CN104722405B - 一种静电释放保护装置及使用其的空气净化器和除尘方法 - Google Patents

Abstract

一种静电释放保护装置及使用其的空气净化器和除尘方法，其中空气净化器包括风机、机身、置于所述机身内的空气过滤单元，还包括静电释放保护装置，其包括静电集尘装置和电阻；静电除尘方法包括步骤：1)带有尘粒的空气进入所述空气净化器；2)带有尘粒的空气经过所述静电集尘装置的高压静电场时被电分离为正离子和电子；3)尘粒与电荷结合带电后，趋向所述正极收集板表面放电而沉积，或吸附于与所述正极电晕丝串联的所述接地极板表面。本发明可有效杜绝静电打击或触电事故的发生，而且具有优异的除尘除异味效果，具有吸附量大、效率高、易于清洁、寿命长的特点。

Description

一种静电释放保护装置及使用其的空气净化器和除尘方法

技术领域

本发明涉及一种静电释放保护装置及使用其的空气净化器和除尘方法。

背景技术

现有技术中，静电集尘装置包括其外壳均为金属件，故在停止工作后其上仍带有高压静电，在用户进行取出清理时，容易遭受静电打击，甚至出现危险的触电状况。

另一方面，现有空气净化器采用的是HEPA滤网+光触媒+活性炭的吸附方法，这种方法存在诸多缺点：

1、除尘主要依靠HEPA过滤网，但HEPA过滤网吸附能力有限，极易堵塞滤孔，灰尘越积越多，不仅没有灭菌效果，而且容易造成二次污染，并且滤网为耗材，积尘到一定程度后就只能报废，更换新的滤网，更换成本高；

2、除异味主要依靠光触媒光解有机物，如甲苯、甲醛等，然后活性炭吸附，但光触媒网多为镍基材、铝基材或无纺布基材上喷涂二氧化钛，经过1～3个月的使用后，二氧化钛涂层便脱落殆尽，失去效果；且由于分解效率不高，不能彻底分解有机物，导致部分有机物会通过光触媒层，进入活性炭层。而由于普通的活性炭网的吸附效果非常有限，吸附一般都不彻底，仍有部分有机物释放到空气中，尤其是分子量较大的甲苯、甲醛及部分细菌，不能彻底的吸收剩余的有机物。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种静电释放保护装置及使用其的空气净化器和除尘方法。

本发明的技术方案如下：

一种静电释放保护装置，包括静电集尘装置和电阻；

所述静电集尘装置包括两组接地收集板、一组正极收集板和一组正极电晕丝；第一组所述接地收集板与所述正极收集板交替排布，第一组所述接地收集板与地线连接，所述正极收集板与电源正极连接；所述正极电晕丝与第二组所述接地收集板交替排布，第二组所述接地收集板与地线连接，所述正极电晕丝与电源正极连接；

所述电阻为两组，一组桥接于所述正极收集板和所述地线之间，另一组桥接于所述正极电晕丝和所述地线之间。

优选的，所述接地收集板或/和正极收集板的表面至少局部附着有耐紫外线照射的高阻抗材料。

进一步的，所述高阻抗材料是经氧化或涂膜工艺形成。

进一步的，所述的高阻抗材料为氧化物、盐类或高分子材料中的一种或多种。

优选的，所述接地收集板和所述正极收集板表面附着二氧化硅。

优选的，所述静电集尘装置还包括四周封闭上下开口的绝缘外壳。

一种使用静电释放保护装置的空气净化器，包括风机、机身和置于所述机身内的空气过滤单元，所述风机位于所述空气过滤单元的顶部，所述机身底部设有进风口，所述空气过滤单元位于所述进风口上方；所述空气过滤单元由下至上包括静电集尘装置、吸附装置、紫外灭菌分解装置。

