一种箱式空气净化器的制作方法

本发明属空气净化器技术领域，尤其是涉及一种融合“湿式空气除尘法”和“泡沫式空气除尘法”的技术，通过对“湿式”和“泡沫式”两种除尘技术的结合和创新，能够针对雾霾空气进行净化，去除空气中有毒有害气体和悬浮颗粒物，最终达到空气净化的目的。

由于本发明的通用性，还可以拓展多种用途，例如可用于大规模空气病菌传播时，对空气进行杀菌消毒，防止疾病传播。还可用于空气中负离子浓度的增加而提高空气质量。

背景技术：

随着时代的发展，科技的进步，各种污染及其所带来的后果已日趋明显，并严重的影响着人们的日常生活，危害着大众的健康。总结而言，形成雾霾的原因主要归结为二方面：第一，气象原因；第二，人为原因。雾霾实质属于“非水成物气溶胶”，而其中“雾”形成时相对湿度饱和大于90％，而“霾”形成时相对湿度小于80％。两者共同作用，形成了雾霾。

人为和气象原因具体为：

1、暖湿气流下，地表水蒸气不能上升，空气湿度增加而形成雾。

2、工业废气、汽车尾气、建筑尘埃等下颗粒大量混入雾中，其中所占比例为：土壤尘15％、燃煤18％、工业污染25％、生物质燃烧12％、汽车尾气，垃圾焚烧4％、二次无机气溶胶26％。这些物质与雾混合后便形成了雾霾。

3、由于以上各污染物增加，加上逆温层高空气温大于低空气温，导致了水平静风，垂直逆温，悬浮颗粒不断增多，而使雾霾进一步加重而无法扩散。

以上为形成雾霾的条件因素，下面我们将对雾霾组成物质成分层面进行分析。雾霾由雾和霾混合组成，其中雾的组成物质成分基本为水分子。霾的物质组成成分为：二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物(主要为二氧化氮)、悬浮颗粒物(包含了pm10～2.5)。

通过对物质成分分析及构成雾霾的各种原因的分析，如果仅单纯的减少燃煤，控制生产企业排放的做法不能完全解决雾霾问题，而且所有的限制措施都将制约经济的发展。

现有的空气净化技术众多，大致可分为四大块。分别是：物理式净化、静电式净化、化学净化法、其他净化法。以下将对各净化法做简单的概述。

1、物理式净化法

该净化法分为：吸附性过滤、机械性过滤。其中吸附性过滤载体为活性炭。机械性过滤载体多为“hepa网”两者的工作原理均是通过物理方法将空气中悬浮颗粒吸附到载体上，缺点为该方法不管使用什么载体，只能吸附悬浮颗粒物，而对有毒有害气体不吸收。并且存在吸附效率低，易脱附等缺点。而机械吸附法中使用的“hepa网”在实际工作中需要空气流速低，净化速度慢，而且该载体所使用材料对人体有一定的辐射的缺点。

2、静电式净化法

此净化方法是通过使流经设备的空气中颗粒带电，利用正负电荷相吸的原理，去除空气中悬浮颗粒物。此净化方法缺点为只能吸附空气中一定半径大小的颗粒物，而且对将净化的空气的湿度有一定的要求。且该方法也不能吸附空气中有毒有害气体。

3、化学净化法

此方法又分光催化法、甲醛清除剂法等各药剂法，这些方法均是利用化学物质与空气中有毒有害气体发生化学反应从而吸收有毒有害气体或是将有毒有害气体转化为相对毒害较小的气体。本方法的缺点为所使用化学药剂有一定的毒副作用，处理不好容易引入二次污染，且该方法主要对有毒有害气体物质有用，对悬浮颗粒物的吸收效果不理想。

