ПЫЛЕСОС Российский патент 2002 года по МПК A47L9/28 

Изобретение относится к средствам очистки, а более точно касается пылесоса.

Миллионы людей страдают аллергией, астмой и другими заболеваниями, вызванными клещами, микробами и бактериями, обитающими в ковровых покрытиях, мягкой мебели, текстильных изделиях, используемых в помещениях.

Пыль, содержащая клещи, а также бактерии и микробы, засасывается пылесосом во время чистки различных поверхностей, однако большая часть этих микроорганизмов попадает обратно в комнату вместе с воздухом, выбрасываемым из пылесоса. К тому же пыль, собранная в пылесборнике пылесоса, в сочетании с теплотой, выделяемой двигателем пылесоса, и влагой, содержащейся в воздухе, являются благоприятной средой для роста и размножения различных грибков и других вредных для здоровья человека микроорганизмов.

Известен пылесос (KR 94-713, МКИ A 47 L 9/28), содержащий устройство для очистки газового потока от примесей и вентилятор. Истекающий из пылесоса в атмосферу воздух подвергается нагреву с помощью нагревателя. Однако использование нагревателя требует большой затраты электроэнергии, особенно при максимальных расходах воздуха через пылесос, когда нагрев газа, обусловленный работой вентилятора, незначителен (на 10-20^oС) и, следовательно, чтобы нагреть газ до 70-100^oС требуется нагреватель мощностью, в несколько раз превышающей мощность вентилятора.

Известен пылесос (DE 4203712 А1), содержащий устройство для очистки газового потока от примесей (фильтр) и вентилятор. В данном пылесосе часть нагретого вентилятором воздуха возвращается в поток газа перед фильтром, что также требует больших затрат энергии и кроме того, ограничивает пропускную способность пылесоса по расходу воздуха.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки пылесоса, конструктивное выполнение которого позволило бы снизить потребляемую мощность, затрачиваемую на обезвреживание в нем воздуха.

Поставленная задача решается тем, что пылесос, содержащий устройство для очистки газового потока от примесей и вентилятор, размещенные в канале для протока газа, согласно изобретению дополнительно содержит рекуперативный теплообменник с по меньшей мере одним каналом для нагреваемого газа и по меньшей мере одним каналом для охлаждаемого газа, сообщенными с каналом для протока газа.

Использование рекуперативного теплообменника позволяет возвращать тепло, выделяющееся при работе вентилятора, в канал для протока газа и тем самым получать на участке этого канала, находящегося после каналов теплообменника для нагреваемого газа, зону высоких температур.

В одном из вариантов выполнения предлагаемого пылесоса по направлению движения газа последовательно расположены устройство для очистки газового потока от примесей, канал для нагреваемого газа, вентилятор и канал для охлаждаемого газа. Такое расположение элементов пылесоса позволяет максимально использовать подводимую к вентилятору мощность для создания высокотемпературной зоны.

Целесообразно, чтобы при вышеуказанном расположении элементов пылесоса он дополнительно содержал бы по меньшей мере один нагреватель газа, в качестве которого был бы установлен электрический нагреватель, при этом нагреватель газа может быть установлен либо после выхода из канала для нагреваемого газа, либо перед входом в канал для охлаждаемого газа.

В других вариантах выполнения пылесоса по направлению движения газа последовательно расположены устройство для очистки газового потока от примесей, вентилятор, канал для нагреваемого газа, нагреватель газа и канал для охлаждаемого газа. Такое расположение элементов пылесоса предпочтительно в случае, когда из конструктивных соображений зона наиболее высоких температур должна быть удалена от вентилятора.

Возможно также следующее последовательное расположение элементов пылесоса по направлению движения газа: устройство для очистки газового потока от примесей, канал для нагреваемого газа, нагреватель газа, канал для охлаждаемого газа и вентилятор.

Пылесос может содержать по меньшей мере одно дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей, которое в зависимости от вышеуказанных вариантов последовательного расположения элементов пылесоса может быть размещено до или после вентилятора, до или после нагревателя газа, или после канала для охлаждающего газа. Различные варианты размещения дополнительного устройства для очистки газового потока от примесей обусловлены конструктивными требованиями (простота компоновки, размеры элементов, минимальный шум и т.д.)
Нагреватель газа может быть снабжен регулятором температуры газа на его выходе.

Кроме того, для простоты и экономии объема нагреватель газа может быть установлен в канале для нагреваемого газа и/или в канале для охлаждаемого газа.

Внутренние поверхности каналов рекуперативного теплообменника и канала для протока газа имеют покрытия из поверхностно-активного материала, уничтожающего микроорганизмы, например из солей или окислов металлов.

