一种在机动车上加装的大气空气净化装置及其系统的制作方法

【技术领域】

本发明涉及环保领域，特别是一种在机动车上加装的大气空气净化装置及其系统。

背景技术：

雾霾，就是雾和霾的总称。

二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项是雾霾主要组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。它们与雾气结合在一起，让天空瞬间变得灰蒙蒙的，影响能见度。颗粒物的英文缩写为pm，常说的pm2.5，也就是直径小于2.5微米的污染物颗粒。城市有毒颗粒物来源：汽车尾气，特别是使用柴油的大型车是排放pm2.5的“重犯”;采用烧煤供暖所产生的废气；工业生产排放的废气；建筑工地和道路交通产生的扬尘以及汽车运动带来的马路扬尘。

雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，多出现于秋冬季节,是近地面层空气中水汽凝结(或凝华)的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化。

霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的。它也能使大气混浊，视野模糊并导致能见度恶化。

在于发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度是饱和的（如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到1可能出现饱和）。

霾的厚度比较厚，可达1—3公里左右。霾与雾、云不一样,与晴空区之间没有明显的边界，霾粒子的分布比较均匀，而且灰霾粒子的尺度比较小，从0.1米到10微米，平均直径大约在1一2微米左右，肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。由于灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾,其散射波长较长的光比较多，因而霾看起来呈黄色或橙灰色。

雾霾的成因有三：（1)城市建筑物的阻挡，在水平方向静风现象增多。（2)垂直方向上出现逆温，高空的气温比低空气温更高的逆温现象，使得大气层低空的空气垂直运动受到限制。（3)空气中悬浮颗粒物的增加。

霾在吸入人的呼吸道后对人体有害，长期吸入严重者会导致死亡。

目前现有解决方案存在结构复杂，制作、运行成本都很高，（如授权公告：cn103111146a，所述一种浇水减轻城市雾霾的装置的专利方案）；或存在装置运行效率低下，除霾效果不确定（如授权公告：cn103174663a，所述专利雾霾天气防治机方案）等缺点。定时洒水降低雾霾，水分蒸发后，雾霾再次飞起的重复污染等问题。

目前，还没有有效降低一个城市的雾霾浓度的人工方法和专用设备。

技术实现要素：

本发明的目的是：发明一种装置及其系统，能减少局部雾霾浓度；同时使用清洁能源，不产生额外污染、不增加能源消耗，不增加环境负担。

本发明解决上述问题，提供如下方案：

为实现上述目的，设计的一种在机动车上加装的大气空气净化装置，其特征在于是：大气空气净化装置是两端开放的箱体，有进风口和出风口和内部净化单元或净化组件组成；内部净化单元包含电捕单元。在机动车上安装有大气空气净化装置，大气空气净化装置将可对流过该装置的空气进行净化，当众多的安装该装置的机动车，在城市中运动，将大量的空气净化，可减低局部雾霾浓度。

所述的在机动车上加装的大气空气净化装置，其特征在于是：安装大气空气净化装置的机动车是公交车；大气空气净化装置内部净化单元包含有匹配光源的光触媒单元。

所述的在机动车上加装的大气空气净化装置，其特征在于是：安装大气空气净化装置的箱体外有接通清洗用液体的结构管件，内部有匹配液体清洗的管道和喷头等构件；有配套的回收洗涤液体的液体回收结构管件；有协助处理已经吸附的雾霾颗粒的可动构件。

所述的在机动车上加装的大气空气净化装置，其特征在于是：空气净化装置的出风口内部有调节风压的装置，调节风压的装置是由hepa材料构成的过滤网；该过滤网可以受控升降；或可折叠；或制成百叶。

所述的在机动车上加装的大气空气净化装置，其特征在于是：进风口处有百叶组件；在进风口百叶前面或后面有金属网；在末端的气体缓冲腔内还装有负氧离子发生器。

所述的在机动车上加装的大气空气净化装置，其特征在于是：空气净化装置的出风口内部有调节风压的装置，调节风压的装置是一个或多个与空气净化装置箱体尺寸匹配的大型风扇或风扇组。

所述的在机动车上加装的大气空气净化装置，其特征在于是：空气净化装置的内部净化单元包含液体喷淋装置和接收液体的储液槽体,储液槽内的液体经过水泵可输送到液体喷淋装置形成循环；其中为了减少液体流散，储液槽有多组隔板或多个箱体组成；并在储液槽的底部有循环水泵及连通液体喷淋喷头的输送液体的管道。

