空气净化系统的制作方法

本发明涉及一种空气净化系统。
背景技术：
空气净化系统通常用于通过允许空气与洗涤水接触来去除空气中包含的微粒、气态物质等。作为这样的气液接触式空气净化系统，已知的有洗涤器，其用于对建筑物的空调和外部空调排出的以及各种产品制造期间所排出的废气进行除尘和除臭。在这种洗涤器中，特别地，已知的有填充洗涤器，其使用诸如拉西环、泰勒填料和纤维束等填料。填充洗涤器主要分为垂直类型和水平类型。垂直洗涤器构造成使得空气相对于填料从下方垂直向上流动，而水平洗涤器构造成使得空气相对于填料水平流动。垂直洗涤器通常应用于工业用途，例如用于对各种产品制造期间所排出的废气进行除尘和除臭。然而，由于填充床较高且系统较大，所以垂直洗涤器不适合于家庭使用，即，其不适用于对要进入居住空间的外部空气进行净化，也不适用于对在例如单户住宅和多户住宅等住宅中的居住空间内循环的空气进行净化。另外，在垂直洗涤器中，填料中的洗涤水流动方向(向下)和空气流动方向(向上)彼此相反。因此，当空气流量增加时，洗涤水不会向下流动，会发生溢流，这便导致气液接触变得不充分这一问题。相反，在水平洗涤器中，填料中的洗涤水流动方向(向下)和空气流动方向(水平)的流动方向彼此垂直。由于这个原因，它们的流动不太可能彼此干扰，所以使得其具有防止溢流发生的优点。所以，水平洗涤器有利地用于各种目的。作为向水平洗涤器中的填料提供洗涤水的方法，已知的是从填料的前方(在气流方向上位于填料的上游)和上方提供的多个喷嘴喷射洗涤水的方法(参见例如专利文献1和2)。引文列表专利文献专利文献1：jp06-254345a专利文献2：jp2003-227622a。技术实现要素：技术问题作为喷射洗涤水的方式，通常使用的方法是：从各个喷嘴喷射锥形或金字塔形的洗涤水。填料需要充分润湿，以便高效地除去微粒、气态物质等。当使用以圆锥形或金字塔形喷射洗涤水的方法时，在喷嘴和气液接触单元之间必须有足够的水平距离。这样会增大安装空间，从而造成系统的增大。因此，本发明的目的是提供一种空气净化系统，其能够实现小型化并且能够高效地去除空气中包含的微粒和气态物质。问题的解决方案为达到上述目的，本发明中，一种空气净化系统，包括：设置在壳体内的空气入口和空气出口，以使空气在所述壳体内水平流动；设置在所述空气入口和所述空气出口之间的气液接触单元，其使得通过所述空气入口而被引入所述壳体内的空气与洗涤水发生接触；和洗涤水喷射装置，其相对于空气的空气流动方向设置在所述气液接触单元的上游侧，并且在与所述流动方向交叉的方向上从下向上喷射平面形状的洗涤水。根据该空气净化系统，洗涤水从下方以平面形状喷射到气液接触单元。因此，可以减小充分润湿气液接触单元所需的水平距离。另外，由于通过以平面形状喷射的洗涤水来直接进行气液接触，因此可以增加待处理空气与洗涤水之间接触的机会，从而提高气液接触效率。本发明的有益效果如上所述，本发明可以提供一种空气净化系统，其能够实现小型化并且能够高效地去除空气中包含的微粒和气态物质。附图说明图1是示出本发明第一实施例的空气净化系统的构造的示意图；图2是示出本发明第一实施例的喷嘴的构造示例的截面图；和图3是示出本发明第二实施例的空气净化系统的构造的示意图。具体实施方式下面，将参照附图来对本发明的实施例进行描述。本发明的空气净化系统可以有利地应用于家庭用途，即，用于对要进入居住空间的外部空气进行净化，也用于对例如单户住宅和多户住宅等住宅中的居住空间内循环的空气进行净化。另外，本发明的空气净化系统还可以有利地应用于工业用途，例如用于对来自诸如食品、药品和化学品等产品的制造工厂的废气、来自纸和纸浆厂的废气、来自餐馆企业厨房的废气、来自畜牧业畜舍的臭气、来自动物试验设施的臭气、来自垃圾场的臭气、以及来自废物处理厂的臭气进行处理(例如，净化、除尘和除臭)。