组件；导热组件用于套入发热体，将发热体的热量传至导热导汽块内的水中，并使水、蒸汽的流道弯曲；所述发热体安装于导热组件内，用于将电能转换成热能，加热水使水瞬间成为水蒸汽；所述功能组件安装于汽盖组件内，用于对水蒸汽进行雾化处理，使部分水蒸汽成为纳米水离子蒸汽，产生负离子气体；所述温控器串联或并联于发热体的一端与电源正极之间的连接电路中，温控器的温度感应面与导热组件进行接触，用于感应导热组件是否达到温度阀值，当达到温度阀值则发热体被断路或短路。该文献中公开了一种能够产生负离子气体的装置，但是并没有明确负离子气体在何种条件下能够净化空气中固体颗粒物。

本发明提供了负离子空气净化系统实现了高效清除空气中固体颗粒物的作用，而且该系统在应用过程中实现了及时性和高效性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种负离子水蒸汽空气净化系统，该空气净化系统包括负离子水蒸汽发生装置和控制装置，负离子水蒸汽发生装置与控制装置连接，负离子水蒸汽发生装置包括汽化室和水泵，水泵向汽化室中注入水，汽化室由发热体供热对水加热形成水蒸气。

优选的，上述净化系统中，所述发热体为汽化室供热并控制汽化室中的温度在120-180℃之间，或者发热体在120-180℃之间时水泵向汽化室注射水并同时维持汽化室中的温度在120-180℃之间。

优选的，上述净化系统中，所述水蒸气中水团粒子的平均直径小于5微米。

优选的，上述净化系统中，所述发热体有发热电阻加热，所述发热电阻与电源连接，发热电阻的电源与控制装置连接。

优选的，上述净化系统中，所述汽化室具有水蒸气出口，水蒸汽通过汽化室的出口排入空气中，排入空气前的水蒸气中包括水团粒子和空气，所述水团粒子总计水摩尔量和空气的摩尔量比为1∶0.1-10。

优选的，上述净化系统中，所述汽化室设置温度检测装置，温度检测装置与控制装置连接，控制装置与水泵连接，控制装置和水蒸气发生装置的发热电阻的电源连接，控制装置通过气化室温度检测装置控制发热电阻的功率和水泵向汽化室的泵水量。

优选的，上述净化系统中，所述系统中还设置空气质量检测装置，所述空气质量检测装置包括检测空气中粒径为小于等于2.5um(简称pm2.5)的固体颗粒浓度的装置，和/或检测空气中粒径小于等于10um(简称pm10)的固体颗粒浓度的装置。

上述系统中，负离子蒸发装置是指能够产生负离子水蒸气的装置，该装置产生的水蒸气能够与空气中的固体颗粒结合并沉降，实现空气的净化，该水蒸气的特征是平均粒径小于等于5微米。固体颗粒物主要包括粒径小于等于2.5μm的固体颗粒物和颗粒粒径小于等于10μm的固体颗粒，实际上只要是空气中漂浮的固体颗粒物都能够与负离子水蒸汽结合，实现固体颗粒物的沉降。

优选的，上述空气净化系统，所述控制装置控制水泵的开关和发热电阻的开关。

优选的，所述控制装置控制水泵的泵水量和发热电阻的功率。所述控制装置设置有pm2.5和pm10的阈值，空气中颗粒浓度大于阈值时，将汽化室和水泵的开关打开，当低于阈值时则将汽化室和水泵的开关关闭，当空气中的固体颗粒物浓度大于阈值时，同时根据pm2.5和/或pm10的值调节水泵的泵水量。

优选的，上述空气净化系统，所述控制装置上还设置有空气净化系统所净化空间的体积的数值设定装置，所述数值设定装置设定的数值与pm2.5和/或pm10的值共同作为调节水泵泵水量、发热电阻的功率的参数。

优选的，上述系统中还包括负离子吸附腔，所述负离子吸附腔具有负离子水蒸汽入口和空气入口和空气出口。

所述负离子吸附腔中，空气中的固体颗粒物与负离子水蒸气结合进行沉降，不含固体颗粒物的空气排出负离子吸附腔形成新鲜的空气。

优选的，负离子吸附腔的空气出口设置过滤网。当空气中的固体颗粒物与负离子水蒸气混合后，空气中的固体颗粒物与水蒸气结合形成固液结合体，固液结合体通过过滤网的情况下吸附在过滤网上，然后将不含有固体颗粒的空气从过滤网通过，实现空气中固体颗粒的净化。

优选的，上述空气净化系统，所述空气净化系统还包括空气循环系统，循环系统中设置水汽凝结装置，空气通过凝结装置时，凝结了负离子水蒸气的固体颗粒物的结合物吸附于凝结装置中，不含固体颗粒物的空气从水汽凝结装置中排出。

