CN103228364B - 用于无动力旋风分离式系统和静电集尘器中的空气净化器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有无动力旋风分离式系统的异物捕集功能和静电集尘器的异物捕集功能的空气净化装置。空气净化装置包括：壳体，在壳体内形成有通道，所述通道具有使外部空气流入的流入口及排出空气的排出口；旋风流形成单元，其设置于通道内，使离心力作用于流入通道内的外部空气，由此从空气中分离大粒径的异物；放电电极，其安装于旋风流单元，使包含于外部空气的微小异物带电荷；以及金属网孔板，向所述金属网孔板施加的电压的极性与向放电电极施加的电压的极性相反，金属网孔板设置成与壳体的通道的排出口对应。
Description
技术领域
本发明涉及一种可将空气中含有的微小异物分离出并可去除（过滤）所述微小异物的空气净化装置。
背景技术
一般而言，为了通风，需要例如从外部向地铁站建筑物内部持续供给新鲜空气。因此，为了室内空气的最优化，安装多种用于对从外部流入的空气中所含的诸如灰尘等异物进行过滤的空气净化装置。
另一方面，空气净化装置安装于空气处理单元（air handling unit）内，而所述空气处理单元包括送风机等。
在多种空气净化装置中，采用旋风分离方法的空气净化装置通过利用引入的空气流所产生的离心力，过滤引入的空气中所含的灰尘或其它污染物（以下称为“异物”）。
利用这种无动力旋风分离方法的空气净化装置的优点在于具有大粒径（1微米以上）的异物可通过比较简单的机构来容易地捕集。然而，利用这种无动力旋风分离方法的空气净化装置存在难以捕集微小粒径（小于1微米）的异物的问题。
因此，采用无动力旋风分离方法的空气净化装置的不利之处在于，可能向室内供给未完全捕集异物的外部空气，使得室内空气的质量恶化，最终增加对逗留人员的健康危害性。
发明内容
技术问题
本发明用于解决采用无动力旋风分离方法的空气净化装置中存在的上述问题，其目的在于，提供一种具有无动力旋风分离方法的异物捕集功能和电集尘方法的异物捕集功能的空气净化装置，借助于该空气净化装置，连以旋风分离方法难以去除的1微米以下的微小异物也能够从空气中分离和捕集。
技术方案
用于实现上述目的的本发明一实施例的采用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置包括：壳体，在所述壳体内形成有通道，所述通道具有使外部空气流入的流入口及排出空气的排出口；旋风流形成单元，所述旋风流形成单元设置于所述壳体的通道内，并对在所述通道内流动的外部空气施加离心力，以从空气中分离大粒径的异物；放电电极，所述放电电极安装于所述旋风流形成单元，用于使包含于外部空气内的微小异物带电荷；以及金属网孔板，所述金属网孔板与所述壳体的通道的排出口对应，其中，向所述金属网孔板施加的电压的极性与向所述放电电极施加的电压的极性相反。
壳体包括前方块及后方板，其中在前方块内形成有通道，后方板在与通道相对应的区域处形成有开口，在前方块和后方板之间形成具有预定宽度的空间。
在这里，后方板包括延伸部，所述延伸部在开口的周围区域弯曲的状态下朝着前方块延伸，延伸部的前端部位于前方块的通道内，延伸部的前端部以从前方块的通道的内周面朝着中心突出的状态设置，在延伸部的表面和排出口的前端部之间形成有预定的间隙，使得借助于离心力从空气中分离的大粒径的异物可通过延伸部的表面和排出口的前端部之间的间隙排出。
并且，可在后方板的开口的周围区域固定有朝着前方块延伸的延伸部件，该延伸部件的前端部位于前方块的通道内，延伸部件的前端部以从前方块的通道的内周面朝着中心突出的状态设置，在延伸部件的表面和排出口的前端部之间形成有预定的间隙，使得借助于离心力从空气中分离的大粒径的异物可通过延伸部的表面和排出口的前端部之间的间隙排出。
本发明的空气净化装置还可包括倾斜的滑动部件，倾斜的滑动部件配置于在前方块和后方板之间形成的空间的下部，用于将异物排出到外部。
作为本发明的结构要素的旋风流形成单元包括：中心部件，其固定地设置于所述前方块的通道内，并与所述通道共轴的方式设置；以及螺旋部件，其以螺旋形式配置于所述中心部件的表面上，并在表面附着有所述放电电极。在上述旋风流形成单元中，在流入所述通道内的外部空气流动并接触所述螺旋部件的表面的同时，使离心力作用于外部空气，使得包含于外部空气内的大粒径的异物移至通道的内周面，然后与外部空气分离。
