CN105665136A - 一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，包括外壳、柱状电极组件和风机，风机设置在外壳内部，风机的出风口、入风口设置在外壳的侧壁上；与入风口对应的外壳内部设置柱状电极组件；柱状电极组件的第一电极板、第二电极板上均分布设置有柱状突起和孔位，第一电极板的柱状突起及孔位与第二电极板的孔位及柱状突起位置互补；两电极板相对扣合后，其中一电极板的柱状突起嵌入至另一电极板的孔位之内；第一电极板和第二电极板分别连接高频交流电源的不同输出端，在第一电极板和第二电极板的非突起面上形成向外发射非均电场的作用面。本发明结构设计科学合理，具有介电电泳效果好，结构简单、制作安装容易、技术先进、除尘效果好、效率高等特点。

Description

一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器
技术领域
本发明属于空气过滤技术领域，特别涉及一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器。
背景技术
目前，人们普遍感到空气质量不尽乐观，空气污染是主因，这也是造成空气质量差的根本原因。中国74座监控空气质量的城市中，有70座城市的空气质量不达标，很多的时候甚至达到严重污染。比如去年北京屡见的雾霾事件，引发全中国人民的关注。而空气污染这一严重性的问题，绝非一年二载能消除，而空气净化器无疑是很好的解决途径。
以往的家用空气净化器，通常采用的空气净化技术有：吸附技术、负(正)离子技术、催化技术、光触媒技术、超结构光矿化技术、HEPA高效过滤技术、静电集尘技术等，不论采用哪种技术，多数都存在结构较复杂，制作麻烦费事，成本高；主要部件使用寿命短，经常更换部件增加费用开支；一些滤网型过滤除尘，极细小微颗粒有可能漏网，除尘效果不尽理想。
特别是静电除尘法，是利用高压直流电场产生使空气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电颗粒在电场力作用向极板运动，实现固体粒子或液体粒子与气流的分离。工业上广泛应用的是管式电除尘器和板式电除尘器。静电除尘法与介电电泳技术(Dielectrophoresis，DEP)不同的是：
(1)介电电泳操纵的是中性颗粒，使其由于介电极化的作用而产生的平移运动；电泳操纵的是电子和离子，使其负荷在粉尘颗粒上产生定向移动。
(2)介电电泳中颗粒运动方向与电场的方向无关，只与其本身的介电常数和介质的介电常数有关；电泳中颗粒运动方向取决于颗粒所带电荷的符号和电场的方向，电场方向反转则运动方向反转。
(3)介电电泳需要非均匀电场；电泳在均匀或非均匀的场中都可发生。
(4)介电电泳力的大小正比于颗粒直径的立方；电泳力的大小正比于颗粒所带电荷的多少。
中国专利：一种介电电泳电极结构(申请号：201410407467.8，申请日：2014.08.19)公开了一种具有交叉结构的电极，由权利要求1和说明书第[0005]段的“所述第一导线群中的一部分导线连接电源正极，另一部分连接电源负极”可知，该电极在应用中，通入的是直流电源(只有直流电源才分正负极)。虽然申请人在说明书第[0006]段中阐述该电极结构能够产生不均匀电场，但从原理上来看这个不均匀电场是不能持续存在的。
当介质中的电极通入直流电后，因不能抵消的带电粒子由于前面所述的电泳效应，汇聚在极性相反的电极表面，产生类似于静电屏蔽的效果，外电场强度被削减为0。这样就达不到在电极中间产生不均匀电场的作用，因此上述设置达不到发明目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有介电电泳效果好，制造成本低、安装方便等特点，可用于室内除尘的结构简单、制作容易、使用寿命长、除尘效果较好的使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，其特征在于：包括外壳、柱状电极组件和风机，所述风机设置在外壳内部，所述风机的出风口设置在所述外壳的侧壁上；与所述出风口不同或相同的侧壁上设置入风口；与所述入风口对应的外壳内部设置柱状电极组件；柱状电极