CN1519510A - 空气洁净***及其空气洁净模组 - Google Patents

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CN1519510A CNA031429505A CN03142950A CN1519510A CN 1519510 A CN1519510 A CN 1519510A CN A031429505 A CNA031429505 A CN A031429505A CN 03142950 A CN03142950 A CN 03142950A CN 1519510 A CN1519510 A CN 1519510A
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�´���
陈勇达
郭博菘
王燕群
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Abstract

一种空气洁净***与一供水***连接，其包括具有一既定空气流向的空气管路及一空气洁净模组。空气洁净模组包括一多孔性阻挡层及相对设置的复数个第一喷嘴及第二喷嘴。多孔性阻挡层完全覆盖空气管路的一截面；第一喷嘴及第二喷嘴与多孔性阻挡层相距一既定距离，并向多孔性阻挡层喷出复数个水幕，以滤除空气中的悬浮粒子及可溶性化学分子。

Description

空气洁净***及其空气洁净模组
技术领域
本发明是有关于一种空气洁净***，特别是有关一种使用于无尘室的空气洁净***。
发明背景
现在新式建筑物的空调***大多都是以水洗式的外气空调箱过滤外界空气中的悬浮污染物及气态分子污染物(Airborne Molecular Contamination，AMC)，如空气中的悬浮微粒及硫化物、氮化物等化学物质。图1为一般外气空调箱的示意图，如图1所示，一般外气空调箱引入的空气会先经过一前段加湿器11，前段加湿器11喷出水雾，一方面提高空气的相对湿度，另一方面以水包覆或是溶解悬浮污染物，当空气通过其后的冷凝器12时，冷凝器12使水份凝结，即可带走空气中一部份的悬浮污染物。完成初步的过滤步骤后，外界空气再由鼓风机13吹入其内部的过滤模组中，进行再过滤。过滤模组具有复数组加湿喷雾器14，其以顺向或逆向设置，持续向管路中喷出水雾，捕捉悬浮污染物。最后，一般的外气空调箱10在其出口处设置有一高密度滤网15，以此高密度滤网15再次过滤空气，再送到建筑物的空调***，提供空调***所需的循环空气。
但是，一般水洗式的外气空调箱所能提供的空气洁净度有限，较不适用于对于洁净度要求较高的无尘室。因此，习知用于无尘室的外气空调箱较一般的外气空调箱增加了多层的过滤网，以增加输出空气的洁净度。
图2A为习知无尘室专用的水洗式外气空调箱的示意图，如图2A所示，无尘室的水洗式外气空调箱20所引入的空气，会先经过一低密度滤网21a或是如前所述的前段加湿器，进行初步过滤，再由鼓风机22将空气吹入内部过滤模组中进行再过滤。请再参考图2B，习知的过滤模组前半具有一冷凝器23a及复数组加湿喷雾器24，每组加湿喷雾器24包括数个喷嘴241，其以顺向或逆向设置，持续向管路中喷出高液/气比的水雾，而被水包覆的悬浮污染物P依序由后面的高密度滤网25、冷凝器23b、低密度滤网21b进行过滤，提高空气的洁净度。此外，在无尘室所用的外气空调箱另具有一化学分子过滤层27，可再过滤空气中的氮化物、硫化物等化学分子，最后再经过一高效率空气过滤网28(High Efficiency Particulate Air Filter，HEPA)，使输出空气达到无尘室所要求的洁净度。
如图2A所示，无尘室的水洗式外气空调箱20是使用喷嘴来产生水雾，以抓住空中的可溶性污染物，如NH3、NOx、SO2等。为了提高过滤效率及空气洁净度，传统水洗式外气空调箱必须以高液/气比的水雾，营造出过饱和状态，以避免水雾再蒸发而影响过滤效率，但是提高水雾的液/气比，其所消耗的过滤水量就会大幅提高，而增加了生产成本。
