一种基于湿表面的超声波气体过滤装置论文和设计-胡鼎峯

全文摘要

本实用新型涉及一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，包括机壳、风机、排气管、进气增速管道、过滤腔体、过滤粘壁、超声波发生器、清洁液等，超声波发生器产生雾化液体湿润过滤粘壁并对吸入的污染颗粒全面包裹，污染颗粒吸附于过滤粘壁，经过一级或多级过滤腔体处理后的空气达到直接排放标准，装置内部可通过超声波空化作用及清洁液结构性自行清洗。本实用新型所提供的气体过滤装置及方法，有效吸附过滤空气中油烟、微尘等污染物，过滤后空气直接排放室内，无需铺设管道，洁净环保，进气增速管道的结构设计提升污染气体抽吸效率，装置无需人工清洗和处理污染物，避免清洁过滤结构时灰尘、螨虫等污染物飞扬造成的二次污染和对人体的伤害。

主设计要求

1.一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，包括机壳、风机、排气管，其特征在于：还包括进气增速管道、过滤腔体、过滤粘壁、超声波发生器、清洁液，所述过滤腔体一头连接通向需过滤空气的所述进气增速管道，另一头通过出气管与所述风机连接，所述风机另一头连接用于向外排放洁净空气的所述排气管，所述过滤腔体内设有对准或对准并包围于所述进气增速管道内侧管口处外侧边的过滤粘壁，所述过滤腔体底部包含所述清洁液和被所述清洁液覆盖的所述超声波发生器，所述清洁液液面高度5-10厘米，待机状态时液面略低于所述过滤粘壁底部。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，其特征在于：所述过滤腔体可设置一个或多个，多个过滤腔体成并排排列，通过连接管相互连接，所述多个过滤腔体底部包含所述清洁液，底部接触所述清洁液的相连一侧设有可使所述清洁液通过的开孔，每个过滤腔体内包含对准或对准并包围于所述进气增速管道或所述连接管的出气端管口及管口处外侧边的过滤粘壁。

3.根据权利要求1所述的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，其特征在于：所述过滤腔体底部还包括驱动电机，所述驱动电机连接并带动一表面覆盖所述过滤粘壁的同步带结构，所述同步带结构和所述过滤粘壁上部分平行并略高于所述清洁液水平面，下部分浸泡于所述清洁液中。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，其特征在于：所述过滤粘壁表面具有大量交错凸出表面的凸出物，所述凸出物为可由塑料、合成树脂、金属材料、纳米纤维中的一种或多种材料制造的呈草叶、圆细条或扁条结构的编织物，大量交错凸出物之间形成有大量宽、狭不等的空间。

5.根据权利要求1中所述的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，其特征在于：所述机壳还设有进水口、排水口、进水阀、排水阀，进水口通过进水阀连接水龙头，排水口通过排水阀和管道连接下水道或排污口。

6.根据权利要求5中所述的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，其特征在于：所述过滤腔体内还包括液位感应器。

7.根据权利要求6中所述的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，其特征在于：所述机壳内还包括清洁液添加盒。

8.根据权利要求7中所述的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，其特征在于：还包括主控板，所述主控板连接所述超声波发生器、进水阀、排水阀、液位感应器、清洁液添加盒。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及气体过滤技术领域，尤其涉及一种基于湿表面的超声波气体过滤装置。

背景技术

无论在生活中还是工业中，气体过滤的需求和场景广泛存在，产品也层出不穷，最常见的使用气体过滤技术的日用产品莫过于厨房油烟处理领域的油烟机，以及吸尘清洁领域的吸尘器。现有技术对于气体过滤，大多数采用的是将空气吸入并在干燥环境下通过过滤网过滤后排出的简单技术。

在厨房油烟处理领域，现有技术对油烟废气的处理方法主要是依靠油烟机进行抽吸排放，油烟机简单通过其粗过滤网及高速转动的扇叶进行气体中油烟分离后将剩余气体排出，设计优良的油烟机实际有效过滤油烟率才达85%，因此，油烟机并没有有效地过滤油烟。