组件包括第一电极板及第二电极板，在第一电极板、第二电极板上均分布设置有柱状突起和孔位，第一电极板的柱状突起及孔位与第二电极板的孔位及柱状突起位置互补；第一电极板与第二电极板的带有柱状突起的突起面相对扣合后，其中一电极板的柱状突起嵌入至另一电极板的孔位之内；第一电极板和第二电极板分别连接高频交流电源的不同输出端，在第一电极板和第二电极板的非突起面上形成向外发射非均电场的作用面，所述柱状电极组件的第一电极板及第二电极板上均设置使气体通过的缝隙；所述柱状电极组件垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。
所述外壳的两侧面下部制有入风口，所述外壳的顶端制有出风口。
所述的第一电极板和第二电极板的表面具有绝缘层。
所述的第一电极板、第二电极板的突起面相对扣合后，其中一电极板所制的柱状突起的顶端与另一电极板的非突起面齐平。
所述的第一电极板、第二电极板采用金属薄板或薄片冲压成型，其上成型的柱状突起和孔位形成相互交错的阵列分布。
所述的相互交错的阵列分布方式为：第一电极板的第n行的第奇数位置和第n+1行的第偶数位置为柱状突起，第n行的第偶数位置和第n+1行的第奇数位置为孔位；第二电极板的柱状突起和孔位则与第一电极板的孔位和柱状突起位置对应。
所述的相互交错的阵列分布方式为：第一电极板的第n行均为柱状突起或孔位，第n+1行均为孔位或柱状突起；第二电极板的柱状突起和孔位则与第一电极板的孔位和柱状突起位置对应。
所述的第一电极板、第二电极板的板厚相同；所述柱状突起的横截面直径≤2.5mm；所述柱状突起与孔位为间隙配合，配合间隙不大于单边0.2mm。
所述的第一电极板及第二电极板为波纹板。
本发明的优点和有益效果为：
1.本发明的家用空气净化器，可根据需要放置于宿舍、客厅、会议室、车内等空间，启动风机使空气从家用空气净化器两侧的入风口进入家用空气净化器内；由于柱状电极组件由交流电源施加交流电，在柱状电极组件的周围产生非均匀电场，当含尘空气经过柱状电极组件时，经由其中的灰尘被电场极化，受介电电泳力向电场较强的方向运动而聚集在介电电泳电极附近，并链化沉降下来，使得空气得到净化，洁净空气从净化器的出风口排出，改善室内空气质量。
2.本发明的家用空气净化器，采用矩形壳体，易于安装，且在其外壳两侧面制有入风口，在外壳的顶端制有出风口，有利于增加透过空气流量，增强除尘效果。
3.本发明的家用空气净化器，采用柱状电极组件，柱状电极组件的的不同电极板的柱状突起和孔位相互配合，共同构成一个发射非均电场的工作单元体，在高频交变电流作用下，工作单元体处的表面大曲率使得工作单元体所在区域的面电荷密度增高，其所在区域的不均场强随之增强；柱状突起作为发射端点与贯通电极板的孔位共同构成的工作单元体为开放式对外结构，发射的非均电场均穿过电极板到达表面之外，而不是将电场封闭在两电极板之间，不能有效发挥非均电场的介电电泳效应，造成浪费。同时，相对于传统介电电泳电极的面发射而言，柱状突起能形成尖端发射点，在作用面之外形成的电场中的介电电泳力更强。
4.本发明的家用空气净化器，利用介电电泳效应进行道路除尘，技术先进，除尘效果好，除尘率可达99.9％。
5.本发明结构设计科学合理，具有技术先进、结构简单、制作容易、成本较低、清理容易、使用寿命长、除尘效果好、效率高等特点，采用柱状电极组件，作用面之外形成的电场中的介电电泳力，是一种具有较高创新性的家用空气净化器，极具实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2是本发明的柱状电极组件的两块电极板的组合前相对位置示意图；
图3是本发明的柱状电极组件的两块电极板的组合前相对位置立体结构示意图；
图4是本发明的柱状电极组件的单块电极板的结构剖面图；
图5是本发明的柱状电极组件的单块电极板的立体结构示意图；
图6是本发明的柱状电极组件的两块电极板的组合后剖视图；
图7是本发明的柱状电极组件的两块电极板的组合后相对位置立体结构示意图；
图8是本发明的柱状电极组件在通电前的粒子分布状态示意图；
图9是本发明的柱状电极组件在通电后的粒子分布状态示意图；
图10是本发明的柱状电极组件在通电后产生的不均电场的电场强度等值线。
附图说明