本发明还提供了上述空气净化系统的用途，所述用途为沉降空气中的固体颗粒物，尤其优选的，固体颗粒物的粒径为小于等于2.5微米或大于等于10微米。

本发明的负离子空气净化系统具体应用了负离子水蒸汽的特性，实现对空气中的固体颗粒物的吸附，降低高固体颗粒物含量的空气对人体的伤害。

本发明的负离子空气净化系统通过控制系统实现对负离子水蒸气的产生、关闭和负离子水蒸气产生量的调节，以避免在空气干净的情况下过多消耗能量，并实现空气中固体颗粒物浓度过高的情况下快速净化。

本发明的负离子空气净化系统还设置了根据所处空间大小进行负离子水蒸汽量的调节，因为在不同的空间下，不同的固体颗粒物的浓度下，其所需要的负离子水蒸气的量和净化时间是不同的，通过预设空间体积的值来调节负离子水蒸气的产生量和产生浓度，快速降低空气中的固体颗粒物。

具体实施方式

实施例1

负离子水蒸气空气净化系统中，负离子水蒸气发生装置包含有汽化室和水泵，水泵的入水口与自来水或蒸馏水的水源连接，水泵的出水口通入汽化室，水泵与电源连接，电源同时与控制装置连接，汽化室具有气体出口，汽化室的汽化室底部或侧壁或顶部为发热体，发热体为高熔点高导热固体，优选为金属发热体或陶瓷发热体，发热体通过发热电阻对其进行加热，发热电阻与电源连接，电源与控制装置连接。

汽化室设置有温度检测装置，所述温度检测装置与控制装置连接，控制装置通过温度检测装置所检测的温度控制水泵的开关和水泵的泵水量。

当汽化室的温度高于120℃的情况下，控制装置控制水泵开始泵水，同时控制装置通过发热电阻的电源控制发热电阻的功率，保证在水泵供水的情况下，汽化室的温度维持在120℃-180℃之间，当汽化室的温度超过180℃的情况下，控制装置通过水泵的电源加大泵水量或者通过发热电阻的电源降低发热电阻的功率。

负离子水蒸气空气净化系统中还设置有空气质量检测装置，空气质量检测装置主要检测空气中固体颗粒物的浓度，尤其是pm2.5和pm10的浓度，该检测装置检测的数值输入控制装置，控制装置设置pm2.5和pm10的阈值，控制装置通过检测结果以及阈值来开启或关闭发热电阻的电源以及水泵的电源。

当空气检测装置检测的空气中的pm2.5或pm10的数值发生变化的情况下，其将及时性的检测数值输入控制装置，控制装置根据数值的变化调节水泵的泵水量、发热电阻的功率，进而实现对空气中的固体颗粒物的及时净化或者是及时降低对空气的净化功率。

控制装置上设定所述净化系统所处空间的体积。当系统具有额定功率的情况下，其能够净化的空间体积是固定的，一般其能够实现与净化系统固有的功率相匹配的净化空间。净化系统的功率是变动的情况下，其可以设定净化空间的体积，然后再根据空间体积大小和空间中空气固体颗粒物浓度调节水泵泵水量和汽化室的温度，从而匹配所设定空间的固体颗粒物的净化需求。

汽化室的水蒸气出口通入空气中，通入空气中的方式为通过一个或多个分支出口通入空气中或者通过螺旋出口分散于空气中。

此系统实现了负离子水蒸汽的产生并及时净化空气中的固体颗粒物，此系统关键在于控制装置对于汽化室产生负离子水蒸气的条件和负离子水蒸气产生的数量，并且其根据空气中的固体颗粒物的状况实时开启、关闭和调节系统的水泵的泵水量、汽化室的温度等，实现空气净化系统对空气中固体颗粒的有效而及时的净化。

实施例2

实施例1的负离子水蒸气空气净化系统中还包括吸附腔，所述吸附腔具有空气进口、负离子水蒸气入口，通过该入口实现汽化室的水蒸气通入此吸附腔，吸附腔还具有空气出口，空气出口设置滤网。

吸附腔的空气进口处设置风扇叶片，风扇叶片与电源连接，电源与控制装置连接，控制装置控制空气风扇叶片的旋转速度，也就是控制空气进入吸附腔的速度。

当空气质量检测装置检测空气中的固体颗粒物的浓度发生变化时，控制装置及时调节负离子水蒸气的产生量，同时调节风扇叶片的旋转速度，以加快或减慢空气净化速度。

通过吸附腔的设置，实现了空气中的固体颗粒物与水蒸气结合后粘结在滤网上而不至于进入空气中，避免对净化系统所处空间其他位置的污染。而且风扇叶片的设置可以调节空气净化的速度，能够根据空间中的固体颗粒物的浓度调节空气净化节奏。

实施例3

实施例1的净化系统，汽化室的负离子水蒸气直接排放入空气中，同时净化系统还设置有水汽凝结装置，水汽凝结装置为一个通道，通道吸收空气进入，通道中设置滤网，滤网会将空气中的负离子水蒸气和固体颗粒物结合物，实现收集空气中的固体颗粒物和水蒸气的结合物。

