CN104338395A - 空气净化器过滤膜电场清洗装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空气净化器过滤膜电场清洗装置及方法，空气净化器过滤膜的前侧是集尘电极升降装置、后侧是放电极升降装置，集尘电极升降装置上的两个传动带之间连接水平的集尘电极，放电极升降装置上的两个传动带之间连接水平的放电极；电机均连接MCU控制系统，MCU控制系统控制两个电机同时正转，使集尘电极与放电极从下至上移动直至到顶部位置处；同时MCU控制系统控制电源开关电路接通220V交流电源，在放电极与集尘电极之间形成强电场，电子向集尘电极方向运动使空气净化器过滤膜前侧表面附着的尘粒带负电荷被吸附到集尘电极上，实现对空气净化器过滤膜的清洗，从而提高空气净化效率，减少二次污染，并延长过滤膜使用周期。

Description

空气净化器过滤膜电场清洗装置及方法

技术领域

本发明涉及空气净化领域，涉及采用过滤膜的空气净化器，具体是一种清洗过滤膜的装置，以提高空气净化效率。 

背景技术

空气净化器又称空气清洁器，能够吸附、分解或转化各种空气污染物包括PM2.5、粉尘等，能有效提高空气清洁度。在相对封闭的空间中，由于空气污染物的释放具有持久性和不确定性的特点，因此使用空气净化器净化室内空气是公认的改善室内空气质量的方法之一。目前，普通的空气净化器主要通过层层过滤技术来实现空气净化，其核心就是在内部设置能够过滤掉空气中灰尘和细颗粒物的过滤膜。当空气穿过过滤膜，灰尘和其他污染物就会被过滤膜拦截下来。但是，空气净化器长期运行后，过滤膜上会堆积大量的灰尘，从而造成滤孔堵塞，使得风阻变大，进而影响空气净化的效果，并且容易产生二次污染，因此过滤膜使用一段时间后，要么人工拆下进行清洗，要么是直接进行更换，消耗的成本比较高。 

发明内容

为了克服上述缺点，本发明提供一种空气净化器过滤膜电场清洗装置及方法，结合静电除尘的原理，利用可上下移动的电极能够在不影响空气净化器工作的前提下，实现对空气净化器过滤膜的清洗，从而提高空气净化效率，减少二次污染，延长过滤膜使用周期。 

 本发明一种空气净化器过滤膜电场清洗装置采用的技术方案是：具有集尘电极升降装置和放电极升降装置，空气净化器过滤膜的前侧是集尘电极升降装置、后侧是放电极升降装置，集尘电极升降装置和放电极升降装置均包括一个矩形框架结构，矩形框架结构由一个水平的上横梁、水平的固定底座和两个垂直的槽形导轨构成，在每个上横梁的内部右侧放置一个电机，每个电机连接水平的上端转动轴的右端，上端转动轴的左端通过相应的转动轴承连接于上横梁的内部左侧壁，在每个上端转动轴的左右两端上分别固定套有一个上端传动轮；在两个槽形导轨的底部之间有一水平的下端转动轴，下端转动轴的左右两端均通过相应的转动轴承连接槽形导轨，在下端转动轴的左右两端上分别固定套有一个下端传动轮；同侧的上端传动轮和下端传动轮之间均通过一个传动带相连；集尘电极升降装置上的两个传动带之间连接水平的集尘电极，放电极升降装置上的两个传动带之间连接水平的放电极；在集尘电极升降装置上的两个槽形导轨底部之间设有两个水平的且前后平行的毛刷，两个毛刷之间的水平间隙小于集尘电极的直径；集尘电极升降装置和放电极升降装置的电机均连接MCU控制系统，MCU控制系统连接经电源开关电路连接升压整流电路，升压整流电路正极与集尘电极连接、负极与放电极连接。 

本发明一种空气净化器过滤膜电场清洗装置的清洗方法采用的技术方案是包括以下步骤： 

  步骤1：集尘电极和放电极位于底部初始位置，MCU控制系统控制两个电机同时正转，依次带动上端转动轴、传动轮、传动带随之转动，使集尘电极与放电极从下至上移动直至到顶部位置处；同时，MCU控制系统控制电源开关电路接通220V交流电源，在放电极与集尘电极之间形成强电场，在电场力的作用下，电子向集尘电极方向运动使空气净化器过滤膜前侧表面附着的尘粒带负电荷被吸附到集尘电极上；

 步骤2：集尘电极与放电极都到达顶部位置处时，MCU控制系统控制两个电机同时反转，使集尘电极与放电极从上至下移动，并经过两个毛刷的中间，两个毛刷将集尘电极表面的尘粒刷掉；