另一方面，附着于旋风流形成单元的螺旋部件表面的放电电极具有薄板形状，并可在其上形成多个突起以使电压集中于所述多个突起上。
有益效果
如上所述的本发明的结合无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置能够将从外部流入的空气中所包含的粒子相对大的异物以及连微小粒子的异物也能够从空气中分离、完全去除，然后向室内仅供给净化的空气。
附图说明
图1及图2是根据本发明一实施例采用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置的前视立体图及后视立体图；
图3是从图1右侧观察到的空气净化装置的剖视图；
图4是在图1及图2所示的旋风流形成单元的细节立体图；以及
图5是在图1所示的放电电极的细节立体图。
具体实施方式
以下，将参照附图详述根据本发明一实施例采用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置。
另一方面，在本发明以下的说明书及权利要求书中使用的术语“前”和“后”是从含有异物的空气的流动的角度来定义的，在各图中所示的箭头标示外部空气的流动方向及已净化空气的流动方向。
图1及图2是根据本发明一实施例采用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置的前视立体图及后视立体图，且图3是从图1的右侧观察到的空气净化装置的剖视图。
在这里，为了图示根据本发明一实施例的空气净化装置的内部结构，图1及图2的一部分进行了剖视处理。
如图所示，根据本发明一实施例的采用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置1（以下为了方便简称为“空气净化装置”）包括：壳体200；至少一个旋风流形成单元300，其安装于壳体200内；放电电极100，其配置于旋风流形成单元300内；以及金属网孔板400，其设置于壳体200的外部。
壳体200包括具有预定厚度的前方块210、以及以一预定间隔连接到前方块210的后方板220。优选地，前方块210和后方板220除了底端，在顶端及两侧端互相连接。由于这种结构，在前方块210和后方板220之间形成具有预定宽度的空间230。
在前方块210中形成通道211。通道211的前端部执行使含有异物的外部空气流入的流入口211-1的功能，通道的后端部执行将不包含异物的净化空气向外部排出的排出口211-2的功能。
另一方面，如上所述，根据本发明实施例的空气净化装置1配置于空气处理单元内，所述空气处理单元包括送风机等相关装置。设置于室内的空气处理单元具有有限的空间，
因此，为了在这种空气处理单元的狭窄空间内配置空气净化装置及其他周围设备，必需将空气净化装置的体积最小化。为此，优选地，在根据本发明实施例的空气净化装置1中，形成于前方块210的流入口211-1、通道211及排出口211-2三者的中心共轴地配置（轴流型方式）。
在后方板220的预定区域，即，与前方块210的通道211的排出口211-2相对应的区域，形成有开口221。该开口221的周围区域弯曲，并朝着前方块210延伸。尤其，例如为圆筒形延伸部的延伸部222的前端部222-1，位于前方块210的通道211内。
如图3所示，延伸部222具有延伸部222的直径朝着前方块210逐渐减小的结构，延伸部222的前端部以从前方块210的通道211的内周面朝着中心突出的状态配置。在这里，优选地，在延伸部222的表面和排出口211-2的前端之间形成预定间隙。
在这里，虽然在本实施例中，以延伸部222自后方板220的开口周围延伸的结构为例进行了说明，但是具有与附图中所示的延伸部222的结构及形状相同的结构及形状的延伸部件也可独立于后方板220制造，并安装于后方板220的开口的周围。
另一方面，形成于前方块210和后方板220之间的空间230作用为收集从空气中已分离的异物的收集空间，可在该收集空间230的下部配置用于向外部排出异物的倾斜的滑动部件231。
图4是在图1及图2所示的旋风流形成单元300的细节立体图。旋风流形成单元300包括：中心部件310，其固定地设置于前方块210的通道211内；以及螺旋部件320，其固定于中心部件310。
