CN103949343B - 空气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方面提供一种空气净化装置，用于对通过进气口(1)进入的空气进行净化，并使净化后的空气通过出气口(4)排出，包括：荷电单元(2)，其对通过所述进气口(1)流入的空气进行处理，用于使空气中的固体颗粒物荷电；和集尘单元(3)，其对经由所述荷电单元(2)流出的空气进行处理，用于收集空气中的荷电的固体颗粒物，从而实现空气净化，其中所述集尘单元(3)内形成有电场，所述电场使所述荷电的固体颗粒物受到与气流方向相反的力的作用，使得所述述荷电的固体颗粒物沉积在所述集尘单元(3)内。本发明提供的空气净化装置集尘板无需更换，便于清洗，并且一次净化效率提高。

Description

空气净化装置

技术领域

[0001] 本发明涉及静电除尘技术，尤其涉及一种家用静电空气净化装置。

背景技术

[0002] 随着生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，因而越来越重视空气质 量，为此许多家庭都配备有家用空气净化器。目前常用的家用空气净化器多为过滤类净化 器。这种过滤类净化器是利用风机将空气抽入净化器内，然后通过内置的过滤网过滤空气。 这种滤网式空气净化器一般采用HEPA滤网、活性炭滤网、光触媒(冷触媒、多远触媒）以及紫 外线杀菌消毒等组合方法来处理空气，从而起到过滤粉尘、消除异味、消毒等作用。然而，这 种净化器使用的时间长了，过滤网会聚集一些灰尘，在潮湿环境下过滤网会发霉长毛，进而 演变为毒源，当空气经过过滤网时，会将有毒物质从机器里带出，这样不但不能起到净化空 气效果反而会加重空气污染，所以过滤类净化器的过滤网不能长期使用，需要经常换洗，使 用不方便并且成本比较昂贵。

[0003] 静电除尘类净化器的原理是首先通过荷电电极使空气中的固体颗粒物荷电，然后 使其通过高压板和低压板形成的电场，在电场力的作用下荷电固体颗粒物向极性相反的极 板方向移动并被吸附于该极板，从而实现净化空气的效果。然而，这种净化器存在如下缺 点：1)由于粉尘的堆积，集尘板会越来越脏，净化效果会随之下降，并且在对其进行清洗时， 操作不便，会有擦不到的死角。2)由于电极的裸露，限制了电极板之间的距离，为了防止电 极板间的空气被电击穿，板与板之间的距离比较大，这样就会使得一次净化效率大大降低。 3)由于电场力垂直于空气运动方向，这就导致需要很宽的集尘板面才能达到一定的净化效 果。

发明内容

[0004] 本发明鉴于以上问题，提供了一种空气净化装置，其集尘板无需更换，且便于清 洗，并且一次净化效率提尚。

[0005] 本发明的一个方面提供一种空气净化装置，用于对通过进气口（1)进入的空气进 行净化，并使净化后的空气通过出气口⑷排出，该空气净化装置包括:荷电单元(2)，其对 通过所述进气口（1)流入的空气进行处理，用于使空气中的固体颗粒物荷电；和集尘单元 (3)，其对经由所述荷电单元(2)流出的空气进行处理，用于收集空气中的荷电的固体颗粒 物，从而实现空气净化，其中所述集尘单元(3)内形成有电场，所述电场使所述荷电的固体 颗粒物受到与气流方向相反的力的作用，使得所述述荷电的固体颗粒物沉积在所述集尘单 元⑶内。

[0006] 本发明提供的空气净化装置，当带电粒子通过由高压电极和低压电极组成的集尘 单元时，会受到电场力的作用，电场力与空气流动方向相反，这样就阻碍了带电固体颗粒物 的运动速度，起到了降速的效果，当带电固体颗粒物通过高压电极后，会受到电场力的作用 被吸附到低压电极，达到了去除粉尘的效果。本发明提供的空气净化装置，由于电场力是与 运动方向相反，因此不需要很宽的集尘板面就能达到一定的净化的效果，并且效率远尚于 普通的静电集尘单元。

