CN106824537B - 等离子静电净化组件及空气净化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了等离子静电净化组件及空气净化设备，包括等离子静电发生组件和分离式截面多孔集尘板，所述的分离式截面多孔集尘板位于所述的等离子静电发生组件的后侧，所述的分离式截面多孔集尘板与等离子静电发生组件中的对电极电连接，其优点是通过将集尘极与等离子静电发生组件分离开来，就能避免等离子静电净化组件在工作一段时间后因微尘积聚后形成反向电晕而引起的臭氧问题，并且简化了集尘极的清理和维护拆装。该截面多孔集尘板还具有空气净化效率高等特点。

Description

等离子静电净化组件及空气净化设备

技术领域

本发明涉及一种空气净化设备领域，尤其涉及一种室内等离子静电空气净化组件及空气净化设备。

背景技术

空气质量尤其是雾霾问题已经成为我国的社会问题，秋冬季节的雾霾特别是北方地区的雾霾已经成为一种全民记忆。为此，空气净化器已经成为了我国居民，特别是城市居民的重要生活电器。目前，家用空气净化器主要是以HEPA滤网式为主，这种空气净化设备利用HEPA滤网过滤、吸附空气中的微尘粒子，必要时再加上活性碳吸附等，具有结构简单、设备制造成本低的优点，已经被广泛应用。但这种空气净化器的滤网有一定的吸附容量限制，需要定期更换滤网，并且这些滤网也是一种具有一定技术含量的产品，价格比较昂贵，因此长期的使用成本比较高；同时，滤网在不断吸附空气中的污染物后，这些被吸附的污染物粒子在长期积聚过程中非常容易产生异味及滋生细菌，造成室内空气的二次污染，普通消费者由于缺乏专业的使用知识，使用这种净化器往往反而造成对家居空气的污染、影响身体健康。另一种使用等离子静电净化原理的电净化器目前在空气净化市场并不是主流产品，但由于它的长期使用成本低，同时还具有一定的杀菌消毒作用，相对于HEPA滤网式空气净化器具有更广泛的市场潜力。

等离子静电空气净化(电净化)是利用高压电场使空气电离(起晕)，空气中的微尘粒子吸附这些电离的空气分子后带电(荷电)，从而被极性相反的电极(集尘极)吸附而将其从空气中清除的一种空气净化方法。

在实际应用中，为了降低起晕电压，并使电场中存在单一电荷的电离空气分子，等离子发生电极通常设计成非对称形式，即将发生等离子(起晕)的电极设计成尖锐状，称作起晕电极(丝状的起晕电极称为电晕丝)，与其相对的对电极则为平滑平面电极。与起晕电极极性相反、而与对电极极性相同、用于吸附带电微尘粒子的电极为集电极。集尘极也是一种平面电极，因此吸附、积聚在集尘极上的微尘粒子是不断相互积聚的，当其达到一定厚度后可以通过振动、冲刷等各种方法被清理返新，因此集尘极(板、管)可以永久地使用而不需要象HEPA滤芯那样由于有吸附容量限制而需要定期更换、存在着消耗，再加上产生起晕电场的能耗相当小，因此这种空气净化方法的长期使用成本远低于HEPA法。

同时，由于一些细菌、病毒等这种高压静电环境中其有机体结构会失去活性，因此这种空气净化方法不但不会象HEPA法那样滋生细菌而影响健康，反而对细菌病毒具有灭活作用，起到一定的杀菌消毒作用。

因此相对于HEPA滤网式净化方法，电净化法的优点是显而易见的。但目前这种空气净化方式还没有成为市场主流，除了HEPA法产品先入一步打入市场，以及电净化器因为成本问题价格比较高外，还同其一些技术问题没有解决有关。

目前的家用及小型等离子静电净化器的结构配置基本上将集尘极与对电极一体化，集尘极实际上是对电极在气流方向的延伸，这样做的优点是设备紧凑化，但这种结构带的问题则与等离子静电发生电极一体化的集尘极结构的复杂化，并限制了净化效率的提高。

由于集尘极是用于收集微尘的电极，当电极表面积累一定的微尘后需要进行清理。家用及小型化净化装置由于装置体积小，振打等自动清理装置一方面需要占有相当的体积并使设备的复杂性与成本大幅度增加、无法应用在小型化设备上，另一方面即使使用效果也有限，因此这种净化器是通过手工进行清理的，而消费者通常没有这方面的专业知识与技能，消费者自己进行清理是非常容易损坏复杂而精细的电极。

