CN107470028A - 一种电净化部件及包含其的空气净化器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于气体净化技术领域，涉及一种电净化部件及包含其的空气净化器。该电净化部件包括荷电部分和集尘部分，集尘部分包括集尘电极，集尘电极包括集尘电极本体及设置在其表面上的多孔层；或集尘电极的材质为多孔导电材料。本发明通过在其集尘电极本体的表面上设置多孔层或直接采用多孔导电材料制作集尘电极，使得集尘电极具有多孔结构，从而可延长使用周期。另外，本发明通过在集尘电极本体和多孔层之间设置催化剂层，或直接将催化剂层设置于集尘电极表面，使得集尘电极还具备吸收气态污染物的功能，并通过合理选择电晕发生极材质，再结合对供电电压和供电时间的控制，可减少臭氧产生量。
Description
技术领域
本发明属于气体净化技术领域，具体涉及一种电净化部件及包含其的空气净化器。
背景技术
现有的空气净化技术主要采用过滤的方式，由于滤网网孔的客观存在，使得小于网孔直径的悬浮颗粒仍能透过滤网而无法实现高效净化，另外过滤技术还存在风阻大、二次污染、频繁更换滤网所带来的二次消费等缺陷。随着空气净化技术的日新月异，能解决上述弊端的静电除尘技术应运而生，并迅速受到了研究人员们的广泛青睐。
静电除尘技术是利用高电压产生的强电场使空气发生电晕放电，空气电离后产生的带电离子与悬浮颗粒物结合，其中大多数悬浮颗粒物获得负电荷并最终沉积在阳极集尘板上。该技术虽然具有很高的悬浮物收集效率，但它的不足之处在于，悬浮颗粒物到达集尘电极后累积，需要采取机械振动的方法将其从集尘电极上去除，通常的静电除尘设备中都设计有专门的振打机构，而机械振动会使集尘电极上微米尺度的颗粒物再度飞扬回到气流中，导致设置有振打机构的静电除尘设备不适于室内空气净化的场合；但若不设置振打机构，则需要频繁清洗集尘电极，这又会给消费者的使用带来麻烦。
为此，中国专利文献CN202715481U公开了一种静电除尘净化设备的极板，其为沾有导电水的布质集尘极板，布质集尘极板内衬或粘附金属极板，布质集尘极板可做成履带状，两端套装在辊轮上，端头安装有导电水喷淋装置和去污刮片。虽然该技术能实现极板的免清洗或在高压电场外清洗，有利于维持电场稳定和高的净化率，无二次污染，但上述技术中的集尘极采用布质电极，再加之去污刮片一直刮擦电极，不久之后必将损伤电极；另外刮布机构与水洗结合，容易使水洗槽内滋生细菌及变臭，进而影响清洗效果；电净化采用水洗的方式还存在严重的安全问题，万一漏电将非常危险。
除此之外，传统的静电除尘设备无法清除空气中的污染物，因此要想达到清除气态污染物的目的就需要额外增加新的功能模块，这将导致成本和体积的增加，笨重的设备也无法应用于车内等狭窄的使用环境。再加之，电离空气往往会产生臭氧气体，随着静电除尘设备使用时间的增加，不可避免地会出现臭氧含量较高的情况，尤其是当设备老化时产生的臭氧量还会更多。鉴于此，如何对现有的静电除尘设备加以改进以克服上述不足，已成为本领域亟待解决的一个技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的室内静电式空气净化器需要频繁清洗集尘电极的缺陷，进而提供一种可增大集尘电极的集尘面积、延长集尘电极使用周期的电净化部件及包含其的空气净化器。
本发明要解决的另一个技术问题是现有的室内静电式空气净化器需增大体积才能清除气态污染物的缺陷，进而提供一种无需增大净化器体积即可去除气态污染物的电净化部件及包含其的空气净化器。
本发明要解决的第三个技术问题是现有的清洗周期长的电除尘设备所存在的集尘极易损伤、清灰效果不佳且安全系数低的缺陷，进而提供一种集尘极耐刮擦、除尘效果好且无安全隐患的电净化部件及包含其的空气净化器。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种电净化部件，包括荷电部分和集尘部分，所述集尘部分包括集尘电极；所述集尘电极包括集尘电极本体及设置于所述集尘电极本体表面上的多孔层；或者所述集尘电极的材质为多孔导电材料。
优选地，所述多孔导电材料为金属有机骨架材料、泡沫金属、石墨烯、蜂窝活性炭中的一种或多种。
