CN107860066A - 全自动卷对卷空气净化装置及驻极方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境保护技术领域，具体为一种全自动卷对卷空气净化装置及驻极方法。本发明装置包括：回收卷轴、储备卷轴、电极支架、电晕电极、电控盒、电控板、滤网、蜂窝板电极、步进电机、横梁、回收盒、储备盒等；本发明将静电驻极装置与卷轴式驻极体滤网安装进空气过滤单元中，在滤网静电效应略有降低时就对其进行静电驻极处理，恢复滤网的静电效应，并杀灭细菌和病毒；卷轴上储备了一年以上的滤网，当已经展开的滤网积尘量达到设定值时，就自动将旧的滤网回收起来，同时展开新的滤网，即自动更换滤网，并对滤网进行驻极处理。本发明解决了传统空气净化装置驻极滤网的静电驻留效应时效短的问题，并实现滤网自动更换，避免了更换滤网的人工操作。

Description

全自动卷对卷空气净化装置及驻极方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种全自动卷对卷空气净化装置及驻极方法。

背景技术

驻极滤网被广泛应用于空气净化领域，比如口罩、空气过滤芯等，新驻极处理过的驻极滤网可高效滤除空气中的灰尘，与HEPA网相比，容尘量更大，风阻更小，成本更低。静电驻极体滤网有优良的PM2.5吸附能力，成本低廉，是空气过滤的理想材料，但是，静电驻极效应时效性差，会在短时间内失效，也不具备灭菌功能。

驻极滤网并非纯物理过滤，而是通过驻留的静电场效应吸附灰尘，其效率主要取决于驻极强度。驻极滤网经过驻极处理后，电荷驻留在滤网纤维中，使滤网获得很强的静电驻留效应，然而，驻留电荷会缓慢对空气释放，因此，静电驻留效应的时效性较短，随着放置时间或者使用时间延长，静电驻留效应下降，从而导致除尘效应下降。即使驻极滤网经过驻极处理后储存起来不使用，其静电驻留效应也会缓慢下降，尤其是处于湿度较大的环境中，静电驻留效应下降更快速。因此，对使用过程中的驻极滤网进行自动反复驻极处理是非常有必要的。

当前，空气过滤网均设计成块状，需要人工更换，容易被忽视而导致空气过滤效果大打折扣，并且，滤网上积聚的细菌病毒会带来二次污染，因此，自动更换滤网功能也是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静电驻留效应时效长，而且滤网可自动更换的空气净化装置及驻极方法。

本发明提供的空气净化装置，整体结构示意图如图1和图2所示。包括：回收卷轴1、储备卷轴2、电极支架3、电晕电极4、电控盒5、电控板6、滤网7、蜂窝板电极8、步进电机9、横梁10、回收盒11、储备盒12；其中，滤网7的一端系在回收卷轴1上，回收卷轴1安装在回收盒11内，滤网7的另一端系在储备卷轴2上，滤网7盘卷在储备卷轴2上，储备卷轴2安装在储备盒12内；回收盒11和储备盒12通过两端的横梁10组成矩形框，滤网7的一部分展开在回收盒11和储备盒12之间的矩形框中，如图3和图4所示；蜂窝板电极8设置在展开的滤网7的外侧，与回收盒11和储备盒12组装成一个整体；电极支架3设置在展开的滤网7的内侧，电极支架3上设置有电晕电极4，电极支架3固定在回收盒11和储备盒12上；电控板6和步进电机9设置在电控盒5内；步进电机9的轴与回收卷轴1的轴连接，驱动回收卷轴1旋转；电控板6的低压输出线与步进电机9电气连接，电控板6的高压输出线分别与电晕电极4和蜂窝板电极8电气连接。

本发明中，所述的回收盒11和储备盒12都是分体式结构，回收盒11的盖板和储备盒12的盖板与蜂窝板电极8和横梁10组成翻盖13，翻盖13可翻开，如图3所示，翻盖13翻开后即可将回收卷轴1和储备卷轴2取出，更换全新的滤网；新安装时，储备卷轴2储备了一年用量的驻极体滤网。储备滤网完全被使用过之后，净化装置即提示用户更换新的滤网，打开翻盖13，即可取出旧的回收卷轴1和储备卷轴2，装上新的回收卷轴1和储备卷轴2。

本发明中，所述的电极支架3是由绝缘材料制成的栅格结构，栅格两端设有螺钉，螺钉将电晕电极固定在电极支架3上。电极支架3上的电晕电极4与蜂窝板电极8以及滤网7都是平面平行设置，滤网7设置在电晕电极4与蜂窝板电极8之间。

