CN110193262A - 一种基于超声技术的空气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超声技术的空气净化装置，涉及空气净化领域，包括超声雾化除尘模块、陶瓷加热模块、过滤模块、超声振动气体净化模块、水箱、水循环模块、风机、外部壳体以及驱动电路模块。工作时，空气从底部侧面进入，向上首先经过雾化除尘模块，由水箱供水；再经过陶瓷加热区域，被加热干燥；接着依次经过过滤模块、超声振动净化模块；最后经顶部风机排出。其中超声雾化除尘模块中经沉降凝结的含颗粒物的水流入下方水槽，通过过滤层后经水泵从上水管回流入水箱。本发明可用于室内室外空气净化，功能全面，既能去除颗粒物，又可根据需要净化气体污染物；单元化模块结构紧凑；可与路灯、隔离护栏等结合，填补净化系统在市政设施领域的空白。
Description
技术领域
本发明属于空气净化领域，具体涉及一种基于超声技术的空气净化装置，适用于室内和室外空气净化。
背景技术
现有的空气净化装置主要针对固体颗粒物的吸附和过滤，常采用机械过滤以及等离子吸附等方法去除颗粒物，达到净化目的。但此类净化装置存在缺陷，功能不全面，只能净化处理固体颗粒物，一般应用于室内空气净化，对室外空气中含量较多的气体污染物无法起到净化效果。机械过滤方式主要使用HEPA滤网，虽然净化率可达99％以上，但其寿命较短，成本高。净化气体污染物主要通过化学反应分解污染物，集成在净化装置中时，需铺设较厚的催化剂载体层，会造成净化装置内空气流动的阻力过大，从而需要较大功率风机，消耗较大电能。
发明内容
针对上述传统净化装置的不足，为了达到去除颗粒物同时延长滤材使用寿命的目的，本发明提供了一种基于超声技术的空气净化装置。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种基于超声技术的空气净化装置，包括外部壳体，自下而上设置在外部壳体内的水槽、超声雾化除尘模块、陶瓷加热模块、过滤模块和风机，以及设置在外部壳体外壁上的水箱和驱动电路模块；其中，
外部壳体在水槽与超声雾化除尘模块之间的周向上开设有气体入口，外部壳体在风机的顶部开设有气体出口，水槽通过上水管以及设置在上水管上的过滤层和水泵连通至水箱气体出口，水箱出水口通过下水管连通至超声雾化除尘模块；
工作时，驱动电路模块用于为装置供电，空气从底部气体入口进入，向上首先经过由水箱经下水管供水的超声雾化除尘模块，接着经过陶瓷加热区域，被加热干燥；再依次经过过滤模块和超声振动模块，最后经过顶部风机排出气体出口；超声雾化除尘模块中经沉降凝结的含颗粒物的水，流入下方水槽，经过过滤层与水泵从上水管回流入水箱。
本发明进一步的改进在于，超声雾化除尘模块包括内部圆柱储水容器，周向均匀与内部圆柱储水容器连通的若干螺钉型导水容器，以及设置在每个螺钉型导水容器内的雾化片。
本发明进一步的改进在于，水箱位置高于超声雾化除尘模块，通过下水管与雾化除尘模块的内部圆柱储水容器连接，提供雾化用水。
本发明进一步的改进在于，陶瓷加热区域内均匀布置有陶瓷加热片。
本发明进一步的改进在于，过滤模块为HEPA滤网层。
本发明进一步的改进在于，超声振动模块包括网架，设置在网架上的筛网，铺设在筛网上方的催化剂层，以及连接在网架上的超声换能器。
本发明进一步的改进在于，驱动电路模块，用于控制水泵、超声雾化除尘模块、超声振动气体净化模块和风机，用于为水泵和风机提供电源，以及用于为超声雾化除尘模块中的超声雾化片和超声振动气体净化模块中的超声换能器提供信号和能量。
本发明进一步的改进在于，风机采用抽吸方式工作，用于将外界空气从外部壳体底部吸入，顶部排出。
本发明进一步的改进在于，部壳体在底部侧面挖槽孔，作为气体入口。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种基于超声技术的空气净化装置，采用有水循环的超声雾化除尘与传统过滤除尘相结合的方式，雾化除尘效率可达到70％，极大地延长了滤材寿命；为了克服现有技术功能不全面无法净化气体污染物的缺陷，本发明设计了超声振动气体净化模块，其中的超声换能器将输入电能转换为机械能并将机械能传递至筛网，使催化剂层振动从而减小净化装置内空气流动阻力，同时超声波对催化剂产生改性作用，能提高催化效率，有利于催化反应更快进行；为了解决现有技术中风机耗能大的问题，本发明设置了陶瓷加热模块，可使净化装置内部产生热气流形成烟囱效应以提高净化装置的空气净化量，在环境温度较低的情况下，例如冬季室外，可不需要风机工作，只要功率较小的陶瓷加热模块工作就能保证气体流通，从而减少电能消耗；本发明可用于室内空气净化，净化颗粒物，甲醛、臭氧等有害气体，还可用于室外空气净化，净化颗粒物，汽车尾气，工业废气等空气污染物。