 步骤3：MCU控制系统判断预置的清洗时间是否到达，如果清洗时间未到达，则继续控制集尘电极与放电极的上下移动直至清洗时间到达后结束清洗。

本发明与已有技术相比，具有如下优点： 

1、本发明结合静电除尘的原理，利用直流高压产生强电场，在强电场中，空气分子被电离为正离子和电子，由于正离子质量较大不容易被尘粒吸收，而电子质量小容易被尘粒吸收，且电子在电场力的作用下向正极方向运动并使尘粒带负电，从而吸附到正极被收集，这样实现对空气净化器过滤膜的清洗，从而提高空气净化效率，减少二次污染，并延长过滤膜使用周期。

2、本发明利用集尘电极升降装置和放电极升降装置使电极上下移动，在过滤膜前后分别安装可以上下移动的电极，在不影响空气净化器正常通风的前提下，实现对空气净化器过滤膜的来回清洗。 

3、本发明采用线型电极，能够减小电源总功率，从而有效降低成本。此外，线型电极曲率较大，在一定电压条件下能够提高放电强度。 

4、本发明利用毛刷清洗集尘电极，有效避免尘粒堆积引发的火花放电现象，利用可拆卸集尘斗及时清理灰尘，有效避免灰尘对空气净化器内部造成的污染。 

5、本发明利用MCU控制系统控制电机转动实现电极移动，并控制电源开关电路实现220V交流电源接通与断开，从而实现对过滤膜清洗工作的智能化管理。 

附图说明

图1为本发明空气净化过滤膜电场清洗装置的整体结构示意图； 

图2为图1中集尘电极升降装置的主视图；

图3为图1中集尘电极升降装置的立体图；

图4为图1中放电极升降装置的立体图；

图5为本发明空气净化过滤膜电场清洗装置的电路结构框图；

图6为本发明空气净化过滤膜电场清洗工作流程图。

附图中各部件的序号和名称：1、空气净化器壳体，2、集尘电极升降装置上横梁，3、集尘电极升降装置槽形导轨，4、集尘电极，5、毛刷，6、集尘斗，7、放电极升降装置上横梁，8、放电极，9、放电极升降装置槽形导轨，10、电极升降装置固定底座，11、空气净化器过滤膜，12、上端转动轴，13、第一电机，14、传动带，15、下端转动轴，16、下端传动轮，17、固定孔， 18、转动轴承，19、电机支架，20、集尘斗拉手，21、上端传动轮，22、MCU控制电路盒，23、MCU控制电路盒固定螺丝，24、第二电机。 

具体实施方式

参见图1本发明空气净化过滤膜电场清洗装置的整体图，本发明主要包括：集尘电极升降装置、集尘电极4、毛刷5、放电极升降装置、放电极8。集尘电极升降装置安装在空气净化器过滤膜11的前侧，且两者之间距离为D。集尘电极升降装置带动集尘电极4上下移动。放电极升降装置安装在空气净化器过滤膜11的后侧，且两者之间距离为D。相对于空气净化器过滤膜11，放电极升降装置与集尘电极升降装置前后平行且对称。放电极升降装置带动放电极8上下移动。 

集尘电极升降装置和放电极升降装置均包括一个矩形框架结构，矩形框架结构由一个水平的上横梁、水平的固定底座和两个垂直的槽形导轨构成，在每个上横梁的内部右侧放置一个电机，每个电机连接水平的上端转动轴的右端，上端转动轴的左端通过相应的转动轴承连接于上横梁的内部左侧壁，在每个上端转动轴的左右两端上分别固定套有一个上端传动轮；在两个槽形导轨的底部之间有一水平的下端转动轴，下端转动轴的左右两端均通过相应的转动轴承连接槽形导轨，在下端转动轴的左右两端上分别固定套有一个下端传动轮；同侧的上端传动轮和下端传动轮之间均通过一个传动带相连；集尘电极升降装置上的两个传动带之间连接水平的集尘电极4，放电极升降装置上的两个传动带之间连接水平的放电极8。具体结构如下： 