现有油烟机一般是固定安装在离油烟废气源头有一定距离的上方或侧方，然后风机抽气，将气体直接通过粗过滤网抽入机内，油烟机进气口内外压差小。机内的气体通过管道排出至室外，分离的油烟粘贴在机内壁面及抽气机扇面，需定时清洗。抽油烟机抽气但并没有有效地抽吸油烟气体，而只是被动地抽吸靠近油烟机进气口处的油烟气体，然后通过管道从室内排至室外，抽吸油烟气体效率差，因此，现有油烟机采用大功率电风机，但大功率电风机不仅体积大、噪声大、价贵、及浪费电源，并且抽气仅增加几公分的距离，还是只能抽吸靠近油烟机进气口处的油烟气体，抽气效果不理想。

有些油烟机设有粗、细多层过滤网，长时间使用后油污会附着在过滤网、扇叶和油烟机内部各个零部件上，不仅不便于清洗，而且会降低抽油烟机的抽吸功能，不能很好地抽吸油烟废气，降低了炒菜时厨房的空气质量。

传统油烟机的排气方式，无论是家用的还是餐厅用的油烟机，都需要安装排气管道连接室外的排烟管道或公共排烟管道，这些排气管道，特别是大厦公共排气管道，往往因压力差原因使公共排气管道内油烟气反流进入室内，造成二次污染。排油烟管道壁面长期油污积聚，会造成极大的消防隐患，所以定期需要由专人进行专业的清洗维护，工序复杂，费时费力，维护成本非常高。

在吸尘清洁领域，现有技术吸尘器清除空气中灰尘、螨虫等主要采用的工作方式有尘袋过滤、离心作用分离及水分离三种。

所述尘袋过滤，即电动抽风机通电后，吸尘器的抽风机的扇叶转速产生较高的吸力和压力，在吸力和压力的作用下，空气排出，致使吸尘器内部产生相对真空，和外界大气压形成负压差，在此压差的作用下，吸入含灰尘、螨虫之类的空气，灰尘、螨虫等杂物依次通过地毯或地板刷、长接管、弯管、软管、软管接头进入尘袋，灰尘螨虫之类等杂物滞留在尘袋内，然后空气再经过滤片净化后，再由机体尾部排出。尘袋过滤的缺点至少包括：1. 尘袋材料的微孔易被小颗粒灰尘堵死，因此尘袋需更换，尘袋售价不便宜；2. 过滤材料越细密就可以将空气过滤得吸尘器越干净,但透气度就越差,这样影响了电机吸入的风量,降低了吸尘器效率；3. 袋内装满灰尘及螨虫之类的微生物，螨虫之类的微生物在尘袋中继续滋生，在清理尘袋时干燥的灰尘颗粒不可避免地飞杨空中，这些灰尘、螨虫就会对周围的环境产生二次的污染，特别是高密度地污染近距离的换袋人的肺部、脸、手皮肤衣服。

所述离心作用分离，即吸尘机通过快速旋转的电机扇叶旋转形成气旋，使被吸入机内的带灰尘、螨虫等的气体产生离心力作用，灰尘、螨虫等被向外抛出甩到集尘桶内，然后形成较干净的空气排出。离心作用分离的缺点包括：1. 快速旋转的电机叶扇减速时，部分集尘桶内灰尘、螨虫之类微颗粒受气体流动飞杨，进入大气形成二次污梁；2. 需要产生离心效果需要用到高速14000至35000转\/分的电机，对电机的质量要求高，优质可靠的高速电机价格贵；3. 桶内装满灰尘及螨虫之类的微生物，并会在尘桶中继续滋生，在清理尘袋时干燥的灰尘颗粒无可避免地飞杨空中，这些灰尘、螨虫就会对周围的环境产生二次的污染。