优选的，所述空气过滤单元还包括位于所述静电集尘装置下方的过滤网。

优选的，所述吸附装置所用材料为活性炭纤维，所述活性炭纤维的直径为5～20μm，比表面积为1000～1500m²/g，孔径为1.0～4.0nm。

优选的，所述紫外灭菌分解装置包括TiO₂光触媒网和置于所述光触媒网一侧的紫外光源。

优选的，所述机身还设有可开闭的门，所述静电集尘装置、所述吸附装置和所述紫外灭菌分解装置可拆卸安装于所述机身的内腔。

进一步，所述机身还设有拆机断电保护装置；所述拆机断电保护装置包括顶杆和微动开关；所述顶杆设置在所述门的内侧；所述微动开关设有微动开关弹片、微动开关输出线和微动开关输入线；所述微动开关在所述门开启时与所述顶杆分离，在所述门关闭时与所述顶杆接触；所述微动开关输入线连接外部电源；所述微动开关输出线连接主控制板，用于为所述空气净化器提供电源。

一种空气净化器的静电除尘方法，包括如下步骤：

1)带有尘粒的空气进入所述空气净化器；

2)带有尘粒的空气经过所述静电集尘装置的高压静电场时被电分离为正离子和电子；

3)尘粒与电荷结合带电后，趋向所述正极收集板表面放电而沉积，或吸附于与所述正极电晕丝串联的所述接地极板表面。

本发明的有益效果在于：

1、空气净化器带有静电释放保护装置，可有效杜绝静电打击或触电事故的发生。

2、空气净化器除异味的方法采用先吸附再光解的顺序，能更有效的消除异味，且吸附材料选用活性炭纤维，吸附量大，效率高，通过热蒸汽解吸法、氮气解吸法、晾晒或电热吹风即可让活性炭纤维活化并重新使用；光分解材料选用光触媒纤维，特别是锐钛型纳米TiO₂，分解有机物的速度快，而且本身不参与化学反应，理论上能实现永久使用。

3、静电除尘方法除尘效率高，简单易行，而且容易清洁。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1～5是本发明中静电释放保护装置的电路示意图；

图6是本发明中静电集尘装置的示意图；

图7～图8是本发明中静电集尘装置中静电释放保护装置的结构示意图；

图9～图10是本发明中空气净化器的结构示意图；

图11是本发明中空气净化器开门时拆机保护装置的结构示意图；

图12是本发明中空气净化器关门时拆机保护装置的结构示意图。

1-电阻；2-外壳；3-风机；4-机身；41-进风口；42-门；43-拆机断电保护装置；431-顶杆；432-微动开关；4321-微动开关弹片；4322-微动开关输出线；4323-微动开关输入线；5-空气过滤单元；51-过滤网；52-静电集尘装置；521-接地收集板；522-正极收集板；523-正极电晕丝；53-吸附装置；54-紫外灭菌分解装置。

具体实施方式

一种静电释放保护装置，包括静电集尘装置52和电阻1；

所述静电集尘装置52包括两组接地收集板521、一组正极收集板522和一组正极电晕丝523；第一组所述接地收集板521与所述正极收集板522交替排布，第一组所述接地收集板521与地线连接，所述正极收集板522与电源正极连接；所述正极电晕丝523与第二组所述接地收集板521交替排布，第二组所述接地收集板521与地线连接，所述正极电晕丝523与电源正极连接；

所述电阻1为两组，每组电阻1至少包括一个电阻1；一组桥接于所述正极收集板和所述地线之间，另一组桥接于所述正极电晕丝和所述地线之间。

如图1～5所示，所述静电集尘装置52上所述静电释放保护装置的主要构成部件为两组阻值较大的电阻1，所述电阻1主要起桥接作用，一个桥接在静电集尘装置52的正极收集板522触点和地线之间，另一个桥接在正极电晕丝523触点和地线之间。两组电阻1分别形成正极收集板522集尘极和正极电晕丝523两条线路；正极收集板522集尘极线路是指第一组所述接地极板521和正极收集板522串联，两者形成的电路与所述电阻1并联，并联电路的两边分别与带有开关控制的电源正极和接地线电连接；正极电晕丝523线路是指所述正极电晕丝523与第二组所述接地极板521串联，两者形成的电路与所述电阻1并联，并联电路的两边分别与带有开关控制的电源正极和接地线电连接。

a、当机器通电工作时，由于电阻1阻值较大，故通过此电阻1的电流极小，其功率可忽略不计，不影响所述静电集尘装置52的正常使用，此时所述正极收集板522所带高压正电压等于高压包的正极输出值(图3)，所述正极电晕丝523所带高压负电压等于高压包的另一个正极输出值(图2)；

