CN106733182A - 离子风发生装置 - Google Patents

Abstract

一种离子风发生装置，包括发射极，发射极为可让离子风穿过的网状或栅栏状，发射极的后方设有透镜板，透镜板上设有多排、每排多个圆形的通孔，透镜板的后方设有集尘极，集尘极为可让离子风穿过的网状或栅栏状，透镜板的板面朝向发射极和集尘极；所述发射极、透镜板与集尘极之间具有离子风通道，发射极附近的空间为离子风通道的进口，集尘极附近的空间为离子风通道的出口。其目的在于提供一种可应用于室外的开放空间体系，在较短的时间内即可降低所在区域周围的颗粒物浓度，在净化过程中无需使用风机驱动，耗电量极低的离子风发生装置。

Description

离子风发生装置

技术领域

本发明涉及一种空气净化设备，具体地说涉及一种离子风发生装置。

背景技术

向空气中排放颗粒物会造成严重的雾霾天气，因此，控制颗粒物污染物源排放是治理雾霾唯一出路。研究高效、低耗、廉价的空气净化技术有助于控制污染物扩散，营造洁净环境。电除尘技术已经广泛应用于工业和民用领域颗粒物净化。在实际应用中通常采用线板结构，由电晕线发生电晕，电离空气产生电子和离子，进而通过电子雪崩作用使颗粒物荷电，并在电场的作用下，颗粒物在集尘板被收集，完成净化过程，整个过程中含污染物气体需要借助于风机的推动或牵引下流过极板间。

但现行的电除尘技术由于需要风机驱动气流，会造成大量的电能消耗，还不可避免地产生噪音污染，不适合在家庭环境中使用，更无法应用于大范围的开放体系当中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既可用于室内，也可应用于工矿企业的无组织排放，以及室外的广场、街道等开放空间体系，其结构简单，成本低廉，便于制作、安装和大规模推广应用，在较短的时间内即可降低所在区域周围的颗粒物浓度，在除尘过程中不产生任何噪声，且非常节能的离子风发生装置。

本发明的离子风发生装置，包括发射极，发射极为可让离子风穿过的网状或栅栏状，发射极的后方设有透镜板，透镜板上设有多排、每排多个圆形的通孔，透镜板的后方设有集尘极，集尘极为可让离子风穿过的网状或栅栏状，透镜板的板面朝向发射极和集尘极；

所述发射极、透镜板与集尘极之间具有离子风通道，发射极附近的空间为离子风通道的进口，集尘极附近的空间为离子风通道的出口；

所述发射极通过导体与直流电源的负极相连，集尘极通过导体与直流电源的正极相连，透镜板接地，或者是所述发射极通过导体与直流电源的负极相连，透镜板通过导体与直流电源的负极相连，发射极的对地电势差大于透镜板的对地电势差，集尘极接地，或者是发射极通过导体与直流电源的正极相连，集尘极通过导体与直流电源的负极相连，透镜板接地，或者是所述发射极通过导体与直流电源的正极相连，透镜板通过导体与直流电源的正极相连，发射极的对地电势差大于透镜板的对地电势差，集尘极接地。

本发明的离子风发生装置，其中所述发射极包括多个金属材料制成的负极条形板，多个负极条形板并列排列成一排，多个负极条形板的板面顺着离子风通道方向设置，所述集尘极包括多个金属材料制成的正极条形板，多个正极条形板并列排列成一排，多个正极条形板的板面顺着离子风通道方向设置。

本发明的离子风发生装置，其中所述通孔呈多排地沿竖直方向或水平方向布置在透镜板的板面上，负极条形板朝向透镜板的侧面设有一排多个放电针，每个放电针的针尖分别指向一个通孔的中心，正极条形板朝向透镜板的侧面对着一排通孔的中部。

本发明的离子风发生装置，其中所述透镜板由多个金属材料制成的圆环构成，全部圆环的圆环面位于同一平面上，相邻圆环的外侧壁彼此相互固定连接在一起，所述通孔为圆环中部的孔。

本发明的离子风发生装置，其中所述通孔的直径为3～40mm，相邻的负极条形板之间的距离为3～40mm，相邻的正极条形板之间的距离为3～40mm，所述发射极与透镜板之间的距离为5～50mm，透镜板与集尘极之间的距离为5～50mm。

