本发明涉及一种空气加湿装置，具体涉及一种增加空气湿度的装置。本发明还涉及一种增加空气湿度的方法。
背景技术：
空气湿度对人体健康的影响巨大，长时间处在干燥环境中，干燥的空气易夺走人体的水分，使皮肤干裂，口腔、鼻腔黏膜受到刺激，出现口渴、干咳、声嘶、喉痛等症状，极易诱发咽炎、气管炎、肺炎等病症。在北方，由于冬季普遍使用暖气或空调取暖，所以室内湿度普遍过低，对人们健康威胁极大，尤其是老幼病弱等特殊人群。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种增加空气湿度的装置，它可以有效提升加湿效率。
为解决上述技术问题，本发明增加空气湿度的装置的技术解决方案为：
包括锥形管，呈上大下小设置；所述锥形管的底部开设有一个或多个进水口；所述锥形管在电机的带动下能够旋转，锥形管的旋转轴线与锥形管的内壁之间成一夹角；所述锥形管的管壁上开设有多个通孔作为出水口；风扇，与所述锥形管固定连接；所述风扇能够与锥形管同步旋转；外筒，固定设置于所述锥形管的外部；外筒的长度小于锥形管，以使锥形管的底部从下方伸出外筒并位于水槽的液位线以下；外筒与锥形管之间形成气液混合空间；以及水槽，固定设置于所述锥形管的下部；所述外筒的底端位于水槽的液位线以上，外筒与液位线之间所形成的垂向间隙作为进风口或出风口；所述锥形管的进水口位于水槽的液位线以下，使水能够进入锥形管的内腔。
在另一实施例中，所述水槽内设置有水箱，水箱与所述外筒并列设置；所述水箱设置于水槽的上方，水箱与水槽之间设置有水位控制阀。
在另一实施例中，所述进风口设置有防尘网。
在另一实施例中，所述锥形管的进水口设置有防堵塞滤网。
在另一实施例中，所述锥形管的内壁固定设置有一个或多个沿纵向延伸的叶片。
在另一实施例中，所述叶片的高度不小于锥形管的壁厚。
在另一实施例中，所述叶片的延伸方向与锥形管的轴向之间成一夹角。
在另一实施例中，所述叶片呈螺旋形；所述锥形管的旋转方向与螺旋形叶片的旋向相反。
在另一实施例中，还包括上轴，通过上壳固定连接所述锥形管的顶部；以及下轴，固定连接所述锥形管的底端；所述上轴与下轴的回转轴线以及锥形管的回转轴线重合。
本发明还提供一种增加空气湿度的方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：
将水注入水槽，使水进入锥形管的内腔；
使锥形管及风扇同步旋转；在锥形管的旋转过程中，锥形管的内壁向水提供向上的推力，使锥形管内腔的水沿锥形管的内壁向上运动；
锥形管内腔的水沿锥形管的内壁从锥形管的小端向大端爬升，当水流经锥形管的通孔时，水穿过通孔沿径向向外甩出，从而在锥形管与外筒之间的气液混合空间中布满飞溅的水；
风扇的旋转形成气流，干燥空气从进风口进入气液混合空间，在穿过气液混合空间的过程中与水结合成为湿润空气，从而实现增加空气湿度的目的。
在另一实施例中，所述锥形管内腔的水沿锥形管的内壁向上运动的过程中，当水接触锥形管内壁的叶片时，倾斜的叶片向水提供另一向上的推力，使锥形管内腔的水沿锥形管的内壁向上运动。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明只需要一个电机就能够实现气体和水的输送，无需其他设备驱动水或气体。本发明通过锥形管和风扇的同步旋转，锥形管的旋转使水由下向上输送并将水经锥形管管壁的通孔甩至气液混合通道，风扇的旋转使气流在气液混合通道内输送，从而实现气液共轴输送和混合，能够大大节省成本。
本发明通过锥形管的旋转运动，利用斜面的离心力在垂直方向的分量对水产生向上的力，同时本发明还利用了锥形管持续旋转所形成的流体效应，使水形成向上的流体动力，从而实现水由低向高的输送。
进一步地，本发明还利用了锥形管内壁的倾斜叶片，将具有向上运动力的水进一步向上引导，最终到达锥形管的顶部，从而实现水的输送。本发明的水输送方式摆脱了对水泵的依赖，而是通过简单机械实现，因此彻底解决了噪音的困扰。
本发明在锥形管上开设有多个通孔，并使锥形管沿高度方向的任意位置至少分布有一个通孔，当锥形管旋转时，能够使锥形管的每一个高度处都有水射出，从而在锥形管外围的混合通道内分散形成均匀而密集的雨丝，有利于气体与水的混合。本发明的加湿效率取决于锥形管对水的分散能力，锥形管对水的分散能力则取决于锥形管上沿高度分布的通孔的直径和数量。