b、如图2所示，当机器关机或切断电源时，即高压包停止对所述静电集尘装置52供电，即静电集尘装置52的切断电源时，所述静电集尘装置52的正极收集板522—电阻1—接地线形成回路，所述正极收集板522上的正电荷通过电阻1到接地线，释放电荷(图5)；所述静电集尘装置52的正极电晕丝523—电阻1—接地线形成回路，所述正极电晕丝523上的正电荷通过所述电阻1到接地线，释放电荷，从而使所述静电集尘装置52上的电荷均得到释放(图4)，则所述正极收集板522和所述正极电晕丝523上不再带有静电。全过程大约在3s内就可以完成。通过使用此静电释放保护装置，从而使所述静电集尘装置52不带电，可以安全的取出，进行清洁或维修等工作。

采用所述静电集尘装置52，具有如下优点：

(1)除尘效率高；(2)可以净化较大气量；(3)能够除去的粒子粒径范围；(4)可净化温度较高含尘烟气；(5)结构简单，气流速度低，压力损失小；(6)能量消耗比其他类型除尘器低；(7)电除尘器可以实现微机控制，远距离操作；(8)所述静电集尘装置52可清洗，晾干后即可重复使用，非耗材。

优选的，所述接地收集板521或/和正极收集板522的表面至少局部附着有耐紫外线照射的高阻抗材料。

最佳方案是高阻抗材料全部附着于所述接地收集板521或/和正极收集板522的表面，所述高阻抗材料的作用是降低极板间打火放电的几率，提高其安全性。

进一步的，所述高阻抗材料是经氧化或涂膜工艺形成。

进一步的，所述的高阻抗材料为氧化物、盐类或高分子材料中的一种或多种。

优选的，所述接地收集板521和所述正极收集板522表面附着二氧化硅，二氧化硅在紫外光的作用下，加强其杀灭微生物的功能。

优选的，所述静电集尘装置52还包括四周封闭上下开口的绝缘外壳2。

在现有技术中，所述静电集尘装置52包括其外壳2均为金属件，故在停止工作后其上仍带有高压静电，在用户取出所述静电集尘装置52进行清理时，容易遭受静电打击，甚至出现危险的触电状况。本发明中，所述外壳2使用公知的绝缘材料，将所述正极收集板522、所述正极电晕丝523(工作时带有4000V～8000V的高压静电)等带电部件包裹起来，且不会碰触到所述静电集尘装置52的极板或极丝，杜绝静电打击的危险。

使用所述的静电释放保护装置的空气净化器，包括风机3、机身4和置于所述机身4内的空气过滤单元5，如图9和图10所示，所述风机3位于所述空气过滤单元5的顶部，所述机身4底部设有进风口41，所述空气过滤单元位5于所述进风口41上方；所述空气过滤单元5由下至上包括静电集尘装置52、吸附装置53、紫外灭菌分解装置54。

所述静电集尘装置52去除细颗粒物PM2.5，吸附装置53，例如活性炭纤维吸附有机物，紫外灭菌分解装置54分解前面过滤所剩余的有机物。如图9所示，空气过滤单元5的各个组成部份采用最佳的过滤顺序是：先除尘，再吸附有机物以除去90％以上的异味，最后光解剩余部分的有机物，达到彻底除尘除味的目的。

而在现有技术中，采用对带尘气体先经过光解后吸附，由于普通光触媒的持续性和效率较低，对有机物的分解能力有限，且普通活性炭的吸附效率较低，不能完全吸附异味，导致吸附不彻底，净化过的空气往往仍然有异味。而本发明所采用的是先吸附再光解的方法，且采用活性炭纤维进行异味吸附，光触媒纤维进行光解，可以彻底地去除异味。

优选的，所述空气过滤单元5还包括位于所述静电集尘装置52下方的过滤网51。

空气从所述进风口41进入后，先通过所述过滤网51，再通过所述静电集尘装置52；所述过滤网51一般为金属材料，采取多层错落叠置的方式，能去除体积较大的颗粒物或动物毛发等污染物，从而减轻后续部件进行过滤的压力。

