CN105352051B - 空气净化装置、车用空气净化器及交通工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空气净化装置、车用空气净化器及交通工具。本发明的空气净化装置，包括空气净化组件，该空气净化组件包括第一多孔平面电极、第二多孔平面电极及亲水性多孔板；第一多孔平面电极与第二多孔平面电极相对设置；亲水性多孔板设置在第一多孔平面电极与第二多孔平面电极之间；处于使用状态时，第一多孔平面电极设置于进风侧，第二多孔平面电极设置于出风侧；第一多孔平面电极与直流脉冲电源的正极相连接；第二多孔平面电极与直流脉冲电源的负极相连接。该空气净化装置结构简单，能够除尘、灭菌、降解空气中多种有害污染物。本发明公开的车用空气净化器及交通工具包括上述空气净化装置，因此，也具有该空气净化装置的技术效果。

Description

空气净化装置、车用空气净化器及交通工具
技术领域
本发明属于空气净化领域，尤其涉及一种空气净化装置、一种车用空气净化器及一种交通工具。
背景技术
室内空气污染在国际上已被列为危害人体健康的五大因素之一。目前我国室内空气污染主要有：
(1)各种燃料燃烧、烹调油烟及吸烟产生的CO、NO2、SO2、甲醛、多环芳烃和细微颗粒物等；室内淋浴和加湿空气产生的卤代烃等化学污染物。
(2)建筑、装饰材料、家具和家用化学品释放的甲醛和VOCs等。
(3)家用电器和某些办公设备导致的电磁干扰等物理污染和臭氧等。
(4)室内环境是人们生活和活动的主要场所,人们每天有80％～90％的时间是在室内度过的，通常人员数量较多,通过人体呼吸、汗液等排出的氨类化合物、硫化氢、苯和甲苯等污染物；通过咳嗽、打喷嚏等喷出的流感病毒、结核杆菌和链球菌等生物污染物。
近些年来随着各类流行性传染疾病的频繁出现，空气作为传染疾病的媒介之一，逐渐得到公众的重视。空气净化装置从之前医院等公共卫生场所专用，已经进入到普通人们的日常生活中。空气净化装置已经逐渐成为一种标准配置的居室家电，广泛用于居家空气净化、车内空气净化、办公场所净化等。
目前，室内空气的净化技术最常见的有膜过滤、吸附、静电、负离子等。采用膜过滤方式的空气净化器，若膜孔较大则对尘埃过滤效果不好，反之则导致风阻太大。采用活性炭吸附方式的空气净化器，很容易饱和失效，需经常更换。采用静电方式的空气净化器，在电极极板间的电晕放电极易产生臭氧不利健康，尤其不适于装在汽车空调内，否则其电磁干扰将严重危及行车安全。负离子实际起到将带正电尘埃粒子吸附聚集成大颗粒重力降落作用，对甲醛类污染物基本无去除效果。
综上，目前的空气净化器或者功能单一，不能满足包含多种有害成分的空气净化需求；或者由多个单独功能的组件叠加实现成分复杂空气净化的需求，但结构复杂；某些滤芯需要频繁更换，成本高昂，导致空气净化器的使用成本过高。
发明内容
第一方面，本发明旨在提出一种空气净化装置。该空气净化装置结构简单，能够除尘、灭菌、降解空气中多种有害污染物。
本发明的空气净化装置，包括空气净化组件，该空气净化组件包括第一多孔平面电极、第二多孔平面电极及亲水性多孔板；第一多孔平面电极与第二多孔平面电极相对设置；亲水性多孔板设置在第一多孔平面电极与第二多孔平面电极之间；处于使用状态时，第一多孔平面电极设置于进风侧，第二多孔平面电极设置于出风侧；第一多孔平面电极与直流脉冲电源的正极相连接；第二多孔平面电极与直流脉冲电源的负极相连接。
进一步地，本发明的空气净化装置的直流脉冲电源为恒功率直流脉冲电源。
进一步地，本发明的空气净化装置还包括注水装置，所述注水装置与所述亲水性多孔板相连，用于将水注入所述亲水性多孔板内。
进一步地，本发明的空气净化装置的恒功率直流脉冲电源的输出电压峰值小于4000V。
进一步地，本发明的空气净化装置的亲水性多孔板的平均孔径取值范围为：0.1～10mm。