优选地，所述多孔层是通过采用溶胶-凝胶法、模板法、阳极氧化法、均匀沉淀法、喷涂、电镀、离子镀、化学镀、复合镀、激光涂覆、电泳沉积或气相沉积而形成的。
优选地，所述多孔层的厚度为1～8μm。
优选地，所述多孔层或所述多孔导电材料的孔隙率为80％～99.8％。
优选地，所述集尘电极的比表面积为500～2000m2/g。
进一步地，所述集尘电极本体或所述集尘电极的材质为柔性导电材料，所述集尘电极本体或所述集尘电极呈首尾相连的环状；
所述电净化部件还包括用于带动所述集尘电极本体或所述集尘电极转动的传动机构。
优选地，所述传动机构包括若干转轴，所述集尘电极本体或所述集尘电极套装在每个所述转轴上。
进一步地，所述电净化部件还包括清灰部件，所述清灰部件在工作时与所述集尘电极抵触。
优选地，所述电净化部件还包括清灰控制器，所述清灰控制器用于控制所述清灰部件工作。
优选地，所述电净化部件还包括检测器，所述检测器设置在所述荷电部分中用于检测所述荷电部分的电流值，所述检测器与所述清灰控制器连接；和/或
所述电净化部件还包括计时器，用于获取所述电净化部件的累积运行时间，所述计时器与所述清灰控制器连接；和/或
所述电净化部件还包括颗粒物浓度传感器，所述颗粒物浓度传感器分别设置在所述电净化部件的进口和出口，所述颗粒物浓度传感器与所述清灰控制器连接。
优选地，所述清灰部件的工作时间是由所述清灰控制器根据所述集尘电极本体或所述集尘电极的长度和移动速度计算得到，所述计时器获取所述清灰部件的工作时间，当所述清灰部件的工作时间达到预设时间后，所述清灰控制器控制所述清灰部件停止工作。
优选地，所述电净化部件还包括接灰部件，所述接灰部件设置于所述清灰部件的下方。
优选地，所述电净化部件还包括提示器，所述提示器与所述清灰部件和/或所述接灰部件连接，用于在所述清灰部件停止工作后或所述接灰部件的内容物重量达到预设值时发出清理所述接灰部件的提示。
更进一步地，所述集尘电极还包括催化剂层，所述催化剂层设置于所述集尘电极本体和所述多孔层之间；或者所述催化剂层设置于所述集尘电极的表面。
优选地，所述荷电部分包括电晕发生极，所述电晕发生极的材质为钨、铜、金、银、铂、镍铬合金中的一种或多种；所述电晕发生极的供电电压为3000～18000V，采用间歇模式为所述电晕发生极供电。
一种空气净化器，包括上述的电净化部件。
一种用于上述电净化部件的清灰方法，包括如下步骤：
检测所述荷电部分的电流值；将所述电流值与第一预定阈值进行比较；在所述电流值大于所述第一预定阈值时，控制所述清灰部件开始工作；或
获取所述电净化部件的累积运行时间；在所述累积运行时间达到第二预定阈值时，控制所述清灰部件开始工作；或
获取所述电净化部件的进口颗粒物浓度和出口颗粒物浓度；将所述进口颗粒物浓度和所述出口颗粒物浓度之差与所述进口颗粒物浓度的比值与第三预定阈值比较；在所述比值小于所述第三预定阈值时，控制所述清灰部件开始工作。
一种清灰控制器，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。
一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下优点：
1、本发明提供的电净化部件，通过在其集尘电极本体的表面上设置多孔层或者直接采用多孔导电材料制作集尘电极，使得集尘电极具有多孔结构，从而可提高集尘电极的集尘面积，延长电净化部件的使用周期，大大减少用户清洗集尘电极的频率，提升用户的生活便捷性。
2、本发明提供的电净化部件，限定多孔层的厚度为1～8μm、多孔层或多孔导电材料的孔隙率为80％～99.8％、集尘电极的比表面积为500～2000m2/g，由此可将集尘电极的集尘面积至少扩大3倍以上，使得清洗频率至少降低到30％，如原来的清洗周期是30天，采用本发明的电净化部件后可以将清洗周期延长到90天。
3、本发明提供的电净化部件，通过采用柔性导电材料制作集尘电极并使之呈首尾相连的环状，再利用传动机构带动集尘电极转动，这样可以在不增大净化器体积的情况下增加有效集尘面积，从而减少用户清洗集尘电极的频率。
4、本发明提供的电净化部件，进一步设置有清灰部件、清灰控制器及检测器、计时器和/或颗粒物浓度传感器，以控制清灰部件的启停，这样可以实现对集尘电极的自动清灰，一方面能够解决用户频繁清洗的麻烦，另一方面还能解决集尘电极在清洗后需晾干而不能马上投入使用的问题，第三方面还可延长集尘电极的使用寿命，提升清灰效果，且不存在任何安全隐患。