旋风流形成单元300的中心部件310在前方块210的通道211内以不可旋转的状态，即固定的状态来配置，优选地，该中心部件310以与前方块210的通道211共轴的方式配置。
固定于中心部件310的螺旋部件320为由非导电性材料形成的单一部件，在中心部件310的表面上以螺旋形态形成。优选地，螺旋部件320形成于中心部件310的整个长度上。
如图4所示，在旋风流形成单元300的螺旋部件320的表面附着有至少一个的放电电极100。放电电极100可分为多个单元电极以附着于螺旋部件320的表面。替代地，具有预定长度的单一放电电极可附着于螺旋部件320的表面。
图5是附着于旋风流形成单元300的螺旋部件320表面的放电电极100的细节立体图。放电电极100具有在放电电极100放电的同时、当直流（DC）电压或脉冲电压（AC交流电压）施加到放电电极100时、产生大量离子的电特性。通过偏移施加到放电电极的脉冲电压的波形（沿正（+）方向或负（-）方向移动基准电压轴），可以选择性地从放电电极产生正（+）离子或负（-）离子。
另一方面，为了因集中电压即使在低电压下也便于放电，同时减少产生臭氧，优选地，在放电电极100的预定部分上形成多个突起110。另外，放电电极100具有薄板形状，以与旋风流形成单元300的螺旋部件320的表面（平面）相对应，并由具有导电性的金属形成。具有薄板形状的放电电极100不起作为空气流的阻碍元件的作用。
在壳体200的后方，尤其在后方板220的后方，配置金属网孔板400。金属网孔板400可与后方板220间隔开，具有与施加到放电电极100的电压的极性相反的极性的电压施加到金属网孔板400。金属网孔板400的网孔间隔可根据通过金属网孔板400的空气的压力减少（差压）而不同地设置。如果由于延期使用而聚集了大量灰尘，则可对金属网孔板400进行清洗或用新的更换。
以下，参照附图对根据本发明实施例的空气净化装置1的操作及功能进行说明。
借助设置于本发明的空气净化装置的前面的送风机构（虽然未图示，但是其为空气处理单元的组成部件）而流动的含有异物的外部空气（以下称为“外部空气”），通过形成于壳体200的前方块210中的流入口211-1进入通道211。
具有预定流速的外部空气，以与螺旋地固定于旋风流形成单元300的中心部件310表面的螺旋部件320的表面相接处的方式流动。因此，借助螺旋部件320的螺旋形状，离心力施加于外部空气。其结果，包含于外部空气内的大粒径的异物将借助于离心力向通道211的内表面移动。
借助于在通道211内的外部空气的流动而向通道211的内表面移动的大粒径异物，沿着通道211的内表面来移动，然后与后方板220的延伸部222的前端部相接触，延伸部222的前端部从前方块210的通道211的内周面朝着中心突出的状态设置。
与后方板220的延伸部222的前端部相接触的大粒径的异物，通过在延伸部222的表面和排出口211-2的前端部之间所形成的间隙向在前方块210和后方板220之间形成的收集空间230流动（沿图3的箭头A的方向），而不是通过通道211的排出口211-2流动。
最终，落入收集空间230内的大粒径的异物因为重力而下降，然后自然地通过配置于收集空间230下部的倾斜滑动部件231排出到外部。
另一方面，流入前方块210的通道211内的外部空气所包含的微小异物沿着通道211流动，由此与附着于旋风流形成单元300的螺旋部件320表面的放电电极100相接触。从而，施加于各放电电极100的放电电压所产生的大量单极离子（+或-离子）使微小异物带电荷。
在这里，若向金属网孔板400施加极性与向附着于旋风流形成单元300的螺旋部件320表面的放电电极100所施加的电压的极性相反的电压，则具有与施加于放电电极的电压极性相反的极性的电压，对由从放电电极100产生的单极离子充电荷的微小异物产生吸引力。
因此，由放电电极100充电荷的微小异物因引力向金属网孔板400流动。其结果，微小异物通过金属网孔板400被过滤，而不流到壳体200的外部。完全去除异物的外部空气通过金属网孔板400流入室内。
在这里，向放电电极100施加的电压与向金属网孔板400施加的电压之间的电位差越大，则越能提高对微小异物的过滤/去除能力。
在如上述方式操作的本发明的空气净化装置中，未能借助离心力移至收集空间230的微小异物，通过通道211的排出口211-1与空气一同排出（沿图3的箭头B的方向），然后与金属网孔板400相接触，由此微小异物从空气中分离。因此，最终通过金属网孔板400向室内供给不仅完全去除大粒径的异物而且还完全去除微小异物的纯净空气。
