CN1004860B - 悬浮在空气中的超细雾的生成方法 - Google Patents

Abstract

采用悬浮有雾的空气可以对工作室内部进行净化，这种雾的含量在每立方米英尺中应当有２，０００，０００多个雾点，超过５，０００，０００个更好，最好是超过１０，０００，０００个，这种超细雾颗粒或微水滴的大小应在０．５微米以下，其生成方法是将空气流经一个雾化室，室内有一个喷水管，其上带有许多个直径为０．２－８毫米，最好是０．５－３毫米的喷嘴，在以表压力为０．３－５．５公斤／厘米²，最好是０．５－２．５公斤／厘米²的压力下对着与喷嘴距离为１０－１５０厘米的侧壁进行喷水。

Description

一种室内净化的方法

本发明涉及一种悬浮在空气中的超细雾或微水滴的生成方法，在每立方英尺中悬浮有2，000，000多个，超过5，000，000个更好，最好是超过10，000，000个细的雾点或微水滴，并用这种悬浮的超细雾点应用于室内净化的方法。

在医院，制药厂，食物加工厂，冷冻食物贮藏室，图书馆，实验室及其它类似的场所需要进行除尘，除微生物和净化空气。在这方面，已有通常采用的在工作室的进口处送入经过过滤器过滤的清洁空气或者通过设置的气窗送入清洁空气。在采用这些方法，甚至与一个空气簇射室联合使用的方法来达到满意的净化空气的质量要求，仍然遇到很多困难。

所以在现时可认为，在大规模集成（LSI）和超大规模集成（VLSI）元件的工业化的制造厂在外科手术室，精密仪器清洗车间，无菌食物加工厂，冷冻贮藏室以及在需要严格控制细菌，病毒和对颗粒尺寸小于0.5微米的尘埃侵入的类似地方提供工业规模的超净化空气或气体几乎是不可能的。

在此情势下，本发明的目的在于满足这强烈需求，即发明一个在冷冻贮藏室，手术室，制造厂以及其它各类工业范围的类似场所内建立高度净化的方法。

通过对悬浮在空气中的雾点的吸附空气净化现象的刻苦研究，最终发现除了空气中的尘埃颗粒外，甚至细菌，霉菌，孢子和病毒都能通过利用空气中所含有的喷入的细微雾点或微水滴，及雾点的吸附作用被清除掉。所用的雾点颗粒很小，实际上要小于0.5微米，其比率为每立方英尺的含量应有2，000，000个以上，超过5，000，000个更好，最好是超过10，000，000个颗粒。

出乎意料的是，业已发现在一个气体环境中，悬浮着如此细密的微水滴能够显示其净化效果，而尽管在气体中存在着超微水滴，但并未弄湿该种气氛中的物品。进一步研究发现通过把普通的气体经过一个具有悬浮的超细雾点的气体环境能够使该普通气体达到高度净化的状态，然后将这种高度净化的气体直接通入工作室，特定的空间或任何需要提供这种超净化气体的场合。

本发明是提供一种使用喷水装置净化室内的方法，该喷水装置包括一圆筒形雾化室，该雾化室有一内壁和由该雾化室的端壁同心支承和延伸通过雾化室的喷水管，该喷水管有沿雾化室内的喷水管部分分布的若干快速直射喷嘴，该方法包括下列步骤：

在0.3～55公斤/厘米表压力下，从该喷水管的若干喷嘴喷水，每个喷嘴有其直径为0.2～8毫米的喷口，以使所喷射的水射撞喷水装置雾化室的内壁，该内壁与喷嘴之间的距离为10～150厘米，从而形成大量雾点;

通过将空气通入和流经由上述喷射步骤产生的大量的雾点，形成每立方英尺内不少于2，000，000个其尺寸不大于0.5微米的悬浮的雾点，同时通过该流通空气的离心作用，分离出其尺寸大于0.5微米的雾点;

将在喷水装置内产生的气-水悬浮流入和通过室内。

形成悬浮雾点的步骤包括在每立方英寸尺中生成不少于5，000，000个和每尺寸基本不大于0.5微米的悬浮雾点。形成悬浮雾点的步骤还包括在每立方英尺中生成不少于10，000，000个和每个尺寸基本不大于0.5微米的悬浮雾点。

在附图中：

图1是本发明的雾化实施方案的纵向示意剖视图;

图2是图1所示的雾化器的中间部分的横向示意剖视图;

图3是一个去除雾点颗粒的旋流器的截面示意视图;

图4是一个与图1所示的喷雾器相似的本发明的另一个实施方案图;

图5是图4所示的喷雾器上部的横向截面示意图;

图6是图4所示的喷雾器中部的横向截面示意图;

图7是应用于一个实际的半导体元件制造厂的空气净化系统的示意图;

图8是一个联接在喷雾器后部的热交换器的截面示意剖视图;

