CN112334712A - 扩散器头和包括该扩散器头的空气清洁设备 - Google Patents

Abstract

扩散器头和包括该扩散器头的空气清洁设备。扩散器头(1；11，18；23；31；43)适合于将净化后的空气局部施加于目标(39)，所述扩散器具有主体(8；12；20；24)，所述主体具有朝向空气出口表面(4；16；19；26；34)的空气入口表面(3；15；28；33)，所述空气入口表面具有第一区域(Al)，所述空气出口表面具有第二区域(A2)，所述第二区域大于所述第一区域(Al)。所述主体(8；12；20；24)具有在空气入口表面(3；15；28；33)与空气出口表面(4；16；19；26；34)之间纵向延伸的多个连续扩展的空气管道(2；14；22；27；32)，其中，空气管道(2；14；22；27；32)具有从空气入口表面(3；15；28；33)处的空气管道入口(5)朝向空气出口表面(4；16；19；26；34)处的空气管道出口(6；22)连续增大的第三横截面区域(A)。如果在空气入口表面(3；15；28；33)处设有过滤装置(36)，则扩散器头可以被用于具有从周围环境中吸入空气的泵装置的空气清洁设备中。

Description

扩散器头和包括该扩散器头的空气清洁设备

技术领域

本发明涉及适于将空气局部施加于目标的扩散器头，该扩散器头具有主体，该主体具有朝向空气出口表面的空气入口表面，该空气入口表面具有第一区域，所述空气出口表面具有大于第一区域的第二区域。

背景技术

许多人患有呼吸系统疾病，诸如哮喘、过敏、肺炎、慢性阻塞性肺病(COPD)、慢性支气管炎、肺气肿、肺癌、囊性纤维化、肺动脉高压、和支气管扩张症。某些呼吸系统疾病比其他呼吸系统疾病更令人不堪忍受且危险，许多人需要药物来缓解诸如咳嗽、气喘、胸闷和气短等症状。哮喘和慢性阻塞性肺病(COPD)是重大的公共卫生负担，过敏也是如此，最常见的是对灰尘、霉菌、动物皮屑和其他室内过敏原过敏。

空气过滤器或室内空气清洁器可以帮助个人更好地呼吸并减轻症状。特别是在有吸烟发生的地方。二手烟会使幼童的呼吸系统疾病(诸如哮喘症状和鼻塞)恶化。几乎所有的室内空气清洁器都能有效地去除室内的烟雾(只要空气过滤器足够大，风扇打开并且空气过滤器得到维护)。这也适用于暴露于其他污染源(诸如交通污染和花粉季节)的地方。

室内空气清洁器仅在放置其的房间内工作，因此患有呼吸系统疾病的人可能需要为他/她所住的每个房间都配备单独的室内空气清洁器。室内空气清洁器包括臭氧发生器、全屋空气清洁器和高效微粒空气(HEPA)过滤器。

臭氧发生器非常昂贵，并且臭氧浓度难以控制。此外，臭氧即使在低浓度下也会引起哮喘患者支气管痉挛。

全屋空气清洁器安装在房屋的供暖或空调系统中，这是复杂而昂贵的任务。全屋空气清洁器、HVAC系统包括设计成用于减少系统的管道和盘管中灰尘和污垢积聚的空气过滤器，但其只能去除大颗粒物，而不能去除房屋中会被吸入肺部的小颗粒物。

正如我们从真空清洁器中了解到的，已知的机械式高效微粒空气(HEPA)过滤器使用通常安装在天花板处或地板处的有噪音的风扇，以迫使空气通过特殊的滤网，该滤网捕捉诸如烟雾、花粉和其他空气传播的过敏原等颗粒。但是，风扇不能对准地毯、帷帘或衣服，因为这可能会在个人周围扬起灰尘，因此不但不会帮助到个人，反而会使他/她与风扇启动前相比暴露于更多的灰尘。

不过，HEPA过滤器对例如哮喘和过敏患者是有益的，因为HEPA过滤器捕捉非常细小的空气传播的微粒(诸如花粉和尘螨粪便)，而这样的微粒是过敏和哮喘症状最常见的原因。

美国专利申请号2006252364涉及用于在场所内实现清洁空气区域的空气供应装置。该空气供应装置连接至位于天花板处的空气供应管并终止于空气渗透本体，该空气渗透本体的内部面向空气进口以及外部面向目标。内部是多孔过滤材料的，当空气以波浪状的局部空气流的形式流过时，多孔过滤材料提供阻力。外部是无孔的，并且具有直线形且厚度均匀的管路(或通道)，并且这些管路(或通道)相对于彼此平行地延伸以在管路口处产生直线形的且远离该管路的局部空气流。美国专利申请号2006252364明确指出，非平行的局部空气流涉及湍流，不适合使用，或者至少不能用于提供界限分明的、有针对性的局部空气应用。

德国专利申请号DE2608792涉及用于向房间产生径向置换空气流的喷嘴。球形结构具有沿外周设置的叠层的喷嘴结构。球形结构内部的喷嘴结构从球形结构的外周朝向球形结构的中心延伸很短的距离，在喷嘴结构的叠层的空气管道的组合空气入口表面上方留有较大的自由空间。分层喷嘴结构由最靠近球形结构外周的最外层丝网层、从最外层丝网层起的第二层且更靠近球形结构内部的多蜂窝型滤尘层、以及从最外层丝网层起的第三层且最靠近球形结构的内部的织物层组成。

