CN112710047B - 一种医用加湿单元及加湿设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医用加湿单元及加湿设备，包括壳体，还包括进气腔、气泡发生装置、二氧化钛、加热装置、液位控制器、进液组件、紫外灯罩、紫外灯管、气泵；壳体用于承载其他部件；壳体形成容置罐用于装填水；进气腔用于缓冲空气，进气腔顶部带有气泡发生装置，气泡发生装置用于在壳体装填的水中产生气泡；壳体内装填水中容置有二氧化钛粉末，壳体内固定加热装置，加热装置用于加热水；液位控制器用于检测壳体内的水位，进液组件用于向壳体内补充水分，紫外光灯罩为石英玻璃套筒；紫外光灯管为圆柱形灯管固定在紫外光灯罩内，气泵用于通过进气管向进气腔内进气。该装置能够协调加湿与除尘和灭菌的效果，提升三者效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气调节加湿设备，具体涉及一种对病房或手术室内空气进行加湿的设备。
背景技术
现阶段，医院的病房、手术室，在冬季（我国北方常见）为了达到护理或是手术要求，通常要进行加湿，但对空气的湿度、温度、颗粒物、灭菌程度均要求。
常见的通过雾化器提高湿度的设备，与空气过滤消除颗粒物的设备存在矛盾，即空气净化器会将雾化器喷出的微细水滴检测为PM2.5颗粒。导致加湿和除尘实际是在两台设备上进行消耗，加湿和除尘的效率均较低，且设备的误判尤其是PM2.5的检测会误导医务人员。此外，现阶段的空气灭菌操作与加湿环节通常是脱离的，加湿用的水通常是自来水，加湿后有较大的可能导致病菌的滋生。
实现加湿的环节实际上会牵扯到除尘和灭菌的问题。
此外，雾化器加湿，喷出的雾滴，会在局部形成相对湿度饱和的空气，多余的雾滴会落在地上或是设备上，一方面加大病菌滋生的风险，另一方面，设备损耗会加大。雾化器加湿，在没有房间内整体或是良好的空气循环时，容易发生上述问题。
因此，如何实现加湿，不产生对除尘和灭菌负面影响，或能够协同工作，且可控是提高病房、手术室工作效率，降低工作难度，降低病健康风险，降低手术风险所需要的解决的问题。
发明内容
本申请实施例通过提供一种医用加湿器，解决了现有技术中加湿过程对除尘以及对灭菌过程产生负担，降低了除尘和灭菌效率以及效果的问题，实现了加湿与除尘、灭菌协同且可控的过程。
本申请实施例提供了一种医用加湿单元，包括壳体，还包括进气腔、气泡发生装置、二氧化钛、加热装置、液位控制器、进液组件、紫外灯罩、紫外灯管、气泵；
所述壳体用于承载其他部件；壳体形成容置罐用于装填水；
所述进气腔用于缓冲空气，位于壳体的底部，所述进气腔连通进气管；所述进气腔顶部带有气泡发生装置，气泡发生装置用于在壳体装填的水中产生气泡；
所述壳体内装填水中容置有二氧化钛粉末，二氧化钛粉末体积占水的体积1/20-1/10；所述壳体容置水的部分与进气腔顶端连通，容置水的部分底端与进气腔顶端形状大小相同；容置水的部分与进气腔整体呈圆柱形或底部是倒锥形顶部是圆柱形；
所述壳体内固定加热装置，加热装置用于加热水；
所述液位控制器用于检测壳体内的水位，并控制进水管的开闭；液位控制器固定在壳体内部；
所述进液组件用于向壳体内补充水分，进液组件包括溢流环和漏斗，溢流环固定在壳体内，溢流环外环面与壳体内壁重合且与壳体同轴，溢流环内带有顶面开口的环形槽，环形槽用于容置进水并使水从内环面上均匀流下；所述环形槽与也为控制器控制的进水管道连通；
所述漏斗固定在溢流环的底端，用于承接溢流环流下的水；所述漏斗的底口高于壳体内控制的最高液位；
所述紫外光灯罩为石英玻璃套筒；其部分或全部伸入到水中，通过固定架固定在壳体上；紫外光灯罩为圆柱形与壳体容置水的部分同轴，且紫外光灯罩与进气腔顶端之间最小距离是进气腔顶端与最低水位之间距离的1/8-1/6；
所述紫外光灯管为圆柱形灯管固定在紫外光灯罩内，最好与紫外光灯罩同轴，以保持各向光照的强度的均匀性；
所述气泵用于通过进气管向进气腔内进气，并能够控制进气速率和频率；
所述壳体顶端在溢流环上方带有排气管。
进一步的，排气管内可以固定特斯拉阀，特斯拉阀的进气口为排气管的进气口。
进一步的，加热装置是温控电热棒，能够控制和恒定水温。
进一步的，进气管与气泵之间固定连通一个缓冲罐，缓冲罐进气口与气泵连通；缓冲罐的出气口与进气管连通，缓冲罐的出气口处固定设置单向阀。
