CN106823180A - 空气净化器 - Google Patents

Abstract

一种空气净化器，包括：净化器主体，与人的口部、鼻部密封贴合，具有壳体组件和设置在壳体组件内的过滤部件；主动抽风的风扇，设置在壳体组件上，用于从外部抽吸空气进入到壳体组件内，其中，风扇固定安装在壳体组件上，且位于所示过滤部件的空气流动的后方，具有：轴流导叶，具有中心环和环绕设置在该中心环的外壁上的多个轴流导叶片；前盖板；离心动叶轮，设置在前盖板和轴流导叶片之间的空间内；电机，固定安装在壳体组件上，其输出轴和离心动叶轮连接。通过离心动叶轮实现升压过程，径轴向的环形罩和轴向导叶使得出气流量大，且出气均匀，进而使得整个空气净化器的风扇的变工况范围宽、效率高，用户使用体验更好。

Description

空气净化器

技术领域

本发明涉及空气净化器，属于机械领域。

背景技术

在主动抽吸空气进行过滤的头戴式空气净化器中，需要使用风扇工作来抽吸空气进入空滤层进行空滤，过滤后的空气供给人的口部、鼻部进行呼吸。

汤斌洪(中国专利，口罩用轴流风扇及其口罩，CN205446182U，公开日2016.08.10和中国专利，一种儿童主动式防护口罩，CN205569545U，公开日2016.09.14)设计的轴流风扇虽然较普通的风扇风力增强了，能够克服过滤层的阻力，方便呼吸有困难的儿童、年老体弱的老人佩戴空气净化器。然而，由于其采用的是轴流动叶轮(即该发明专利中的轴流风扇动叶)+轴向导叶(即该发明专利中的轴流风扇静叶)的形式，在实际用户使用后发现该形式的风扇能够实现较大空气量的输送，但是，其能够达到的风压仍然不足以完全克服过滤层(比如实际中使用的过滤棉)的阻力，特别是在雾霾严重时，微小颗粒会很快堵塞过滤层而使得阻力更大，同时该形式的风扇效率偏低。

解决以上风压不足问题的一个通用惯常方法是采用出气蜗壳来进行升压，加装出气蜗壳的风扇能够达到较大的风压，但是由于出气蜗壳的周向形状不均匀，出气口小，会导致空气流量不足且出气周向的出气不均匀，而且会使得风扇的工况范围窄、效率低，耗能升高，这种情况必须相应提高头戴时空气净化器的电源容量，不仅增加成本，更会增加净化器的重量而影响消费者使用体验。

发明内容

本发明就是为了解决上述的问题的，目的在于提供一种由将轴流动叶轮和离心动叶轮的优点结合的风扇驱动来进行主动送风的空气净化器，通过离心动叶轮实现升压过程，径轴向的环形罩和轴向导叶使得出气流量大，且出气均匀，进而使得整个空气净化器的风扇的变工况范围宽、效率高，用户使用体验更好。

一种空气净化器，被佩戴在头部上，至少覆盖口部、鼻部，用于从外部主动吸入空气并过滤净化后供给到口部、鼻部进行呼吸，其特征在于，包括：净化器主体，与人的口部、鼻部密封贴合，具有壳体组件和设置在壳体组件内的过滤部件；主动抽风的风扇，设置在壳体组件上，用于从外部抽吸空气进入到壳体组件内，其中，风扇固定安装在壳体组件上，且位于所示过滤部件的空气流动的后方，具有：轴流导叶，固定设置在壳体组件上，具有中心环和环绕设置在该中心环的外壁上的多个轴流导叶片；前盖板，呈中间突起的环形，和轴流导叶配合且固定连接；离心动叶轮，设置在前盖板和轴流导叶片之间的空间内；电机，固定安装在壳体组件上，其输出轴和离心动叶轮连接，离心动叶轮具有环形基座和环绕设置在该环形基座的一面上的多个离心叶片，离心叶片靠近环形基座的内环面的一端为入口端，靠近外环面的一端为出口端，离心叶片的切线角从入口端到出口端是线性均匀增大的，经由电机驱动而高速旋转的离心动叶轮后的高速高压气流在经过轴流导叶后被降速增压，并从轴流导叶的多个轴流导叶片的间隙中排出。

