利用水洗和主動送氣原理的個人用空氣凈化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是，涉及一種將污染空氣中的細(xì)微顆粒 從空氣中去除的空氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 霧霾現(xiàn)象在很多發(fā)展中國國家尤其是有很多化工廠，發(fā)電廠，和汽車的國家非常 常見，源頭是這些工廠把含有細(xì)微顆粒的污染物排放到大氣中。這種空氣污染對城市的環(huán) 境和人們的健康造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響。盡管有很多呼吸面罩問世，大部分這些面罩通過 活性炭或者高效過濾層（HEPA)過濾顆粒物，這些過濾層的使用大大增加了呼吸的困難。 此外，活性炭和高效過濾層的使用是需要經(jīng)常更換的，對日常使用者帶來了使用成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種利用水洗和主動送氣原理的個人用空氣凈化裝置，它可以解決 現(xiàn)有技術(shù)活性炭或者高效過濾層的所存在的問題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種利用水洗和主動送氣原理的個人用空氣凈化裝置，所 述裝置包括以下組件： 一個儲藏水的水箱，所述水箱在使用中至少部分填充了水； 一個呼吸面罩，該呼吸面罩至少有一個進(jìn)氣口， 一個空氣-水汽相互作用區(qū)，所述空氣-水汽相互作用區(qū)位于呼吸面罩和水箱之間， 一個空氣泵，所述空氣泵將含有顆粒物污染的空氣泵入水箱和/或空氣-水汽相互作 用區(qū)。
[0005] 含有顆粒物污染的空氣是含有直徑在10微米以下的顆粒物。
[0006] 所述便攜式空氣凈化裝置是一種可以穿戴在腰帶，挎帶，手提，或者背負(fù)的裝置。
[0007] 所述的水箱中含有一個加熱裝置，所述加熱裝置位于水箱壁或者底部，所述加熱 裝置將水加熱到高于環(huán)境溫度。
[0008] 所述水箱含有一個超聲霧化裝置，所述超聲霧化裝置產(chǎn)生細(xì)微的水霧珠，所述超 聲霧化裝置位于水箱的水線位置或者水線以下。
[0009] 所述空氣-水汽相互作用區(qū)的作用是，含有顆粒物污染的空氣和水蒸氣相互作 用，水蒸氣在顆粒物上凝結(jié)沉降從而把顆粒物除去。
[0010] 空氣-水汽相互作用區(qū)的內(nèi)表面是一個粗糙的表面，該粗糙的表面的實(shí)際表面積 和表觀表面積的比值大于1. 05。
[0011] 所述空氣-水汽相互作用區(qū)的內(nèi)壁溫度比外界溫度至少高一個攝氏度。
[0012] 所述空氣-水汽相互作用區(qū)至少部分裝有填充物。
[0013] 所述便攜式空氣凈化裝置中還包括一個水泵，所述水泵將水連續(xù)泵入所述空 氣-水汽相互作用區(qū)。
[0014] 所述水泵的泵送方式是采用和空氣流動相反方向的逆流。
[0015] 所述水箱中的水里含有低泡沫表面活性劑，該表面活性劑的HLB值在10以下。
[0016] 所述的便攜式空氣凈化裝置很大程度上把空氣中的顆粒污染物去除后，將凈化的 空氣送入呼吸面罩里。
[0017] 所述空氣-水汽相互作用區(qū)是水箱水線上方的區(qū)域，是一個獨(dú)立的長柱狀，或螺 旋盤繞的管狀，或者是從水箱到呼吸面罩送氣管子的一部分。
[0018] 所述空氣-水汽相互作用區(qū)的內(nèi)壁上含有光催化劑涂層，所述光催化劑涂層在紫 外線照射下被活化，所述光催化劑涂層的材料中包括二氧化鈦，所述光催化劑涂層厚度在 10納米到1000納米，所述的紫外線是在一個便攜式空氣凈化裝置中內(nèi)置的紫外光源，或 者是外面太陽光譜中的紫外線。
[0019] 所述的空氣泵把含有顆粒物污染的空氣通過一個多孔材料泵入水箱的水線以下， 該多孔材料位于水箱的水線以下，該多孔材料從以下物質(zhì)中選出：金屬、金屬泡沫、塑料、塑 料泡沫、陶瓷、玻璃或玻璃纖維。
