CN105396692B - 设有旋转电晕电极的空气净化器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于低温等离子体应用技术领域，涉及设有旋转电晕电极的空气净化器。该净化器由叶轮、圆片状电晕电极、圆筒形集尘电极、电机、电机旋转轴、紧固条、外壳、进气口挡网、出风口挡网、控制面板和高压电源构成，其特征在于若干圆片状电晕电极等间距串联在电机旋转轴上，构成电晕电极组，电机旋转轴设置在圆筒形集尘电极的轴心上，圆片状电晕电极被电机驱动作高速旋转。在两组电极间加上高电压后，圆片状电晕电极边缘纤细的尖端附近会形成很强的局部电场增益效应，可击穿末端附近的气体，形成局部电晕放电，而圆筒形集尘电极附近则无电场增益效应，电场强度低于击穿气体的临界值，从而抑制了微电弧放电的发生。旋转电晕电极的优点是不易产生微电弧放电、电极寿命长、电晕稳定性好，放电均匀性好，装置紧凑，非常适合应用于空气净化器和废气处理系统。
Description
技术领域
本发明属于低温等离子体应用技术领域，具体涉及设有旋转电晕电极的空气净化器。
背景技术
低温等离子体正被广泛应用于空气净化和废气处理系统中，等离子体技术的应用价值受到前所未有的重视。电晕放电等离子体由于装置简单，成本低廉，是应用最广泛的一种技术，然而，当前应用的放电装置都是固定电极结构，细金属丝作为电晕电极，很容易断裂，寿命大多在三至六个月，例如：中国发明专利申请号为200710038821.4，发明名称《拼装积木式窄间距静电场装置》。锯齿状或尖针状结构的电晕电极虽然不易断，但是，尖端长时间放电，发热和离子溅射双重作用，导致尖端易于钝化，也容易发生微弧放电现象。纤薄的带状电晕电极也不易断，可获得类似细金属丝的放电效果，但是，带状电极上易发生缺口，形成局部微放电，例如：中国发明专利申请号为200910263798.8，发明名称《金属带-- 板结构反应器》。以上四种当前最常用的电晕电极均存在放电均匀性也较差和电极寿命短的问题，往往只有几个月，需要定期检查并更换电晕电极，维护成本高，一旦维护不及时，发生断丝即失效，或者发生局部微放电，会导致净化效果快速下降和臭氧超标等问题，严重制约了其推广应用，尤其不适合应用于普通室内空气净化器领域。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，设有旋转电晕电极的空气净化器。研究发现，电晕电极的烧蚀主要是细金属丝或者尖端长时间放电积热升温，导致离子溅射烧蚀率快速上升，因此，细金属丝易断，尖端易钝。给细金属丝和尖端降温就可以降低烧蚀率，从而延长其寿命。固定点放电不仅电极烧蚀率高，放电也极不均匀，并容易发生微放电现象，臭氧产率高，空气净化不彻底，污染空气可从等离子体弱或者没等离子体区旁路逃逸。
为了克服电晕电极寿命短、放电不均匀和微放电等问题，本发明采用旋转电晕电极替代传统固定电极的创新设计，即通过设计旋转对称的圆片状电晕电极，并安装到电机旋转轴上，电机同时驱动叶轮和电晕电极高速旋转，不仅可抑制微放电的发生，还可获得大体积均匀等离子体，使臭氧产率和电晕电极腐蚀率均大幅降低，空气净化更彻底。
本发明设计的设有旋转电晕电极的空气净化器，如图1和图2所示，由叶轮1、圆片状电晕电极2、圆筒形集尘电极3、电机4、电机旋转轴5、紧固条6、外壳7、进气口挡网8、出风口挡网9、控制面板10和高压电源11构成，若干圆片状电晕电极2等间距串联在电机旋转轴5上，构成电晕电极组，电机旋转轴5与圆筒形集尘电极3的中心轴重合，圆片状电晕电极2被电机4驱动作高速旋转；圆片状电晕电极2和电机4与地线保持电气连接，圆筒形集尘电极3通过弹性触点与高压电源11的高压输出端实现电气连接；圆筒形集尘电极3设置在外壳7内，可通过进气口拆装，方便清洗；电机4通过紧固条6固定在外壳7的内壁上；叶轮1设置在电机旋转轴5上，介于圆片状电晕电极2与电机4之间；控制面板10和高压电源11设置在外壳7的内壁上；外壳7一端的进气口设有进气挡网8，而出风挡网9设置在外壳7的另一端口或者其侧壁的出风口上；污染空气从进气口进入，经过圆片状电晕电极2与圆筒形集尘电极)之间的圆柱面等离子体区域，尘埃带电后被收集到圆筒形集尘电极3内表面上，病毒、细菌、甲醛等有机分子会被等离子体分解，到达叶轮1的洁净空气通过出风口排出净化器。