进一步地，本发明的空气净化装置的亲水性多孔板的厚度取值范围为：2～20mm。
进一步地，本发明的空气净化装置的进风侧多孔平面电极为金属材料。
进一步地，本发明的空气净化装置的出风侧多孔平面电极为活性炭材料。
本发明的空气净化装置通电后，在进风侧多孔平面电极处形成正电场。空气从进风侧进入时，空气中带正电的灰尘、微生物颗粒等因极性相同而被排斥在进风侧多孔平面电极外；空气中带负电的灰尘、微生物颗粒等则因电极性相反而被吸引到进风侧多孔平面电极上。在多孔平面电极上，灰尘被吸附，微生物被高压电场杀灭。
另一方面，当周围空气的空气湿度较高时，本发明空气净化装置的亲水性多孔板吸附空气中的水分，保持湿润状态，从而具有导电能力。接通宽脉冲低电平输出的直流脉冲电源后，在亲水性多孔板间维持有较大负载电流，从而亲水性多孔板及其两侧的多孔平面电极构成一个电解池。其中，进风侧多孔平面电极发生阳极反应，生成氧气。
该氧气在进风压作用下，进入亲水性多孔板蓄满水的微孔内。亲水性多孔板内分布的大量微孔相当于大量的微电极。在微电极处，氧气溶解在水中，出现气泡效应。水在微孔内作用的低电平高能脉冲作用下，诱发产生超低压等离子放电现象，从而在亲水性多孔板间生成大量等离子群，包括羟自由基(HO·)、超氧自由基阴离子(·O2–)、单线态氧(1O2)等。这些氧化因子群可降解空气中的各种化学污染物以及灭活空气中的各种病菌等。
另外，空气尘埃进入到湿润的亲水性多孔板区域时，容易聚结成大颗粒被吸附在微孔内，不但不会影响到等离子放电效果，反而可能导致“极间短路”加剧等离子放电。
因此，该空气净化装置结构简单，能够除尘、灭菌、降解空气中多种有害污染物。
第二方面，本发明提出一种空气净化装置，包括多个顺序叠加的空气净化组件，相邻的空气净化组件之间设置绝缘框；该空气净化组件包括第一多孔平面电极、第二多孔平面电极及亲水性多孔板；第一多孔平面电极与第二多孔平面电极相对设置；亲水性多孔板设置在第一多孔平面电极与第二多孔平面电极之间；处于使用状态时，多个空气净化组件的第一多孔平面电极设置于进风侧，第二多孔平面电极设置于出风侧；多个第一多孔平面电极与直流脉冲电源的正极相连接；多个第二多孔平面电极与直流脉冲电源的负极相连接。
本发明的空气净化装置将多个第一方面中的空气净化组件顺序叠加，通过对空气进行多次序贯处理来进一步提高空气净化能力。
第三方面，本发明提出一种车用空气净化器。本发明的车用空气净化器包括第一方面中的空气净化装置；该车用空气净化器中的空气净化组件设置在车载空调进风窗格栅后；还包括注水装置，该注水装置与亲水性多孔板相连，用于将水注入亲水性多孔板内。
由于本发明的车用空气净化器包括第一方面中的空气净化装置，因此，也具有该空气净化装置的技术效果。
第四方面，本发明提出一种交通工具。本发明的交通工具设置有第三方面中的车用空气净化器。
由于本发明交通工具设置有第三方面中的车用空气净化器，同理，其也具有该空气净化装置的技术效果。
附图说明
图1是本发明空气净化装置实施例的结构示意图，其中
1 进风侧多孔平面电极
2 亲水性多孔板
3 出风侧多孔平面电极
4 直流脉冲电源。
具体实施例
下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些发明仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例的空气净化装置，包括空气净化组件，该空气净化组件包括第一多孔平面电极、第二多孔平面电极及亲水性多孔板2；第一多孔平面电极与第二多孔平面电极相对设置；亲水性多孔板2设置在第一多孔平面电极与第二多孔平面电极之间；处于使用状态时，第一多孔平面电极设置于进风侧，第二多孔平面电极设置于出风侧；第一多孔平面电极与直流脉冲电源的正极相连接；第二多孔平面电极与直流脉冲电源的负极相连接。
