CN103585844A

CN103585844A - 气体净化装置、多功能电子口罩及集尘杯

Info

Publication number: CN103585844A
Application number: CN201310438039.7A
Authority: CN
Inventors: 何宗彦
Original assignee: Individual
Current assignee: Nutrition House Beijing Technology Development Co ltd
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: CN103585844B

Abstract

本发明涉及一种气体净化装置、多功能电子口罩以及低风阻吸尘器用的集尘杯。所述气体净化装置包括至少一高压静电产生的电晕场，所述电晕场是通过在作为阴极的至少一根电晕丝和作为阳极的导电体间加一定高压直流电而产生的，电晕场具有一使空气进出的空气流通通道，以便对自所述空气流通通道的进气侧进入所述电晕场的空气经静电净化后从所述空气流通通道的出气侧流出，出气侧设有由导电材料制成的用于进入所述电晕场的空气通过它后流出的具有活性表面的吸附过滤网，所述导电体与电晕丝加高压直流电后，所述吸附过滤网带有与所述导电体的极性一致的正电荷。本发明可过滤和拦截颗粒物，又能吸引微小粒子，同时可吸附气态污染物，净化效果优良。

Description

气体净化装置、多功能电子口罩及集尘杯

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种气体净化装置、多功能电子口罩以及低风阻吸尘器用的集尘杯。

背景技术

防止和治理大气污染是人类面临的一项艰巨而长期的工作。随着科学的发展，各种净化技术日臻成熟。对于颗粒和气态污染物，常用的方法如下：

1.惯性除尘

利用颗粒物的运动惯性进行分离的技术，如旋风分离法。设备结构简单，成本低。但只对大直径（100微米以上）的颗粒物有效。

2. 过滤除尘

让气流以一定速度穿过滤材。过滤材料一般呈多孔状，孔径越小，比表面积越大，滤除的尘埃颗粒直径就越小，净化效果越好，但阻力也越大。降低风速，阻力有所减小。但净化效率下降。为提高效率去加大风机功率，噪音又会超标，能耗也上升，而且滤网要经常更换，耗材费用增加。所以过滤净化有难以克服的局限。

3.静电净化

静电净化又称等离子净化，其工作原理该如图1所示。图中31是电晕极（一般为负极，也可为正极），32是电子，33是离子，34是气溶胶粒子，35是高压阳极（也可为负极），36是高压发生装置，37是电晕区。在电晕极和阳极间施加足够高的直流电压,就会在空间中产生电场,电晕极附近的电场强度最高,使电晕极周围的气体电离，即产生电晕放电。气体电离后产生大量正离子和自由电子。自由电子在电场力的作用下飞向阳极,当通过含气溶胶粒子的气体时,自由电子附着在尘粒上形成负离子。负离子在电场力的作用下飞向阳极，最终沉积在阳极上，使原含有气溶胶粒子的空气得到净化。

静电净化具有普通过滤技术所没有的优点：（1）净化效率高达95%以上，对于微细粒子，即使直径小于0.1μm，仍然有一定净化效果。所以病毒，病菌和悬浮颗粒均能够被静电清除。（2）阻力远小于普通过滤方法，气流量大。（3）由于通过静电力作用于尘粒，耗电低，节能显著。

但静电净化也有不足之处：（1）对气态污染物无净化能力。（2）管状或板状的阳极与气流方向平行，所以为了带电颗粒物有充分时间被阳极吸引，阳极尺寸必须足够长。即使如此仍然有部分颗粒物不能被吸引，使净化率不能达到100%。（3）阳极能够吸引的颗粒物有限，必须随时清除，尤其是积累在阳极表面的高电阻比的颗粒物，会使阳极导电性减弱，丧失净化能力。（4）高压静电在产生负离子的同时，也会产生一定的臭氧，虽然臭氧可以灭菌和氧化分解部分有机气体分子，但超过一定浓度后，对人体有害。

4.吸附净化

气体或蒸汽被固体表面浮获而附着在表面上，形成单层或多层气体分子层的现象叫做吸附。能捕集气体的固体叫吸附剂，而被吸附的气体成份叫吸附质。最常用的吸附剂是活性炭。活性炭是利用木炭、木屑、椰子壳一类的坚实果壳，果核及优质煤等做原料，经过高温炭化，并通过物理和化学方法，采用活化、酸化和漂洗等一系列工艺而制成的黑色、无毒、无味的物质。其比表面积一般在500～1700m2/g之间，高度发达的孔隙结构——毛细管构成一个强大吸附力场。当气体污染物碰到毛细管时，活性炭孔周围强大的吸附力场会立即将气体分子吸入孔内，达到净化空气的作用。尤其是活性炭纤维，气孔率是活性炭颗粒的数十倍。净化气态污染物的能力更强。但网络状的活性炭层并不能拦截微米级的颗粒物。

所以每一种净化方法均有其所长，但也有不可避免的缺点。

相关专利：

口罩去除悬浮物和病菌的功能取决于所用材料。许多专利发明集中在材料的改进方面。中国专利（申请号92109921）采用中草药夹在口罩中，以阻挡花粉和杀菌。中国专利（申请号96238289）采用带静电纤维和浸有抗过敏药物的棉纱作为口罩材料以增强拦截和抗过敏效果。日本在中国申请的专利（申请号96180222）采用在口罩中包裹药物的方式治疗感冒和花粉过敏。中国专利（申请号97242174）提出另一种复杂结构的口罩。它采用一个凹式面罩壳，在面罩壳正面和下部分别开有一个带单向阀的呼气和吸气孔，在面罩壳下设有一个内盛有部分过滤水溶液的过滤室，在过滤室内水溶液表面处设有过滤纱网，在过滤室的正面室壁上开有一个灌排液口，将一根进气导管由灌排液口插入过滤室后继而使之穿过纱网伸入至水溶液内。中国专利（申请号00227656）企图突破传统口罩的形式，提出一种微型呼吸防护器。它由三部分组成，两个鼻腔内软管、过滤层和一个鼻中隔托架；其中鼻腔内软管为圆筒状结构，鼻中隔托架为一片状结构两端各连一外径等于鼻腔内软管内径的圆环状体；过滤层嵌合于鼻腔内软管和鼻中隔托架的两圆环状体外缘之间。中国专利（申请号99256455）提出一种类似的方法，即一种直接佩戴于鼻孔内，用以防尘防毒的隐形鼻罩。

