УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУХА В КОМНАТЕ
DEVICE FOR AIR HUMIDIFICATION IN ROOM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для увлажнения воздуха в комнате или в другом пространстве, объеме или помещении. В частности, устройство используется для повышения уровня влажности в помещении регулируемым образом без существенного или ощутимого изменения температуры.
Уровень техники
Известны называемые увлажнителями аппараты, которые используются, по существу, в замкнутом пространстве, таком как спальня, офис или подобное помещение, для повышения уровня влажности, например для облегчения дыхания, в частности, детей, но и не только их.
Известны два основных типа увлажнителей: к первому типу относятся так называемые горячие увлажнители, а ко второму типу - холодные увлажнители.
Горячие увлажнители выполняют функцию, сравнимую с функцией обычных испарителей, в которых определенное количество воды нагревается до точки кипения и затем распыляется в среде в форме пара.
Этот тип увлажнителя имеет тот недостаток, что из-за большой разницы между температурой пара и температурой комнаты может иметь место определенная конденсация, в особенности на внутренних поверхностях комнаты, что может с течением времени способствовать образованию отложений, плесени и размножению бактерий.
Другой проблемой является образование известковых отложений на нагревательных сопротивлениях, что вызывает потерю эффективности и необходимость частых операций по техническому уходу.
Холодные увлажнители имеют преимущество в том, что они увлажняют воздух с меньшим энергопотреблением. Однако, с другой стороны, их недостаток состоит в том, что, по меньшей мере, в аспекте чувственного восприятия они вызывают снижение температуры в комнате. Действительно, получаемый эффект заключается в распылении водяных частиц механическими средствами, а распыленные частицы смешиваются с воздухом, отбирают из него энергию и тем самым вызывают снижение температуры.
В патентном документе US-A-5645769, который представляет решение уровня техники, наиболее близкое к настоящему изобретению, описано устройство для увлажнения внутреннего отделения транспортного средства, которое не только увлажняет пространство, но также создает эффект холодильника и понижает температуру во внутреннем отделении.
Раскрытие изобретения
Одной из задач изобретения является создание устройства для увлажнения воздуха в помещении, которое позволяет увлажнять воздух до желаемой величины и в то же время препятствует как конденсации, так и снижению и изменению температуры окружающей среды даже только в аспекте ее чувственного восприятия.
Другой задачей является достижение увлажнения с низким энергопотреблением.
Еще одной задачей является достижение очистки и/или, пусть и ограниченного, нагрева воздуха.
Устройство по настоящему изобретению было разработано, испытано и осуществлено с целью преодоления недостатков известных решений уровня техники и достижения указанных и других целей и преимуществ.
Изобретение сформулировано и охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, а в зависимых пунктах описаны другие особенности изобретения или варианты осуществления основной изобретательской идеи.
В соответствии с указанными задачами устройство для увлажнения воздуха в помещении содержит водяное отделение, увлажнительный контур, который проходит через и/или циркулирует в этом отделении, по меньшей мере один всасывающий орган, имеющий переменную скорость, а следовательно и объемную подачу, регулируемые, по меньшей мере, в соответствии с двумя различными величинами, выполненный с возможностью забора окружающего воздуха и ввода по меньшей мере части этого воздуха в увлажнительный контур выше по потоку от водяного отделения, и орган для распыления воды, связанный с водяным отделением, выполненный с возможностью распыления воды для формирования тонкой дисперсии водяных капель подобно тонкому холодному туману.
Согласно отличительной особенности изобретения увлажнительный контур выполнен по отношению к водяному отделению таким, что часть воздуха, забранного всасывающим органом, встречается с тонкой дисперсией водяных капель и транспортирует ее к выходу увлажнительного контура в комнату для формирования увлажненного и распыленного потока. Кроме того, по меньшей мере, ниже по потоку от водяного отделения вблизи его выхода, или непосредственно ниже по потоку относительно этого выхода, находятся нагревательные средства прямого или косвенного нагрева, связанные с увлажнительным контуром, которые имеют регулируемую интенсивность в соответствии по меньшей мере с двумя различными величинами, для нагрева указанной увлажненной и распыленной текучей среды, и выполнены с возможностью подачи в этот поток энергии для преобразования в пар по меньшей мере части увлажнительного потока.
Согласно изобретению устройство содержит средства для детектирования влажности подлежащего кондиционированию помещения и средства для установки пользователем желаемой величины влажности.