所述水分离，即带灰尘、螨虫等的气体被吸入机内的水洗室内，水洗室内的水池存水，水被池内高速电机的搅扇快速单向地搅动形成旋涡，利用快速旋转的水，产生旋涡吸入气体，水汽湿透空气中灰尘、螨虫之类，使得灰尘、螨虫等微生物在通过时大部分都会被溶入混在水中，气体然后再通过过滤器后被进一步的过滤后排入大气，使得排出吸尘器时的气体会比吸入时的空气更干净。水过滤吸尘器的过滤吸尘器效果毋庸置疑，但由于其利用电机抽气及电机搅扇旋涡水作为过滤媒质，所以对于产品本身的成本、设计和电机质量防水保护提出了更高的要求，这也是为什么市场上水过滤吸尘器质量参差不齐，价格高低差距悬殊的重要原因，而水过滤吸尘器在使用过程中主要的缺点为：1. 价格贵及体积又重又大；2. 每次使用时都需要加水，用完后，必须清洗干净，清洗不干净会容易发霉发臭，和生锈，十分不方便。

因此，在现有技术将空气吸入并在干燥环境下通过过滤网过滤后排出的简单技术已不能适应生活和工业中的使用需求，迫切需要一种能高效过滤空气污染物、环保卫生、使用方便、结构简单的气体过滤装置和方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，解决现有气体过滤技术无法高效过滤空气污染物——特别是油烟污染物，油烟外排不环保，清洁过滤装置中对人体健康造成威胁，使用和清洗不方便，结构复杂等技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的解决方案是: 一种基于湿表面的超声波气体过滤装置,包括机壳、风机、排气管，其特征在于：还包括进气增速管道、过滤腔体、过滤粘壁、超声波发生器、清洁液，所述过滤腔体位于所述机壳内侧下部，一头连接通向需过滤空气的所述进气增速管道，另一头通过出气管与所述风机连接，所述风机另一头连接用于向外排放洁净空气的所述排气管，所述过滤腔体内设有对准或对准并包围于所述进气增速管道内侧管口处外侧边的过滤粘壁，所述过滤腔体底部包含所述清洁液和被所述清洁液覆盖的所述超声波发生器，所述清洁液液面高度5-10厘米，待机状态时液面略低于所述过滤粘壁底部。

进一步地，所述过滤腔体可设置一个或多个，多个过滤腔体成并排排列，通过连接管相互连接，所述多个过滤腔体底部包含所述清洁液，底部接触所述清洁液的相连一侧设有可使所述清洁液通过的开孔，每个过滤腔体内包含对准或对准并包围于所述进气增速管道或所述连接管的出气端管口及管口处外侧边的过滤粘壁。

进一步地，所述过滤粘壁表面具有大量交错凸出表面的凸出物，凸出物是由塑料、合成树脂、金属材料等一种或多种材料制造的呈草叶、圆细条或扁条等结构的编织物，大量交错凸出物之间形成有大量宽、狭不等的空间。

进一步地，所述机壳还设有进水口、排水口、进水阀、排水阀，进水口通过进水阀连接水龙头，排水口通过排水阀和管道连接下水道或排污口，可控制水龙头进水及所述过滤腔体排放使用后需更换的清洁液和污水。

进一步地，所述过滤腔体内还包括液位感应器，可感应所述过滤腔体内水位高度，在达到设定的清洁液水位初始位置，和清洗过程中设定的水位最高位置时将水位信号反馈给主控板。

进一步地，所述机壳内还包括清洁液添加盒，装载可乳化分解油污、杀菌消毒的浓缩清洁液，可通过手动或电动控制将浓缩清洁液添加到所述过滤腔体内。

进一步地，还包括主控板，所述主控板连接所述超声波发生器、进水阀、排水阀、液位感应器、清洁液添加盒。

采用如上所述的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，启动风机及超声波发生器，需过滤的空气通过机壳进气增速管道被抽入机体内部，清洁液表面因超声波发生器的空化作用产生大量清洁雾滴，于过滤粘壁表面形成液层，需过滤的空气加速运动至管口喷出后即被清洁雾滴包裹，同时部分清洁雾滴汽化吸收大量热量，导致气体降温、汽态油烟冷凝，继而高速地与机体内清洁液表面和已形成液层的过滤粘壁表面碰撞，空气中油烟、灰尘、螨虫、颗粒物等污染物被清洁液表面和过滤粘壁表面双重粘附吸收，被过滤降温后的空气继续被风机高速抽出通过排气管直接排放，或通过连接管进入下一级过滤腔体重复进行上述过滤步骤直到符合排放标准后排放；