参见图、图2和图3，集尘电极升降装置包括一个第一电机 13、一个水平的上横梁2、两个垂直的槽形导轨3。槽形导轨3有两个，两个槽形导轨3左右对称地垂直布置在空气净化器壳体1内部，槽形导轨3的底端固定连接在固定底座10上，固定底座10固定在空气净化器壳体1底部，两个槽形导轨3的顶端与上横梁2固定连接。这样，由上横梁2、固定底座10和两个槽形导轨3构成矩形框架结构。在两个槽形导轨3底部之间设有两个水平的且前后平行对称的毛刷5，两个毛刷5之间具有一定间隙，可容纳集尘电极4运动到该间隙处夹在两个毛刷5的中间，以清理集尘电极4上聚集的灰尘。两个毛刷5水平高度保持一致且前后分布，而且位于集尘电极4在底部的初始位置S处。在不影响集尘电极升降装置安装的前提下，在毛刷5的正下方即（空气净化器壳体1底部）开孔并设置集尘斗6用于收集灰尘，集尘斗6的一侧设置集尘斗拉手20，通过集尘斗拉手20可以将集尘斗6抽出便于清理灰尘。

参见图2和图3，固定底座10利用螺栓穿过第一固定孔17固定在空气净化器壳体1底部。上横梁2为空心管状，在上横梁2内部右侧放置第一电机 13，第一电机 13的壳体通过第一电机支架19固定在上横梁2内部。上横梁2中放置第一电机 13的区域底部是封闭的，而其余部分底部未封闭。第一电机 13连接水平的第一上端转动轴12右端，第一上端转动轴12左端设置第一转动轴承18，第一转动轴承18固定在上横梁2内部左侧壁，通过第一转动轴承18和第一电机 13使得第一上端转动轴12设置于上横梁2的内部。在第一上端转动轴12的左右两端分别固定套有一个第一上端传动轮21。在槽形导轨3的底部，位于两个毛刷5正下方有一水平的第一下端转动轴15，第一下端转动轴15两端设置另两个第一转动轴承18，这两个转动轴承18都固定在相应的槽形导轨3上。在第一下端转动轴15上的左右两端分别固定套有一个第一下端传动轮16。同侧的第一上端传动轮21和第一下端传动轮16之间均通过第一传动带14相连，并且第一传动带14、第一上端传动轮21、第一下端传动轮16这三者都位于靠近槽形导轨3的内侧。在两侧的第一传动带14之间水平连接集尘电极4，集尘电极4左右两端分别栓在两侧的第一传动带14上，通过两侧第一传动带14带动集尘电极 4上下移动。 

参见图1和图4，放电极升降装置主要结构与集尘电极升降装置相同，包括一个第二电机24、一个水平的上横梁7和两个垂直的槽形导轨9。槽形导轨9有两个，两个槽形导轨9左右对称地垂直布置在空气净化器壳体1内部，槽形导轨9的底端固定连接在固定底座10上，两个槽形导轨9的顶端与上横梁7固定连接，这样，由上横梁7、两个槽形导轨9和固定底座10构成矩形框架结构。放电极8的升降原理与集尘电极4的升降原理相同。区别于集尘电极升降装置的是：放电极升降装置底部并没有设置毛刷5和集尘斗6。具体是：固定底座10利用螺栓穿过第二个固定孔17固定在空气净化器壳体1底部。上横梁7为空心管状，在上横梁7内部右侧放置第二电机24，第二电机24的壳体通过第二个电机支架19固定在上横梁7内部。上横梁7中放置第二电机24的区域底部是封闭的，而其余部分底部未封闭。第二电机24连接水平的第二上端转动轴12右端，第二上端转动轴12左端设置第二转动轴承18，第二转动轴承18固定在上横梁7内部左侧壁，通过第二转动轴承18和第二电机24使得第二上端转动轴12设置于上横梁7的内部。在第二上端转动轴12的左右两端分别固定套第二上端传动轮21。在槽形导轨9的底部有一水平的第二下端转动轴15，第二下端转动轴15两端设置另两个第二转动轴承18，这两个转动轴承18都固定在相应的槽形导轨9上。在第二下端转动轴15上的左右两端分别固定套有一个第二下端传动轮16。同侧的第二上端传动轮21和第二下端传动轮16之间均通过第二传动带14相连，并且第二传动带14、第二上端传动轮21、第二下端传动轮16这三者都位于靠近槽形导轨9的内侧。在两侧的第二传动带14之间水平连接放电极8，放电极8左右两端分别栓在两侧的第二传动带14上，通过两侧第二传动带14带动放电极8上下移动。 

集尘电极4是由可导电的金属制成的圆柱形电极，放电极8是一根细金属丝，二者直径大小不同，即粗细不同，但直径都比较小。 

参见图2，集尘电极升降装置的底部S处为集尘电极4的初始位置，刚好夹在两个毛刷5的中间，顶部E处为集尘电极4停止移动位置，且S处与E处之间的距离为L，保证集尘电极4上下移动的距离与过滤膜11上下高度相等，都是L。 两个毛刷5之间的水平间隙需小于集尘电极4的直径，用于清理集尘电极4上聚集的灰尘。在集尘电极升降装置左侧的槽形导轨3外侧壁的上部设有MCU控制电路盒22，且通过MCU控制电路盒螺丝23固定在槽形导轨3外侧壁上。MCU控制电路盒22中设有相关控制电路，用于控制整个系统的工作状态。 