图9是热交换器的上部的一个横截面示意剖视图。

按照本发明的喷雾器设有一个喷水管，它包括直径为0.2-8毫米，最好是0.5-3毫米的喷咀30至1500个。水是在高压力下输到喷水管，并在0.3-5.5公斤/厘米，最好是在0.5-2.5公斤/厘米的压力（表压力）下通过喷咀喷出来，每个喷咀的喷射率为1-3升/分。在15-50米/秒速度和在喷射率3-300米/分下，将空气输送至喷雾室内，对距离喷咀10-150厘米的壁喷射，雾化成超细微水滴并由此而产生出直径小于0.5微米，在每立方英尺中含有2，000，000多个，超过5，000，000更好，最好是超过10，000，000个的超细雾点。

现参考附图具体地描述本发明的方法，这些附图显示了各种适于执行本发明方法的装置。

首先参看图1，该图所描述的喷雾器是执行本发明所必需的最基本的形式。喷雾器1设有若干喷水管2，该喷水管是沿着喷雾室的内壁表面伸延，每个喷水管上带有许多个喷咀3，各个喷咀的位置最好是与相对喷水管上的喷咀位置交错排列。更具体地说，每个喷水管上设有30-1500个直径为0.2-8毫米，最好是0.5-3毫米喷咀，在0.3-5.5公斤/厘米，最好是0.5-2.5公斤/厘米的压力（表压力）下，朝着对面的内壁表面喷水，该表面与喷咀的距离为10-150厘米。

喷出的水对着内壁表面溅散，并雾化成超细微水滴，所以在喷雾器内是充满着这样的超细雾点的。另一方面，空气在15-50米/秒的速度和3-3000米/分的流量下透过一个进气口4，吹入喷雾室1内，从而在通过空气出口5，离开喷雾室以前生成每立方英尺中含有2，000，000多个，超过5，000，000个更好，最好是超10，000，000个超细雾点。为了去除可能会产生的不适合的大水滴，由出气口5排出的空气，通过一个切向进气口7送入一个旋流器6内。通过旋流器的含有超细雾点的空气，循环送入一个或若干个需要净化的工作室，然后再返回喷雾室进行再循环。

图4至图9描述另一个喷雾器的实施方案，它设有一个温度控制装置以便使该喷雾器更有效地产生悬浮的超细雾点。

在此情况下，喷雾器40有一沿着圆筒形雾化室41的内壁表面螺旋安装着的冷冻机蒸发管47。蒸发管47设置在相对于水喷咀45的稍微或者完全偏置的位置上。喷咀45的安装位置使水能从各个对应的喷咀垂直地对着蒸发管47的对应部分进行喷射。喷水管44上设置有30-1500个直径为0.2-8毫米，最好是0.5-3毫米的喷咀，在0.3-5.5公斤/厘米，最好是0.5-2.5公斤/厘米的压力下，以1-3升/分的流量通过每个喷咀将水喷射出去。喷咀设置在与其所对着的内壁表面距离为10-150厘米的位置上。在喷雾器中设置一个过滤器48，一个水箱49和一个水泵50与其圆锥形底部51呈串联排列，因此，冷却水沿着箭头B的方向进行循环。即连续按序地通过水管46，喷水管44，雾化器的圆筒部分41，圆锥部分51，过滤器48，水箱49和泵50。冷冻剂，特别是高温冷冻剂（1℃-5℃）是按箭头C的方向循环通过蒸发管47。通过一个进气口42沿着箭头A的方向将空气送入喷雾器中。当空气携带着超细雾点形成所要求的悬浮有雾的空气时，已经冷却。这些冷空气通过一个出口管43流出并为其预期的目的服务。当水在0.3-5.5公斤/厘米，最好是0.5-2.5公斤/厘米的压力（表压力）下经喷水管中的喷咀45喷出，并对着冷冻机的蒸发管47和/或者圆筒形雾化室41的内侧壁（该侧壁位于与喷咀（E）的距离为10-150厘米）进行喷射时，雾化成为超细雾点并进行冷却（当水流对着蒸发管47溅散的同时，通过与蒸发管47中的冷冻剂进行热交换而得到冷却）。这时空气以15-50米/秒的速度，3-3000米/分的流量沿箭头A的方向通过这样环境。就在生成超微细雾点的同时，空气本身通过与冷却的雾点进行热交换也得到冷却，形成在每立方英尺的空气中含有2，000，000多个，超过5，000，000个更好，最好是超过10，000，000个，其直径为0.5微米以下的超微细雾点的带湿空气。在这种情况下，颗粒尺寸实际上大于0.5微米的雾点已在空气循环过程中，由于空气循环形成的离心力的作用而被分离出去。如果需要的话，还可以通过旋流器消除这样的大雾点。

参看图7，它是描述一个生产64K RAM组件的制造厂实际应用的一个完整的系统示意图。如上面所述，悬浮有超细雾点的空气是通过喷雾器40产生的，然后按箭头A的方向送入旋流器50，以便将大的水滴去除掉。也就是说空气由喷雾器40中出来，通过一个设置在其侧壁上的进气道，以切线方向通入旋流器50中，以便在旋流器中将空气中过大的雾点去除掉，提供悬浮有90%以上的直径小于0.5微米的超细雾点的空气。这种空气由旋流器50中心部位的出口管排出去。