关于美国专利申请号2006252364所描述的空气供应装置和德国专利申请号DE2608792的空气供应装置两者在喷嘴的空气入口表面上方(因此在待扩散的空气进入空气管道的位置处)都具有非常大的空气空间。因此，来自周围环境的空气被吸入并必须穿过这个大空间，之后空气才会到达空气管道入口，以在较短喷嘴层的出口处被排出，这种结构会引起很大的湍流，并且几乎无法控制“清洁区域”的形状。

发明内容

本发明提供了对于上述缺点和问题的解决方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种在开篇段落中提到的那种扩散器头，其能够为目标提供局部且受控的净化后空气的供应。

根据本发明的又一个方面，提供了一种在开篇段落中提到的那种扩散器头，通过该扩散器头确定在目标周围排出的空气的限定形状。

根据本发明的一个方面，提供了一种扩散器头，该扩散器头对通过的空气具有改善的定向效果，并将空气扩散到目标，例如清洁后的空气。

根据本发明的一个方面，提供了一种包括扩散器头的空气清洁设备，该空气清洁设备可以根据需要即时地并且在任何期望的位置处被设置。

根据本发明的一个方面，提供了一种包括扩散器头的空气清洁设备，其尺寸小于例如德国专利申请号DE2608792和美国专利申请号2006252364中描述的已知空气清洁装置，但能够提供相似的或更大的“清洁区域”。

根据本发明实现这些和其他方面的新颖独特之处在于，主体具有在空气入口表面和空气出口表面之间纵向延伸的多个连续扩展的空气管道，其中，一空气管道具有从空气入口表面处的空气管道入口朝向空气出口表面处的空气管道出口连续增大的第三横截面区域。

在本发明的上下文中，术语“空气入口表面”是指待扩散的空气进入多个连续扩展的空气管道的位置处的表面。

在本发明的上下文中，术语“空气出口表面”是指空气离开多个连续扩展的空气管道的位置处的表面。

在本发明的上下文中，术语“区域”是指当通过扩散器头排出时空气流的三维形状，其中“清洁区域”是指清洁空气的区域。由于扩展的空气管道，该区域通常呈锥形。

多个连续扩展的空气管道将扩散的空气作为经由空气管道出口排出的空气层流引导至目标。由于空气管道在所述空气出口表面处朝向各自的空气管道出口发散，因此空气速度从所述空气管道入口到所述空气管道出口下降，由此空气的出口压力已降低到不会在目标(诸如过敏者)周围扬尘的水平。取而代之的是，使个人经受柔和的、不明显的空气体积流，由于多个发散的空气管道，该空气体积流在他/她周围形成了界限分明的空气区域。当使用本发明的扩散器头时，个人可以处于他/她在房间内的个人舒适的空气区域，而旁边的其他个人在所述区域外。该区域周围没有可见的分界线，只有局部的空气环境。取代集中扩散(也为可选地清洁)房间内的所有空气，扩散器头扩散(可选地清洁)房间中的仅少量空气，并将空气局部施加于有此需要的人员。

“主体”由围绕多个空气管道中最外部空气管道的外周壁限定。主体具有上表面/上平面和下表面。下表面包括空气出口表面。如果空气入口表面是平坦的，则空气入口表面可以与上表面相同，或者略低于这样的上平面，从而在空气入口表面上方留出非常小的顶部空间。在本发明的上下文中，术语“顶部空间”仅指上平面(通常是在管状延伸部下方横断扩散器头的平面)与空气入口表面之间的空间或体积。所述顶部空间的体积为由多个空气管道的最外部空气管道、上平面和空气出口表面沿周向限定的总体积的最大10％。

在优选实施例中，至少扩散器头的主体是实心的，并且所述多个连续扩展的空气管道是该实心主体中的孔或通道。

在另一个优选实施例中，至少扩散器头的主体由连接的子部件组装而成，以便由子部件的相邻壁产生空气管道。子部件可以例如是面板。

在本发明的上下文中，“空气的清洁”是指去除从扩散器头外部的环境进入到扩散器头中的空气中的不需要的物质(例如污垢、传染源和其他杂质)的过程。在本发明的上下文中，术语“空气的净化”和“空气的清洁”互换地使用。然而，“空气的净化”可以指特定种类的空气的清洁，例如选择性地去除某种杂质，或指比术语“空气的清洁”更高程度的清洁空气，例如更高百分比的去除或更多杂质的去除。

为了使空气均匀地散布在目标上，空气管道可以有利地从空气入口表面朝向空气出口表面彼此发散地延伸，由此流出的空气可以呈锥形清洁区域。

清洁区域的边缘区域的湍流可以表现为小股气流(draft)。为了进一步降低其风险，流入扩散器头的空气可以还穿过湍流减小构件(诸如多孔构件)。多孔构件可以例如是从周围环境向扩散器头供应空气的泵装置上游或下游的过滤装置。

空气管道的内表面可以优选地没有显著不规则部(诸如是平滑的)，以进一步消除任何引起湍流的因素。

在本发明的范围内，术语“多孔”或“多孔材料”是指材料具有许多小孔，使得空气可以缓慢地通过。因此，多孔材料使空气均匀地分布在扩散器头的上方，这获得以下结果中的一个或多个：空气速度降低、进出扩散器头的空气分布非常均匀、以及湍流的减小。

