本发明涉及借助于捕捉漂浮在空气中像灰尘这样的细小微粒来净化空气的方法，净化装置和在净化装置中使用的湿气发生器。 空气中漂浮着排出的废气、烟雾、碳酸或亚硫酸气，灰尘、小颗粒，花粉和很多其它的灰尘和微生物而使空气污染。在很多场合，包括电子，医疗和食品工业需要净化空气环境，并且是靠使用净化室和类似的装置来实现的。
根据在净化室中净化空气的传统方法，空气中漂浮的颗粒是借助于风机和过滤器来捕捉的。在这样的方法中，净化室中的空气靠风机循环，过滤器安装在空气循环路径中间，使空气中漂浮的杂质颗粒由于空气通过过滤器而被过滤器捕捉，过滤过的空气再提供给净化室。
通过使用细的过滤网能提高这种过滤方法的净化效果。然而，如果这样做，空气流动的阻力也提高了，即使压力损失也提高了。因此不得不使用具有过高功率的高压风机。或者增加空气循环次数。通常，过滤器的过滤特性是用捕捉0.3μm或更小的颗粒地效果来评价的。然而，为了使这个效果提高到99%或更高，需要使用更细网眼的过滤器。在这种情况下，压力损失如此之高，以致于所使用的带过滤器的高压风机需要较高的设备费用。
如果为了降低设备成本而使用商业上可用的空气净化装置，则该过滤器的过滤特性太低以致不能捕捉0.3μm或更小的细颗粒。而且，在净化装置启动后要很长时间才能得到预定的净化状态。
考虑到这些情况而产生了本发明，其目的是提供一种空气净化方法和净化装置，使用通常特性的过滤器短时间内就能捕捉到细小的颗粒，而且在净化装置中使用了湿气发生器。
为了实现上述的目的，根据本发明的空气净化方法包括如下步骤：产生细小的水珠，通过使细小的水珠与漂浮的杂质颗粒结合使空气中漂浮的杂质颗粒膨胀;用过滤器捕捉膨胀的漂浮杂质颗粒。
此外，根据本发明的空气净化装置包括：具有空气入口和出口的气室;气室中的用以产生细小水珠的湿气发生器;用使湿气发生器产生的细小水珠与空气混和的输送装置，通过空气出口，输送生成的混合物进入气室外部空间以便在外部空间中漂浮的杂质颗粒与细小水珠结合使漂浮的杂质颗粒膨胀，而且把膨胀的颗粒通过空气入口吸到气室中;在空气入口处装有过滤器用来捕捉通过空气入口的空气中的漂浮颗粒。
根据照这样安排的本发明的空气净化方法和空气净化装置，细小的水珠与空气中细小的漂浮的杂质颗粒结合，0.3μm或更小的漂浮颗粒膨胀到大于0.3μm。这些大的颗粒很容易被过滤器捕捉到或被滤掉。
这样，不使用特殊细眼的过滤器就能有效地捕捉到漂浮的颗粒，而是在短时间内空气就能净化到预定的程度。此外，不需要使用高压风机，使设备费用不可能太高。
根据本发明的湿气发生器包括：一对旋转件，它们相互对置并彼此相连以便整体旋转，它们之间有一预定的间隙;装有水的蓄水池;一根吸管，一端接到一个旋转件的旋转中心并通到间隙处，而另一端插入蓄水池的水中;使旋转件旋转以在旋转件之间靠离心力产生负压的驱动装置，把水从蓄水池靠负压通过吸管吸到间隙处;靠旋转件的离心力把间隙处的水散开并喷射出去。
根据照这样构成的湿气发生器，由于旋转件旋转，在一对旋转件之间的间隙内借助于离心力产生负压，蓄水池内的水通过吸管借助于负压吸到间隙中。这样，把水吸上来并不需要单独的泵，这样，设备部分的数量和功率消耗能够降低，整个设备的制造成本能够更低。
