CN107790286A - 一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置及除尘方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，包括：静电除尘器、超声波震动器、臭氧过滤器、自适应控制器，所述自适应控制器电连接于静电除尘器和超声波震动器，用于对静电除尘器的工作电压控制和超声波震动器的工作模式控制。本发明还提供了一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘方法。本发明的除尘装置通过自适应控制器采集当前击穿电压，使得静电除尘器始终工作在击穿前的电晕状态，可以有效去除空气中的PM1、PM2.5、PM10、臭氧等有害气体污染物，可以在新风系统中使用的民用小型自适应除尘装置，同时本发明在自适应控制器内设定击穿电压阈值，检测积尘板上的积尘量，自动清除积尘板上的积尘，优化除尘效率，提高了性能。

Description

一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置及除尘方法

技术领域

本发明涉及空气处理净化领域，具体涉及一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置及除尘方法。

背景技术

当前空气污染日趋严重，严重危害人们的生活质量和人体健康。消费者对于洁净空气的要求愈加强烈，改善室内空气质量，净化空气、清除异味、清除病菌，逐渐成为一种迫切的需求，室内新风系统从而越来越普及，人们对于新风系统中使用的空气净化器的自动化程度及功能的要求也越来越高。

目前市面上新风系统中的空气净化器主要以传统空气净化器为主，以高效过滤式耗材(HEPA filter)来过滤空气中的颗粒污染物，根据空气质量的优劣，一定周期就需要更换一次高效过滤式耗材，无形中给消费者增加了额外的负担。随着技术的发展，非过滤式的空气净化器孕育而生，非过滤式的空气净化器主要采用高压静电除尘技术，可以有效去除空气中的PM1、PM2.5、PM10等细小颗粒污染物。静电除尘技术的原理如图1所示，图中是电压和空气的电离电流关系图，在曲线ab段:气体导电仅借助于气体中原有的少量自由电子；曲线bc段:极间导电电流几乎没有变化，说明没有新电离出的电子和离子参与导电，增加的电压主要是提高了原有自由电子的动能；曲线cd段:A)当电压升高到c’点时，由于气体中的电子已获得足够的动能，足以使与之碰撞的气体中性分子发生电离，产生新的电子和阳离子，新的电子和离子参与导电；B)气体电离中的所谓电子雪崩:当电子在电场中获得足够大的动能后，又与其他中性气体分子碰撞使其电离，新产生的电子数和离子数像“雪崩”似的按等比级数增加，在这一段产生的粒子数可达1亿/cm3以上；曲线de段:如果两极间的电压升到e’点，由于电晕扩大，致使电极间产生火花或电弧，说明极间气体全部被击穿。火花放电时，极间电压急剧下降，同时在极短的时间内通过大量的电流。电除尘器运行时应经常保持在两极间的气体处于不完全被击穿的电晕放电状态，尽量避免产生短路现象。在击穿前的电晕状态是除尘的最佳状态，空气调节系统采用正极电晕极。高压发生器需要自动检测击穿电压，并控制高压在略小于击穿电压。我们称之为自适应电压控制系统。

静电式空气净化机需要高压电源做ESP(静电除尘单元)的驱动，当出现以下情况时：1.环境温度变化；2.环境湿度变化；3.ESP吸灰后；4.ESP一致性有差异。这类采用开环控制的高压电源驱动的ESP的除尘效率会有很大的变化，效率变化甚至达到3倍，同时臭氧的发生量也不稳定。

申请号为201520434004.0的中国专利，公开了一种静电式空气净化机用自适应高压电源，涉及空气净化技术领域。静电式空气净化机用自适应高压电源包括电源输入处理电路、升压电路、高压电压闭环控制电路、高压电流闭环控制电路、故障处理电路及综合处理电路。本发明采用高压电压和高压电流的双闭环控制能够对高压电压和高压电流精确控制，当环境温度、湿度变化时或ESP负载变化时，可以自适应地调节高压输出，从而有效地控制除尘效果和臭氧发生量，而且可以很方便地实现拉弧、短路和过载保护，减少打火现象的产生。但其仅仅是通过改变电压输出的方式来控制除尘效果和臭氧发生量，但往往空气净化机由于使用时间的增加，静电除尘器积尘板会聚集大量颗粒物，加大电晕电压，不够环保节能，且需要不定期的手动去清洗静电除尘器，对于使用者来说，相对麻烦，同时可能出现误操作，造成人身或设备的损伤，迫切需要加以改进。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置及除尘方法。本发明的除尘装置通过自适应控制器采集当前击穿电压，使得静电除尘器始终工作在击穿前的电晕状态，可以有效去除空气中的PM1、PM2.5、PM10、臭氧等有害气体污染物，可以在新风系统中使用的民用小型自适应除尘装置，同时本发明在自适应控制器内设定击穿电压阈值，检测积尘板上的积尘量，自动清除积尘板上的积尘，优化除尘效率，提高了性能。