本发明提供的空气净化器，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，轴流导叶片还包括与前盖板固定连接的外环片，轴流导叶片连接中心环的一端为根部，另一端为叶尖部，轴流导叶片的切线角从其根部到叶尖部是线性均匀减小的，外环片套在多个轴流导叶片上且与叶尖部连接。

本发明提供的空气净化器，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，其中，轴流导叶片的转折角为10～20度。

本发明提供的空气净化器，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，风扇还包括后盖板，设置在轴流导叶上，与前盖板相配而将环形基座的中空部分覆盖起来。

本发明提供的空气净化器，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，离心动叶轮具有环形基座和至少环绕设置在环形基座的一面上的多个离心叶片，离心叶片为等高等厚的弧形叶片，离心叶片靠近环形基座的内环面的一端为入口端，靠近外环面的一端为出口端，离心叶片的切线角从入口端到出口端是线性均匀增大的。

本发明提供的空气净化器，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，离心叶片的厚度是沿中弧线均匀等厚分布的。

本发明提供的空气净化器，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，离心叶片的入口端为圆弧形，出口端为尖端的锐角。

本发明提供的空气净化器，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，离心叶片的出口端和环形基座的外环面平齐。

本发明提供的空气净化器，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，环形基座的内环面边缘设置有环形突起壳，该环形突起壳设置在与离心叶片相同的一面上。

本发明提供的空气净化器，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，电机为微型电机，设置在环形突起壳和后盖板之间形成的腔室内，电机固定设置在后盖板上，该电机的转子套入环形突起壳内，而定子与后盖板固定连接。

发明作用与效果

根据本发明所提供的空气净化器，其设置的主动抽风的风扇具有环形基座和环绕设置在环形基座的一面上的多个离心叶片，离心叶片的切线角从入口端到出口端是线性均匀增大的，通过多个离心叶片的高速旋转对吸入的气体做功来转化为高速流动的气体，在相邻的离心叶片之间的空隙是随着气流的流动方向而越来越大的，这样在流动的过程中高速流动的空气的动能会转化为高压的势能，即高速流动的空气从上述的间隙流出后就获得了高压。另一面，由于空隙是逐渐变大的，所以气流比较平稳，对应的高速旋转过程中的扰动也比较小，气流更均匀。

进一步，由于风扇固定安装在壳体组件上，且位于所示过滤部件的空气流动的后方，这样外界的空气会经过过滤后才进入到风扇中与上述的离心动叶轮接触，又由于本发明的离心动叶轮的各个离心叶片的是比较小的，而且彼此的距离也是比较近的，这样过滤后的空气不含微小颗粒，不会因为静电吸附作用而将大量的颗粒吸附到叶片上，进而使得风扇的阻力和噪音变大。正因为本发明的风扇是设置在过滤部件的下风位置上，所以不会发生风扇使用一段时间后阻力和噪音变大的情况。

根据本发明所提供的空气净化器，由于具有上述的离心动叶轮和轴向导叶以及环形罩，这三者彼此形成的空气流道包括进气段、离心动叶轮、径轴向的环形罩以及轴向导叶这四个部分。

其中，进气段为风扇进气口到离心动叶轮进口部分，旋转的离心动叶轮在进口形成持续的负压将经由环形罩的轴向流动的空气源源不断的吸入，通过进气段进入到离心动叶轮中，减少了流道空气阻力。

离心动叶轮将高速运动的空气的机械能加载到空气，使离心动叶轮的出口的空气压力能和速度动能大幅增加，并将一部分动能转化为空气的压力势能从而进一步提高出口空气的风压。

径轴向的环形罩的圆弧形的光滑内壁将离心动叶轮的出口径向流动的空气圆滑的转变为轴向流动，在该罩头中高速高压的空气能够实现进一步地降速增压，使出气均匀、柔和。

从环形罩出来的轴向流动的空气进入轴向导叶，在多个轴向导叶片的作用下，被进一步地降低速度和改变方向而变为轴向流动，最后均匀、柔和地地输送出来供给人口部、鼻部进行呼吸。

附图说明

图1为本发明的空气净化器的结构示意图；

图2为本发明的风扇的三维示意图；

图3为图2的另一方向的视图；

图4为本发明的风扇的剖视图；

图5为图4的另一方向的视图；

图6为本发明的风扇中的后盖板和轴向导叶的示意图；

图7为本发明的风扇中的环形罩的示意图；

图8为本发明的风扇中的离心动叶轮的示意图；

图9为本发明的单个离心叶片的横截面示意图；以及

图10为本发明的风扇的空气流道示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的空气净化器的具体结构作具体阐述。