悬浮有超细雾点的空气流经一个带过滤器F的管子P，以便将颗粒尺寸大于0.5微米的雾点去除掉，然后送入一个空气簇射室60，最后送入紧埃着的超净室70，以便在该室工作的人员得到净化空气。同时，将部分悬浮有超细雾点的空气直接送入超净室70中，以提供不带尘埃的清洁空气，并用于生产大规模集成电路用硅片的清洗。在超净化室70用过的空气，通过管子P和风扇F向外排出，再返回喷雾器40中，此后再重复循环上述过程。可以相信，按照这种方法在超净化室内的空气可以保持一个非常清洁的状态，室内每立方英尺所含有的颗粒大小在0.5微米或以上的尘埃不会超过一个。实际上，在一般的制造厂中，每立方英尺的空气中所含有的尘埃颗粒要达到几万个，由此可见，本发明所提供的方法是非常有效的。

悬浮有超细雾点的空气可以流经一个热交换器100，如图8和图9所示。它是安装在旋流器50的下流，借以把空气的温度提高到一个最佳水平。热交换器100的安装情况如下所述。在其筒体101的中央部位设有立式排气管105，该排气管的上端与安装筒体101外边的管105′连通。由此，由一个进气管104送入的空气进入筒体101后回转着向下流动，然后进入一个排气管105经过其下端沿着箭头方向向上流动。在筒体的内部设有一个外圈管道106和一个内圈管道107，两者的下端与筒体下边的泵108连接。暖的或冷的水流经这两个管道，从上部的出口端109和110排出。在筒体101的上下部设置有许多个水喷咀111a和111b，这些喷咀是安装在高于或低于螺旋形管道106和107的垂直排的清洗水管111上。以便将清洗的水朝着管道106和107，筒体101的内壁和排气管105的外壁上喷射。在圆锥部分102下边安置着排泄水管112，通过它将清洗水以及冷却空气用的废水排出。因此，从进气口104进入筒体101的空气通过旋流效应吸附去尘埃及类似物，并通过管道106和107加热或冷却使之达到最佳温度。处于最佳温度的空气通过排气管105送出。被分离的尘埃或杂质等物由水清洗掉，而水是由清洗水管111供给，和通过喷咀111a和111b等喷射的。

经过这样处理以后的空气，悬浮有大量的绝大多数小于0.5微米大小的超细雾点，使之适用于工作室的净化处理和各种物品。产品的清洗。

按照本发明的方法生成的具有颗粒尺寸小于0.5微米的超细雾点的表面张力极低，所以这些雾点（小水滴）很容易与漂浮在空气中尘埃颗粒粘结在一起，并结合成为更大的颗粒，其重量将会明显地增加，这样就很容易地通过吹风将它们吹掉。特别是，由于采用本发明的方法所生成的超细雾点不仅能够清除非常细的尘埃颗粒而且能够把细菌和病毒清除掉，所以它对于净化包括物理的和生物的工作室具有显著的效果。就清除病毒而言，根据常规的经验，采用过滤器之类的方法要想把0.5-0.01微米大小的病毒清除掉是不可能的。那即是，采用本发明的方法所净化的工作室可以使人们不容易患感冒，所以，本发明特别适用于医院，制药厂，实验室，产科医院以及其它类似的场所。

另外，本发明的方法，具有清除细菌方面的明显特点，也适用于食品加工厂的食物或生产设备的清洗或者用于食物或超级市场及其类似场所的冷冻肉类的解冻，保存色拉，蔬菜和鲜鱼，鲜肉等等。本发明的方法特别对生火腿的加工提供方便，它可以使细菌等物蔓延的可能性有效地排除。

Claims (6)

1、一种使用喷水装置净化室内的方法，该喷水装置包括一圆筒形雾化室，该雾化室有一内壁和由该雾化室的端壁同心支承和延伸通过雾化室的喷水管，该喷水管有沿雾化室内的喷水管部分分布的若干快速直射喷嘴，该方法包括下列步骤：

在0.3～5.5公斤/厘米表压力下，从该喷水管的若干喷嘴喷水，每个喷嘴有其直径为0.2～8毫米的喷口，以使所喷射的水射撞喷水装置雾化室的内壁，该内壁与喷嘴之间的距离为10～150厘米，从而形成大量雾点;

通过将空气通入和流经由上述喷射步骤产生的大量的雾点，形成每立方英尺内不少于2，000，000个其尺寸不大于0.5微米的悬浮的雾点，同时通过该流通空气的离心作用，分离出其尺寸大于0.5微米的雾点;

将在喷水装置内产生的气-水悬浮流入和通过室内。

2、根据权利要求1所述的净化室内的方法，其特征在于形成悬浮雾点的步骤包括在每立方英尺中生成不少于5，000，000个和每个尺寸基本不大于0.5微米的悬浮雾点。

3、根据权利要求1所述的净化室内的方法，其特征在于形成悬浮雾点的步骤包括在每立方英尺中生成不少于10，000，000个和每个尺寸基本不大于0.5微米的悬浮雾点。

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