本发明中，所述回收卷轴1与步进电机9同轴设置，回收卷轴1是主动卷轴，储备卷轴2是从动卷轴；步进电机9驱动回收卷轴旋转，并通过一定时触发器或者设置在滤网7上的积尘量传感器触发步进电机9定期驱动回收卷轴1旋转，回收脏的滤网，并从储备卷轴2内带出新的滤网；新安装时，滤网储备在储备卷轴2内，另一端系在回收卷轴1上，展开一部分在回收卷轴1和储备卷轴2之间的矩形框中，旧滤网的回收和新滤网的更替是由步进电机9驱动回收卷轴1旋转实现。

本发明中，所述的回收卷轴1和储备卷轴2的卷轴上均设置有卡簧，使回收卷轴1和储备卷轴2之间展开的滤网7平坦。回收卷轴1和储备卷轴2上的卡簧使卷轴有回收滤网的张力，这个张力使展开的滤网7一直处于平坦状态。

本发明在展开的滤网7两侧分别设置了电晕电极4和蜂窝板电极8，电晕电极4和蜂窝板电极8之间采用间歇放电方式，对滤网7进行自动反复驻极处理，使滤网7在使用过程中除尘效应不衰退，同时杀灭空气中和滤网7上的细菌，消除了二次污染。由于驻极处理滤网7的过程是间歇性放电，因此，臭氧浓度很低，不会使空气中本底臭氧浓度增加。从而解决了传统空气净化装置驻极滤网的静电驻留效应时效短的问题。

本发明将一年用量的滤网盘卷在储备卷轴2内备用，通过步进电机9驱动回收卷轴1将脏滤网回收进回收卷轴1内，同时带出储备卷轴2内的备用滤网，从而实现了滤网自动更换功能，避免更换滤网的人工操作。

本发明的全自动卷对卷空气净化装置，具有三项自动功能，一是自动更换滤网功能；二是滤网自动驻极功能；三是自动灭菌功能。滤网容尘量有限，达到一定容尘量的滤网必须及时更新，自动更换新滤网不需要人工介入，因此，要求有一定量的新滤网储备在净化装置内，并有触发和驱动装置实现自动回收旧滤网，并换上新的滤网。静电驻极滤网的静电效应时效短，滤网上的积尘还远未达到容尘极限时，其静电驻极效应就已经大幅度下降，而长时间储存的滤网的静电效应可能完全失效，储备滤网于净化装置内用于自动更换就没有意义了，因此，净化装置内还必须有静电驻极装置，对滤网进行定期静电驻极处理，保持其良好的静电效应。滤网上吸附了大量细菌和病毒，空气中也游离着大量细菌和病毒，杀灭这些细菌和病毒的意义为亚于过滤尘埃，而静电驻极装置在对滤网进行定期静电驻极处理时，就能实现自动杀灭滤网上和空气中的细菌和病毒。

所述自动更换滤网功能由如下部件实现：储备卷轴2内盘卷有一年期用量的滤网，通过一定时器或者检测滤网积尘量来触发步进电机9启动，步进电机9每启动一次，驱动回收卷轴1刚好将脏滤网完整回收进回收卷轴1内，并从储备卷轴2内带出新的滤网。

所述的滤网自动驻极功能由如下部件实现：展开的滤网7设置于电晕电极4与蜂窝板电极8之间，电晕电极4对蜂窝板电极8进行间歇性放电，放电产生的电荷被吸附在展开的滤网7上，使展开的滤网7被极化；因此，每次放电都使滤网7的静电驻极效应增强，并杀灭空气中和滤网7上的细菌和病毒；每次更换完滤网也启动电晕电极4对蜂窝板电极8放电，对新展开的滤网进行静电驻极处理1-10分钟。由于滤网7介于电晕电极4与蜂窝板电极8之间，因此，电晕电极4对蜂窝板电极8放电时，电荷会被大师吸附到滤网7上，使滤网7产生电静电驻极效应，尽管静电驻极效应会在短时间内下降，通过周期性的反复静电驻极处理，就能使滤网7在整个使用期内维持良好的静电效应。

所述的自动灭菌功能由如下部件实现：电晕电极4对蜂窝板电极8间歇性放电，对滤网7进行静电驻极的同时，会杀灭空气中和滤网7上的细菌和病毒。在对滤网7进行静电驻极处理时就能杀灭空气中和滤网7上的细菌和病毒，但是，放电周期不一定设定为滤网需要的静电驻极处理周期，还需要考虑灭菌周期，取二者当中的短周期为放电周期。