5、本发明提供的电净化部件，通过在集尘电极本体和多孔层之间设置催化剂层，或者直接将催化剂层设置于由多孔导电材料制成的集尘电极的表面，这样在保证集尘电极具有较大集尘面积的同时还能使集尘电极具备吸收二氧化碳、甲醛、臭氧等气态污染物的功能，由此克服了现有的净化器需要增加新的过滤网才能去除气态污染物的问题，而增加新的部件将导致其无法用于狭窄的环境。
6、本发明提供的电净化部件，通过合理选择电晕发生极的材质为钨、铜、金、银、铂或镍铬合金，并结合供电电压3000～18000V，采用间歇模式为电晕发生极供电，即供电模式采用运行t1时间，停止t2时间的控制模式，不同的运行时间段内电压可以是变化的也可以是恒定的，这与污染物的浓度有关；由此可减少电净化过程中的臭氧产生量，进一步从原理上降低电净化副产物的产生，使得本发明的电净化部件能够真正实现净化空气的目的。
7、本发明提供的电净化部件，当多孔层是采用喷涂或电镀工艺获得时，还可使集尘电极表面具有更高的电活性，在同等条件下更容易电离，从而在实现高效净化的同时降低电净化过程中产生的臭氧问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例2中的集尘电极的结构图；
图2为实施例4中的集尘电极的结构图；
图3为实施例7中的集尘电极的结构图；
其中，附图标记说明如下：
1-集尘电极本体；2-多孔层；3-转轴；4-清灰部件；5-接灰部件；6-催化剂层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供的电净化部件包括荷电部分和集尘部分，所述集尘部分包括集尘电极，所述集尘电极的材质为金属有机骨架材料。本实施例中的集尘电极的孔隙率为90％，比表面积为2000m2/g。
在其它实施例中，所述集尘电极的材质还可以是泡沫金属、石墨烯、蜂窝活性炭等其它多孔导电材料。换言之，任何多孔且导电的材料都可以用于制作本发明的集尘电极，均落入本发明的保护范围内。
实施例2
本实施例提供的电净化部件包括荷电部分和集尘部分，所述集尘部分包括集尘电极；如图1所示，所述集尘电极包括集尘电极本体1及设置于所述集尘电极本体1一表面上的多孔层2。本实施例中的多孔层2是通过将纳米二氧化钛沉积在铝板表面所形成的，多孔层的厚度为1.9μm，多孔层的孔隙率为90％，集尘电极的比表面积为1500m2/g。
本发明中的多孔层不只局限于集尘电极本体的一个表面上，作为可替换的实施方式，多孔层也可同时设置于集尘电极本体的两个表面上。当然在其它实施例中，多孔层还可以是通过采用溶胶-凝胶法、模板法、阳极氧化法、均匀沉淀法、喷涂、电镀、离子镀、化学镀、复合镀、激光涂覆或电泳沉积等工艺制成，上述多孔层的成型工艺也只是举例说明，并不能理解为是对本发明的限制。
实施例3
本实施例提供的电净化部件包括荷电部分和集尘部分，所述集尘部分包括集尘电极；所述集尘电极包括集尘电极本体及分别设置于所述集尘电极本体两个表面上的多孔层，本实施例中的多孔层是通过将碳粉喷涂在铝板表面所形成的，多孔层的厚度为8μm，多孔层的孔隙率为80％，集尘电极的比表面积为850m2/g。
本实施例中的电净化部件还包括清灰部件、清灰控制器、检测器及接灰部件，其中：所述清灰部件在工作时与所述集尘电极抵触；所述清灰控制器用于控制所述清灰部件工作；所述检测器设置在所述荷电部分中用于检测所述荷电部分的电流值，所述检测器与所述清灰控制器连接，当所述检测器检测到所述荷电部分的电流值大于设定值(其与电净化部件的结构和材质有关)时，所述清灰控制器控制所述清灰部件向所述集尘电极移动并与之抵触以开始清灰工作，从而实现对集尘电极的自动清灰，以减少用户清洗集尘电极的频率，提升用户的使用便捷性；所述接灰部件设置于所述清灰部件的下方以容纳灰尘。
具体地，本实施例中清灰控制器包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述清灰方法的步骤。
本实施例还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述清灰方法的步骤。
实施例4