因为这一对旋转件之间的间隙处的水被离心力散开，以致使水雾化并喷射到空气中，在空气附近产生负离子，而喷射的水带有和负离子相等的正电荷。这个现象被称之为“兰纳德（Lenard′s）效应或“瀑布”效应，这是因为在瀑布附近的空气中存在有大量的负离子。根据很多临床情况的报告，带有高负离子密度的空气是治疗某些慢性病或综合症的镇静剂，例如疲倦或疲劳的感觉，肩部劳损，虚弱，紧张，头痛，气喘、风湿，神经痛，皮肤病，心脏病等。这样，上述的微小水珠能捕捉空气中的杂质并使空气适度湿润，因此，改善我们的生活环境。
本发明另外的目的和优点将在下文的描述中陈述，一部分从描述中可知是明显的，或者可以由本发明的实践学到。本发明的目的和优点可通过附加权利要求特别指出的手段和其结合实现和达到。
组成说明书的一部分并使之具体化的附图描述了本发明优选的实施例，而且和上文给出的一般描述与下文给出的优选实施例的详细描述一起用来解释本发明的原理。
图1到图4表示出根据本发明一个实施例的空气净化装置，其中：
图1是描述该装置外轮廓的剖视图;
图2是沿图1A-A线的剖视图;
图3是该装置中湿气发生器的部分分解剖视图;
图4是根据本发明实施例空气净化装置与常规空气净化装置之间就它们捕捉空气中漂浮颗粒能力的对照图。
图5是图解表示根据本发明另一个实施例的空气净化装置的剖视图。
根据本发明一个实施例的空气净化装置以及空气净化方法将参照附图描述。
如图1所示，该空气净化装置包括有一个基本是长方形盒子的气室100。在气室100的一个侧壁上有空气入口110，而在相对的另一个侧壁上部有空气出口120。该入口110带有过滤器130以用于过滤空气中漂浮的杂质粒子。用于排风的风机140装在气室100内，并接在出口120处。风机140把空气从气室100排出到室外的空间去，即净化房间200，而通过空气入口110和过滤器130把空气从该净化房间吸入到气室中。
该净化装置带有一个湿气发生器150，它安装在气室100内并产生细小的湿气。在这个实施例中，所用的发生器150是借助于旋转盘的离心力把水喷出的装置。下面详细描述这个湿气发生器的结构。
如图1至图3所示，湿气发生器150包括一个位于气室100内的水箱1。该水箱1是顶部敞开的盒子，如尺寸为300mm×200mm，高度是90mm。水箱1装有预定量水3，大约是2公升。而且在水箱1中设置有园柱形的水过滤器2。该过滤器是可移动地，下端紧贴在水箱的底部;而上端敞开，处于水表面以上。可移动地，兼作底盖的底板5连接到水箱1上敞开部分。在底板5和水箱1中的水表面之间形成了湿气腔4。底板5有一个园孔6，在园孔6上方固定的一个台7。台7上安装有作为驱动装置的马达8。在台7和底板5之间形成一个间隙9，空气可通过间隙9和园孔6流入水箱1中。
固定在台7上的马达8的马达轴10通过孔6延伸到水箱1中。作为旋转件的一对旋转板11和12连接在轴10的下部。这些板11和12每个都呈盘状，外径大约为140mm，它们之间的间隔大约为0.5至1.5mm。尤其是，上旋转板11有和马达轴10下端连接的中心部分并和轴10垂直。下旋转板12与旋转板11同轴，两个板之间有细小的间隙13。旋转板11和12的各自外缘部分与在它们之间的多个间隔垫紧固在一起。这样，板11和12就设置在湿气腔4中以致它们靠马达8能整体旋转。板11和12的旋转速度大约为3000转/分。
在下旋转板12旋转中心附近形成一个孔。具有内径大约为2至5mm的吸管15的上端固定在这个孔上。吸管15的下端延伸靠近水箱1的底。并插入由水过滤器2所围的区域的水3中。
孔6和马达8由装在底板5上的马达罩16盖上。装在罩16上的吸风机17把空气从气室100中强制引到罩16内部。在马达罩16内的空气通过台7与底板5之间形成的间隙9和孔6引入到水箱1中的湿气腔4中。