4、其他净化法

其他空气净化法多为工艺手段，原理基本为物理式净化法和化学净化法。此处仅以涉及本发明的两种方法进行介绍和优缺点的概括。湿式除尘法：此方法利用物理原理，利用高压离心风机，把含尘气体压到装有一定高度的水槽中，经均匀分流后，使气体从下往上流动，然后利用水作为载体，通过“水浴”和“喷雾”两种形式一起作用于空气，喷洒水雾，达到捕捉空气中悬浮颗粒物的功效。该方法缺点为涉及高压设备，能耗大，处理后的空气水分含量大，必须做除雾处理，否则将加重雾霾中雾的含量。该方法之能出去空气中悬浮颗粒物，不能处理有毒有害气体。

泡沫式除尘法：该方法是利用物理原理，通过大通风机的作用，将含尘气体由筒体侧部进入筛板孔，由于气流作用，将筛板上的水吹起一定高度的泡沫层，增大气液接触面积，从而洗掉空气中的悬浮颗粒物。此方法缺点为随着收集的灰尘物越多，气泡孔易堵塞，气泡效果不佳。且只能捕获空气中悬浮颗粒物，不能处理有毒有害气体。

除以上方法外，应用较广的的还有水膜除尘法，此方法工作原理是含尘气体由筒体下部顺切向引入，旋转上升，尘粒受离心力作用而被分离，抛向筒体内壁，被筒体内壁流动的水膜层所吸附但该方法在工作中对空气要求条件较多，如处理空气的含尘量不得大于25％，否则容易导致机身损坏，不能在“结露”的工作环境下使用，否则会损坏设备中布袋，且易滞水。还存在设备高度较大，布置困难等问题。而且该方法同样不能处理空气中有毒有害气体。

技术实现要素：

本发明提供一种能够用于清洁雾霾的清洁器，本发明主要解决以下问题：

1、吸收雾霾中有毒有害气体。利用化学方法，使有毒有害气体与化学物质发生化学反应而被吸收，而不是简单的在大气中稀释或简单的物理吸附。

2、吸附雾霾中的悬浮颗粒物。通过物理方法，捕获并收集pm10～2.5的悬浮颗粒物，完成空气中颗粒物的净化。

3、人为的产生条件从而改变导致形成雾霾的气象因素。通过多个局部形成的微风而影响改变大环境下的水平静风，随之影响垂直逆温，进而打破形成雾霾的气象因素。

本发明的目的是基于“湿式除尘法”和“泡沫除尘法”原理改进结合后的创新。同时解决了以上两种方法的缺点，达到了即可净化空气中有害气体又可除去空去中悬浮颗粒物的净化目的。

本发明通过箱体通道式的设计，只需要使用普通风扇和常温常压下就可以工作，无需高压环境，降低了能耗。将污染空气分阶段进行处理，充分发挥了“湿式除尘法”和“泡沫式除尘法”的优点。且各阶段工作联系紧密，不单独重复耗能，可联系不间断的净化空气，提高净化效率。

本发明需要根本解决的有三个技术问题是：1去除空气中颗粒物、2去除空气中有毒有害气体、3空气净化完成后不引入新的二次污染(包括化学物质和水雾)。以上三个技术问题也正是现阶段所有空气净化装置所涉及的缺点。

本发明针对以上三个问题，采用长方体箱式结构，设计出空气净化通道，让受污染的空气在流经净化通道中分阶段完成受污染空气的净化。由于该设备的通用性，必要时可添加相应简易设备，可拓展多功能使用用途。

本发明的技术方案为：

箱式空气净化器，包括一个呈横卧式的长方形箱体，箱体两头开通，其余四面封闭，箱体分为第一箱体(ⅰ)、第二箱体(ⅱ)、第三箱体(ⅲ)三个部分，在第一箱体(ⅰ)处前端设有风扇(ⅰ-1)将空气导入箱体，在第二箱体(ⅱ)中分三个净化单元依次对空气进行净化处理，在第三箱体(ⅲ)为拓展部分对空气处理段；其中：