其次，为了提高空气洁净度，无尘室的水洗式外气空调箱20使用的高密度滤网25，如：不织布、纸帘等，用于去除可溶性污染物及悬浮微粒。但是上述高密度滤网25会使滤网两侧产生过大的压降，若为达到无尘室所定的即定输出空气压力值及即定流速，必须加快鼓风机22的转速，才能使输出空气符合即定要求。因此，无尘室所使用的水洗式外气空调箱其能源使用效率较一般水洗式外气空调箱为低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就在于提供一种具有改良式过滤模组的无尘室用空气洁净***，利用本发明空气洁净模组的结构配置，有效降低鼓风机的最低工作转速，提高水洗式外气空调箱的能源使用效率。其次，藉由本发明的空气洁净模组，减少喷嘴所喷出的水量，以减少单位体积空气的过滤成本及后段滤网的使用寿命。
一种空气洁净模组，其与一供水***连接，适用于一空气管路，该空气洁净模组包括：
一多孔性阻挡层，设置于该空气管路中；以及
复数个第一喷嘴，设置于该空气管路中，并与该多孔性阻挡层相距一既定距离，其中该等第一喷嘴与该供水***连接，使该等第一喷嘴向该多孔性阻挡层喷出复数个第一水幕。
一种空气洁净***，其与一供水***连接，该空气洁净***包括：
一空气管路，具有一既定空气流向；其中还包括：
一空气洁净模组，设置于该空气管路之内，该空气洁净模组包括：
一多孔性阻挡层，是完全覆盖该空气管路的一截面；以及
复数个第一喷嘴，与该多孔性阻挡层相距一既定距离，设置于该空气管路中相对于该既定空气流向的下游侧，其中该等第一喷嘴与该供水***连接，使该等第一喷嘴持续向该多孔性阻挡层喷出复数个第一水幕。
所述的多孔性阻挡层完全覆盖该空气管路的一截面。
所述的多孔性阻挡层为一滤网。
所述的该等第一水幕完全覆盖该多孔性阻挡层。
所述的空气洁净模组还包括：
复数个第二喷嘴，与该多孔性阻挡层相距一既定距离，设置于该空气管路中相对于该等第一喷嘴的另一侧，其中该等第二喷嘴与该供水***连接，使该等第二喷嘴向该多孔性阻挡层喷出复数个第二水幕。
所述的该等第二水幕完全覆盖该多孔性阻挡层。
所述的空气洁净***，其还包括：
一冷凝器，设置于该空气管路相对于该等第一喷嘴的下游侧。
所述的空气洁净***，其还包括：
一化学分子过滤层，设置于该空气管路相对于该冷凝器的下游侧。
所述的空气洁净***，其该化学分子过滤层为一活性碳层。
所述的空气洁净***，其还包括：
一玻璃纤维滤网，设置于该空气管路相对于该化学分子过滤层的下游侧，以过滤空气微粒。
所述的空气洁净***，其还包括：
一加热器，设置于该空气管路相对于该冷凝器的下游侧。
所述的空气洁净***，其还包括：
一风机，设置于该空气管路相对于该空气洁净模组的上游侧，用于将空气吹入该空气管路中。
附图说明
图1为一般水洗式外气空调箱的示意图；
图2A为习知无尘室专用的水洗式外气空调箱的示意图；
图2B为图2A中水洗式外气空调箱喷水过滤的示意图；
图3A为本发明空气洁净模组的立体图；
图3B为本发明空气洁净模组喷水过滤的示意图；
图4为本发明空气洁净***的示意图。
符号说明
10   水洗式外气空调箱
11   前段加湿器
12   冷凝器
13   鼓风机
14   加湿喷雾器
15   高密度滤网
20   无尘室用水洗式外气空调箱
21a，21b  低密度滤网
22   鼓风机
23a，23b  冷凝器
24   加湿器
241   喷嘴
25    高密度滤网
26    加热器
27    化学分子过滤层
28    HEPA过滤层
30    空气洁净模组
31    多孔性阻挡层
32    第一喷嘴
33    第二喷嘴
34    供水***
35    水槽
40    空气洁净***
41    低密度滤网
42    鼓风机
43a，43b   冷凝器
44a，44b   多孔性阻挡层
45a，45b   第一喷嘴
46b   第二喷嘴
47    加热器
48    化学分子过滤层
49    HEPA过滤层
50    供水***
51    水槽
Ain，Aout    空气流向
Win，Wout    水流向
P    悬浮微粒
P′包覆水膜的悬浮微粒
具体实施方式
本发明提供一种适用于空气管路的空气洁净模组，其包括一多孔性阻挡层及复数个第一喷嘴。多孔性阻挡层完全覆盖空气管路的一截面，各第一喷嘴设置于空气管路中，并与多孔性阻挡层相距一既定距离，其中各第一喷嘴与一供水***连接，使第一喷嘴向多孔性阻挡层喷出复数个第一水幕。
