CN112691620A - 一种氯化钠气溶胶发生装置及发生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氯化钠气溶胶发生装置及发生方法。装置包括电弧箱具有鼓风进口、基质进口、气溶胶第一出口以及电弧发生器，基质进口用于将基质引入电弧箱内，基质通过电弧发生器产生的电弧形成气溶胶后从气溶胶第一出口离开；鼓风器与鼓风进口连通；能量仓具有与气溶胶第一出口连通的气溶胶进口以及气溶胶第二出口，气溶胶从气溶胶进口进入能量仓增加气溶胶粒子能量后从气溶胶第二出口离开。方法包括以上上述装置产生气溶胶。本发明的装置和方法利用电弧产生气溶胶，无噪声。
Description
技术领域
本发明涉及氯化钠气溶胶制备技术领域，更具地讲，涉及一种氯化钠气溶胶发生装置及发生方法。
背景技术
气溶胶是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。氯化钠气溶胶为气溶胶中的一种，能长期悬浮在空中，具有杀菌消毒的作用，且对人体无害。通过人体吸入肺部，能够改善呼吸道状况。
在目前的氯化钠气溶胶发生装置中，均以干盐为原料，利用刀片等高速旋转的器具直接对干盐研磨粉碎以得到气溶胶。例如，专利文献（CN1108898320A）公开了一种干盐气溶胶发生仪，包括研磨仓，在研磨仓内以干盐为原料利用研磨器直接将干盐研磨为干盐气溶胶颗粒。再例如专利文献（CN106669016A）公开了一种便携式岩盐气溶胶治疗仪，包括研磨机构，经适配器供电，使电机高速旋转，高速旋转的电机带动研磨机构内的刀片高速旋转将仓内的盐料研磨成气溶胶。上述专利文献虽然都能够得到氯化钠气溶胶，但是存在以下缺点：
（1）通过高速旋转的器具直接研磨会产生很大的噪声，存在噪声污染；
（2）对于生成粒径更细的氯化钠气溶胶，例如，生成1~10微米的气溶胶，需要结构复杂且精度很高的研磨器，研磨器需要配置微米级的粒子喷头，设备要求高，制备成本高，研磨工艺复杂。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够避免因快速旋转的器具直接研磨干盐而产生噪音的氯化钠气溶胶发生装置。
本发明的一方面提供了一种氯化钠气溶胶发生装置，可以包括电弧箱、鼓风器以及能量仓，其中，电弧箱具有鼓风进口、基质进口、气溶胶第一出口以及电弧发生器，基质进口用于将基质引入电弧箱内，基质通过电弧发生器产生的电弧形成气溶胶后从气溶胶第一出口离开；鼓风器与鼓风进口连通；能量仓具有与气溶胶第一出口连通的气溶胶进口以及气溶胶第二出口，气溶胶从气溶胶进口进入能量仓增加气溶胶粒子能量后从气溶胶第二出口离开。
本发明的另一方面提供了一种基于上述氯化钠气溶胶发生装置的氯化钠气溶胶发生方法，包括以下步骤：控制鼓风器鼓入电弧箱的风量；控制基质进入电弧箱中的流量；控制电弧发生器产生的电弧频率，将进入电弧箱中的基质形成气溶胶；气溶胶通过气溶胶第一出口进入能量仓使其增加能量后从气溶胶第二出口离开。
本发明的发生装置可以以氯化钠溶液（例如，生理盐水）为原料，加入电弧箱后，通过电弧箱中设置的电弧发生器产生高频电弧使基质形成含氯化钠气溶胶的雾气，然后通过与电弧箱连接的鼓风器鼓风将电弧箱中产生的气溶胶吹入能量仓，通过能量仓增加气溶胶粒子的能量和气溶胶的活跃度，加强气溶胶的布朗运动，最后从能量仓的气溶胶第二出口排出。含氯化钠气溶胶雾气中含有部分水分，可以去除部分的水分得到较为干燥的气溶胶。对于较为干燥的环境，也可以不除去雾气中的水分，水分可以增加环境的湿度。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包含以下中的至少一项：
（1）本发明的装置和方法能够实现以氯化钠溶液为原料生产氯化钠气溶胶；
（2）本发明的装置和方法利用电弧产生气溶胶，相比于现有利用高速旋转的器具研磨干盐产生气溶胶，能够避免因研磨而产生的噪声，不存在噪声污染；并且设备要求简单，能够产生直径可以达1~10微米的气溶胶，不需要结构复杂、精度高且成本高的研磨设备，大大优化了生产工艺，降低了成本；
（3）本发明通过设置能量仓增加气溶胶的粒子能量和活跃度，强化气溶胶粒子的布朗运动和分子热运动，便于扩散和人体吸收，并且能够在增加气溶胶粒子能量的同时蒸发掉部分水分。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明一个示例的氯化钠气溶胶发生装置结构示意图；
