CN106716023A - 空气净化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种空气净化装置(100)及利用该装置进行空气净化的方法，该空气净化装置(100)具有入风口(101)和出风口(102)，以及形成在其间的气流通道，包括：风机(300)，包括风机入风口(301)及风机出风口(302)；离子发生器(200)，包括电路装置(201)和离子释放尖端(202)；过滤器(500)，包括滤网和用于固定滤网的框架；空气混合空间(400)，其输出空气的一端(402)，通过过滤器(500)与出风口(102)相通，其输入空气的一端(401)，通过风机(300)与入风口(101)相通，空气混合空间(400)是一个湍流或乱流的空间，空气混合空间(400)的空气压力，比入风口(101)及出风口(102)外的空气压力大。
Description
【技术领域】
本发明涉及环保领域，更加具体地说，涉及一种有效过滤及净化空气的装置及方法。
【背景技术】
空气中的污染物主要为两类，一类是如灰尘、细菌、霉菌等形状较大的微粒，其分子结构复杂，由多种不同的物质或成份结合而成，大约百分之一微米至微米大小；另一类是如气体、臭味、挥发性有机化学物等化学份子，其化学结构简单，由数种化学元素组成，且十分细小，只有埃米至纳米的大小。
一般的情况下，作去除微细的可吸入悬浮粒子，或微小尘埃或粒子，也会采用高效滤网（High-Efficiency
Particulate
Air，HEPA）。高效滤网的过滤材质通常由无规则排布的化学纤维（例如：聚丙烯纤维即丙纶或聚酯纤维即涤纶的无织纺布）或玻璃纤维制成，直径约0.5到2.0微米，通过微观的絮状或网状结构，主要是用来拦截经过滤网的空气中所含有的微小尘埃或粒子。一般来说，比较高过滤效率（拦截效率）的HEPA达约99.99%-99.999%拦截效率不等。HEPA的风阻一般是200-400Pa，拦截效率越高的高效滤网，其风阻也比较高。如果滤网有较精细的絮状或网状结构，可捕获或拦截经过滤网的空气中所含有的微小尘埃或粒子的机会除了相对提高外，也可以捕获或拦截体积相对较细小的微小尘埃或粒子。
根据美国非营利组织科技权威Institute of Environmental Sciences and
Technology（IEST）制定标准IEST-RP-CC001.3及MIL-STD-282方法102.9.1中的规定，拦截效率至少达99.97%或以上的0.3μm体积的尘埃，才可以被定义为高效滤网HEPA。
虽然99.99%跟99.999%的高效滤网，看上去是差不多的拦截效率，但在过滤效果上，两者有很重大的差别，以下举例说明：
举例一
比如说，在比较利用两种高效滤网：（i）高效滤网达99.99%的拦截效率，及（ii）高效滤网达99.999%的拦截效率时，（ii）高效滤网的效果是（i）高效滤网的10倍，就是说，在相同风速作过滤微小尘埃或粒子时，经过（i）的高效滤网的空气，差不多要经过10次，才达到经过1次（ii）的高效滤网的过滤效果；或（i）要用10倍的过滤时间（比如50分钟），才达（ii）于短时间（比如5分钟）的过滤效果。
举例二
于吸烟的房间，PM10污染物的浓度达19000μg/m3，利用99.99%的高效滤网可以把污染物减从19000μg/m3至190μg/m3，利用99.999%的高效滤网可以把污染物减从19000μg/m3至19μg/m3。其中，根据香港室内空气质素指标190μg/m3其实已超出了良好级水平以外，但19μg/m3还是在卓越级水平内。（注：“卓越级”代表一幢高级而舒适的楼宇应有的最佳室内空气质素；“良好级”代表可保障一般公众人士，包括幼童及长者的室内空气质素。）
因此，大多空气净化装置生产商，为达较高Clean Air Delivery
Rate（CADR）数值（注：CADR是一种根据美国家庭电器生产商会Association of Home Appliance Manufacturers,
AHAM，对空气净化装置效能量度的一个公认标准），即较高空气净化效果，刻意利用较高马达功率的风机，配合较高拦截效率的高效滤网（HEPA）制造空气净化装置。虽然高拦截效率的高效滤网（HEPA）可使空气净化装置有卓越的净化效果，但是，必须配合较高马达功率的风机，往往非常耗电，也造成噪声问题。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种空气净化装置及方法，其即便利用拦截效率比较低的低风阻过滤网，也可以于同一风机马达功率的情况下、或不提升风机马达功率的情况下，提高空气净化装置的效能。
一种空气净化装置，用于净化含有尘埃粒子的空气，该空气净化装置具有入风口和出风口，以及形成在入风口与出风口之间的气流通道，包括：
吹风机，包括风机入风口及风机出风口，所述吹风机用于把空气沿着气流通道从空气净化装置的入风口吹向空气净化装置的出风口；
离子发生器，包括电路装置和离子释放尖端；
过滤器，包括滤网和用于固定滤网的框架，所述滤网用于捕获空气中的尘埃粒子；以及
空气混合空间，该空气混合空间的输出空气的一端，通过过滤器与空气净化装置的出风口相通，该空气混合空间的输入空气的一端，通过所述吹风机与空气净化装置的入风口相通，所述空气混合空间是一个湍流或乱流的空间；所述空气混合空间的空气压力，比入风口及出风口外的空气压力大。
在其中一个实施例中，所述离子释放尖端设置于所述空气混合空间。
在其中一个实施例中，所述吹风机位于所述空气净化装置的最上游位置，所述过滤器位于所述空气净化装置的最下游位置，离子释放尖端设置于所述空气混合空间。