清洁雾滴汽化吸收热量导致气体降温、汽态油烟冷凝，被排放气体中剩余的清洁雾滴和部分冷凝液体通过风机时与风机扇面碰撞后在扇面形成液层，破坏扇面残留油脂表面张力，高速旋转扇叶产生离心作用将乳化分解后的油脂和剩余的清洁雾滴分离抛出，回收至过滤腔体底部清洁液中；

装置实现自行清洁，但如果装置需进行更彻底的内部清洗时，打开进水阀门将水注入到刚没过于过滤粘壁最高点并低于进气增速管道管口最低点位置，清洁液盒倒入浓缩清洁液，启动超声波发生器，超声波每秒钟几十万上百万次的震动，可将机体内部及过滤粘壁凸出纹理形成的缝隙内的油烟、灰尘、螨虫、颗粒物等污染物快速震落，结合清洁液，乳化分解进入水中，根据需要清洗5到15分钟，超声波发生器关闭，排水阀打开将污水排掉后打开进水阀注入干净水至初始位置，清洁液盒倒入浓缩清洁液，即完成装置清洗，恢复待用状态。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型解决了现有空气过滤器及油烟机无法高效过滤污染空气——特别是含油烟污染气体，油烟外排造成大气污染不环保，成为增加城市PM2.5的主要源头，清洁过滤装置时装置中飞扬的灰尘颗粒物对人体健康造成威胁、过滤装置使用和清洗不方便、结构复杂等技术问题，具体而言：

（1）结合超声波雾化及空化作用和特有的过滤结构，基于湿表面进行气体过滤，有效吸附过滤空气中油烟、灰尘、螨虫、颗粒物等污染物，对厨房油烟气体可达到98%以上的油脂分离度，过滤后空气可直接排放室内，无需铺设管道，不污染大气，洁净环保。

（2）过滤装置内部结构性自行清洗，保持过滤粘壁始终如新的过滤效率，结构性地解决了现有技术的油烟过滤网孔气阻及气孔被油烟阻塞导致过滤失效的问题，无需人工清洁油烟机内部，省时省力。

（3）基于湿表面的气体过滤结构和清洁液内循环技术，空气中油烟、灰尘、螨虫等污染颗粒溶于清洁液中，通过超声波的空化作用对污染物进行杀菌消毒后通过自动清洁程序自动排走，杜绝清洁过滤装置时产生的飞扬灰尘、螨虫等污染物对人体造成的健康风险和环境二次污染。

（4）通过进气增速管道的结构设置，使得包含油烟、灰尘等污染气体加速进入机体，油烟、灰尘等颗粒的动能被增大，有效克服异向流动气流的阻碍，特有的过滤结构对空气中灰尘、油烟的过滤过程中产生的风阻小，基本不影响气体的流动，可以使需过滤气体更快速、更大面积地与过滤粘壁接触，实现更高效的气体过滤效果。

（5）通过特有的过滤结构和大量微小超声雾化水颗粒汽化吸热的快速冷凝汽态油烟技术，实现含油烟、灰尘的空气过滤过程中清洁雾滴的回收，实现清洁过滤系统内循环，节能环保。