本实施例提供的电净化部件包括荷电部分和集尘部分，所述集尘部分包括集尘电极；所述集尘电极包括集尘电极本体及设置于所述集尘电极本体表面上的多孔层，如图2所示，所述集尘电极本体的材质为柔性导电材料，所述集尘电极本体呈首尾相连的环状，所述电净化部件还包括用于带动所述集尘电极本体转动的传动机构，本实施例中的传动机构具体为若干转轴3，所述集尘电极本体套装在每个所述转轴上，作为可变型的实施方式，在其它实施例中传动机构还可以是齿轮。
请再见图2，本实施例的电净化部件还包括清灰部件4、清灰控制器(图中未示)、计时器(图中未示)、接灰部件5及提示器(图中未示)，其中：所述清灰部件在工作时与所述集尘电极抵触；所述接灰部件设置于所述清灰部件的下方以容纳灰尘；所述清灰控制器用于控制所述清灰部件工作；所述计时器与所述清灰控制器连接，用于获取所述电净化部件的累积运行时间及所述清灰部件的工作时间，当所述计时器获取的所述电净化部件的运行时间累积达到预设时间(比如1440h)时，所述清灰控制器控制所述清灰部件向所述集尘电极移动并与之抵触以开始清灰工作，所述清灰控制器根据所述集尘电极本体的长度和移动速度计算得到所述清灰部件的工作时间，在所述计时器获取的所述清灰部件的工作时间达到预设时间(如10min)后，所述清灰控制器控制所述清灰部件停止工作；所述提示器与所述清灰部件连接，用于在所述清灰部件停止工作后发出清理所述接灰部件的提示。在其它实施例中，所述提示器还可以与所述接灰部件连接，用于在所述接灰部件的内容物重量达到预设值时发出清理所述接灰部件的提示。所以说，该提示可以是在每次清灰之后发出，也可以是在多次清灰后再发出。当然现有技术中的其它自动清灰方式同样也适用于本发明。
实施例5
本实施例提供的电净化部件中的荷电部分、集尘部分、传动机构、清灰部件、清灰控制器、接灰部件的结构均与实施例4相同，唯一不同之处在于，本实施例中采用颗粒物浓度传感器代替实施例4中的计时器并取消设置提示器。所述颗粒物浓度传感器有两个，分别设置在所述电净化部件的进口和出口，它们均与所述清灰控制器连接；当所述颗粒物浓度传感器获取的所述电净化部件的进口颗粒物浓度和出口颗粒物浓度之间的差值与所述进口颗粒物浓度的比值小于预设值(如30％)时，所述清灰控制器控制所述清灰部件向所述集尘电极移动并与之抵触以开始清灰工作。
实施例6
本实施例提供的电净化部件中的荷电部分、集尘部分、传动机构、清灰部件、清灰控制器、计时器、接灰部件的结构均与实施例4相同，但本实施例中的电净化部件还包括分别与所述清灰控制器连接设置的检测器和颗粒物浓度传感器，所述检测器设置在所述荷电部分中用于检测所述荷电部分的电流值；所述颗粒物浓度传感器有两个，分别设置在所述电净化部件的进口和出口。
在本实施例中当满足以下条件任一时，所述清灰控制器即控制所述清灰部件向所述集尘电极移动并与之抵触以开始清灰工作：
当所述检测器检测到所述荷电部分的电流值大于设定值时；或者
当所述计时器获取的所述电净化部件的运行时间累积达到预设时间时；或者
当所述颗粒物浓度传感器获取的所述电净化部件的进口颗粒物浓度和出口颗粒物浓度之间的差值与所述进口颗粒物浓度的比值小于预设值时。
另外，本实施例中的提示器分别与所述清灰部件和所述接灰部件连接设置，当满足以下条件任一时所述提示器即发出清理所述接灰部件的提示：
当所述清灰部件停止工作后；或者
在所述接灰部件的内容物重量达到预设值时。
实施例7
本实施例提供的电净化部件的结构与实施例4基本类似，不同之处在于，如图3所示，本实施例中的所述集尘电极包括集尘电极本体1、设置于所述集尘电极本体1一表面上的催化剂层6、以及设置于所述催化剂层6之上的多孔层2；其中，催化剂层6是通过电镀金属铂而形成的，其厚度为5μm；多孔层2是通过将纳米二氧化钛沉积在铝板表面所得，多孔层的厚度为2μm，多孔层的孔隙率为90％，集尘电极的比表面积为1300m2/g。
实施例8
本实施例提供的电净化部件的结构与实施例1完全相同，不同之处在于所述集尘电极的材质为石墨烯，其孔隙率为89％，比表面积为900m2/g，在所述集尘电极的表面还设置有用于催化分解臭氧的催化剂层，该催化剂层是通过喷涂二氧化锰所形成的，其厚度为5μm。
实施例9
