CN205225780U - 一种出风端装有扩散器的空气净化器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种出风端装有扩散器的空气净化器，包括由外壳（15）、叶轮（6）和电机（13）组成的轴流式电风扇、扩散器（24）和主滤网（16），电机（13）通过数个径向的导流叶片或支杆（5）支撑在圆筒形外壳（15）的轴心，叶轮（6）安装在电机（13）的输出轴上，在该外壳（15）的下面设有支座（23），在外壳（15）的出风端与主滤网（16）之间装有扩散器（24），扩散器（24）为圆锥形，其小口端与外壳（15）的出风端配合连接，大口端为圆形或方形。本实用新型具有高效、经济的过滤效率，并且可以作为单纯的电风扇使用。

Description

一种出风端装有扩散器的空气净化器

技术领域

本实用新型涉及用于空气净化领域，具体涉及一种出风端装有扩散器的空气净化器。

背景技术

过多的空气污染引起很多相关的健康问题，因此空气过滤是非常重要的，但现有空气净化器通常是噪音大、昂贵、效果低、和/或效率低。许多空气过滤器必须使用本公司生产的定制、奇怪的尺寸或形状奇异的过滤网，使得这些公司能够过度提价可更换的过滤网，增加了消费者的使用成本。如果由于生产商倒闭等原因不能买到这些过滤网，就会导致整个系统不能使用而被废弃。此外，现有的空气净化器一般不能被用作乘凉的电风扇。

发明内容

本实用新型克服现有技术存在的不足，提供一种具有高效的过滤效率，并且安装方便，经济实用的空气净化器。该空气净化器还可以便捷地作为单纯电风扇使用。

本实用新型的技术方案是：一种出风端装有扩散器的空气净化器，包括由外壳、叶轮和电机组成的轴流式电风扇、扩散器和主滤网，电机通过数个径向的导流叶片或支杆支撑在圆筒形外壳的轴心，叶轮安装在电机的输出轴上，在该外壳的下面设有支座，在外壳的出风端与主滤网之间装有扩散器，扩散器为圆锥形，其小口端与外壳的出风端配合连接，大口端为圆形或方形。

所述的主滤网安装在一与外壳形成气密通道的滤网室内。

在所述的主滤网的上游装有预滤网。

在所述的支座的下面设有高度和水平度调节器。

在所述的外壳的进风端设有喇叭形的进风导流口，该进风导流口的轴向截面为流线形。

在所述电机上设有电机罩，所述电机罩为半个椭圆体或其他连续曲率的平滑形状，前端的开口固定于导流叶片或支杆的内环或支杆支撑上，后端的椭圆形顶端朝电风扇的出风端，在该电机罩上设有通风孔。

在所述的外壳的上端设有提手。

所述的导流叶片或支杆沿圆周均布，其根部和顶端分别连接在内环和外环上，该内环内装入所述的电机，该外环嵌入所述的外壳内侧的扩径部分，并使得该外环的内周面与外壳内侧的非扩径部分的内周面平齐。

还包括与所述的主滤网外形尺寸相同的安全栅格，用于在单纯乘凉的电风扇使用过程中将其替换主滤网。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.节能-风扇、导流叶片、扩散器、进气口和电机盖的精心空气动力学设计使系统达到高流量，低能耗的效果。

2.高效-实验验证本实用新型空气净化器的过滤速度可达到3立方米/分钟以上。

3.低成本过滤网更换-本实用新型的过滤网具有标准尺寸和形状，容易在市场上通过多个供应商、并且以低价格买到。

4.易于清洁-本实用新型易于清洁，只需松开一个螺丝即可取出可重复使用的预过滤器，并用清水将其冲洗干净；把主过滤网从滤网室中抽出来，然后用湿布擦拭各个内表面以及风扇叶轮、导流叶片等。5.简易的滤网更换-过滤网易于更换，推起滤网室的顶盖，抽出旧过滤网，滑入新过滤网。无需松动任何螺丝。