同时，目前这种将集尘极与等离子静电发生电极一体化结构的等离子静电净化器为了加快靠近电晕极的微尘加快向集尘极移动，往往会从电晕丝延伸出一块与电晕丝相同电极的金属板，该金属板置于电晕丝后方的两块集尘极之间，用于将两块集尘极中间的微尘通过相同极性的斥力推向集尘极。这种结构在长期使用后，当集尘极上积聚一定的微尘后，会造成臭氧的发生，这是因为：当微尘不断积聚在集尘极上时，这些积聚在集尘极表面的粒径远小于电晕丝的微尘就相当一个个数量极多的小的电晕发生点，其起晕电压远低于由电晕丝与对电极组成的电极对的起晕电压，而且，等离子静电发生电极中的负电晕极工作时臭氧发生量远大于正电晕极，也正是因为这个原因，家用等离子静电净化器通常使用正电晕极作为电晕发生极，而由微尘积聚而形成的这种电晕发生点，实际是负电晕极，这些大量的起晕电压远低于电晕丝的负电晕发生点，却工作在电晕丝的起晕电压下，不可避免地会大量产生臭氧。因此，电净化器有一个特点，就是在开始使用时臭氧发生量并不明显，但在使用一段时间后，臭气发生量会明显增加，这是这个原因引起的。

为了平衡工作电压与臭氧发生等一系列因素，家用及小型等离子空气净化设备的电晕极与对电极之间的间距通常在10mm左右，小的六七、七八毫米，大的十几毫米，而使用与对电极一体化的集尘极结构时，也就意味着与集尘极最远的带电微尘也需要移动这么长的距离才能到达集尘极。而净化器工作时，在离集尘极最远的带电微尘通过这么长的距离移动到集尘极过程中，空气则是以相当速度在通过电场，一旦带电微尘在到达集尘极之前空气已经通过了电场，就意味着没有将其清除，实际上对于常规的等离子静电除尘器存在着相当比例的带电微尘还没有到达集尘极就已经出了电场，尤其是对于粒径小的微尘更是如果，因此普通的等离子静电除尘的除尘效率在之间，而且主要是针对粒径0.015μm以上的微尘，对于0.015μm以下的净化效果更差。

目前通常的等离子静电净化器的结构如图6所示，进风口为电晕发生电极对，电晕发生电极对的对电极向后延伸成为集尘极a，同时，在电晕发生极(电晕丝)后的两块集尘极之间，还有一块长度小于集尘极的电极板b，该电极板也是光滑板，与电晕丝电连接，其作用是利用与带电微尘粒子相同的极性将带电的微尘粒子通过排斥力推向集尘极来提升净化效果。使用过程中，被吸附的微尘粒子c不再积累在集尘极板上，这些微尘粒子在积累时并不是均匀积聚，往往会产生很多的尖锐点，而且这些微尘形成的尖锐点要远比电晕丝尖，更容易产生尖锐放电，因此当这些由微尘积聚的尖锐点达到一定程度，就会与和电晕发生极连在一起的电极板形成了相反的电晕发生电极对，由于这些点的尖锐程度远高于电晕丝，更容易产生臭氧的放电，从而产生了臭氧。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高净化效率，并且防止产生臭氧的等离子静电净化组件及空气净化设备，而且这种空气净化设备还具有方便保养清理的特点。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：所述的等离子静电净化组件包括等离子静电发生组件和分离式截面多孔集尘板，分离式截面多孔集尘板位于等离子静电发生组件的后侧，所述的分离式截面多孔集尘板与等离子静电发生组件中的对电极电连接。

本发明进一步的优选方案为：所述的等离子静电发生组件包括电晕发生极(简称电晕极)和与之平行分布的对电极，电晕发生极位于两块对电极之间，所述的两块对电极之间为进气通道，所述的进气通道垂直于分离式截面多孔集尘板，或分离式截面多孔集尘板以一定角度置于进气通道截面上，气流垂直或以一定角度穿过分离式截面多孔集尘板。