具体来说，本发明采用超声雾化除尘、滤网和超声振动气体净化相结合的净化技术，解决了现有净化装置功能单一的问题，能够同时去除固体颗粒物和气体污染物，净化效果好。
设置过滤模块，利用HEPA滤网的高净化率，除去未被超声雾化除尘模块捕捉的颗粒物。
设置低成本的超声雾化除尘模块，减少HEPA滤网吸附的颗粒数量，延长HEPA滤网寿命，从而降低整体成本。
设置加热模块，一方面可以干燥经过雾化区域所携带的水雾，另一方面可在净化装置内部产生热气流形成烟囱效应以提高净化装置的空气净化量，在环境温度较低的情况下，例如冬季室外，可不需要风机工作，只要功率较小的陶瓷加热模块工作就能保证气体流通，从而减少电能消耗。
超声振动气体净化模块中的超声换能器将输入电能转换为机械能并将机械能传递至筛网，带动催化剂层振动从而减小净化装置内空气流动阻力，同时超声波能对催化剂产生改性作用，提高催化效率，有利于催化反应更快进行。
设置水循环模块，充分节约水资源，减少人工加水维护的工作量与成本。
可根据不同气体污染物的净化需求，例如室内空气的除甲醛需求，室外空气的除汽车尾气需求，选择不同种类的催化剂和不同加热温度的陶瓷加热片组合，增加了本发明中的净化装置的普适性。
综上所述，本发明装置耗电量小，净化效率高，结构简单紧凑，安装方便，适用于大量推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2是本发明超声雾化除尘模块的横截面示意图；
图3是本发明超声振动气体净化模块的横截面示意图；
图4是本发明气体流动方向示意图。
附图标号说明：
1.超声雾化除尘模块，2.陶瓷加热模块，3.过滤模块，4.超声振动气体净化模块，5.水箱， 6.风机，7.外部壳体，8.驱动电路模块，9.内部圆柱储水容器，10.螺钉型导水容器，11.雾化片， 12.下水管，13.上水管，14.网架，15.筛网，16.换能器配套螺钉，17.超声换能器；18.催化剂层，19.水槽，20.水泵，21.过滤层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步详细说明：
实施例1
如图1所示，本发明提供的一种基于超声技术的空气净化装置，包括超声雾化除尘模块 1、陶瓷加热模块2、过滤模块3、超声振动气体净化模块4、水箱5、水循环模块(包括水槽 19、水泵20和过滤层21)、风机6、外部壳体7以及驱动电路模块8。外部壳体7在水槽19 与超声雾化除尘模块1之间的周向上开设有气体入口，外部壳体7在风机6的顶部开设有气体出口，水槽19通过上水管13以及设置在上水管13上的过滤层21和水泵20连通至水箱5 气体出口，水箱5出水口通过下水管12连通至超声雾化除尘模块1；工作时，空气从底部侧面进入，向上首先经过由水箱5经下水管12供水的超声雾化除尘模块1，此处固体颗粒物被水雾捕捉、沉降；再经过陶瓷加热模块2，湿润空气被干燥并加热，形成热气流，产生烟囱效应，为下一步催化反应做准备；再经过过滤模块3，此处残留颗粒物被HEPA滤网吸附；接着经过超声振动气体净化模块4，此处空气中的气体污染物被催化发生反应，从而空气得到净化；最后经过顶部风机6，采用抽吸工作方式，经此处空气被排出净化装置，完成整个净化过程。其中超声雾化除尘模块1中经沉降凝结的含颗粒物的水，流入下方水槽19，经过过滤层21与水泵20从上水管13回流入水箱5。
如图2所示，超声雾化除尘模块1由内部圆柱储水容器9、6个螺钉型导水容器10、6个雾化片11以及与水箱5连接的下水管12组成。水箱5中的水通过水管进入内部圆柱储水容器9，螺钉型导水容器10内塞有棉棒，棉棒将水沿水平方向导至雾化片内表面，则由驱动电路模块8供电的雾化片11外表面有水雾喷出。均匀布置的6个雾化片11向四周喷出水雾，形成均匀雾化场。含有固体颗粒物的空气进入雾化场，固体颗粒物相当于凝结核，迅速被雾化水珠捕获、沉降，而后随凝结水珠沿外壳的内壁流下，最终排出净化装置，达到与HEPA 滤网层互补，去除空气中固体颗粒物的目的。
如图1和图3所示，超声振动气体净化模块4由网架14、筛网15、超声换能器17、换能器配套螺钉16以及催化剂层18组成。超声换能器17将驱动电路模块8提供的电能转化为机械能，产生机械振动并发出超声波，换能器配套螺钉16将机械能传递给筛网网架14，网架14带动筛网15以及上方的催化剂层18上下振动。催化剂层18为载有催化剂的活性炭层。运动的催化剂层18扩大了气体通路，极大地减小了空气向上的流动阻力，同时促使气体进入活性炭孔隙中，与催化剂充分接触，促使气体污染物催化反应的发生，从而达到净化气体污染物同时减小阻力，防止堵塞的目的。另外，超声波作用于催化剂，会对其产生改性效果，提升催化效果。
实施例2