在其中一个实施例中，所述吹风机位于所述空气净化装置的最上游位置，所述过滤器位于所述空气净化装置的最下游位置，离子释放尖端设置于所述空气混合空间及所述吹风机之间的位置，所述位置气流为层流及湍流或乱流的交界位置。
在其中一个实施例中，所述过滤器是一个低风阻值的过滤器，所述风阻值，使所述空气净化装置吹出气流的速度，于未放置所述过滤器前及于其放置所述过滤器后比较，不高于百分之三十的差异。
在其中一个实施例中，所述过滤器是一个低风阻值的过滤器，所述风阻值，使所述空气净化装置吹出气流的速度，于未放置所述过滤器前及于其放置所述过滤器后比较，不高于百分之二十五的差异。
在其中一个实施例中，所述过滤器是一个低风阻值的过滤器，所述风阻值，使所述空气净化装置吹出气流的速度，于未放置所述过滤器前及于其放置所述过滤器后比较，不高于百分之二十的差异。
在其中一个实施例中，所述过滤器是一个低风阻值的过滤器，所述风阻值，使所述空气净化装置吹出气流的速度，于未放置所述过滤器前及于其放置所述过滤器后比较，不高于百分之十五的差异。
在其中一个实施例中，所述空气混合空间的体积，即是可供气流流过的横切面积（A）乘以气流流过的长度或距离（L），其中，所述空气混合空间的体积足够使气流于其中不少于0.01秒，使气流有足够时间于所述空气混合空间停留，使空气中的带电荷的尘埃粒子互相碰撞，并结集在一起，成为体积更大的尘埃粒子。
在其中一个实施例中，所述过滤器于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值为80Pa或以下。
在其中一个实施例中，所述过滤器于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值为50Pa或以下。
在其中一个实施例中，所述过滤器于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值为25Pa或以下。
在其中一个实施例中，所述过滤器于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值为17Pa或以下。
在其中一个实施例中，对于0.3μm大小的微小尘埃或粒子，所述过滤器的拦截效率为99.97%或以下。
在其中一个实施例中，对于0.3μm大小的微小尘埃或粒子，所述过滤器的拦截效率为99.9%或以下。
在其中一个实施例中，对于0.3μm大小的微小尘埃或粒子，所述过滤器的拦截效率为99.5%或以下。
在其中一个实施例中，对于0.3μm大小的微小尘埃或粒子，所述过滤器的拦截效率为99%或以下。
在其中一个实施例中，所述吹风机为离心风机或后向曲叶式风机。
在其中一个实施例中，所述离子释放尖端非均匀地置设于气流通道的横截面上，以使部分的空气中的尘埃粒子变成带电荷的尘埃粒子。
在其中一个实施例中，所述吹风机设置于所述离子释放尖端的上游位置，所述过滤器设置于所述离子释放尖端的下游位置，所述空气混合空间位于所述吹风机及所述过滤器之间的位置。
在其中一个实施例中，该离子释放尖端位于风机出风口，并且靠近所述风机出风口横截面的其中一侧。
在其中一个实施例中，所述风机出风口具有一个由小变大的横截面，离子释放尖端设置于风机出风口靠近气流高速流动位置的一侧。
在其中一个实施例中，所述离子释放尖端设置于所述空气混合空间靠近所述风机出风口处，并靠近所述风机出风口横截面的其中一侧。
在其中一个实施例中，所述离子释放尖端设置于所述空气混合空间的气流交界位置，在所述气流交界位置，气流由层流变成湍流或乱流。
在其中一个实施例中，所述过滤器的框架的上游位置，连接设有至少一个导电网，且导电网连接至所述离子发生器的电路装置的地线；或者所述过滤器的框架为导电框架。
一种利用空气净化装置进行空气净化的方法，该空气净化装置具有入风口和出风口，以及形成在入风口与出风口之间的气流通道，该方法包括如下步骤：
利用吹风机将含有尘埃粒子的空气沿着气流信道从空气净化装置的入风口吹向空气净化装置的出风口；
利用离子发生器释放离子，以使空气中的尘埃粒子变成带电荷的尘埃粒子；
于湍流或乱流的空气混合空间，使空气中的带电荷的尘埃粒子互相碰撞，并结集在一起，成为体积更大的尘埃粒子；以及
利用过滤器，捕获空气中的结集在一起的体积更大的尘埃粒子。
在其中一个实施例中，利用离子发生器释放离子，以使部分的空气中的尘埃粒子变成带电荷的尘埃粒子，并于湍流或乱流的空气混合空间，使空气中的带电荷的尘埃粒子和未带电荷的尘埃粒子互相碰撞，并结集在一起，成为体积更大的尘埃粒子。
在其中一个实施例中，所述空气净化装置包括：至少一入风口；至少一出风口；
至少一吹风机；至少一过滤器，所述过滤器用于捕获空气中的尘埃粒子；至少一离子发生器，包括电路装置和离子释放尖端；至少一空气混合空间；所述空气混合空间位于所述吹风机及过滤器之间，所述离子发生器的离子释放尖端位于所述空气混合空间；所述空气混合空间的其中部份或全部空间，是一个湍流或乱流的空间。
在其中一个实施例中，所述空气混合空间的空气压力，相对入风口及出风口外的空气压力，或相对空气净化装置外部周围的空气压力，有较高的空气压力。
在其中一个实施例中，所述过滤器面向所述空气混合空间的一面，相对所述过滤器面向所述空气净化装置的外面或者出风口的一面，有较高的空气压力。
在其中一个实施例中，所述过滤器是一个低风阻的过滤器，所述离子发生器的开启及关闭，配合所述过滤器应用，并且，所述过滤器，于离子发生器的开启及关闭的不同情况下，对不同体积大小的尘埃粒子，有不同的捕捉效能。