在一较佳实施例中，上述多孔性阻挡层为一完全覆盖空气管路一截面的滤网，且上述第一水幕所喷撒的范围完全覆盖多孔性阻挡层。
在一较佳实施例中，空气洁净模组更包括复数个第二喷嘴，设置于空气管路相对于第一喷嘴的一侧，并与该多孔性阻挡层相距该既定距离，其中各第二喷嘴与供水***连接，使第二喷嘴向多孔性阻挡层喷出复数个第二水幕。又，上述第二水幕所喷撒的范围完全覆盖多孔性阻挡层。
本发明还提供另一种空气洁净***，其与一供水***连接，该空气洁净***包括具有一既定空气流向的空气管路及一空气洁净模组。该空气洁净模组，设置于空气管路之内，还包括多孔性阻挡层及复数个第一喷嘴。多孔性阻挡层完全覆盖空气管路的一截面；第一喷嘴与多孔性阻挡层相距一既定距离，且设置于空气管路中相对于既定空气流向的下游侧，其中各第一喷嘴与供水***连接，使第一喷嘴向多孔性阻挡层喷出复数个第一水幕。
在一较佳实施例中，上述多孔性阻挡层为一完全覆盖空气管路一截面的滤网，且上述第一水幕所喷撒的范围完全覆盖多孔性阻挡层。
在一较佳实施例中，空气洁净模组还包括复数个第二喷嘴，设置于空气管路相对于第一喷嘴的一侧，并与该多孔性阻挡层相距该既定距离，其中各第二喷嘴与供水***连接，使第二喷嘴向多孔性阻挡层喷出复数个第二水幕。又。上述第二水幕所喷撒的范围完全覆盖多孔性阻挡层。
在一较佳实施例中，空气洁净***还包括一冷凝器，其设置于空气管路相对于第一喷嘴的下游侧。
在一较佳实施例中，空气洁净***还包括一化学分子过滤层，其设置于空气管路相对于冷凝器的下游侧。又，上述化学分子过滤层为一活性碳层。
在一较佳实施例中，空气洁净***还包括一玻璃纤维滤网，设置于空气管路相对于化学分子过滤层的下游侧，以过滤空气微粒。
在一较佳实施例中，空气洁净***还包括一加热器，其设置于空气管路相对于冷凝器的下游侧。
在一较佳实施例中，空气洁净***还包括一风机，设置于空气管路相对于空气洁净模组的上游侧，用于将空气吹入空气管路中。
请参图3A及图3B，图3A为本发明空气洁净模块的立体图，图3B为空气洁净模块喷水过滤的示意图。如图3A、3B所示，本发明的空气洁净模块30适用于一般大楼或无尘室的空气管路，空气管路的空气流向在图中以箭头Ain及Aout表示，而供水***的纯水流向以Win表示。
本发明的空气洁净模块30包括一多孔性阻挡层31及复数个第一、第二喷嘴32，33。多孔性阻挡层31设置于该空气管路中，并完全覆盖空气管路的一截面。复数个第一喷嘴32设置于多孔性阻挡层31的下游侧，并与多孔性阻挡层31相距一既定距离，且上述的第一喷嘴32与一供水***34连接，使上述第一喷嘴持续向多孔性阻挡层31喷出复数个水幕。此外，复数个第二喷嘴33设置于空气管路相对于第一喷嘴32的一侧，亦即在多孔性阻挡层31的上游侧，并与多孔性阻挡层31相距一既定距离，且上述第二喷嘴33与供水***34连接，使上述第二喷嘴33向多孔性阻挡层31喷出复数个水幕。
在本实施例中，多孔性阻挡层31可以是一具有皱折的低密度滤网，如：Kimre公司的KON-TANETM；供水***34为一增压马达，而第一喷嘴32与第二喷嘴33透过连结管路与供水***34连接，使其可持续将水幕(或是水雾)喷向多孔性阻挡层31。此外，所有水幕所覆盖范围完全覆盖整个多孔性阻挡层31所在的截面，故多孔性阻挡层31会因水的表面张力而形成一含水的阻挡层，增加过滤的效率。
图3B为本发明空气洁净模块喷水过滤的示意图，如图3B所示，第一喷嘴32与第二喷嘴33分别位于多孔性阻挡层31的上游侧及下游侧，且相邻喷嘴所喷出的水幕范围彼此相互重迭，因此，此较佳实施例中，第一喷嘴32与第二喷嘴33所喷出的小水珠可包覆空气中的悬浮微粒，或是使可溶性化学物质溶于小水珠中，再撞击多孔性阻挡层31，让含有可溶性污染物及悬浮微粒P的小水珠黏附其上，藉由水雾累积而形成大水珠，并因重力掉落水盘35中，以达到去除悬浮微粒P及可溶性化学物质的目的。
此外，本发明空气洁净模块的喷嘴不一定要顺向及逆向同时使用，亦可单独以第一喷嘴32搭配一多孔性阻挡层31形成一单一逆洗模块，或是以第二喷嘴33搭配一多孔性阻挡层31形成一单一顺洗模块，或是逆洗模块及顺洗模块搭配使用均可达到所需的要求。