6.高效桌面电风扇-用安全栅格代替滤网后，运行即可。

7.移动性-本实用新型结构紧凑、重量轻，可以拎其上端的把手轻便地移动。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的立体分解结构示意图；

图2是图1所示实施例的组装结构立体图；

图3是图2所示实施例的正面（出风端）结构示意图；

图4是图3的A-A剖视图（顺时针旋转90°）；

图5是本实用新型叶轮、电机、电机罩及导流叶片的立体分解结构示意图；

图6是图5中各部件组装后的立体结构示意图；

图7是本实用新型的叶轮实施例的正面（朝进风端）的结构示意图；

图8是图7的左视图；

图9是本实用新型叶轮的叶片四边（前缘、后缘、叶根和顶端）的形状曲线图；

图10是本实用新型叶轮的叶片的曲面的形状曲线图；

图11是本发明实施例之一的适合较长扩散器的叶轮的立体分解结构示意图；

图12是图11中平衡挡板的放大图；

图13是本实用新型另一种高度和水平度调节机构（一侧）的结构示意图；

图14是不同的风扇的径向压力分布曲线图；

图15是本实用新型安全栅格的立体结构示意图。

附图标记说明：

1-提手；2-顶盖；3-滤网框体；4-（预滤网的）边框；5-导流叶片/支杆；6-叶轮；7-导流口；8-转速调节钮；9-预滤网；10-盒盖；11-高度和水平度调节器；12-电器控制盒；13-电机；14-电机罩；141-（电机罩上的）通风孔；15-圆形短管道；16-主滤网；17-内环；18-外环；19-电机电线导管；23-支座；24-扩散器；28-叶片前缘；29-叶片后缘；30-叶片根部；31-叶片尖部；32-叶片曲面；33-轮毂环；34-导流盖；341-（导流盖上的）通风孔；35-进风口；36-风口环；37-安全栅格；39-定时器调节钮。

具体实施方式

、实施例

本实用新型一种出风端装有扩散器的空气净化器的实施例，参见图1-图15，包括轴流式电风扇，该电风扇包括外壳15、支杆5、叶轮6和电机13，电机13通过数个径向的支杆5同轴支撑在圆筒形外壳15的轴心，支杆5中有一个支杆为中空，作为电机电线导管19，用于供电线安全地从电器控制盒12向电机13延伸，而不扰动气流。电器控制盒12的盒盖10上设有转速调节钮8，和定时器调节钮39。电器控制盒12设在电机13或支座23上。

叶轮6安装在电机13的输出轴上，在所述的叶轮6的上游和下游分别装有预滤网9和主滤网16（也可只设主滤网16），预滤网9优先选用不锈钢细丝网，边缘设有边框4，主滤网16优先选用HEPA高效滤网。在该电风扇的下面设有支座23。在所述的支座23的下面设有高度和水平度调节器11。该实施例的高度和水平度调节器11由两对左右对称设置的支脚（螺栓）组成，支脚通过螺纹与支座的23连接，通过转动支脚实现高度和水平度的微量调节。在特定情况下，还可以通过相互套在一起并能够伸缩的内、外套管辅助完成高度调节。

本实用新型在工作时，空气从外部首先通过预滤网9，过滤空气中的较大颗粒，防止纤维物和大颗粒灰尘过早堵塞空气下游的主滤网16。同时，预滤网9还具有防护的作用和降低湍流的作用，实验表明，与预滤网9相关的空气动力损失被预滤网9减少紊流提高叶轮的效率抵消。

所述的滤网框体3和主滤网16均为方形。此外，滤网框体3和顶盖2还防止气流从主滤网16的周围泄露，防止未过滤的空气泄漏到室内，降低整体空气质量。顶盖2的一侧设有凹槽作为提手（1）。