对来自周围环境的空气流的净化可以在通过过滤装置时进行，所述过滤装置被选择用于去除存在于所述空气流中的颗粒和/或化学物质。扩散、清洁和/或净化可以随时停止，并且扩散器头可以四处移动以被布置到出现需求的地方。扩散器头的形状、空气管道的形状、通过空气管道的扩散空气的速度和压力是决定区域形状的一些结构和特征，并且在某些应用中，与没有局部扩散器头的空气清洁器相比，噪音水平降低。

扩散器头可以被用于将已经净化后的空气或气体分配到目标，例如，用在医院手术室、产科病房、新生儿病房、与烧伤患者相关、与在温室局部地输送某些气体有关、牛棚、马厩、鸡舍、猪圈、药品生产和食品生产、在飞机上、公共汽车、火车和轿车等中。这个列表并不详尽，因为本发明的扩散器头可以与任何目标一起使用并与任何目标相关。

此外，无过滤装置的扩散器头可以用于输送已经净化后的空气。

在本发明的上下文中，术语“速度”是指空气沿着空气管道的速度。

优选的是，所述多个连续扩展的空气管道以均匀模式围绕扩散器头的纵向轴线布置，使得区域内的个人可以容易地对清洁区域的边界产生印象，从而将至少他/她的气道保持在所述区域(诸如在扩散器头与过滤装置一起使用的情况下的“清洁区域”)内，从而呼吸自己选择的空气。均匀模式可以提供空气(例如来自周围环境的清洁后的空气、气体或预清洁的空气)的同心扩张。

至少对于扩散器头的多个连续扩展的空气管道中的大多数而言，空气管道的纵向轴线可以垂直于其空气管道出口表面与其各自的空气管道出口相交。因此，在优选实施例中，空气管道的纵向轴线可以垂直于空气管道出口的表面。

但应注意的是，空气管道的模式不必是均匀的。作为示例，在一些实施例中，不均匀的模式可以优选用来定制和调整区域的特定形状，尤其是目标周围的清洁空气或特定空气的“清洁区域”的特定形状。

空气管道的第三横截面区域可以具有许多不同的几何形状。例如，空气管道的第三横截面区域可以是多边形或遵循平滑的闭合曲线，例如圆形或椭圆形。其中空气管道的第三横截面区域为六边形且优选为规则六边形的一种扩散器头最佳地利用第三横截面区域和轴向长度。在该实施例中，每个空气管道是沿扩散器头的长度延伸的六边形截锥体(hexagonal frustum)，并且所述多个连续扩展的空气管道的至少大多数可以在空气管道入口处通过越靠近所述扩散器头的纵向轴线而从扩散器头的纵向轴线越分散，并且具有最小的第三横截面区域，并且空气管道越靠近其各自的空气管道出口就越分散开，在空气管道出口处空气管道具有其最大的第三横截面区域。

应当理解的是，“规则六边形”是等边和等角的六边形。然而，在本发明的范围内也有替代方案。例如，在垂直于扩散器头的纵向轴线的平面中的所有多个连续扩展的空气管道的轮廓可以具有基本上为圆形、椭圆形或六边形的第三横截面区域。

所有所述多个空气管道可以具有相同的第三横截面区域，但是不同的第三横截面区域也落在本发明的范围内。其他选项包括但不限于提供具有不同第三横截面区域、不同轮廓及其混合中一个或多个的空气管道，以提供能够向区域内(在实施例包括过滤装置的情况下，包括在“清洁区域”内)的选定位置供应不同浓度的清洁空气的扩散器头。还有一种选项是围绕扩散器头的纵向轴线以同心环布置所述多个空气管道，或以任何期望的任意模式布置所述多个空气管道。因此，空气管道的任何模式和第三横截面区域都落在本发明的范围内。然而，必要的是，空气管道延伸从空气入口表面到空气出口表面的整个长度，并且从周围环境中吸入的待被扩散和/或清洁的空气在空气入口表面处进入所述多个空气管道入口之前没有大的空间供其填充，该空间会导致空气的湍流并且几乎不能沿空气管道引导空气。因此，空气入口表面上方的顶部空间应优选地非常小，从而使空气管道的长度变长，以使流过空气管道的空气被引导并可以以最小的湍流离开扩散器头，优选地，作为空气的层流或至少基本上层流到达目标，并且这里区域的形状是界限分明的。

在优选实施例中，空气出口表面可以是平坦的、凹入的或凸起的，和/或空气入口表面可以是平坦的、凹入的或凸起的，以便进一步设计区域的形状。

所述多个空气管道的整体形状与单个空气管道的形状可以具有3D形状相似性，从而使扩散器头的内部空间可以被充分地占用和最佳地利用。可以优化所述多个连续扩展的空气管道的空气管道数量，并将所述空气管道之间的物料量保持最小，这降低了扩散器头的材料成本。这种设计还向用户提供了对潜在区域的图形的视觉感知，但这种设计不是强制性的。扩散器头可以进一步设有包围的护套或壁架，所述护套或壁架限定了用于容纳驱动扩散器头所需部件的间隙，所述部件包括电子部件和可选电机。

如现有技术那样，空气出口表面可以是球形或半球形的，但是多个空气管道在从空气入口表面与空气出口表面之间的整个长度上延伸得更长，该空气入口表面位于这样的位置，在所述位置处扩散器头在扩散器头空气进口侧的横截面小于空气入口表面。