参见图5，为本发明空气净化器过滤膜电场清洗装置电路结构框图。MCU控制电路盒22内部有MCU控制系统、电源开关电路和升压整流电路，MCU控制系统连接电源供电系统，由电源供电系统对供电。MCU控制系统连接经电源开关电路连接升压整流电路，通过MCU控制系统控制电源开关电路接通220V交流电，并经过升压整流电路电转换为直流高压电。将直流高压正极与集尘电极4连接，直流高压负极与放电极8连接。MCU控制系统还分别连接第一电机13和第二电机24，MCU控制系统控制第一电机13和第二电机24的正转与反转，使得集尘电极4与放电极8上下移动，从而对空气净化器过滤膜进行来回清洗。 

参见图6，为本发明空气净化器过滤膜电场清洗工作流程图。根据静电除尘原理：在直流高压电源产生的强电场中，空气分子被电离为正离子和电子，由于正离子质量较大，不容易被尘粒吸收，而电子质量小容易被尘粒吸收，且电子在电场力的作用下向正极方向运动的过程中，使尘粒带负电吸附到正极被收集。此外，在实际应用中，为防止火花放电、电压极不稳定的情况，须确保集尘电极4与放电极8两电极之间不能形成匀强电场。本发明结合静电除尘原理以及考虑到本发明主要工作是清洗过滤膜前侧表面，所以，将集尘电极升降装置安装在过滤膜11前侧，放电极升降装置安装在过滤膜11后侧，同时，集尘电极4与电源正极连接，放电极8与电源负极连接。另外，两电极之间需形成非匀强电场，则集尘电极4与放电极8的曲率半径不能一样，本发明为保证不影响空气净化器的正常通风，将集尘电极4制作成较细圆柱形金属杆，放电极8则是一根细金属丝。由于集尘电极4与放电极8直径都较细，所以在电压一定的条件下，两电极之间的电子数较少导致二者之间形成的电流较小，所以电源的总功率也会相应的减少，从而能够降低成本。此外，采用线型电极还能够在一定的电压下提高放电强度。 本发明空气净化器过滤膜电场清洗装置在清洗时应该包括以下步骤： 

步骤1：由于集尘电极4和放电极8体积小，对过滤膜11清洗的范围有限，因此本发明利用集尘电极升降装置和放电极升降装置，使集尘电极4和放电极8上下移动，实现对过滤膜11全面清洗。具体清洗过程如下：在清洗前，集尘电极4和放电极8初始位置都是在升降装置底部即图2所示的S处。清洗时，利用MCU控制系统控制第一电机13和第二电机24，使得第一电机13和第二电机24同时正转（本发明规定电机正转时电极上移，电机反转时电极下移）。与第一电机13和第二电机24连接的上端转动轴12也随之转动，依次地上端转动轴12两端的传动轮21也随之转动，同时，下端传动轮16与下端转动轴15在传动带14的带动下也随之转动，使拴在传动带14上的集尘电极4与放电极8从下至上移动，直至移动到升降装置顶部位置处，即图2所示的E处。初始位置S处与顶部位置E处之间的距离为L，从而保证了集尘电极4与放电极8可上下移动的距离与过滤膜11的高度相同，都为L。MCU控制系统控制第一电机13和第二电机24的转速相同，以使得集尘电极4与放电极8向上移动的速度都为V，那么集尘电极4与放电极8从底部移至顶部的时间为t=L/V。在清洗的同时，MCU控制系统控制开关电源电路接通220V交流电源，经过升压整流电路后输出清洗工作所需的直流高压，直流高压电源的负极与放电极8连接，正极与集尘电极4连接。在放电极8与集尘电极4之间形成强电场，两电极之间的空气分子被电离为正离子和电子，在电场力的作用下，电子向集尘电极4方向运动的过程中，使空气净化器过滤膜11前侧表面附着的尘粒带负电荷，从而带负电荷的尘粒被吸附到集尘电极4。