第二箱体(ⅱ)中分三个净化单元对空气进行净化处理，分别是：

1)第一净化单元(1)包括在箱体内壁顶部设有储液箱(1-5)，该储液箱通过阀门下接雨淋器喷头(1-4)，雨淋器喷头(1-4)位于横卧式长方形箱体中第一净化单元(1)的顶壁排列且覆盖整个第一净化单元(1)的区域顶部；位于雨淋器下方箱体横截面设有雾化喷头(1-1)，喷雾方向与进风方向相逆，该雾化喷头经导管与设在储液箱(1-5)中的水泵(1-3)相连接；在第一净化单元(1)中对应雨淋器喷头所淋下液体投影面积的底部设置有过滤海绵(1-8)用于过滤和降低噪音；在该过滤海绵下方设有水槽箱(1-9)用于接收雨淋器淋下的液体；在该水槽箱中设有过滤器(1-7)连接水泵(1-6)，该水泵(1-6)通过导管将水槽箱中液体抽回到储液箱(1-5)循环使用；在水槽箱(1-9)上设有排液孔(1-10)用于更换新的液体；

2)第二净化单元(2)包括在箱体内横截面设置有至少两张吸水网(2-1)，在每两张吸水网(2-1)之间设有一空气导流板(2-2)；

3)第三净化单元(3)在箱体顶部设置储液箱(3-3)，在箱体内横截面设有起泡板(3-1)位于第三净化单元的最前端；起泡板(3-1)顶端设有溢流器(3-2)通过导管与储液箱(3-3)相连，由溢流器将液体输送到起泡板板面；在本单元最末端横截面设有破泡网(3-4)，用于使未自然破裂的泡泡破裂；在本净化单元底面设有水槽箱(3-5)，用于收集泡泡破裂后形成的液体；在该水槽箱中设有水泵(3-6)通过导管与储水箱(3-3)相连，将回收液体循环使用；

第三箱体(ⅲ)为拓展部分，采用加装消毒液喷洒或紫外线灯管对空气进行消毒，或加装负离子发生器，增强空气中负离子浓度，从而提高空气质量。

本发明的吸水网采用2-3目的耐酸碱棉网，厚度约为2mm,空气导流板(2-2)为木板，厚度为2mm。

本发明的箱体采用金属框架，板面采用玻璃钢或耐腐板材。

本发明的起泡板(3-1)采用2-5mm厚的木板(3-1-1)，在该木板上均布开设有用于放置起泡器(3-1-3)的开孔(3-1-2)，起泡器(3-1-3)采用吹泡形成器。

本发明的溢流器(3-2)为一圆柱体的溢流器管(3-2-2)，在该圆柱体上切有一直角切口作为溢流口(3-2-3)，导管(3-2-1)底端连接在溢流器(3-2)顶端，储液箱(3-3)通过导管(3-2-1)将制作泡沫的液体送至溢流器(3-2)顶部，溢流器(3-2)再将液体均匀分流至起泡板(3-1)上各起泡器(3-1-3)。

箱式空气净化设备由于采用长方体箱式结构，形成长方空气净化通道，在净化通道中，形成三个净化单元，受污染空气在流经通道单元中连续经过每个净化单元并完成每个净化单元的净化要求，最终完成空气的净化。以下为三个净化单元的技术方案简介：

第一净化单元：

本单元为空气净化第一步，由普通风扇，将受污染空气鼓入箱体通道中，当空气流经此阶段时，由淋雨器淋下的溶液和雾化喷头喷出的雾化溶液颗粒共同作用于流经空气，当溶液与空气接触时，空气中悬浮颗粒物与液体颗粒和雾化液体颗粒发生物理碰撞而被捕获(原理如下雨后空气变清新干净一样)，该阶段所捕获悬浮颗粒物可从较大颗粒物到pm2.5都可捕获。而有毒有害气体与溶液发生化学反应而转化为其他化学物质从而被吸收。而使用的溶液为氢氧化钠溶液，该溶液为碱性溶液，极易和空气中二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物发生化学反应而生成相应的盐，这些生成的相应的盐都可回收，制备成相应的化学制剂，避免了资源浪费和新的污染。该阶段使用的氢氧化钠溶液按使用需求配比，在该阶段中通过循环过滤系统循环使用，直至溶液中有效成分因吸收有害气体反应耗尽后更换新溶液。