Суммарная площадь F₁ поверхностей, разделяющих каналы для нагреваемого и охлаждаемого газов, выбрана такой, что F₁/F₂>5, где F₂ - суммарная площадь поперечного сечения каналов для нагреваемого и охлаждаемого газов рекуперативного теплообменника. При выполнении этого соотношения возможно обеспечение эффективного теплообмена между нагреваемым и охлаждаемым газом в теплообменнике.

Рекуперативный теплообменник может быть расположен в едином корпусе с вентилятором и устройством для очистки газового потока от примесей либо в отдельной приставке, соединенной с каналом для протока газа.

Так как тепловые потоки в рекуперативном теплообменнике незначительны, то он может быть выполнен из пластмассы или стеклопластика.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает общий вид пылесоса с расположением его элементов по одному из вариантов;
фиг. 2-7- различные схемы последовательного расположения элементов пылесоса;
фиг. 8 - схему пылесоса с размещением нагревателей газа в каналах рекуперативного теплообменника;
фиг.9-10- схемы пылесоса с различным расположением устройства подмешивания воздуха из атмосферы и устройства сброса воздуха в атмосферу;
фиг. 11 - сечение А-А на фиг. 1;
фиг. 12 - узел В в увеличенном масштабе;
фиг. 13 - общий вид рекуперативного теплообменника;
фиг. 14 - схему пылесоса с рекуперативным теплообменником, размещенным в отдельной приставке.

Пылесос согласно изобретению содержит установленные в корпусе 1 (фиг.1) устройство 2, например фильтр, для очистки газового потока, поступающего в пылесос, от механических и жидких примесей, канал 3 для протока газа, вентилятор 4 и рекуперативный теплообменник 5 с по меньшей мере одним каналом 6 для нагреваемого газа и одним каналом 7 для охлаждаемого газа. Количество каналов 6 и 7 теплообменника может быть различным и зависит от мощности вентилятора и расхода прокачиваемого газа. Последовательное расположение элементов пылесоса по направлению движения газа может быть различным. Так, например, на фиг. 2 представлена схема, на которой по направлению движения газа последовательно расположены устройство 2 для очистки газового потока, канал 6 для нагреваемого газа, вентилятор 4 и канал 7 для охлаждаемого газа. Пылесос может содержать также по меньшей мере один нагреватель 8, который при данном расположении элементов пылесоса может быть размещен до или после вентилятора 4 (фиг.3 или 4).

Устройство 2 для очистки газового потока и вентилятор 4 (фиг.5) могут быть установлены перед каналом 7 для охлаждаемого газа, в этом случае нагреватель 8 размещают на выходе канала 6 для нагреваемого газа.

На фиг. 6 представлена схема, на которой последовательно по направлению движения газа установлены устройство 2 для очистки газового потока, канал 6 для нагреваемого газа, нагреватель 8, канал 7 для охлаждаемого газа и вентилятор 4.

В качестве нагревателя 8 используется электрический нагреватель, который может быть снабжен регулятором температуры газа на его выходе.

Пылесос может также содержать дополнительное устройство 9 (фиг.7) для очистки газового потока от примесей, которое в зависимости от схемы последовательного расположения элементов пылесоса может быть размещено до или после вентилятора 4 (фиг.7а, б, е, з, и, м, у), до или после нагревателя 8 (фиг. 7г, д, к, о, н, с, р), или после канала 7 (фиг.7в, ж, л, п, т) для охлаждаемого газа.

На фиг. 8 показана схема пылесоса, в котором нагреватели 8 размещены в каналах 6 и 7 теплообменника 5. В случае использования в теплообменнике 5 двух и более каналов 6 и 7 нагреватели 8 устанавливают в каждом из каналов.

Пылесос может содержать устройство 10 (фиг.9) подмешивания воздуха из атмосферы, которое при любых схемах расположения элементов пылесоса размещают до входа в вентилятор 4, и устройство 11 (фиг. 10) сброса воздуха в атмосферу, устанавливаемое после выхода из вентилятора 4.

Каналы 6 и 7 теплообменника 5 (фиг. 11-13) отделены друг от друга перегородками 12, при этом суммарная площадь F₁ поверхности перегородок 12, разделяющих каналы 6 и 7 для нагреваемого и охлаждаемого газов, выбрана такой, что F₁/F₂>5, где F₂ - суммарная площадь поперечного сечения каналов 6 и 7 для нагреваемого и охлаждаемого газов. Внутренние поверхности каналов 6 и 7 теплообменника 5 и канала 3 для протока газа имеют покрытия из поверхностно-активного материала, уничтожающего микроорганизмы.

Как показано на фиг. 1, устройство 2 для очистки газового потока от примесей, вентилятор 4 и рекуперативный теплообменник 5 размещены в одном корпусе 1. однако рекуперативный теплообменник может быть размещен в отдельной приставке 12 (фиг. 14) вместе с устройством 2 очистки газа от примесей.