实施例

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的风扇的具体结构作具体阐述。

实施例

图1为本发明的空气净化器的结构示意图。

如图1所示，本发明的空气净化器1000包括净化器主体和风扇100，其中净化器主体具有壳体组件200和设置在壳体组件内的过滤部件300。

具体如图1所示，壳体组件200包括与人的鼻部、面部贴合的面部密封圈201、与面部密封圈201连接的后盖202、设置在后盖202上的中盖203以及设置在中盖203上的安装孔处的前盖204。

中盖203和后盖202之间具有空腔，该空腔内用于安装风扇100和净化器1000的电路控制用的电路板205和供给电能的电池206。为了实现密封和绝缘，在空腔内还设置有位于电路板205上的风扇前密封圈207和生物质在电路板205下方的风扇后密封圈208，风扇前密封圈207和风扇后密封圈208均为圆形，用于将电路板205包裹绝缘。净化器1000的电源开关209设置在中盖203上。

前盖204和中盖203以及后盖202都具有连通孔，如图1所示，前盖204上设置有多个小孔组成的进气孔204a，中盖203的侧壁上设置有出气孔203a，后盖202上设置有单向出风的单向阀202a。

过滤部件300包括设置在前盖204和中盖203上的连通孔之间的过滤棉压框301和过滤棉302。

风扇100开机运转时，产生负压将外界的空气由前盖204上的进气孔204a抽吸进来，然后经过过滤棉302后，被过滤为干净的空气，被风扇100输送到后盖202和面部密封圈201的空间内供人的口部、鼻部呼吸。人体呼出的气体经由中盖203上的出气孔203a和后盖202上的单向阀202排出。

下面结合附图对本发明中的风扇100的机构做具体的说明。

图2为本发明的风扇的三维示意图；

图3为图2的另一方向的视图；

图4为本发明的风扇的剖视图；

图5为图4的另一方向的视图。

如图2-5所示，风扇100包括原动机(图中未显示的电机)和叶片组件，原动机的输出轴和叶片组件连接。本实施例中风扇为适用于头戴式空气净化器的小型风扇，对应的，原动机选用永磁直流电机，其定子是线圈，转动部份是磁体壳(就是个人计算机的cpu的散热风扇所用的微型电机)。

如图3、4、5所示，叶片组件包括轴向导叶10、环形罩20、离心动叶轮30以及后盖板40。

图6为本发明的风扇中的后盖板和轴向导叶的示意图。

轴向导叶10，具有圆形的中心环11和环绕设置在该中心环11的外壁上的多个轴向导叶片12和外环片13。

如图6所示，中心环11的外壁上均匀设置有同扭向的8个轴向导叶片12。轴向导叶片12连接中心环11的外壁的一端为根部，另一端为叶尖部。轴向导叶片12的切线角从其根部到叶尖部是线性均匀减小的，装折角(根部的切线角和叶尖部切线角的差值)为10-20度，本实施例中为15度。

圆形的外环片13套在轴向导叶片12上且与叶尖部连接，如图6所示。本实施例中外环片13上均匀环绕设置有3个通孔，用于安装固定。

图7为本发明的风扇中的环形罩的示意图。

如图4、5所示，环形罩20的外边缘上设置有和外环片13上的通孔配合的安装柱，这三个安装柱穿过通孔后将环形罩20和轴向导叶10连接在一起。

如图7所示，圆形的环形罩20呈中间突起的环形，整体呈喇叭形，其进口面积小于出口面积，中空部分的圆形的进口和中心环11是共轴的。环形罩20的进口和出口使用圆弧形的曲线面过渡连接，同时内壁也加工为光滑的。

图8为本发明的风扇中的离心动叶轮的示意图。

如图4、5所示，圆形的离心动叶轮30设置在环形罩20和轴向导叶10之间的空间内。

如图8所示，离心动叶轮30具有环形基座31、环形突起壳32、多个离心叶片33。

环形基座31，为圆环形的薄片。

环形突起壳32，呈圆桶形，设置在靠近环形罩20的进口的一面上，封闭底面面靠近环形罩20的进口的方向，而开口面背离环形罩20的进口的方向。本实施例中如图7所示，封闭底面是平面，也可以设计为凸起的圆弧面。