本发明的离子风发生装置，其中所述通孔的直径为13～30mm，相邻的负极条形板之间的距离为13～30mm，相邻的正极条形板之间的距离为5～30mm，所述发射极与透镜板之间的距离为10～30mm，透镜板与集尘极之间的距离为10～30mm。

本发明的离子风发生装置，其中所述集尘极与发射极之间的电场强度为2～12kv/cm。

本发明的离子风发生装置，其中所述集尘极与发射极之间的电场强度为4～8kv/cm。

本发明的离子风发生装置，其中所述集尘极的后方设有第二发射极，第二发射极为可让离子风穿过的网状或栅栏状，第二发射极的后方设有第二透镜板，第二透镜板上设有多个圆形的通孔，第二透镜板的后方设有第二集尘极，第二集尘极为可让离子风穿过的网状或栅栏状，第二透镜板的板面朝向第二发射极和第二集尘极；

所述第二发射极与第二集尘极之间具有第二离子风通道，第二发射极附近的空间为第二离子风通道的进口，第二集尘极附近的空间为第二离子风通道的出口，第二离子风通道穿过第二透镜板上的通孔。

本发明的离子风发生装置，其中所述发射极采用鱼刺线或芒刺线或锯齿线制成。

本发明的离子风发生装置在使用时，可将其置于需要清除空气中颗粒物的场所，然后令发射极接负直流高压或接正直流高压，集尘极接与发射极电极性相反直流高压，将透镜板接地，发射极发生电晕放电，气体被电离，产生“电子雪崩”效应，产生的低温等离子体在电场作用下，在发射极、透镜板和集尘极之间产生离子风，离子风由离子风通道的进口端流向离子风通道的出口端的定向运动，离子透镜强化电子雪崩效果，能数倍提高电晕强度，形成离子风二次射流促使荷电颗粒物高几率碰撞、聚并，大部分沉积于集尘极上，空气得到净化；未被中和的负离子、电子则可使更大区域的颗粒物荷电和净化，提高空气质量。因此，本发明的离子风发生装置既可应用于室内封闭体系的空气净化，也可用于室外的广场、街道等开放空间体系，可使更大区域的颗粒物荷电和净化，且整个装置结构非常简单，造价低，便于制作、安装和大规模推广应用，可在较短的时间内即迅速降低所在区域中颗粒物的浓度，由于在净化过程中无需使用风机驱动，故在除尘过程中不产生任何噪声，耗电量也非常少。

下面结合附图对本发明的离子风发生装置作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明的离子风发生装置的一种实施方式的结构示意图的主视图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明的离子风发生装置的另一种实施方式的结构示意图的主视图；

图5为图4的侧视图。

具体实施方式

研究发现，构成电除尘器的阴极线周围会出现电晕涡流，这种现象在工业除尘过程中会造成除尘效率降低，应设法避免或减小涡流强度。

本发明利用电场的“牵引”作用，使涡流产生定向运动，再加上透镜板的离子透镜效应使离子风形成定向二次射流，无需风机就可以将气流中的离子推送到远处，使很大范围的空气中的颗粒物聚集、沉降。这种原理和结构可以用于制作静音家用空气净化器，也可以通过集成多个组件用于大气环境的空气净化，以及工业烟气处理等多个领域。

如图1、图2和图3所示，本发明的离子风发生装置，包括发射极1，发射极1为可让离子风穿过的网状或栅栏状，发射极1沿竖直方向设置，发射极1的后方设有透镜板3，透镜板3上设有多排、每排多个圆形的通孔4，透镜板3的后方设有集尘极2，集尘极2为可让离子风穿过的网状或栅栏状，集尘极2沿竖直方向设置，透镜板3的板面朝向发射极1和集尘极2；

所述发射极1、透镜板3与集尘极2之间具有离子风通道，发射极1附近的空间为离子风通道的进口，集尘极2附近的空间为离子风通道的出口，离子风通道穿过透镜板3上的通孔4；

