CN101376034B

CN101376034B - 一种高效电离驱动空气净化装置的电极及电路

Info

Publication number: CN101376034B
Application number: CN200810165890A
Authority: CN
Inventors: 陈竞坤
Original assignee: Individual
Current assignee: Suzhou Beiang Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2028-10-06
Also published as: CN101376034A

Abstract

本发明公开了一种高效电离驱动空气净化装置的电极，包括相互平行设置的电离极和收集极，在该电离极和收集极之间设置有相互平行、且带与电离极相反电势的加速极，所述收集极电势低于加速极电势。本发明还公开了一种这种电极的电路，包括有电压控制电路，该电压控制电路的输出端分别与前置探测器、后置探测器、收集极、电离极、加速极电连接，在所述加速极和电压控制电路之间还电连接有测量电路。通过三级电极结构，电压分布在加速极和收集极之间产生强电场，确保所有的离子被推向收集极，无须运动部件驱动空气和清除颗粒，从而收集效率大大提高。

Description

一种高效电离驱动空气净化装置的电极及电路

技术领域

本发明涉及等离子空气净化装置技术领域，尤其是一种高效电离驱动空气净化装置的电极结构及采用这种电极的电路。

背景技术

为除去空气中的污染物，净化装置要包括多层过滤膜以清除不同大小的粒子；为克服过滤膜产生的阻力以及产生足够的空气流动，现有技术中一般在净化装置内设置有运动部件，如采用大功率的风扇。风扇有一系列缺点，包括体积大、重量重、易磨损、噪音高、耗电量大等缺陷；另外，过滤膜使用过一段时间后积累了灰尘，除尘效率会降低。这时就需要更换过滤膜，从而增加使用成本。

请参照图1所示的现有技术空气净化装置内的电极分布结构示意图，为克服上述缺点，在净化装置中采用两级电极的设计，这种两级电极结构包括有负电离极1和接地的收集极2，在电离极加高电压使通过的颗粒带负电，带电颗粒被带相反电势的收集极吸附，但该种结构存在以下缺点：由于等离子场产生的有效电荷密度小，空气中的颗粒带电率低，影响了除尘效率；不是所有的离子都能在收集极上被收集，带电离子的运动方向可能会偏离收集极，而逃离到空气中，收集极无法全部吸收带电颗粒，颗粒漏过过滤器沉积在室内家具及地板上继续造成污染，使得灰层收集效率降低，电场产生的空气流量低，清洁速率低；高电压会造成电离极电侵蚀及氧化，缩短使用寿命；空气电离同时产生臭氧，过量臭氧对人体有害。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术两级电极结构存在的问题，提供一种电离极、加速极和收集极结构的三级电极结构，在不提高电压的条件下提高等离子场强，从而提高了颗粒清洁效率和气流速度，同时提高净化装置的使用寿命和保证较低臭氧含量。

本发明的另一个目的是提供采用所述电极结构的电路。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种高效电离驱动空气净化装置的电极，包括相互平行设置的电离极和收集极，在该电离极和收集极之间设有相互平行、且带与电离极相反电势的加速极，所述收集极电势低于加速极电势。

在电离极周围产生高电场将空气分子电离，等离子使得空气中的颗粒带电荷，在电离极下游放置带相反电势的加速极，进而驱动带电离子向加速极方向运动；加速极的旁侧放置同极性电势的收集极，收集极电势低于加速极，形成从加速极指向收集极的静电场，从而颗粒被推向收集极，而加速极不会受颗粒影响；电压分布在加速极和收集极之间产生强电场，确保所有的离子被推向收集极，使得收集效率大大提高。

所述电离极为针尖状电离极。电离极为针尖状使电离极在局部产生高电场和高强度等离子场，有助于颗粒更快速的经过加速极被收集极收集。

所述加速极面对电离极的一面的曲率半径大于电离极的曲率半径。电离极相对加速极采用的是小半径的导体/半导体，使得电离极在局部更容易产生高电场???和高强度等离子场。

所述加速极的截面形状为沟槽形，所述加速极为多个，该多个加速极相互连接，所述电离极设置在所述加速极的沟槽开口处。电离极被激发极隔离，有效的隔离了并联电场的干扰。

在所述同一电离极下方设置有多级加速极，所述收集极设置在最后一级加速极的旁侧。电压呈阶梯状分布，这样离子可以与更多的空气分子交换动量以提高效率，同时促进电荷中和；梯级电极排布使在电离极产生的离子不断地在各级加速极中加速并与其它空气粒子碰撞而增加空气流动量级风速。