本发明所采用的增加空气湿度的方式，能够使得电机在带动风扇旋转产生气流的同时，锥形管也与之同时旋转，显然电机的转速能够同时决定气流的流速和锥形管的旋转速度，锥形管的旋转速度越大则气流的流速越大，所产生的风量也越大，因此本发明中锥形管的转速与加湿效率之间非线性关系，而是呈指数型上升，因此本发明的锥形管只需有几百转/分钟，就能够达到较高的加湿效率。
本发明结构简单可靠，且对精密度要求不高，易于生产和制造。
本发明对转速要求不高，600转/分钟以上即可使用，无需配备专门电机，可与其他设备共用动力，甚至可以使用风力或人力。
本发明的加湿过程不依赖水的雾化，运行温和，能耗低，噪音小，外形体积小，特别适用于家庭及空间狭小和要求静音的场合。
附图说明
本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本发明的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本发明的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的发明构思。
结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本发明的原理。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明增加空气湿度的装置的第一实施例的分解示意图；
图2是本发明的第一实施例的工作原理示意图；
图3是本发明的第一实施例的外形示意图；
图4是本发明的锥形管及风扇的示意图；
图5a至图5c是本发明的锥形管及叶片的示意图；
图6a至图6c是本发明的锥形管及其通孔的示意图；
图7a至图7c是本发明的锥形管及风扇的示意图；
图8是本发明的第二实施例的分解示意图；
图9是本发明的第二实施例的工作原理示意图；
图10是本发明的垂向输送液体原理的受力分析示意图。
图中附图标记说明：
1为锥形管，2为叶片，
3为上壳，4为上轴，
5为下轴，6为外筒，
7为风扇，8为水槽，
9为水箱，10为防尘网，
11为防堵塞滤网，12为电机，
13为水位控制阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1至图3所示为本发明增加空气湿度的装置的第一实施例，包括一上大下小的锥形管1，锥形管1的顶部通过连接件固定连接上壳3，上壳3的顶部形成有上轴4；锥形管1的底部形成有下轴5；上轴4与下轴5的回转轴线以及锥形管1的回转轴线重合；上轴4连接顶置式电机12从而能够带动锥形管1旋转，当然电机12也可以连接下轴5；
锥形管1的底部开设有多个轴向通道作为进水口；锥形管1的管壁上开设有多个通孔1-1作为出水口；
如图4所示，锥形管1固定连接风扇7，风扇7与锥形管1同轴设置；锥形管1旋转的同时能够带动风扇7同步旋转；风扇7可以采用轴流风扇或离心风扇，本实施例为轴流风扇；风扇7可以有多个；
锥形管1的外部套设有外筒6，外筒6与锥形管1之间沿径向形成气液混合空间；
锥形管1的下方设置有水槽8，锥形管1的下端能够浸入水槽8内的液面；外筒6固定设置于水槽8内，且外筒6的底端位于水槽8的液位线以上；水槽8与外筒6之间形成有垂向间距；
可以采用排风式风扇7，将外筒6与液位线之间所形成的间隙作为进风口，气流在气液混合空间内的流向为由下向上流动；当然也可以采用吸风式风扇7；
外筒6的长度小于锥形管1，以使锥形管1的小端从下方伸出外筒6并位于水槽8的液位线以下；
水槽8内还设置有水箱9，水箱9与外筒6并列设置。
作为一优选实施例，锥形管1的内壁固定设置有一个或多个沿纵向延伸的叶片2；多个叶片2中的任意两条均不会发生干涉；叶片2可以直接固定在锥形管1的内壁上，如采用塑料将锥形管1和叶片2通过模具一体注塑而成，如图5a、图5b所示；或者叶片2固定设置于沿纵向穿设于锥形管1内腔的叶片固定轴上，且叶片2紧贴于锥形管1的内壁，此时锥形管1可以采用金属(如不锈钢)，将锥形管1与叶片2通过挤压或者其它方式实现二者之间的固定连接，如图5c所示；即叶片2与锥形管1可以是一体成型，也可以是分体式；叶片固定轴与上轴4和下轴5可以合并成为一根贯通轴；