(第一实施例)图1是示出本发明第一实施例的空气净化系统的构造的示意图。空气净化系统1构造成使得空气水平地流过壳体2的内部，并且其包括沿着水平方向设置在壳体2的两侧上的空气入口3和空气出口4，设置在空气入口3和空气出口4之间的气液接触单元5，以及将洗涤水喷射到气液接触单元5的喷射喷嘴6,7。这种构造使得通过空气入口3而引入壳体2的空气能够与从气液接触单元5中的喷嘴6,7喷射的洗涤水相接触，从而能够洗涤空气。下面，将对气液接触单元5和喷嘴6,7进行进一步描述。空气净化系统1还包括：存储洗涤水的循环槽8，通过将循环槽8中的洗涤水供应至喷嘴6,7以对其进行循环的循环泵9，以及用洗涤水再填充循环槽8的外部水源10。循环槽8位于壳体2的底部，使得空气在水面上方流动。循环泵9具有通过管道11连接到循环槽8的初级侧(吸入侧)，以及通过管道12连接到喷嘴6,7的次级侧(排出侧)。这使得循环泵9能够循环洗涤水。外部水源10通过管道13连接到壳体2的内部。并且，对设置在管道13中的供给阀14进行控制，以便可以从外部水源10添加洗涤水。另外，用于排出水的排泄阀15连接到循环槽8的底部，从而，如果需要的话，可以更换洗涤水。在所示的实例中，尽管循环泵9设置在壳体2的外部，但是循环泵9也可以设置在壳体2内部，只要它可以循环洗涤水即可。循环泵9也可以是设置在循环槽8内的潜水泵。此外，在所示的实例中，外部水源10连接到壳体2的上部，使得气液接触单元5和下文提到的消除器16可以用另外的水进行洗涤(例如，可以洗掉由该处捕获的微粒和气态物质)。但是，外部水源10也可以连接到壳体2的下部，以用洗涤水直接再填充循环槽8。另一方面，不一定必须设置循环槽8和循环泵9，并且在气液接触单元5中已经与空气接触的洗涤水可以直接被排出。空气净化系统1还包括设置在气液接触单元5和空气出口4之间的消除器(防滴板)16，以及设置在壳体2外部对着空气出口4的鼓风机17。消除器16用于防止喷嘴7喷射出的水的扩散。鼓风机17可以设置在吸入口3一侧，以将外部空气推入壳体2中，只要它能够将外部空气从空气入口3处引入并且将通过气液接触单元5的空气从空气出口4处排出即可。也可以在壳体2的内部设置鼓风机17。此外，可以在消除器16和空气出口4之间设置诸如干燥剂转子等湿度控制装置，以便去除通过使用该气液接触法而得以净化的空气中含有的大量水分。在下文中，将简要描述使用空气净化系统1的空气净化操作。存储在循环槽8中的洗涤水通过循环泵9供给至喷嘴6,7，然后从喷嘴6,7喷向气液接触单元5。同时，启动鼓风机17以使壳体2的内部减压，待净化的空气通过空气入口3被引入壳体2内。被引入的空气被鼓风机17吹动从而在壳体2内水平流动并到达气液接触单元5。到达气液接触单元5的空气与气液接触单元5中的洗涤水实现气液接触，并且，颗粒物质和气态化学物质通过洗涤水从空气中去除。净化后的空气通过鼓风机17经由空气出口4排出。接下来，将进一步描述气液接触单元5和喷嘴6,7。图2是示出了根据该实施例的喷嘴的构造示例的截面图。气液接触单元5的类型没有特别限制，只要气液接触单元5包括允许空气与洗涤水进行气液接触的填料即可。然而，气液接触单元5优选地包括垫状纤维束，因为它具有较低的压力损失以及较高的去除微粒、气态物质等的能力，并且它可以在水平方向上实现尺寸的减小。作为形成纤维束的纤维的原料，可以使用任何物质，只要它可以加工成纤维即可。