进一步的，气泡发生装置是竖向排列的微细管道，外径0.5-1mm，内径0.3-0.8mm；紧密排列，管道之间的间隙最大距离不大于微细管道的外径。
进一步的，气泡发生装置是防水透气膜，防水透气膜的孔径在0.1-1微米。
一种加湿设备，包括进风口、出风口、过滤网，包括如权利要求1-6任一项所述的加湿单元，
进气口可拆卸固定过滤网；
加湿设备内固定多个加湿单元,2-6个加湿单元为一组，加湿单元最大直径15cm，最大高度45cm，每组加湿单元进气管连通，有同一个气泵供气；每组加湿单元的排气管连通。
进一步的，将两组或两组以上的加湿单元串联，即第一组加湿单元的进气有气泵抽气室内空气，而下一组加湿单元的进气为上一组加湿单元的排气；两组之间设置第二气泵来调整进气压力。
进一步的，加湿设备的纵向高度100-200cm，出风口带有调整出风方向的叶片，使出风方向与纵向夹角在45-90度范围内可调。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1、加湿单元的原理是利用空气湿度基本只与温度有关，将空气气泡化通入高于室内温度的水中，形成在接近水温的空气温度下的相对湿度接近饱和的加湿空气，消除明显的雾滴或是水滴，加大了水蒸气自然扩散的空间，加速空气内部的水蒸气的自然扩散，提高加湿效率。同时空气气泡化与水接触，达到除尘的效果，此外，利用二氧化钛的光激发态灭菌效果，在水中添加二氧化钛，将紫外光灯直接固定在水中，对水、空气进行灭菌，同时激发二氧化钛对水和空气进行灭菌处理。如此，通过控制进气量、气泡直径、水温、水量、二氧化钛的量等可控因素，能够达到协同加湿与除尘和灭菌的过程，达到高效率的加湿、除尘、灭菌效果。
2、加湿设备时竖向安装和使用的设备，能够更大范围的形成室内的空气流动，避免出现明显的水滴，空气流动过程中的降温和水分的扩散同步进行，使室内的空气含水量快速，均匀的提升。
附图说明
图1 是加湿单元结构示意图；
图2 是不同实现方式的加湿单元结构示意图；
图3 是加湿设备结构示意图；
图4 是加湿设备在室内使用时状态示意图。
图中，加湿单元100、壳体110、排气管111、进气管112、进气腔120、防水透气膜130、二氧化钛140、加热装置150、液位控制器160、进液组件170、溢流环171、漏斗172、紫外灯罩180、紫外灯管181、缓冲罐190、单向阀191；
气泵300；第二气泵310；
换流器400、过滤网410、出风口420。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
加湿单元的原理是利用空气湿度基本只与温度有关，将空气气泡化通入高于室内温度的水中，形成在接近水温的空气温度下的相对湿度接近饱和的加湿空气，消除明显的雾滴或是水滴，加大了水蒸气自然扩散的空间，加速空气内部的水蒸气的自然扩散，提高加湿效率。同时空气气泡化与水接触，达到除尘的效果，此外，利用二氧化钛的光激发态灭菌效果，在水中添加二氧化钛，将紫外光灯直接固定在水中，对水、空气进行灭菌，同时激发二氧化钛对水和空气进行灭菌处理。如此，通过控制进气量、气泡直径、水温、水量、二氧化钛的量等可控因素，能够达到协同加湿与除尘和灭菌的过程，达到高效率的加湿、除尘、灭菌效果。
实施例一
如图1-4所示，一种加湿单元100，壳体110、进气腔120、气泡发生装置130、二氧化钛140、加热装置150、液位控制器160、进液组件170、紫外灯罩180、紫外灯管181、气泵300；
所述壳体110用于承载其他部件；壳体110形成容置罐用于装填水；
所述进气腔120用于缓冲空气，位于壳体110的底部，所述进气腔120连通进气管112；所述进气腔120顶部带有气泡发生装置，气泡发生装置用于在壳体装填的水中产生气泡；
所述壳体110内装填水中容置有二氧化钛粉末，二氧化钛粉末体积占水的体积1/20-1/10；所述壳体110容置水的部分与进气腔顶端连通，容置水的部分底端与进气腔120顶端形状大小相同；容置水的部分与进气腔120整体呈圆柱形或底部是倒锥形顶部是圆柱形；
所述壳体内固定加热装置150，加热装置150用于加热水；加热装置最好是电加热，如电热棒，温控电热棒，可以控制和恒定水温；
