家用雾化风扇，也称加湿风扇，主要通过蒸发吸热原理工作，内置的雾化装置产生微米级（通常为5-10微米）的水雾，风扇将雾滴吹送到空气中，利用细密水雾蒸发时吸收热量的物理特性，快速降低环境温度；同时，风扇产生的水雾会在皮肤上快速蒸发，让身体热量更快散失，与单独使用风扇相比，这个过程使人感觉凉爽得多。


因为雾化风扇比普通风扇提供了更强的降温能力，而且由于水雾的颗粒度非常细小，即使在高湿度环境下同样具备蒸发冷却的作用，雾化风扇现在已经成为家居室内、户外露台、平台和泳池区域的流行增配设备。

 

 


下文主要涉及到雾化风扇中雾化装置的相关设计要点和建议。


1. 雾化方式的选择

目前常见的雾化方式有两种：离心式雾化和超声波微孔雾化。


离心式雾化，通过小型水泵将水送到高速旋转的雾化盘，在离心力作用下粉碎成微米级雾粒；其优点是雾化盘的结构简单，不易堵塞，但是因为需要高速旋转的电机，所以存在电机噪音以及机械结构的动平衡设计等，一般成本和体积都较高，常见于商用或中高端产品。


超声波微孔雾化，通过压电陶瓷的高频振动，在打孔膜片处将水“剪切”成细雾；其优点是不存在机械运动，结构很紧凑也无任何噪音，功率消耗也很低，但是要留意水质过滤，不然会导致微孔雾化片的堵塞老化甚至失效。

相对而言，微孔雾化方案更加紧凑、安静，是绝大多数家用产品（落地雾化风扇、桌面加湿风扇）的选择，但对水质和驱动电路要求严格。后文主要分享针对微孔雾化方案的装置设计相关要点和建议。


 


市面上也有个别设备采用压力喷嘴的方法（如下图中的misto品牌），直接接自来水阀，通过喷嘴雾化的方式配合风扇，但是因为其雾化颗粒偏大并不易挥发，大部分的水分容易直接在地面形成积水，不属于主流的设计选择。


 


2. 储水和供水系统


此系统的目标是稳定、安全地向雾化单元供水。


  • 储水系统，一般用水箱或者模组设计，大容量水箱（或者可外接自来水的自动供水）可以保证长时间的供水，同时可以设计水过滤装置；模组设计是将每个雾化头都配置一个专属的“小水箱”，模组内有检水设计，可以自动补充或者提醒消费者进行补充加水，模组设计要注意方便拆卸。


  • 供水系统，如果是水箱或者自动补充的模组，一般都会设计微型水泵（类似370隔膜泵）进行补充，微孔雾化单元侧通常建议通过重力自吸或者棉棒的毛细作用来实现雾化片的及时供水。


  • 水位检测与无水保护：为防止雾化单元在无水状态下的干烧，推荐采用电容/电阻式检测方案。


  • 清洁设计：整体水路应该确保干净过滤，无死角，易排空，方便用户定期清洗（水箱和水路），防止微生物滋生以及微孔雾化片的堵塞。

 


 

3. 驱动与控制电路

驱动控制是雾化装置的“大脑”，需要确保稳定高效并具备完善保护。


一般来说，整个雾化风扇装置会有一个主控驱动（BLDC）芯片，来控制风扇电机，包括高中低档以及相关智能控制，例如可通过红外感应器实现“人在送雾，人走停雾”，更智能节水。雾化部分，建议用专用的微孔雾化驱动芯片（LX8201），用从机模式，单独驱动雾化片。


具体雾化片的驱动电路，需要考虑具备自动追频功能，因为压电雾化片有特定谐振频率且会变化，电路需能自动检测并跟踪最佳谐振点，以保持最佳雾化效率和降低功耗。


除了追频要求，因为最新流行趋势是多个雾化头（2-3-5），还需要考虑相关升压电路的参数设计，以及不同雾化头的一致性问题，如果用传统LC振荡电路，可能会因为电感器件偏差导致不同雾化头的实际雾化效果明显不一致。如下图中的5头雾化，如果有两个雾化明显很弱而其他很强劲，用户肯定会觉得很迷惑。

 


4. 雾化与气流的整合

如何让雾与风高效混合，是一个直接影响用户体验的关键设计，除了外观影响，结构设计的角度，需要将导雾罩的出口与风扇的导风罩出口紧密相邻或整合，确保雾一产生就被气流吹散并输送至远处，最大化蒸发比例来减少“湿感”；


另外，如果涉及到可拆卸的模组，或者整体雾化装置可拆卸可分立（风扇独立可工作，如下图的Shark雾化风扇），供水供电的结构设计就非常不同了。


 


5. 其他设计考虑

  • 智能化：通过温湿度监测反馈，自动调整雾化量，或者通过语音控制雾化风扇的工作模式。
  • 便携设计：使用小型化、内置大容量电池，方便在不同房间或户外使用
  • 电气安全：所有涉水部件（水泵、雾化片接头）必须满足IPX4或更高防水等级，电路板需有三防漆（防潮、防霉、防盐雾）处理，强电部分绝缘必须可靠。
  • 细分场景设计：室内室外多场景，细分产品功能和结构设计，落地/壁挂/台式/便携综合考虑


 



结束语

雾化风扇是局部、便携、低功耗的“体感降温”设备，相较与于全屋温控，其设计目标是在能耗、噪音、体积和成本上取得最佳平衡，利用超声波微孔雾化装置，在雾化片选型、自动追频驱动电路、水路设计以及相关综合结构上做好设计工作，就能给消费者提供一种不同于空调的、带有湿润感和自然风的凉爽体验。

硬创社

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