主滤网16以方便拆卸地结构安装在所述的滤网框体3框内，如滤网框体3为U形并在其内侧设有插槽，主滤网16插入滤网框体3的插槽内，在滤网框体3的顶端装有顶盖2，顶盖2面对进风端的一侧设有凹槽作为提手1。主滤网16方便拆卸，易于更换或清洗。当作为单纯的电风扇时，可以把滤网16去掉，代之以安全栅格37（参见图15），以增大通风效率。安全栅格37能防止叶片免受外来物的损伤和人的手指误入而被叶片打伤。本实用新型还可设置多层过滤层，例如，在主滤网16的上游增加非网格式的预过滤层，起到预过滤的作用；在主滤网16的下游增加一个活性碳过滤网，所述活性碳过滤网在高效空气滤网的下游，具有吸附有害化学气体和异味的作用。

在所述的外壳15的出风端与主滤网16之间装有扩散器24，扩散器24为圆锥形，其小口端与外壳15的出风端配合连接，大口端为方形（也可是其他规则形状，如圆形），与方形的滤网框体3配合连接，所述的主滤网16同样以方便拆卸地结构安装在该滤网框体3内。如果扩散器24太短会造成气流的分离现象，从而导致效率下降。如果扩散器24过长则系统将很难在放在窗台上/架子的支脚上找平衡。一般而言，扩散器24的扩散面积比越大（扩散面积比是扩散器24入口的空气流截面和出口的空气流截面的面积比），所需的长度越大。增大风扇6的直径并缩小风扇毂支撑33，可以在不降低滤网面积的情况下降低扩散面积比。该扩散器24用于将气流从一个较小的截面平稳地扩展到一个更大的截面，以增加通过空气管道的空气总体积流率。本实施例中的扩散器24一端为圆形另一端为同轴方形，通过圆锥管过渡的结构，入口端圆形的口径小于出口端的方形的边长。扩散器24由塑料制成，其出口端的内侧沿圆周可以设有数个径向肋板支撑，以增加强度。滤网框体3和顶盖2的材料优先选塑料，顶盖2可以卡入和拔出。

在所述的预滤网9与外壳15之间装有喇叭形的进风导流口7，该进风导流口7的轴向截面为流线形，其大口端设有与轴线垂直的圆环，并连接在所述的边框4与外壳15的进风端之间。所述的进风导流口7的流线形设计能防止空气进入外壳15之前的流缩（venacontracta），流缩会降低叶轮6的叶片尖端的空气动力学效率。因此，具有流线形状的进风导流口7使得气流顺利进入外壳15的进风端，同时使气流加速，并避免气流从外壳15进气端的内壁表面分离，将本实用新型的效率提高了好几个百分点。该实施例的边框4与上一实施例相同。

在所述电机13上设有电机罩14，所述电机罩14为（大约）半个椭圆体，前端的开口用于套入电机13，后端的椭圆形顶端朝电风扇的出风端，在该电机罩14上设有通风孔141。电机罩14具有一个连续斜率的连续表面，避免气流通过时产生涡流，帮助空气顺利流过电机13周围，降低对气流的阻力。电机罩14上的通风孔141允许少量的空气通过，为电机13冷却。该冷却空气流率很小，不会显著降低整个系统的效率。电机罩14可以用塑料制成。

参见图11和图12，本实用新型的电风扇的叶轮6的轮毂为一圆形的平衡挡板25，在该平衡挡板25的内侧设有沿圆周均布的多个径向的滑轨27，在滑轨27上滑动安装平衡块26，通过调节平衡块26的位置达到调节叶轮6动平衡的目的，调节平衡后用粘结剂将平衡块26固定（事先在二者之间涂覆粘结剂）；在该平衡挡板25的中心设有用于安装在电机13的输出轴上的安装孔，平衡挡板25的外周与叶轮6的轮毂环33连接。在该平衡挡板25的外侧（朝进风端的一侧）中心装有弧形的导流盖34，在该导流盖34上设有通风孔341。