所述液位控制器160用于检测壳体内的水位，并控制进水管的开闭；液位控制器是市售产品；液位控制器160固定在壳体内部；
所述进液组件170用于向壳体110内补充水分，进液组件170包括溢流环171和漏斗172，溢流环固定在壳体内，溢流环171外环面与壳体内壁重合且与壳体同轴，溢流环171内带有顶面开口的环形槽，环形槽用于容置进水并使水从内环面上均匀流下；所述环形槽与也为控制器160控制的进水管道连通；
所述漏斗172固定在溢流环171的底端，用于承接溢流环流下的水；所述漏斗172的底口高于壳体内控制的最高液位；因为空气可能会形成凝露并携带粉尘流下所以设置漏斗，同时，为避免进气量大时气流直接将水带出所示设置漏斗防止水喷射过高；
所述紫外光灯罩180为石英玻璃套筒；其部分或全部伸入到水中，通过固定架固定在壳体110上；紫外光灯罩180为圆柱形与壳体容置水的部分同轴，且紫外光灯罩与进气腔120顶端之间最小距离是进气腔120顶端与最低水位之间距离的1/8-1/6；
所述紫外光灯管181为圆柱形灯管固定在紫外光灯罩180内，最好与紫外光灯罩180同轴，以保持各向光照的强度的均匀性；
所述气泵300用于通过进气管112向进气腔120内进气，并能够控制进气速率和频率；
所述壳体110顶端在溢流环171上方带有排气管111。排气管内可以固定特斯拉阀，特斯拉阀的进气口为排气管110的进气口，如此能够避免外界空气进入壳体，且能够加快气流流速；
使用时，或是工作过程如下：
步骤一、向壳体内装填水和二氧化钛粉，液体和壳体直径的比例控制在1.5-3倍，以确保气泡上浮有足够的时间；
步骤二、打开紫外光灯管181、液位控制器160、加热装置150使水温恒定在高于室温10-20度的范围内，并同时对水先进行灭菌处理；
步骤三、控制气泵300脉冲式的进气，使气泡的直径不大于1mm，且不连续的进气，使气泡尽可能不发生合并，同时1mm以下的气泡上浮速度要明显低于1mm以上的气泡上浮速度，其气泡直径越小气泡上浮速度越慢，当然并非越慢越好，气泡直径控制在0.5mm左右能够兼顾效率和效果，泡直径小气泡内空气温度上升速度快，吸收水蒸气的效率就高，加湿单元的尺寸就可能做得更小，实际测试，液位高度15-20cm，气泡直径0.4-0.6之间，进气间隔0.5-1秒，加湿、除尘、灭菌效果均能够达到最佳状态。
在实际控制中发现，如果依靠气泵的启停来控制脉冲进气，对气泵的要求较高，损耗大，噪音大。
因此在进气管112与气泵300之间固定连通一个缓冲罐190，缓冲罐190进气口与气泵300连通；缓冲罐190的出气口与进气管112连通，缓冲罐190的出气口处固定设置单向阀191。气泵300向缓冲罐190内进气，使缓冲罐190内升压，压力超过单向阀191承压，气体进入进气腔112；由于气体喷出，使缓冲罐190内的压力下降，单向阀关闭，进入下一个储压排气的过程。这种方式通过控制气泵的进气量配合单向阀排气压力，能够控制进气频率，但是受到单向阀物理压力的限制较大，进气频次和进气压力的控制较单一，但是装备的损耗较小，噪音小。
气泡发生装置有两种实现方式，一种是竖向排列的微细管道，外径0.5-1mm，内径0.3-0.8mm；紧密排列，管道之间的间隙最大距离不大于微细管道的外径；这种方式水在停机时会进入进气腔和管道内，所以进气管112需带有一个竖向管，管的进气口要高于壳体内的最高液位。这种方式的好处是微尘能够进入水中，且设备损耗少，维护方便；
另一种是防水透气膜，防水透气膜的孔径在0.1-1微米，防水透气膜能够产生更细的气泡；当使用防水透气膜时，紫外光灯罩180的底面最好带有遮光涂料或是带有黑色涂料，避免紫外光直射防水透气膜，提高使用寿命；这种方式的好处是水和二氧化钛会始终留存在壳体内，二氧化钛颗粒不会附着在管道上，减少了管道清理的工作。而且，防水透气膜的孔径小，气泡直径便于控制，如果较长时间的通气能够产生较大的气泡，如果短时间通气能够产生小直径的气泡。缺点就是膜的孔径小，进气腔120内可能会形成灰尘的存积，需要定期的清理。
通过将加湿单元进行组合，能够形成加湿设备，加湿设备400底端为进气口，顶端为出风口420，进气口可拆卸固定过滤网410；