请参阅图4，图4为本发明空气洁净***的示意图。本发明的空气洁净***40适用于一般大楼或无尘室的空气管路，空气管路46的空气流向在图中以箭头Ain及Aout表示，而供水***的纯水流向则以Win及Wout表示。
如图4所示，本发明的空气洁净***40与一供水***50连接，其包括一空气管路46、数个空气洁净模块44，45及其它过滤层。空气洁净模块45为一如前所述的混洗空气洁净模块，其多孔性阻挡层451完全覆盖空气管路46的一截面，而复数个第一喷嘴452设置于多孔性阻挡层451的下游侧，复数个第二喷嘴453设置于多孔性阻挡451的上游侧，两侧喷嘴持续向多孔性阻挡层451喷出水幕，去除悬浮微粒及可溶性化学物质。此外，在空气洁净模块44上游侧还具有另一逆洗空气洁净模块44，其与混洗空气洁净模块44相互搭配，以增加过滤效率。
在此实施例中，多孔性阻挡层441，451可以是一具有皱折的低密度滤网，如：Kimre公司的KON-TANETM；供水***50为一增压马达，而第一喷嘴442，452与第二喷嘴453透过连结管路与供水***50连接，使其可持续将水幕(或是水雾)喷向多孔性阻挡层441，451。此外，所有水幕所覆盖范围完全覆盖整个多孔性阻挡层441，451所在的截面，故多孔性阻挡层441，451会因水的表面张力而形成一含水的阻挡层，增加过滤的效率。
如图4所示，本实施例的空气洁净***所引入的空气，会先经过一低密度滤网41，进行初步过滤，再由鼓风机42将空气吹入内部空气洁净模块中进行再过滤。在进入空气洁净模块前设置有一冷凝器43a，其可藉由冷凝空气中的水气初步过滤污染物，再以后面的空气洁净模块44，45过滤。
本实施例的空气洁净***40还包括另一冷凝器43b，其设置于第一喷嘴452的下游侧，同样可藉由冷凝空气中的水气再次过滤污染物，并使通过空气的相对湿度下降，达到无尘室进气所需的要求。
其次，在冷凝器43b的下游侧，本实施例的空气洁净***40还包括一加热器47，其可加热通过的空气，使刚刚因冷凝器43a，43b而过冷空气，回升到输出所需的温度。
此外，为了再次过滤外空气中的悬浮污染物，如：NH3、NOx、SO2等，本实施例的空气洁净***40在加热器47下游侧还具有一化学分子过滤层(ChemicalFilter)，其可以是一活性碳层，以过滤空气中的可溶性化学分子。在化学分子过滤层的下游侧还具有一高效率空气过滤网(HEPA)，其材质为玻璃纤维、低硼玻璃纤维或是PTFE等，可对输出的空气进行再次过滤，达到无尘室所需的标准。
如图4所示，本发明的空气洁净***40是使用喷嘴来产生水雾，以水雾抓住空中的可溶性污染物及悬浮微粒后，迅速撞击多孔性阻挡层，没有水雾再蒸发的疑虑，故不需使用高液/气比的水，较传统水洗式外气空调箱大幅减少过滤水量，可节省水资源。而水雾迅速撞击多孔性阻挡层，故不用考虑因水雾蒸发而影响过滤效率，因此可降低喷出水的品质要求，而使整体空气洁净***的运转成本下降。
其次，对多孔性阻挡层近距离喷水，可在多孔性阻挡层上形成一水膜，有助于提高过滤效率，提升输出空气的洁净度。
此外，本发明的空气洁净***及空气洁净模块可不采用高密度滤网过滤悬浮微粒及可溶性污染物，因此空气管路中的压损较低，故可减低鼓风机22的最低需求转速，因此，其运转成本亦相形下降。
实验数据
形式 滤网层数 液/气比 移除率(％)            实验状态
    水温(℃)      传导率(us/cm)
顺洗   无 0.56     82％     13.5    ＜10 us/cm
  1层 0.56     87％     13.5    ＜10 us/cm
  无 0.29     81％     13.5     ＜7 us/cm
  1层 0.29     88％     13.5     ＜7 us/cm
逆洗   无 0.56     80％     13.5     ＜7 us/cm
  1层 0.56     90％     13.5      22 us/cm
  无 0.29     63％     13.5     ＜7 us/cm
  1层 0.29     84％     13.5     ＜7 us/cm
混洗   无 1.12     85％     13.5     ＜7 us/cm