多个导板18安装在底板5下表面远离旋转板11和12的地方。板18在湿气腔4内形成了一个通路19，空气通过该通路曲折流动。
一个气-水分离管20装在底板5的端部并沿着垂直于底板的方向延伸。管20呈园柱形并且在管内有很多隔板21。管20的下端朝湿气腔开口，湿气传送导管22与管20的上端连接。导管22的上端连接在气室100内的风机140的传送侧。风机140吸入气室100中的空气，把吸入的空气和通过导管22输送的细湿气混合，把混合过湿空气通过空气排气口120吹到净化的房间200中去。
在底板5的下表面的角部分别固定有支承腿24。这些支承腿向下延伸，长度超过吸管15和导板18。这样，当底板5从水箱1移动并设置在某些平滑的支承表面上时，腿24支承底板5，避免管15和板18的下端和这个支承表面接触。
下面描述照这样构成的空气净化装置的操作以及空气净化方法。
当电源开关（未画出）开动时，风机140，吸风机17和马达8启动。
风机140吸入气室100内的空气并加压，通过空气出口120把压缩空气排到净化的房间200中去。由此，气室100内的压力下降，以致外边的空气通过空气入口110吸入到气室100中。由于空气从净化房间200流动要经过入口110进入气室100中，它要通过过滤器130。于是，空气中的灰尘或其它漂浮的杂质颗粒被过滤器130滤掉，使净化或过滤过的空气进入气室100中。净化过的空气通过空气出口用风机140排出到净化房间200中去。这样，由于净化房间200中的空气循环通过空气净化装置，它是过滤掉杂质颗粒并被净化的。
当气室100中的吸风机17运转时，气室内空气引入到马达罩16内的空间，并通过台7与底板5之间的间隙9，孔6送到湿气腔4中。空气通过导板18之间的曲折通路19从湿气腔4并通过气-水分离管20，传送管22和风机140从空气出口120排出。
由于气流是由风机140和吸风机17形成的，马达8带动旋转板11，12和吸风管15同步旋转。由于板11和12照这样旋转，在板11和12之间的细小间隙13内的空气中产生了离心力。该离心力在间隙13的中心区产生负压，以致使吸管15内的压力是负的。因此，水箱1中的水3通过吸管15吸到间隙13中。这是在水通过过滤器2之后发生的。
进入间隙13中的水被板11和12的离心力围绕旋转板11和12散开。由此，水被撕裂并喷成雾状。当水照这样变成细小的水滴时，带有很小颗粒直径如0.3μm的湿气就产生了。这样，在水箱1中的湿气腔4内就产生了细微的湿气，并且和通过底板5上的孔6引入的空气混合。
在这种情况下，没有喷射出去产生较大的水滴由重力落回到水箱1中。由于水被分裂并喷射到空气中，在空气附近产生了负离子，这样，空气被负离子化，即所谓的“兰纳德”效应（Lenard′s）。这样，在湿气腔4内产生了大量的负离子。
负离子化的空气和细小湿气造成的混合气沿着湿气腔4内的空气流流动，通过导板18之间的曲折道路19。这样，混合气对着水箱1和底板5的内表面或导板18或承受壁表面之间的阻力流动。结果，混合气中包含的带有相对高动能的大粒子湿气粘附到底板5和导板18的表面上，沿着这些墙壁表面下落到水箱1中。另外，湿气和空气的混合气通过气-水分离导管20。这样做，混合气对着挡板21流动，使较小的水滴粘附在板21上。这样，只有很小颗粒的湿气随着空气通过传送管22输送到风机140中。这种细小的湿气进一步和吸入到风机140中的空气混合，所造成的混合气通过空气出口120排到净化的房间200中。在净化的房间200中，诸如灰尘、煤烟、烟尘，一些气体、衍生物等空气中的漂浮的颗粒与这细小的湿气结合，因此而膨胀并增加了它们的直径。当这些较大的漂浮颗粒通过其空气入口110进入气室100时被过滤器130滤掉。