为实现所述技术目的，本发明的技术方案是：一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，包括：

静电除尘器，用于对空气进行除尘和积尘；

超声波震动器，用于对静电除尘器的积尘进行震动清洁；

臭氧过滤器，用于对除尘后的空气进行臭氧过滤；

自适应控制器，电连接于静电除尘器和超声波震动器，用于对静电除尘器的工作电压控制和超声波震动器的工作模式控制。

进一步，所述静电除尘器、超声波震动器、臭氧过滤器、自适应控制器安装于箱体内，箱体上端设置进风口，箱体下端侧面设置出风口。

进一步，所述自适应控制器包括：

处理器，用于检测所述进风口进入箱体内空气的击穿电压；

正极输出端和负极输出端，用于给静电除尘器供电；

控制端，用于控制超声波震动器是否工作的使能端。

进一步，所述静电除尘器包括：

放电电离钨丝，连接于自适应控制器电压正极输出端，放电电离钨丝排布于进风口下，且正对于所述进风口，用于对进风口进入箱体内的空气进行放电，使得灰尘带正电；

积尘板，位于放电电离钨丝下，积尘板由至少一组平行的高电压极板和接地极板组成，正负两种极板平行放置，产生均匀电场，用于收集带正电的灰尘。

进一步，所述超声波震动器安装于所述积尘板下，用于震动积尘板，使得灰尘沉降。

作为本发明的优选，所述箱体下设置自清洗水槽，所述积尘板上的灰尘震动后沉降至自清洗水槽内。

进一步，所述自清洗水槽侧面设置水泵和进水口，用于向自清洗水槽内灌水；

所述自清洗水槽上侧面设置溢水口，用于防止自清洗水槽水过满；

所述自清洗水槽下端设置排污口，用于排出沉降有过多灰尘的水。

进一步，所述臭氧过滤器为蜂窝网状过滤器，设置于所述出风口内。

一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘方法，包括以下步骤：

S1：通过进风口进入空气；

S2：对进风口进入的空气进行击穿电压检测；

S3：判断击穿电压是否大于阀值，若当前击穿电压大于阀值则进行步骤S6，否则进行步骤S4；

S4：调节静电除尘器工作电压小于当前击穿电压，使得静电除尘器始终处于击穿前的电晕状态；

S5：经过静电除尘后的空气进行臭氧过滤后从出风口排出；

S6：调节静电除尘器工作电压至0V，并震动静电除尘器，使得静电除尘器内积尘沉降至清洗水槽；

S7：清洗水槽对灰尘进行溶解并排出污水。

进一步，所述步骤S2中击穿电压检测是通过不断加大静电除尘器电压进行检测的，击穿电压的大小反应了静电除尘器中积尘的多少；

所述阀值是静电除尘器内积尘较多时的击穿电压，为预设经验值参数。

本发明的有益效果在于：

本发明的除尘装置通过自适应控制器采集当前击穿电压，使得静电除尘器始终工作在击穿前的电晕状态，可以有效去除空气中的PM1、PM2.5、PM10、臭氧等有害气体污染物，可以在新风系统中使用的民用小型自适应除尘装置，同时本发明在自适应控制器内设定击穿电压阈值，检测积尘板上的积尘量，自动清除积尘板上的积尘，优化除尘效率，提高了性能。

附图说明

图1是本发明背景技术中静电除尘技术的原理图；

图2是本发明的阀值试验数据图；

图3是本发明具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置的整体结构图；

图4是本发明具有自适应和自清洁功能的静电除尘方法的流程图；

图中：1进风口、2箱体、3静电除尘器、4超声波振动器、5自适应控制器、6臭氧过滤器、7出风口、8溢水口、9水、10自清洗水槽、11排污口、12水泵、13进水口、14灰尘。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图3所示，一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，其特征在于，包括：