与现有技术的空气清洁装置相比，限定和/或容纳本发明扩散器头的主体在空气入口表面上方没有留下自由空间或只留下很少的自由空间。

在本发明的一个实施例中，空气入口表面的尺寸和形状几乎对应于从周围环境到扩散器头的空气进口的横截面。然而，空气进口可以大于空气入表面，例如用于容纳更宽的过滤装置或湍流减小构件。

所述空气进口可以例如通过背向空气入口表面的管状延伸部来进行，该管状延伸部可以比空气入口表面更宽，甚至可以远离空气入口表面扩展。管状延伸部不是主体的一部分。

本发明的扩散器头的最佳效率可以具有多个连续扩展的空气管道，其长度等于或大于空气管道入口的最小宽度或直径。在这种扩散器头的实施例中，空气分布均匀，避免了小股气流。优选地，空气管道的长度与其最小宽度或直径之比为至少1.5。

在空气管道的长度和宽度/直径的这种比例下，出口空气的方向可以处于控制下并可以避免湍流。

在本发明的范围内，空气管道的“长度”是在空气管道的纵向中心轴线处截取的相应空气管道入口与空气管道出口之间的距离。最小的宽度或直径位于空气入口表面处。

当从周围环境进入空气管道入口并沿空气管道行进且从空气管道出口排出的空气在距空气管道出口的空气出口表面35-60cm之间距离处的最大空气速度为0.15m/s时，可获得最佳结果。可选地，在距空气管道出口的空气出口表面35-60cm处的所述空气速度缓和至最大为0.10m/s。

本发明还涉及一种包括上述扩散器头的空气清洁设备。该空气清洁设备还包括泵装置(诸如风扇)，用于从周围环境中驱动空气。

可选地，空气由泵装置经由湍流减小构件朝向扩散器头驱动，该湍流减小构件可以被设置在泵装置的上游或下游。合适的湍流减小构件可以是任何多孔构件，包括是过滤装置，例如HEPA过滤器。过滤装置也可以与另一湍流减小构件(例如多孔构件)结合使用、与另一湍流减小构件相邻布置、与另一湍流减小构件隔开、以及位于泵装置的与另一湍流减小构件相对的一侧上。泵装置沿所述多个空气管道的长度在空气入口表面处将空气从周围环境驱动到多个空气管道入口，并在空气出口表面处从所述多个空气管道出口朝向所述目标排出，从而为所述目标形成清洁区域。

然而，本发明不局限于HEPA过滤器或碳过滤器形式的过滤装置，或完全不局限于使用过滤装置，因为扩散器头可以用于扩散任何类型的空气或气体，无论其是预清洁的、预净化的、已经清洁的、已经净化的或根本没有清洁的。

任何能够清洁或净化带有空气传播颗粒以及可选化学物质的空气流的过滤装置都包括在本发明的范围内。一种替代的过滤装置可以例如是活性炭过滤器。

泵装置可以是例如风扇。在本发明的范围内，泵装置和湍流减小构件的各自位置都是可能的。例如，湍流减小构件可以被布置在从以下位置组中选择的位置，所述位置组包括：在空气入口表面与所述泵装置之间，在所述泵装置的与所述泵装置面对空气入口表面的一侧相对的一侧上，或在远离扩散器头的空气进口管或软管中。可选地，泵装置也可以被设置成远离湍流减小构件，这在实施例之间可以不同。

湍流减小构件可以有利地插入泵装置与扩散器头之间，或者湍流减小构件可以设置在泵装置的与扩散器头相对的一侧上。优选地，湍流减小构件和泵装置可以插入在扩散器头的主体的空气入口表面的延伸部的管件中。

空气清洁设备还可以包括管路，其适于例如通过与扩散器头的主体的空气入口表面的延伸部中的管件联接而吸入空气，所述空气待被扩散，可选地被清洁并经由扩散器头被输送到目标。

泵装置可以是在空气入口表面处将空气从周围环境驱动到所述多个空气管道入口中的装置，在该实施例中，可以将泵装置(例如风扇)选择为在距空气管道出口的空气出口表面35-60cm之间的距离处提供最大0.15m/s的空气速度，可选地，在距空气管道出口的空气出口表面35-60cm之间的距离处提供最大0.10m/s的空气速度。