该物质的实例包括：聚酰胺，如全芳族聚酰胺、尼龙6和尼龙66；聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯；聚(卤代烯烃)，如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯；腈单体，如聚丙烯腈和聚甲基丙烯腈；聚乙烯酯及其水解产物，如聚醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和聚乙烯醇；纤维素纤维，如纤维素、乙酰纤维素和人造丝；和聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。上述纤维束的一个实例是asahikaseihomeproductscorporation生产的saranlock(注册商标)。saranlock是一种三维非织物，通过将高度阻燃的螺旋形saran(注册商标)纤维成型为非纺织纤维织物并与saran乳胶粘合而制成。saranlock因其较大的空间和表面积、较低的气流阻力、较高的过滤效率以及较大的集尘能力而受到青睐。此外，上述纤维束更优选具有高防水性，并且更优选地相对于纤维束表面上的水具有70度或更大的接触角。气液接触单元5优选地布置成使其下端浸入循环槽8中的洗涤水中。这种布置会引起毛细管作用，从而可以防止洗涤水在气液接触单元5上的过度保留(水密封)，进而抑制压力损失的增加。喷嘴6,7分别设置在气液接触单元5的相对于空气流动方向的上游侧和下游侧(下文中也简称为“上游侧”和“下游侧”)。喷嘴6,7包括前喷嘴6和后喷嘴7，其中，前喷嘴6将洗涤水喷射在气液接触单元5的上游侧的表面上(下文中称为“前表面”)，后喷嘴7将洗涤水喷射在气液接触单元5的下游侧的表面上(下文中称为“后表面”)。喷嘴6,7中的每一个连接到例如在沿着气液接触单元5的宽度方向(即气流通道的宽度方向)设置的管子(未示出)中形成的开口处。前喷嘴6和后喷嘴7均布置在循环槽8的水表面附近，并且构造成在与空气流动方向交叉的方向上从下向上喷射平面形状的洗涤水。需要注意的是，“平面形状”包括窗帘形状、膜形状、片形状和扇形状。因此，与例如洗涤水从前侧和后侧以锥形或金字塔形喷射的情况相比，洗涤水可以以更短的距离喷射在气液接触单元5上的更宽区域上。因此，可以减小气液接触单元5和喷嘴6,7之间的水平距离，并且可以在水平方向上节省空间。此外，从喷嘴6,7喷射成平面形状的洗涤水可以直接与待处理的空气接触，并且空气的水平流动可以通过来自下方的喷射水流和伴随喷射水流的气流而得以扩散。因此，除了气液接触单元5之外，可以增加待处理空气与洗涤水之间接触的机会，以提高气液接触效率。因此，可以高效地除去微粒、气态物质等。使用从下方以平面形状喷射洗涤水的喷嘴6,7的优点还在于：均匀地润湿气液接触单元5所需的喷嘴数量得以减少。对于前喷嘴6，在空气流动方向和洗涤水的喷射方向之间形成的夹角优选为65至90度，更优选为75至85度。或者，前喷嘴6可以配置成使得洗涤水的喷射方向可以根据流过壳体2的空气的流速或流量而变化。例如，当空气的流速较高时，也可以从垂直方向(上方)朝着上游侧倾斜的方向上喷射洗涤水。因此，即使当空气的流速改变时，也可以相应地改变洗涤水的喷射方向以适当地润湿气液接触单元5。空气的流速可以通过使用基于空气入口压力(空气入口3处的压力)和空气出口压力(空气出口4处的压力)之间的压力差来计算空气流速的方法来测量。空气的流量可以通过流量计来测量。喷嘴6,7的构造没有特别限制，只要其能够在与空气流动方向交叉的方向上从下向上喷射平面形状的空气流即可。然而，喷嘴6,7中的每一个优选地如图2所示构造。