本实施例的空气净化装置通电后，在进风侧多孔平面电极1形成正电场。空气从进风侧进入时，空气中带正电的灰尘、微生物颗粒等因极性相同而被排斥在进风侧多孔平面电极1外；空气中带负电的灰尘、微生物颗粒等则因电极性相反而被吸引到进风侧多孔平面电极1上。在该多孔平面电极1上，灰尘被吸附，微生物被高压电场杀灭。
另一方面，当待处理的空气是经过加湿处理之后湿度较高的空气时，本实施例空气净化装置的亲水性多孔板2持续吸附空气中的水分，保持湿润状态，从而具有导电能力。接通宽脉冲低电平输出的直流脉冲电源4后，在亲水性多孔板间维持有较大负载电流，从而亲水性多孔板2及其两侧的多孔平面电极构成一个电解池。其中，进风侧多孔平面电极1发生阳极反应，生成氧气。
该氧气在进风压作用下，进入亲水性多孔板2蓄满水的微孔内。亲水性多孔板2内分布的大量微孔相当于大量的微电极。在微电极处，氧气溶解在水中，出现气泡效应。水在微孔内作用的低电平高能脉冲作用下，诱发产生超低压等离子放电现象，从而在亲水性多孔板间生成大量等离子群，包括羟自由基(HO·)、超氧自由基阴离子(·O2 –)、单线态氧(1O2)等。这些氧化因子群可降解空气中的各种化学污染物以及灭活空气中的各种病菌等。
另外，空气尘埃进入到湿润的亲水性多孔板2区域时，容易聚结成大颗粒被吸附在微孔内，不但不会影响到上述的等离子放电效果，反而可能导致“极间短路”加剧等离子放电。
另外，可定期将整个空气净化组件拆出清洗，以避免尘埃积累过多导致通风阻力大及空气净化能力下降。
因此，该空气净化装置结构简单，能够除尘、灭菌、降解空气中多种有害污染物。
进一步地，本实施例空气净化装置的直流脉冲电源为恒功率直流脉冲电源。
若待处理的空气未经过加湿处理，则待处理空气的相对湿度是不确定的，或者说，待处理空气的相对湿度是可变的。这时，本实施例空气净化装置的亲水性多孔板2的含水量随进风侧空气的相对湿度而变化。当含有水分的空气通过亲水性多孔板时，亲水性多孔板将吸附空气中的水分，保持不同程度湿润状态，从而具有一定的导电能力。当吸附到的水分多时，亲水性多孔板的导电能力强；当尚未吸附到水分或吸附到的水分少时，亲水性多孔板的导电能力弱。因此，亲水性多孔板等效为其两侧多孔平面电极间的一个可变负载。
当亲水性多孔板的大量微孔内蓄有足够水时，亲水性多孔板的导电能力强，等效为一个较小的负载。接通该恒功率直流脉冲电源后，基于恒功率特性，直流脉冲电源运行工况表现为宽脉冲低电平输出且维持较大负荷电流。这时，亲水性多孔板及其两侧的多孔平面电极构成一个电解池。其中，进风侧多孔平面电极发生阳极反应，生成氧气。
该氧气在进风压作用下，进入亲水性多孔板蓄满水的微孔内。亲水性多孔板内分布的大量微孔相当于大量的微电极。在微电极处，氧气溶解在水中，出现气泡效应。水在微孔内作用的低电平高能脉冲作用下，诱发产生超低压等离子放电现象，从而在亲水性多孔板间生成大量等离子群，包括羟自由基(HO·)、超氧自由基阴离子(·O2 –)、单线态氧(1O2)等。这些氧化因子群可降解空气中的各种化学污染物以及灭活空气中的各种病菌等。
当亲水性多孔板尚未吸附水分或吸附到的水分较少时，亲水性多孔板的导电能力弱，等效为一个较大的负载。接通该恒功率直流脉冲电源后，恒功率直流脉冲电源运行工况表现为窄脉宽高电平输出且维持微小负荷电流。高电平脉冲放电使穿过进风侧多孔平面电极进入到亲水性多孔板间的病毒、细菌等微生物受电击而灭活。
另外，亲水性多孔板内由于分布有大量微孔，具有阻尼效应，使得施加在第一多孔平面电极和第二多孔平面电极之间的高电平窄脉宽电场以指数速率迅速衰减，不足以积累足够能量发生空气电晕放电，也就不会产生对人体有害的臭氧。同时由于上述阻尼效应，不会在周围环境中造成大的电磁干扰，从而可以安装在汽车空调内，避免电磁干扰过高对行车安全造成不良影响。