申请号为200620093467的专利提出一种电动送风过滤式防尘面罩。它包括带排气孔的面罩、导线、过滤器、风机和电池，其特征是在面罩的侧面设置有过滤器和风机，过滤器是由无纺布层、碳纤维层、ＰＰ超细纤维层和无纺布层依次排列组成，本实用新型通过风机把空气吸入过滤器并过滤后，把干净的空气送入面具内形成正压，以减少呼吸阻力。申请号为200620108326的专利提出另一种类似的设计，即近鼻洁净空气供给器。该实用新型包括过滤器、风机、电机、电源线、电源、进风口和出风口，设有近鼻布风器、夹持器，夹持器的夹身和近鼻布风器支架连接，近鼻布风器通过软管和出风口连通，风机和过滤器连接，电机装配在风机上，电机通过电源线和电源连接。日本在中国申请的专利201080047282.0公开了一种口罩滤芯及其制造方法、口罩滤芯用袋和口罩。口罩滤芯具有片材，该片材通过将包括树脂纤维和铜线的纱作为经纱和纬纱编织而成，该铜线呈螺旋状卷绕在树脂纤维上。当以这种方式构成时，不易带静电，容易发生电晕放电。因而，当佩戴口罩滤芯时，积蓄在人体上的静电自口罩滤芯放出。利用该放电作用能够杀灭细菌、病毒等，获得较强的杀菌效果。特别是，由于将铜线呈螺旋状地卷绕在树脂纤维上，所以表面积(与细菌、病毒接触的接触面积)大，杀菌效果强。美国在中国申请的专利200980126689.x公开一种外科口罩或者可渗透口罩用于阻挡污染物进入患者和实施保健的人员或在其中存在气载污染物。通过产生吸引和捕获带相反电荷的污染物并且排斥带相似电荷的污染物的静电场来提高这些口罩的过滤效率。德国在中国申请的专利200510007500.9涉及一种用于静电过滤器的供气装置和一种具有静电过滤器和供气装置的静电过滤器装置。日本在中国申请的专利200880128311.9公开了一种多层式口罩，由最外层、第1中间层、第2中间层以及最里层层叠而构成。最外层由吸收大气漂浮物等的纺粘无纺布形成，第1中间层由带了静电的熔喷无纺布形成，第2中间层由含有由银离子和沸石组成的无菌抗菌剂的熔喷无纺布形成，最里层由具有能防止口鼻部干燥的保湿性纺粘无纺布形成。

上述以传统型口罩为基础的改进技术和企图突破传统口罩的方法仍然有很多不足之处。（1）使用不舒适，过滤效果越好，呼吸阻力就越大。（2）使用不方便，尤其是需要频繁讲话的情况。（3）棉质或纤维材质的口罩长期使用会有异味，易繁殖细菌。大多为一次性使用，造成资源的浪费。（4）夏天会很热。（5）只能部分保护鼻腔和口腔（因为口罩不能完全严密覆盖），不能防止花粉，尘埃和污染空气对眼睛，耳朵和头部其他暴露部位的影响。（6）有的设备（如专利号为200620093467，200620108326和972421174的专利）过大过重，不便携带。（7）佩带不便，严重影响美观。如专利号为200620093467，200620108326，00227656和972421174的专利。（8）需要频繁更换材料，如专利号为92109921，96180222和00227656的专利。（9）所谓的静电过滤均采用带了静电的熔喷无纺布等材料，不是真正的静电场，不可能有持续的静电过滤功效。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷面提供一种有效净化空气的气体净化装置、采用上述气体净化的多功能电子口罩以及低风阻吸尘器用的集尘杯。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种气体净化装置，包括至少一高压静电产生的电晕场，所述电晕场是通过在作为阴极的至少一根电晕丝和作为阳极的导电体间加一定高压直流电而产生的，所述电晕场具有一使空气进出的空气流通通道，以便对自所述空气流通通道的进气侧进入所述电晕场的空气经静电净化后从所述空气流通通道的出气侧流出，所述出气侧设有由导电材料制成的用于进入所述电晕场的空气通过它后流出的具有活性表面的吸附过滤网，所述导电体与电晕丝加高压直流电后，所述吸附过滤网带有与所述导电体的极性一致的正电荷。

所述吸附过滤网与所述导电体相连接。

所述吸附过滤网采用金属丝编织而成，或是在纤维表面喷涂金属膜制成，或是用导电碳纤维编织而成，或者采用活性碳纤维制成。

所述导电体的内壁涂镀有能灭菌和分解有毒物质的纳米级贵金属膜。

所述导电体为一内壁可导电的管状体，所述电晕丝设置于所述管状体内，且所述电晕丝的中心线与所述管状体的内壁的距离相等。

所述导电体为两个相隔一定距离相对设置的内壁可导电的板状体，所述电晕丝设置于两个所述板状体之间，且所述电晕丝的中心线与两个所述板状体的内壁的距离相等。

所述电晕场是通过在所述电晕丝和导电体间加不低于300v的直流电压来实现。

本发明的目的还在于提供一种口罩，所述口罩主体上设有至少一所述气体净化装置，所述气体净化装置的电晕丝和导电体分别通过导电线连接一可调节输出不同电压范围的直流高压的控制器；所述控制器包括主控模块、与所述主控模块分别连接的直流高压发生模块以及电压调节转换指令输入模块；所述直流高压发生模块输入端通过开关连接电源、输出端通过所述导电线连接所述导电体与电晕丝；所述控制器还包括：