具体地，喷嘴6,7中的每一个优选地包括供给通道21、喷射通道22以及倾斜的引导表面23，其中，供给通道21与用于供应洗涤水的管子连通，喷射通道22与供给通道21连通并且其直径比供给通道21的直径小，引导表面23设置在面向喷射通道22的喷射开口22a的位置处，引导表面23相对于喷射通道22的轴线l倾斜，并且引导表面23构造成沿着倾斜的引导表面23来引导从喷射开口22a喷射的洗涤水，使得洗涤水以平面形状喷射。因此，具有小晶粒尺寸的雾状水可以以平面形状喷射，从而有效地润湿气液接触单元5。特别地，优选使用扇形喷嘴，其需要少量待喷射的水，能够对喷射的水进行分散，并且能够以较低的喷射压力在大面积上喷射水。这种扇形喷嘴的一个实例是由h.ikeuchi有限公司制造的广角平喷嘴(yyp系列)。喷嘴6,7中的每一个可以仅放置在液接触单元5的宽度方向(即气流通道的宽度方向)的中心处，或者，多个喷嘴6和多个喷嘴7可以沿着其宽度方向来放置。用于气液接触单元5的洗涤水喷射装置不限于如上所述的从连接至管子开口的喷嘴来喷射洗涤水的装置，其也可以是例如直接从设置在管子中的多个缝或孔来喷射洗涤水的装置。或者，具有多个缝或孔的管子可以安装在循环槽8中，并且可以将诸如空气等气体供应到管子中以将循环槽8中的洗涤水与气体一起从多个缝或孔处喷射。另外，只要至少在气液接触单元5的上游侧设置洗涤水喷射装置，就不一定必须在下游侧设置洗涤水喷射装置。具体而言，在本实施方式中，只要至少设置前喷嘴6，就不一定必须设置后喷嘴7。用于净化空气的洗涤水没有特别限制，只要其是干净的即可，可以使用自来水、井水、蒸馏水、纯水、电解水等来作为洗涤水。在该实施例中，前喷嘴6和后喷嘴7喷射相同的洗涤水。然而，它们不是必须喷射相同的洗涤水，而是可以喷射不同类型的洗涤水。例如，前喷嘴6可以喷射循环槽8中的循环水，而后喷嘴7可以喷射来自外部水源10的新水(另外的水)，或者，前喷嘴6可以喷射高温的洗涤水，而后喷嘴7可以喷射低温的洗涤水。或者，前喷嘴6可以喷射酸性水，而后喷嘴7可以喷射碱性次氯酸水。在这种情况下，如上所述，已经使用过的洗涤水可以被直接排出，或者可以被收集在一起以进行再处理和再利用。同时，气液接触单元5优选地相对于空气流动方向而朝向上游侧向前倾斜，如图中所示。具体地，气液接触单元5优选地倾斜，使得其上部位于其下部的上游。这种向前倾斜的设置不仅具有增加待处理空气与气液接触单元5中的洗涤水接触的机会以提高气液接触效率的效果，而且还具有以下效果。由于流入壳体2的空气流，从前喷嘴6喷射的一部分洗涤水形成细小的液滴，然后飞溅到下游侧。这种细小的水滴不仅可以有效地润湿气液接触单元5，而且还可以直接与空气接触，捕获空气中所含的微粒和气态物质，并在增加其液滴直径和液滴质量的同时向下流动。由于气液接触单元5朝向上游侧而向前倾斜，因此在从前喷嘴6和气液接触单元5喷射的洗涤水之间形成了具有一定容积的空间，结果，增加了从细小的水滴飞溅到的区域。此外，由于气液接触单元5向前倾斜，气液接触单元5中的洗涤水的流下速度变慢，并且流下方向被填料分散，从而可以实现均匀和适度的保水性。因此，可以增加待处理空气与洗涤水之间接触的机会，以提高微粒和气态物质的去除效率。气液接触单元5朝向上游侧的向前倾斜也有利于缩短必须用作气液接触单元5的洗涤水喷射装置的前喷嘴6的喷射距离(例如，从喷嘴尖端到气液接触单元5的前表面的上端的距离)。具体地，喷射距离的缩短可以减少空气流动的影响，并且还可以降低喷射压力。然而，气液接触单元5的过度向前倾斜对于水平方向的小型化不是优选的。因此，气液接触单元5的倾斜角度(前表面和水平面之间的夹角)优选地在60至85度的范围内。当气液接触单元5朝向上游侧而向前倾斜时，气液接触单元5优选地与壳体2的内部上表面线接触，从而在气液接触单元5与壳体2的内部上表面之间形成空间。