优选地，所述的圆片状电晕电极2是丝网圆片、金属箔圆片或者锯齿边的金属圆片，丝网圆片、金属箔圆片需要时，可与加强金属圆片结合，增加强度，三种圆片状电晕电极分别如图3、图6和图5所示。丝网圆片边缘有很多尖锐的细丝末端，金属箔圆片有很纤薄的边沿，锯齿边的金属圆片也有非常尖锐的齿尖，与圆筒形集尘电极3构成极不对称的放电结构，使尖锐处和纤薄处有极强的电场增益效应，容易局部击穿气体放电，产生高密度等离子体，而圆筒形集尘电极3附近则无电场增益效应，正常工作电压激励下，圆筒形集尘电极3附近电场强度小于击穿空气的临界电场强度，有效抑制了微弧放电的发生。
优选地，所述的圆片状电晕电极2通过中心孔101等间距串联在电机旋转轴5上，构成电晕电极组，电晕电极组的每个圆片状电晕电极2均垂直于电机旋转轴5和圆筒形集尘电极3。圆片状电晕电极2垂直于电机旋转轴5设计，将圆片状电晕电极2的旋转阻力最小化。
优选地，所述的电机旋转轴5设在圆筒形集尘电极3的轴心上。圆片状电晕电极2的中心孔串在电机旋转轴5上，电机旋转轴5与圆筒形集尘电极3同轴，因此，每一块圆片状电晕电极2的外边缘到圆筒形集尘电极3的内壁都相等，确保放电一致性和均匀性。
优选地，所述的叶轮1设置在电机4与圆片状电晕电极2之间的电机旋转轴5上，或者叶轮1与圆片状电晕电极2分别设置在电机4两头的电机旋转轴5上。叶轮和电晕电极组的重量均较轻时，可设置在单轴电机的同一侧的旋转轴上，结构更紧凑；如果叶轮和电晕电极组的重量较重时，需要采用双轴电机，将叶轮和电晕电极组分别设置在电机两头的旋转轴上，利于平行，也可采用两个电机分别驱动叶轮和电晕电极组。
优选地，所述的圆片状电晕电极2处于工作状态时，随叶轮1高速旋转。高速旋转的圆片状电晕电极使放电点不会长时间停留在电晕电极的一个点上，而是随风轮旋转在电极的尖端上滑动，因而利于保护电极，并且可以产生大面积均匀的等离子体。一方面旋转的电极使尖端附近的电晕弥散开，利于降低尖端温度和臭氧发生率，也降低了电极的烧蚀速度，另一方面旋转的电极可获得大面积均匀等离子体，充满整个进气截面，避免了空气从无等离子体区“逃逸”的可能。
优选地，所述的圆筒形集尘电极3是可独立拆卸部件，区别于当前的电晕电极与集尘器一体式的结构设计，可独立拆卸的集尘电极更方便清洗维护。
优选地，所述的圆筒形集尘电极3通过弹性接触点与高压电源11的高压输出端连接。弹性接触点电气连接方式，使集尘电极可以方便装卸，便于维护。
优选地，所述的叶轮1和圆片状电晕电极2可分别由独立电机驱动。圆片状电晕电极组的长度较长、重量较大时，用独立电机驱动的稳定性更好。
优选地，所述的圆筒形集尘电极3和圆片状电晕电极2是垂直设置或者水平设置。圆片状电晕电极组长度较短，重量较轻时，既可水平设置，也可垂直设置；反之，圆片状电晕电极组的长度较长、重量较大时，垂直设置更利于稳定性，甚至需要考虑在圆片状电晕电极组两头旋转轴上采用双滚珠轴承支点。
本发明与现有技术相比，具有以下技术特征：采用了具有旋转对称性的丝网圆片、金属箔圆片或者锯齿边的金属圆片电晕电极，并将圆片状电晕电极设置在电机轴上，可高速旋转。本发明的创新设计，克服了现有技术的以下问题：电晕电极寿命短；臭氧产率高；放电不均匀等。可作为核心装置广泛应用于室内空气净化器和工业废气处理系统，大大提高能耗，降低维护成本。
附图说明
图1是轴流风机驱动旋转电晕电极的空气净化器示意图。
图2是离心风机驱动旋转电晕电极的空气净化器示意图。
图3是圆片状电晕电极-圆筒形集尘电极同轴结构局部立体图。
图4是设有加强金属片的丝网圆片。
图5是锯齿形边缘的金属圆片。
图6是金属箔圆片。
主要部件附图标记说明：
1-叶轮、2-圆片状电晕电极、3-圆筒形集尘电极、4-电机、5-电机旋转轴、6-紧固条、7-外壳、8-进气口挡网、9-出风口挡网、10-控制面板和、11-高压电源。
101-中心孔、10-加强金属片。
具体实施方式：