温湿度传感器，与所述主控模块连接，用于检测所述管状导电体与大气连通的下端开口附近的环境温度与湿度的温湿度传感器；

显示屏，与所述主控模块连接，用于显示所述温湿度传感器检测的环境温度与湿度；

报警器，与所述主控模块连接，用于在环境温湿度超过预设阈值时、所述直流高压发生模块的输出电压超过预设阈值而在产生的电晕场内产生了臭氧时、所述电晕场发生短路或所述电源电压不足时进行声和/或光报警。

所述口罩主体采用与人体接触安全的具有一定弹性、透明度和透气性的人体安全工程材料制成，可将佩戴者的面部全部覆盖，并具有可将所述口罩主体的边缘与佩戴者面部紧密贴合的佩戴部。

本发明的目的还在于一种低风阻吸尘器用的集尘杯，包括集尘杯主体，所述集尘杯主体的气流通道内设有至少一所述气体净化装置。

本发明通过让需净化的气流通过高压静电产生的电晕场，使气流中的颗粒物带电，然后被带异种电荷的导电阳极吸引，并通过与所述导电阳极带同种电荷的吸附过滤网流出，从而使本发明净化装置既具有过滤和拦截颗粒物的能力，又因为静电力的作用能吸引微小粒子，还因具有巨大的比表面积而吸附气态污染物，克服了单一净化技术的不足，比普通的净化装置的净化效果更好。

附图说明

图1 所示为电晕场静电净化原理示意图；

图2所示为本发明实施例提供的管状导电体的示意图；

图3 所示为本发明实施例提供的一种多功能电子口罩的示意图；

图4所示为本发明实施例提供的另一种多功能电子口罩的示意图；

图5所示为本发明实施例提供的又一种多功能电子口罩的示意图；

图6所示为本发明实施例提供的多功能电子口罩用的控制器的结构示意图；

图7所示为本发明实施例提供的一多功能电子口罩的结构示意图

图8所示为剖视结构示意图；

图9所示为本发明实施例提供的又一多功能电子口罩的结构示意图；

图10所示为本发明实施例提供的另一多功能电子口罩的结构示意图；

图11所示为本发明实施例提供的集尘杯的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。

一种气体净化装置，包括至少一高压静电产生的电晕场，所述电晕场是通过在作为阴极的至少一根电晕丝和作为阳极的导电体间加一定高压直流电而产生的，所述电晕场具有一使空气进出的空气流通通道，以便对自所述空气流通通道的进气侧进入所述电晕场的空气经静电净化后从所述空气流通通道的出气侧流出，所述出气侧设有由电阻较小的导电材料制成的用于进入所述电晕场的空气通过它后流出的具有活性表面的吸附过滤网，所述导电体与电晕丝加高压直流电后，所述吸附过滤网带有与所述导电体的极性一致的正电荷。

进一步的，所述吸附过滤网与所述导电体相连接。

进一步的，所述吸附过滤网采用金属丝编织而成，或是在纤维表面喷涂金属膜制成，或是用导电碳纤维编织而成，或者采用纤维编织成网络状，再通过隔绝空气高温炭化，活化、酸洗和漂洗等一系列工艺而制成的活性碳纤维网。较优的，采用远高于普通颗粒状活性炭吸附气态污染物的能力的活性碳纤维制成。

由于碳纤维的连续性保证了其优异的导电能力，其电阻率约为1.6×10^-3Ω，比铜的电阻率1.75×10^-6Ω小，但远大于除金属外的其他材料。此外，碳纤维还具有耐腐蚀、耐磨、耐高温、强度高、质轻等特点，很适合于做成集静电吸引，机械过滤和物理化学吸附等多种功能于一体的电晕场阳极，因此，本发明实施例中，采用活性炭纤维作为吸附过滤网的材质。

进一步的，所述导电体的内壁涂镀有能灭菌和分解有毒物质的纳米级贵金属膜。

本发明实施例中，所述导电体可以为一内壁可导电的管状体，所述电晕丝设置于所述管状体内，且所述电晕丝的中心线与所述管状体的内壁的距离相等。

所述导电体也可以为两个相隔一定距离相对设置的内壁可导电的板状体，所述电晕丝设置于两个所述板状体之间，且所述电晕丝的中心线与两个所述板状体的内壁的距离相等。

本发明实施例中，所述电晕场是通过在所述电晕丝和导电体间加不低于300v的直流电压来实现。

与传统单一静电净化、过滤净化和气体吸附技术相比，本发明具有以下独特的优势：

（1）由于气流是直接通过吸附过滤网，所以带负电颗粒物与吸附过滤网的距离极为接近，大多是直接接触，所以截留效率非常高。尤其是微小的颗粒物，如PM2.5，甚至PM0.1这些在普通静电净化器难以捕捉的粒子，均很容易被捕获。

（2）由于气流方向不是平行于吸附过滤网，不需足够长的阳极以使得颗粒物有充分时间飞向阳极表面，所以设备比普通静电净化器小。

（3）吸附过滤网具有拦截过滤颗粒物的功能。由于拦截粒子的积累，气流通过的间隙越来越小，过滤效果会越来越好。

（4）具有活性表面的吸附过滤网具有吸附气体污染物的能力。而积累在吸附过滤网表面的粉尘也具有一定吸附能力。

（5）气体在阳极上的吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附是气体分子受范德瓦尔斯力的吸引作用而附着在阳极空隙表面，温度越低吸附量越大，能形成多层吸附。由于阳极上带负电粒子的放电，使得吸附过滤网上有持续的电流流过，因此能够加强物理吸附力，有利于吸附效率的提高。