附图说明

现在将在下面参照附图通过示例性实施例进一步详细地描述本发明，其中

图1a是从根据本发明的第一实施例的扩散器头的空气入口表面看到的立体图，

图1b是沿图1a中的线Ib-Ib截取的剖面图，

图1c示出了从空气入口表面看到的图1a中的扩散器头，

图1d示出了从空气出口表面看到的图1a中的扩散器头，

图1e示出了从侧面看到的图1a中的扩散器头，

图2a是从根据本发明的第二实施例的扩散器头的空气入口表面看到的立体图，

图2b是沿图2a中的线IIb-IIb截取的剖面图，

图2c示出了从空气入口表面看到的图2a中的扩散器头，

图2d示出了从空气出口表面看到的图2a中的扩散器头，

图2e示出了从侧面看到的图2a中的扩散器头，

图3a是从根据本发明的第三实施例的扩散器头的空气入口表面看到的立体图，

图3b是沿图3a中的线IIIb-IIIb截取的剖面图，

图3c示出了从空气入口表面看到的图3a中的扩散器头，

图3d示出了从空气出口表面看到的图3a中的扩散器头，

图3e示出了从侧面看到的图3a中的扩散器头，

图4a是从根据本发明的第四实施例的扩散器头的空气入口表面看到的立体图，

图4b是沿图4a中的线IVb-IVb截取的剖面图，

图4c示出了从空气入口表面看到的图4a中的扩散器头，

图4d示出了从空气出口表面看到的图4a中的扩散器头，

图4e示出了从侧面看到的图4a中的扩散器头，

图5a是从根据本发明的第五实施例的扩散器头的空气入口表面看到的立体图，

图5b是沿图5a中的线Vb-Vb截取的剖面图，

图5c示出了从空气入口表面看到的图5a中的扩散器头，

图5d示出了从空气出口表面看到的图5a中的扩散器头，

图5e示出了从侧面看到的图5a中的扩散器头，

图6是包括第四实施例的扩散器头的空气清洁设备的分解立体图，

图7从上方倾斜示出了组装状态的同一空气清洁设备，

图8从上方示出了同一空气清洁设备，

图9是相对于目标处于操作状态的图6中所示的空气清洁设备的立体图，

图10是图6中所示的空气清洁设备的改进例的分解立体图，

图11以分解立体图示出了根据本发明的第六实施例的扩散器头，

图12示出了在第一实施例中示出的空气入口表面上方的顶部空间，

图13示出了图6至图9所示的空气清洁设备的清洁效率，以及

图14示出了在距离目标约35cm的扩散器头的纵向轴线的不同距离处的空气速度。

具体实施方式

在图1a-图1e中看到的第一实施例的扩散器头1是锥形的。多个空气管道2(全部具有规则六边形横截面)从具有第一区域A1的空气入口表面3朝向具有第二区域A2的空气出口表面4彼此发散地延伸。如图1b所示，由于空气管道2在从所述空气入口表面3到所述空气出口表面4的其整个长度上扩展，因此空气入口表面3处的空气管道入口5的第三横截面区域A远小于空气出口表面4处的所述空气管道2的空气管道出口6的第三横截面区域A，如图lc和图1d中最佳示出的。在空气入口表面3处，扩散器头1设有短的管状延伸部7，所述管状延伸部用于以下作用中的一个或多个：容纳例如可选的过滤装置(未示出)、联接至用于从周围环境供应空气的供应管、联接至用于容纳泵装置的管件，稍后将关于扩散器头的另一实施例进行描述。短的管状延伸部7朝向空气入口表面3延伸到扩散器头1的圆锥形主体8中，所述圆锥形主体8具有围绕多个空气管道2的外周壁9、上平面P1和下表面S1。如图1b中最佳看到的，上平面P1与空气入口表面3相同，因此在管状延伸部7(不是主体7的一部分)与空气入口表面3之间没有顶部空间。下表面S1与空气出口表面4相同。对于本发明的第一实施例的扩散器头1，空气入口表面3和空气出口表面4是平坦的且平行的。多个(空气管道)中的相邻空气管道2之间的分隔壁10延伸从空气入口表面3到空气出口表面4的整个长度，并且所述多个空气管道的最外部空气管道终止于周壁9中。

第二实施例的扩散器头11见图2a-图2e。第二实施例的扩散器头11与第一实施例的扩散器头1的区别主要在于：主体12具有喇叭形的或扩口形的而非圆锥形的外周壁13，并且当从扩散器头11下方看时，空气出口表面16为凹入的。第二实施例的扩散器头11具有上平面P2和下表面S1。如图2b中最佳看出的，上平面P2与空气入口表面15相同，因此在管状延伸部7(其不是主体12的一部分)与空气入口表面15之间没有顶部空间。下表面S1与空气出口表面16相同。由于主体12的喇叭形或扩口形形状，多个均呈规则六边形或接近规则六边形的空气管道14在空气入口表面15处具有第三横截面区域A，而在空气出口表面16处具有不规则的六边形第三横截面区域A1。多个空气管道14从空气入口表面15朝向空气出口表面16彼此发散地延伸。最靠近外周壁13的空气管道14具有最不规则的六边形第三横截面区域Al，而最靠近扩散器头11的中心纵向轴线的空气管道14具有最规则的六边形第三横截面区域A。如图2b所示，空气管道14在其整个长度上扩展。在空气入口表面15处，扩散器头11设有短的管状延伸部7，该管状延伸部如在第一实施例的扩散器头1所描述的那样使用。多个(空气管道)中相邻空气管道14之间的分隔壁17延伸从基本平坦的空气入口表面15到基本平坦的空气出口表面16的整个长度。多个空气管道的最外部空气管道终止于周壁13，由于主体12的喇叭形或扩口形形状，该周壁在上平面处具有增加的厚度。

第三实施例的扩散器头18见图3a-图3e。第三实施例的扩散器头18是第一实施例的扩散器头1的改进例，与第一实施例的所述扩散器头1的不同之处主要在于，当与空气入口表面3相对从扩散器头18的下方观察时，空气出口表面19是凸起的，并且不够成为圆锥形。然而，对于第三实施例的扩散器头18，主体20还是圆锥形的，并且扩散器头18的主体也具有管状延伸部7'，但是，管状延伸部7'比第一实施例的扩散器头1的管状延伸部7长。所述空气出口表面19的凸曲率补偿了主体20的外周壁21的小锥度，从而仍然提供大的空气出口表面19。第三实施例的扩散器头18具有上平面P3和下表面S3。如图3b中最佳地看到的，上平面P3与空气入口表面3相同，因此在管状延伸部7'(其不是主体20的一部分)与空气入口表面3之间没有顶部空间。下表面S3与空气出口表面19相同。如图3b所示，空气管道22在其整个长度上扩展，并且除了突出到外周壁21以外的部分之外，所述空气管道具有规则六边形的第三横截面区域A。在出口表面19处，空气管道出口22因此根据所述空气出口表面19的凸曲率弯曲。