该阶段溶液吸收有毒有害气体的化学反应方程式为：

co2+2naoh＝＝＝na2co3+h2o

so2+2naoh＝＝＝na2so3+h2o

no+no2+2naoh＝＝＝2nano2+h2o

经过此阶段净化后的空气，达到了初步的净化要求，去除了有毒有害气体和大部分的空气悬浮颗粒，但因喷雾和雨淋效果产生了氢氧化钠液体小颗粒和雾化颗粒物，将在下一阶段得到处理。

第二净化单元：

此阶段的主要作用是处理第一净化单元后引入的氢氧化钠液滴小颗粒和雾化液体小颗粒。

此阶段将采用空气导流板和吸水滤网完成该阶段的处理要求。

空气导流板结构类似于百叶窗结构，有较大截面积板面，在改变空气流动方向的同时，使带着液滴水分子的空气与导流板板面发生碰撞，水分子在与导流板面碰撞后较大液滴颗粒被板面所捕获，较小雾化颗粒也有部分被捕获。在导流板的后方，设置多孔吸水网，完成未收集的雾化液滴的收集。导流板级数和导流板夹角位置等根据实际情况而定，完成除雾化液滴颗粒为目的。

第三净化阶段：

完成第一、二阶段的净化后，空气已基本达到处理要求，但为了达到较好净化效果和不引入二次污染，特设置此净化阶段。

此阶段是利用“泡沫除尘法”的原理，达到最终的处理要求。通过泡沫法的优点，在空气处理的最后阶段使用此方法，即可除去空气中残余悬浮颗粒物，又可除去空气中残留雾化小液滴颗粒，达到最终处理要求。

该阶段设置有竖直网板，网孔中放置起泡器，起泡液由网板顶端匀速流下，经过板面，并覆盖每个网孔，当空气从第二净化阶段进入此阶段时，必须流经每个网孔进入此阶段，在起泡液和网孔中起泡器共同作用下，不断形成泡泡。流经的空气被包裹于泡泡中，当然空气中残余的悬浮颗粒物和氢氧化钠雾化小液滴颗粒也被包裹于泡泡中，与泡泡内壁发生碰撞而被最终捕获，随着泡泡破裂而被泡泡液捕获。该阶段起泡液按配方配比，呈碱性，在该阶段末端设有拦网，泡泡在产生后一段时间内还未破裂的将在拦网的作用下破裂，破裂后的泡泡累积汇集后又恢复到起泡液时的液体状态，经过循环过滤装置循环使用，直至气泡效果不理想时更换新液。

以上为即为三个净化工艺阶段的简要介绍，虽然划分为三个阶段讲述工艺流程，实际上净化过程为连续不间断的进行。在此阶段后，空气达到净化要求，除此三个净化阶段外，还可以拓展多种功能。例如：在遇到疾病通过空气流传爆发时，可在空气净化末端加装消毒液或药物喷洒，对流经通道的空气进行消毒杀菌处理。也可加装负离子发生器，使流经的空气负离子含量增高而提高空气质量等等。

本发明与以往技术相比的及有益效果：

本发明结构简单，耗能小，易于安装操作，即可除去有毒有害气体，又可除去不同直径空气悬浮颗粒物质。同时可拓展多种功能，完成多种空气净化需求。设备尺寸可大可小，即可做家庭空气净化使用，也可在公共场所作为公共净化设施使用。在公共净化设施使用中，在连续的净化空气过程中，将形成局部微风，多个局部微风流动将改变水平静风，垂直逆温这一形成雾霾的气象因素。