实施例1 ：本发明的一个实施例如图1所示的轴流风机驱动旋转电晕电极的空气净化器，由叶轮1、圆片状电晕电极2、圆筒形集尘电极3、电机4、电机旋转轴5、紧固条6、外壳7、进气口挡网8、出风口挡网9、控制面板10和高压电源11构成，20块直径80mm的丝网圆片状电晕电极2间隔10mm等间距串联在电机旋转轴5上，构成200mm长的电晕电极组，电机旋转轴5与长250mm、内直径150mm的金属圆筒形集尘电极3的中心轴重合，电晕电极组被40W电机4驱动作高速旋转，电晕电极组和电机4与地线保持电气连接，金属圆筒形集尘电极3通过弹性触点与高压电源11的高压输出端实现电气连接，额定放电功率10W；金属圆筒形集尘电极3设置在方形塑料外壳7内，可通过进气口拆装，方便清洗；电机4通过紧固条6固定在外壳7的内壁上；叶轮1设置在电机旋转轴5上，介于圆片状电晕电极组与电机之间；控制面板10和高压电源11设置在外壳7的内壁上；外壳7一端的进气口设有进气挡网8，而出风挡网9设置在外壳7的另一端口。
实施例2 ：本发明的另一个实施例如图2所示的贯流风机驱动旋转电晕电极的空气净化器，由叶轮1、圆片状电晕电极2、圆筒形集尘电极3、电机4、电机旋转轴5、紧固条6、外壳7、进气口挡网8、出风口挡网9、控制面板10和高压电源11构成，10块直径100mm的锯齿圆片状电晕电极2间隔20mm等间距串联在电机旋转轴5上，构成200mm长的电晕电极组，电机旋转轴5与长250mm、内直径150mm的金属圆筒形集尘电极3的中心轴重合，电晕电极组被40W电机4驱动作高速旋转，电晕电极组和电机4与地线保持电气连接，金属圆筒形集尘电极3通过弹性触点与高压电源11的高压输出端实现电气连接，额定放电功率8W；金属圆筒形集尘电极3设置在方形塑料外壳7内，可通过进气口拆装，方便清洗；电机4通过紧固条6固定在外壳7的内壁上；叶轮1设置在电机旋转轴5上，介于圆片状电晕电极组与电机之间；控制面板10和高压电源11设置在外壳7的内壁上；外壳7一端的进气口设有进气挡网8，而出风挡网9设置在外壳7的另一端的顶上。
Claims (2)
1.设有旋转电晕电极的空气净化器，由叶轮（1）、圆片状电晕电极（2）、圆筒形集尘电极（3）、电机（4）、电机旋转轴（5）、紧固条（6）、外壳（7）、进气口挡网（8）、出风口挡网（9）、控制面板（10）和高压电源（11）构成，若干圆片状电晕电极（2）等间距串联在电机旋转轴（5）上，构成电晕电极组，电机旋转轴（5）与圆筒形集尘电极（3）的中心轴重合，圆片状电晕电极（2）被电机（4）驱动作高速旋转；圆片状电晕电极（2）和电机（4）与地线保持电气连接，圆筒形集尘电极（3）通过弹性触点与高压电源（11）的高压输出端实现电气连接；圆筒形集尘电极（3）设置在外壳（7）内，可通过进气口拆装，方便清洗；电机（4）通过紧固条（6）固定在外壳（7）的内壁上；叶轮（1）设置在电机旋转轴（5）上，介于圆片状电晕电极（2）与电机（4）之间，或者叶轮（1）与圆片状电晕电极（2）分别设置在电机（4）两头的电机旋转轴（5）上；控制面板（10）和高压电源（11）设置在外壳（7）的内壁上；外壳（7）一端的进气口设有进气口挡网（8），而出风口挡网（9）设置在外壳（7）的另一端口或者其侧壁的出风口上；污染空气从进气口进入，经过圆片状电晕电极（2）与圆筒形集尘电极（3）之间的圆柱面等离子体区域，尘埃带电后被收集到圆筒形集尘电极（3）内表面上，病毒、细菌、甲醛等有机分子会被等离子体分解，到达叶轮（1）的洁净空气通过出风口排出净化器。
2.根据权利要求1所述的设有旋转电晕电极的空气净化器，其特征在于所述的圆片状电晕电极（2）是丝网圆片、金属箔圆片或者锯齿边的金属圆片。
3. 根据权利要求1所述的设有旋转电晕电极的空气净化器，其特征在于所述的圆片状电晕电极（2）等间距串联在电机旋转轴（5）上，构成电晕电极组，电晕电极组的每个圆片状电晕电极（2）均垂直于电机旋转轴（5）和圆筒形集尘电极（3）。
4. 根据权利要求1 所述的设有旋转电晕电极的空气净化器，其特征在于所述的圆片状电晕电极（2）处于工作状态时，随叶轮（1）高速旋转。
5. 根据权利要求1 所述的设有旋转电晕电极的空气净化器，其特征在于所述的圆筒形集尘电极（3）和圆片状电晕电极（2）是垂直设置或者水平设置。
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