所述发射极1通过导体与直流电源的负极相连，集尘极2通过导体与直流电源的正极相连，透镜板3接地，或者是所述发射极1通过导体与直流电源的负极相连，透镜板3通过导体与直流电源的负极相连，发射极1的对地电势差大于透镜板3的对地电势差，集尘极2接地，或者是发射极1通过导体与直流电源的正极相连，集尘极2通过导体与直流电源的负极相连，透镜板3接地，或者是所述发射极1通过导体与直流电源的正极相连，透镜板3通过导体与直流电源的正极相连，发射极1的对地电势差大于透镜板3的对地电势差，集尘极2接地。

本发明的离子风发生装置可通过调节让发射极1与集尘极2分别带有绝对值不等值的电压，例如发射极的负电压为20000伏，集尘极2的正电压为10000伏，这种发射极1与集尘极2绝对值不等值的电压设计，可让离子风发生装置输出的离子风的风量大为提高。

本发明的离子风发生装置将透镜板3设计成其上设有多个圆形的通孔4的结构，是为了在离子风通道的空间中形成类似透镜结构的电场。当发射极1、集尘极2分别带电后，发射极1表面尖端放电产生的电子、负离子会在电场的牵引下向透镜板3和集尘极2的方向移动，由于透镜板3圆孔的约束，使电子、负离子产生二次定向射流，会让离子风通道的空间中形成类似透镜结构的电力线分布，当离子风沿着离子风通道运动时，其中的带电粒子也会趋于沿着上述电力线作加速运动，形成离子透镜结构，推动气流加速朝着通孔4运动并穿过通孔4。实验表明，利用离子透镜结构可以强化电子雪崩效果，能数倍提高电晕强度；电晕产生的低温等离子体在电场作用下，使离子风产生定向运动，经过离子透镜约束强化，形成离子风，在无风机的情况下可产生高达2～3m/s的风速，这一风速达到了现有的电除尘器除尘风道中的风速，二次射流促使荷电颗粒物高几率碰撞、聚并、沉降，即可使PM2.5沉降在集尘极2上，而未在集尘极2被中和的带电粒子可使更大区域的颗粒物荷电和净化。

作为本发明的进一步改进，上述发射极1包括多个金属材料制成的负极条形板6，多个负极条形板6并列排列成一排，多个负极条形板6的板面顺着离子风通道方向设置，集尘极2包括多个金属材料制成的正极条形板7，多个正极条形板7并列排列成一排，多个正极条形板7的板面顺着离子风通道方向设置。

作为本发明的进一步改进，上述通孔4呈多排地沿竖直方向或水平方向布置在透镜板3的板面上，负极条形板6朝向透镜板3的侧面设有一排多个放电针8，每个放电针8的针尖分别指向一个通孔4的中心，正极条形板7朝向透镜板3的侧面对着一排通孔4的中部。

如图4和图5所示，作为本发明的进一步改进，上述透镜板3也可以是由多个金属材料制成的圆环5构成，全部圆环5的圆环面位于同一平面上，相邻圆环5的外侧壁彼此相互固定连接在一起，通孔4为圆环5中部的孔。

作为本发明的进一步改进，上述通孔4的直径为3～40mm，相邻的负极条形板6之间的距离为3～40mm，相邻的正极条形板7之间的距离为3～40mm，发射极1与透镜板3之间的距离为5～50mm，透镜板3与集尘极2之间的距离为5～50mm。

作为本发明的进一步改进，上述通孔4的直径为13～30mm，相邻的负极条形板6之间的距离为13～30mm，相邻的正极条形板7之间的距离为5～30mm，发射极1与透镜板3之间的距离为10～30mm，透镜板3与集尘极2之间的距离为10～30mm。

作为本发明的进一步改进，上述集尘极2与发射极1之间的电场强度为2～12kv/cm。

作为本发明的进一步改进，上述集尘极2与发射极1之间的电场强度为4～8kv/cm。

作为本发明的进一步改进，上述集尘极2的后方设有第二发射极(图中未画出)，第二发射极为可让离子风穿过的网状或栅栏状，第二发射极沿竖直方向设置，第二发射极的后方设有第二透镜板(图中未画出)，第二透镜板上设有多个圆形的通孔，第二透镜板的后方设有第二集尘极(图中未画出)，第二集尘极为可让离子风穿过的网状或栅栏状，第二集尘极沿竖直方向设置，第二透镜板的板面朝向第二发射极和第二集尘极；