因此，该空气净化装置结构简单，能够除尘、灭菌、降解空气中多种有害污染物，且低电磁干扰、无臭氧。
优选地，亲水性多孔板2可选择丝瓜络等生态材料，因成本低廉，可直接更换。
为保证亲水性多孔板2与其两侧的进风侧多孔平面电极1与出风侧多孔平面电极3构成的电场区具有足够长的杀菌持续时间，亲水性多孔板2应有适当厚度。但亲水性多孔板2又不易过厚，否则为保证杀菌效果势必要提高脉冲电压。优选地，亲水性多孔板2的厚度取值范围为：2～20mm。
当恒功率直流脉冲电源4输出的峰值电压超过4000V后，容易在亲水性多孔板2与其两侧的进风侧多孔平面电极1与出风侧多孔平面电极3构成的电场区内诱发不期望发生的空气电晕放电而产生臭氧。同时，过高的峰值电压也容易对周边的电气设备产生电磁干扰。另外，过高的电压暴露，也为空气净化装置带来了不安全因素。优选地，限定该恒功率直流脉冲电源4的输出电压峰值小于4000V。
若亲水性多孔板2的孔径过小，则导致风阻太大，空气流量小，空气净化能力不足；若孔径过大，则难以具有“微孔电极”的效果。优选地，亲水性多孔板2的平均孔径取值范围为：0.1～10mm。
优选地，进风侧多孔平面电极1由金属材料制成，以避免采用碳等多孔材料带来的电解氧吸收问题。
优选地，出风侧多孔平面电极3采用活性炭材料。活性炭材质的多孔平面电极可以具有高的比表面积，吸附作用强。并且，该阴极表面与亲水性多孔板2所蓄积的水中溶解氧可发生两电子还原反应，生成双氧水H2O2，进一步协助灭菌。
另外，由于出风侧多孔平面电极3处于出风侧，电场电压对该活性炭材料具有保护乃至再生作用，该活性炭材料的使用寿命得以增加，不易饱和，无需频繁更换。
进一步优选地，出风侧多孔平面电极3采用活性炭纤维材料。
进一步优选地，该空气净化装置可另外设置注水装置。该注水装置包括储水盘及注水通道。优选地，该注水装置以毛细管吸水方式将水持续注入亲水性多孔板2，使该亲水性多孔板2的含水量保持为固定值。优选地，将棉线等制成注水通道，设置在储水盘与亲水性多孔板2之间。
优选地，储水盘中可添加一些辅助药剂，如空气清新剂、灭蚊剂等，从而为该空气净化装置增加改良气味、杀灭蚊虫等功能，进一步改善居室内的空气质量和舒适度。
该注水装置能够使亲水性多孔板2保持湿润，使该空气净化装置摆脱对待处理空气须预先经过加湿处理的限制，也避免了自然风中空气相对湿度对除菌净化效果的影响，可持续保持空气净化装置具有良好的除尘灭菌净化效果。
优选地，可以将多个空气净化组件顺序叠加，通过对空气进行多次序贯处理，进一步增强空气净化效果。这时，在相邻的两个空气净化组件间设置绝缘框。该绝缘框具有一定厚度，从而空气层及绝缘框使相邻的多孔平面电极相互绝缘。优选地，绝缘框可以是四边形中空框架，也可以是两条分别设置在多孔平面电极的顶部、底部、和/或左侧、右侧的绝缘条。
本实施例的空气净化装置可设置在各类建筑的室内空气净化器、空调等各类空气净化、空气处理设备中，如住宅、学校、医院、剧场等的空调进风口处及空气净化器内。
实施例2
本实施例的车用空气净化器，包括实施例1中说明的空气净化装置；该空气净化装置中的空气净化组件安装在车载空调进风窗格栅后；还包括注水装置，该注水装置与亲水性多孔板相连，用于将水注入亲水性多孔板内。
因此，该车用空气净化器结构简单，能够除尘、灭菌、降解空气中多种有害污染物。
优选地，该车用空气净化器的直流脉冲电源连接到车载电源接口上。
优选地，该车用空气净化器的进风侧多孔平面电极为菱形钛网。
优选地，该车用空气净化器的进风侧多孔平面电极的网格尺寸是4mm×6mm。
优选地，该车用空气净化器的出风侧多孔平面电极由活性炭纤维制成。
优选地，该车用空气净化器的出风侧多孔平面电极的比表面积为1700m2/g。
优选地，该车用空气净化器的出风侧多孔平面电极的厚度为1mm。