在其中一个实施例中，所述离子发生器未通电运作前，所述过滤器捕捉空气中体积较大的尘埃粒子及小部份体积较小的尘埃粒子，大部份体积较小的尘埃粒子，都未能被所述过滤器捕获；所述离子发生器通电运作后，所述过滤器，除了捕捉空气中体积较大的尘埃粒子外，还捕捉相当大部份空气中体积较小的尘埃粒子；即是说，所述离子发生器未有通电运作前，所述过滤器捕获空气中体积较大的尘埃粒子，相对捕获体积较小的尘埃粒子，其捕获效能更高；所述离子发生器通电运作后，所述过滤器捕获空气中体积较小的尘埃粒子，相比未有启动所述离子发生器时所捕获体积较小的尘埃粒子，其捕获效能更高。
在其中一个实施例中，所述空气净化装置根据周围环境的不同体积尘埃粒子的水平，然后判断及控制所述离子发生器的通电开关运作，以针对性控制捕捉空气中不同体积的尘埃粒子，有效利用低风阻的过滤器，使低风阻的过滤器可以灵活被使用作去除不同体积尘埃粒子。
在其中一个实施例中，所述空气净化装置设有两个或以上的运作模式，包括过滤体积较小的尘埃粒子及过滤体积较大的尘埃粒子的运作模式，在进行过滤体积较小的尘埃粒子时，所述离子发生器通电运作，在进行过滤体积较大的尘埃粒子时，所述离子发生器断电，不运作。
在其中一个实施例中，所述空气净化装置包括至少一种传感器，所述传感器用作量度温度、湿度、挥发性有机化合物、体积较小的尘埃粒子
（PM2.5）、体积较大的尘埃粒子（PM10）、甲醛、二氧化碳、一氧化碳、灰尘、臭氧、氧化氮、细菌、氡气、风速、风流、气压、环境光亮度、声音、空气中各种辐射水平中的至少一项数据。
在其中一个实施例中，传感器量度周围环境的、或进入所述空气净化装置前（即所述空气净化装置的上游空气）、或从空气净化装置吹出（即所述空气净化装置的下游空气）的空气中的至少一种数据；然后根据传感器量度的数据，及/或再根据与所述空气净化装置连接并输入的外界环境数据、及/或再根据与所述空气净化装置连接并输入的用户的个人数据，评估所量度的数据，对使用者的造成的健康影响的轻重缓急，再判断及控制离子发生器的通电开关运作。
在其中一个实施例中，所述空气净化装置的运作模式，由所述传感器量度进入所述空气净化装置前的尘埃粒子的水平及量度从所述空气净化装置吹出的尘埃粒子的水平，然后比较前述两者而判断控制。例如，若进入所述空气净化装置前的体积较小的尘埃粒子的水平较大，则控制离子发生器的通电开关运作；若入所述空气净化装置前的体积较小的尘埃粒子的水平较小，则控制离子发生器的通电开关不运作。
与现有技术中的空气净化装置和方法相比，本发明利用吹风机设置于空气净化装置的上游位置，造成吹风机出风口及过滤器之间的空间，即空气混合空间，成为一个湍流或乱流的空间，且使带电尘埃于湍流或乱流的空气混合空间碰撞集结形成更大尺寸的尘埃粒子，由此提升被过滤器捕获的机会，另外，位于空气净化装置的上游的吹风机，配合了利用较低风阻的过滤器，不需要提高风机马达功率，还可增大吹风机机的风速，使更多空气于有限时间，送进所述空气净化装置，从而被净化。
所述空气净化装置配合“拦截效率比较低的及风阻比较低过滤器”，对比配合“拦截效率比较高的及风阻比较高过滤器”，反而更有较优胜去除微小尘埃或粒子的净化效能。
由于所述吹风机的风速，反而因利用了较低风阻的过滤器得以提升。本发明显示出应用本来低风阻、低过滤效率的过滤器，却可以大程度地提升空气净化装置的净化及过滤效果。
【附图说明】
图1为一般设有利用离子发生器与滤网及抽风机的配合的空气净化装置的结构图。
图2为本发明实施例1所提供的空气净化装置的结构图；
图3为采用本发明空气净化装置净化空气的过程示意图；
图4和图5示出不同吹风机于所述空气净化装置送出的风量与所述空气净化装置风压的关系图。
图6为本发明实施例2所提供的空气净化装置的结构图；
图7为本发明实施例3所提供的空气净化装置的结构图；
图8为比较实施例1及实施例2的空气净化装置于：（1）启动了离子发生器；及（2）未启动离子发生器的除尘效率比较；
图9为比较于空气净化装置里不同位置放置离子释放尖端的除尘效率比较。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图2的实施例1所示，本发明所述空气净化装置100包括吹风机300、离子发生器200、空气混合空间400及过滤器500。
所述空气净化装置100具有入风口101和出风口102，在入风口101与出风口102之间形成一个气流通道。
所述吹风机300包括风机入风口301及风机出风口302。所述风机入风口301抽进含有尘埃粒子、并待所述过滤器500净化的空气801；所述风机出风口302吹出含有尘埃粒子、并待所述过滤器500净化的空气802；所述吹风机300把空气沿着空气净化装置100内的气流通道从上游吹向下游，所述上游到下游的方向也即空气净化装置100的入风口101到出风口102的方向。
所述离子发生器200包括电路装置201和离子释放尖端202。
在一具体实施例中，所述离子释放尖端202释出的离子是负离子。
所述的空气混合空间400的输出空气的一端402，通过过滤器500与空气净化装置100的出风口102相通；所述的空气混合空间400的输入空气的一端401，通过所述吹风机300与空气净化装置100的入风口101相通。所述空气混合空间400是一个湍流或乱流的空间。进一步地，所述空气混合空间400是一个正压的空间。