Предлагаемый пылесос работает следующим образом.

Всасываемый газ, например воздух, вместе с примесями (механическими и жидкими) поступает в устройство 2 (фиг. 1) для очистки газового потока, представляющее собой фильтр или сепаратор. Нагретый в вентиляторе газ пропускается через рекуперативный теплообменник 5 по каналу 7 для охлаждаемого газа, а по каналу 6 для нагреваемого газа прокачивается газ, поступающий на вход вентилятора 4.

При мощности N₁ вентилятора 4, расходе G газа, прокачиваемого через него, теплоемкости С_р газа температура газа при прохождении вентилятора 4 поднимется на величину Δ₁ равную
Δ₁= N₁/(G•C_p) (1)
При прохождении газа через канал 6 (каналы) теплообменника для нагреваемого газа температура газа повысится на величину
Δ₂= N₂/(G•C_p) (2),
где N₂ - мощность теплообмена, обеспечиваемого теплообменником 5. Величину N₂ можно рассчитать из условия:
N₂=G•C_p(t₂-t₁)=G•C_p(t₄-t₃) (3),
где t₂, t₁ - температуры газа на входе и на выходе канала 7 для охлаждаемого газа теплообменника 5,t₄, t₃ - температуры газа на входе и выходе каналов 6 для нагреваемого газа теплообменника 5 соответственно.

Температура газа на входе в каналы 7 для охлаждаемого газа будет
t₂= t₃+Δ₁+Δ₂ (4),
а температура газа на выходе из канала 6 для нагреваемого газа будет
t₁= t₃+Δ₁ (5)
Соотношения (4)-(5) следуют очевидным образом из закона сохранения энергии.

Величина N₂ (а, следовательно Δ₂) определяется конструкцией теплообменника 5 (для идеального теплообменника она может быть сколь угодно большой).

Как следует из соотношения (4), даже без дополнительного нагрева газа (как это делается в прототипе) за счет выбора конструкции теплообменника 5 можно обеспечить большое значение t₂, достаточное для уничтожения бактерий в тракте пылесоса после вентилятора 4.

В случае, когда конструкция теплообменника не может обеспечить значений t₂, достаточных для уничтожения бактерий (особенно в инфекционно-опасных помещениях), применяется дополнительный нагрев газа перед его подачей в каналы 7 для охлаждаемого газа с помощью нагревателя 8. При этом мощность этого нагревателя 8 будет в несколько раз меньшей, чем в прототипе (в формуле (1) в этом случае под N₁ следует принимать суммарную мощность вентилятора 4 и нагревателя 8).

Дополнительный нагрев газа может быть проведен также в каналах 6 и 7 самого теплообменника 5 посредством установки в них нагревателей 8.

Для обеспечения более высокой степени очистки газа в пылесосе до или после вентилятора, до или после нагревателя, или после каналов теплообменника для охлаждаемого газа может быть установлено дополнительное устройство очистки газа от примесей 9. Выбор места установки дополнительного устройства очистки газа от примесей обусловлен конструктивными требованиями, такими как простота компоновки, минимальный шум и т.д.

Для предотвращения перегрева элементов конструкции пылесоса возможно применение регулирования нагрева газа для поддержания температуры газа на выходе из нагревателя t в диапазоне T₁<t<T₂, где величина T₁ - значение температуры, достаточное для гарантированного уничтожения микроорганизмов и бактерий, а величина T₂ - наибольшее значение температуры газа на выходе из нагревателя, допустимое для длительной работы конструкции пылесоса.

Для предотвращения перегрева газа возможно регулируемым образом подмешивать холодный газ из атмосферы до входа в вентилятор 4 и поддерживать температуру t₂ на входе в каналы 7 для охлаждаемого газа в диапазоне T₁<t₂<T₂. (фиг.9).

Возможно также регулируемое удаление части нагретого потока газа или всего потока в атмосферу, минуя каналы 7 для охлаждаемого газа теплообменника и поддержание температуры газа после вентилятора t₅ в диапазоне T₁<t₅<T₂ (см. фиг. 10).

При значениях регулируемых температур t газового потока в интервалах T₁>t или t>Т₂ проводится отключение электропитания агрегатов пылесоса и нагревателя 8.

Изобретение относится к средствам очистки, а более точно к пылесосу. Пылесос содержит устройство для очистки газового потока от примесей и вентилятор, размещенные в канале для протока газа, и рекуперативный теплообменник с по меньшей мере одним каналом для нагреваемого газа и с по меньшей мере одним каналом для охлаждаемого газа, сообщенными с каналом для протока газа. В основу настоящего изобретения положена задача разработки пылесоса, конструктивное выполнение которого позволит снизить потребляемую мощность, затрачиваемую на обезвреживание в нем воздуха. 40 з.п.ф-лы, 14 ил.

