CN112439332B - 一种微纳米气泡产生装置及应用有该装置的清洗机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微纳米气泡产生装置，包括内部中空的壳体，壳体中设置有第一挡板，第一挡板将壳体的内部空间分隔为相对独立的第一腔体、第二腔体，第一挡板上开设有能使水流自第一腔体进入第二腔体中的孔，孔成形为沿水流方向内径逐渐增大的锥形孔，壳体中还设置有能供气体进入该锥形孔的进气通道；壳体的第一端具有与第一腔体相连通的进水口，壳体的第二端具有与第二腔体相连通的出水口。本发明产生微纳米气泡水的过程无需提供动力及进行电控操作，不仅简化了设备结构，而且降低了成本，提高了使用的可靠性；微纳米气泡在水中产生的空化作用以及表面带有的负电荷具有提高界面活性的化学作用，有利于提高清洗效果。

Description

一种微纳米气泡产生装置及应用有该装置的清洗机
技术领域
本发明涉及用于洗涤类电器的微纳米气泡产生装置，还涉及应用有该微纳米气泡产生装置并用来清洗餐具、蔬菜或水果的清洗机。
背景技术
随着微纳米气泡清洗技术的逐渐成熟，在家电领域的应用也变得更加广泛。
在工业应用领域中，纳米级气泡指在液体中1000nm以下的细小气泡，进一步地，将1～100μm之间的气泡称为微小气泡，100μm以上的气泡称为普通气泡。在水中，相较于普通气泡，微纳米气泡拥有存在时间长、表面能高、表面带负电荷、气液传质率高、能自发产生自由基的特点，因此，微纳米气泡具有增氧、杀菌、消毒、洗涤、去污、净水、有机物降解等功能。由于微纳米气泡具有的这些功能，其在洗涤和健康领域，如洗衣去污去垢、洁净皮肤、饮用水增氧、蔬菜水果清洗、牙齿去垢等展露出广阔的市场前景。
目前，产生微纳米气泡的方法主要有四种：超声空化、水动力空化、光学空化和微粒空化，其中，水动力空化设备要求简单，是产生微纳米气泡的常用方法。例如，申请公开号为CN104803467A的中国发明专利申请《一种微纳米臭氧气泡装置》(申请号：CN201510199198.5)、申请公开号为CN108842384A的中国发明专利申请《基于微纳米爆气的洗衣机过滤装置》(申请号：CN201810907234.2)等均披露了类似的结构。上述现有的微纳米气泡发生装置大多采用气泵提供动力源混入空气，空气与水进行充分混合溶解后，再释放压力以获得浓度较高的微纳米气泡，该方式的实现结构相对比较复杂、成本高，且需依靠电路进行控制，可靠性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能无源式生成微纳米气泡从而简化设备结构、降低成本并提高可靠性的进水结构。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用有上述进水结构的清洗机，该清洗机能有效提高清洗效果。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种微纳米气泡产生装置，包括内部中空的壳体，其特征在于：所述壳体中设置有第一挡板，该第一挡板将所述壳体的内部空间分隔为相对独立的第一腔体、第二腔体，所述第一挡板上开设有能使水流自第一腔体进入第二腔体中的孔，且该孔成形为沿水流方向内径逐渐增大的锥形孔，所述壳体中还设置有能供气体进入该锥形孔的进气通道；所述壳体的第一端具有与第一腔体相连通的进水口，所述壳体的第二端具有与第二腔体相连通的出水口。
在上述方案中，所述进气通道包括主通道及副通道，所述主通道位于壳体中部并自后向前延伸至第一挡板处，所述副通道的第一端与主通道相连通，所述副通道的第二端与锥形孔相连通。当水流高速流过锥形孔时，会产生局部负压，采用上述结构，无需设置气体有源输送结构，锥形孔可通过负压将空气吸入，从而提高水中的空气含量，增加微纳米气泡浓度。
优选地，所述的副通道至少有两条且在主通道的外周呈放射状间隔排布，所述锥形孔的数量与副通道的数量相同并一一对应。该结构便于将空气分别引导至不同的锥形孔中，提高水中微纳米气泡浓度。
优选地，所述副通道与锥形孔相连通处锥形孔的横截面积为a，所述副通道的横截面积为b，a＞b。采用这样的设计，以使水流的流量大于气体流量，从而产生足够负压将空气自副通道吸入锥形孔中并进一步与水混合，产生微纳米气泡。
优选地，按照气体流通方向，所述主通道的末端具有出气段，该出气段的内径小于主通道主体部分的内径，且所述副通道的第一端与该出气段相连通。该结构有利于控制空气的吸入流速，并避免水流溢入进气通道中。
优选地，各所述副通道的横截面积之和与出气段的横截面积相等，所述主通道与出气段在衔接处平滑过渡。采用这样的设计，以减小空气吸入阻力。
