CN103223282A - 微细颗粒捕捉装置 - Google Patents

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Abstract

一种微细颗粒捕捉装置，该微细颗粒捕捉装置种通过超声换能器的振动产生的线性和非线性效果（气体振动的大加速度及声场产生的声辐射压和声学流）来捕捉空气中的细微颗粒，且该微细颗粒捕捉装置中没有过滤网和纳米吸附层，该装置依靠超声换能器的辐射面与反射板之间的缝隙中气体振动产生的线性和非线性效果（气体振动的大加速度及缝隙中声场产生的声辐射压和声学流），将缝隙内空气中含有的微细颗粒吹到反射板的粘性纸上进行捕捉，本发明微细颗粒捕捉装置不会出现利用过滤网来除尘的装置的问题，并且本发明涉及到的装置无噪音、可靠性好、可小型化、成本低、可随身携带。

Description

微细颗粒捕捉装置
技术领域
本发明涉及一种微细颗粒捕捉装置，尤其涉及一种基于超声换能器的利用气体振动的大加速度及声场产生的声辐射压和声学流振动产生的线性和非线性效果来捕捉空气中的细微颗粒的捕捉装置，属于超声应用领域。
背景技术
随着PM2.5的问题日益严峻，如何降低其浓度成为现在治理环境的重要课题，如何以高效率、低成本和无污染的方式去除PM2.5是我们面临的重大技术挑战。
目前，针对空气中PM2.5的问题已经有一些除尘装置。中国专利201210055707.3公开了一种PM2.5一体式空气净化处理装置，该装置采用纳米吸附层和过滤网来除去流经该装置的空气中的微细颗粒。这种除尘方式的不足之处在于：当过滤网使用时间过长时，过滤网被灰尘堵塞，空气难以流经过滤网。这一问题大大的降低了除尘装置的过滤效果。所以对于这种除尘装置，每过一段时间便需要更换或者清洗过滤网，在应用中比较麻烦，而且对于PM2.5这种粒径很小的微细颗粒，过滤网的效果也会进一步降低。
因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。
发明内容
本发明提供一种微细颗粒捕捉装置，该微细颗粒捕捉装置通过超声换能器的气体振动的大加速度及声场产生的声辐射压和声学流产生的线性和非线性效果来捕捉空气中的细微颗粒，且该微细颗粒捕捉装置中没有过滤网和纳米吸附层，依靠超声换能器的辐射面与反射板之间的缝隙中气体振动的大加速度及声场产生的声辐射压和声学流产生的线性和非线性效果，将缝隙内空气中含有的微细颗粒吹到反射板的粘性纸上进行捕捉。
本发明采用如下技术方案：一种微细颗粒捕捉装置，其包括有超声换能器、反射板和粘性纸，所述超声换能器的辐射面与反射板不平行、成角度放置且互不接触，在所述超声换能器上面施加电压，超声换能器谐振产生声场，超声换能器与反射板构成的缝隙间的声场与缝隙外的声场的差异使得微细颗粒被吸入缝隙中，通过缝隙中气体振动的大加速度及声场产生的声辐射压和声学流产生的线性和非线性效果，将缝隙中空气里含有的微细颗粒吹到反射板的粘性纸上，捕捉微细颗粒。
所述超声换能器的辐射面做成圆形，所述反射板的形状与所述辐射面的形状相同。
所述超声换能器的辐射面做成长方形，所述反射板的形状与所述辐射面的形状相同。
所述超声换能器与反射板构成的缝隙间缝隙层面积较小的一侧作为进气口，相对的面积较大的一侧作为出气口，其余侧面密封。
所述微细颗粒捕捉装置的进气口与外部的排气管道相连，所述微细颗粒捕捉装置除去经管道排出的气体中的微细颗粒，净化后的气体从微细颗粒捕捉装置的出气口流出。
所述超声换能器用于超声励振。
所述微细颗粒捕捉装置还包括有粘在所述辐射面的背面的压电元件。
本发明具有如下有益效果: 本发明微细颗粒捕捉装置中没有过滤网和纳米吸附层，只依靠超声换能器的辐射面与反射板之间的缝隙中气体振动的大加速度及声场产生的声辐射压和声学流产生的线性和非线性效果，将缝隙内空气中含有的微细颗粒吹到反射板的粘性纸上进行捕捉，本发明微细颗粒捕捉装置不会出现利用过滤网来除尘的装置的问题，并且本发明涉及到的装置无噪音、可靠性好、可小型化、成本低、可随身携带。
附图说明
图1为本发明微细颗粒捕捉装置的结构示意图。
图2为图1所示的微细颗粒捕捉装置的俯视图。
其中：
1-超声换能器、2-电极、3-粘性纸、4-声辐射压、5-反射板、6-辐射面、7-压电元件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
请参照图1至图2所示，本发明微细颗粒捕捉装置包括有超声换能器1、粘性纸3及反射板5组成。所述超声换能器1用于超声励振，所述粘性纸3粘在反射板5上，所述压电元件7粘在所述辐射面6的背面，用于超声励振，以减少装置的体积，所述超声换能器1由压电元件7的逆压电效应产生振动。
本发明微细颗粒捕捉装置中的超声换能器1用绳或弹性元件悬挂在反射板5的上方。超声换能器1与反射板5之间的缝隙层厚度是均匀变化的。当超声换能器1振动时，在边界处缝隙内和缝隙外存在静压差，且缝隙层厚度小的边界与外界静压差比缝隙层厚的边界与外界静压差大。由于静压差的存在，缝隙中的空气和缝隙外的空气源源不断的交换，空气中的微细颗粒随着空气被吸入超声换能器1与反射板5之间。微细颗粒进入缝隙后，本装置进一步借助缝隙中气体振动的线性和非线性效果（气体振动的大加速度及声场产生的声辐射压和声学流），将缝隙中空气里含有的微细颗粒吹到反射板5的粘性纸3上，从而成功将微细颗粒捕捉。所述超声换能器1的辐射面6做成圆形或者长方形，反射板5做成相应的形状，其中若将辐射面6做成长方形，可以将缝隙层具面积较小的一侧作为进气口，相对的、面积较大的一侧作为出气口，并将另外一对侧面进行密封。进一步的，可以将前述微细颗粒捕捉装置的进气口与外部的排气管道相连，利用此微细颗粒捕捉装置除去经管道排出的气体中的微细颗粒，净化后的气体从微细颗粒捕捉装置的出气口流出。
