CN100475347C - 自清洁型高效空气电子净化器 - Google Patents

Abstract

一种自清洁型高效空气电子净化器，由初滤均流板、电离区、集尘区和自动清灰装置组成，集尘区的金属网负极板组件由彼此连接成折状的密织金属网负极板构成，并且在折状金属网负极板夹角之间设置自动吸尘组件，本发明将静电吸附原理和传统的筛分、截留、惯性和扩散捕集尘粒原理有机地结合在一起，大大提高空气中尘粒捕集效率，扩大了可捕集的粒径范围；集尘区采用表面平整光滑的金属网负极板，可方便地实现自动清灰功能。集尘区支架上可同时安装板式活性炭吸附器，以净化空气中的有害气体，而无需再专门设置活性炭吸附器的安装支架或功能段，节省安装空间和初投资；本发明产品过滤效率高、阻力损失低、寿命长，可广泛应用于民用、商用和工业建筑物领域。

Description

自清洁型高效空气电子净化器

技术领域

本发明涉及一种空气过滤及净化装置，特别是指一种建筑物通风空调系统的空气处理机组用自清洁型高效空气电子净化器。

背景技术

空气过滤器或净化装置作为建筑物中央通风空调系统的必不可少的部件，在保证室内空气品质、维持通风空调系统内部清洁方面发挥着重要作用。然而，目前绝大部分通风空调系统缺少有效的过滤器，造成通风空调系统严重污染，这些脏污的系统正是细菌、霉菌、病毒的良好滋生地，室内空气品质常常受到不同程度的影响，空调系统和设备的寿命也因此明显缩短，运行能耗也大大增加。随着经济的发展和物质生活水平的提高，人们对建筑物内的室内空气品质、以及维持室内空气品质的能耗提出了越来越高的要求。建筑物通风空调系统的空气过滤器或净化装置作为改善室内空气品质、预防疾病传播的重要手段，其重要性已引起业界的普遍关注，人们期待着更有效、更经济的过滤手段的诞生。

目前，通风空调系统的空气处理机组常采用传统的初、中效滤料式过滤器和一种以静电捕集原理制成的空气电子过滤器，这些过滤器在使用效果上各有优缺点。初中效滤料式过滤器的过滤效率较低，一般只能对1微米以上的空气悬浮物进行过滤，对亚微米级的空气悬浮物很难过滤，而这些亚微米级的空气悬浮物如烟雾、细菌、病毒等恰恰对人类健康和坏境的危害更大。另一方面滤料式过滤器的运行阻力较大并且寿命短、需经常更换。空气电子过滤器虽然对亚微米级的空气悬浮物有较高的过滤效率，且运行阻力较小，但这种过滤器受空气处理机组的断面风速影响很大。实践表明当空气处理机组的断面风速小于1.5m/s时，空气电子过滤器具有很高的过滤效率；当空调机组的断面风速处于常规风速2.5m/s左右时，过滤效率明显下降，尤其是对于大于5微米以上粒径的颗粒，因其运动的惯性力过大，几乎无任何捕集效果。

另一方面，常规的空气过滤器在运行过程中，当过滤器的容尘量达到饱和时，过滤器的频繁清洁、拆装、更换一直是业界和维护工人感到非常烦人的事情，工作劳动强度大、维护更换成本高。许多建筑物通风空调系统经多年运行后，过滤器长期得不到清洗，造成阻力增大、风量下降，空调运行能耗增大；有的干脆拆除过滤器，给室内空气品质造成严重影响，为此人们期待着一种能实现自动清灰的过滤器的出现。

随着建筑节能紧迫性的到来，影响空调风机运行能耗的重要因素--过滤器的阻力成为人们关注焦点。在不影响过滤效率的前提下，减少过滤器的运行阻力将为空调风机的运行带来明显的节能效果。

现有一种双区式空气电子过滤器，该过滤器采用静电吸附原理，通过对空气进行高压电离，让空气中的悬浮微粒带上电荷，当带电悬浮微粒流经异极性集尘极时被收集下来。其工作原理如图1所示，含尘气流先经过均流、初过滤网，大颗粒物如树叶、小鸟等在此被截住。接着含尘气流经过电离区，在此区空气被非均匀高压电场电离，形成大量的正负离子，由于采用正电晕极，被电离的空气负离子流向正电晕极被中和，电场中大部分区域剩下正离子，空气中的尘粒与正离子碰撞被带上正电荷。接着，带正电的尘粒流向集尘区，该区由正负交错、间隔均匀排列的平行极板组成，由于同性相斥，异性相吸，带正电尘粒被吸附到负极板上，从而达到过滤效果。