步骤2： 集尘电极4与放电极8都到达装置顶部位置处即图2所示的E处，MCU控制系统内部的定时器定时为t。当到达定时t后，MCU控制系统便控制第一电机13和第二电机24反转，并保持与正转时相同的转速，从而集尘电极4与放电极8自上而下自顶部位置E处向初始位置S处下移，移动的速度同样是V，则移动的时间也是t。由于集尘电极4在上下移动过程中电极表面会吸附尘粒，为避免尘粒堆积引发火花放电现象，需及时清理表面尘粒。集尘电极4在移至底部初始位置S时，经过毛刷5并夹在两个毛刷5的中间。毛刷5便会将集尘电极4表面堆积的尘粒刷掉，尘粒由于重力作用会掉落到毛刷5的正下方的集尘斗6中，当清洗结束后，可通过集尘斗拉手20抽出集尘斗6处理聚集的灰尘，避免灰尘长时间堆积污染空气净化器内部。 

步骤3：为了保证清洗结束后集尘电极4与放电极8能够回归到初始位置S处，MCU控制系统预设置结束清洗的时间为T，MCU控制系统判断其预置的清洗时间T是否到达，如果结束的清洗时间T未到达，则MCU控制系统继续控制集尘电极4与放电极8上下移动。如果结束的清洗时间T到达，MCU控制系统控制电源开关电路断开220V交流电源，并且使第一电机13和第二电机24停止转动，则结束清洗工作。  

Claims (7)

1.一种空气净化器过滤膜电场清洗装置，其特征是：具有集尘电极升降装置和放电极升降装置，空气净化器过滤膜的前侧是集尘电极升降装置、后侧是放电极升降装置，集尘电极升降装置和放电极升降装置均包括一个矩形框架结构，矩形框架结构由一个水平的上横梁、水平的固定底座和两个垂直的槽形导轨构成，在每个上横梁的内部右侧放置一个电机，每个电机连接水平的上端转动轴的右端，上端转动轴的左端通过相应的转动轴承连接于上横梁的内部左侧壁，在每个上端转动轴的左右两端上分别固定套有一个上端传动轮；在两个槽形导轨的底部之间有一水平的下端转动轴，下端转动轴的左右两端均通过相应的转动轴承连接槽形导轨，在下端转动轴的左右两端上分别固定套有一个下端传动轮；同侧的上端传动轮和下端传动轮之间均通过一个传动带相连；集尘电极升降装置上的两个传动带之间连接水平的集尘电极（4），放电极升降装置上的两个传动带之间连接水平的放电极（8）；在集尘电极升降装置上的两个槽形导轨底部之间设有两个水平的且前后平行的毛刷（5），两个毛刷（5）之间的水平间隙小于集尘电极（4）的直径；集尘电极升降装置和放电极升降装置的电机均连接MCU控制系统，MCU控制系统连接经电源开关电路连接升压整流电路，升压整流电路正极与集尘电极（4）连接、负极与放电极（8）连接。

2.根据权利要求1所述空气净化器过滤膜电场清洗装置，其特征是：放电极升降装置与集尘电极升降装置相对于空气净化器过滤膜前后平行且对称，且均位于空气净化器壳体内部。

3.根据权利要求1所述空气净化器过滤膜电场清洗装置，其特征是：两个毛刷（5）位于集尘电极（4）在底部的初始位置处，毛刷（5）的正下方设置用于收集灰尘的集尘斗（6）。

4.根据权利要求1所述空气净化器过滤膜电场清洗装置，其特征是：集尘电极（4）是由导电的金属制成的圆柱形电极，放电极（8）是一根细金属丝，集尘电极（4）和放电极（8）的直径不同。

5.一种如权利要求1所述空气净化器过滤膜电场清洗装置的清洗方法，其特征是包括以下步骤：

  步骤1：集尘电极（4）和放电极（8）位于底部初始位置，MCU控制系统控制两个电机同时正转，依次带动上端转动轴、传动轮、传动带随之转动，使集尘电极（4）与放电极（8）从下至上移动直至到顶部位置处；同时，MCU控制系统控制电源开关电路接通220V交流电源，在放电极（8）与集尘电极（4）之间形成强电场，在电场力的作用下，电子向集尘电极（4）方向运动使空气净化器过滤膜前侧表面附着的尘粒带负电荷被吸附到集尘电极（4）上；

 步骤2：集尘电极（4）与放电极（8）都到达顶部位置处时，MCU控制系统控制两个电机同时反转，使集尘电极（4）与放电极（8）从上至下移动，并经过两个毛刷（5）的中间，两个毛刷（5）将集尘电极（4）表面的尘粒刷掉；

 步骤3：MCU控制系统判断预置的清洗时间是否到达，如果清洗时间未到达，则继续控制集尘电极（4）与放电极（8）的上下移动直至清洗时间到达后结束清洗。

6.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征是：集尘电极（4）的底部初始位置至顶部位置的距离等于过滤膜的上下高度。

7.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征是：电机正转和反转的转速相同。