第三实施例的扩散器头18可以例如通过2K模制(2K molding)制成。因此，扩散器头18可用热固性塑料聚合物或热塑性聚合物制成为刚性部件，并且管状延伸部7'可以在相同的模制操作中用弹性聚合物制成，从而赋予扩散器头18能够弹性地安装在供应管的联接件上的能力，该供应管用于从周围环境供应待扩散和/或清洁的空气。

在本发明范围内，在扩散器头的任意实施例上都可以设置弹性管状延伸部。这种扩散器头可以安装在直径具有安装公差的联接件上，并且可以在不使用工具的情况下以不同的安装方式进行安装。

扩散器头23的第四实施例见图4a-图4e。第四实施例的扩散器头23与第一实施例的扩散器头1、第二实施例的扩散器头11和第三实施例的扩散器头18的不同之处在于，主体24为半球形，并由半球形的外周壁25界定，因此，如第三实施例的扩散器头18一样，空气出口表面26是凸起的。空气管道27由分隔壁17'隔开，并且如图4b所示，从空气入口表面28到空气出口表面26在其整个长度上扩展，并且具有规则六边形的第三横截面区域A。第四实施例的扩散器头23与先前讨论的实施例的不同之处还在于，管状延伸部29具有锁定腹板(locking web)30a、30，锁定腹板径向向内突出以匹配在另一部件的相应锁紧腹板下方，从而组装扩散器头。第四实施例的扩散器头23具有上平面P4和半球形下表面S4，半球形下表面包括由多个空气管道出口限定的空气出口表面26。如图4b中最佳看到的，上平面P4与空气入口表面28相同，因此在管状延伸部29(其不是主体24的一部分)与空气入口表面28之间没有顶部空间。

在替换例中能与其他部件锁紧的管状延伸部的替代构造具有内部或外部螺纹或卡扣配合装置。

第五实施例的扩散器头31见图5a-图5e。第五实施例的扩散器头31与第四实施例的扩散器头23的不同之处在于：管状延伸部是第一实施例的扩散器头1的管状延伸部7，并且由分隔壁17”隔开的空气管道32从空气入口表面33到空气出口表面34在其整个长度上扩展，并且具有圆形的第三横截面区域A。第五实施例的扩散器头31具有上平面P5和半球形下表面S4，半球形下表面包括由多个空气管道出口限定的空气出口表面34。如图4b所示，上平面P5与空气入口表面33相同，因此在管状延伸部7(其不是主体24的一部分)与空气入口表面28之间没有顶部空间。

分隔壁的壁厚保持应尽可能小，以在主体内获得最大可能数量的空气管道，并仍保持扩散器头的尺寸配置和结构稳定性。

图6、图7和图8示出了空气清洁设备35，其包括：例如第四实施例的扩散器头23、过滤装置36(诸如HEPA过滤器)、风扇形式的泵装置37以及还可用作过滤装置36和泵装置37的外壳的连接件38。然后将连接件38连接到空气供应管或软管(未示出)。泵装置可由也存储在连接件38中的电动机(未示出)驱动。可替代地，泵装置可定位于远离扩散器头23的位置，例如定位在空气供应管(未显示)中。

图9是相对于目标39(在本示例中目标是婴儿)处于操作状态的图7中所示的空气清洁设备35的立体图。空气清洁设备35将由扩散器头23产生的净化的空气流扩散到锥形清洁区域40中。

图10是图6中所示的空气清洁设备的改进例的分解立体图。该空气清洁设备41与空气清洁设备35的不同之处在于，过滤装置36和泵装置37的轴向顺序是颠倒的，并且在泵装置37与扩散器头23之间插入有反向旋转装置42，以补偿由泵装置37引起的潜在湍流，从而将基本平衡的空气流供应至空气管道中，以进一步确保从所述多个空气管道排出的扩散空气流尽可能地接近于层流。在图10中，连接件38被透明地绘出以示出可以位于其内部的过滤装置36。

要强调的是，例如通过径向延伸到前述包围的护套中，或者由于管状延伸部远离空气入口表面扩展，或者由于空气入口表面处的外壁扩大了空气入口表面位置处的扩散器头的外部周长，空气入口表面上方的任何部件都可以比空气入口表面宽。

过滤装置可以与空气入口表面间隔布置，或者简单地放置在空气入口表面上。

需要注意的是，空气出口表面至少是空气入口表面的两倍大。

在第一实施例的扩散器头1中，如图la-图le所示，空气出口表面为空气入口表面的约7倍大。在图2中所示的第二实施例的扩散器头11中，空气出口表面为空气入口表面的约5倍大。在图3a-图3e所示的第三实施例的扩散器头18、图4a-图4e所示的第四实施例的扩散器头23、以及如图5a-图5e所示的第五实施例的扩散器头31中，空气出口表面为空气入口表面的约2.5-3倍大。

图11示出了第六实施例的扩散器头43。第六实施例的扩散器头43是图4a-4e中所示的第四实施例的扩散器头23的改进，其整体形状为长圆形(oblong)。沿着沿扩散器头23的纵向轴线截取的平面，已将扩散器头23分成扩散器头部分23a、23b。在扩散器头部分23a、23b之间插入具有相同或不同空气管道的纵向扩散器元件44。