所述的在机动车上加装的大气空气净化装置，其特征在于是：大气空气净化装置的内部净化单元或净化组件；包含但不限于有布袋除尘单元、过滤器除尘单元、电除尘单元、光分解净化单元、吸附净化单元等独立工作单元的独立使用或组合使用；光分解净化单元中的光触媒材料主要有纳米tio2、zno、cds、wo3、fe2o3、pbs、sno2、zns、srtio3、sio2，纳米贵金属；过滤器除尘单元包含hepa材料、除臭过滤网；吸附净化单元包含玛雅蓝过滤吸附、竹炭吸附、活性炭吸附、陶瓷材料、粉煤灰制品；电捕除尘单元包含干法电除尘、湿法电除尘、离子风除尘、低温等离子体除尘等结构；空气净化装置的内部净化单元或净化组件是其中一个或多个组合。

所述的一种在机动车上加装的大气空气净化装置及其系统，其特征是：在机动车上安装有大气空气净化装置，大气空气净化装置将可对流过该装置的空气进行净化，当众多的安装该装置的机动车，在城市中运动，将大量的空气净化，从而减少雾霾浓度。大气空气净化装置可以安装在机动车的顶部，尤其是外部行李架的位置；大气空气净化装置使用车载绿色电源；所述的车载绿色电源包含绿色发电装置和车载可充电电池和匹配的电源管理系统（含电路、控制器等电子部件）；绿色发电装置包含回收车顶的阳光进行光伏发电装置，回收堵车或停车待客的发动机空转能量发电装置；回收机动车刹车和减速的能量发电装置的一种或组合；产生的全部是绿色清洁电力，并储存在车载可充电电池中或直接供应大气空气净化装置使用；车载可充电电池的种类多，包含但不限于镍系列、锰系列、锂系列可充电电池及电池组；匹配的电源管理系统包含的可充电电池配套充电和控制系统，可与汽车自带电池箱（一般是铅蓄电池），与汽车刹车和减速能量采集发电装置，与汽车停车发动机空转能量采集发电装置，与在机动车顶盖上固定有一块或多块太阳能电池板构成的光伏发电装置，与外接充电口的其中一种或多种组合实现电连接。

所述城市除雾霾的方法方法，其特征在于是：空气净化装置有匹配的电池组；电池组包含但不限于是锂系列电池组。

所述太阳能电池板(也称光伏板)是晶硅组件、微晶硅薄膜组件，铟稼硒铜光伏组件，硫化镉太阳能电池组件、砷化镓太阳能电池组件、石墨烯光伏组件的一种或多种组合。

载有空气净化装置的机动车，可以是无轨电车、电瓶车、lng新能源车和燃油、燃气公交车；包括但不限于燃油车、电动车、混合动力车。

载有空气净化装置末端的气体缓冲腔内还装有负氧离子发生器，可以制造负氧离子这种“空气中的维生素”，有益人们的身体健康。

所述城市除雾霾的方法方法，其特征在于是：除尘净化单元包含但不限于布袋除尘单元、过滤器除尘单元、电除尘单元、光分解（光触媒）净化单元、吸附净化单元等独立工作单元的独立使用或组合使用。

光触媒材料主要有纳米tio2、zno、cds、wo3、fe2o3、pbs、sno2、zns、srtio3、sio2等，以及纳米贵金属（铂、铑、钯等）具有更好的光催化性能。

过滤器除尘单元包含但不限于众所周知的hepa、除臭过滤网等。

hepa是（高效率空气微粒滤芯）的缩写，hepa过滤器由一叠连续前后折叠的亚玻璃纤维膜构成，形成波浪状垫片用来放置和支撑过滤界质。空气净化器的hepa高效率微粒滤网呈多层折叠，展开后面积比折叠时可增加约145倍，滤净效能十分出众。

吸附净化单元包含但不限于玛雅蓝过滤吸附、竹炭吸附、活性炭吸附、陶瓷材料、粉煤灰制品。这些既有吸附功能的过滤材料，能过滤最小的微粒。

玛雅蓝是以凹凸棒土及海泡石为基础，加入硅藻土、电气石等其它天然矿物质，经过加工制作而成，其内部孔隙的孔径在0.27～0.98纳米之间，呈晶体排列。同时具有弱电性，甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯的分子直径都在0.4～0.62纳米之间，且都是极性分子，具有优先吸附甲醛、苯、tvoc等有害气体的特点，达到净化空气的效果。