然而，当这种空气电子过滤器应用于组合式空气处理机组时，根据实际使用的效果，其过滤效率不十分理想。实验分析发现，当迎面风速小于1.5m/s或空气悬浮物粒径小于5微米时，这种空气电子过滤器的过滤效率较高。但是组合式空气处理机组的标准设计断面风速在2.5m/s左右，且入口空气的含尘颗粒粒径大于5微米的情况在实际工程中经常出现，尤其是遇沙尘天气或在生产过程产尘的工业建筑物中，这种情况更为明显。另一方面，空气经过这种电子过滤器后，虽然得到了一定的过滤效果，但是空气被带上了电荷。带电的空气离子和未被过滤掉的带电悬浮物极容易对空调系统内部和建筑物室内环境造成二次污染。因此，常规的空气电子过滤器并不十分适合应用于组合式空气处理机组中，也不适合用于诸如电子车间、医院手术室、纺织厂、制药厂等超净场合。此外，常规的空气电子过滤器在实现自动清灰方面也十分困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种自清洁型高效空气电子净化器，采用金属网构成的极板结构，可以有效解决前述问题。

本发明是这样实现的：

一种自清洁型高效空气电子净化器，包括有初滤均流板、电离区、集尘区和自动清灰装置，集尘区的极板由彼此连接成折状的密织金属网负极板构成，在折状金属网负极板夹角之间设置有自动吸尘头和吸尘管；该集尘区金属网负极板由表面平整光滑的密织金属网和边框条组成，在迎风面上的金属网与边框条处于同一个平面；

所述的电离区中具有电离电极组件，所述的电离电极组件包括若干个间隔均匀、交错平行布置的正电晕极和接地极板，正电晕极为1排或1排以上；

所述电离电极组件由模块化电离区单元构成，模块化电离区单元设于电离区支架上，电离区支架由电离区单元安装横梁、电离区单元安装竖梁、电离区单元安装角三通、电离区单元安装横档风板和电离区单元安装竖档风板构成；同一层的电离区单元通过正电晕极的安装轴端头的阴阳偶合弹簧压紧片相互连接成高压供电回路；