由于叶片2突出于锥形管1的内壁，当锥形管1浸入水时，能够使锥形管1的内壁形成一层水膜；同时，叶片2还能够减少水膜与锥形管1之间的相对滑动摩擦力，从而提高水膜的旋转速度，使水膜与锥形管1同步旋转；叶片2的高度决定了附着于锥形管1内表面的水膜厚度；优选地，叶片2的高度不小于锥形管1的壁厚。
作为进一步的优选实施例，叶片2的延伸方向与锥形管1的轴向之间成一夹角；或者，叶片2呈螺旋形，如图5b、图5c所示，锥形管1的内壁设置有多个螺旋形叶片2；控制锥形管1的旋转方向(即水的旋转方向)，使锥形管1的旋转方向与螺旋形叶片的旋向相反，从而使叶片2能够向水提供一向上的推力，从而有助于水向上流动；如螺旋形叶片的旋向为右旋，则锥形管1的旋转方向为逆时针旋转；
当然，叶片2也可以是沿轴向延伸的直棱，即叶片2的延伸方向为锥形管1的轴向，如图5a所示。
如图6a至图6c所示,锥形管1的管壁上多个通孔的分布，可以是无规则分布，如图6b所示；也可以是规则分布，如图6a所示，沿锥形管1的周向分布有多列通孔，每列通孔沿轴向排列；通孔的形状可以是圆形、方形、矩形、多边形、条形等，如图6c所示。
作为一优选实施例，锥形管1的多列通孔交错排列，即每列通孔中各通孔的高度与其它列通孔中的至少一列的通孔高度不同，从而使得锥形管1的任意高度处至少分布有一个通孔，以使水在到达锥形管1的任意高度处均能够被甩出，使锥形管1具备良好的布水能力。
如图7a至图7c所示,风扇7可以固定设置于锥形管1的任何位置，只要能够与锥形管1同步旋转即可；具体地，风扇7可以固定连接上轴4或下轴5，如图7a所示；风扇7也可以固定连接上壳3，如图7b所示；风扇7也可以直接固定连接锥形管1，如图7c所示。
作为一优选实施例，水箱9独立设置于水槽8的上方，水箱9与水槽8之间设置有水位控制阀13；通过控制水位控制阀13，使水箱9向水槽8持续补水，以使水槽8的液位保持恒定，从而使锥形管1的小端始终浸没于液面以下，保证装置持续稳定地工作。当然，也可以省去水箱9。
作为一优选实施例，进风口设置有防尘网10；具体地，防尘网10固定设置于水槽8内，防尘网10的下端固定连接水槽8的底部，防尘网10的上端固定连接外筒6的下端。防尘网10能够避免较多的杂质进入设备内部，延长设备的使用寿命。
作为一优选实施例，锥形管1的进水口设置有防堵塞滤网11；具体地，防堵塞滤网11设置于锥形管1与水槽8之间。防堵塞滤网11能够防止较大杂质进入锥形管1的内部并堵塞锥形管1的通孔1-1，延长设备的使用寿命。
如图8至图9所示为本发明增加空气湿度的装置的第二实施例，该实施例与第一实施例的区别在于，省去水箱9，直接利用水槽8作为储水部件；采用吸风式风扇7，将外筒6的上端作为进风口，将外筒6与液位线之间所形成的间隙作为出风口；防尘网10设置于外筒6的上端，此时气流在气液混合空间内的流向为由上向下流动。
本发明增加空气湿度的方法，包括以下步骤：
将水注入水槽8，水槽8中的水从开设于锥形管1小端的进水口进入锥形管1的内腔；
电机12通过上轴41或下轴51带动锥形管1及风扇71同步旋转；在锥形管1的旋转过程中，锥形管1内腔的水在离心力f1的作用下被甩向锥形管1的内壁，锥形管1的内壁给予水一个反作用力f2，由于锥形管1的内壁与垂直方向成一夹角α，因此反作用力f2与水平方向成一夹角α，该反作用力f2具有沿垂直方向的分量f2t和沿水平方向的分量f2p，该垂直分量f2t使得水能够沿锥形管1的内壁向上运动，如图10所示；
当水在旋转的过程中接触锥形管1内壁的叶片时，倾斜的叶片2能够向水进一步提供向上的推力，推动水继续向上运动；同时，倾斜的叶片2还能够向水提供一横向力，使得水能够横向运动，从而能够使水遍布锥形管1的内壁；
电机12带动锥形管1持续旋转，在康达效应的共同作用下，水从锥形管1的小端向大端爬升，最终达到锥形管1内壁的顶部；