  1层 1.12     94％     13.5   15-20 us/cm
  无 0.58     84％     13.5     ＜7 us/cm
  2层 0.58     96％     13.5     ＜7 us/cm
以上为本发明各式空气洁净模块的悬浮污染物移除率的数据，由上表可知，具有多孔性阻挡层的空气洁净模块的悬浮污染物去除率较以水雾过滤悬浮污染物的去除率高。而不具多孔性阻挡层的空气洁净模块当喷嘴水量的液/气比下降时，其去除率会下降，尤其以逆洗方式最为明显，去除率下降了17％，顺洗方式仅下降1％；但是增加了多孔性阻挡层的空气洁净模块，其去除率虽有下降，但整体去除率还是较没有多孔性阻挡层者高。
此外，在混洗模块的实验数据中，悬浮污染物的去除率高达90％以上，因此若如前的实施例以数个混洗、顺洗、逆洗模块搭配使用，则去除率更可提高，且运转成本也较传统水洗式外气空调箱为低。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (18)

1.一种空气洁净模组，其与一供水***连接，适用于一空气管路，其特征在于该空气洁净模组包括：
一多孔性阻挡层，设置于该空气管路中；以及
复数个第一喷嘴，设置于该空气管路中，并与该多孔性阻挡层相距一既定距离，其中该等第一喷嘴与该供水***连接，使该等第一喷嘴向该多孔性阻挡层喷出复数个第一水幕。
2.如权利要求1所述的空气洁净模组，其特征在于该多孔性阻挡层完全覆盖该空气管路的一截面。
3.如权利要求2所述的空气洁净模组，其特征在于该多孔性阻挡层为一滤网。
4.如权利要求1所述的空气洁净模组，其特征在于该等第一水幕完全覆盖该多孔性阻挡层。
5.如权利要求1所述的空气洁净模组，其特征在于还包括：
复数个第二喷嘴，设置于该空气管路相对于该等第一喷嘴的一侧，并与该多孔性阻挡层相距该既定距离，其中该等第二喷嘴与该供水***连接，使该等第二喷嘴向该多孔性阻挡层喷出复数个第二水幕。
6.如权利要求5所述的空气洁净模组，其中该等第二水幕完全覆盖该多孔性阻挡层。
7.一种空气洁净***，其与一供水***连接，该空气洁净***包括：
一空气管路，具有一既定空气流向；其特征在于还包括：
一空气洁净模组，设置于该空气管路之内，该空气洁净模组包括：
一多孔性阻挡层，是完全覆盖该空气管路的一截面；以及
复数个第一喷嘴，与该多孔性阻挡层相距一既定距离，设置于该空气管路中相对于该既定空气流向的下游侧，其中该等第一喷嘴与该供水***连接，使该等第一喷嘴持续向该多孔性阻挡层喷出复数个第一水幕。
8.如权利要求7所述的空气洁净***，其特征在于该多孔性阻挡层完全覆盖该空气管路的一截面。
9.如权利要求8所述的空气洁净***，其特征在于该多孔性阻挡层为一滤网。
10.如权利要求7所述的空气洁净***，其特征在于该等第一水幕完全覆盖该多孔性阻挡层。
11.如权利要求7所述的空气洁净***，其特征在于该空气洁净模组还包括：
复数个第二喷嘴，与该多孔性阻挡层相距一既定距离，设置于该空气管路中相对于该等第一喷嘴的另一侧，其中该等第二喷嘴与该供水***连接，使该等第二喷嘴向该多孔性阻挡层喷出复数个第二水幕。
12.如权利要求11所述的空气洁净***，其特征在于该等第二水幕完全覆盖该多孔性阻挡层。
13.如权利要求7所述的空气洁净***，其特征在于还包括：
一冷凝器，设置于该空气管路相对于该等第一喷嘴的下游侧。
14.如权利要求13所述的空气洁净***，其特征在于还包括：
一化学分子过滤层，设置于该空气管路相对于该冷凝器的下游侧。
15.如权利要求14所述的空气洁净***，其特征在于该化学分子过滤层为一活性碳层。
16.如权利要求14所述的空气洁净***，其特征在于还包括：
一玻璃纤维滤网，设置于该空气管路相对于该化学分子过滤层的下游侧，以过滤空气微粒。
17.如权利要求13所述的空气洁净***，其特征在于还包括：
一加热器，设置于该空气管路相对于该冷凝器的下游侧。
18.如权利要求7所述的空气洁净***，其特征在于还包括：
一风机，设置于该空气管路相对于该空气洁净模组的上游侧，用于将空气吹入该空气管路中。
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