附图说明 _

[0007] 图1是本发明空气装置一个实施方式的结构示意图；

[0008] 图2是图1所示空气净化装置详细结构示意图； _

[0009] 图3是图1所示空气净化装置一个实施方式的荷电单元的结构示意图；

[0010] 图4是图3所示荷电单元的荷电接地板的结构示意图； _

[0011] 图5是本发明空气净化装置一个实施方式的集尘单元的立体结构示意图；

[0012] 图6是图5所示的集尘单元的主视图；

[0013] 图7是图5所示的集尘单元的剖视图；

[0014] 图8是图5所示的集尘单元的高压电极的结构示意图；

[0015] 图9是图5所示的集尘单元的低压电极的结构示意图；

[0016] 图1〇是图9所示的低压电极的局部放大图；

[0017] 图11是荷电颗粒物在图5所示的集尘单元中的受力说明图；

[0018] 图12是本发明空气净化装置另一个实施方式的集尘单元的主视图；

[0019] 图13是图12所示的集尘单元的侧视图；

[0020] 图14本发明空气净化装置再一个实施方式的集尘单元的高压电极的示意图；

[0021] 图15本发明空气净化装置再一个实施方式的集尘单元的低压电极的示意图。

具体实施方式

[0022] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方 式对本发明提供的空气净化装置进行详细描述。在这些附图中，对于相同或者相当的构成 要素，标注相同标号。以下仅为本发明的空气净化装置的最佳实施方式，本发明并不仅限于 下述结构。

[0023]图1为本发明静电空气净化装置一个实施方式的结构示意图。图2是图1所示静电 空气净化装置详细结构示意图。

[0024] 请一并参阅图1和图2,本实施方式的静电空气净化装置包括箱体100,在箱体100 的左侧面开口，用作进气口 1，在箱体100内部依次设置有荷电单元2和集尘单元3,在箱体右 侧设置有出气口 4以及抽气装置5。空气在抽气装置5作用下如图2箭头所示依次通过进气口 1、荷电单元2、集尘单元3和出气口4,并且空气中的固体颗粒物在荷电单元2作用下荷电，成 为带电粒子，然后当荷电的固体颗粒物经过集尘单元3时，由于集尘单元3内形成有电场，且 电场力作用方向与空气流动方向相反，因此荷电的固体颗粒物受电场力作用，速度降低，并 沉积在集成单元3上，实现空气净化，净化后的空气通过出气口 4排出。

[0025]下面结合附图来详细描述荷电单元2、集尘单元3以及集尘原理。

[0026]图3是图1所示空气净化装置一个实施方式的荷电单元的结构示意图；图4是图3所 示荷电单元的荷电接地板的结构示意图。

[0027] 请一并参阅图1至图4,荷电单元2包括荷电接地板2〇和荷电电极板21。在本实施方 式中，荷电接地板20采用诸如铁板或者铝板的导电板，其上形成有多个圆形开孔200,供空 气通过。在一个具体实例中，每个圆形开孔直径为60mm，并且开孔呈阵列布置。荷电电极板 21上设置多个荷电电极210,荷电电极210采用针尖形状，且垂直于荷电电极板21设置。

[0028] 在一个具体实例中，荷电单元2为负高压粒子发生器，当工作时，荷电接地板20接 地，荷电电极210接入10kV的负高压，荷电电极210的端部(朝向荷电接地板20的那一端)与 圆形开孔200的边缘距离大概为l〇mm到15mm左右，这样就在荷电电极210的尖端和圆形开孔 200的边缘之间形成一个电场，而且此电场的强度非常高，根据尖端放电原理，荷电电极210 的尖端会向外发射大量的电子，当需要净化的空气通过荷电单元2时，空气中的固体颗粒物 (如PM2.5、PM10)就会被带上负电荷，转化为带负电的粒子，从而可以进行后续的静电除尘。

[0029] 图5是本发明空气净化装置一个实施方式的集尘单元的立体结构示意图；图6是图 5所示的集尘单元的主视图；图7是图5所示的集尘单元的剖视图；图8是图5所示的集尘单元 的高压电极的结构示意图；图9是图5所示的集尘单元的低压电极的结构示意图。

[0030] 请一并参阅图1、图2以及图5至图9,在本实施方式中，集尘单元3包括高压电极30 和低压电极31，高压电极30施加正高压或负高压，低压电极31接地，从而在高压电极30和低 压电极31之间形成电场，电场方向与空气流动方向相同或相反，因而通过选取合适的电场 方向，以及使固体颗粒物带上对应的电荷便可使荷电固体颗粒物受到与气流方向相反的电 场力作用，从而降低运动速度，并沉积在低压电极31上。如图5和图6所示，在本实施方式中， 集尘单元3包括多个高压电极30和低压电极31，该多个高压电极3〇和低压电极31依次交错 排列，相邻的高压电极30和低压电极31形成电场，空气依次流过多个电场，空气中的荷电颗 粒物在电场力作用下沉积在低压电极31上。由于空气中的荷电固体颗粒物会经过多个电场 力作用，因而大部分固体颗粒物会沉积在低压电极31上，提高了一次净化效率。