优选地，所述副通道从第一端至第二端逐渐沿水流方向倾斜，且所述副通道的轴心线与主通道的轴心线之间的夹角为65°～87°。这样的设计一方面使进气方向与水流方向一致，避免影响水流流速；另一方面在进水时产生一定的阻力，防止水流通过副通道反向进入进气通道并喷出。
优选地，所述进水口开设于壳体前端的中部，所述第一挡板的前端面中部设置有对应进水口布置的凸块。所述凸块的横截面为圆形且外径大于进水口的内径。设置该凸块，一方面可对进水进行分散，将进水以较大的流速导向锥形孔的进口处；另一方面，为副通道的斜置提供足够的布置空间。
作为改进，所述第二腔体中设置有能将该第二腔体分隔为相对独立的前腔体及后腔体的第二挡板，所述前腔体与锥形孔相连通，所述后腔体与出水口相连通，所述第二挡板上开有供水流自前腔体进入后腔体中的通孔。所述的通孔为多个并间隔布置在第二挡板上，且所述锥形孔的出口端对应相邻两通孔的中部布置。采用上述结构，自锥形孔出口端喷出的液体撞击在第二挡板的前端面上，有利于进一步与空气进行充分混合，提高水中微纳米气泡的含量。
优选地，各所述通孔的横截面积之和为c，各所述副通道的横截面积之和为d，c＞d。
为了降低水流的输送阻力，所述壳体成形为圆筒状，所述第一挡板设于壳体的前部并沿径向延伸。
为了提高气体输送效果，所述主通道的横截面积为e，各所述副通道的横截面积之和为d，e＝(1～6)d。
所述锥形孔的前端口直径为0.8-1.2mm，所述锥形孔的后端口直径为5-8mm，所述锥形孔在轴向上的长度为25-30mm。
一种应用有上述微纳米气泡产生装置的清洗机，包括具有洗涤腔的箱体，所述箱体的侧壁上开设有进水开口，其特征在于：还包括所述的微纳米气泡产生装置，该微纳米气泡产生装置的壳体设于箱体外侧，所述微纳米气泡产生装置的出水口与箱体的进水开口相连通。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供了一种无源式生成微纳米气泡的装置，使用时，水流通过进水口进入第一腔体并高速流过锥形孔进入第二腔体中，水流在流经锥形孔的过程中，锥形孔中产生负压，将外界空气通过进气通道吸入锥形孔中与水流混合，从而提高水流中的空气含量，当水流自锥形孔喷至第二腔体中后形成微纳米气泡水；本发明产生微纳米气泡水的过程无需提供动力及进行电控操作，不仅简化了设备结构，而且降低了成本，提高了使用的可靠性；微纳米气泡在水中产生的空化作用以及表面带有的负电荷具有提高界面活性的化学作用，有利于提高清洗效果。
附图说明
图1为本发明实施例中微纳米气泡产生装置的结构示意图；
图2为图1另一角度的结构示意图；
图3为图1的剖视图；
图4为本发明实施例中清洗机的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～3所示，本实施例的微纳米气泡产生装置包括内部中空的壳体1，壳体1成形为圆筒状。壳体1中设置有第一挡板11，该第一挡板11设于壳体1的前部并沿径向延伸。第一挡板11将壳体1的内部空间分隔为相对独立的第一腔体101、第二腔体102，第一挡板11上开设有能使水流自第一腔体101进入第二腔体102中的孔，且该孔成形为沿水流方向内径逐渐增大的锥形孔111。壳体1中还设置有能供气体进入该锥形孔111的进气通道12。壳体1的第一端具有与第一腔体101相连通的进水口13，壳体1的第二端具有与第二腔体102相连通的出水口14。
锥形孔111的前端口直径为0.8-1.2mm，锥形孔111的后端口直径为5-8mm，锥形孔111在轴向上的长度为25-30mm。
具体的，进气通道12包括主通道121及副通道122，主通道121位于壳体1的中央部位并沿轴心线自后向前延伸至第一挡板11处，副通道122的第一端与主通道121相连通，副通道122的第二端与锥形孔111相连通。当水流高速流过锥形孔111时，会产生局部负压，采用上述结构，无需设置气体有源输送结构，锥形孔111可通过负压将空气吸入，从而提高水中的空气含量，增加微纳米气泡浓度。本实施例的副通道122为四条且在主通道121的外周呈放射状间隔排布，锥形孔111的数量与副通道122的数量相同并一一对应，各锥形孔111围绕主通道121的外周间隔布置，锥形孔111的轴心线与主通道121的轴心线相平行。副通道122与锥形孔111相连通处锥形孔111的横截面积为a，副通道122的横截面积为b，a＞b。采用这样的设计，以使水流的流量大于气体流量，从而产生足够负压将空气自副通道122吸入锥形孔111中并进一步与水混合，产生微纳米气泡。