所述过滤器500包括滤网和用于固定滤网的框架。所述过滤器500净化空气时，利用滤网捕获空气中的微尘埃粒子。在一具体的实施例中，所述的过滤器500是一个风琴状折迭而成的过滤器；所述的过滤器500的滤网材料是由复合滤纸或玻璃纤维滤料制造而成。进一步地，所述过滤器500是一个低风阻的过滤器；在其中一个实施例中，所述过滤器500于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值只有80Pa或以下。所述的过滤器500的面风速，是指所述过滤器的入风面或出风面的风速。
在其中一个实施例中，所述过滤器500于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值只有50Pa或以下。
在其中一个实施例中，所述过滤器500于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值只有25Pa或以下。
在其中一个实施例中，所述过滤器500于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值只有17Pa或以下。
在其中一个实施例中，所述低风阻的过滤器500使所述空气净化装置100吹出气流的速度，于未放置所述过滤器500前及于其放置所述过滤器500后比较，不高于百分之三十的差异；进一步地，所述低风阻的过滤器500使所述空气净化装置100吹出气流的速度，于未放置所述过滤器500前及于其放置所述过滤器500后比较，不高于百分之二十五的差异；进一步地，所述低风阻的过滤器500使所述空气净化装置100吹出气流的速度，于未放置所述过滤器500前及于其放置所述过滤器500后比较，不高于百分之二十的差异；进一步地，所述低风阻的过滤器500使所述空气净化装置100吹出气流的速度，于未放置所述过滤器500前及于其放置所述过滤器500后比较，不高于百分之十五的差异。
在本发明中，所述离子释放尖端202置设于空气净化装置的气流通道的横截面上，以使所有流经该气流通道内的含有尘埃粒子、并待所述过滤器500净化的空气802，其尘埃粒子流经所述的离子释放尖端202，变成带电荷的尘埃粒子803&804。
所述吹风机300设置于所述离子释放尖端202的上游位置；所述过滤器500置于所述离子释放尖端202的下游位置。所述空气混合空间400位于所述吹风机300及所述过滤器500之间的位置。在一实施例中，所述吹风机300位于所述空气净化装置100的最上游位置，所述过滤器500位于所述空气净化装置100的最下游位置。
由该风机出风口302吹出的空气将会在空气混合空间400内产生湍流或者乱流805。由此可使带电荷的尘埃粒子803&804原有的行进路线被打乱，并可互相碰撞而互相吸附在一起，结集成体积较大的尘埃粒子806，利用低风阻的过滤器500，即可捕获于空气混合空间里400，体积已经变大的尘埃粒子806。
所述空气混合空间400的体积，即是可供气流流过的横切面积（A）乘以气流流过的长度或距离（L），其中，所述空气混合空间400的体积足够使气流于其中不少于0.01秒，使气流有足够时间于所述空气混合空间400停留，使空气中的带电荷的尘埃粒子803&804互相碰撞，并结集在一起，成为体积更大的尘埃粒子806。
计算气流于所述空气混合空间400的体积的停留时间，其中一个方法是：
气流流过的长度或距离（L）/ 所述过滤器的出风面的面风速=气流于所述空气混合空间停留时间
在一具体的实施例里，还可以使所述离子释放尖端202非均匀地置设于空气净化装置的气流通道的横截面上，以使所有流经该气流通道内的含有尘埃粒子、并待所述过滤器500净化的空气802，只有一部份尘埃粒子流经所述的离子释放尖端202，变成带电荷的尘埃粒子803，带电荷的尘埃粒子803和不带电荷的尘埃粒子804原有的行进路线于所述空气混合空间400被打乱，并可互相碰撞而互相吸附在一起，结集成体积较大的尘埃粒子806。利用低风阻的过滤器500，捕获于空气混合空间里400，体积已经变大的尘埃粒子806。
当空气进入所述空气混合空间400，于所述空气混合空间400里形成湍流或乱流805，因气流形成湍流或乱流的关系，加强了“互相碰撞并互相吸附在一起”的效果，使结集成体积较大的尘埃粒子806，或集成体积大尘埃粒子簇群806，所述体积较大的尘埃粒子806，或尘埃粒子簇群806，随风流经过所述的过滤器500时，即使所述过滤器，对于0.3μm大小的微小尘埃或粒子有较低的拦截效率，对于体积已经变大的尘埃粒子，还是容易及有效被所述的过滤器500捕获，空气净化装置100输出已净化的空气807。
相反，如图1显示一般设有电离装置和过滤器的空气净化装置10，一般都是利用离子发生器的离子释放尖端20与过滤网50及抽风机30的配合，离子发生器20首先使空气80中的尘埃带静电或电荷，并利用抽风机50，使含尘埃并带静电的空气80被抽进滤网50上，带静电的尘埃结集于集尘装置或滤网50上。这种利用抽风机30抽风方式下，当空气中的尘埃经过电离装置时都带静电或电荷，并位置空气净化装置10的下游抽风机30带动的层流气流下，在带静电或电荷的尘埃会在互相排斥，被抽进集尘装置比如滤网50时，也只是体积较大的尘埃、或尘埃的体积跟滤网的缝隙相近的，才容易被滤网捕获，带静电而体积较小的尘埃、或其体积比滤网50的缝隙小的尘埃，随层流气流带动其向前流动的情况下、及在与其它带静电的尘埃互相排斥的情况下，还是未能有效地被吸引、或被偏离其原本风速带动向前流动的方向、及被吸附在滤网的絮状或网状结构上，这些体积比滤网的缝隙还要小的尘埃，即使附着静电，还是从过滤网的缝隙逃出，因此，体积较小的尘埃，还是不能被较低效率的滤网50有效拦截。