与普通静电净化相比，本发明技术的净化效率更高，功能更全面，不过风阻要大一些，可是仍然大大低于普通过滤方法的风阻，在很多场合下，这样的风阻是可以接受的。

本发明综合了静电净化、过滤除尘和气体吸附等多种方法的优点，克服了单一净化技术的不足，能够广泛应用于排放气体净化，室内空气净化和防治环境空气污染。

根据本发明能够开发出防止空气污染，花粉过敏，预防感冒和带病者相互传染的多功能电子口罩，室内空气净化器，吸尘器和柴油机净化器等设备。由于本发明所述气体净化装置具有上述优点，所述采用本发明气体净化装置这些设备均具有净化率高，风阻小，噪音低，既能净化颗粒物，又能净化气态污染物的特点。

以下，以采用本发明所述气体净化装置的电子口罩以及吸尘器为例对本发明运用进行详细说明。

实施例：

请参阅图2及3所示，一种口罩，包括口罩主体1以及佩戴后可将所述口罩主体1的边缘与佩戴者面部紧密贴合的佩戴部11，所述口罩主体11能覆盖佩戴者的至少口与鼻，所述口罩主体11上设有两个作为佩戴者主呼吸通道的内壁可导电的管状导电体2，所述管状导电体2内设有细金属丝制成的电晕极3，所述电晕3极沿所述管状导电体2的中心线设置，所述管状导电体2内壁21与电晕极分别通过导电线4连接一控制器5，所述控制器5可控制输出不同电压范围的直流高压，当所述控制器5控制输出相应的直流高压时，所述电晕极3与管状导电体2内壁21之间维持一定的直流电压是对应产生电晕场和/或负离子和/或臭氧。

本发明实施例中，所述金属丝电晕极接所述控制器高压输出端的负极，所述管状导电体内壁接所述控制器高压输出端的正极，或者相反连接的方式。.

本发明实施例中，所述口罩主体采用与人体接触安全的具有一定弹性、柔软、轻薄、透明和透气性的对人体无毒的人体安全工程材料制成，如医用高分子材料制造，使得接触处的皮肤能透过材料正常出汗，且呼吸阻力比普通口罩小得多，另外，由透明材料制成，佩戴美观。

本发明实施例，通过控制器控制电压的范围可以在金属丝电晕极和管状导电体内壁之间中维持一定直流电压，使管状导电体中能维持长期间的电晕场，从而使得呼出和吸入的气流中所含有的有害颗粒物如花粉颗粒，病菌，病毒或其他微生物、固态或液态气溶胶粒子，以及香烟雾中所含微小颗粒状物，以及部分气态物，如香烟雾中的气态物被清除或氧化分解，并能产生有益人体的负离子，或通过加压产生臭氧，对管状导电体的内壁进行深度的消毒灭菌处理。

所述管状导电体中电晕场是通过在作为电晕极的金属丝和管状导电体内壁之间加不低于300v的直流电压来实现。

本发明实施例中，所述口罩主要是采用静电净化技术，即通过上述管状导电体与电晕极间形成的静电场（电晕场）使呼出和吸入的空气均得到净化。

静电净化或称等离子净化，是广泛运用于工业或日常生活中净化气溶胶粒子的成熟技术，如用于烟气排放净化的静电除尘技术，静电净化的原理为，在高电压产生的强电场下，气体将发生局部电离。在电场力的作用下,空间中的固态或液态悬浮粒子荷电并被分离出来。如图1所示，图中31是电晕极（一般为负极，也可为正极），32是电子，33是离子，34是气溶胶粒子，35是高压阳极（也可为负极），36是高压发生装置，37是电晕区。在电晕极31和高压阳极35间施加足够高的直流电压，就会在空间中产生电场形成电晕区37，电晕极31附近的电场强度最高，使电晕极31周围的气体电离，即产生电晕放电。气体电离后产生大量正离子和自由电子。自由电子在电场力的作用下飞向高压阳极35，当通过含气溶胶粒子34的气体时，由自由电子附着在尘粒上形成负离子，负离子在电场力的作用下飞向高压阳极35，最终沉积在高压阳极35上，使原含有气溶胶粒子34的空气得到净化。

与普通过滤技术相比，静电净化具有净化效率高；阻力远小于普通过滤方法，气流量大；耗电低，节能显著的特点。因此，本发明实施例所述口罩的管状导电体及电晕极由于采用上述静电净化原理制成，具有传统口罩不能相比的净化过滤效果，经实际测试，本发明施例所述口罩的净化效率高达99%以上，对于微细粒子（气溶胶粒子），即使直径小于0.1μm，仍然保持较高的净化率，所以病毒，病菌和悬浮颗粒均能够被静电清除。

本发明实施例中，所述口罩主体可以将佩戴者口及鼻以外与空气接触的面部其它部分覆盖，包括佩戴者的眼部区域，即可将佩戴者人脸面部全部覆盖，可以防止花粉进入眼睛，适合于花粉过敏者使用。

一般情况下，口罩主体的主要目的不是用来挡住尘土，而是防止口鼻不通过管状导电体就进行呼吸，所以只需遮住口鼻部周围，让空气只能通过管状导电体进入人体即可，并不需太大的覆盖面积。但对于花粉过敏者，可采用较大的覆盖面积，以防止花粉进入眼睛。

本发明实施例中，该口罩主体1的佩戴部11可采用常规口罩的方式，即用弹性带挂在耳朵上，或拴在脑后，也可不用弹性带而采用尼龙粘扣等方式。

进一步的，所述电晕极沿所述管状导电体的中心线设置于所述管状导电体内，从而使得电晕极而与所述管状导电体的管壁保持等距离。这样可以保证在被加高压后，在所述电晕及与管状导电体的内壁间产生的正常的均匀的电晕场。

本发明实施例中，所述管状导电体可以设在所述口罩主体的内表面、外表面或夹于所述口罩主体的内部，且所述管状导电体的上端开口置于所述口罩主体内侧并靠近佩戴者的口和\或鼻、下端开口设在所述口罩主体的下端边缘外，这样，可以保证佩戴者呼吸顺畅，以更好地发挥管状导电体的净化效果，所述管状导电体的用于与大气连通的开口端最好朝向下方，以避免雨水和尘土从上方坠落进入管中。