第二集尘极通过导体与直流电源的正极相连，直流电源的负极接地，第二发射极通过导体与直流电源的负极相连，直流电源的正极接地，第二透镜板接地，第二发射极与第二集尘极之间具有第二离子风通道，第二发射极附近的空间为第二离子风通道的进口，第二集尘极附近的空间为第二离子风通道的出口，第二离子风通道穿过第二透镜板上的通孔。

作为本发明的进一步改进，上述发射极1采用鱼刺线或芒刺线或锯齿线制成。

本发明的离子风发生装置在使用时，可将其置于需要清除空气中颗粒物的场所，然后令发射极接负直流高压或接正直流高压，集尘极接与发射极电极性相反直流高压，将透镜板接地，发射极发生电晕放电，气体被电离，产生“电子雪崩”效应，产生的低温等离子体在电场作用下，在发射极、透镜板和集尘极之间产生离子风，离子风由离子风通道的进口端流向离子风通道的出口端的定向运动，透镜板3上的通孔4(离子透镜)强化电子雪崩效果，能数倍提高电晕强度，形成离子风二次射流促使荷电颗粒物高几率碰撞、聚并，大部分沉积于集尘极上，空气得到净化；未被中和的负离子、电子则可使更大区域的颗粒物荷电和净化，提高空气质量。因此，本发明的离子风发生装置既可应用于室内封闭体系的空气净化，也可用于室外的广场、街道等开放空间体系，可使更大区域的颗粒物荷电和净化，且整个装置结构非常简单，造价低，便于制作、安装和大规模推广应用，可在较短的时间内即迅速降低所在区域中颗粒物的浓度，由于在净化过程中无需使用风机驱动，故在除尘过程中不产生任何噪声，耗电量也非常少。

基本原理实验：采用金属材料制作出发射极1、集尘极2和透镜板3，用超声波雾化器发生的水雾作为示踪剂；自右向左等间距固定好发射极1、透镜板3和集尘极2，然后给集尘极2接正电(电压+13KV)，透镜板3接地，发射极1接负电(电压-18KV)，就会产生非常强烈的定向离子风，并且在发射极1附近可看到非常强烈的定向离子风，发射极1经离子风引导装置3流向正极性电晕发生器电极2。而去掉了透镜板3后，即使双向移动改变发射极1和集尘极2之间的距离，包括令二者之间的距离缩短至等于透镜板3和集尘极2之间的距离，也没有明显的离子风出现。

实验表明，将本发明的离子风发生装置置于长、宽、高分别为5米、4米、3米的房间中，在房间内人为制造pm2.5值达到999微克/立方米的污染环境，通电工作至4分钟，pm2.5值下降至110微克/立方米；通电工作至8分钟，pm2.5值下降至7微克/立方米。而在室外pm2.5值达到500微克/立方米的环境下，利用本发明的离子风发生装置，同样也能清除掉空气中大量的颗粒物。

本发明的离子风发生装置，能够产生强烈的离子风定向气流，进而迅速降低所在区域周围的颗粒物浓度，由于在净化过程中无需风机驱动便可向四周扩散，使更大区域的颗粒物荷电和净化，仅需要很低的耗电量，且本发明结构简单，成本低廉，便于制作、安装和大规模推广。

本发明的离子风发生装置，可让电晕产生的低温等离子体在电场作用下，使离子风产生定向运动，经过离子透镜约束强化，形成离子风并在无风机的情况下产生最高达3m/s的风速，二次射流促使荷电颗粒物高几率碰撞、聚并、沉降，而且未在正极板被中和的带电粒子可使更大区域的颗粒物荷电和净化。这种原理和结构可以用于制作静音空气净化器。

本发明的离子风发生装置，既可用于室内，也可应用于工矿企业的无组织排放，以及室外的广场、街道等开放空间体系，属于高效、低耗、廉价的空气净化技术，将其推广应用，有助于控制空气中污染物的扩散，为人们营造一个洁净的大气环境。

Claims (10)