Таким образом, когда пользователь устанавливает желаемую величину влажности, как всасывающие воздух средства, так и нагревательные средства автоматически регулируются по отношению к действительной величине, определяемой средствами, которые детектируют имеющуюся влажность среды. Вследствие этого объемная подача воздуха и интенсивность нагрева потоков воздуха на выходе из устройства регулируются таким образом, что влажность в комнате доводится до желаемой величины без понижения температуры в комнате, даже в отношении чувственного восприятия.
Другими словами, точное и дозированное количество воздуха нагревается до точной величины нагрева, чтобы получить баланс, который приводит к модификации величины влажности без изменения температуры в комнате.
Оптимальным образом придаваемая нагревательными средствами температура нагрева в любом случае намного ниже точки кипения воды, чтобы снизить до минимума конденсацию, вызванную обратным превращением пара в воду при его вводе в комнату.
В решении по изобретению не происходит понижения температуры в помещении, по крайней мере, в аспекте чувственного восприятия, так как именно нагревательные средства поставляют энергию, необходимую для выхода из увлажнительного контура увлажненного и распыленного потока, так что энергия не отбирается из комнаты.
Согласно другому варианту осуществления устройство содержит также вентиляционный контур, функционально связанный с увлажнительным контуром и способный генерировать основной воздушный поток, часть которого может быть введена в увлажнительный контур для формирования увлажненного потока.
Предпочтительно генерируемый вентиляционным контуром поток вводится в помещение после нагрева.
Согласно другому варианту осуществления всасывающий орган в любом случае является общим как для увлажнительного контура, так и для вентиляционного контура.
Согласно другому варианту увлажнительный контур ответвляется от начального сегмента вентиляционного контура.
В соответствии с первым решением нагревательные средства, которые нагревают увлажненный поток, являются теми же средствами, которые нагревают вентиляционный поток; в этом случае поток увлажнителя нагревается косвенно путем смешивания увлажненного потока и вентиляционного потока на выходе из соответствующих контуров.
В соответствии с другим решением предусмотрены специальные нагревательные средства, расположенные вдоль увлажнительного контура. В этом случае в первом варианте предусмотрено, что нагревательные средства расположены снаружи трубы, которая транспортирует увлажненный поток наружу, и передают тепло через стенки трубы. В другом варианте нагревательные средства расположены внутри трубы для прямой передачи тепла увлажненному потоку.
Согласно еще одному варианту нагревательные средства расположены по потоку за выходом как увлажнительного контура, так и вентиляционного контура, чтобы нагревать общий выходной воздушный поток.
Согласно следующему варианту предусмотрены два нагревательных элемента, причем каждый расположен в соответствующем увлажнительном и вентиляционном контуре, чтобы независимо нагревать как увлажненный поток, так и вентиляционный поток перед их смешиванием.
Согласно следующему варианту устройство по изобретению содержит фильтр, например высокоэффективный сухой воздушный фильтр типа НЕРА (НЕРА - High Efficiency Particle Absorption - высокоэффективный сухой воздушный фильтр), фильтр сверхнизкой воздушной проницаемости типа ULPA (ULPA - Ultra Low Penetration Air - фильтр сверхнизкой воздушной проницаемости) или другой фильтр так называемого абсолютного типа, который фильтрует забираемый из комнаты воздух перед его вводом в увлажнительный контур и/или в вентиляционный контур и блокирует любые возможные загрязнения или вредные для здоровья примеси, которые могут находиться в комнате.
Согласно следующему варианту орган для распыления и дисперсии является ультразвуковым преобразователем.
Согласно следующему варианту предусмотрен фильтр для воды, например фильтр защиты от известковых отложений с синтетическими смолами, расположенный, по меньшей мере, выше по потоку от водяного отделения, так что подаваемая в водяное отделение вода имеет низкое содержание загрязнений.
Краткое описание графических материалов
Эти и другие особенности изобретения будут ясны из последующего описания не являющихся ограничительными предпочтительных примеров осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах:
фиг.1 изображает на виде спереди с частичным разрезом устройство для увлажнения воздуха в комнате в соответствии с изобретением,
фиг.2 изображает вид в разрезе по линии II-II на фиг.1,
фиг.3 изображает вид в разрезе по линии III-III на фиг.1.