参见图3所示，该图示出本发明实施例提供一种口罩的结构，包括两个管状导电体2，两个管状导电体2呈弯曲、并八字型固连在较平整光滑的口罩主体1外表面，也可设于内表面或夹于口罩主体1内。戴上口罩后，管状导电体2上端的开口处正对着鼻孔，因为鼻尖和上唇之间正好留有一定的空间，在此处开口恰如其分。管状导电体下端开口在口罩主体的下端边缘，管状导电体长度在30-100mm，能保证呼吸气流在管中有足够的运动时间，让微粒得到净化。电晕极和管状导电体内壁的连接导线可嵌入口罩主体内，导线4从口罩主体11中出来后连接到控制器5上，控制器5可放在口袋里。

参见图4所示，进一步的，所述口罩主体1上覆盖佩戴者口及鼻处由内向外凸伸而在所述口罩主体1的内侧面形成一方便呼吸及讲话的凸出空间12，所述管状导电体2的上端开口置于所述凸出空间12内。所述的两上管状导电体2可以是图3所示呈弯曲、八字型设置于所述口罩主体1上，也可以如图4所示竖直向下设置于所述的口罩主体1的内表面或外表面或夹于口罩主体1内。

该凸出空间的外侧凸起部位周围的口罩主体较平整，与皮肤紧密接触，使得不论用鼻子还是嘴呼吸，都只能通过凸出空间中设置的管状导电体来进行。通过设在该空间，可以使佩戴者自由选择用鼻子还是口腔来呼吸，不影响佩戴者张嘴说话，佩戴者与他人的交流影响较较小，另外，管状导电体不和皮肤接触，无不适感。

参见图5所示，进一步的，所述管状导电体2的用于连通大气的下端开口采用耐高温材料制成，如金属或陶瓷，可将燃烧的香烟插入该下端开口，使佩戴者通过该管状导电体吸烟，拔出香烟后佩戴者可通过该管状导电体吐出烟气。采用这种设计，可以方便吸烟者该口罩。本实施例中，所述管状导电体2可以是如图3、4所示方式设置，但为了便于吸烟，所述管状导电体2可与口罩主体1的表面垂直设置，如图5所示。

佩戴此口罩吸烟时，将燃烧的香烟插入烟嘴，用口鼻吸气，香烟雾通过管状导电体的净化，去除掉其中细微的有害颗粒物后，进入佩戴者口中。吐出香烟雾时，拔出插在烟嘴上的香烟，让烟雾反向通过管状导电体，去除掉其中有害物质后，经烟嘴排放到大气中，这样就能在一定程度上减轻吸烟者自身受到的伤害，也能减轻吸烟者对环境造成的污染，降低二手烟对家人或周围人群的危害，不吸烟时，可作为正常呼吸用口罩使用。

进一步的，所述管状导电体的长度范围大致为25-150mm，直径为3~15mm，不能短于10mm，以免气流通过管状导电体中的时间过短，所带微粒无充分时间被阳极（管状导电体内壁）吸附。

本发明实施例中，为方便产生电晕场，所述电晕极采用的细金属线的直径不宜过粗。一般不大于0.5mm，以0.1~0.5mm为宜。

本发明实施例中，所述管状导电体可以为两个，也可以一个，甚至多个，具体数量不限。本发明实施例中，所述管状导电体优选为两个。

当采用两个管状导电体时，所述管状导电体还可以是这样设计：一个管状导电体仅供佩戴者吸入气体使用，另一个管状导电体仅供佩戴者呼出气体使用，可以通过在该两个管状导电体中设置相应的单向阀来实现上述功能。通过设有两个单向通气功能的管状导电体，可以保证佩戴者的呼吸更加顺畅，通过一个管状导电体吸入，另一个管状导电体呼出气体。

进一步的，为了方便吸烟者，所述仅供佩戴者吸入气体的管状导电体的用于连通大气的下端开口可以采用耐高温材料制成，这样可将燃烧的香烟插入该吸入管状导电体的下端开口，使佩戴者通过该吸入管状导电体吸烟，通过所述仅供呼出气体的管状导电体吐出烟气。这样佩戴该口罩的人可以利用该两个管状导电体，一边吸烟，一边吐烟雾，而不必再将香烟取下。

进一步的，本发明实施例中，所述管状导电体的内壁镀有具有灭菌和分解有毒物功能的金属膜，该金属膜可以采用纳米级贵金属膜，如具有稳定的灭菌功能的纳米银或金制成。

本发明实施例中，所述管状导电体可以采用金属制成，如铝或不锈钢等金属材料制成，采用金属材料制作时，该管状导电体壁厚为0.25-0.50mm，并弯成弧形，可以与口罩主体的外形相配合，可以固定在所述口罩主体的外表面或内表面，该管状导电体的一端出口正对着口鼻处，另一端与大气相通，使呼出或吸进的气流只能通过该管状导电体和外界空气连通。金属管将作为静电场（电晕场）的阳极，其内侧表面能吸引带负电的粒子。

由于金属材质制成的管状导电体难以弯曲，不能很好与口罩主体和人的面部形状吻合，接触皮肤不舒适，也不够美观，因此，所述管状导电体优选采用柔性材质，如柔性高分子材料或柔性塑料制成，为了使该柔性材质制成的管状导电体与所述电晕极之间可以产生电晕场和/或负离子和/或臭氧，所述管状导电体的内壁表面镀有导电膜，所述导电膜通过导电线连接正高压，可以作为静电场的阳极，吸引带负电的粒子，该导电膜可以覆盖该管状导电体的整个内壁，也可以是部分内壁。