附图说明

附图 1 为本实用新型提供的第一种基于湿表面的超声波气体过滤装置1的结构示意图；

附图 2 为本实用新型提供的第二种基于湿表面的超声波气体过滤装置2的结构示意图；

附图 3 为本实用新型提供的第三种基于湿表面的超声波气体过滤装置3的结构示意图；

附图 4 为本实用新型提供的第四种基于湿表面的超声波气体过滤装置4的结构示意图；

附图中各部件标记如下：1、机壳；2、风机；21、排气管；3、进气增速管道；4、过滤腔体；41、过滤粘壁；42、连接管；5、超声波发生器；6、清洁液；61、清洁液添加盒；7、进水口；71、进水阀；8、排水口； 81、排水阀；9、液位感应器； 10主控板，11驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型提供的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置进行详细说明，但本实用新型的保护范围不限于以下内容。

具体实施方式1：

如附图1所示的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置1，包括机壳1、风机2、排气管21、进气增速管道3、过滤腔体4、过滤粘壁41、超声波发生器5、清洁液6、进水口7、排水口、进水阀71、排水阀81、液位感应器9、清洁液添加盒61、主控板10。

本实用新型所述过滤腔体4位于所述机壳1内侧下部，分为三个并排排列的独立过滤腔体4，三个过滤腔体4之间通过连接管42相互连接；第一级过滤腔体4一头连接通向需过滤空气的进气增速管道3，第三级过滤腔体4通过出气管与风机2连接，风机2另一头连接用于向外排放洁净空气的所述排气管21；过滤腔体4底部包含水位5-10cm的清洁液6中，清洁液6通过过滤腔体4下方的开孔相互连通；第一级过滤腔体4底部设有超声波发生器5，被清洁液6覆盖；每个过滤腔体4内包含成包围状的、对准进气增速管道3出气口及出气口处侧的过滤粘壁41；本实用新型所述过滤粘壁41表面具有大量交错凸出表面的凸出物，凸出物是由塑料、合成树脂、金属材料等一种或多种材料制造的呈草叶、圆细条或扁条等结构的编织物，大量交错凸出物之间形成有大量宽、狭不等的空间。

本实用新型过滤装置机体安装于厨房灶头前方或上方，需过滤油烟时，风机2及超声波发生器5启动，清洁液6表面因超声波发生器5的空化作用产生大量清洁雾滴，于第一级过滤腔体4的过滤粘壁41表面形成液层，需过滤的空气通过进气增速管道3被抽入第一级过滤腔体4，加速运动至管口喷出后被清洁雾滴包裹，同时部分清洁雾滴汽化吸收大量热量，清洁雾滴汽化吸收热量后气体降温，气体中汽态油烟冷凝，继而高速地与清洁液6表面和已形成液层的过滤粘壁41表面碰撞，空气中油烟、灰尘、螨虫、颗粒物等污染物被清洁液6表面和过滤粘壁41表面双重粘附吸收，同时部分清洁雾滴汽化吸收大量热量，被过滤降温后的空气继续被风机2高速抽出进入下一级过滤腔体4，重复进行上述过滤步骤，同时，清洁雾滴汽化被吸收热量后产生部分冷凝液体，在下一级过滤腔体4的过滤粘壁41上粘附，清洁雾滴、油烟等物继而流回清洁液6中实现回收，当气体进入到最后一级过滤腔体4，空气中油烟、灰尘、螨虫、颗粒物等污染物基本被清洁液6液面及过滤粘壁41吸附清洁干净，实践证明经过三级过滤腔体4过滤后，过滤效率达到98%以上，符合排放标准，可直接通过排气管21室内排放。

本实用新型所述风机2可实现自行清洗，在气体过滤过程中，清洁雾滴汽化吸收热量导致部分气体产生冷凝，被排放气体中剩余的清洁雾滴和部分冷凝液体通过风机2时与风机2扇面碰撞后在扇面形成液层，破坏扇面残留油脂表面张力，高速旋转扇叶产生离心作用将乳化分解后的油脂和剩余的清洁雾滴分离抛出，回收至过滤腔体4底部清洁液6中，实现免除人工清洗风机2、保持风机2洁净度及使用效率的有益效果。