图2示出了本发明另一个示例的氯化钠气溶胶发生装置结构示意图。
附图标记说明：
10-电弧箱，20-鼓风器，30-第一流量计，40-第二流量计，50-能量仓，60-第三流量计，70-气溶胶喷头，80-壳体，90-原料存储箱，100-过滤器，200-支架，300-电源线，101-鼓风进口，102-基质进口，103-气溶胶第一出口，501-气溶胶进口，502-气溶胶第二出口，801-入风口，802-柜门。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的氯化钠气溶胶发生装置和发生方法。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明的一方面提供了一种氯化钠气溶胶发生装置。在本发明氯化钠气溶胶发生装置的一个示例性实施例中，如图1所示，可以包括电弧箱10、鼓风器20以及能量仓50。其中，
电弧箱10可以包括在箱体上开设的鼓风进口101、基质进口102、气溶胶第一出口103以及设置在电弧箱内部的电弧发生器（图中未示出）。鼓风进口101与鼓风器20可以通过管道相连通。基质进口102用于原料基质进入电弧箱10内。气溶胶第一出口103可以用于将电弧箱10中产生的气溶胶排出电弧箱。气溶胶第一出口103可以设置在鼓风进口101的相对一侧。气溶胶第一出口103与鼓风进口101可以是正对设置也可以是侧对设置。优选地，气溶胶第一出口103与鼓风进口101可以正对设置，能够便于鼓风器20鼓风后将电弧箱10中产生的气溶胶吹出电弧箱10。电弧发生器可拆卸的设置在电弧箱10内。当然，电弧发生器设置的方式不限，能够固定在电弧箱10中即可，在本示例中不进行明确的限定。电弧发生器为市场上可购买得到的电弧发生器。例如，可以为等离子电弧发生器。例如，电弧发生器可以由两个重叠的电极片组成，间隔是绝缘层，电极片中间有孔径1-100微米的微孔区域。利用电压为36V、频率为2万赫兹的电弧把基质瞬间分解为微米级水珠（雾状），再由鼓风器吹出电弧箱，从而得到氯化钠气溶胶。电弧箱10可以设置为圆柱形结构。当然，本发明的电弧箱10设置的结构不限于此，例如，电弧箱10的结构形状还可以设置为长方体、多边形体等。电弧箱10可以由金属材料制备得到。
鼓风器20与鼓风进口101相连通。鼓风器20能够鼓风产生气流将电弧箱10中产生的气溶胶带入能量仓50中。
能量仓50具有与气溶胶第一出口103连通的气溶胶进口501以及气溶胶第二出口502。气溶胶从气溶胶第一出口103离开后通过气溶胶进口501进入能量仓50以增加气溶胶的粒子能量，然后从气溶胶第二出口502排出。设置能量仓50的目的在于增加气溶胶粒子的能量，进一步加强气溶胶粒子做布朗运动。
进一步地，还可以包括第一流量计30。鼓风器20通过第一流量计30与鼓风进口101相连通。第一流量计30的一端与鼓风器20连接，另一端与鼓风进口101连接。第一流量计30用于测量并控制鼓风器20鼓出的风量。第一流量计可以为气体流量计，例如，可以是转子流量计。
进一步地，还可以包括第二流量计40。第二流量计40与基质进口102连接。基质原料通过第二流量计40的一端流入后通过第二流量计40的另一端流出并进入电弧仓10中。第二流量计40用于测量和控制进入电弧仓10中的基质流量。第二流量计可以是液体流量计。以上，电弧箱10、鼓风器20、第一流量计30、第二流量计40以及能量仓50之间均可以通过管道连接。
进一步地，电弧箱10的内部还可以至少设置一反应仓（图1中未示出）。反应仓呈中空结构，仓体上至少开设有一仓口。电弧发生器可以设置在反应仓内。从基质进口102进入的基质可以从仓口直接进入反应仓中，进入反应仓中的基质经电弧产生气溶胶后从仓口排出填充在电弧箱中。仓口还可以开设为两个，其中一个为基质进口，另一个为气溶胶出口。当然，本发明在反应仓开设的仓口个数可以任意设置。