本实施例提供的电净化部件的结构与实施例6完全相同，但本实施例的荷电部分中的电晕发生极的材质为钨，钨丝电晕极的供电电压为18000V，供电模式采用运行t1时间，停止t2时间的控制模式，不同的运行时间段内电压可以是变化的也可以是恒定的，这与污染物的浓度有关。当然在其它实施例中还可以采用铜、金、银、铂或镍铬合金来制作电晕发生极，相应地应当根据电晕发生极的材质适当调整供电电压和供电时间，以尽可能减少电净化过程中的臭氧产生量。以上均落入本发明的保护范围内。
实施例10
本实施例提供的空气净化器，包括上述实施例1-9任一中的电净化部件，鉴于本领域技术人员知悉采用本发明的电净化部件替代现有电净化部件后的空气净化器的具体构造，故而此处不再赘述。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (15)
1.一种电净化部件，包括荷电部分和集尘部分，所述集尘部分包括集尘电极；其特征在于，所述集尘电极包括集尘电极本体及设置于所述集尘电极本体表面上的多孔层；或者所述集尘电极的材质为多孔导电材料。
2.根据权利要求1所述的电净化部件，其特征在于，所述多孔层的厚度为1～8μm。
3.根据权利要求1或2所述的电净化部件，其特征在于，所述多孔层或所述多孔导电材料的孔隙率为80％～99.8％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电净化部件，其特征在于，所述集尘电极的比表面积为500～2000m2/g。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电净化部件，其特征在于，所述集尘电极本体或所述集尘电极的材质为柔性导电材料，所述集尘电极本体或所述集尘电极呈首尾相连的环状；
所述电净化部件还包括用于带动所述集尘电极本体或所述集尘电极转动的传动机构。
6.根据权利要求5所述的电净化部件，其特征在于，所述传动机构包括若干转轴，所述集尘电极本体或所述集尘电极套装在每个所述转轴上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电净化部件，其特征在于，所述电净化部件还包括清灰部件，所述清灰部件在工作时与所述集尘电极抵触。
8.根据权利要求7所述的电净化部件，其特征在于，所述电净化部件还包括清灰控制器，所述清灰控制器用于控制所述清灰部件工作。
9.根据权利要求8所述的电净化部件，其特征在于，所述电净化部件还包括检测器，所述检测器设置在所述荷电部分中用于检测所述荷电部分的电流值，所述检测器与所述清灰控制器连接；和/或
所述电净化部件还包括计时器，用于获取所述电净化部件的累积运行时间，所述计时器与所述清灰控制器连接；和/或
所述电净化部件还包括颗粒物浓度传感器，所述颗粒物浓度传感器分别设置在所述电净化部件的进口和出口，所述颗粒物浓度传感器与所述清灰控制器连接。
10.根据权利要求9所述的电净化部件，其特征在于，所述清灰部件的工作时间是由所述清灰控制器根据所述集尘电极本体或所述集尘电极的长度和移动速度计算得到，所述计时器获取所述清灰部件的工作时间，当所述清灰部件的工作时间达到预设时间后，所述清灰控制器控制所述清灰部件停止工作。
11.根据权利要求7-10任一项所述的电净化部件，其特征在于，所述电净化部件还包括接灰部件，所述接灰部件设置于所述清灰部件的下方。
12.根据权利要求11所述的电净化部件，其特征在于，所述电净化部件还包括提示器，所述提示器与所述清灰部件和/或所述接灰部件连接，用于在所述清灰部件停止工作后或所述接灰部件的内容物重量达到预设值时发出清理所述接灰部件的提示。
13.根据权利要求1-12任一项所述的电净化部件，其特征在于，所述集尘电极还包括催化剂层，所述催化剂层设置于所述集尘电极本体和所述多孔层之间；或者所述催化剂层设置于所述集尘电极的表面。
14.根据权利要求1-13任一项所述的电净化部件，其特征在于，所述荷电部分包括电晕发生极，所述电晕发生极的材质为钨、铜、金、银、铂、镍铬合金中的一种或多种；所述电晕发生极的供电电压为3000～18000V，采用间歇模式为所述电晕发生极供电。
15.一种空气净化器，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的电净化部件。
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