静电除尘器3，用于对空气进行除尘和积尘；

超声波震动器4，用于对静电除尘器的积尘进行震动清洁；

臭氧过滤器9，用于对除尘后的空气进行臭氧过滤；

自适应控制器5，电连接于静电除尘器3和超声波震动器4，用于对静电除尘器3的工作电压控制和超声波震动器的工作模式控制。

进一步，所述静电除尘器3、超声波震动器4、臭氧过滤器9、自适应控制器5安装于箱体2内，箱体2上端设置进风口1，箱体2下端侧面设置出风口7。优选地，所述箱体2位钣金箱体，所述进风口1和出风口7均设置过滤网，有效防止异物进入。

进一步，所述自适应控制器5包括：

处理器，用于检测所述进风口1进入箱体2内空气的击穿电压；

正极输出端和负极输出端，用于给静电除尘器3供电；

控制端，用于控制超声波震动器4是否工作的使能端。

进一步，所述静电除尘器3包括：

放电电离钨丝，连接于自适应控制器5电压正极输出端，放电电离钨丝排布于进风口1下，且正对于所述进风口1，用于对进风口1进入箱体2内的空气进行放电，使得灰尘14带正电；

积尘板，积尘板带负电，位于放电电离钨丝下，和放电电离钨丝下形成电场，用于收集带正电的灰尘14。

作为本发明的一种实施例，所述的静电除尘器块为优化结构的放电电离钨丝和数片平行的金属板组成，从而对空气进行多级电离。

进一步，所述超声波震动器4安装于所述积尘板下，用于震动积尘板，使得灰尘14沉降。

作为本发明的优选，所述箱体下设置自清洗水槽10，所述积尘板上的灰尘14震动后沉降至自清洗水槽10内。

进一步，所述自清洗水槽侧面设置水泵12和进水口13，用于向自清洗水槽内灌水9；

所述自清洗水槽上侧面设置溢水口8，用于防止自清洗水槽10水9过满；

所述自清洗水槽10下端设置排污口11，用于排出沉降有过多灰尘14的水。

进一步，所述臭氧过滤器7为蜂窝网状过滤器，设置于所述出风口7内。蜂窝网状过滤器为经过特殊表面处理的蜂窝铝基组成，有效吸收静电除尘过程中产生的臭氧，达到了真正空气净化的目的。

如图4所示，一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘方法，包括以下步骤：

S1：通过进风口进入空气；

S2：对进风口进入的空气进行击穿电压检测；

S3：判断击穿电压是否大于阀值，若当前击穿电压大于阀值则进行步骤S6，否则进行步骤S4；

S4：调节静电除尘器工作电压小于当前击穿电压，使得静电除尘器始终处于击穿前的电晕状态；

S5：经过静电除尘后的空气进行臭氧过滤后从出风口排出；

S6：调节静电除尘器工作电压至0V，并震动静电除尘器，使得静电除尘器内积尘沉降至清洗水槽；

S7：清洗水槽对灰尘进行溶解并排出污水。

进一步，所述步骤S2中击穿电压检测是通过不断加大静电除尘器电压进行检测的，击穿电压的大小反应了静电除尘器中积尘的多少；

所述阀值是静电除尘器内积尘较多时的击穿电压，为预设经验值参数。

本发明的实施步骤如下：

污染空气中的灰尘粒子通过放电电离钨丝形成的电离区时，灰尘颗粒获得电荷，粒径越大，带电量越多，其中污染空气中的微粒细菌在等离子电离装置作用下荷电，微粒细菌遭受到电击穿(闪电)效应，污染空气中的微粒细菌就会被电力吸附在积尘板上，造成部分细胞电击伤而死亡，电离区下游是积尘区，积尘区由多组平行的高电压极板和接地极板组成，正负两种极板平行放置，产生均匀电场。带正电的灰尘颗粒随着空气流进入该均匀电场中，被阳极板排斥，很快被吸引在静电过滤器的积尘板上。如图2所示，随着净化时间增加，积尘板上将汇集大量的灰尘14粒子，随灰尘14量的增加，所需要的击穿电压也成一定比例的变化,当过滤时间到达T1,或积尘板上积尘量较多时，此时对应的电压为V1，V1电压作为预设经验值参数的阀值。

自适应控制器首先控制静电除尘器3的工作电压，使得静电除尘器可以对空气击穿，当当前的击穿电压小于所述阀值V1时，调整静电除尘器3的工作电压，让静电除尘器3始终工作在击穿前的电晕状态(如图1中的cd段)，以提高除尘效率。