尤其，除了用于从外部空气分离/去除异物而向放电电极以及金属网孔板施加的电力外，本发明的空气净化装置不需要额外的动力，因而具有极佳的能源效率。并且，由于本发明的空气净化装置具有无需动力的结构，因而在维护和修理方面较为高效。
并且，可根据空气净化装置的大小及设置场所来调整旋风流形成单元300的大小，即，旋风流形成单元300的中心部件310的长度、以及固定于中心部件310表面的螺旋部件320的螺距和高度（表面面积），从而调节离心力的大小。另外，也可调整含有异物的外部空气与螺旋部件320之间的接触面积及接触时间。
虽然上文详述了本发明的实施例，但是本领域技术人员应该理解，本发明的保护范围并不限定于此，在与本发明的技术思想和所记载的权利要求书等同的范围内，能够进行多种修改及变形。
Claims (6)
1.一种利用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置，所述空气净化装置包括：
壳体，在所述壳体内形成有通道，所述通道具有使外部空气流入的流入口及排出空气的排出口；
旋风流形成单元，所述旋风流形成单元设置于所述壳体的通道内，并对在所述通道内流动的外部空气施加离心力，以从空气中分离大粒径的异物；
放电电极，所述放电电极安装于所述旋风流形成单元，用于使包含于外部空气内的微小异物带电荷；以及
金属网孔板，所述金属网孔板与所述壳体的通道的排出口对应，其中，向所述金属网孔板施加的电压的极性与向所述放电电极施加的电压的极性相反；
其中，所述旋风流形成单元包括：中心部件，所述中心部件固定地设置于所述壳体的通道内，并以与所述通道共轴的方式设置；以及螺旋部件，所述螺旋部件以螺旋形式配置于所述中心部件的表面上，并在表面附着有所述放电电极；其中，在流入所述通道内的外部空气流动并接触所述螺旋部件的表面的同时，使离心力作用于外部空气；以及
其中，所述放电电极具有薄板形状，并在其上形成有多个突起以使电压集中于所述多个突起上。
2.根据权利要求1所述的利用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置，其特征在于，所述壳体的流入口、通道及排出口共轴地配置。
3.根据权利要求1所述的利用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置，其特征在于，
所述壳体包括前方块及后方板，其中，在所述后方板中形成有开口，
在所述前方块和所述后方板之间形成具有预定宽度的空间，
其中，所述壳体的通道形成在所述前方块内，而所述后方板中的开口形成在与所述前方块内的通道相对应的区域处。
4.根据权利要求3所述的利用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置，其特征在于，
所述后方板包括延伸部，所述延伸部在所述开口的周围区域弯曲的状态下朝着所述前方块延伸，
所述延伸部的前端部位于所述前方块的通道内，所述延伸部的前端部以从所述前方块的通道的内周面朝着中心突出的状态设置，在所述延伸部的表面与所述排出口的前端部之间形成有预定的间隙，使得借助于离心力从空气中分离的大粒径的异物通过所述延伸部的表面和所述排出口的前端部之间的间隙排出。
5.根据权利要求3所述的利用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置，其特征在于，在所述后方板的开口的周围区域固定有朝着所述前方块延伸的延伸部件，所述延伸部件的前端部位于所述前方块的通道内，所述延伸部件的前端部以从所述前方块的通道的内周面朝着中心突出的状态设置，在所述延伸部件的表面与所述排出口的前端部之间形成有预定的间隙，使得借助于离心力从空气中分离的大粒径的异物通过所述延伸部件的表面和所述排出口的前端部之间的间隙排出。
6.根据权利要求3所述的利用无动力旋风分离方法和电集尘方法的空气净化装置，其特征在于，所述空气净化装置还包括倾斜的滑动部件，所述倾斜的滑动部件配置于在所述前方块和所述后方板之间形成的空间的下部，用于将异物排出到外部。
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