1. Пылесос, содержащий устройство для очистки газового потока от примесей и вентилятор, размещенные в канале для протока газа, отличающийся тем, что дополнительно содержит рекуперативный теплообменник с по меньшей мере одним каналом для нагреваемого газа и с по меньшей мере одним каналом для охлаждаемого газа, сообщенными с каналом для протока газа. 2. Пылесос по п.1, отличающийся тем, что по направлению движения газа последовательно расположены устройство для очистки газового потока от примесей, канал для нагреваемого газа, вентилятор и канал для охлаждаемого газа. 3. Пылесос по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один нагреватель газа. 4. Пылесос по п.3, отличающийся тем, что в качестве нагревателя установлен электрический нагреватель. 5. Пылесос по любому из пп.3 и 4, отличающийся тем, что нагреватель газа установлен после выхода из канала для нагреваемого газа. 6. Пылесос по любому из пп.3 и 4, отличающийся тем, что нагреватель газа установлен перед входом в канал для охлаждаемого газа. 7. Пылесос по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит нагреватель газа, при этом по направлению движения газа последовательно расположены устройство для очистки газового потока от примесей, вентилятор, канал для нагреваемого газа, нагреватель газа и канал для охлаждаемого газа. 8. Пылесос по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит нагреватель газа, при этом по направлению движения газа последовательно расположены устройство для очистки газового потока от примесей, канал для нагреваемого газа, нагреватель газа, канал для охлаждаемого газа и вентилятор. 9. Пылесос по п.2, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одно дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей. 10. Пылесос по п.9, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено до вентилятора. 11. Пылесос по п.9, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после вентилятора. 12. Пылесос по п.9, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после канала для охлаждаемого газа. 13. Пылесос по п.5, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одно дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей. 14. Пылесос по п.13, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено перед нагревателем газа. 15. Пылесос по п.13, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после нагревателя газа. 16. Пылесос по п.13, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после вентилятора. 17. Пылесос по п.13, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после канала для охлаждаемого газа. 18. Пылесос по п.6, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одно дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей. 19. Пылесос по п.18, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено перед вентилятором. 20. Пылесос по п.18, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после вентилятора. 21. Пылесос по п.18, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после нагревателя газа. 22. Пылесос по п.18, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после канала для охлаждаемого газа. 23. Пылесос по п.7, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одно дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей. 24. Пылесос по п.23, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после вентилятора. 25. Пылесос по п.23, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено перед нагревателем газа. 26. Пылесос по п.23, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после нагревателя газа. 27. Пылесос по п.23, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после канала для охлаждаемого газа. 28. Пылесос по п.8, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одно дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей. 29. Пылесос по п.28, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено перед нагревателем газа. 30. Пылесос по п.28, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после нагревателя газа. 31. Пылесос по п.28, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после канала для охлаждаемого газа. 32. Пылесос по п.28, отличающийся тем, что дополнительное устройство для очистки газового потока от примесей установлено после вентилятора. 33. Пылесос по любому из пп.1-32, отличающийся тем, что дополнительно содержит устройство подмешивания воздуха из атмосферы, размещенное до входа в вентилятор. 34. Пылесос по п.33, отличающийся тем, что дополнительно содержит устройство сброса воздуха в атмосферу, установленное после выхода из вентилятора. 35. Пылесос по любому из пп.3-8, 14-32, отличающийся тем, что нагреватель газа снабжен регулятором температуры газа на его выходе. 36. Пылесос по любому из пп.3, 4 и 35, отличающийся тем, что нагреватель газа установлен по меньшей мере в одном канале для нагреваемого газа и/или в одном канале для охлаждающего газа. 37. Пылесос по любому из пп.1-36, отличающийся тем, что внутренние поверхности каналов рекуперативного теплообменника и канала для протока газа имеют покрытия из поверхностно-активного материала, уничтожающего микроорганизмы. 38. Пылесос по любому из пп.1-37, отличающийся тем, что суммарная площадь F₁ поверхностей, разделяющих каналы для нагреваемого и охлаждаемого газов, выбрана такой, что F₁/F₂ > 5, где F₂ - суммарная площадь поперечного сечения каналов для нагреваемого и охлаждаемого газов рекуперативного теплообменника. 39. Пылесос по любому из пп.1-38, отличающийся тем, что рекуперативный теплообменник, вентилятор и устройство для очистки газового потока от примесей расположены в едином корпусе. 40. Пылесос по любому из пп.1-38, отличающийся тем, что рекуперативный теплообменник размещен в отдельной приставке к пылесосу, соединенной с каналом для протока газа. 41. Пылесос по любому из пп.1-40, отличающийся тем, что рекуперативный теплообменник выполнен из пластмассы или стеклопластика.