所述电离极、加速极多组串联，所述收集极为多个，该收集极设置在所述相邻的加速极组之间。多组电离极之间通过导体材料做成的激发极间隔以屏蔽相互的电场，每组电离极和激发极之间有足够的电势差产生电晕放电，由此增加等离子场浓度，通过调节电离极和激发极之间的电势差，可以调节离子浓度和空气流速；在每组电离极与下一组电离极串联之间设置有收集极，可将颗粒电荷完全中和，避免了离子倒流而影响效率；沿着空气流动同一方向串联多组电离极和加速极，增加了流体速度和机械能转化效率。

在所述电离极背对所述加速极的一侧上涂覆有电解质涂层或在所述电离极的正上方设置有与所述电离极极性相同的排斥极。电离极上背对加速极的部分加电解质涂层或在电离极的上游放置极性相同的排斥极，可以防止无效的粒子电离，以进一步优化电场分布而加速空气流动。

所述电离极为W、WC、WN、molybdenum、不锈钢、镍金属及合金、热电偶金属及合金、稀有金属及合金、难熔金属及合金中的一种或几种制成。电离极采用硬度高和抗侵蚀的材料制作，能有效提高使用寿命。

所述加速极、收集极相对电离极的面均为光滑表面。以防止在电离极和加速极，或电离极和收集极之间产生高压放电。

本发明包括有电压控制电路，该电压控制电路的输入端和输出端分别与前置探测器、后置探测器、收集极、电离极、加速极电连接，在所述加速极和电压控制电路之间还电连接有测量电路。电压控制电路将输入的低电压同时转化成正和负的高电压，可同时提供电离极、加速极和收集极所需电势，能保持电流稳定，无喘振，同时控制电路中还包括有测量电路，能自动测量电离极和加速极电学性质的变化，反馈调节输入电压和电流，在净化装置的入口处放置探测器测量空气的气压、???温度湿度等，反馈调节输入电压和电流，这些环境参数影响空气的击穿场强；而在出口处放置探测器测量空气组份，如空气中粒子浓度及臭氧浓度等，反馈调节输入电压和电流的强度。

还包括有设置在所述加速极之间的、并与所述电压控制电路电连接的保护性电弧触发极，该电弧触发极与电离极之间的距离小于所述加速极和电离极之间的距离。因此当环境变化而引起电弧放电时，放电将首先在保护性电弧触发极与电离极之间发生，这时保护性电弧触发电极产生一个信号输入给电压控制电路，通过调节电压或电流消除放电以保护其他工作电极。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：通过三级电极结构，电压分布在加速极和收集极之间产生强电场，确保所有的离子被推向收集极，无须运动部件驱动空气和清除颗粒，从而收集效率大大提高。

附图说明

图1为现有技术空气净化装置内的电极分布结构示意图；

图2为本发明三级电极结构原理示意图；

图3为本发明电离极结构示意图；

图4为本发明电离极与加速极相对位置结构示意图；

图5为本发明多组加速极阶梯排列结构示意图；

图6为本发明多组电离极和加速极串联连接结构示意图；

图7为本发明电离极与排斥极相对位置结构示意图；

图8为本发明电路结构框图；

附图标记说明：1、电离极，2、收集极，3、加速极，31、沟槽开口，5、排斥极，6、电解质涂层，7、光滑表面，8、电弧触发极。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参阅图2所示，一种高效电离驱动空气净化装置的电极，包括相互平行设置的电离极1和收集极2，在该电离极1和收集极2之间设置有相互平行、且带与电离极相反电势的加速极3，收集极2电势低于加速极3电势。电离极1的高压产生离子由于收集极2的电势低，因此离子在相互平行的加速极3之间形成的电场作用下加速向收集极2方向移动，中和的离子及灰尘即吸附在收集极2上。加速极3、收集极2相对电离极1各面均为光滑表面7。

请参阅图3所示，电离极1采用带有针尖端的结构。

请参阅图4所示，加速极3面对电离极1的一面的曲率半径大于电离极的曲率半径。电离极1采用小半径的导体/半导体构成，使得电离极在局部更容易产生高电场和高强度等离子场。本实施中加速极曲率半径与电离极半径的比大于20。