还有很多天然材料可以形成孔径在0.2～1纳米之间，呈晶体排列。同时具有弱电性的吸附过滤材料，包含但不限于陶瓷材料。

电除尘单元包含但不限于众所周知的干法电除尘、湿法电除尘、离子风除尘、低温等离子体等除尘结构。

为了提高空气调温和空气净化组合装置的使用效率，尤其是在阴天和夜晚的使用，所述的在公交车上还安装有可充电电池及配套充电和控制系统，所述可充电电池其能量来源主要大约有三个，大约65%的来自光伏发电，大约20%的来自汽车空转或低档运行发电，大约15%来自的汽车刹车和减速能量采集发电。

还可在纯净空气的出口处安装加湿喷雾器，提高空气质量，减少北方冬季的干燥，这都是本领域技术人员可以自然想到的，也在本发明中。

它是安装在公交车车顶外，使用太阳能光伏发电、刹车发电储能、发动机空转发电储能等自供清洁能源，可以与车载生产人造海边空气的空气净化以及车载空气温度调节装置组合使用。

本发明的有益效果是：

所述的大气空气净化装置是车载大气电捕除霾固霾装置主要作用是除霾、固霾，是城市流动的吸尘器。

本装置，在净化空气过程中，不使用和添加任何化工原料，不产生任何废气或废物。回收的灰尘经过回收系统处理和固化，不会产生二次污染。

本装置，主要工作单元是静电除尘和光触媒分解有害物质的原理，因为是静电场和直流电，因此不会产生电磁振荡和电磁污染。没有电磁振荡就不会对人体细胞产生影响，也就不会对人体产生任何伤害。

本装置，突出特点之一是利用了公交车辆运行时产生的空气流动，产生巨大通量的空气通过电捕，因此不需要大功率的风机工作，因此也没有产生噪声污染。（实际上不是鼓风机完成的空气流动，而是车辆运动产生空气流通量，否则仅仅产生流通空气的能源损耗就会非常巨大；如果本装置不是安装在流动公交车上，而是固定安装在地面，即使不考虑占地问题，就是巨大的风机功耗也是个不小的负担，按照下文计算的北京市例子，仅仅每小时就需要2亿立方米的空气流通量！）

本装置，以改造现有公交车为主，无需更换和停运公交车辆，即可方便的实现增加公交车功能的安装改造。

它可以作为一种“分布式光伏发电系统”的新产品，在夏天它可以把车顶的光伏发电，直接使用在车载空调上用于制冷，节能减排；在冬天它可以把自身发的电使用在车载生产人造海边空气的空气净化装置上，为车厢内提供优质的新鲜空气；还主要用于车载大气微尘电捕器，可以捕捉尘土和pm2.5的微尘。这是目前城市环卫无法做到的。效果比目前，采用的定时洒水降低雾霾，更有优势，尤其是洒水降低雾霾水干后，容易产生二次污染。而电捕固化除霾，不会产生二次污染。

有效利用了公交车车顶的大面积光伏绿色能源发电；不但有效解决了公交车夏季空调制冷的燃油消耗，达到节能减排的目的；还能够为所述的大气空气净化装置（车载大气微尘电捕器）提供电力，直接从大气中电捕雾霾微尘，减低了局部雾霾的pm2.5的浓度，顺应现阶段人民大众以及政府对空气环境污染治理的急迫要求。

众所周知，越靠近地面的雾霾空气污染浓度越高，城市道路两侧的空气污染物浓度显著高于城市周围平均浓度。加装本产品“城市吸尘器”的公交车，不仅能减少自身的污染物排放量，而且可以吸收周围更多的空气污染物。

车载大气微尘电捕器（具有净化雾霾空气污染物的电除尘捕捉器），处理空气量大约为每小时10000立方米。（相当于，一个高300mm宽2250mm的入风口，在公交车时速15公里下的空气流通量。）

如果在北京21000辆公交车上都安装。每小时将可净化两亿立方米的空气，每天按照十个小时计算，可以净化20亿个立方米的空气。

这相当于北京市区1000平方公里面积之内（五环之内面积为710平方公里），两米之下的空气净化一遍。如果扣除房屋占用的体积，相当于五环之内的屋外空气5米之下的部分净化一遍。也相当于每天给北京市补充20亿个立方米的洁净空气(pm2.5降到五以下)。相当于，一天给每一个北京人平均补充了约一百个立方米的洁净空气。日积月累将产生一定的净化空气效果。