优选地，该车用空气净化器的直流脉冲电源输入电压为9～12V，最大输出平均电压为30V。
优选地，该车用空气净化器的直流脉冲电源的输出功率为5W。
优选地，该车用空气净化器的亲水性多孔板为泡沫海绵。
优选地，该车用空气净化器的亲水性多孔板的泡沫海绵厚度为10mm。
优选地，该车用空气净化器的注水装置包括储水盘及注水通道。该注水装置以毛细管吸水方式将储水盘中的水持续注入亲水性多孔板，使该亲水性多孔板的含水量保持为固定值。
优选地，将吸水棉条、棉线等制成注水通道，设置在储水盘与亲水性多孔板之间。
优选地，收集车载空调的冷凝水，并将吸水棉条一端与收集到的冷凝水连接，另一端与该车用空气净化器的亲水性多孔板相连，从而通过吸水棉条将冷凝水以毛细管吸水方式输送到该车用空气净化器的亲水性多孔板中。这种实施方式适合在车载空调处于制冷工作模式时使用。
优选地，将该吸水棉条一端与车载散热水箱相连，另一端与该车用空气净化器的亲水性多孔板相连，将散热水箱中的水以毛细管吸水方式输送到该车用空气净化器的亲水性多孔板中。
本实施例的车用空气净化器可用于各类交通工具，如汽车、货车等各类公路路面移动车辆，如地铁、火车、高铁及动车等各类轨道车辆以及水面船舶等。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种空气净化装置，其特征在于，包括空气净化组件，
所述空气净化组件包括第一多孔平面电极、第二多孔平面电极及亲水性多孔板；
所述第一多孔平面电极与所述第二多孔平面电极相对设置；
所述亲水性多孔板设置在所述第一多孔平面电极与所述第二多孔平面电极之间；
处于使用状态时，所述第一多孔平面电极设置于进风侧，所述第二多孔平面电极设置于出风侧；所述第一多孔平面电极与直流脉冲电源的正极相连接；所述第二多孔平面电极与直流脉冲电源的负极相连接,
所述亲水性多孔板的平均孔径取值范围为：0.1～10mm；
进风侧多孔平面电极为金属材料,出风侧多孔平面电极为活性炭材料。
2.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述直流脉冲电源为恒功率直流脉冲电源。
3.根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，还包括注水装置，所述注水装置与所述亲水性多孔板相连，用于将水注入所述亲水性多孔板内。
4.根据权利要求2所述的空气净化装置，其特征在于，所述恒功率直流脉冲电源的输出电压峰值小于4000V。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的空气净化装置，其特征在于，所述亲水性多孔板的厚度取值范围为：2～20mm。
6.一种空气净化装置，其特征在于，包括多个顺序叠加的空气净化组件，相邻的所述空气净化组件之间设置绝缘框；
所述空气净化组件包括第一多孔平面电极、第二多孔平面电极及亲水性多孔板；
所述第一多孔平面电极与所述第二多孔平面电极相对设置；
所述亲水性多孔板设置在所述第一多孔平面电极与所述第二多孔平面电极之间；
处于使用状态时，多个所述空气净化组件的所述第一多孔平面电极设置于进风侧，所述第二多孔平面电极设置于出风侧；多个所述第一多孔平面电极与直流脉冲电源的正极相连接；多个所述第二多孔平面电极与直流脉冲电源的负极相连接，
所述亲水性多孔板的平均孔径取值范围为：0.1～10mm；
进风侧多孔平面电极为金属材料,出风侧多孔平面电极为活性炭材料。
7.一种车用空气净化器，其特征在于，包括根据权利要求3或6所述的空气净化装置，所述空气净化组件设置在车载空调进风窗格栅后。
8.一种交通工具，其特征在于，所述交通工具设置有根据权利要求7所述的车用空气净化器。
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