优选的，所述吸附装置53所用材料为活性炭纤维，所述活性炭纤维的直径为5～20μm，比表面积为1000～1500m²/g，孔径为1.0～4.0nm。

所述活性炭纤维主要起到高效吸附有机物，如甲醛、甲苯等，从而除异味的作用。普通的颗粒活性炭是一种经过活化处理的多孔炭，为粉末状或颗粒状；而所述活性炭纤维则为纤维状，纤维上布满微孔，直径为5～20μm，比表面积平均在1000～1500m²/g左右，平均孔径在1.0～4.0nm，微孔均匀分布于纤维表面，其对有机气体吸附能力比颗粒活性炭在空气中高几倍至几十倍，在标准的净化器测试环境下，所述活性炭纤维对异味的吸附率达95％以上。而且所述活性炭纤维吸附一定量的有机物或灰尘后，会逐渐达到饱和状态，吸附效果逐渐降低，但经过热蒸汽解吸法、氮气解吸法、晾晒或电热吹风即可让活性炭纤维活化，还原到未前的状态，重新具备吸附能力，因此活性炭纤维可以重复利用，节省成本。

优选的，所述紫外灭菌分解装置54包括TiO₂光触媒网和置于所述光触媒网一侧的紫外光源。

TiO₂光触媒网一般采用锐钛型纳米TiO₂光触媒纤维。经过活性炭纤维吸附装置53的空气，还残留一定的有机污染物。由于光触媒纤维在光照下，可以起到催化作用，因此当锐钛型纳米TiO₂在紫外光源(波段为370～385nm)的照射下获取能量，粒子表面的电子被激活，逸离原来的轨道，同时表面生成带正电的空穴，逸出的电子具有强还原性，空穴则具有强氧化性，两者与空气中的水气反应后会生成活性氧和氢氧自由基。活性氧和氢氧自由基能将前面未吸附完的空气中的有机物、污染物、臭气、细菌等氧化分解成无害的二氧化碳和水，达到除尘和除异味的净化效果。由于光触媒纤维自身并不发生化学变化，因此能做到高效持久的使用。

优选的，所述机身4还设有可开闭的门42，所述静电集尘装置52、所述吸附装置53和所述紫外灭菌分解装置54可拆卸安装于所述机身4的内腔。

所述静电集尘装置52、所述吸附装置53和所述紫外灭菌分解装置54采取抽拉式结构，例如滑轨抽屉式，或者与所述机身4用螺钉固定，需要时松开螺钉即可抽取。这样的好处在于，经过一段时间的过滤操作之后，会吸附灰尘等异物从而需要定期进行分别的清洁，或部分出现故障需要进行维修或更换，这时候打开所述的门42，便能方便地从所述机身4中取出相应的部件进行清理或维修的工作。

进一步，所述机身4还设有拆机断电保护装置43；所述拆机断电保护装置43包括顶杆431和微动开关432；所述顶杆431设置在所述门42的内侧；所述微动开关432设有微动开关弹片4321、微动开关输出线4322和微动开关输入线4323；所述微动开关432在所述门42开启时与所述顶杆431分离，在所述门42关闭时与所述顶杆431接触；所述微动开关输入线4323连接外部电源；所述微动开关输出线4322连接主控制板，用于为所述空气净化器提供电源。

在所述空气净化器的长时间使用过程中，免不了需要进行检查、取出、清洁、更换内部功能部件，主要是指过滤网51、静电集尘装置52、吸附装置53、紫外灭菌分解装置54，当要进行这些操作时，所述门42起到了拆机断电保护的作用。当打开所述门42，使所述空气净化器处于不通电状态，可以安全的进行上述操作。

其工作原理如下：

1、如图11所示，当开启所述门42时，所述顶杆431与所述微动开关432分离，所述微动开关432的所述微动开关弹片4321在自身内部弹性作用下翘起，使所述微动开关432内部正负极同时断开连接，即机器电路板与电源线正负极同时断开连接，机器处于不带电状态，此时，可安全的对机器内部功能部件进行检查、取出清洗或者更换。

2、如图12所示，当关闭所述门42时，所述顶杆431与所述微动开关432接触，所述顶杆431将所述微动开关432的所述微动开关弹片4321压下，使所述微动开关432内部正负极同时接通，即电路板与电源线的正负极同时接通，机器处于通电待机状态，可随时开机运行。