、新型轴流风扇叶轮6的说明

风扇叶轮6是按来流与叶轮6前缘几乎相切并且不产生分离地顺畅流过叶轮6来设计的。叶轮6按最大限度地提高效率来补充细节设计。空气通过叶轮6时其静压力上升，产生的压力差驱动空气穿过主滤网16。由于叶轮6的转动，同时还引入了一个无用而浪费电能的周向速度分量，这是需要通过设计来减小的。参见图7-图10，本实用新型利用抛物线来设计所述叶轮6的叶片的前缘28和后缘29，用圆弧线来设计叶片的根部30和叶片顶部31；即利用抛物线来设计平面翼型并投影到圆柱形表面以生成在圆周方向具有恒定厚度、在径向具有线性渐变厚度的、具有圆滑翼型前缘和后缘的圆柱翼型件32。优选的叶轮6包含五个具有抛物线型叶片前缘28和叶片后缘29的前掠翼叶片。图10显示了一个叶轮6叶片翼型形状的等距视图。X轴代表大致圆周方向，Y轴代表大致径向，z轴代表轴线方向。图9展示的是叶片的平面投影，即把抛物线为基线的叶片翼型投影在圆柱面上而得到的。叶根翼型30和叶尖翼型31是圆弧形的；翼型的厚度从叶片根部30到叶片尖部31按线性递减。叶片前缘28和叶片后缘29的形状是抛物线形的。叶片前缘是:。叶片后缘是:。本实用新型的叶轮6的叶片形状不同于常规的叶片设计，对于直径大约25厘米的轴流风扇，其轮毂直径约10厘米，其旋转速度约1200RPM的情况下，常规的叶片的叶根到叶尖的叶片俯仰角约15.1-38.7度，或者说，从叶根到叶尖的总扭角约23.6度。而本实用新型的叶片的叶根到叶尖的叶片俯仰角为69.3-74.7度，或者说，从叶根到叶尖的总扭角只有5.4度。这种设计差异提高了28％的风扇性能（一个国家标准的测量参数，单位是立方米每分钟每瓦特）。

具有较长扩散器的实施例可以允许更高的毂尖比（叶轮内外径之比）而不会造成气流分离，从而产生更高的静态压力和气流流速。这样的实施例可以利用具有非均匀厚度分布的更复杂的翼型件，在更宽范围的气流流速下运行。对于这种实施方式的轴流式风扇叶轮6变得较重，并且其质量分布更远离旋转轴线。其结果是，这样的风扇较难平衡，所以本实用新型一个新的方法描绘在图11和图12：叶轮6的轮毂为一圆形的平衡挡板25，在该平衡挡板25的内侧设有沿圆周均布的多个径向的滑轨26，在滑轨26上滑动安装平衡块27，通过调节平衡块27的位置达到调节叶轮6动平衡的目的。具体方法是将粘合剂施加到平衡块27并将其扣入滑轨26的槽并沿滑轨26滑动，直到叶轮6达到平衡，待粘合剂干即固定。在该平衡挡板25的中心设有用于安装在电机的输出轴上的安装孔和沿圆周均布的允许冷却空气通过的通风孔341；在该平衡挡板25的上游装有弧形的导流盖34，以增强叶轮6根部的空气动力效率。

、导流叶片5的说明

如图6所示的高效型实施例的支撑电机的为导流叶片5。空气通过预滤网9后，被叶轮6驱动后从通过圆筒形的外壳15内的导流叶片5，在叶轮6产生的压力差驱动气流的同时，还产生了一个圆周速度分量，这一分量是一个无用能量（动能），而导流叶片5的作用就是将这个无用的圆周速度分量转化为有用的静态压力，即导流叶片5的作用就是将无用的圆周速度分量转化为有用的流向分量，以推动更多的轴向气流通过。导流叶片5利用NACA4位系列翼型，最大弯度位于距叶片前缘十分之三弦长。除了在圆形前缘和后缘，弦长从叶尖到叶根按线性逐渐变细，但叶片厚度保持不变。设计导流叶片5中推导出两个独特的方程：第一个方程为m=0.105?δ，其中，和第二个方程，用来估算通过叶轮后的气流圆周速度。V为轴向空气流速，Vc为通过叶轮后的气流圆周速度，为通过叶轮后上升的静压差，为空气的密度，和U为旋转叶轮的周向速度，是一个径向位置和叶轮转速的函数。因为导流叶片5是静止的，通过导流叶片5的气流的相对流速较低，所以其细节形状对系统效率的影响较小。导流叶片5数量选择需要确保：（1）将其几何形状成功地强加到气流上；（2）能够适当支撑所有安装部件的重量；（3）所使用的材料不会过多。