Для облегчения понимания одни и те же позиции использованы по возможности для обозначения одних и тех же элементов на чертежах. Следует понимать, что элементы и характеристики, содержащиеся в одном примере выполнения, могут быть использованы в модификациях выполнения без дополнительных разъяснений.
Осуществление изобретения
На чертежах позицией 10 обозначено в целом устройство для увлажнения воздуха в помещении (комнате), далее называемое увлажнителем.
В данном случае увлажнитель 10 содержит наружную охватывающую конструкцию 11, способную определять техническое отделение, увлажнительный контур 12, вентиляционный контур 13, всасывающий орган 15, ультразвуковой преобразователь 16 для распыления холодной воды, основный нагревательный элемент 17 и/или вспомогательный нагревательный элемент 117.
В частности, наружная охватывающая конструкция 11 содержит впускное отверстие 19 для забора воздуха из комнаты и выпускной раструб 20, из которого вентиляционный поток поступает в комнату с возможным нагревом основным нагревательным элементом 17.
По ходу воздуха от впускного отверстия 19 к выпускному раструбу 20 на наружной конструкции 11 установлен всасывающий орган 15 в соответствии с впускным отверстием 19, чтобы забирать из комнаты подлежащий обработке воздух.
В частности, всасывающий орган 15 представляет собой лопастной вентилятор 21, непосредственно присоединенный на выпускной стороне к вентиляционному контуру 13 и снабженный на впуске высокоэффективным сухим воздушным фильтром 22 типа НЕРА (НЕРА - High Efficiency Particle Absorption - высокоэффективный сухой воздушный фильтр), предназначенным для улавливания загрязнений в воздухе и за счет этого ввода в комнату очищенного воздуха.
Вентилятор 21 данного типа предназначен для осевого забора воздуха из комнаты и подачи его радиально в вентиляционный контур 13.
Это решение позволяет уменьшить габариты увлажнителя 10 при обеспечении высокой объемной подачи текучей среды.
Вентилятор 21 данного типа является регулируемым с настройкой, по меньшей мере, на две скорости, предпочтительно на три или больше, чтобы изменять объемную подачу воздуха, забираемого увлажнителем 10 и вновь подаваемого в комнату, для целей, которые будут указаны ниже.
Увлажнитель 10 содержит также детектор 40 влажности, установленный на охватывающей конструкции и способный определять величину влажности в комнате.
Вентиляционный контур 13 содержит приемный сегмент 23, имеющий спиральную или винтовую конфигурацию и расположенный вокруг вентилятора 21, чтобы формировать воздушный поток, радиально входящий в вентилятор 21, и выпускной сегмент 25 с последовательно расширяющимся сечением для того, чтобы снижать выходную скорость вентиляционного потока, причем выпускной сегмент 25 открыт в выпускной раструб 20 наружной конструкции 11.
Увлажнительный контур 12 ответвляется от приемного сегмента 23 вентиляционного контура 13 и за счет этого отбирает часть потока, забираемого из комнаты вентилятором 21.
Увлажнительный контур 12 содержит впускной сегмент 26, увлажнительный сегмент 27 и выпускной сегмент 29.
Впускной сегмент 26 сообщается с приемным сегментом 23 для отбора воздуха, увлажнительный сегмент 27 позволяет генерировать увлажненный поток отобранного воздуха, а выпускной сегмент 29 открыт в соответствии с выпускным раструбом 20 наружной конструкции 11.
Выпускной сегмент 29 увлажнительного контура 12 расположен, по существу, параллельно выпускному сегменту 25 вентиляционного контура 13 и отдельно от него и в данном случае имеет более низкую объемную подачу воздуха, чем последний.
Как выпускной сегмент 29 увлажнительного контура 12, так и выпускной сегмент 25 вентиляционного контура 13 открыты в выпускной раструб 20 наружной конструкции 11 с тем, чтобы допускать, по меньшей мере, частичное смешивание двух потоков. При этом благодаря более высокой температуре вентиляционного потока увлажненный поток обеспечивается вводом энергии в виде тепла.
В частности, часть 20а выпускного раструба 20 является той частью, из которой выходит воздух, подвергнутый нагреву основным нагревательным элементом 17, тогда как из части 20b выходит увлажненный поток, который, соединяясь с нагретым потоком, выходящим из части 20а, определяет желательное увлажнение воздуха без ощутимого изменения температуры комнаты.