1-出风口、2-电源接头、3-外壳、4-风机、5-入风口、6-柱状电极组件、7-第一电极板、8-第二电极板、9-柱状突起、10-孔位、11-作用面。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
如图1所示，一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，包括外壳3、柱状电极组件6和风机4，风机4设置在外壳3内部，风机的出风口1设置在外壳3的侧壁上，与出风口1不同或相同的侧壁上设置入风口5。优选方式为在外壳的两侧面下部制有入风口，在外壳的顶端制有出风口。
与入风口5对应的外壳内部设置柱状电极组件6；柱状电极组件包括两片分别连接交流电源不同输出端的电极板。通过电源接头2分别连接交流电源的两片输出端子。当风机4转动时，通过出风口1排风，在外壳3内部形成负压，使气流通过入风口5自动吸入外壳3中，当气流通过经过柱状电极组件6产生的非匀称电场除尘后，从出风口1排出，气流进入外壳3的方向与柱状电极组件6垂直或存在夹角。
本实施例中的柱状电极组件的具体结构为：
如图2、图3所示，本发明的柱状电极组件1包括第一电极板7、第二电极板8，第一电极板7和第二电极板8均为片状结构，其上均设置柱状突起9和孔位10，位于一电极板上的柱状突起9的形状尺寸与位于另一电极板上的孔位10的形状尺寸相配合，柱状突起9的高度与电极板的厚度一致。第一电极板7和第二电极板8外表面具有绝缘层，第一电极板7的柱状突起9和第二电极板8的孔位10的位置互补，反之亦然。
如图6、图7所示，安装时，第一电极板7、第二电极板8的突起面相对扣合，使第一电极板7的柱状突起9插入第二电极板8的孔位10之内，第二电极板8的柱状突起9插入第一电极板7的孔位10之内，两板的柱状突起9与孔位10配合为同心配合。第一电极板7的柱状突起9顶端与第二电极2的非突起面外表面平齐，第二电极板8的柱状突起9顶端与第一电极1的非突起面外表面平齐。
柱状电极组件的第一电极板及第二电极板上均设置使气体通过的缝隙，保证气流的通过性。缝隙可以在第一电极板及第二电极板上孔位与柱状凸起其余的位置上进行开通槽，从而形成供气流通过的缝隙。
第一电极板7和第二电极板8分别连接高频交流电源的不同输出端，通电时，在柱状突起9的周围形成一个发射非均电场的工作单元体。则介电电泳电极结构具有两个分布工作单元体的作用面11。根据所需处理的液体内颗粒自身特性，可变更柱状突起9和孔位10所组成的工作单元的横截面直径，和工作单元之间的间距距离，在介电电泳电极结构的两个作用面11上分布不均电场，实现对目标颗粒的在整个净化、分离、浓缩工作面上的高效工作处理。
第一电极板、第二电极板的板厚相同；柱状突起的横截面直径≤2.5mm；柱状突起与孔位为间隙配合，配合间隙不大于单边0.2mm。
如图4、图5所示，以第一电极板7为例，第一电极板7通过一金属薄板或薄片冲压成型，其上的柱状突起9和孔位10呈相互交错的分布阵列。其分布方式包括：
1)第n行的第奇数位置和第n+1行的第偶数位置为柱状突起9，第n行的第偶数位置和第n+1行的第奇数位置为孔位10。使柱状突起9相邻的4个位置上均为与之相异的孔位10，反之孔位10相邻的4个位置上均为与之相异的柱状突起9。当通电时，在介电电泳电极结构的面上形成无方向性的均匀分布的非均电场，即整体均匀分布，但在柱状突起9的周围为非均电场。
2)第n行均为柱状突起9/孔位10，第n+1行均为孔位10/柱状突起9。当通电时，在介电电泳电极结构的面上形成沿柱状突起9与孔位10配合形成的工作单元体分布的非均电场。
其第一电极板与第二电极板为连续的波纹板，并相互扣合。
如图8-图10所示，介电电泳电极结构，第一电极板7、第二电极板8分别连接高频交流电源的不同输出端，交流电相位相差180°。当接通交流电源时，由分别位于第一电极板7和第二电极板8的柱状突起9和孔位10共同构成的工作单元体向外发射非均电场，当交流电源输入的频率不同时，在作用面11上产生正介电电泳效应或负介电电泳效应。如图10所示，第一电极板7和第二电极板8分别连接高频交流电源的不同输出端，通电时，在柱状突起9与孔位10形成的发射非均电场的工作单元体顶部外平面的周围形成一个外放的强电场。