[0020] 所述的多孔材料含有銀元素或者銀化合物。
[0021] 所述的裝置是為普通過濾粉塵的防護(hù)面罩提供輔助供氣的供氣裝置。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果： 首先，普通口罩是耗材，需要經(jīng)常更換，增加使用成本。而本發(fā)明的裝置只需要每天更 換水就可以，是長期使用的產(chǎn)品。
[0023] 其次，普通防霧霾口罩通常是N95或者P95規(guī)格，該類口罩佩戴密實(shí)，但是用戶普 遍反映這種呼吸困難，長久佩戴給肺部呼吸造成巨大的負(fù)擔(dān)。而本發(fā)明裝置是主動送氣式， 為用戶提供新鮮過濾的空氣，不存在呼吸困難的問題。
[0024] 再次，一般用水洗過濾的裝置容易在水里滋生細(xì)菌，本發(fā)明結(jié)合了多孔納米銀離 子技術(shù)可以很好的解決這一問題。
[0025] 最后，本裝置不僅是用水來清洗顆粒污染的空氣，而且通過相互作用區(qū)增加了水 蒸氣凝結(jié)清洗和水膜碰撞清洗原理，清洗過濾更為有效。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明便攜式空氣凈化裝置示意圖之一； 1、空氣泵；2、水箱；2-1、水線；3、空氣-水汽相互作用區(qū)；含有顆粒污染的空氣沿箭頭 進(jìn)入空氣泵2 -水箱2 -空氣-水汽相互作用區(qū)3 -凈化后空氣進(jìn)入呼吸面罩。
[0027] 圖2是本發(fā)明便攜式空氣凈化裝置示意圖之二； 1、空氣泵；2、水箱；2-1、水線；3、空氣-水汽相互作用區(qū)；4、水泵；含有顆粒污染的空 氣沿箭頭進(jìn)入空氣泵2 -水箱2 -空氣-水汽相互作用區(qū)3 -凈化后空氣進(jìn)入呼吸面罩。 水泵4將水從水箱2 -空氣-水汽相互作用區(qū)3之間形成循環(huán)。
[0028] 圖3是本發(fā)明個人用空氣凈化裝置示意圖之三； 1、空氣泵；2、水箱；2-1、水線；3、空氣-水汽相互作用區(qū)；4、水泵；與圖2不同的是，空 氣泵1和水泵4是一個雙功能一體式泵，在一個泵體上可以形成各自路徑。
[0029] 圖4是本發(fā)明個人用空氣凈化裝置的空氣-水汽相互作用區(qū)的一個實(shí)施示意圖。 [0030]3、空氣-水汽相互作用區(qū)；3-1、填充物或突起。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本發(fā)明技術(shù)方案的原理是基于用水作為凈化媒體，該裝置包括至少一個泵，該泵 泵送空氣使用戶容易呼吸。該過濾器是一種方便個人攜帶的，重量輕便適合于成人攜帶，或 者穿戴背負(fù)。該裝置也可以作為臺面或者桌子，，例如在辦公室的辦公桌上為工作人員提供 凈化的空氣。個人用空氣凈化器的范疇包括個人便攜式，可攜帶式的凈化器，也包括個人用 辦公桌臺面式的凈化器，或者攜帶式兼臺面式雙功能。作為本發(fā)明的一個方面，該裝置包 括一個呼吸面罩，一個儲水箱，該儲水箱里的水至少是部分填裝了水，一個空氣泵把外面的 含有顆粒物污染的空氣以產(chǎn)生水泡形式送入儲水箱，一個管子至少3mm外徑，該管子連接 呼吸面罩和儲水箱。在這種設(shè)計(jì)下，見圖1，原空氣被空氣泵1送入到水箱2的液面以下， 產(chǎn)生氣泡，這樣一來空氣里的雜質(zhì)，主要是大于10微米的雜質(zhì)就會被洗掉。而沒有被完全 洗掉的顆粒較小的雜質(zhì)會上升進(jìn)入到空氣-水汽相互作用區(qū)3,也是空氣-水汽接觸區(qū)，該 空氣-水汽接觸區(qū)可以是一個盒子狀，或柱狀，或者內(nèi)表面粗糙的管狀，或者是冷凝管式盤 繞型的管狀。在空間上，空氣-水汽相互作用區(qū)3可以是水箱2里水線上方的空間部分，或 者是獨(dú)立的(可拆卸或不可拆卸的）長筒型的柱狀，或者可以是送氣管和水箱連接處的那一 段。