本发明的扩散器头的实施例均不具有垂直于各个扩散器头的纵向轴线A(如图11中左侧所示)延伸的空气管道。所有空气管道均可以优选地与扩散器头的纵向轴线成小于90°(例如小于85°、小于80°、小于75°、小于75°、小于60°、小于55°、小于50°、小于45°、小于40°、小于35°、小于30°、小于25°、小于20°、小于15°、小于10°、或小于5°)的角度α延伸。

本发明的扩散器头可以具有各种3D配置。例如，空气入口表面和/或空气出口表面可以是长圆形的(诸如椭圆形的)，或者仅仅是长条形的(elongate)，如图11所示。此外，若干扩散器头可联接到一空气进口歧管或连接到各自的空气进口管或软管。

如图12的第一实施例的扩散器头1所示，在空气入口表面6上方且在上表面或上平面P1下方的顶部空间H显著小于第一实施例的扩散器头1的主体9的总体积。这同样适用于本发明的所有实施例，其中，所述顶部空间总是低于由多个空气管道中的最外部空气管道、上平面与空气出口表面沿周向界定的总体积的10％。

示例

图6-图9中所示的清洁设备在扩散器头与图9中所示的模拟婴儿的32℃温暖目标相距35cm处进行测试。

扩散器头在空气入口表面处的直径为132mm，在空气出口表面处的直径为168mm，具有313个六边形横截面的空气管道。六边形空气管道的最小宽度在六边形的平行边之间。最小宽度在第一个区域A1处，为6mm。第三横截面区域A增大，使得较宽的出口宽度位于第二区域A2处，长度为20mm的最短空气管道的出口宽度为7.2mm，长度为32mm的最长空气管道的出口宽度为8.9mm。本发明的扩散器头的所有实施例共同的是，越靠近最外部的空气管道，空气管道的长度越短，通常由于没有顶部空间而逐渐变短。顶部空间为零，原因是空气入口表面是平直的。

管状延伸部的长度为20cm。

泵装置是100×25mm的离心式空气泵，其经由压降为18Pa的136×32mm的HEPA过滤器以0.25-0.30m/s的平均速度将空气流从周围环境带到扩散器头。

使用来自Particle Measuring Systems(美国粒子监测系统公司)的Lasair3、310B型光学粒子计数器，在作为参考的环境空气和由扩散器头排放的处理过的空气中，测量颗粒尺寸为0.3、0.5、1.0、3.0、5.0和10.0μm的颗粒数。尺寸为0.3μm的颗粒的结果如图13所示。

图14示出了在距离位于目标约35cm的扩散器头的中心轴线的不同距离处的空气速度。离中心轴线越远，速度越低。距离0对应于目标中心上方约5cm。

可以得出结论，本发明的扩散器头提供了没有湍流的清洁区域，并且在清洁区域的“边界”处的小股气流较弱。因此，目标完全不会注意到清洁区域。此外，颗粒数的减少是可观的，在目标正上方减小达70％。类似的测试表明，颗粒数减少了80％，甚至例如通过改变过滤装置可能进一步减少。

Claims (24)

1.一种扩散器头(1；11，18；23；31；43)，适于将净化后的空气局部施加于目标(39)，所述扩散器头(1；11，18；23；31；43)具有主体(8；12；20；24)，所述主体具有朝向空气出口表面(4；16；19；26；34)的空气入口表面(3；15；28；33)，所述空气入口表面具有第一区域(Al)，所述空气出口表面具有第二区域(A2)，所述第二区域大于所述第一区域(Al)，其特征在于，所述主体(8；12；20；24)具有在所述空气入口表面(3；15；28；33)与所述空气出口表面(4；16；19；26；34)之间纵向延伸的多个连续扩展的空气管道(2；14；22；27；32)，其中，空气管道(2；14；22；27；32)具有第三横截面区域(A)，所述第三横截面区域从所述空气入口表面(3；15；28；33)处的空气管道入口(5)朝向所述空气出口表面(4；16；19；26；34)处的空气管道出口(6；22)连续增大。

2.根据权利要求1所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，所述空气管道(14)从所述空气入口表面(3；15；28；33)朝向所述空气出口表面(4；16；19；26；34)彼此发散地延伸。

3.根据权利要求1或2所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，空气管道(14)的内表面没有显著不规则部。

4.根据权利要求3所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，空气管道(14)的内表面是光滑的。

5.根据上述权利要求1至4中的任一项所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，所述多个连续扩展的空气管道(2；14；22；27；32)围绕所述扩散器头(1；11，18；23；31；43)的纵向轴线布置，优选地以均匀模式布置。

6.根据上述权利要求1至5中的任一项所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，所述多个连续扩展的空气管道(2；14；22；27；32)的空气管道(2；14；22；27；32)的所述第三横截面区域(A)为多边形或遵循平滑的闭合曲线，可选地，空气管道(2；14；22；27；32)的所述第三横截面区域为六边形或圆形。

7.根据上述权利要求1至6中的任一项所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，所述多个连续扩展的空气管道(2；14；22；27；32)的一个或多个空气管道(2；14；22；27；32)具有相同或不同的第三横截面区域。