从空气出口120流出的空气的湿度处于75%到80%的范围，并且在一立方米的空气中能测到60，000至200，000个负离子。水的消耗，随房间的温度从50cc/h至100cc/h变化。如果，水箱1中水的容量是2公升，因此，连续操作10小时的条件下水消耗了一半。
按照这种方式的净化方法和装置，甚至在通常条件不能滤掉的细小漂浮的杂质颗粒使用通常的过滤器130也能被滤掉，这是由于这些颗粒和湿气结合后膨胀了。
因此，使用特殊细筛或大功率风机就是不必要的。而且，净化房间的清洁度在较短的时间内也能改善，以致能较快地产生清洁的大气环境。
为了检验用这种方式构成的空气净化装置的净化效果，本发明由此进行了下列试验。
在这种净化装置中作为130的是HEPA过滤器，它适合用于三菱重工业有限公司（Mitsubishi Heavy Industries Ltd.）的空气净化装置。这种过滤器对0.3μm颗粒的一般收集效率是64%。净化房间200内的漂浮颗粒的数量是按照风机140的送风量调节到3.0米3/分的条件下，情况A和B测量的。在情况A中（本发明），气室100中的湿气发生器150和风机140同时操作。在情况B中，湿气发生器不运行。湿气发生器150中的吸风机17的送风量调节到0.5米3/分。所用的净化房间200是容积为24米3的日本式六席（Six-mat）房间。两名吸烟者在房间内吸烟后，房间内保留的漂浮颗粒的数量随着时间的推移而一起测量。
图4表示出测量结果。在图4中，特性曲线A总和B总单独表示出保留的漂浮颗粒的总量。当为了用过滤器130滤掉漂浮颗粒同时操作湿气发生器150和风机140时，空气中保留的漂浮颗粒的数量在一小时内能减少到每0.01呎3有20，000个或更少，如特性曲线A总所示。这样就证实了在较短时间内能得到高的清洁度。
在情况B中，与此对比，只靠风机140运行而不运行湿气发生器150，用过滤器130滤掉漂浮的颗粒。为了把保留的漂浮颗粒限制在每0.01呎3有50，000个颗粒或更少，需要连续运行2.5小时，如特性曲线B总所示，这就说明了净化效率低。
然而，在图4中，特性曲线A1.0和B1.0分别表示空气中保留的直径为1.0μm或更大的漂浮颗粒的数量的测量结果。在对于情况A的特性曲线A1.0对于情况B的特性曲线B1.0之间所保留的漂浮颗粒数量没有实质差别。这是因为颗粒如此之大使得过滤器130的过滤作用没有特殊变化，这点是可信的。
另一方面，在图4中，特性曲线A0.5和B0.5分别表示空气中保留的直径为0.5μm的颗粒数量的测量结果。能看出，在情况A中保留的漂浮颗粒减少一定数量作用的时间（特性曲线A0.5所示）比情况B中的短（特性曲线B0.5所示）。
然而，在图4中特性曲线A0.3和B0.3分别表示了空气中保留的直径为0.3μm的颗粒数量的测量结果。能够看出，情况A中保留漂浮颗粒减少一定数量作用的时间（特性曲线A0.3所示）比情况B中所用的时间短的多（特性曲线B0.3所示）。
从这些试验结果可以确定，漂浮在空气中杂质的颗粒越小，本实例中空气净化装置的效果越有效。这可能是因为喷射到空气中的细小湿气与空气中漂浮的杂质颗粒结合在一起，从而增加了颗粒的尺寸，以致过滤器130能够容易地滤掉这些漂浮颗粒。