为了提高净化效率，所述导电膜优选采用能灭菌和分解有毒物质的金属膜。该金属膜可以采用纳米级贵金属膜，如具有稳定的灭菌功能的纳米银或金制成。

该柔性材质的管状导电体可以固定在口罩主体的外表面、内表面或者是在口罩主体成型时在内、外表面之间预留管状空间，将该管状导电体设置于该管状空间，其一端出口正对着口鼻处，另一端与大气相通，使呼出或吸进的气流只能通过这种管状导电体和外界空气连通。由于管状导电体采用上述柔性材质制成，容易变形，可与面部形状吻合良好，接触皮肤无不适感，如采用与口罩主体一样的透明材料，也较为美观。

本发明实施例中，为保证细金属丝电晕极与所述管状导电体的内壁保持等距，采取至少两个间隔一定距离设置的可通过气流的定位支架来实现。如图1所示，细金属丝电晕极3穿过定位支架22的中心，定位支架22与管壁21紧密接触，细金属丝电晕极3通过导线4连接控制器5的直流高压负极(或正极)，管状导电体内壁21连接控制器5直流高压正极(或负极)，不论管状导电体2如何弯曲，细金属丝电晕极3均能保持在管状导电体2的中心轴心线上。直流高电压达到一定水平，可以在管状导电体内的两电极之间产生电晕场和/或负离子，高压超过一定值后，还会产生臭氧。

本发明实施例中，所述控制器通过设置不同电压范围的转换开关，或采用可变电阻等无极调节方式来实现控制输出不同的电压范围，参见图6所示，所述控制器包括主控模块、与所述主控模块分别连接的直流高压发生模块以及电压调节转换指令输入模块；所述直流高压发生模块的输入端通过控制电晕场的产生与关闭的电源开关连接电源、输出端通过所述导电线4连接所述管状导电体内壁与电晕极。

所述电源可以采用普通电池或可充电的电池，电压范围可以为3-12v，所述直流高压发生模块可以直接采用市售产品，所述的主控模块为电子控制芯片，可以普通单片机来完成该功能，其主要功能为调节电压，当使用者通过所述电压调节转换指令输入模块输入调节电压的指令后，所述主控模块根据所述指令进行电压调节，使所述直流高压发生模块（如将3-12v电压转换为不低于300v的电压或相应的电压范围的电压）进行电压的转换，通过高压输出端输出不低于300V的电压或相应的电压范围的电压。

所述电压调节转换指令输入模块可以是物理调节按键或按钮，或者是旋钮，主要用于根据不同的用途需要进行调节或转换电晕场所需的电压，输入调节或转换电压指令，可以通过设置不同电压范围的转换开关，或采用可变电阻等无极调节方式来实现该功能。

如，可以采用3个按键或按钮：一个按键或按钮用于输出在管状导电体内产生正常的电晕的电压范围，使口罩起到正常净化功能；一个按键或按钮用于使输出电压所在范围稍低于或等于产生电晕的最小电压范围，能在管状导电体内产生有益于健康的负离子，随吸进的空气进入人体肺部；一个按键或按钮用于使输出电压所在范围高于产生正常电晕的范围，在管状导电体内会产生大量臭氧，主要用于口罩使用一段时间后，对管壁附着物进行消毒和灭菌，当然，所述按键或按钮不限于3个，可以是多个，分别对应于转换输出不同的电压，使电压调节转换更为精确。

如采用旋钮装置，则可以采用可变电阻或可变电容器等无极调节方式进行，由口罩佩戴者自己手动调节输出电压，使之适合于维持正常电晕场，产生负离子或臭氧的各种需要，可在调节旋钮上设定相应的调节转动刻度供调节使用。

进一步的，本发明实施例中，所述主控模块还具有电晕场工作状态监控功能（如确保输入电压能产生电晕，但不会产生对人体有害的臭氧）、环境温度与湿度状况监控功能及声和\或光报警控制功能，为实现上述功能，参见图6所示，所述控制器进一步包括：

温湿度传感器，与所述主控模块连接，用于检测所述管状导电体与大气连通的端口附近的环境温度与湿度的温湿度传感器，该温湿度传感器随时检测环境温度与湿度，每过一定时间（如5min）自动测量一次,送至主控模块；

报警器，与所述主控模块连接，用于在环境温湿度超过预设阈值（环境温度超过35^oC，环境湿度超过90%）时、所述直流高压发生模块的输出电压超过预设阈值范围而在产生的电晕场内产生了臭氧时、所述电晕场发生短路（如因空气湿度过大或其它原因）或所述电源电压不足而需要更换时进行声和/或光报警。

所述的温度和湿度传感器可以是设置在管状导电体与大气连通的端口附近，所述报警器可以用LED灯和\或微型扬声器。

所述显示屏可以采用常规的液晶显示屏中触摸屏。

本发明以上所述的多功能电子口罩具有以下功能：

1、净化功能：当含有害气溶胶粒子的空气或香烟雾进入电晕场时,自由电子附着在粒子上形成负离子，负离子在电场力的作用下飞向阳极管壁，最终沉积在管状导电体内壁上，使原含有气溶胶粒子的空气或香烟雾得到净化后才进入人体。另一方面，使用者呼出的热气通过管状导电体上端开口进入管中，由于温度降低，水蒸气饱和形成微小雾滴，在通过管中电晕场时带上负电荷，被吸引到管壁积沉下来。呼出气中的有害细菌或其他传染物或者吸烟者吐出的烟雾粒子等同样被管壁吸引而附着，而氮气、二氧化碳等，则通过管的下端开口排出到大气中。

2、灭菌功能：管状导电体内表面镀上纳米级金属膜后，通过电晕场被吸附在该表面的病菌或病毒能够被杀死。所谓纳米抗菌，是通过细菌或病毒的蛋白质或者组织结构改性、破坏达到的。采用一般贵金属可以达到这一效果，比如金或银，通过分子交换破坏蛋白质结构。但块状材料的扩散速度比较慢，所以采用具有巨大比表面积的纳米材料，扩散十分容易，更适合消毒灭菌使用。