所述金属网负极板安装于支架上，支架由横梁、竖梁和角三通构成，横梁、竖梁在伸出翼的相邻两面均匀对称设置卡槽，金属网负极板通过伸入卡槽之中的夹紧盖条固定在支架上：

所述金属网负极板的支架上安装有板式活性炭吸附器。

本发明具有以下优点：

1.本发明将静电吸附过滤原理和传统的筛分、截留、惯性和扩散过滤机理有机结合在一起，大大提高了空气过滤效率，扩大了捕集的粒径范围，并且实现了自清洁功能。

2.本发明在集尘区的结构设计上，能在金属网负极板的迎风背面十分方便地安装上板式活性炭吸附器，以去除空气中的有害气体，包括甲醛、臭氧、甲苯、二氧化硫等。

3.本发明具备很高的过滤性能和自清洁功能，阻力损失低、无需更换，是一种理想的节能、环保型空气过滤和净化器，可广泛应用于民用、商用和工业建筑物通风空调系统中。

附图说明

图1为常规空气电子过滤器的工作原理图：

图2为本发明自清洁型高效空气电子净化器的工作原理图；

图3为本发明自清洁型高效空气电子净化器工作原理立体示意图；

图4为电离区组件正面图；

图5为电离区组件俯视图；

图6为电离区组件侧视图；

图7为集尘区金属网组件正面图；

图8为集尘区金属网组件侧面图；

图9为集尘区金属网组件B-B剖视图；

图10为集尘区金属网组件俯视图；

图11为电离区组件安装立体示意图；

图12为集尘区金属网组件、活性炭单元折状截面示意图；

图13为集尘区金属网组件、活性炭单元安装立体示意图。

图中标号说明如下：

1-初滤均流板                  2-电离区

3-电离区接地极板(负极)        4-正电晕极

5-常规电子过滤器集尘区        6-集尘区平行负极板

7-集尘区平行正极板        8-本发明空气净化器集尘区

9-集尘区金属网负极板      10-吸尘头

11-吸尘管                 12-活性炭吸附器

13-电离区组件的两侧端板   14-电离区组件的框架

15-阴阳偶合弹簧压紧片     16-陶瓷绝缘片

17-固定轴                 18-金属网

19-金属网边框条           20-包角条

21-金属网背面边框条       22-电离区单元

23-电离区单元安装横梁     24-电离区单元安装支架侧端板

25-电离区单元安装竖梁     26-电离区单元安装角三通

27-电离区单元安装横档风板 28-电离区单元安装竖档风板

29-高压临界电源           30-集尘区安装横梁

31-集尘区安装竖梁         32-集尘区安装角三通

33-夹紧卡条               34-金属网负极板之间的接触面

35-固定边条

具体实施方式

如图1至图3所示，图1是常规空气电子过滤器的工作原理图，图2是本发明自清洁型高效空气电子净化器工作原理图，图3是本发明自清洁型高效空气电子净化器工作原理立体示意图，本发明自清洁型高效空气电子净化器包括有初效均流板1、电离区2和集尘区8，所述的电离区2位于初效均流板1和集尘区8之间。所述的电离区2具有电离区电极组件，包括若干个正电晕极4和接地极板3，正电晕极4和接地极板3彼此交错、均匀平行排列；所述的集尘区8和常规空气电子过滤器的集尘区5的区别为：常规空气电子过滤器的集尘区5由若干个彼此交错、均匀平行排列的直流正极板7和负极板6组成，而本发明自清洁高效空气电子净化器的集尘区包括金属网负极板组件和吸尘组件，所述金属网负极板组件由若干个彼此连接成折状的、表面平整的密织的金属网负极板9组成，所述吸尘组件由若干个吸尘头10和吸尘管11以及电气配件组成。根据应用场合需要，可在金属网负极板9的迎风背面安装板式活性炭单元12。

本发明自清洁型高效空气电子净化器采用的工作过程为：当含尘气流流经初滤均流板1时，其中大颗粒物，如树叶、小鸟等被滤出。接着含尘气流经过由正电晕极4和接地极板3形成的非均匀高压电场，此电场即为电离区2。空气在电离区2中被电离，形成大量正负离子，其中负离子流向正电晕极4被中和，电场中大部分区域剩下正离子，空气中的尘粒与正离子碰撞被带上正电荷。在电离区，小于5微米的部分粒径较小的尘粒被吸附在电离区的接地极板3上。接着，剩余的大量带正电的尘粒流向集尘区8，由于集尘区8采用满截面布置的、彼此连接成折状的金属网负极板9结构，带正电的尘粒流经金属网负极板9时，由于静电吸附、筛分、惯性、截留和扩散多重效应，尘粒被金属网负极板9所捕集。随着尘粒在金属网负极板9上的累积，金属网负极板9表面将形成薄薄一层正电尘层，此正电尘层将对来流中的带正电的尘粒具有一定的排斥作用。由于如下三个方面的原因：其一，超细尘粒已大部分被电离区2的接地极板3捕集；其二，集尘区金属网负极板9表面正电尘层的排斥作用；其三，折状截面导致的过滤面积的增加和过滤风速的下降，如由2.5m/s左右的断面风速降低为0.5m/s左右的过滤风速；使得尘粒累积在金属网负极板9的表面而不会钻入金属网负极板9的深层，这样清灰显得方便易行。当金属网负极板9的迎风表面上灰尘累积到一定程度时，两侧的压差达到极限值，此时由电控系统启动吸尘组件工作。每两块相邻的金属网负极板9夹角之间布置一个吸尘头10，并连接在吸尘管11上。清灰过程中，由步进电机带动吸尘管11自上向下缓慢移动，依次吸走每块金属网负极板9上的灰尘，如此反复，直至金属网负极板9两侧的压差达到正常值的范围后停止清灰工作。同时，带电荷的空气经过满截面布置的金属网负极板9时，得到了充分放电和中和。如此，含尘空气经过上述空气净化器时得到了有效过滤或净化，并且所述空气净化器实现了自动清灰功能。

当在金属网负极板9的迎风背面布置板式活性炭吸附器12时，空气中的有害气体如甲醛、臭氧、甲苯、二氧化硫等可以得到进一步净化。

如图4至图6所示，为本发明自清洁型高效空气电子净化器的电离区组件的结构示意图，所述电离区组件由若干个彼此交错、间隔均匀、平行排列的正电晕极4和接地极板3组成，此外还包括两侧端板13和固定两侧端板13的框架14。所述正电晕极4和接地极板3分别由不同的安装轴17固定在两侧端板13上。所述正电晕极4的安装轴17与两侧端板13的连接处采用陶瓷绝缘片16隔离。所述电离区组件采用模块化结构设计，截面尺寸可以按610mm×610mm的国际标准化尺寸制作。两块相邻电离区组件安装后通过正电晕极4的安装轴17两端的阴阳偶合弹簧压紧片15进行高压供电回路接通。