一种空气净化器的静电除尘方法，包括如下步骤：

1)带有尘粒的空气进入所述空气净化器；

2)带有尘粒的空气经过所述静电集尘装置52的高压静电场时被电分离为正离子和电子；

3)尘粒与电荷结合带电后，趋向所述正极收集板522表面放电而沉积，或吸附于与所述正极电晕丝523串联的所述接地极板521表面。

其空气净化的原理如下：

原理1：在风机3带动空气流动的过程中，含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向所述正极收集板522表面放电而沉积，利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到所述正极收集板522上的收尘方法。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向所述正极收集板522过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到所述正极收集板522被收集。

原理2：所述静电集尘装置52在工作时，所述接地极板521、所述正极收集板522、所述正极电晕丝523上均带有高压静电，形成静电场。所述正极电晕丝523在前端，与第二组所述接地极板521间形成正高压静电场，使空气中的颗粒物、微生物等漂浮物带正电荷，然后通过所述正极收集板522，所述正极收集板522与第二组所述接地极板521间形成正高压静电场，当带正电荷的漂浮物经过正高压电场时，同极电荷相斥，使漂浮物吸附在第二组所述接地极板521上，同时微生物在电场及电流的作用下被杀死。

Claims (10)

1.一种空气净化器，其特征在于，包括风机、机身和置于所述机身内的空气过滤单元；所述风机位于所述空气过滤单元的顶部，所述机身底部设有进风口，所述空气过滤单元位于所述进风口上方；所述空气过滤单元由下至上包括静电集尘装置、吸附装置、紫外灭菌分解装置；

所述机身还设有可开闭的门，所述静电集尘装置、所述吸附装置和所述紫外灭菌分解装置可拆卸安装于所述机身的内腔；

所述机身还设有拆机断电保护装置；所述拆机断电保护装置包括顶杆和微动开关；所述顶杆设置在所述门的内侧；所述微动开关设有微动开关弹片、微动开关输出线和微动开关输入线；所述微动开关在所述门开启时与所述顶杆分离，在所述门关闭时与所述顶杆接触；所述微动开关输入线连接外部电源；所述微动开关输出线连接主控制板，用于为所述空气净化器提供电源；

所述空气净化器还包括静电释放保护装置，其包括静电集尘装置和电阻；

所述静电集尘装置包括两组接地收集板、一组正极收集板和一组正极电晕丝；第一组所述接地收集板与所述正极收集板交替排布，第一组所述接地收集板与地线连接，所述正极收集板与电源正极连接；所述正极电晕丝与第二组所述接地收集板交替排布，第二组所述接地收集板与地线连接，所述正极电晕丝与电源正极连接；

所述电阻为两组，每组电阻至少包括一个电阻；一组桥接于所述正极收集板和所述地线之间，另一组桥接于所述正极电晕丝和所述地线之间。

2.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述接地收集板或/和正极收集板的表面至少局部附着有耐紫外线照射的高阻抗材料。

3.如权利要求2所述的空气净化器，其特征在于，所述高阻抗材料是经氧化或涂膜工艺形成。

4.如权利要求2或3所述的空气净化器，其特征在于，所述的高阻抗材料为氧化物、盐类或高分子材料中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述接地收集板和所述正极收集板表面附着二氧化硅。

6.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述静电释放保护装置还包括四周封闭上下开口的绝缘外壳。

7.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述空气过滤单元还包括位于所述静电集尘装置下方的过滤网。

8.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述吸附装置所用材料为活性炭纤维，所述活性炭纤维的直径为5～20μm，比表面积为1000～1500m²/g，孔径为1.0～4.0nm。

9.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述紫外灭菌分解装置包括TiO₂光触媒网和置于所述光触媒网一侧的紫外光源。

10.如权利要求1所述的空气净化器的静电除尘方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)带有尘粒的空气进入所述空气净化器；

2)带有尘粒的空气经过所述静电集尘装置的高压静电场时被电分离为正离子和电子；

3)尘粒与电荷结合带电后，趋向所述正极收集板表面放电而沉积，或吸附于与所述正极电晕丝串联的所述接地极板表面。