[0031] 虽然相邻的高压电极和低压电极都会形成电场，但是带电固体颗粒物通过第一个 高压电极和低压电极形成的电场时，在电场力的作用下，带电粉尘受到阻力的作用运行速 度减速，在合成电场力的作用下被吸附在低压电极(蜂窝集尘网）上，这其中有一部分没有 被吸附的继续运动通过下一个高压电极和低压电极形成的电场，经过与相同的运动状态， 被低压电极(蜂窝集尘网）吸附。由于后高压极和前一个低压极的距离远，虽然该电场对带 电固体颗粒物会起到加速的作用，但该电场力的大小和时间都比前一个电场力的大小和时 间短，因而即使有加速的效果，但是由于时间短和力比较小，对整体的运动没有太多的影 响，不影响沉积。

[0032] 如图8所示，其为集尘单元3的高压电极3〇的结构示意图。在本实施方式中，高压电 极30由导线300围绕绕线夹子301绕制而成。如图7所示，导线3〇〇可采用蛇形绕法绕制形成 高压电极30。在一个具体实例中，导线300上施加6kV〜8kV的负高压，并且为了防止漏电或 电击穿现象，导线300采用高压绝缘导线，因此不会有漏电或者电击穿现象，并且由于采用 绝缘导线，因此高压电极30为非裸露状态，这样在工作状态下，产生的电流就会非常小，工 作功率就非常低，达到了节能的效果，另外由于电极的非裸露不会产生大量对人体有危害 的臭氧。

[0033] 可以理解的是，导线绕制的方式不局限于蛇形绕制，比如还可采用网状方式绕制。

[0034] 如图9和图10所示，在本实施方式中，低压电极31采用金属基的蜂窝网结构，其整 体用作低压电极，蜂窝网包括多个并行布置的通孔31〇,用作空气流动的气流通孔，蜂窝网 的通孔310壁长1为1臟〜3臟，厚度d为&nm〜25臟，当空气经过荷电单元2后，通过高压电极 之间的间隙流入金属基蜂窝网的通孔310中，然后经由通孔310流出。由于每个导线300绕制 而成的高压电极30紧贴一个蜂窝网结构的低压电极31，当工作时，高压电极30接入负高压， 蜂窝网结构的低压电极31接地，这样在高压电极30和蜂窝网结构的低压电极31之间就会产 生一个没有规律的非线性的强电场，因而当带负电的荷电固体颗粒物(如PM2.5、PM10等)通 过时就会被吸附到蜂窝网上。并且由于集成单元3由多层高压电极30和蜂窝网结构的低压 电极31交替组合形成，因此带负电的固体颗粒物在每个电场中都会受到电场力作用，使得 大部分荷电固体颗粒物都吸附在蜂窝网上，大大提高了一次净化效率。

[0035]图11是荷电颗粒物在图5所示的集尘单元中的受力说明图。如图10所示，高压电极 30和低压电极31形成电场的电场线呈伞状形式，当带电固体颗粒物通过集尘单元的时候， 会受到电场力的作用，电场力f与运动方向相反，这样就阻碍了带电固体颗粒物a的运动速 度，起到了降速的效果，当带电固体颗粒物a通过高压电极30后，继续向前运动通过低压电 极(蜂窝网）时，由于高压电极和低压电极(蜂窝网）之间存在电场，带电固体颗粒物受到电 场力作用向低压电极(蜂窝网)运动，当接触到低压电极(蜂窝网）时带电固体颗粒物上的电 荷被低压电极(蜂窝网）导通到了大地，带电固体颗粒物失去电荷，但是在分子力的作用下 粉尘被吸附到了低压电极(蜂窝网）上，达到了去除粉尘的效果。与普通静电集成模块相比， 由于电场力是与运动方向相反的，因而无需很宽的集尘面就能达到去除粉尘的效果，并且 效率远高于普通的静电集尘模块。

[0036]以上只是本发明一个实施方式，本发明不限于此。比如集尘单元3的高压电极和低 压电极均可采用导线绕制形成。如图12和图13所示，将导线300以蛇形方式绕制在绕线架子 301上形成电极，然后将多层导线绕制的电极叠加，并交错通电，如第一层电极接入高压(6-10KV)(作为高压电极30)，第二层电极接地(作为低压电极31)，第三层电极接入高压(作为 高压电极30)，第四层电极接地(作为低压电极31)，如此叠加形成多个电场，即各个导线电 极之间均会形成电场，而且由于导线电极是多层的，这样在空间中就会形成复杂的非线性 的空间电场。当带电固体颗粒物在外部风力的作用下，通过该集成单元时，就会受到非常大 的电场力，从而改变前进方向，而后又在电场力的作用下吸附到接地的那层电极上。