所述的大气空气净化装置（车载大气微尘电捕器），主要是电除尘和光触媒的净化空气原理。净化效率可高达95%～99%，能够在一定程度上改善公路两侧的空气质量。能够在一个短暂的时间内有效的改善公路两侧的空气质量。

所述的在机动车上加装的大气空气净化装置，有效解决了现有空气净化器普遍单一采用过滤方式，除尘效果不佳；工业性的电除尘能耗大，发电能源不环保，会产生更多的粉尘，带来的二次污染；定时洒水降低雾霾，水分蒸发后，雾霾再次飞起的重复污染等问题。

所述的大气空气净化装置（车载大气微尘电捕器）安装在每辆公交车上，每辆车的平均能源消耗功率增加三千瓦。每辆车3000w的功耗，如此巨大的净化工程所消耗的巨大电力能源，主要是来自于每辆公交车上的太阳能光伏供电和汽车堵车的时候发动机空转和刹车时的能源回收。使用的全是绿色能源。除了增加光伏板、锂蓄电池、能量回收装置外等一次性投入外，不需要增加额外的能源和资源消耗！实现了“不产生额外污染、不增加能源消耗，不增加环境负担”的发明目标。

虽然很难定量统计其直接效果，但是可以肯定，净化过程将产生一个局部区域的雾霾相对浓度较低的“漏斗区”。甚至在大范围的雾霾区域产生“空洞”，起到了局部降霾的作用。为根本治理雾霾的系统工程争取了时间。减少了对人体的伤害程度。

【附图说明】

下面结合具体实施例的附图做进一步说明

图1实施例1在公交车车顶部匹配安装大气空气净化装置的局部俯视示意图

图2实施例1在公交车车顶部匹配安装大气空气净化装置的去除太阳能光伏板后的局部俯视示意图。

图3实施例1在公交车车顶部匹配安装车载大气空气净化装置的侧俯视示意图

图4实施例1在公交车车顶部匹配安装大气空气净化装置的局部后视示意图

其中,１－机动车（公交车），３－太阳能电池防晒板，33－大气空气净化装置外箱体，38—净化器进风口，41－与空气净化装置箱体尺寸匹配的风扇，

【具体实施方式】

实施例1，如图所示，车载大气空气净化装置是以静电除尘装置为核心的空气净化装置。入风口高300mm宽2250mm长2150mm的长方形箱体33；其整体形状与公交车1顶部匹配。安装在公交车1后部车顶，在外部。上述净化空气过程中，消耗的电力来自于光伏发电、汽车空转或低档运行发电，汽车刹车和减速能量采集发电。这些电可存于车顶的容量12h锂系列可充电电池。电力的缓冲电路中还设有超级电容箱。正常情况下，即使是阴天，上述电力也可以维持空气净化系统工作。电量确实很低时，还可以只开一组净化单元。内部净化单元包含电捕单元和有匹配光源的光触媒单元。经过多级的净化，出口的空气质量将达到特级空气质量要求。

在进风口38百叶前面或后面有金属网，金属网起到阻挡树叶、纸片、塑料袋等杂物作用。空气净化装置的出风口内部有调节风压的装置，由hepa材料构成的过滤网百叶，既起到了补充过滤的作用又起到了调节风速的作用。

一个公交车时速15公里下。携带的大气空气净化装置处理空气量大约为每小时10000立方米。电除尘净化效果中除尘滤高达95～99%；净化后的空气的pm2.5浓度属于国家一级空气标准范围内，是优质空气。

在北京21000辆公交车上都安装。每小时将可净化两亿立方米的空气，每天按照十个小时计算，可以净化20亿个立方米的空气。

20亿个立方米的空气，这相当于北京市区1000平方公里面积之内（五环之内面积为710平方公里），两米之下的空气净化一遍。如果扣除房屋占用的体积，相当于五环之内的屋外空气5米之下的部分净化一遍。也相当于每天给北京市补充20亿个立方米的洁净空气(pm2.5降到15以下)。相当于，一天给每一个北京人平均补充了约一百个立方米的洁净空气。日积月累将产生一定的净化空气效果。