即是说，本发明的空气净化装置所述带电荷的尘埃粒子803&804（或已结集成体积较大的尘埃粒子806）进入过滤器500前，是在紊乱的湍流或乱流里。相反，传统的空气净化装置（如图1显示），其带静电或电荷的尘埃，进入过滤器50前，是处于带流线型的层流里。本发明的空气净化装置使带电尘埃于湍流或乱流的空气混合空间碰撞集结形成更大尺寸的尘埃粒子，即使配合风阻低、拦截效率低的过滤器使用，还是有效去除空气中的微小尘埃或粒子。相反，传统的空气净化装置使带静电或电荷的尘埃于层流气流带动向前流动的情况下、及在与其它带静电的尘埃互相排斥，没有集结形成更大尺寸的尘埃粒子，气流里还是充满带静电或电荷微小尘埃或粒子，因此必须配合拦截效率高的过滤器才可达到合格的过滤效果。由于拦截效率高的过滤器的风阻非常高，也就是说，传统的空气净化装置也必须配合高功率的风机。
下表1显示了不同空气净化装置的除尘效率比较：（1）图1的空气净化装置及；（2）图2本发明实施例1的空气净化装置的除尘效率比较。
两个空气净化装置都使用了相同功率的风机、相同离子发生器200、及相同风阻及过滤效率的过滤器。其中空气净化装置（2）比（1）有明显的除尘效率。由此可见，在相同的组件下，不同组件设置的位置对空气净化装置的除尘效率有明显的影响。本发明利用吹风机设置于空气净化装置的上游位置，造成吹风机出风口及过滤器之间的空间，即空气混合空间，成为一个湍流或乱流的空间，且使带电尘埃于湍流或乱流的空气混合空间碰撞集结形成更大尺寸的尘埃粒子，由此提升被过滤器捕获的机会。
表1
| 空气净化装置 | （ 1 ） | （ 2 ） |
| 除尘效率 | 72% | 98.2% |
进一步比较这两个空气净化装置：（1）图1的空气净化装置；（2）图2本发明实施例1的空气净化装置的除尘效率比较。
为使两个空气净化装置的空气净化效能达至一样，（1）利用拦截效率99.99%的过滤器，（2）利用拦截效率99.9%的过滤器；即于相同风速下，（1）的过滤器比（2）的过滤器有10倍的效果。测试结果显示达一样的空气净化效能时，（1）需配合与一个耗电约580Watt的风机，（2）却只需配合与一个耗电约120Watt的风机。
下表2为比较不同空气净化装置的除尘效率：（1）图2本发明实施例1的空气净化装置；及（2）把实施例1的空气净化装置的离子发生器关掉的除尘效率比较。
空气净化装置（1）比（2）有明显的除尘效率。由此可见，带电的尘埃粒子，因集结形成更大尺寸的尘埃粒子，其被过滤器捕获的机会大增。
表2
| 空气净化装置 | （ 1 ） | （ 2 ） |
| 除尘效率 | 98.2% | 80% |
下表3为比较不同空气净化装置的除尘效率：（1）图2本发明实施例1的空气净化装置；及（2）把实施例1的空气净化装置更换成高风阻、高过滤效率的过滤器的除尘效率比较。空气净化装置（1）比（2）有明显的除尘效率。由此可见，位于空气净化装置的上游的吹风机，因利用了较低风阻的过滤器的关系，在不需要提高风机马达功率的情况下，反而使所述吹风机的风速得以提升。较高风速的运作情况配合本来低风阻、低过滤效率的过滤器，大程度地提升空气净化装置的净化及过滤效果。
表3
| 空气净化装置 | （ 1 ） | （ 2 ） |
| 除尘效率 | 98.2% | 74% |
图3显示了利用本发明空气净化装置如实施例1所示进行空气净化的过程。首先，空气净化装置利用吹风机300从风机入风口301抽进、再由风机出风口302送出含有尘埃粒子、并待所述过滤器500净化的空气801，与此同时，也使空气或气流从上游流向下游。
其中，置于风机出风口302的一端的离子释放尖端202、被设置于空气混合空间400的离子释放尖端202，使所有从所述风机出风口302吹出含有尘埃粒子、并待所述过滤器500净化的空气802，或者部分从所述风机出风口302吹出含有尘埃粒子、并待所述过滤器500净化的空气802，其尘埃粒子8003流经所述的离子释放尖端202，变成带电荷的尘埃粒子803&804（或者部分从所述风机出风口302吹出含有尘埃粒子、并待所述过滤器500净化的空气802流经所述的离子释放尖端202时，仅部分为带电荷的尘埃粒子803，而另一部分为非带电荷的尘埃粒子804），所述带电荷的尘埃粒子803和804，在空气混合空间400，互相碰撞，结集成体积较大的尘埃粒子806，或集成尘埃粒子簇群806，所述体积较大的尘埃粒子或尘埃粒子簇群806，随气流805经过所述的较低风阻过滤器时500，被所述的过滤器500捕获。
进一步地，流经空气混合空间400的过程中，由于生成湍流或乱流805，使体积较小的尘埃粒子803，804改变原有的路线方向的机会变大，由此加强了互相碰撞并互相吸附在一起的效果，使体积较小的尘埃粒子803，804更易于结集成体积较大的尘埃粒子或尘埃粒子簇群806。
由于过滤器500捕获结集而成体积较大的尘埃粒子806，比捕获未有结集而成体积较小的尘埃粒子803，804的机会大大提高，因而明显加大了空气净化效果。
所述过滤器500的风阻，会随已吸附或已收纳的尘埃粒子而改变，主要原因是已吸附的尘埃粒子附在过滤器500表面时，其也会成为过滤器500的一部份，已吸附的尘埃并会协助加强原来所述过滤器500的功能，特别是协助过滤器500捕获体积较大的尘埃粒子，与此同时，整个所述空气净化装置造成的风阻，或对吹风机产生的空气压力、风压等，也会相应地增加。因此，要配合长期使用，所述吹风机必须有特定的吹风特征，以配合随使用时间而改变的过滤器风阻。