本发明进一步的优选方案为：所述的电晕发生极后置于所述的对电极。

本发明进一步的优选方案为：所述的对电极为圆棒状，直径大于细丝状的电晕发生极，圆棒状对电极为实心棒或空心圆管。

本发明进一步的优选方案为：分离式截面多孔集尘板为具有通孔的泡沫金属板或金属网。

本发明进一步的优选方案为：所述的泡沫金属板由泡沫镍制成，泡沫镍由在聚氨酯等板状通孔高分子发泡材料表面镀金属镍制成，制成品可以通过高温烧结除去高分子发泡材料，形成纯的泡沫镍板，也可以不去除高分子发泡材料而直接使用。

本发明进一步的优选方案为：所述的分离式截面多孔集尘板由一层及一层以上的泡沫金属板或金属网组成，一层以上的泡沫金属板或金属网可以合成一体，也可以各自分开、串列使用。

本发明进一步的优选方案为：所述的电晕发生极采用金属细丝或金属螺纹杆结构。金属螺纹杆是指表面有螺纹的金属圆棒或圆管，利用表面的螺纹凸起的尖峰产生电晕。

空气净化设备，包括上述的等离子静电净化组件。

与现有技术相比，本发明的优点是带电微尘通过孔径不到一毫米的泡沫金属板，使净化效率大幅度提高，并且通过将集尘极与等离子静电发生组件分离开来，集尘极与等离子发生组件保持更大的距离，来避免等离子静电净化组件在工作一段时间后因微尘积聚后形成反向电晕而引起的臭氧问题，并且简化了集尘极的清理和维护拆装。该截面多孔集尘板具有空气净化效率高等特点。

附图说明

图1为本发明的空气净化设备结构示意图(侧壁安装式一)；

图2为本发明的空气净化设备结构示意图(侧壁安装式二)；

图3为本发明的空气净化设备结构示意图(入顶式)；

图4为本发明等离子静电净化组件的其中一种结构示意图(对电极板)；

图5为本发明等离子静电净化组件的另一种结构示意图(对电极棒)；

图6为传统的等离子静电净化组件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1-图3所示，固定安装于室内的等离子静电空气净化设备，包括位于室内的主机1和从主机1引到室外的安装有旁路风机2的旁路风管3，主机1包括机壳4、进风口5、出风口6、主风机7和等离子静电净化组件8，等离子静电净化组件8将机壳4内腔分成与进风口5连通的进风腔9和出风口6连通的出风腔10，主风机7安装在出风腔10内，旁路风管3安装在进风腔9或出风腔10。旁路风管可以安装在进风腔或出风腔靠墙的背部，也可以安装在进风腔或出风腔的两侧，再接到墙外。

将旁路风管3接到建筑物墙外，主机1置放于室内并固定安装，在净化设备正常运行净化空气前，先将净化设备的机壳4内的挥发性气体排出，具体方法为：关闭与旁路风管同一风腔的进风口5或出风口6的电动百叶11、打开另一侧的出风口6或进风口5的电动百叶，然后启动旁路风管3中的旁路风机2，旁路风机向外排气，从打开的风口的百页中进入的空气流经等离子静电净化模组，把其表面及周围的已经挥发的挥发性污染物抽出到墙外。旁路风机抽气一段时间、机体内挥发性污染物排除后，打开所有进出口电动风叶，转入正常的空气净化功能。净化机在正式开启净化功能前，先通过这样的方法将现有技术中不受电场约束的挥发性气体等污染物向室外排出，避免室内的二次污染。

在旁路风机向外排气时，处于同一风腔的电动百叶尽管处于关闭状态，但由于百叶间仍有一定的间隙，在旁路风机开启的对外排气过程中虽然空气主要从另一侧已经打开的百叶中进入，但仍有一定的风从该已关闭的百叶的间隙中被抽入，因此旁路风机仍可以把从旁路风机到该电动百叶间的风腔内可能存在的挥发性污染物也排出墙外。