在這個空氣-水汽相互作用區(qū)3的空氣-水汽接觸區(qū)里，沉降清洗原理有三種。第一 種原理是細(xì)微顆粒和水蒸汽汽相互作用，然后水蒸汽汽凝結(jié)在這些細(xì)微顆粒上，成為大霧 珠沉降下來，從而起到清洗細(xì)微顆粒的左右。第二種原理是鼓氣泡產(chǎn)生的水霧顆粒也和這 些細(xì)微顆粒直接碰撞作用，顆粒可以被水霧捕獲沉降下來。水霧就是細(xì)小水珠的霧狀分布。 值得一提的是，如果這個空氣-水汽接觸區(qū)的粗糙，那么還有第三種清洗原理，就是內(nèi)表面 的水膜增加了表面積以后也就增加了內(nèi)表面水膜和細(xì)微顆粒碰撞的幾率，同時空氣在粗糙 表面產(chǎn)生湍流，更增加了和表面碰撞機(jī)會。
[0032] 表面粗糙度可以用該表面的實(shí)際面積和表觀面積的比值作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，該比值 傾向于大于1.05，更傾向于大于1.5。還有一種增加空氣-水汽相互作用區(qū)里內(nèi)表面面積 的方法是利用填充物，例如大顆粒的沸石，多孔石，或者玻璃珠，盡管這樣做的代價是增加 氣流流動阻力，需要一個功率較大的泵來配合使用。如圖4示意圖里所顯示一個柱狀相互 作用區(qū)的內(nèi)表面突起或者填充物都能有效增加內(nèi)表面的表面積。
[0033] 特別強(qiáng)調(diào)的是，水霧和顆粒碰撞是直接用細(xì)小水珠捕捉雜質(zhì)顆粒，而小水珠(就是 水霧）可以用各種方法產(chǎn)生，例如壓力噴嘴，超聲，或者強(qiáng)空氣氣流。以上三種過濾原理里 面的水蒸氣撲捉和水霧捕捉原理不同，主要是由于后者是更像降雨的原理，就是飽和水蒸 氣在固體表面顆粒上相變，從氣相變成液相，然后凝結(jié)成水珠沉降下來。飽和水蒸氣可以 多種方法產(chǎn)生，例如可以對水箱做輕微加熱，或者對水箱里的水做超聲震蕩，或者主動鼓 氣泡，或者以上幾種方法結(jié)合使用。作為本發(fā)明的一個發(fā)明點(diǎn)，加熱元件可以在本裝置中 使用，用來加熱水箱中的水使水溫高于進(jìn)口空氣溫度，加熱元件的能源來自電池或普通外 接電源，加熱電阻絲，電阻片或者水箱的本身如果是金屬的話就可以作為加熱電阻。作為本 發(fā)明的一個方面，加熱水箱的熱源可以是電池放電產(chǎn)生的熱，因?yàn)殡姵匾烹娮龉ね苿颖?的工作，與此同時電池放熱，該熱量正好可以被利用來加熱水箱。例如，一個20瓦的電池 對空氣泵放電讓空氣泵做功，其中20%的能量作為熱量放出，就是4瓦的熱功率，加熱一個 250mL的水箱一個小時產(chǎn)生14400焦耳的熱量，可以把水溫提高14°C。這個溫差足以讓水箱 中的水相對于入口的空氣產(chǎn)生較大的過飽和，從而增加水蒸氣凝結(jié)捕捉顆粒物的幾率。此 外，還可以把水事先加熱好，比如加熱到80°C，然后倒入水箱里，水和空氣的溫差更大，除塵 效果會更好。
[0034]作為本發(fā)明的一個方面，送氣泵把含有污染物雜質(zhì)顆粒的空氣泵入水箱液面以 下，并且通過多孔材料產(chǎn)生許多微小氣泡而不是直接通入水箱產(chǎn)生大氣泡。產(chǎn)生微小氣泡 的優(yōu)勢是讓眾多小氣泡比少量的大氣泡有更多大的表面積，空氣和水有更多作用場合，從 而起到良好的初步清洗效果。這步水直接清洗為后面的水汽在空氣-水汽相互作用區(qū)里清 洗提供了良好開端。根據(jù)本發(fā)明使用的多孔材料可以是金屬，塑料，陶瓷，玻璃，玻璃纖維或 者其他無機(jī)材料。
[0035] 作為本發(fā)明的另一方面，在圖2中體現(xiàn)，除了空氣泵1以外，另外可以使用一個水 泵4讓水在裝置中循環(huán)，這樣的優(yōu)點(diǎn)是水從上往下走，空氣從下往上走，上下相互作用對 流清洗。在這種設(shè)計(jì)中，水和空氣在空氣-水汽相互作用區(qū)3中形成相互作用，中間逆向?qū)?流，這