本实施例提供了加速极的另外一种结构，加速极3的截面形状为沟槽形，加速极3为多个，该多个加速极3之间相互连接，电离极1设置在加速极3的沟槽开口31处。

为进一步提高净化的效率，请参阅图5所示，在同一电离极1下方设置有三级加速极3，收集极2设置在最后一级加速极3的旁侧，该收集极与地面接触。

请参阅图6所示，电离极1、加速极3还可以多组串联，电离极1之间通过沟槽形的加速极3相互间隔，收集极2为多个，该收集极2设置在相邻的加速极3组之间。

请参阅图7所示，为防止无效的离子电离，在电离极1背对加速极3的一侧上涂覆有电解质涂层6或在电离极1的正上方设置有与电离极1极性相同的排斥极5。

请参阅图8所示，一种采用高效电离驱动空气净化装置电极的电路，包括有电压控制电路，该电压控制电路的输入端和输出端分别与前置探测器、后置探测器、收集极2、电离极1、加速极3电连接，在加速极3和电压控制电路之间还电连接有测量电路。通过测量电路实时测量通过电离极的电流，用以调节空气净化的工作状态，保证稳定的气流和净化效率，电流测量可以采用定值电阻，电流转换器，或者霍尔效应器件。

本实施例中还包括有设置在加速极之间的、并与电压控制电路电连接的电弧触发极8，该电弧触发极8与电离极1之间的距离小于加速极3和电离极1之间的距离。电弧放电触发电路控制方式包括限制电流、降低电压，通过脉冲宽度调制或通过非线性阻抗元素，当通过电流突然增加时，电阻加大以限制电流，以消除电弧放电等。

每隔一定时间在电离极1通一定电流，把电离极1加热到超过300摄氏度以去除氧化物和其它杂质。当臭氧浓度高于规定值时，升高电离极1及收集极2温度以加速臭氧分解速率。

电离极1的材料为W、WC、WN、molybdenum、不锈钢、镍金属及合金、热电偶金属及合金、稀有金属及合金、难熔金属及合金中的一种或几种制成，能有效提高使用寿命。

为进一步增加抗氧化性和减少臭氧的产生，在电离极1、收集极2、加速极3与空气接触的表面镀有金、银、铂及其它半导体及氧化物、合金一种或几种。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims

1.一种高效电离驱动空气净化装置的电极，包括相互平行设置的电离极和收集极，其特征在于：在该电离极和收集极之间设有相互平行、且带与电离极相反电势的加速极，所述收集极电势低于加速极电势；所述加速极面对电离极的一面的曲率半径大于电离极的曲率半径；所述加速极的截面形状为沟槽形，所述加速极为多个，该多个加速极相互连接，所述电离极设置在所述加速极的沟槽开口处。

2.如权利要求1所述的高效电离驱动空气净化装置的电极，其特征在于：所述电离极为针尖状电离极。

3.如权利要求1所述的高效电离驱动空气净化装置的电极，其特征在于：在所述同一电离极下方设置有多级加速极，所述收集极设置在最后一级加速极的旁侧。

4.如权利要求1所述的高效电离驱动空气净化装置的电极，其特征在于：所述电离极、加速极多组串联，所述收集极为多个，该收集极设置在所述相邻的加速极组之间。

5.如权利要求4所述的高效电离驱动空气净化装置的电极，其特征在于：在所述电离极背对所述加速极的一侧上涂覆有电解质涂层或在所述电离极背向加速极一侧设置有与所述电离极极性相同的排斥极。

6.如权利要求1到5中任一所述的高效电离驱动空气净化装置的电极，其特征在于：所述电离极为W、WC、WN、molybdenum、不锈钢、镍金属及合金、热电偶金属及合金、稀有金属及合金、难熔金属及合金制成。

7.如权利要求6所述的高效电离驱动空气净化装置的电极，其特征在于：所述加速极、收集极相对电离极的面均为光滑表面。

8.一种采用如权利要求1所述高效电离驱动空气净化装置电极的电路，其特征在于：包括有电压控制电路，该电压控制电路的输入端和输出端分别与前置探测器、后置探测器、收集极、电离极、加速极电连接，在所述加速极和电压控制电路之间还电连接有测量电路。

9.如权利要求8所述采用高效电离驱动空气净化装置电极的电路，其特征在于：还包括有设置在所述加速极之间的、并与所述电压控制电路电连接的保护性电弧触发极，该电弧触发极与电离极之间的距离小于所述加速极和电离极之间的距离。