8.根据上述权利要求1至7中的任一项所述的扩散器头(11，18；23；31)，其特征在于，所述空气出口表面(4；16；19；26；34)为凹入的、凸起的和/或平坦的，所述空气入口表面(3；15；28；33)为凹入的、凸起的和/或平坦的，以及其组合，优选地所述空气入口表面(3；15；28；33)为平坦的。

9.根据上述权利要求1至8中的任一项所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，所述空气出口表面(4；16；19；26；34)的第二区域的尺寸为所述空气入口表面(3；15；28；33)的第一区域(Al)的尺寸的至少2倍大，优选地至少3倍大，并且类似的关系在所述空气管道出口(6；22)与所述空气管道入口(5)之间也适用。

10.根据上述权利要求1至9中的任一项所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，所述扩散器头(1；11，18；23；31；43)具有多个连续扩展的空气管道(2；14；22；27；32)，所述空气管道的长度(L)等于或大于所述空气管道入口(5)的最小宽度(W)或直径(D)，优选地比率L/W或L/D为至少1.5。

11.根据上述权利要求1至10中的任一项所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，从周围环境进入所述空气管道入口(5)、且沿长度(L)大于或等于所述空气管道入口的最小宽度(W)或直径(D)的空气管道行进、并从所述空气管道出口排出的空气，在距所述空气管道出口的空气出口表面35-60cm之间的距离处，具有的空气速度最大为0.15m/s，可选地，在距所述空气管道出口的空气出口表面35-60cm之间的距离处其空气速度最大为0.10m/s。

12.根据上述权利要求1至11中的任一项所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，所述扩散器头(1；11，18；23；31；43)在所述空气入口表面的上方具有顶部空间，所述顶部空间为由所述多个空气管道的最外部空气管道、横断所述主体(8；12；20；24)的上平面和所述空气出口表面(4；16；19；26；34)沿周向界定的总体积的最大10％。

13.根据上述权利要求1至12中的任一项所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，所述扩散器头(1；1；18；23；31；43)的至少主体(8；12；20；24)是实心的，并且所述多个连续扩展的空气管道(2；14；22；27；32)是实心主体(8；12；20；24)中的孔或通道。

14.一种空气清洁设备(35)，包括根据上述权利要求1至13中的任一项所述的扩散器头(1；11，18；23；31；43)，其特征在于，所述空气清洁设备(35)还包括泵装置(37)，所述泵装置沿多个空气管道(2；14；22；27；32)将空气从周围环境驱动到所述空气入口表面(3；15；28；33)处的多个空气管道入口(5)，并且从所述空气出口表面(4；16；19；26；34)处的多个空气管道出口(6；22)将所述空气朝向所述目标(39)排出。

15.根据权利要求14所述的空气清洁设备(35)，其特征在于，所述空气清洁设备(35)还包括位于所述泵装置(37)的上游或下游的湍流减小构件。

16.根据权利要求15所述的空气清洁设备(35)，其特征在于，所述湍流减小构件由多孔材料制成。

17.根据权利要求14、15或16所述的空气清洁设备(35)，其特征在于，所述湍流减小构件是过滤装置(36)。

18.根据权利要求15、16或17所述的空气清洁设备(35)，其特征在于，所述湍流减小构件(36)插入所述泵装置(37)与所述扩散器头(1；11，18；23；31；43)之间，优选地，所述湍流减小构件(36)和所述泵装置(37)插入所述扩散器头(1；11，18；23；31；43)的主体(8；12；20；24)的空气入口表面(3；15；28；33)的延伸部的管件(38)中。

19.根据上述权利要求14至18中的任一项所述的空气清洁设备(35)，其特征在于，所述空气清洁设备(35)还包括适于吸入空气的管路或软管，所述空气待被清洁并经由所述扩散器头(1；11，18；23；31；43)输送至所述目标(39)。

20.根据权利要求17、18或19中的任一项所述的空气清洁设备(35)，其特征在于，所述湍流减小构件(36)是多孔构件，例如过滤装置，优选HEPA过滤器或活性炭过滤器。

21.根据上述权利要求14至20中的任一项所述的空气清洁设备(35)，其特征在于，所述泵装置(37)是风扇。

22.根据上述权利要求15至21中的任一项所述的空气清洁设备(35)，其特征在于，所述湍流减小构件(36)布置在从以下的位置组中选择的位置，所述位置组包括：在所述空气入口表面(3；15；28；33)与所述泵装置(37)之间；在所述泵装置(37)的与所述泵装置(37)面对所述空气入口表面(3；15；28；33)的一侧相对的一侧上；或在远离所述扩散器头(1；11，18；23；31；43)的空气进口管或软管中，可选地所述泵装置(37)设置在所述空气进口管中，且远离所述扩散器头(1；11，18；23；31；43)。

23.根据上述权利要求14至22中的任一项所述的空气清洁设备(35)，其特征在于，所述泵装置(37)被选择为在距所述空气管道出口(6；22)的空气出口表面(4；16；19；26；34)35-60cm之间的距离处提供最大0.15m/s的空气速度，其中所述泵装置用于将空气从周围环境驱动到所述空气入口表面(3；15；28；33)处的多个空气管道入口(5)中。

24.根据权利要求23所述的空气清洁设备(35)，其特征在于，所述泵装置(37)被选择为在距所述空气管道出口(6；22)的空气出口表面(4；16；19；26；34)35-60cm之间的距离处提供最大0.10m/s的空气速度，其中所述泵装置用于将空气从周围环境驱动到所述空气入口表面(3；15；28；33)处的多个空气管道入口(5)中。

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