按照气体流通方向，主通道121的末端具有出气段123，该出气段123的内径小于主通道121主体部分的内径，各副通道122的横截面积之和与出气段123的横截面积相等，主通道121与出气段123在衔接处平滑过渡。主通道121的横截面积为e，各副通道122的横截面积之和为d，e＝(1～6)d。副通道122的第一端与该出气段123相连通。该结构有利于控制空气的吸入流速，并避免水流溢入进气通道12中。副通道122从第一端至第二端逐渐沿水流方向倾斜，且副通道122的轴心线与主通道121的轴心线之间的夹角α为65°～87°。这样的设计一方面使进气方向与水流方向一致，避免影响水流流速；另一方面在进水时产生一定的阻力，防止水流通过副通道122反向进入进气通道12并喷出。
本实施例的进水口13开设于壳体1前端的中部，第一挡板11的前端面中部设置有对应进水口13布置的凸块112。凸块112的横截面为圆形且外径大于进水口13的内径。设置该凸块112，一方面可对进水进行分散，将进水以较大的流速导向锥形孔111的进口处；另一方面，为副通道122的斜置提供足够的布置空间。
在本实施例中，第二腔体102中设置有能将该第二腔体102分隔为相对独立的前腔体102a及后腔体102b的第二挡板15，前腔体102a与锥形孔111相连通，后腔体102b与出水口14相连通，第二挡板15上开有供水流自前腔体102a进入后腔体102b中的通孔151。通孔151为多个并间隔布置在第二挡板15上，通孔151的轴心线与主通道121的轴心线相互平行，且锥形孔111的出口端对应相邻两通孔151的中部布置。采用上述结构，自锥形孔111出口端喷出的液体撞击在第二挡板15的前端面上，有利于进一步与空气进行充分混合，提高水中微纳米气泡的含量。各通孔151的横截面积之和为c，各副通道122的横截面积之和为d，c＞d。
如图4所示，本实施例的清洗机包括具有洗涤腔的箱体2及上述微纳米气泡产生装置，箱体2的侧壁上开设有进水开口21，微纳米气泡产生装置的壳体1设于箱体2外侧，微纳米气泡产生装置的出水口14与箱体2的进水开口21相连通。
使用本实施例的微纳米气泡产生装置时，水流通过进水口13进入第一腔体101并高速流过锥形孔111进入第二腔体102中，水流在流经锥形孔111的过程中，锥形孔111中产生负压，将外界空气通过进气通道12吸入锥形孔111中与水流混合，从而提高水流中的空气含量，水流自锥形孔111喷至第二腔体102中并形成微纳米气泡水；携带有微纳米水的水流在前腔体102a中与空气进一步混合后提高了微纳米气泡水的浓度，并进一步自前腔体102a通过第二挡板15上的通孔151射入后腔体102b中通过出水口14输入清洗机中。本实施例产生微纳米气泡水的过程无需提供动力及进行电控操作，不仅简化了设备结构，而且降低了成本，提高了使用的可靠性；微纳米气泡在水中产生的空化作用以及表面带有的负电荷具有提高界面活性的化学作用，有利于提高清洗效果。

Claims (16)

1.一种微纳米气泡产生装置，包括内部中空的壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)中设置有第一挡板(11)，该第一挡板(11)将所述壳体(1)的内部空间分隔为相对独立的第一腔体(101)、第二腔体(102)，所述第一挡板(11)上开设有能使水流自第一腔体(101)进入第二腔体(102)中的孔，且该孔成形为沿水流方向内径逐渐增大的锥形孔(111)，所述壳体(1)中还设置有能供气体进入该锥形孔(111)的进气通道(12)；所述壳体(1)的第一端具有与第一腔体(101)相连通的进水口(13)，所述壳体(1)的第二端具有与第二腔体(102)相连通的出水口(14)；
所述第二腔体(102)中设置有能将该第二腔体(102)分隔为相对独立的前腔体(102a)及后腔体(102b)的第二挡板(15)，所述前腔体(102a)与锥形孔(111)相连通，所述后腔体(102b)与出水口(14)相连通，所述第二挡板(15)上开有供水流自前腔体(102a)进入后腔体(102b)中的通孔(151)；
水流通过进水口(13)进入第一腔体(101)并高速流过锥形孔(111)进入第二腔体(102)中，水流在流经锥形孔(111)的过程中，锥形孔(111)中产生负压，将外界空气通过进气通道(12)吸入锥形孔(111)中与水流混合，从而提高水流中的空气含量，水流自锥形孔(111)喷至第二腔体(102)中并形成微纳米气泡水；携带有微纳米水的水流在前腔体(102a)中与空气进一步混合后提高微纳米气泡水的浓度，并进一步自前腔体(102a)通过第二挡板(15)上的通孔(151)射入后腔体(102b)中通过出水口(14)输出。