1.离子风发生装置，其特征在于：包括发射极(1)，发射极(1)为可让离子风穿过的网状或栅栏状，发射极(1)的后方设有透镜板(3)，透镜板(3)上设有多排、每排多个圆形的通孔(4)，透镜板(3)的后方设有集尘极(2)，集尘极(2)为可让离子风穿过的网状或栅栏状，透镜板(3)的板面朝向发射极(1)和集尘极(2)；

所述发射极(1)、透镜板(3)与集尘极(2)之间具有离子风通道，发射极(1)附近的空间为离子风通道的进口，集尘极(2)附近的空间为离子风通道的出口；

所述发射极(1)通过导体与直流电源的负极相连，集尘极(2)通过导体与直流电源的正极相连，透镜板(3)接地，或者是所述发射极(1)通过导体与直流电源的负极相连，透镜板(3)通过导体与直流电源的负极相连，发射极(1)的对地电势差大于透镜板(3)的对地电势差，集尘极(2)接地，或者是发射极(1)通过导体与直流电源的正极相连，集尘极(2)通过导体与直流电源的负极相连，透镜板(3)接地，或者是所述发射极(1)通过导体与直流电源的正极相连，透镜板(3)通过导体与直流电源的正极相连，发射极(1)的对地电势差大于透镜板(3)的对地电势差，集尘极(2)接地。

2.根据权利要求1所述的离子风发生装置，其特征在于：所述发射极(1)包括多个金属材料制成的负极条形板(6)，多个负极条形板(6)并列排列成一排，多个负极条形板(6)的板面顺着离子风通道方向设置，所述集尘极(2)包括多个金属材料制成的正极条形板(7)，多个正极条形板(7)并列排列成一排，多个正极条形板(7)的板面顺着离子风通道方向设置。

3.根据权利要求2所述的离子风发生装置，其特征在于：所述通孔(4)呈多排地沿竖直方向或水平方向布置在透镜板(3)的板面上，负极条形板(6)朝向透镜板(3)的侧面设有一排多个放电针(8)，每个放电针(8)的针尖分别指向一个通孔(4)的中心，正极条形板(7)朝向透镜板(3)的侧面对着一排通孔(4)的中部。

4.根据权利要求3所述的离子风发生装置，其特征在于：所述透镜板(3)由多个金属材料制成的圆环(5)构成，全部圆环(5)的圆环面位于同一平面上，相邻圆环(5)的外侧壁彼此相互固定连接在一起。

5.根据权利要求4所述的离子风发生装置，其特征在于：所述通孔(4)的直径为3～40mm，相邻的负极条形板(6)之间的距离为3～40mm，相邻的正极条形板(7)之间的距离为3～40mm，所述发射极(1)与透镜板(3)之间的距离为5～50mm，透镜板(3)与集尘极(2)之间的距离为5～50mm。

6.根据权利要求5所述的离子风发生装置，其特征在于：所述通孔(4)的直径为13～30mm，相邻的负极条形板(6)之间的距离为13～30mm，相邻的正极条形板(7)之间的距离为5～30mm，所述发射极(1)与透镜板(3)之间的距离为10～30mm，透镜板(3)与集尘极(2)之间的距离为10～30mm。

7.根据权利要求6所述的离子风发生装置，其特征在于：所述集尘极(2)与发射极(1)之间的电场强度为2～12kv/cm。

8.根据权利要求7所述的离子风发生装置，其特征在于：所述集尘极(2)与发射极(1)之间的电场强度为4～8kv/cm。

9.根据权利要求1至8中任何一项所述的离子风发生装置，其特征在于：所述集尘极(2)的后方设有第二发射极，第二发射极为可让离子风穿过的网状或栅栏状，第二发射极的后方设有第二透镜板，第二透镜板上设有多个圆形的通孔，第二透镜板的后方设有第二集尘极，第二集尘极为可让离子风穿过的网状或栅栏状，第二透镜板的板面朝向第二发射极和第二集尘极；

所述第二发射极与第二集尘极之间具有第二离子风通道，第二发射极附近的空间为第二离子风通道的进口，第二集尘极附近的空间为第二离子风通道的出口。

10.根据权利要求1所述的离子风发生装置，其特征在于：所述发射极(1)采用鱼刺线或芒刺线或锯齿线制成。