3、润湿功能：本发明实施例所述口罩使用一段时间后，由于外界潮湿空气的进入和湿润空气的呼出，在管状导电体管壁上会吸附部分液态水滴。这些液态水有几方面作用：（1）粘附有害颗粒物，细菌，病毒或烟雾粒子，使之不会随吸气进入人体。（2）能蒸发出部分干净的水分子，随气流进入人体，潮湿的气流利于哮喘病的控制，使人感到舒适。（3）部分气态有机物能溶解进入液态水中。（4）当水滴量积聚较多时，可以将污染物冲洗出管外。

4、负离子功能：人体通过管状导电体将其产生的大量负离子吸入到肺泡，进而通过血液和淋巴从运送到全身，参与人体的新陈代谢，从根本上改变人体的健康状况。其作用机理有几种方式。

（1）空气负离子进入呼吸道后，通过电刺激，使呼吸道神经末梢产生的兴奋冲动传到神经中枢，再通过神经反射作用而对肌体产生生理效应。

（2）空气负离子通过体液，以感应、吸附和透过等原理，让所带电荷影响血液胶体和细胞的电代谢过程。负离子能增加血液的电位，而正离子能减弱血液的电位。从而使血液中的带电粒子的组份和分布发生变化。

（3）空气负离子通过对内分泌产生影响，它能使血管收缩素的化学调节作用发生改变从而影响神经系统。

管状导电体中主要产生负氧离子，在人们的日常生活中不是随时随地都存在负氧离子,因为它在洁净空气中的寿命只有几分钟，而在灰尘中仅存在几秒钟。通过控制输入电压，能使管状导电体中产生大量负氧离子，能及时进入肺部，尤其有益于老年人，儿童和呼吸系统疾病的患者。

5、减轻吸烟危害功能：使用者吸气或吸烟时，烟雾通过下端口进入管中，在通过电晕场时，其中各种的有害颗粒和烟雾粒子带上负电后，被吸引附着在管壁上。部分有害气态有机物还能够在电晕场作用下分解，净化后的香烟雾从上端开口出来后进入口中。吐出香烟雾反向通过管状导电体，去除掉其中有害物质后，经烟嘴排放到大气中，一定程度上减轻了香烟的毒害、二手烟污染和吸烟对环境的污染。

6、清洗和反复使用功能：普通过滤型口罩在使用一段时间后，由于纤维层中含有大量被拦截的污染物，只能抛弃。本发明口罩却可以经清洗后反复使用，当口罩使用一段时间后，可按下列步骤清洗处理可重复使用：

（1）关闭电源。

（2）用细管连接自来水，从管状导电体的上端向下端冲洗。

（3）冲洗结束后，让管状导电体内壁充分干燥，为加快干燥，可用电吹风吹管壁，但温度不宜过高，以免塑料管软化。

（4）打开电源，让管状导电体内产生电晕场，保持一段时间（如2分钟），利用电晕场杀灭管内残存的病菌或病毒。

（5）管状导电体内残存有不易冲洗清除的有毒物，如抽烟形成的烟垢，开机后将高压电压升高到一定程度，产生臭氧，可对管壁进行深度的消毒灭菌处理。

参见图7~8所示，该图7~8示出本发明实施例提供的又一种多功能电子口罩的结构，该电子口罩的电晕场是由板状式的阳极板与电晕丝间施加高压电流来实现。

参见图7~8，在口罩主体上设有两片薄金属板1、2弯成弧形，使之能与口罩外形配合。金属板1、2的两侧端用非导电材料3密封固定，并使两金属板1、2之间保持3-10mm的固定间距而形成一个通气槽。通气槽的上端出口正对着口鼻处，下端与大气相通，使呼出或吸进的气流只能通过通气槽。通气槽内靠近下端口的部位，安装一根电晕丝4，电晕丝4平行于两片金属板1、2。为保证电晕丝与两金属板之间的距离相等，采用若干定位支架5让电晕丝穿过支架，牢牢固定在两金属板之间。金属板连接静电场正极，电晕丝接负极。在通气槽的上端出口设置活性炭过滤材料制成的吸附过滤网6，对应端与金属板1、2紧密接触，保证该吸附过滤网6带正电，以加强颗粒物截留能力。

所述金属板1、2也可以采用内壁涂有金属导电膜的非导电材料板，如塑料板替代，所述金属导电膜通过导线连接正高压，作为阳极吸引带负电的粒子。由于塑料板柔软，容易变形，可与面部形状吻合良好，接触皮肤无不适感，本发明实施例中，优选采用该内壁涂有金属导电膜的塑料板

所述金属板或塑料板可以固定在口罩主体外表面或内表面，也可以在口罩成型时在内外表面之间预留空间，成型后放置于该空间内。

参见图9所示，该图9示出本发明实施例提供的另一电子口罩的结构，如图9所示，图中，1和2是两块平行设置的阳极板（金属板或涂有导电薄膜的塑料板），3是电晕丝，垂直设置，并用支架4固定并平行于两阳极板，5是口罩外膜层，由高分子材料制成，不导电，可弯曲，覆盖所述阳极板1、2。6是活性炭吸附过滤网，与导电的阳极板2的表面紧密接触，能带上与阳极板2相同的正电，吸引拦截穿过网络层的带负电颗粒物。为了防止吸附过滤网6的活性碳纤维脱落后进入口鼻内，在吸附过滤网层与人体面部之间增加了一层棉纱层7。

本实施例通过扩大了吸附过滤网的面积，使得呼吸阻力减小，对气体污染物的净化效果提高。此外，活性炭吸附过滤网可定期置换，旧的活性炭吸附过滤网层经过水冲洗和加热晾干后可继续回用。