进一步地，在能量仓50中可以设置加热组件和紫外线发生器，或者在能量仓50中设置加热组件和紫外发生器中的其中一个。紫外线发生器能够增强气溶胶粒子的能量以强化气溶胶粒子的布朗运动，增加气溶胶粒子的活跃度。在能量仓50中设置加热组件能够对气溶胶加热，加热后的氯化钠气溶胶可以促进人体的血液循环，改善呼吸道系统疾病，并可以增强气溶胶粒子的活跃度，增强分子热运动，便于气溶胶的扩散。加热组件可以为电阻发热组件。例如，可以为石英管发热体、电热丝发热体、陶瓷发热体或者金属片发热体等。设置加热组件的目的，一方面，从电弧箱10产生的气溶胶为含氯化钠气溶胶的雾气。雾气中含有一定量的水分，通过加热组件加热能够蒸发掉雾气中的部分水分；另一方面，对含氯化钠雾气进行加热，能够增加氯化钠气溶胶粒子的能量。加热组件的加热温度可以为110℃~130℃。例如，设置的温度可以为120℃。更进一步地，同时设置加热组件和紫外线发生器，能够利用加热和紫外线处理同时，增加气溶胶粒子的能量，增强气溶胶粒子的活跃度，加强气溶胶粒子的布朗运动。加热组件和紫外线发生器可以可拆卸的设置在能量仓内或者能量仓外部，只要能够对气溶胶进行加热以及能够利用紫外线处理气溶胶即可，在本示例中不进行明确的限定。
进一步地，发生装置还可以包括第三流量计60。第三流量计60的一端用于接收从气溶胶第二出口502排出的气溶胶并控制测量从第三流量计60另一端离开的气溶胶。第三流量计可以为转子流量计。
进一步地，发生装置还可以包括与第三流量计60连通的气溶胶喷头70。气溶胶喷头70可以沿气溶胶喷出方向呈径向直径逐渐增大的喇叭状。呈喇叭状的气溶胶喷头能够使喷出的气溶胶快速分散在空气中，便于扩散和人体吸收。
进一步地，发生装置还可以包括设置在鼓风器20与第一流量计30之间的过滤器。过滤器能够过滤掉鼓风过程中空气的杂质离子，例如过滤鼓风空气中的PM 2.5等1微米以上的杂质，从而得到洁净的空气。
进一步地，基质可以为氯化钠溶液。优选地，基质可以为浓度为3%~5%氯化钠溶液，例如3%~5%的生理盐水。对于上述基质而言，如果浓度太高，会在电弧作用时会产生固体结节，可能堵塞电弧发生器的微孔；如果浓度太低，产生气溶胶单位时间数量过少，不利于应用。优选地，可以为3.5%~5%的生理盐水。更优选地，可以为5%的生理盐水，此时在确保电弧作用时不会产生固体结节的同时单位时间产生的气溶胶更多。
进一步地，电弧发生器可以为高频率电弧发生器。例如，高频率电弧发生器的电弧频率可以为18000Hz~22000 Hz。例如，20000Hz。
进一步地，装置还可以包括原料存储箱。原料存储箱与第二流量计连通，用于存储基质。
进一步地，发生装置还可以包括设置在能量仓50与第三流量计60之间的过滤网。过滤网能够过滤掉气溶胶粒径不是在0.1-100微米气溶胶粒子。例如，过滤网能够过滤掉气溶胶粒径不是在1-10微米气溶胶粒子。
在本发明发生装置的一个示例中，如图2所示，还包括壳体80。能量仓50、电弧箱10以及鼓风器20从上之下依次设置在壳体80内。能量仓50的仓壁下部开设有气溶胶进口501，上部开设有气溶胶第二出口502。能量仓50下部开设的气溶胶进口501通过气溶胶导气管与开设在电弧箱10上部的气溶胶第一出口103连通。在气溶胶第二出口502处连接有贯穿壳体80的气溶胶喷头70。鼓风器20置于壳体80的底部。鼓风器20产生的鼓风通过设置在鼓风器20与电弧箱10之间的过滤器100后将电弧箱10产生的气溶胶送入能量仓50。在壳体80的一侧还可以开设有入风口801。原料存储箱90可以设置在电弧箱10的一侧。原料存储箱90可以通过设置在原料存储箱90下部的原料导液管901与电弧箱10连通。原料导液管901的一端与原料存储箱90连通，另一端与基质进口102连通。在原料导液管901上还可以设置有第二流量计。在原料存储箱90的上部可以设置有贯穿壳体80的原料进入管902。原料进入管902的上部可以设置为从上至下径向尺寸逐渐缩小的喇叭状结构，喇叭状结构能够便于原料进入原料存储箱90。原料存储箱90的形状可以为圆柱体状，当然，还可以为长方体状、多边形体等。原料存储箱90的高度可以任意调节。原料存储箱90可以直接置于外壳80的底部，也可以如图2所示的在原料存储箱90的底部设置一个支架200以将原料存储箱90支撑设置在壳体内。当然，本发明的氯化钠气溶胶发生装置还包括电源。将需要使用电力才能工作的构件，例如，能量发生器、电弧发生器以及鼓风器等通过电源线300与电力供应设备连接。为了方面壳体的打开，还在可以上开设有柜门802。
本发明的另一方面提供了一种氯化钠气溶胶发生方法。在本发明的氯化钠气溶胶发生方法的一个示例性实施例中，发生方法可以基于上述的发生装置产生气溶胶，发生方法可以包括：