本发明的工作过程为：
将本发明的家用空气净化器根据需要放置于宿舍、客厅、会议室、车内等空间，如图1所示，启动风机4，风机4使空气从家用空气净化器两侧的入风口5进入家用空气净化器内；由于柱状电极组件6由交流电源施加交流电，在介电电泳电极的周围产生非均匀电场，当含尘空气经过柱状电极组件6时，经由其中的灰尘被电场极化，受介电电泳力向电场较强的方向运动而聚集在介电电泳电极附近，并链化沉降下来，使得空气得到净化，洁净空气从净化器的出风口1排出，改善室内空气质量。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (9)

1.一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，其特征在于：包括外壳、柱状电极组件和风机，所述风机设置在外壳内部，所述风机的出风口设置在所述外壳的侧壁上；与所述出风口不同或相同的侧壁上设置入风口；与所述入风口对应的外壳内部设置柱状电极组件；柱状电极组件包括第一电极板及第二电极板，在第一电极板、第二电极板上均分布设置有柱状突起和孔位，第一电极板的柱状突起及孔位与第二电极板的孔位及柱状突起位置互补；第一电极板与第二电极板的带有柱状突起的突起面相对扣合后，其中一电极板的柱状突起嵌入至另一电极板的孔位之内；第一电极板和第二电极板分别连接高频交流电源的不同输出端，在第一电极板和第二电极板的非突起面上形成向外发射非均电场的作用面，所述柱状电极组件的第一电极板及第二电极板上均设置使气体通过的缝隙；所述柱状电极组件垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。
2.如权利要求1所述的一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，其特征在于：所述外壳的两侧面下部制有入风口，所述外壳的顶端制有出风口。
3.根据权利要求1所述的一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，其特征在于：所述的第一电极板和第二电极板的表面具有绝缘层。
4.根据权利要求1或3所述的一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，其特征在于：所述的第一电极板、第二电极板的突起面相对扣合后，其中一电极板所制的柱状突起的顶端与另一电极板的非突起面齐平。
5.根据权利要求1所述的一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，其特征在于：所述的第一电极板、第二电极板采用金属薄板或薄片冲压成型，其上成型的柱状突起和孔位形成相互交错的阵列分布。
6.根据权利要求5所述的一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，其特征在于：所述的相互交错的阵列分布方式为：第一电极板的第n行的第奇数位置和第n+1行的第偶数位置为柱状突起，第n行的第偶数位置和第n+1行的第奇数位置为孔位；第二电极板的柱状突起和孔位则与第一电极板的孔位和柱状突起位置对应。
7.根据权利要求5所述的一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，其特征在于：所述的相互交错的阵列分布方式为：第一电极板的第n行均为柱状突起或孔位，第n+1行均为孔位或柱状突起；第二电极板的柱状突起和孔位则与第一电极板的孔位和柱状突起位置对应。
8.根据权利要求1或3或5或6或7所述的一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，其特征在于：所述的第一电极板、第二电极板的板厚相同；所述柱状突起的横截面直径≤2.5mm；所述柱状突起与孔位为间隙配合，配合间隙不大于单边0.2mm。
9.根据权利要求1或3或5或6或7所述的一种使用柱状介电电泳电极的家用空气净化器，其特征在于：所述的第一电极板及第二电极板为波纹板。
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