具体地，如图所示，气液接触单元5的后表面的上端优选地与壳体2的内部上表面线接触，以形成一空间，其开口朝向位于气液接触单元5的上表面和壳体2的内部上表面之间的上游侧。由于形成这样的空间，当洗涤水从前喷嘴6朝向气液接触单元5喷射时，洗涤水更可能保留在气液接触单元5的上部。因此，可以防止在气液接触单元5的上部的附近区域由于重力的影响而发生水分减少，从而降低了影响气液接触或引起不均匀流动的可能性。另外，由于洗涤水保留在上述空间中，因此可以防止空气在没有接触洗涤液的情况下通过气液接触单元5的较短路径的情况。在所示的实例中，气液接触单元5是具有矩形截面的构件。然而，只要气液接触单元5的上游侧的表面向前倾斜，即使例如该部分具有另一种几何形状，也可以实现与上述类似的效果。换句话说，气液接触单元5优选地在上游侧具有倾斜表面，该倾斜表面倾斜使得其上部位于其下部的上游。如果洗涤水连续喷射，则可以在气液接触单元5的前表面上形成水膜，并且水膜可以夹带流动的空气以连续产生细小的气泡。产生这种细小的气泡还可以改善气液接触效率。从这个角度来说，洗涤水和气液接触单元5的前表面之间的接触角优选在5至30度的范围内，更优选在10至20度的范围内。另外，洗涤水和气液接触单元5的后表面之间的接触角优选在5至30度的范围内。这样，可以促进上述细小气泡的产生，以进一步提高气液接触效率。从前喷嘴6喷射的一些洗涤水形成细小液滴并通过如上所述的空气流向下游侧溅射，其它的则形成水滴并通过撞击例如气液接触单元5而溅射到上游侧。这种现象经常发生在壳体2的内部上表面附近。在该实施例中，为了有效使用溅射到上游侧以便气液接触的液滴，空气净化系统1优选地包括：从前喷嘴6上游侧的壳体2的内侧上表面处向下突出的防水单元18，以及从防水单元18的尖端垂下到循环槽8的水面附近的纤维片19。通过这种结构，溅射到上游侧的水滴可以通过防水单元18而向后并向下流动，或者可以被纤维片19捕获，以用于与待处理的空气实现气液接触的目的。(第二实施例)图3是示出根据该实施例的空气净化系统的又一构造示例的示意图。下文中，与第一实施例的元件类似的元件被配以相同的附图标记(在一些情况下带有下标的附图标记)，并且省略其描述。在图3中，为了简单起见，省略了部分元件。根据该实施例的空气净化系统1包括多个(所示实例中为四个)气液接触单元5a-5d，以及相应的多对(在所示示例中为四对)喷嘴6a-6d，7a-7d，多对喷嘴6a-6d，7a-7d容纳在多个(所示实例中为两个)壳体2a，2b中。具体地，一个气液接触单元5a和一对喷嘴6a，7a容纳在第一壳体2a中，而另外三个气液接触单元5b-5d和三对喷嘴6b-6d，7b-7d容纳在第二壳体2b中。两个壳体2a，2b构造成使得第一壳体2a的空气出口4a通过管道等与第二壳体2b的空气入口3b串联连接，以将从第一壳体2a排出的空气引入到第二壳体2b中。另外，容纳在第二壳体2b中的三个气液接触单元5b-5d沿气流方向布置成一排。这样，在根据该实施方案的空气净化系统1中，可以对待处理空气进行多步处理(连续处理)，以进一步提高微粒和气态物质的去除效率。另外，根据待处理空气的类型、污染程度(例如，空气中含有的污染物的浓度和粒度)、温度、湿度、蒸气压、空气流量、空气流速和压力，可以在气液接触单元5a-5d之中实现配置(例如，形成纤维束的纤维的比表面积)的变化，或者可以在气液接触单元5a-5d之中实现待喷射洗涤水的类型的变化，因此可以更有效地去除微粒和气态物质。用于使洗涤水循环的循环泵可以设置在壳体2a，2b中的每一个中，或者可以仅设置在第二壳体2b中。可以在第二壳体2b中设置多个循环泵，以为例如气液接触单元5b-5d中的每一个来循环洗涤水。