有一类型的吹风机，其于所述空气净化装置送出的风量与所述空气净化装置风压差不多成直线反比例。如图4所示吹风机于所述空气净化装置送出的风量与所述空气净化装置风压的关系图。其中横轴表示空气净化装置送出的风量V，单位为m3/hr；纵轴表示空气净化装置风压的变化Δp，单位为pa。管道式风机是这类型的吹风机的其中一类，所述空气净化装置风阻越大，管道式吹风机于所述空气净化装置送出的风量就越小，这类吹风机并不建议使所述空气净化装置有效长期使用，因为当所述过滤器吸附了一定数量的尘埃粒子，过滤器的风阻增加，吹风机运作时，面对增加了的风阻，或风压，根据其吹风机特征，所送出的风量随而下降，由此不能再处理高浓度或大空间的污染物。
另外有一类型的吹风机，其于所述空气净化装置送出的风量，与所述空气净化装置风压的直线反比例，只限于输出的风量大于某一个水平，当风量处于某个水平以下，其吹风机可以应付的风压是稳定不变或是基本稳定不变的，这类型的风机是一个变流量恒压的装置，这类型的吹风机可输出风量大、压力大。如图5示出了该类型风机于所述空气净化装置送出的风量与所述空气净化装置风压的关系图，其中横轴表示空气净化装置送出的风量V，单位为m3/hr；纵轴表示空气净化装置风压的变化Δp，单位为pa。离心风机，后倾式风机（后向曲叶式风机)，就是这类型的风机。
因此，进一步地，本发明的空气净化装置，最好配合这种可输出风量大、压力大的风机，当风压或空气净化装置的风阻增加，但仍是处于某个水平以下，其风机于所述空气净化装置送出的风量是稳定的。当所述过滤器吸附了一定数量的尘埃粒子，过滤器的风阻增加，根据该种吹风机的特征，仍送出大风量及大压力的风，使其可以通过加大了风阻的过滤器，有效处理高浓度或大空间的污染物。
如图6所示，本发明实施例2提供的空气净化装置跟实施例1所示的基本相同，只是所述过滤器的框架为一金属框架501。
如图7所示，本发明实施例3提供的空气净化装置跟实施例1所示的基本相同，只是所述过滤器稍前的位置，设有至少一个通风金属或导电网600，并把该通风金属或导电网600连接至所述离子发生器200的电路装置201的地线。
其中，更为优选的，实施例1-3里的离子释放尖端202的位置，如果是处于风机出风口302的一端的位置，所述位置是靠近所述风机出风口302横截面的其中一侧，使所有从所述风机出风口302吹出含有尘埃粒子、并待所述过滤器净化的空气802，只有一部份尘埃粒子流经所述的离子释放尖端202。
其中如果所述离子释放尖端202设置于风机出风口302的一端的位置，所述位置风流的横截面积，是一个渐渐放大的横截面积，更精确地说，所述离子释放尖端202设置于靠近气流高速流动位置的一侧，在经过了所述离子释放尖端202的设置，所述气流速度减慢，使一部份未有流经所述的离子释放尖端202的尘埃粒子804，跟一部份因流经所述的离子释放尖端202而变成带电荷的尘埃粒子804，于空气混合空间400，在气流速度减慢的情况下，互相碰撞并互相吸付在一起，结集成体积较大的尘埃粒子806。
其中如果所述离子释放尖端202设置于所述空气混合空间400的位置，其位置是靠近所述风机出风口302，并靠近所述风机出风口302横截面的其中一侧。
其中如果所述离子释放尖端202设置于所述空气混合空间400的位置，所述离子释放尖端202还处于一个气流交界位置，所述气流交界位置，气流由层流变成湍流或乱流805；从风机出风口302吹出的层流气流中，只有一部份层流的气流流经离子释放尖端202，其层流气流里的尘埃粒子变成带电荷的尘埃粒子803，另外一部份未有流经所述的离子释放尖端202的层流气流里的尘埃粒子804，仍保持中性电荷，所述成带电荷的尘埃粒子803和所述带中性电荷的尘埃粒子804，在空气混合空间400，因气流形成湍流或乱流805的关系，互相碰撞并互相吸付在一起，结集成体积较大的尘埃粒子806，或集成尘埃粒子簇群806，所述体积较大的尘埃粒子806，或尘埃粒子簇群806，随风流经过所述的过滤器500时，被所述的过滤器500捕获。
图8显示了实施例1及实施例2的空气净化装置于启动了离子发生器及未有启动离子发生器的除尘效率比较的实验。本实验应用了以下的空气净化装置作比较：（1）启动了离子发生器的实施例2；（2）启动了离子发生器的实施例1；（3）未有启动了离子发生器的实施例2；（4）未有启动了离子发生器的实施例1。其除尘效率由高至低次序为:（1）>（2）>（3）,（4）。其中，（1）比（2）有明显的除尘效率，（3）及（4）的除尘效率较低，而且效果相约。由此可见，启动了离子发生器，及保持过滤器材料带中性电荷（避免过滤器因变成了一个带电荷的过滤器），均有效增加除尘效率。
图9显示了于不同位置放置离子释放尖端，空气净化装置有不同的除尘效率的实验，本实验应用了以下的空气净化装置作比较:（1）实施例2的空气净化装置；（2）改装实施例2的空气净化装置，使离子释放尖端放在风机出风口置中位置；（3）改装实施例2的空气净化装置，使离子释放尖端放在风机入风口置中位置；（4）改装实施例2的空气净化装置，使离子释放尖端放于过滤器出风面位置。其除尘效率由高至低次序为:（1）>（2）、（3）>（4）。
其中，（1）比（2）及（3）有明显的除尘效率，（2）及（3）比（4）有明显的除尘效率，（2）跟（3）的除尘效率及效果相约。由此可见，离子释放尖端的放置位置对本发明有重要的净化效果，主要是因为所有从所述风机出风口吹出含有尘埃粒子、并待所述过滤器净化的空气，由离子释放尖端的放置位置的关系，只有一部份尘埃粒子流经所述的离子释放尖端，这样，从风机出风口吹出的气流中，只有一部份尘埃粒子变成带电荷的尘埃粒子，另外一部份未有流经所述的离子释放尖端的尘埃粒子，保持中性电荷，所述成带电荷的尘埃粒子和所述的带中性电荷的尘埃粒子，在空气混合空间，因气流从层流变成乱流，互相碰撞，结集成体积较大的尘埃粒子，或集成尘埃粒子簇群，所述体积较大的尘埃粒子，或尘埃粒子簇群，随风流经过所述的过滤器时，被所述的过滤器捕获，其中，过滤器捕获结集而成体积较大的尘埃粒子，比捕获未有结集而成体积较小的尘埃粒子的机会大大提高，明显加大了空气净化效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (37)