该环形突起壳32与后盖板40相对，两者之间的空腔即为固定设置原动机的空间，本实施例中，作为原动机100的微型永磁直流电机就是固定设置在后盖板上的，电机的圆柱形转子即磁体壳套入环形突起壳32内，而电机的定子即线圈与后盖板40固定连接。

环绕设置在环形基座31的一面上的至少多个离心叶片33，本实施例中离心叶片是设置在靠近环形罩20的进口的一面上的(即设置在与环形突起壳32相同的一面上)，数目为37个。作为一种优化，本实施例的离心叶片也可以设置在环形基座31的背离环形罩20的一面上，或是两面都设置。

图9为本发明的单个离心叶片的横截面示意图。

进一步，如图9所示，离心叶片33为等高等厚的弧形叶片，37个离心叶片37的环形方向是相同的。图中的虚线表示的中弧线的两侧是等厚的即离心叶片33的厚度是沿中弧线均匀等厚分布的。

离心叶片33靠近环形基座31的内环面的一端为入口端，靠近外环面的一端为出口端，离心叶片33的切线角从入口端到出口端是线性均匀增大的。离心叶片的入口端为圆弧形，出口端为尖端的锐角，出口端和环形基座10的外环面平齐。

后盖板40，呈圆形，如图3、4、5、6所示，设置在轴向导叶10上，与环形罩20同轴而将环形基座31的的边缘部分固定连接，而将环形基座31的中空部分覆盖起来。

图10为本发明的风扇的空气流道示意图。

下面结合图10的空气流道示意图来详细说明本发明的风扇的工作原理。

如图10所示，空气流道包括进气段A、离心动叶轮部分B、径轴向的环形罩部分C以及轴向导叶部分D这四个部分。

首先，进气段A为风扇进口(环形罩的进口)到离心动叶轮进口部分(离心叶片的入口端)，旋转的离心动叶轮在进口形成持续的负压将经由环形罩的轴向流动的空气源源不断的吸入，通过进气段进入到离心动叶轮中，减少了流道空气阻力。

离心动叶轮将高速运动的空气的机械能加载到空气，使离心动叶轮的出口的空气压力能和速度动能大幅增加，并将一部分动能转化为空气的压力势能从而进一步提高出口空气的风压。

径轴向的环形罩的圆弧形的光滑内壁将离心动叶轮的出口径向流动的空气圆滑的转变为轴向流动，在该罩头中高速高压的空气能够实现进一步地降速增压，使出气均匀、柔和。

从环形罩出来的轴向流动的空气进入轴向导叶，在多个轴向导叶片的作用下，被进一步地降低速度和改变方向而变为轴向流动，最后均匀、柔和地输送到后盖202和面部密封圈201的空间内供给人进行呼吸。

实施例的作用和有益效果

根据本实施例所提供的空气净化器，其设置的主动抽风的风扇具有环形基座和环绕设置在环形基座的一面上的多个离心叶片，离心叶片的切线角从入口端到出口端是线性均匀增大的，通过多个离心叶片的高速旋转对吸入的气体做功来转化为高速流动的气体，在相邻的离心叶片之间的空隙是随着气流的流动方向而越来越大的，这样在流动的过程中高速流动的空气的动能会转化为高压的势能，即高速流动的空气从上述的间隙流出后就获得了高压。另一面，由于空隙是逐渐变大的，所以气流比较平稳，对应的高速旋转过程中的扰动也比较小，气流更均匀。

进一步，由于风扇固定安装在壳体组件上，且位于所示过滤部件的空气流动的后方，这样外界的空气会经过过滤后才进入到风扇中与上述的离心动叶轮接触，又由于本发明的离心动叶轮的各个离心叶片的是比较小的，而且彼此的距离也是比较近的，这样过滤后的空气不含微小颗粒，不会因为静电吸附作用而将大量的颗粒吸附到叶片上，进而使得风扇的阻力和噪音变大。正因为本发明的风扇是设置在过滤部件的下风位置上，所以不会发生风扇使用一段时间后阻力和噪音变大的情况。

根据本实施例所提供的空气净化器，由于具有上述的离心动叶轮和轴向导叶以及环形罩，这三者彼此形成的空气流道包括进气段、离心动叶轮、径轴向的环形罩以及轴向导叶这四个部分。