[0037]在一个具体实例中，导线为高压绝缘导线，绝缘强度为10KV以上，因而可防止在高 压通电时出现漏电或者打火或者击穿的现象。高压绝缘导线的直径为1.5-3mm，高压导线直 径略小于地线，比如通高压的导线的直径为1.8mm，高压地线直径为3mm。与前述相同，高压 导线上施加负高压，比如-80kV，当带电固体颗粒物通过时就在电场力的作用下移向地线 上，由于地线有一定的直径，就会有一定的积尘面积，这样带电固体颗粒物就会在电场力的 作用下被吸附到地线上，从而实现净化空气。

[0038]可以理解的是，本发明的实施方式不限于上述提供的粒子，比如在图5所示实施方 式中，可利f钢网代替导线编织网作为高压(正高压或者负高压)极，钢网采用绝缘工艺，当 钢网通入高压(正高压或者负高压)时不会出现漏电和击穿现象，这样就保证了身体安全， 另由于钢网电极的不裸露，因此不会产生对人体有害的臭氧气体等。钢网的结构如图14所 示，钢网40可由合适的钢材料制成，其形成有多个网孔4〇〇,可用作气流通道，采用钢网可省 去导线编织网复杂的缠绕工艺，节省了时间，提高了效率。

[0039]又或者，低压电极可采用复合蜂窝网，即在普通铝基蜂窝网上采用一定的工艺复 合上去除臭氧、甲醛、异味等材料，使得复合蜂窝网表面涂有不同的涂层，包过除甲醛、除臭 氧、除异味的涂层，这样不仅具有去除粉尘(如PM2.5、PM10等）的功能，还能同时去除臭氧、 甲醛、异味的功能。如图15所示，在一个具体实施例中，总共8个低压电极，即8层蜂窝网，其 中前4层为没有涂料的蜂窝网，用于去除PM2.5等粉尘，第四层开始为复合蜂窝网涂有去除 甲醛、异味的涂层，最后两层涂有除臭氧的涂层，当需要净化的空气通过集尘单元3时，就会 被去除粉尘、异味、甲醛、臭氧等。

[0040]以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发 明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情 况下，可以做出各种变型和改进。这些变型和改进也视为本发明的保护区间。

Claims (3)

1.一种空气净化装置，用于对通过进气口（1)进入的空气进行净化，并使净化后的空气 通过出气口⑷排出，其特征在于，包括： 荷电单元(2)，其对通过所述进气口（1)流入的空气进行处理，用于使空气中的固体颗 粒物荷电，所述荷电单元⑵包括荷电接地板(20)和荷电电极板(21)，所述荷电接地板(20) 采用导电板，其上形成有多个圆形开孔(200)，所述荷电电极板(21)上设置多个荷电电极 (210)，所述荷电电极(210)采用针尖形状，且垂直于所述荷电电极板(21);其中，所述针尖 形状指向所述圆形开孔(200);气流进入所述荷电单元时，首先经过所述荷电接地板(20); 和 集尘单元（3)，其对经由所述荷电单元（2)流出的空气进行处理，用于收集空气中的荷 电的固体颗粒物，从而实现空气净化，其中 所述集尘单元(3)内形成有电场，所述电场使所述荷电的固体颗粒物受到与气流方向 相反的力的作用，使得所述荷电的固体颗粒物沉积在所述集尘单元(3)内，其中， 所述集尘单元⑶包括： 高压电极(30)，其上施加有负高压;和 低压电极(31)，其接地， 其中，所述高压电极和低压电极的数量为多个，并且多个所述高压电极和低压电极沿 空气流向交错排列，并且，气流进入所述集尘单元时，首先经过一个高压电极(30); 所述高压电极(3〇)和低压电极(31)上形成有空气流通的通道，并且 所述高压电极(3〇)由高压绝缘导线以蛇形方式或网状方式绕制而成，所述高压绝缘导 线之间的间隙用作所述空气流通的通道， 所述低压电极由金属基蜂窝网构成，所述金属基蜂窝网具有多个并行布置的气流通 孔，所述蜂窝网的通孔壁长为I™1〜3_，厚度为5mm〜25mm。

2. 如权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，在所述低压电极上涂覆有去除臭 氧、甲酸和/或异味的材料。

3. 如权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，还包括 抽气装置(5)，其设置在所述出气口（4)位置处，用于使空气依次通过所述进气口（1)、 荷电单元⑵和集尘单元(3)，最后从所述出气口⑷排出。