- 一种空气净化装置，用于净化含有尘埃粒子的空气，该空气净化装置具有入风口和出风口，以及形成在入风口与出风口之间的气流通道，其特征在于包括：吹风机，包括风机入风口及风机出风口，所述吹风机用于把空气沿着气流通道从空气净化装置的入风口吹向空气净化装置的出风口；离子发生器，包括电路装置和离子释放尖端；过滤器，包括滤网和用于固定滤网的框架，所述滤网用于捕获空气中的尘埃粒子；以及空气混合空间，该空气混合空间的输出空气的一端，通过过滤器与空气净化装置的出风口相通，该空气混合空间的输入空气的一端，通过所述吹风机与空气净化装置的入风口相通，所述空气混合空间是一个湍流或乱流的空间；所述空气混合空间的空气压力，比入风口及出风口外的空气压力大。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述离子释放尖端设置于所述空气混合空间。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述吹风机位于所述空气净化装置的最上游位置，所述过滤器位于所述空气净化装置的最下游位置，离子释放尖端设置于所述空气混合空间。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述吹风机位于所述空气净化装置的最上游位置，所述过滤器位于所述空气净化装置的最下游位置，离子释放尖端设置于所述空气混合空间及所述吹风机之间的位置，所述位置气流为层流及湍流或乱流的交界位置。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述过滤器是一个低风阻值的过滤器，所述风阻值，使所述空气净化装置吹出气流的速度，于未放置所述过滤器前及于其放置所述过滤器后比较，不高于百分之三十的差异。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述过滤器是一个低风阻值的过滤器，所述风阻值，使所述空气净化装置吹出气流的速度，于未放置所述过滤器前及于其放置所述过滤器后比较，不高于百分之二十五的差异。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述过滤器是一个低风阻值的过滤器，所述风阻值，使所述空气净化装置吹出气流的速度，于未放置所述过滤器前及于其放置所述过滤器后比较，不高于百分之二十的差异。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述过滤器是一个低风阻值的过滤器，所述风阻值，使所述空气净化装置吹出气流的速度，于未放置所述过滤器前及于其放置所述过滤器后比较，不高于百分之十五的差异。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述空气混合空间的体积，即是可供气流流过的横切面积（A）乘以气流流过的长度或距离（L），其中，所述空气混合空间的体积足够使气流于其中不少于0.01秒，使气流有足够时间于所述空气混合空间停留，使空气中的带电荷的尘埃粒子互相碰撞，并结集在一起，成为体积更大的尘埃粒子。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述过滤器于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值为80Pa或以下。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述过滤器于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值为50Pa或以下。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述过滤器于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值为25Pa或以下。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述过滤器于面风速5.33厘米/秒的情况下，其风阻值为17Pa或以下。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，对于0.3μm大小的微小尘埃或粒子，所述过滤器的拦截效率为99.97%或以下。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，对于0.3μm大小的微小尘埃或粒子，所述过滤器的拦截效率为99.9%或以下。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，对于0.3μm大小的微小尘埃或粒子，所述过滤器的拦截效率为99.5%或以下。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，对于0.3μm大小的微小尘埃或粒子，所述过滤器的拦截效率为99%或以下。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述吹风机为离心风机或后向曲叶式风机。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述离子释放尖端非均匀地置设于气流通道的横截面上，以使部分的空气中的尘埃粒子变成带电荷的尘埃粒子。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述吹风机设置于所述离子释放尖端的上游位置，所述过滤器设置于所述离子释放尖端的下游位置，所述空气混合空间位于所述吹风机及所述过滤器之间的位置。