锥形管1内腔的水在向上爬升的过程中流经管壁的通孔，水在离心力作用下穿过通孔沿径向向外甩出并撞击到外筒6的内壁，由于锥形管1的任意高度处均分布有通孔，因此锥形管1的任意高度处均有水甩出，从而在锥形管1与外筒6之间的气液混合空间中布满飞溅的水滴和水线，极大地增加了水的表面积；
与此同时，由于风扇7与锥形管1同步旋转，风扇7所形成的气流从进风口进入气液混合空间，气流在气液混合空间中穿过已分散成表面积极大的水体，水被快速蒸发，从而实现增加空气湿度的目的。
锥形管1的管壁上所开设的通孔的面积和数量决定了水所能到达的高度；控制通孔的面积和数量，使水能够到达锥形管1的大端。
为防止水过度飞溅以及水在离心力作用下发生雾化，锥形管1的运行转速不大于5000转/分钟，优选为1000～3000转/分钟。
本发明是基于大量实验的实用性研究，经实验证明，当锥形管的转速达600转/分钟时，就能够使水沿锥形管的内壁向上流动，从而有效增加空气湿度。显然，本发明还利用了流体力学的伯努利原理和流体的康达效应，这是由于当锥形管持续旋转时，锥形管的内表面能够将水持续带起形成连续流体，该连续流体具有流体动力并向上流动，从而实现水由下向上的流动；另一方面，水在锥形管和外筒的气液混合空间中连续飞溅也不断扰动着气体的流动，使气体和水的接触更充分。
本发明的加湿效果受锥形管的高度、锥形管的转速、开孔数量、孔的形状、孔的大小、叶片的形状影响，可根据实际需要进行选择和匹配。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形，而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
1.一种增加空气湿度的装置，其特征在于：包括
锥形管，呈上大下小设置；所述锥形管在电机的带动下能够旋转，锥形管的旋转轴线与锥形管的内壁之间成一夹角；所述锥形管的管壁上开设有多个通孔作为出水口；
风扇，能够与锥形管同步旋转；
外筒，固定设置于所述锥形管的外部；外筒的长度小于锥形管，以使锥形管的底部从下方伸出外筒并位于水槽的液位线以下；外筒与锥形管之间形成气液混合空间；以及
水槽，固定设置于所述锥形管的下部；所述外筒的底端位于水槽的液位线以上，外筒与液位线之间所形成的垂向间隙作为进风口或出风口；所述锥形管的进水口位于水槽的液位线以下，使水能够进入锥形管的内腔。
2.根据权利要求1所述的增加空气湿度的装置，其特征在于：所述水槽内设置有水箱，水箱与所述外筒并列设置；所述水箱设置于水槽的上方，水箱与水槽之间设置有水位控制阀。
3.根据权利要求1所述的增加空气湿度的装置，其特征在于：所述进风口设置有防尘网。
4.根据权利要求1所述的增加空气湿度的装置，其特征在于：所述锥形管的进水口设置有防堵塞滤网。
5.根据权利要求1所述的增加空气湿度的装置，其特征在于：所述锥形管的内壁固定设置有一个或多个沿纵向延伸的叶片。
6.根据权利要求5所述的增加空气湿度的装置，其特征在于：所述叶片的高度不小于锥形管的壁厚。
7.根据权利要求5所述的增加空气湿度的装置，其特征在于：所述叶片的延伸方向与锥形管的轴向之间成一夹角。
8.根据权利要求5所述的增加空气湿度的装置，其特征在于：所述叶片呈螺旋形；所述锥形管的旋转方向与螺旋形叶片的旋向相反。
9.一种增加空气湿度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水注入水槽，使水进入锥形管的内腔；
使锥形管及风扇同步旋转；在锥形管的旋转过程中，锥形管的内壁向水提供向上的推力，使锥形管内腔的水沿锥形管的内壁向上运动；
锥形管内腔的水沿锥形管的内壁从锥形管的小端向大端爬升，当水流经锥形管的通孔时，水穿过通孔沿径向向外甩出，从而在锥形管与外筒之间的气液混合空间中布满飞溅的水；
风扇的旋转形成气流，干燥空气从进风口进入气液混合空间，在穿过气液混合空间的过程中与水结合成为湿润空气，从而实现增加空气湿度的目的。
10.根据权利要求9所述的增加空气湿度的方法，其特征在于：所述锥形管内腔的水沿锥形管的内壁向上运动的过程中，当水接触锥形管内壁的叶片时，倾斜的叶片向水提供另一向上的推力，使锥形管内腔的水沿锥形管的内壁向上运动。
技术总结