在净化设备正常净化空气运行时，主风机7产生的负压通过旁路风管3从墙外吸入新鲜空气(新风)，使净化设备具有排除异味气体(挥发性气体)功能的同时，还具有新风功能。

设备首先采用固定安装方式，将净化设备固定安装在墙上，并在墙上打孔将旁路风管3引到墙外，引到墙外的旁中风管3的管口装内置防虫网的风罩以防止蚊虫被吸入；

旁路风机2和旁路风管3有两种安装方法：一种安装在进风腔9，也就是安装在电晕发生极811之前，在开机排除机内异味空气时需要关闭进风口5的电动百叶11、打开出风口6的电动百叶；一种安装在出风腔，也就是分离式截面多孔集尘板82之后，在开机排除机内异味空气时需要关闭出风口6的电动百叶11、打开进风口5的电动百叶11，但优先使用装在进风腔也就是电晕发生极811之前的旁路风管安装结构，这样引入的新风是在经过净化后被排放到室内。

其原理：挥发性吸附物的再挥发主要发生在设备停机期间，因此设备停机时关闭进出风口、防止挥发性气体从进出风口逸出，或者只装进风口的电动百叶11，停机时电动百叶11关闭以防止从出风口到出风口形成风道而使挥发性异味通过对流逸出，但优先使用同时关闭进出风口，这样对异味的封闭效果更好。在开机时，打开出风口6的电动百叶10；再打开旁路风机2向外抽风，风从出风口6进入、通过分离式截面多孔集尘板82后将分离使截面集尘板82表面挥发的异味气体排出到墙外。

出风口6和进风口5安装有电动百叶11。电动百叶11可关闭或开启于出风口6或进风口5，进风口5安装有粗滤网，用于先将较大颗粒的空气尘埃滤去。

如图4所示，等离子静电净化组件8包括等离子静电发生组件81和分离式截面多孔集尘板82，分离式截面多孔集尘板82位于等离子静电发生组件81的后侧。所述的分离式截面多孔集尘板与等离子静电发生组件中的对电极电连接。

等离子静电发生组件81包括多对由电晕发生极811和对电极板(棒)812交替平行分布的电极对，电晕发生极811位于两块对电极板(棒)812之间，两块对电极板(棒)812之间为进气通道83，分离式截面多孔集尘板82位于进气通道83截面上，分离式截面多孔集尘板82垂直于进气通道83或与进气通道83成一定角度.对电极板(棒)812与分离式截面多孔集尘板共同接地，一方面比较安全，另一方面省略连接导线。

电晕发生极811后置于对电极板(棒)812。多孔分离式截面多孔集尘板82为多孔板结构，包括泡沫金属及其它泡沫导电材料、金属或其它导电材料筛网等多孔导电性板状材料，譬如泡沫镍、不锈钢网等。电晕发生极采用金属细丝或金属螺纹杆结构。因为采用螺杆结构除了可以作为电晕极，以及具有比金属细丝更低的起晕电压外，还具有一定的结构强度，可以起到强化组件结构的作用，同时，金属细丝作为电晕电极时，一旦发生电击穿现象时容易因某点过热而熔断，这种金属螺纹杆电晕极不存在这个问题。

分离式截面多孔集尘板82位于机体内气流的截面上，可以垂直于气流方向布置，也可以与所气流形成一定角度以增加与气流的接触面积、进一步提高净化效率。

分离式截面多孔集尘板82(多孔结构)解决了净化效率问题，并解决了使用一段时间、集尘板表面微尘积聚后形成反相电晕对引起的臭氧发生问题，并大大简化了集尘极的清理；

固定式安装与旁路风机结构解决了挥发性气体的二次污染问题。

分离式截面多孔集尘板82，尤其是指具有曲折小孔并且孔径小于1毫米的泡沫金属材料(泡沫镍、泡沫铜)用作截面多孔集尘极，大幅度提高了净化效率。

分离式截面多孔集尘板82的材料为泡沫金属板或金属网。

分离式截面多孔集尘板82由一层及一层以上的泡沫金属板或金属网组成，一层以上的泡沫金属板或金属网合成一体，或者一层以上的泡沫金属板或金属网相互分离、串列安装。一层以上的分离式截面多孔集尘板82的前面通常是金属网，这样污染物主要由金属网吸附，而金属网相对更容易清理，从而更加简化了集尘极的清理。

电晕发生极811后置大幅度降低了对电极板812表面积尘灰速度，大幅度延长了电晕发生电极组件的清理保养时间间隔、减少了臭氧发生：采用电晕丝布局在对电极板后侧，电晕发生极811后置的方法来解决对电极板812表面尘灰积聚问题。