加湿设备400内固定多个加湿单元100,2-6个加湿单元为一组，加湿单元最大直径15cm，最大高度45cm，每组加湿单元进气管连通，有同一个气泵供气；每组加湿单元10的排气管111连通。
为了进一步提高加湿、除尘、灭菌效率，将两组或两组以上的加湿单元串联，即第一组加湿单元的进气有气泵抽气室内空气，而下一组加湿单元的进气为上一组加湿单元的排气；两组之间设置第二气泵310来调整进气压力；
加湿设备400的纵向高度100-200cm，出风口420带有调整出风方向的叶片，使出风方向与纵向夹角在45-90度范围内可调。如此能够在室内实现较大范围的循环，因为出风温度高，含水率高，快速出风达到循环，能够避免出现明显水滴，而且加湿均匀性更强，室内除尘和灭菌效果俱佳。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种医用加湿单元，包括壳体，其特征在于,还包括进气腔、气泡发生装置、二氧化钛、加热装置、液位控制器、进液组件、紫外光 灯罩、紫外光 灯管、气泵；
所述壳体用于承载其他部件；壳体形成容置罐用于装填水；
所述进气腔用于缓冲空气，位于壳体的底部，所述进气腔连通进气管；所述进气腔顶部带有气泡发生装置，气泡发生装置用于在壳体装填的水中产生气泡；
所述壳体内装填水中容置有二氧化钛粉末，二氧化钛粉末体积占水的体积1/20-1/10；所述壳体容置水的部分与进气腔顶端连通，容置水的部分底端与进气腔顶端形状大小相同；容置水的部分与进气腔整体呈圆柱形或底部是倒锥形顶部是圆柱形；
所述壳体内固定加热装置，加热装置用于加热水；
所述液位控制器用于检测壳体内的水位，并控制进水管的开闭；液位控制器固定在壳体内部；
所述进液组件用于向壳体内补充水分，进液组件包括溢流环和漏斗，溢流环固定在壳体内，溢流环外环面与壳体内壁重合且与壳体同轴，溢流环内带有顶面开口的环形槽，环形槽用于容置进水并使水从内环面上均匀流下；所述环形槽与也为控制器控制的进水管道连通；
所述漏斗固定在溢流环的底端，用于承接溢流环流下的水；所述漏斗的底口高于壳体内控制的最高液位；
所述紫外光灯罩为石英玻璃套筒；其部分或全部伸入到水中，通过固定架固定在壳体上；紫外光灯罩为圆柱形与壳体容置水的部分同轴，且紫外光灯罩与进气腔顶端之间最小距离是进气腔顶端与最低水位之间距离的1/8-1/6；
所述紫外光灯管为圆柱形灯管固定在紫外光灯罩内，紫外光灯管与紫外光灯罩同轴，以保持各向光照的强度的均匀性；
所述气泵用于通过进气管向进气腔内进气，并能够控制进气速率和频率；
所述壳体顶端在溢流环上方带有排气管。
2.根据权利要求1所述的医用加湿单元，其特征在于，排气管内可以固定特斯拉阀，特斯拉阀的进气口为排气管的进气口。
3.根据权利要求1所述的医用加湿单元，其特征在于，加热装置是温控电热棒，能够控制和恒定水温。
4.根据权利要求1所述的医用加湿单元，其特征在于，进气管与气泵之间固定连通一个缓冲罐，缓冲罐进气口与气泵连通；缓冲罐的出气口与进气管连通，缓冲罐的出气口处固定设置单向阀。
5.根据权利要求1所述的医用加湿单元，其特征在于，气泡发生装置是竖向排列的微细管道，外径0.5-1mm，内径0.3-0.8mm；紧密排列，管道之间的间隙最大距离不大于微细管道的外径。
6.根据权利要求1所述的医用加湿单元，其特征在于，气泡发生装置是防水透气膜，防水透气膜的孔径在0.1-1微米。
7.一种加湿设备，包括进风口、出风口、过滤网，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的加湿单元，
进气口可拆卸固定过滤网；
加湿设备400内固定多个加湿单元,2-6个加湿单元为一组，加湿单元最大直径15cm，最大高度45cm，每组加湿单元进气管连通，有同一个气泵供气；每组加湿单元的排气管连通。
8.根据权利要求7所述的加湿设备，其特征在于，将两组或两组以上的加湿单元串联，即第一组加湿单元的进气有气泵抽气室内空气，而下一组加湿单元的进气为上一组加湿单元的排气；两组之间设置第二气泵来调整进气压力。
9.根据权利要求7或8所述的加湿设备，其特征在于，加湿设备的纵向高度100-200cm，出风口带有调整出风方向的叶片，使出风方向与纵向夹角在45-90度范围内可调。
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