其中，进气段为风扇进气口到离心动叶轮进口部分，旋转的离心动叶轮在进口形成持续的负压将经由环形罩的轴向流动的空气源源不断的吸入，通过进气段进入到离心动叶轮中，减少了流道空气阻力。

离心动叶轮将高速运动的空气的机械能加载到空气，使离心动叶轮的出口的空气压力能和速度动能大幅增加，并将一部分动能转化为空气的压力势能从而进一步提高出口空气的风压。

径轴向的环形罩的圆弧形的光滑内壁将离心动叶轮的出口径向流动的空气圆滑的转变为轴向流动，在该罩头中高速高压的空气能够实现进一步地降速增压，使出气均匀、柔和。

从环形罩出来的轴向流动的空气进入轴向导叶，在多个轴向导叶片的作用下，被进一步地降低速度和改变方向而变为轴向流动，最后均匀、柔和地地输送出来供给人口部、鼻部进行呼吸。

Claims (10)

1.一种空气净化器，被佩戴在头部上，至少覆盖口部、鼻部，用于从外部主动吸入空气并过滤净化后供给到口部、鼻部进行呼吸，其特征在于，包括：

净化器主体，与人的口部、鼻部密封贴合，具有壳体组件和设置在壳体组件内的过滤部件；

主动抽风的风扇，设置在所述壳体组件上，用于从外部抽吸空气进入到所述壳体组件内，

其中，所述风扇固定安装在所述壳体组件上，且位于所述过滤部件的空气流动的后方，具有：

轴流导叶，固定设置在壳体组件上，具有中心环和环绕设置在该中心环的外壁上的多个轴流导叶片；

前盖板，呈中间突起的环形，和所述轴流导叶配合且固定连接；

离心动叶轮，设置在所述前盖板和所述轴流导叶片之间的空间内；

电机，固定安装在所述壳体组件上，其输出轴和所述离心动叶轮连接，

所述离心动叶轮具有环形基座和环绕设置在该环形基座的一面上的多个离心叶片，

所述离心叶片靠近所述环形基座的内环面的一端为入口端，靠近外环面的一端为出口端，

所述离心叶片的切线角从所述入口端到出口端是线性均匀增大的，

经由所述电机驱动而高速旋转的所述离心动叶轮后的高速高压气流在经过所述轴流导叶后被降速增压，并从所述轴流导叶的多个轴流导叶片的间隙中排出。

2.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于：

其中，所述轴流导叶片还包括与所述前盖板固定连接的外环片，

所述轴流导叶片连接所述中心环的一端为根部，另一端为叶尖部，

所述轴流导叶片的切线角从其根部到叶尖部是线性均匀减小的，

所述外环片套在多个所述轴流导叶片上且与所述叶尖部连接。

3.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于：

其中，所述轴流导叶片的转折角为10～20度。

4.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于：

其中，所述风扇还包括后盖板，设置在所述轴流导叶上，与所述前盖板相配而将所述环形基座的中空部分覆盖起来。

5.根据权利要求4所述的空气净化器，其特征在于：

其中，所述离心动叶轮具有环形基座和至少环绕设置在所述环形基座的一面上的多个离心叶片，

所述离心叶片为等高等厚的弧形叶片，

所述离心叶片靠近所述环形基座的内环面的一端为入口端，靠近外环面的一端为出口端，

所述离心叶片的切线角从所述入口端到出口端是线性均匀增大的。

6.根据权利要求5所述的空气净化器，其特征在于：

其中，所述离心叶片的厚度是沿中弧线均匀等厚分布的。

7.根据权利要求5所述的空气净化器，其特征在于：

其中，所述离心叶片的入口端为圆弧形，出口端为尖端的锐角。

8.根据权利要求5所述的空气净化器，其特征在于：

其中，所述离心叶片的出口端和所述环形基座的外环面平齐。

9.根据权利要求5所述的空气净化器，其特征在于：

其中，所述环形基座的内环面边缘设置有环形突起壳，该环形突起壳设置在与所述离心叶片相同的一面上。

10.根据权利要求9所述的空气净化器，其特征在于：

其中，所述电机为微型电机，设置在所述环形突起壳和所述后盖板之间形成的腔室内，

所述电机固定设置在后盖板上，该电机的转子套入环形突起壳内，而定子与后盖板固定连接。