- 根据权利要求20所述的空气净化装置，其特征在于，该离子释放尖端位于风机出风口，并且靠近所述风机出风口横截面的其中一侧。
- 根据权利要求20所述的空气净化装置，其特征在于，所述风机出风口具有一个由小变大的横截面，离子释放尖端设置于风机出风口靠近气流高速流动位置的一侧。
- 根据权利要求20所述的空气净化装置，其特征在于，所述离子释放尖端设置于所述空气混合空间靠近所述风机出风口处，并靠近所述风机出风口横截面的其中一侧。
- 根据权利要求20所述的空气净化装置，其特征在于，所述离子释放尖端设置于所述空气混合空间的气流交界位置，在所述气流交界位置，气流由层流变成湍流或乱流。
- 根据权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述过滤器的框架的上游位置，连接设有至少一个导电网，且导电网连接至所述离子发生器的电路装置的地线；或者所述过滤器的框架为导电框架。
- 一种利用空气净化装置进行空气净化的方法，该空气净化装置具有入风口和出风口，以及形成在入风口与出风口之间的气流通道，该方法包括如下步骤：利用吹风机将含有尘埃粒子的空气沿着气流信道从空气净化装置的入风口吹向空气净化装置的出风口；利用离子发生器释放离子，以使空气中的尘埃粒子变成带电荷的尘埃粒子；于湍流或乱流的空气混合空间，使空气中的带电荷的尘埃粒子互相碰撞，并结集在一起，成为体积更大的尘埃粒子；以及利用过滤器，捕获空气中的结集在一起的体积更大的尘埃粒子。
- 根据权利要求26所述的空气净化方法，其特征在于，利用离子发生器释放离子，以使部分的空气中的尘埃粒子变成带电荷的尘埃粒子，并于湍流或乱流的空气混合空间，使空气中的带电荷的尘埃粒子和未带电荷的尘埃粒子互相碰撞，并结集在一起，成为体积更大的尘埃粒子。
- 根据权利要求26所述的空气净化方法，其特征在于，所述空气净化装置包括：至少一入风口；至少一出风口；至少一吹风机；至少一过滤器，所述过滤器用于捕获空气中的尘埃粒子；至少一离子发生器，包括电路装置和离子释放尖端；至少一空气混合空间；所述空气混合空间位于所述吹风机及过滤器之间，所述离子发生器的离子释放尖端位于所述空气混合空间；所述空气混合空间的其中部份或全部空间，是一个湍流或乱流的空间。
- 根据权利要求26所述的空气净化方法，其特征在于，所述空气混合空间的空气压力，相对入风口及出风口外的空气压力，或相对空气净化装置外部周围的空气压力，有较高的空气压力。
- 根据权利要求26所述的空气净化方法，其特征在于，所述过滤器面向所述空气混合空间的一面，相对所述过滤器面向所述空气净化装置的外面或者出风口的一面，有较高的空气压力。
- 根据权利要求26所述的空气净化方法，其特征在于，所述过滤器是一个低风阻的过滤器，所述离子发生器的开启及关闭，配合所述过滤器应用，并且，所述过滤器，于离子发生器的开启及关闭的不同情况下，对不同体积大小的尘埃粒子，有不同的捕捉效能。
- 根据权利要求31所述的空气净化方法，其特征在于，所述离子发生器未有通电运作前，所述过滤器捕获空气中体积较大的尘埃粒子，相对捕获体积较小的尘埃粒子，其捕获效能更高；所述离子发生器通电运作后，所述过滤器捕获空气中体积较小的尘埃粒子，相比未有启动所述离子发生器时所捕获体积较小的尘埃粒子，其捕获效能更高。
- 根据权利要求26所述的空气净化方法，其特征在于，所述空气净化装置根据周围环境的不同体积尘埃粒子的水平，然后判断及控制所述离子发生器的通电开关运作，以针对性控制捕捉空气中不同体积的尘埃粒子，有效利用低风阻的过滤器，使低风阻的过滤器可以灵活被使用作去除不同体积尘埃粒子。
- 根据权利要求26所述的空气净化方法，其特征在于，所述空气净化装置设有两个或以上的运作模式，包括过滤体积较小的尘埃粒子及过滤体积较大的尘埃粒子的运作模式，在进行过滤体积较小的尘埃粒子时，所述离子发生器通电运作，在进行过滤体积较大的尘埃粒子时，所述离子发生器断电，不运作。
- 根据权利要求34所述的空气净化方法，其特征在于，所述空气净化装置包括至少一种传感器，所述传感器用作量度温度、湿度、挥发性有机化合物、体积较小的尘埃粒子、体积较大的尘埃粒子、甲醛、二氧化碳、一氧化碳、灰尘、臭氧、氧化氮、细菌、氡气、风速、风流、气压、环境光亮度、声音、空气中各种辐射水平中的至少一项数据。
- 根据权利要求35所述的空气净化方法，其特征在于，传感器量度周围环境的、或进入所述空气净化装置前、或从空气净化装置吹出的空气中的至少一种数据；然后根据传感器量度的数据，及/或再根据与所述空气净化装置连接并输入的外界环境数据、及/或再根据与所述空气净化装置连接并输入的用户的个人数据，评估所量度的数据，对使用者的造成的健康影响的轻重缓急，再判断及控制离子发生器的通电开关运作。
- 根据权利要求35所述的空气净化方法，其特征在于，所述空气净化装置的运作模式，由所述传感器量度进入所述空气净化装置前的尘埃粒子的水平及量度从所述空气净化装置吹出的尘埃粒子的水平，然后比较前述两者而判断控制。
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