超声雾化除尘模块可更改布置方式，例如，将导水容器与雾化片沿高度方向设置两层，每层布置4个雾化片。如此，不但总雾化片个数增多，而且增大了纵向雾化场产生范围，更有利于雾化场扩散、均匀化，但同时用水量增大。因此，可根据实际情况的外壳尺寸以及性能要求以不同方式、不同数量布置超声雾化片。
实施例3
陶瓷加热模块与风机的工作方式可根据外界条件的变化进行调整。例如在气温很低的冬季夜晚，可只打开陶瓷加热片不需使用风机就能保证气体流通；而在气温较高的白天，令风机与陶瓷加热模块同时工作，保证一定的气体净化量。
实施例4
超声雾化除尘模块中的储水容器可更改形状，例如改为长方体，更容易加工。储水容器的材料也可在保证密封性的前提下根据实际情况选用。
实施例5
超声振动气体净化模块中的催化剂可根据不同工作环境灵活选择。例如应用于室内时将活性炭作为催化剂，用来吸附室内的主要气体污染物甲醛，实现室内空气的净化。
实施例6
本发明实现室外应用时可与路灯、隔离护栏等市政设施进行结合。例如将净化装置置于路灯内部，制成新型可净化空气的路灯，在不改变市容环境的同时实现空气污染治理的目的。
以上对本发明的空气净化装置进行了说明。但是，上述说明和实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制，只要不脱离权利要求的范围，技术人员可以根据上述技术方案进行多种变形、更改。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和更改。
Claims (9)
1.一种基于超声技术的空气净化装置，其特征在于，包括外部壳体(7)，自下而上设置在外部壳体(7)内的水槽(19)、超声雾化除尘模块(1)、陶瓷加热模块(2)、过滤模块(3)和风机(6)，以及设置在外部壳体(7)外壁上的水箱(5)和驱动电路模块(8)；其中，
外部壳体(7)在水槽(19)与超声雾化除尘模块(1)之间的周向上开设有气体入口，外部壳体(7)在风机(6)的顶部开设有气体出口，水槽(19)通过上水管(13)以及设置在上水管(13)上的过滤层(21)和水泵(20)连通至水箱(5)气体出口，水箱(5)出水口通过下水管(12)连通至超声雾化除尘模块(1)；
工作时，驱动电路模块(8)用于为装置供电，空气从底部气体入口进入，向上首先经过由水箱(5)经下水管(12)供水的超声雾化除尘模块(1)，接着经过陶瓷加热区域(2)，被加热干燥；再依次经过过滤模块(3)和超声振动模块(4)，最后经过顶部风机(6)排出气体出口；超声雾化除尘模块(1)中经沉降凝结的含颗粒物的水，流入下方水槽(19)，经过过滤层(21)与水泵(20)从上水管(13)回流入水箱(5)。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声技术的空气净化装置，其特征在于，超声雾化除尘模块(1)包括内部圆柱储水容器(9)，周向均匀与内部圆柱储水容器(9)连通的若干螺钉型导水容器(10)，以及设置在每个螺钉型导水容器(10)内的雾化片(11)。
3.根据权利要求2所述的一种基于超声技术的空气净化装置，其特征在于，水箱(5)位置高于超声雾化除尘模块(1)，通过下水管(12)与雾化除尘模块(1)的内部圆柱储水容器(9)连接，提供雾化用水。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声技术的空气净化装置，其特征在于，陶瓷加热区域(2)内均匀布置有陶瓷加热片。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声技术的空气净化装置，其特征在于，过滤模块(3)为HEPA滤网层。
6.根据权利要求1所述的一种基于超声技术的空气净化装置，其特征在于，超声振动模块(4)包括网架(14)，设置在网架(14)上的筛网(15)，铺设在筛网(15)上方的催化剂层(18)，以及连接在网架(14)上的超声换能器(17)。
7.根据权利要求6所述的一种基于超声技术的空气净化装置，其特征在于，驱动电路模块(8)，用于控制水泵(20)、超声雾化除尘模块(1)、超声振动气体净化模块(4)和风机(6)，用于为水泵(20)和风机(6)提供电源，以及用于为超声雾化除尘模块(1)中的超声雾化片和超声振动气体净化模块(4)中的超声换能器(17)提供信号和能量。
8.根据权利要求1所述的一种基于超声技术的空气净化装置，其特征在于，风机(6)采用抽吸方式工作，用于将外界空气从外部壳体(7)底部吸入，顶部排出。
9.根据权利要求1所述的一种基于超声技术的空气净化装置，其特征在于，部壳体(7)在底部侧面挖槽孔，作为气体入口。
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