下面借助于一个实施例说明本发明微细颗粒捕捉装置，超声换能器1的辐射面6直径4.5cm，顶面直径3cm，总高为4.2cm，反射板5为直径8cm的圆板，厚度2mm；铝制反射板5与辐射面6相对的表面有粘性纸3。超声换能器1通过绳子竖直悬挂，反射板5倾斜与超声换能器辐射面6成5°角，反射板5的中心与超声换能器1的中心相距2.5mm。将该微细颗粒捕捉装置悬挂放入一个体积为26*26*20cm3、事先点着香的密闭容器中，容器中含有大量的烟。通过信号发生器和功率放大器将56.03kHz、 120Vp-p的交流电通过两片电极加在超声换能器1上，此时超声换能器1发生共振，示波器显示的电流为0.721Ap-p。30min后，超声换能器1正下方对应的反射板5上的粘性纸明显发黄，其他地方几乎无变化；对比称重后，反射板5质量增加了0.9mg。当超声换能器1不加电压时，与先前同样的实验操作方法，经过30分钟后观察反射板上的粘性纸，粘性纸无变化。
通过上述实施例可以发现，本发明中的微细颗粒捕捉装置通过将超声换能器1的辐射面6与反射板5不平行、成角度的放置，互不接触。将电压施加在超声换能器1上使其谐振产生声场，超声换能器1与反射板5构成的缝隙间的声场与缝隙外的声场的差异使得微细颗粒被吸入缝隙中，进一步借助缝隙中气体振动的线性和非线性效果（气体振动的大加速度及声场产生的声辐射压和声学流），将缝隙中空气里含有的微细颗粒吹到反射板的粘性纸上，从而成功将微细颗粒捕捉。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种微细颗粒捕捉装置，其包括有超声换能器、反射板和粘性纸，其特征在于：所述超声换能器的辐射面与反射板不平行、成角度放置且互不接触，在所述超声换能器上面施加电压，超声换能器谐振产生声场，超声换能器与反射板构成的缝隙间的声场与缝隙外的声场的差异使得微细颗粒被吸入缝隙中，通过缝隙中气体振动的大加速度及声场产生的声辐射压和声学流产生的线性和非线性效果，将缝隙中空气里含有的微细颗粒吹到反射板的粘性纸上，捕捉微细颗粒。
2.如权利要求1所述的微细颗粒捕捉装置，其特征在于：所述超声换能器的辐射面做成圆形，所述反射板的形状与所述辐射面的形状相同。
3.如权利要求1所述的微细颗粒捕捉装置，其特征在于：所述超声换能器的辐射面做成长方形，所述反射板的形状与所述辐射面的形状相同。
4.如权利要求3所述的微细颗粒捕捉装置，其特征在于：所述超声换能器与反射板构成的缝隙间缝隙层面积较小的一侧作为进气口，相对的面积较大的一侧作为出气口，其余侧面密封。
5.如权利要求4所述的微细颗粒捕捉装置，其特征在于：所述微细颗粒捕捉装置的进气口与外部的排气管道相连，所述微细颗粒捕捉装置除去经管道排出的气体中的微细颗粒，净化后的气体从微细颗粒捕捉装置的出气口流出。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的微细颗粒捕捉装置，其特征在于：所述超声换能器用于超声励振。
7.如权利要求1-5中任意一项所述的微细颗粒捕捉装置，其特征在于：所述微细颗粒捕捉装置还包括有粘在所述辐射面的背面的压电元件。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105891416A (zh) * 2016-03-31 2016-08-24 南京航空航天大学 超声辅助流体中污染物高感度检测系统及其工作方法
CN107475114A (zh) * 2017-09-30 2017-12-15 上海大学 一种细胞分选系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1227133A (zh) * 1999-01-15 1999-09-01 李培元 粘性除尘方法及其设备
GB2339703A (en) * 1998-07-22 2000-02-09 Univ Cardiff Separation of particles from fluid using acoustic standing wave field
CN2562878Y (zh) * 2002-07-18 2003-07-30 明基电通股份有限公司 空气除尘器
US20060037915A1 (en) * 2002-06-04 2006-02-23 Protasis Corporation Method and device for ultrasonically manipulating particles within a fluid

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2339703A (en) * 1998-07-22 2000-02-09 Univ Cardiff Separation of particles from fluid using acoustic standing wave field
CN1227133A (zh) * 1999-01-15 1999-09-01 李培元 粘性除尘方法及其设备
US20060037915A1 (en) * 2002-06-04 2006-02-23 Protasis Corporation Method and device for ultrasonically manipulating particles within a fluid
CN2562878Y (zh) * 2002-07-18 2003-07-30 明基电通股份有限公司 空气除尘器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105891416A (zh) * 2016-03-31 2016-08-24 南京航空航天大学 超声辅助流体中污染物高感度检测系统及其工作方法
CN107475114A (zh) * 2017-09-30 2017-12-15 上海大学 一种细胞分选系统及方法

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