通道中设置空气吸引装置，例如风扇，以将空气中的空气吸入通道。空气吸引装置与电源连接，电源与控制装置连接，通过控制装置控制空气吸引装置的功率，也就是控制空气循环的速度。

实施例4

应用实施例1的空气净化系统，调节空气净化系统的负离子水蒸气产生所用水量为30g/分钟，也就是水泵的泵水量为30g分钟，在6立方米的空间内进行净化空气，检测负离子水蒸气的颗粒粒径与固体颗粒物净化效果的关系、检测负离子水蒸气的释放速度与空间体积的关系等。

超声衰减法测得蒸汽中液滴粒径体积浓度，具体方法可参见袁安利等，蒸汽中液滴的粒径和体积浓度测量实验研究，《热能动力工程》，2015年9月，第30卷第5期。

净化系统的泵水速度为预设值，根据空间体积为3立方米，设定泵水蒸汽的速度为20g/分钟，每个检测实验在密闭空间中均进行固体颗粒物的填充，并且填充固体颗粒物的浓度尽量相同，填充后测量空间中pm2.5和pm10，在负离子水蒸气产生之后开始计算时间，30分钟后停止负离子蒸汽，然后静止10分钟后测量密闭空间的pm2.5和pm10。具体的实验情况如下表。

通过对负离子蒸汽空气净化系统的研究，证明本发明的净化系统的负离子水蒸气能够实现对空气中的固体颗粒物的凝结并沉降，实现空气的净化。

Claims (14)

1.一种负离子水蒸汽空气净化系统，该空气净化系统包括负离子水蒸汽发生装置和控制装置，负离子水蒸汽发生装置与控制装置连接，负离子水蒸汽发生装置包括汽化室和水泵，水泵向汽化室中注入水，汽化室由发热体供热对水加热形成水蒸气。

2.根据权利要求1所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于所述发热体为汽化室供热并控制汽化室中的温度在120-180℃之间，或者发热体在120-180℃之间时水泵向汽化室注射水并同时维持汽化室中的温度在120-180℃之间。

3.根据权利要求1所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于所述水蒸气中水团粒子的平均直径小于5微米。

4.根据权利要求1所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于所述发热体有发热电阻加热，所述发热电阻与电源连接，发热电阻的电源与控制装置连接。

5.根据权利要求1所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于所述汽化室具有水蒸气出口，水蒸汽通过汽化室的出口排入空气中，排入空气前的水蒸气中包括水团粒子和空气，所述水团粒子总计水摩尔量和空气的摩尔量比为1:0.1-10。

6.根据权利要求1-5任一项所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于所述汽化室设置温度检测装置，温度检测装置与控制装置连接，控制装置与水泵连接，控制装置和水蒸气发生装置的发热电阻的电源连接，控制装置通过气化室温度检测装置控制发热电阻的功率和水泵向汽化室的泵水量。

7.根据权利要求1-4任一项所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于所述系统中还设置空气质量检测装置，所述空气质量检测装置包括检测空气中粒径为小于等于2.5um的固体颗粒浓度的装置，和/或检测空气中粒径小于等于10um的固体颗粒浓度的装置。

8.根据权利要求7所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于所述控制装置控制水泵的开关和发热电阻的开关。

9.根据权利要求7所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于所述控制装置控制水泵的泵水量和发热电阻的功率，所述控制装置设置有pm2.5和pm10的阈值，空气中颗粒浓度大于阈值时，将汽化室和水泵的开关打开，当低于阈值时则将汽化室和水泵的开关关闭，当空气中的固体颗粒物浓度大于阈值时，同时根据pm2.5和/或pm10的值调节水泵的泵水量。

10.根据权利要7所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于所述控制装置上还设置有空气净化系统所净化空间的体积的数值设定装置，所述数值设定装置设定的数值与pm2.5和/或pm10的值共同作为调节水泵泵水量、发热电阻的功率的参数。

11.根据权利要求1-10任一项所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于上述系统中还包括负离子吸附腔，所述负离子吸附腔具有负离子水蒸汽入口和空气入口和空气出口。

12.根据权利要求11所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于负离子吸附腔的空气出口设置过滤网。

13.根据权利要求1-10任一项所述的负离子水蒸汽空气净化系统，其特征在于所述空气净化系统还包括空气循环系统，循环系统中设置水汽凝结装置，空气通过凝结装置时，凝结了负离子水蒸气的固体颗粒物的结合物吸附于凝结装置中，不含固体颗粒物的空气从水汽凝结装置中排出。

14.权利要求1-13任一项所述的负离子水蒸汽空气净化系统的用途，其特征在于所述用途为沉降空气中的固体颗粒物，尤其优选的，固体颗粒物的粒径为小于等于2.5微米或大于等于10微米。