步骤1，控制鼓风器鼓入电弧箱的风量；
步骤2，控制基质引入电弧箱中的流量；
步骤3，控制电弧发生器产生的电弧频率，使进入电弧箱中的基质形成气溶胶；
步骤4，气溶胶通过气溶胶第一出口进入能量仓使其增加能量后从气溶胶第二出口离开。
进一步地，鼓风器鼓入电弧箱的风量通过第一流量计控制。第一流量计的流量可以控制为为气体10升/小时-30升/小时。基质引入电弧箱中的流量可以通过第二流量计控制。第二流量计的流量可以为液体80毫升/小时-250毫升/小时。例如，第一流量计的流量控制为20升/小时。第二流量计的流量控制为160毫升/小时。对于鼓入的风量和基质进入电弧箱中的流量需要达到相应的平衡。鼓入的风量太大，而基质进入电弧箱的量较少而导致产生的气溶胶较少，风量太大而产生的气溶胶较少势必造成吹出的气溶胶浓度达不到要求，不能满足实际需要；鼓风量太小而基质进入太多，会造成产生的气溶胶在电弧箱中堆积，不利于排出，因此，鼓风风量应与电弧箱产生气溶胶雾气量达到平衡，两个流量计的数字达到平衡时确保原料能够完全处理的同时刚好将产生的气溶胶全部送出。
进一步地，基质可以为氯化钠溶液。优选地，基质为3%~5%生理盐水。更优选地，可以为5%的生理盐水。
进一步地，电弧频率可以为18000Hz~22000 Hz。例如，20000Hz。
进一步地，方法还包括控制能量仓中的加热组件温度为110℃~130℃。紫外线照射强度为5Uw/cm2-10Uw/cm2。例如，可以为7Uw/cm2。
进一步地，方法还包括控制从气溶胶第二出口离开的气溶胶流量为10升/小时-30升/小时。
进一步地，从气溶胶第二出口离开的气溶胶径向尺寸可以为0.1微米-100微米。优选地，气溶胶径向尺寸可以为1-10微米，在该尺寸下能够更好地吸入肺部。
这里需要说明的是，上述步骤1和步骤2并没有现有顺序，亦可以同时进行。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
Claims (10)
1.一种氯化钠气溶胶发生装置，其特征在于，包括电弧箱、鼓风器以及能量仓，其中，
电弧箱具有鼓风进口、基质进口、气溶胶第一出口以及电弧发生器，基质进口用于将基质引入电弧箱内，基质通过电弧发生器产生的电弧形成气溶胶后从气溶胶第一出口离开；
鼓风器与鼓风进口连通；
能量仓具有与气溶胶第一出口连通的气溶胶进口以及气溶胶第二出口，气溶胶从气溶胶进口进入能量仓增加气溶胶粒子能量后从气溶胶第二出口离开。
2.根据权利要求1所述的氯化钠气溶胶发生装置，其特征在于，电弧箱还包括置于电弧箱内部且具有至少一仓口的反应仓，电弧发生器置于反应仓内，基质通过仓口进入反应仓内形成气溶胶后从仓口离开。
3.根据权利要求1或2所述的氯化钠气溶胶发生装置，其特征在于，能量仓还包括设置在箱体内的加热组件和/或紫外线发生器。
4.根据权利要求1或2所述的氯化钠气溶胶发生装置，其特征在于，还包括一端与鼓风器连通，另一端与鼓风进口连通的第一流量计。
5.根据权利要求1或2所述的氯化钠气溶胶发生装置，其特征在于，还包括与基质进口连通的第二流量计。
6.根据权利要求1或2所述的氯化钠气溶胶发生装置，其特征在于，还包括与气溶胶第二出口连通的第三流量计。
7.根据权利要求6所述的氯化钠气溶胶发生装置，其特征在于，还包括设置在能量仓与第三流量计之间的过滤网。
8.一种利用如权利要求1至7中任意一项所述的氯化钠气溶胶发生装置发生氯化钠气溶胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
控制鼓风器鼓入电弧箱的风量；
控制基质进入电弧箱中的流量；
控制电弧发生器产生的电弧频率，将进入电弧箱中的基质形成气溶胶；
气溶胶通过气溶胶第一出口进入能量仓使其增加能量后从气溶胶第二出口离开。
9.根据权利要求8所述的氯化钠气溶胶发生方法，其特征在于，鼓风器鼓入电弧箱的风量为10升/小时-30升/小时，基质进入电弧箱中的流量为80毫升/小时-250毫升/小时。
10.根据权利要求8或9所述的氯化钠气溶胶发生方法，其特征在于，电弧频率为18000Hz~22000 Hz。
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2020
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