当当前的击穿电压大于所述阀值V1时，自适应控制器3自动调整静电除尘器3的工作电压为0，关闭静电除尘器，停止室外污染空气进入静电除尘器3，同时启动超声波震动器2对积尘板进行震动，当积尘板上一定厚度的尘层受到震动后，将灰尘震动下来，在重力的作用下落入自清洗水槽10里面，同时在启动震动之前，设定程序启动水泵12将清洁水注入自清洗水槽10中，注水量通过程序设定不超过溢水口8底部，灰尘落入自清洗水槽10被水溶解，当自清洗水槽10中的水达到溶解饱和度时，启动排污口11，将带有灰尘的污水排出自清洗水槽10，关闭自清洗水槽10排污口11，启动水泵12将清洁水再次注入自清洗水槽10，以此循环，保证自清洗水槽10有足够清洁水可以溶解落下来的灰尘14。一次震动结束后，自适应控制器5再次启动静电除尘器3，以此循环。污染空气经过静电除尘器3过滤的同时会产生臭氧，臭氧与净化后的空气一起进入臭氧过滤器6，臭氧过滤器6可有效催化加速臭氧分解成氧气，一次性分解过滤达70％，过滤后的臭氧浓度远低于国家规定的0.1ppm，经过多重过滤后的空气通过出风口7与7进入各个房间，为室内提供健康洁净的空气。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。

Claims (10)

1.一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，其特征在于，包括：

静电除尘器，用于对空气进行除尘和积尘；

超声波震动器，用于对静电除尘器的积尘进行震动清洁；

臭氧过滤器，用于对除尘后的空气进行臭氧过滤；

自适应控制器，电连接于静电除尘器和超声波震动器，用于对静电除尘器的工作电压控制和超声波震动器的工作模式控制。

2.根据权利要求1所述的一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，其特征在于，所述静电除尘器、超声波震动器、臭氧过滤器、自适应控制器安装于箱体内，箱体上端设置进风口，箱体下端侧面设置出风口。

3.根据权利要求2所述的一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，其特征在于，所述自适应控制器包括：

处理器，用于检测所述进风口进入箱体内空气的击穿电压；

正极输出端和负极输出端，用于给静电除尘器供电；

控制端，用于控制超声波震动器是否工作的使能端。

4.根据权利要求3所述的一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，其特征在于，所述静电除尘器包括：

放电电离钨丝，连接于自适应控制器电压正极输出端，放电电离钨丝排布于进风口下，且正对于所述进风口，用于对进风口进入箱体内的空气进行放电，使得灰尘带正电；

积尘板，位于放电电离钨丝下，积尘板由至少一组平行的高电压极板和接地极板组成，正负两种极板平行放置，产生均匀电场，用于收集带正电的灰尘。

5.根据权利要求4所述的一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，其特征在于，所述超声波震动器安装于所述积尘板下，用于震动积尘板，使得灰尘沉降。

6.根据权利要求5所述的一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，其特征在于，所述箱体下设置自清洗水槽，所述积尘板上的灰尘震动后沉降至自清洗水槽内。

7.根据权利要求6所述的一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，其特征在于，

所述自清洗水槽侧面设置水泵和进水口，用于向自清洗水槽内灌水；

所述自清洗水槽上侧面设置溢水口，用于防止自清洗水槽水过满；

所述自清洗水槽下端设置排污口，用于排出沉降有过多灰尘的水。

8.根据权利要求6所述的一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘装置，其特征在于，所述臭氧过滤器为蜂窝网状过滤器，设置于所述出风口内。

9.一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过进风口进入空气；

S2：对进风口进入的空气进行击穿电压检测；

S3：判断击穿电压是否大于阀值，若当前击穿电压大于阀值则进行步骤S6，否则进行步骤S4；

S4：调节静电除尘器工作电压小于当前击穿电压，使得静电除尘器始终处于击穿前的电晕状态；

S5：经过静电除尘后的空气进行臭氧过滤后从出风口排出；

S6：调节静电除尘器工作电压至0V，并震动静电除尘器，使得静电除尘器内积尘沉降至清洗水槽；

S7：清洗水槽对灰尘进行溶解并排出污水。

10.根据权利要求9所述的一种具有自适应和自清洁功能的静电除尘方法，其特征在于，所述步骤S2中击穿电压检测是通过不断加大静电除尘器电压进行检测的，击穿电压的大小反应了静电除尘器中积尘的多少；

所述阀值是静电除尘器内积尘较多时的击穿电压，为预设经验值参数。