本实用新型所述过滤装置可实现内部过滤腔体4及过滤粘壁41全自动清洗。本实用新型所述进水口7、进水阀71、排水口、排水阀81设于机壳1底部，进水口7通过进水阀71连接水龙头，所述排水口通过排水阀81和管道连接下水道或排污口；本实用新型还包括主控板10，所述主控板10连接所述超声波发生器5、进水阀71、排水阀81、液位感应器9、清洁液添加盒61；所述液位感应器9设于过滤腔体4内，可感应所述过滤腔体4内水位高度并反馈主控板10；所述清洁液添加盒61装载可乳化分解油污、杀菌消毒的浓缩清洁液6，可通过主控板10控制释放浓缩清洁液6到过滤腔体4清洁液6内。

本实用新型所述过滤装置自动清洗时，主控板10控制进水阀71门打开将水注入过滤腔体4，液位感应器9实时感应液位并反馈主控板10，液位刚没过于过滤粘壁41最高点并低于进气增速管道3管口最低点位置时注水停止，清洁液6盒倒入浓缩清洁液6，超声波发生器5启动，超声波每秒钟几十万上百万次的震动将机体内部及过滤粘壁41凸出纹理形成的缝隙内的油烟、灰尘、螨虫、颗粒物等污染物快速震落至清洁液6中，被清洁液6乳化分解，杀菌消毒；根据需要清洗5到15分钟后，主控板10控制超声波发生器5关闭，排水阀81打开将污水排掉后进水阀71打开，注入干净水至初始位置，清洁液6盒倒入浓缩清洁液6，即完成装置清洗，恢复待用状态。

具体实施例2：

如附图2所示的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，具体实施例2与具体实施例1的结构和过滤方法基本一致，区别在于具体实施例2所述过滤粘壁41为同步带结构，还包括驱动电机11，所述驱动电机11连接并带动表面覆盖过滤粘壁41的同步带结构，同步带结构和过滤粘壁41上部分平行并略高于清洁液6水平面，下部分浸泡于清洁液6中。

本实用新型所述过滤装置过滤含油烟、灰尘等污染空气时，所述覆盖过滤粘壁41的同步带结构在使用过程中通过驱动电机带动缓慢转动，或定期转动一定长度，使得过滤粘壁41露出清洁液6液面的上部分的位置不断变换，粘附了空气中油烟、灰尘、螨虫、颗粒物等污染物的部分经转动浸入到下方清洁液6中，基于超声波的空化作用实现清洗、杀菌、消毒后的部分经转动露出清洁液6表面继续粘附、过滤空气，实现接触需过滤空气的过滤粘壁41始终是清洁状态，达到最佳过滤效率。

本实用新型所述过滤装置内部自动清洁方式与具体实施例1一致。

具体实施例3：

如附图3所示的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，具体实施例3与具体实施例1的结构和过滤方法一致，区别在于具体实施例3所述风机2设置于机体外部，可通过所述风机2同时带动两个或两个以上的本实用新型所述的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置，方便有多个灶头的餐厅厨房过滤油烟，结构简单方便，节能环保。

具体实施例4：

如附图4所示的一种基于湿表面的超声波气体过滤装置4，具体实施例4为具体实施例1的简单结构版，与具体实施例1的结构和过滤方法基本一致，主要区别在于具体实施例4只包含一级过滤腔体4，可处理污染程度不严重的少量空气，如作为家居吸尘器的吸入气体处理终端，与现有吸尘器相比，基于湿表面的气体过滤结构和清洁液内循环技术，空气中灰尘、微粒及过敏源、花粉、尘螨、细小微菌等污染颗粒溶于清洁液中，通过超声波的空化作用对污染物进行杀菌消毒后通过自动清洁程序自动排走，可杜绝清洁过滤装置时产生的飞扬灰尘、螨虫等污染物对人体造成的健康风险和环境二次污染。

上述实施例仅为本实用新型的几种优选实施方式，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上做出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种基于湿表面的超声波气体过滤装置论文和设计

一种基于湿表面的超声波气体过滤装置论文和设计-胡鼎峯

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主设计要求

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