附图说明

图1为本发明剖视结构示意图；

图2为第二净化单元俯视结构示意图；

图3-1为第三净化单元横截面剖视结构示意图；

图3-2-1为溢流器剖视结构示意图；

图3-2为溢流器的左视图。

具体实施方式

见图1至图3-2所示，箱式空气净化器，其特征在于，包括一个呈横卧式的长方形箱体，箱体两头开通，其余四面封闭，箱体分为第一箱体(ⅰ)、第二箱体(ⅱ)、第三箱体(ⅲ)三个部分，在第一箱体(ⅰ)处前端设有风扇(ⅰ-1)将空气导入箱体，在第二箱体(ⅱ)中分三个净化单元依次对空气进行净化处理，在第三箱体(ⅲ)为拓展部分对空气处理段；其中：

第二箱体(ⅱ)中分三个净化单元对空气进行净化处理，分别是：

1)第一净化单元(1)包括在箱体内壁顶部设有储液箱(1-5)，该储液箱通过阀门下接雨淋器喷头(1-4)，雨淋器喷头(1-4)位于横卧式长方形箱体中第一净化单元(1)的顶壁排列且覆盖整个第一净化单元(1)的区域顶部；位于雨淋器下方箱体横截面设有雾化喷头(1-1)，喷雾方向与进风方向相逆，该雾化喷头经导管与设在储液箱(1-5)中的水泵(1-3)相连接；在第一净化单元(1)中对应雨淋器喷头所淋下液体投影面积的底部设置有过滤海绵(1-8)用于过滤和降低噪音；在该过滤海绵下方设有水槽箱(1-9)用于接收雨淋器淋下的液体；在该水槽箱中设有过滤器(1-7)连接水泵(1-6)，该水泵(1-6)通过导管将水槽箱中液体抽回到储液箱(1-5)循环使用；在水槽箱(1-9)上设有排液孔(1-10)用于更换新的液体；

2)第二净化单元(2)包括在箱体内横截面设置有至少两张吸水网(2-1)，在每两张吸水网(2-1)之间设有空气导流板(2-2)；

3)第三净化单元(3)在箱体顶部设置储液箱(3-3)，在箱体内横截面设有起泡板(3-1)位于第三净化单元的最前端；起泡板(3-1)顶端设有溢流器(3-2)通过导管与储液箱(3-3)相连，由溢流器将液体输送到起泡板板面；在本单元最末端横截面设有破泡网(3-4)，用于使未自然破裂的泡泡破裂；在本净化单元底面设有水槽箱(3-5)，用于收集泡泡破裂后形成的液体；在该水槽箱中设有水泵(3-6)通过导管与储水箱(3-3)相连，将回收液体循环使用；

第三箱体(ⅲ)为拓展部分，采用加装消毒液喷洒或紫外线灯管对空气进行消毒，或加装负离子发生器，增强空气中负离子浓度，从而提高空气质量。

本发明吸水网采用2-3目的耐酸碱棉网，厚度约为2mm,空气导流板(2-2)为木板，厚度为2mm。

本发明所述箱体采用金属框架，板面采用玻璃钢或耐腐板材。

本发明起泡板(3-1)采用2-5mm厚的木板(3-1-1)，在该木板上均布开设有用于放置起泡器(3-1-3)的开孔(3-1-2)，起泡器(3-1-3)采用吹泡形成器(吹泡泡玩具顶端的泡泡形成器)。

本发明溢流器(3-2)为一圆柱体的溢流器管(3-2-2)，在该圆柱体上切有一直角切口作为溢流口(3-2-3)，导管(3-2-1)底端连接在溢流器(3-2)顶端，储液箱(3-3)通过导管(3-2-1)将制作泡沫的液体送至溢流器(3-2)顶部，溢流器(3-2)再将液体均匀分流至起泡板(3-1)上各起泡器(3-1-3)，经起泡器产生泡沫。