正常的静电发生电极布局是采用电晕发生极811位于对电极板812的前后面沿之间，这样空气一进入静电场、微尘带电后，微尘就会在静电极的作用下向对电极板812运动，部分微尘就会积聚在对电极板812表面，特别是对电极板812后部，从而造成对电极板812积尘灰。对电极板812表面积尘类除了造成对电极板812需要经常清理，而清理过程容易损坏电极，因为造成具有严格间距要求的电极的变形与位移，同时，积尘灰后的对电极板812还容易大幅度增加臭氧的发生量。

电晕发生极811(电晕丝)布局在对电极板812后部，等离子静电场主要分布在对电极板812的后部，带电的微尘在气流的带动下向前运动时被吸附到对电极板812上面的可能性就大幅度降低，从而解决了对电极板812积尘灰的问题、大幅度延长了清理的时间间隔。

为了解决电晕发生电极811后置后对电极板812的后缘对等离子静电场的影响，对电极板812可以采用一定直径的导电金属条或导电金属管(如直径的不锈钢或铝合金条或管子)，电晕丝安装在这些并行的导电金属条或导电金属管后侧的缝中间。如图4和图5，为电晕发生电极后置于对电极板812或对电极棒的示意图。对电极可以是板状、圆棒状或圆管状，圆棒状或圆管状的对电极的直径大于细丝状电晕发生极的直径。

如图1所示，室内等离子静电空气净化设备的运行方法，其特征在于具体步骤如下:1)净化设备接通电源，上次关机时被关闭的出风口6的电动百叶打开、进风口5的电动百叶11仍关闭；2)开启设于进风腔9的旁路风机2，旁路风管3向外排气30秒～5分钟；3)旁路风机2关闭、主风机7打开，同时打开进风口5的电动百叶11，净化设备进入正常的净化运行状态。

如图2所示，室内等离子静电空气净化设备的运行方法，其特征在于具体步骤如下：1)净化设备接通电源，上次关机时被关闭的进风口5的电动百叶打开、出风口5的电动百叶11仍关闭；2)开启设于出风腔10的旁路风机2，旁路风管3向外排气30秒～5分钟；3)旁路风机2关闭、主风机7打开，同时打开出风口6的电动百叶11，净化设备进入净化运行状态。

也可以采取如下运行方法：室内等离子静电空气净化设备的运行方法，其特征在于具体步骤如下:1)净化设备接通电源，打开进风口5与出风口6；2)开启旁路风机2，旁路风管3向外排气30秒～5分钟，然后将旁路风机2关闭；3)主风机7打开，净化设备进入净化运行状态。

以上对本发明所提供的室内等离子静电空气净化设备及运行方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.等离子静电净化组件，其特征在于包括等离子静电发生组件和分离式截面多孔集尘板，所述的分离式截面多孔集尘板位于所述的等离子静电发生组件的后侧，所述的分离式截面多孔集尘板与等离子静电发生组件中的对电极电连接；

所述的等离子静电发生组件包括电晕发生极和与所述的电晕发生极平行分布的对电极，电晕发生极位于两块对电极之间，所述的两块对电极之间为进气通道，所述的分离式截面多孔集尘板位于进气通道截面上，分离式截面多孔集尘板垂直于进气通道或与进气通道成一定其他非垂直的角度；所述的电晕发生极后置于所述的对电极。

2.根据权利要求1所述的等离子静电净化组件，其特征在于所述的对电极可以是板状或圆棒状，圆棒状的对电极的直径大于细丝状电晕发生极的直径。

3.根据权利要求2所述的等离子静电净化组件，其特征在于所述的圆棒状的对电极为实心圆棒或空心圆管。

4.根据权利要求1所述的等离子静电净化组件，其特征在于分离式截面多孔集尘板的材料为泡沫金属板或金属网。

5.根据权利要求4所述的等离子静电净化组件，其特征在于所述的泡沫金属板材料为泡沫镍。

6.根据权利要求1所述的等离子静电净化组件，其特征在于所述的分离式截面多孔集尘板由一层或一层以上的泡沫金属板或金属网组成，一层以上的泡沫金属板或金属网合成一体，或者一层以上的泡沫金属或金属网相互分离。

7.根据权利要求1所述的等离子静电净化组件，其特征在于所述的电晕发生极采用金属细丝或金属螺纹杆结构。

8.空气净化设备，包括如权利要求1-7任一所述的等离子静电净化组件。