参见图10所示，该图10示出本发明实施例提供的另一口罩的结构，如图10所示，产生电晕场的阳极板（金属或镀膜塑料）放在口罩主体的两侧，而不是下方。如图10所示。两阳极板1、2固定在口罩主体6两侧，电晕丝3是用两个支架4固定在阳极板1、2中间，保持与两阳极板1、2等距。从佩戴者的脸部侧面进入的空气通过电晕场后，进入设于口罩里层的活性炭纤维制成的吸附过滤网7之中，颗粒物和气体污染物被截留和吸附后，干净的空气通过吸附过滤网7进入人体。

以上图7~10所示的电子口罩均配置有如图6所示的控制器，用于输出不同电压范围，在电晕丝与导电阳极体间维持一定的电压而产生相应的电晕场和\或负离子和\或臭氧。

本发明所述气体净化装置用于吸尘器中，可有效地减少噪音，而不影响吸力、吸尘效果。目前的吸尘器噪音让很多人难以忍受，众所周知，目前的吸尘器噪音主要是由电机高速旋转产生的机械噪音、涡轮风扇吸风噪音、高功率电器的电磁噪音组成。目前吸尘器目前均采用串激式电机，转速高达3万-4万转/分。转速越高吸力越大，噪声也越大，通过提高机器密封程度能降低少量噪音。一般吸尘器噪声约75分贝，密封好的吸尘器可以降噪3-5分贝。减小吸尘功率，才是最有效的降噪途径。但如果集尘袋或集尘杯的风阻不减，减小功率就意味着是减小吸尘力。运用本发明所述气体净化装置可有效解决该问题。

参见图11所示，该图所示为本发明实施例提供一种低风阻吸尘器用的集尘杯的轴向剖面示意图，该集尘杯外形呈圆柱状，图中1是连接集尘杯的气流管，2是气流管和集尘杯的连接部位，3是连接螺丝。4是位于集尘杯外圈的电晕室，5是电晕室内的电晕丝，电晕丝呈圆环状，由特别的支架11固定在电晕室内，处于作为阳极的电晕室内壁6和外壁12之间。在串激式电机13驱动的涡扇14产生的真空吸引力下，来自气流管1的含尘气流经过电晕室4，其中的尘土带上负电荷后，随气流进入集尘室7中，然后穿过带正电的吸附过滤网8（活性炭纤维网），在静电力和吸附过滤网机械过滤阻力的联合作用下，被截留在吸附过滤网中。即便吸附过滤网并不致密，其内部间隙尺寸远大于颗粒物直径，但微米级的颗粒物也会因静电力作用而被截留。空气通过净化后随风扇排放到集尘杯外。其中的气体污染物，如氨气，一氧化碳，甲醛等还能被吸附过滤网吸附，得到部分净化。图中10是集尘室的底盖，当吸尘器使用一段时间后，去除气流管1和集尘杯的连接，打开底盖，使收集的尘土清除出集尘室。图中9是底盖与集尘杯底部15的活动连接部件。

由于吸附过滤网的风阻远小于普通吸尘器的集尘袋风阻，所以本发明在不减小真空吸力的情况下，风机的功率可以大幅降低，因而噪音得到有效控制。总之，本发明通过改变集尘袋或集尘杯现有过滤排气方式，大幅减小风阻，从而大幅减小功率，不仅节能，还能有效降噪。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种气体净化装置，其特征在于，包括至少一高压静电产生的电晕场，所述电晕场是通过在作为阴极的至少一根电晕丝和作为阳极的导电体间加一定高压直流电而产生的，所述电晕场具有一使空气进出的空气流通通道，以便对自所述空气流通通道的进气侧进入所述电晕场的空气经静电净化后从所述空气流通通道的出气侧流出，所述出气侧设有由导电材料制成的用于进入所述电晕场的空气通过它后流出的具有活性表面的吸附过滤网，所述导电体与电晕丝加高压直流电后，所述吸附过滤网带有与所述导电体的极性一致的正电荷。

2.根据权利要求1所述气体净化装置，其特征在于，所述吸附过滤网与所述导电体相连接。

3.根据权利要求2所述气体净化装置，其特征在于，所述吸附过滤网采用金属丝编织而成，或是在纤维表面喷涂金属膜制成，或是用导电碳纤维编织而成，或者采用活性碳纤维制成。

4.根据权利要求1所述气体净化装置，其特征在于，所述导电体的内壁涂镀有能灭菌和分解有毒物质的纳米级贵金属膜。

5.根据权利要求1所述气体净化装置，其特征在于，所述导电体为一内壁可导电的管状体，所述电晕丝设置于所述管状体内，且所述电晕丝的中心线与所述管状体的内壁的距离相等。

6.根据权利要求1所述气体净化装置，其特征在于，所述导电体为两个相隔一定距离相对设置的内壁可导电的板状体，所述电晕丝设置于两个所述板状体之间，且所述电晕丝的中心线与两个所述板状体的内壁的距离相等。

7.根据权利要求1所述气体净化装置，其特征在于，所述电晕场是通过在所述电晕丝和导电体间加不低于300v的直流电压来实现。

8.一种多功能电子口罩，其特征在于，所述口罩主体上设有至少一权利要求1-7任一项所述气体净化装置，所述气体净化装置的电晕丝和导电体分别通过导电线连接一可调节输出不同电压范围的直流高压的控制器；所述控制器包括主控模块、与所述主控模块分别连接的直流高压发生模块以及电压调节转换指令输入模块；所述直流高压发生模块输入端通过开关连接电源、输出端通过所述导电线连接所述导电体与电晕丝；所述控制器还包括：

9.根据权利要求8所述多功能电子口罩，其特征在于，所述口罩主体采用与人体接触安全的具有一定弹性、透明度和透气性的人体安全工程材料制成，可将佩戴者的面部全部覆盖，并具有可将所述口罩主体的边缘与佩戴者面部紧密贴合的佩戴部。

10.一种低风阻吸尘器用的集尘杯，包括集尘杯主体，所述集尘杯主体的气流通道内设有至少一权利要求1-7任一项所述气体净化装置。