Ультразвуковой преобразователь 16 оперативно связан с увлажнительным сегментом 27 увлажнительного контура 12. В данном случае он содержит ультразвуковой генератор 30 импульсов, пьезоэлектрический кристалл 33, водяной бак 31, соединенный с водяным отделением 35, и клапан 32. Между баком 31 и водяным отделением 35 имеется фильтр 36 защиты от известковых отложений, например фильтр смоляного типа, который препятствует отложению извести или, по меньшей мере, снижает это отложение, в частности, на компонентах 30, 33 преобразователя и вдоль увлажнительного контура 12.
Генератор 30 импульсов относится к обычному типу и при активизации возбуждает пьезоэлектрический кристалл 33, который излучает ультразвук в воде, содержащейся в водяном отделении 35, для распыления частиц и рассеивания микрокапель внутри увлажнительного сегмента 27.
Таким путем внутри увлажнительного сегмента 27 формируется тонкий холодный водяной туман над массой воды, расположенной в водяном отделении 35. Часть окружающего воздуха с регулируемой объемной подачей, которая отбирается во впускной сегмент 26, направляется для прохода через водяное отделение 35, захватывает образующие туман капли и образует увлажненный воздушный поток, который далее выпускается через выпускной сегмент 29.
Бак 31 расположен сбоку от впускного сегмента 26 и питает отделение 35 водой с выдерживанием определенного уровня таким образом, чтобы она, по меньшей мере, полностью покрывала генератор 30 импульсов и пьезоэлектрический кристалл 33 для распыления воды.
Клапан 32 избирательно определяет уровень воды в водяном отделении 35.
Основной нагревательный элемент 17 в данном случае расположен вдоль выпускного сегмента 25 вентиляционного контура 13, чтобы нагревать воздушный поток регулируемым образом до его смешивания с увлажненным потоком.
Смешивание двух потоков определяет теплообмен, который в дозированных количествах подает энергию в увлажненный поток, содержащий распыленные частицы, для, по меньшей мере, частичного испарения частиц. В результате общий поток имеет нужную дозировку влажности без недостатков, с одной стороны, в отношении конденсации и, с другой стороны, в отношении охлаждения комнаты.
Основной нагревательный элемент 17 представляет собой, например, электрическое сопротивление и содержит одну или больше электрических спиралей, распределенных на части выпускного сегмента 25 для нагревания проходящего через них вентиляционного воздушного потока.
Предпочтительно основной нагревательный элемент является резистором с положительным температурным коэффициентом с множеством ответвлений, которые могут активизироваться избирательно и независимо, чтобы регулировать интенсивность нагрева в соответствии с желаемыми условиями окружающей среды.
В варианте выполнения, показанном штриховыми линиями на фиг.3, показан вспомогательный нагревательный элемент 117, который подает энергию в виде тепла в увлажненный поток, содержащий микрочастицы, чтобы обеспечивать на выходе увлажненный поток с желаемой степенью влажности.
В этом варианте и в не показанных здесь решениях выпуск увлажненного потока может быть не смежным с выпуском вентиляционного потока, а расположенным в другой части охватывающей конструкции 11.
Вспомогательный нагревательный элемент 117 может быть выполнен в виде сопротивления, расположенного вокруг трубы увлажнительного контура 12; в этом случае поток нагревается через стенки трубы.
В других решениях вспомогательный нагревательный элемент 117 может быть выполнен, например, в виде расположенного внутри трубы сопротивления в защитной оболочке, так что увлажненный поток проходит через него перед выходом из контура 12.
При работе увлажнителя детектор 40 влажности определяет величину влажности окружающей среды и сравнивает ее с величиной влажности, предварительно установленной в машине или устанавливаемой оператором для данной комнаты.
На основе этого определения регулируется объемная подача потока увлажнителя с помощью всасывающего органа 15 и величина нагрева, определяемая основным нагревательным элементом 17 или вспомогательным нагревательным элементом 117. Таким образом, теплообмен на выходе двух потоков, увлажненного и вентиляционного, определяет баланс, который приводит к достижению в комнате желательной величины влажности без изменения температуры.
Понятно, что в пределах объема защиты изобретения возможны модификации увлажнителя 10 и/или его дополнение различными частями, как это было указано выше.
Так, например, в рамках изобретения возможно расположение единственного нагревательного элемента 17 ниже двух контуров 12 и 13 по потоку и выше выпускного раструба 20, чтобы нагревать выходящий воздух после смешивания воздушного потока с увлажненным потоком.