如图7至图10所示为本发明自清洁型高效空气电子净化器的金属网负极板9的结构示意图，所述金属网负极板9由表面光滑的密织金属网18和固定金属网18的边框19、20和21组成，所述金属网可为不锈钢网、铝网或铜网。所述金属网负极板9在制作时，金属网18首先固定在背面的边框条21上，然后通过四周的外边框条19压紧，长宽方向上的外边框条19的四个角处通过包角条20紧固在一起。如此，金属网18与边框条19在迎风面上保持在同一个平面。金属网负极板9采用模块化结构设计，截面尺寸可以按610mm ×610mm的国际标准化尺寸制作。不同金属网负极板9拼装在一起时，可形成一个连续平整、光滑的平面。

如图11所示为电离区组件在通风空调系统管道或空气处理机组截面内的安装立体示意图，所述电离区组件被制作成模块化电离区单元22，根据通风管道或空气处理机组截面尺寸将若干个电离区单元22按行、列从检修门侧安装在铝合金支架上，所述铝合金支架由电离区单元安装横梁23、电离区单元安装竖梁25、电离区单元安装角三通26、电离区单元安装横档风板27和电离区单元安装竖档风板28组成，除此之外在铝合金支架的另一端设置侧档板24。同一层的若干个电离区单元22通过电离区的正电晕极4的安装轴17端头的阴阳偶合弹簧压紧片15相互连接，在检修门侧为每一层提供一个高压临界电源29，高压临界电源29的高压输出端与每一层的第一个电离区单元22的正电晕极4相连，如此，每一层的若干个电离区单元22均可得到高压直流供电。

如图12至图13所示，分别是集尘区金属网负极板9、板式活性炭吸附器12在通风管道或空气处理机组内安装成折状的截面图和安装立体示意图。固定金属网负极板9、活性炭吸附器12的支架采用铝合金型材。所述铝合金支架主要由集尘区安装横梁30、集尘区安装竖梁31、集尘区安装角三通32组成，所述集尘区安装横梁30、集尘区安装竖梁31在伸出翼的相邻两面均匀对称设置卡槽，金属网负极板9、活性炭吸附器12靠伸入卡槽之中的夹紧盖条33固定在铝合金支架上。在上下金属网负极板9之间的接触面34处通过双面密封胶密封，并在接触面34的背后装上加固边框条35。

Claims (5)

1.一种自清洁型高效空气电子净化器，包括有初滤均流板、电离区、集尘区和自动清灰装置，其特征在于：集尘区的金属网负极板组件由彼此连接成折状的密织金属网负极板构成，在折状金属网负极板夹角之间设置有自动吸尘头和吸尘管，该集尘区金属网负极板由表面平整光滑的密织金属网和边框条组成，在迎风面上的金属网与边框条处于同一个平面。

2.根据权利要求1所述的自清洁型高效空气电子净化器，其特征在于：所述的电离区中具有电离电极组件，所述的电离电极组件包括若干个间隔均匀、交错平行布置的正电晕极和接地极板，正电晕极为1排或1排以上。

3.根据权利要求2所述的自清洁型高效空气电子净化器，其特征在于：所述电离电极组件由模块化电离区单元构成，模块化电离区单元设于电离区支架上，电离区支架由电离区单元安装横梁、电离区单元安装竖梁、电离区单元安装角三通、电离区单元安装横档风板和电离区单元安装竖档风板构成；同一层的电离区单元通过正电晕极的安装轴端头的阴阳偶合弹簧压紧片相互连接成高压供电回路。

4.根据权利要求1所述的自清洁型高效空气电子净化器，其特征在于：所述金属网负极板安装于集尘区支架上，集尘区支架由集尘区安装横梁、集尘区安装竖梁和集尘区安装角三通构成，集尘区安装横梁、集尘区安装竖梁在伸出翼的相邻两面均匀对称设置卡槽，金属网负极板通过伸入卡槽之中的夹紧盖条固定在支架上。

5.根据权利要求4所述的自清洁型高效空气电子净化器，其特征在于：所述的金属网负极板的支架为对称结构，支架上在金属网负极板的背面安装有板式活件炭吸附器。

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