2.根据权利要求1所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述进气通道(12)包括主通道(121)及副通道(122)，所述主通道(121)位于壳体(1)中部并自后向前延伸至第一挡板(11)处，所述副通道(122)的第一端与主通道(121)相连通，所述副通道(122)的第二端与锥形孔(111)相连通。
3.根据权利要求2所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述的副通道(122)至少有两条且在主通道(121)的外周呈放射状间隔排布，所述锥形孔(111)的数量与副通道(122)的数量相同并一一对应。
4.根据权利要求3所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述副通道(122)与锥形孔(111)相连通处锥形孔(111)的横截面积为a，所述副通道(122)的横截面积为b，a＞b。
5.根据权利要求3所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：按照气体流通方向，所述主通道(121)的末端具有出气段(123)，该出气段(123)的内径小于主通道(121)主体部分的内径，且所述副通道(122)的第一端与该出气段(123)相连通。
6.根据权利要求5所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：各所述副通道(122)的横截面积之和与出气段(123)的横截面积相等。
7.根据权利要求5所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述主通道(121)与出气段(123)在衔接处平滑过渡。
8.根据权利要求2所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述副通道(122)从第一端至第二端逐渐沿水流方向倾斜，且所述副通道(122)的轴心线与主通道(121)的轴心线之间的夹角(α)为65°~ 87°。
9.根据权利要求2所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述进水口(13)开设于壳体(1)前端的中部，所述第一挡板(11)的前端面中部设置有对应进水口(13)布置的凸块(112)。
10.根据权利要求9所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述凸块(112)的横截面为圆形且外径大于进水口(13)的内径。
11.根据权利要求2所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述的通孔(151)为多个并间隔布置在第二挡板(15)上，且所述锥形孔(111)的出口端对应相邻两通孔(151)的中部布置。
12.根据权利要求11所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：各所述通孔(151)的横截面积之和为c，各所述副通道(122)的横截面积之和为d，c＞d。
13.根据权利要求1 ~ 12中任一权利要求所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述壳体(1)成形为圆筒状，所述第一挡板(11)设于壳体(1)的前部并沿径向延伸。
14.根据权利要求2 ~ 12中任一权利要求所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述主通道(121)的横截面积为e，各所述副通道(122)的横截面积之和为d，e=(1 ~ 6)d。
15.根据权利要求1 ~ 12中任一权利要求所述的微纳米气泡产生装置，其特征在于：所述锥形孔(111)的前端口直径为0.8 ~ 1.2 mm，所述锥形孔(111)的后端口直径为5 ~ 8mm，所述锥形孔(111)在轴向上的长度为25 ~ 30 mm。
16.一种应用有权利要求1 ~ 15中任一权利要求所述微纳米气泡产生装置的清洗机，包括具有洗涤腔的箱体(2)，所述箱体(2)的侧壁上开设有进水开口(21)，其特征在于：还包括所述的微纳米气泡产生装置，该微纳米气泡产生装置的壳体(1)设于箱体(2)外侧，所述微纳米气泡产生装置的出水口(14)与箱体(2)的进水开口(21)相连通。
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