导流叶片5中有一个叶片是中空的厚厚的对称翼型，且后缘是不闭合的，用于供电线安全地从电器控制盒12向电机13延伸，而不扰动气流。

、实验验证结果

为验证本实用新型一种空气净化器的效率，在实验中选择了本实用新型的上述实施例和一个现有的商业桌面过滤器加以比较。衡量方法是测量一个工业标准的体积流速与实际功率的比值。

表1比较了两种通风净化系统在运行中平均功率消耗(W)。因为在不同时间段，国家电网的电压会在220V上下浮动。为消除电压的稳定性影响，实验中的功率消耗都调整到统一的220V。

表1:运行中平均功率消耗(W)（目前能达到的水平）

功率设置	1（低档）	2（中档）	3（高档）
				本实用新型	22.1	26.4	35.2

表2展示了在相同电机、公称功率、驱动电压下的不同过滤器的性能和效率。其中NiuKee过滤器是市面上一种典型的桌面空气过滤器。

表2:相同公称功率下流过HEPA滤网的空气体积流量率(m³/min)的比较

功率设置	1（低档）	2（中档）	3（高档）5 -->
				Niu Kee 过滤器(只用HEPA滤网)	-	-	1.00
把HEPA滤网绑在市场上最好的风扇上	-	-	1.23
				本实用新型实施例	2.11	2.62	3.06

6、声明

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种出风端装有扩散器的空气净化器，包括由外壳（15）、叶轮（6）和电机（13）组成的轴流式电风扇、扩散器（24）和主滤网（16），电机（13）通过数个径向的导流叶片或支杆（5）支撑在圆筒形外壳（15）的轴心，叶轮（6）安装在电机（13）的输出轴上，在该外壳（15）的下面设有支座（23），在外壳（15）的出风端与主滤网（16）之间装有扩散器（24），扩散器（24）为圆锥形，其小口端与外壳（15）的出风端配合连接，大口端为圆形或方形。

2.根据权利要求1所述的出风端装有扩散器的空气净化器，其特征在于，所述的主滤网（16）安装在一与外壳形成气密通道的滤网室（3）内。

3.根据权利要求1所述的出风端装有扩散器的空气净化器，其特征在于，在所述的主滤网（16）的上游装有预滤网（9）。

4.根据权利要求1所述的出风端装有扩散器的空气净化器，其特征在于：在所述的支座（23）的下面设有高度和水平度调节器（11）。

5.根据权利要求1所述的出风端装有扩散器的空气净化器器，其特征在于，在所述的外壳（15）的进风端设有喇叭形的进风导流口（7），该进风导流口（7）的轴向截面为流线形。

6.根据权利要求2所述的出风端装有扩散器的空气净化器，其特征在于：在所述电机（13）上设有电机罩（14），所述电机罩（14）为半个椭圆体或其他连续曲率的平滑形状，前端的开口固定于导流叶片或支杆（5）的内环（17）或支杆支撑上，后端的椭圆形顶端朝电风扇的出风端，在该电机罩（14）上设有通风孔（141）。

7.根据权利要求1所述的出风端装有扩散器的空气净化器，其特征在于：在所述的外壳（15）的上端设有提手（1）。

8.根据权利要求1所述的出风端装有扩散器的空气净化器，其特征在于：所述的导流叶片或支杆（5）沿圆周均布，其根部和顶端分别连接在内环（17）和外环（18）上，该内环（17）内装入所述的电机（13），该外环（18）嵌入所述的外壳（15）内侧的扩径部分，并使得该外环（18）的内周面与外壳（15）内侧的非扩径部分的内周面平齐。

9.根据权利要求1所述的出风端装有扩散器的空气净化器，其特征在于：还包括与所述的主滤网（16）外形尺寸相同的安全栅格（37），用于在单纯乘凉的电风扇使用过程中将其替换主滤网（16）。