在图4中，特性曲线A0.5，B0.5，A0.3和B0.3在设备开始运行后的几分钟内有所上升，表示颗粒的数量暂时有所增加。这归因于存在有从地板，天花板和房间，墙壁被气流吹动漂浮的颗粒。特性曲线A0.5和A0.3呈现出的暂时急剧上升还因为喷射的细小湿气被作为颗粒测量到。
从这些试验结果能理解到根据本实施例的净化方法和装置能提供强的空气净化能力，并在短时间内增高大气环境的清洁度。
由于水由一对旋转板11和12的离心力撕裂并喷射到空气中，在空气附近产生了负离子，这就是空气被负离子化。这样，在水箱1内的湿气腔4中存在大量的负离子。负离子化的空气以及细小的湿气由风机140吹到净化的房间200中，随后它使静电荷中和。因此，由电力粘附在房间墙壁上的细小颗粒又被释放出来并在空气中自由漂浮，使得它们变得易于和湿气结合。这样，滤掉房间中的细小颗粒的效果进一步提高了，以致净化效果改善了。
由于湿气发生器150通过吸管15靠一对旋转板11和12的离心力从水箱1中吸上水来，不需要使用任何特殊的泵把水送到板11和12中间，因此，设备能使用简单的结构，要求低的能耗。
在湿气发生器150中产生的细小水珠的尺寸最好为0.3μm或更小。虽然，通常的过滤器对滤掉大于0.3μm的颗粒具有好的能力，但它们滤掉0.3μm或更小的颗粒的能力较差。因此，这样的过滤器使得保留在空气中0.3μm或更小的漂浮颗粒的比例较高。在这些小的漂浮颗粒与湿气结合中，构成湿气的水珠能够和尺寸相等的小漂浮粒子结合。因此，水珠的大小应接近漂浮的大小，即0.3μm或更小。
在这些情况中，观察到上述实施例中在旋转板11和12的直径为140mm，板11和12之间的间隙的宽度为1.5mm，板11和12的旋转速度为2900转/分的条件下湿气发生器150产生的湿气的平均粒子直径为0.28μm。0.1至0.5μm的细小颗粒的数量为每0.01立方呎不少于1百万，而且0.3μm的细小颗粒的数量被认为是相当的多。
马达8，马达罩16，吸风机17，气-水分离管20，传送管22集中设置在底板5上，紧靠在水箱1的顶口位置，而水箱1是可移动地安装在底板5上。因此，对滑动很敏感的水箱1在移动后能很容易地清扫。这样，水箱1能够保持清洁。然后，如果水箱能制造的相对较小，就要勤更换水，使清洁的状态能保持的更有效。
水箱1中的过滤器2滤掉水中的灰尘。如果在水箱中产生旋涡，水有时就不能通过吸管15吸上来。然而，由于管15的下端靠过滤器2离开了旋涡，水箱1中的水能够通过管15平稳地吸上来。
本发明不仅仅局限于上述的实施例是可以理解的，本领域中熟练的人不用离开本发明的范围和精神可以进行很多变化和改进。
例如，湿气发生器150就不局限于靠利用一对旋转板11和12的离心力喷水雾这种形式，可用图5中所示的增湿器50来替代。增湿器50的细节描述省略了，因为商业上可买到用于此目的的产品。这种增湿器可以是加热型的或者是超声波型的。在这种情况下，靠湿气发生部件52使容器51中的水雾化，并通过出口53喷出。
使用这种方式的湿气发生器结构能够得到和上述实施例同样的效果。
然而，如上所述，排到净化房间200中的湿气水珠的尺寸最好限制在0.3μm或更小。然而，如果用湿气发生器150产生的湿气包含有超过0.3μm的大水珠，大家明白房间200的内壁上可能变湿。为了防止这样，滤掉大水珠的过滤器可以安装在气室100的空气出口120处。