此外，根据气液接触单元5b-5d的数量，可以通过诸如板构件、带有缝的板、过滤器和半透膜等隔板将第二壳体2b的循环槽8b分成多个小槽。在这种情况下，小槽之间可能存在高度差，从而使得洗涤水从下游侧流到上游侧。当过滤器用作隔板时，过滤器的孔径可以朝向下游侧而逐渐减小。尽管在该实施例中多个气液接触单元5a-5d沿着气流通道布置成一排，但是多个气液接触单元也可以在与气流通道交叉的方向上布置成一排。因此，可以对待处理空气进行并行处理，以对应于待处理空气流速的增加。或者，为了提高去除效率和待处理空气的流量，多个气液接触单元可以在水平面内的两个方向上堆叠以实现二维排布，并且还可以在垂直方向上进一步堆叠以实现三维排布。如果气液接触单元进行二维或三维排布，则空气流可以不是单向的，并且其可以在壳体内来回流动。下面，将通过具体实例对本发明进行更详细地描述。(实例1)在该实例中，通过使用根据第一实施例的空气净化系统，进行空气净化过程以测量甲醇的去除率(甲醇气体浓度的变化)。在该实施例中使用的空气净化系统没有设置防水单元和纤维片。使用内部空间为宽170mm、高300mm、深350mm的壳体来作为壳体，使用厚度为20mm、宽度为170mm、纤度为75旦尼尔、比表面积为890m2/m3的saranlock(产品编号：cs-120)来作为气液接触单元，并且前表面与水平面之间的夹角为90度。使用厚度为20mm、宽度为170mm、纤度为75旦尼尔、比表面积为890m2/m3的saranlock(产品号：cs-120)来作为消除器。使用由h.ikeuchi有限公司制造的广角扁平喷嘴(型号：1/8myyp030pvc)来作为喷嘴，并且其仅设置在壳体的宽度方向的中心处。来自喷嘴的洗涤水的喷射方向是垂直向上的，并且喷射流量为3l/min。使用通过撞击器将浓度调节至400ppm的甲醇气体来作为待供应至气液接触单元的待处理空气，并且待处理空气的流量为36m3/h。通过在空气入口上游和空气出口下游设置的检测管，根据待处理空气中的甲醇浓度和净化空气中的甲醇浓度计算甲醇的去除率。通过差压计测量压差，作为空气入口的上游侧和空气出口的下游侧之间的压力差。(实例2)除了纤维束的前表面与水平面之间的夹角为80度之外，在与实施例1相同的条件下，测量甲醇的去除率。(比较例1)除了使用h.ikeuchi有限公司制造的fullcone喷嘴(型号：1/8minjjx030pp(fepm)+pps)作为喷嘴并将其放置在气液接触单元的前部和后部之外，在与实施例1相同的条件下，测量甲醇的去除率。(比较例2)除了纤维束的前表面与水平面之间的夹角为80度之外，在与比较例1相同的条件下，测量甲醇的去除率。表1示出了实例1、实例2、比较例1和比较例2中甲醇的去除率和压差的结果。[表1]实例1实例2比较例1比较例2甲醇的去除率[％]78814850压差[pa]2.52.53.03.0已经证实，在实例1和实例2中，与比较例1和2相比，在甲醇的去除率和压差方面都获得了优异的结果。这被认为是由于洗涤水喷射方式的不同，而且被认为是从下面以平面形状将洗涤水喷射到气液接触单元而带来的效果。另一方面，当对实例1和实例2进行比较时，甲醇的去除率在实例2中获得了更好的结果。这被认为是气液接触单元相对于空气流动方向朝着上游侧向上倾斜的而带来的效果。附图标记1：空气净化系统2：壳体3：空气入口4：空气出口5,5-5d：气液接触单元6,6a-6d：前喷嘴(洗涤水喷射装置)7,7a-7d：后喷嘴(额外洗涤水喷射装置)8：循环槽9：循环泵10：外部水源11-13：管道14：供给阀15：排泄阀16：消除器17：鼓风机18：防水单元19：纤维片21：供给通道22：喷射通道22a：喷射开口23：倾斜的引导表面当前第1页12