本发明中，所述的间歇性放电模式主要有两种，一是周期性的直流放电；二是低频率的脉冲放电。周期性的直流放电是电晕电极4对蜂窝板电极8放电模式是直流放电，每隔1-2天放电3-8次，每次放电持续1-10分钟；低频率的脉冲放电是电晕电极4对蜂窝板电极8放电模式是持续的低频脉冲放电。放电的主要目的有二，一是驻极处理，给滤网7进行静电驻极处理；二是灭菌处理，杀灭滤网7和空气中的细菌。实现这两项功能不需要连续放电，间歇性放电即可，而间歇性放电可大大降低臭氧产量。

本发明装置将静电驻极装置与卷轴式驻极体滤网安装进空气过滤单元中，在滤网静电效应略有降低时就对其进行静电驻极处理，恢复滤网的静电效应，并杀灭细菌和病毒；卷轴上储备了一年以上的滤网，当已经展开的滤网积尘量达到设定值时，就自动将旧的滤网回收起来，同时展开新的滤网，即自动更换滤网，并对滤网进行驻极处理。

根据本发明的特点，称本发明装置为全自动卷对卷空气净化装置。

本发明还涉及全自动卷对卷空气净化装置的驻极方法，具体做法是，首先，在新安装或者新展开滤网时，进行一次放电驻极处理；然后，在滤网的整个使用过程中，定时对滤网进行放电驻极处理，每次驻极处理都会增强滤网的静电吸尘能力，并杀灭滤网上的病毒和细菌。

其中，在新安装或者新展开滤网时，进行一次放电驻极处理，时间1-10分钟。在使用过程中进行放电驻极处理，采用进行间歇性放电方式；间歇性放电方式有两种：一是周期性的直流放电；二是低频率的脉冲放电。周期性的直流放电是电晕电极4对蜂窝板电极8放电模式是直流放电，每隔1-2天放电3-8次，每次放电持续1-10分钟；低频率的脉冲放电是电晕电极4对蜂窝板电极8放电模式是持续的低频脉冲放电。

附图说明

图1全自动卷对卷空气净化装置正面示意图。

图2 全自动卷对卷空气净化装置背面示意图。

图3全自动卷对卷空气净化装置翻盖开启时的示意图。

图4实施例1的全自动卷对卷空气净化装置整体结构示意图。

图5实施例1的全自动卷对卷空气净化装置翻盖开启时的示意图。

图中标号：1-回收卷轴，2-储备卷轴，3-电极支架，4-电晕电极，5-电控盒，6-电控板，7-滤网，8-蜂窝板电极，9-步进电机，10-横梁，11-回收盒，12-储备盒，13-翻盖。

具体实施方式

实施例的全自动卷对卷空气净化装置结构示意图如图4所示，长宽高分别为631*322.2*65.9mm。

主体结构描述如下：

翻盖式设计，如图5所示，滤网可以从机体内取出，降低用户使用成本。

卷轴分为回收卷轴和储备卷轴，初始状态时新的滤网在储备卷轴上。回收卷轴与电机连接带动滤网卷动，进而带动储备卷轴；储备卷轴与卷簧连接。

卷簧提供反向约束力使整个滤网绷紧并稳定运行；没有卷簧的情况下，机体内部设计的摩擦力也可以使滤网绷紧。

回收卷轴和储备卷轴的一端均有弹簧柱塞，便于用户拆卸和安装；

回收卷轴和储备卷轴两端设计有大的圆形片，有三个作用，一是为回收卷轴和储备卷轴提供侧向约束力，确保回收卷轴和储备卷轴围绕轴心旋转；二是引导滤网卷曲放置卷曲错位导致回收卷轴和储备卷轴卡死；三是增加摩擦力，有利于回收卷轴和储备卷轴整体平稳运行。

框体材料采用铝型材，有以下优势：能使装置精度更高、便于加工、降低成本；任意的长宽尺寸都能快速成型，实现柔性生产；铝型材采用欧洲标准，有利于零部件通用，降低开发成本，使安装更灵活自由。

机械传动部分是通过一个转子将电机的动力传输给回收卷轴。

回收卷轴和储备卷轴一端的连接部件设计成半齿轮卡扣形式，便于装入时与转子吻合，取下时由能顺利脱卸，用户换回收卷轴和储备卷轴时可实现徒手操作。

回收卷轴和储备卷轴分别放置在储备盒内，两侧的铝型材设置密封槽确保滤网边缘部分不漏风。

储备盒两侧连接件采用共用模具的设计，通过一个垫片实现弹簧柱塞与传输拟合部件的区分。

装置的左右两侧有钣金件，主电路板和高压电源设置在电控盒内。主电路板与高压电源分体，有利于电磁兼容问题的解决。

电控盒表面设置一键到底、复位键、故障灯等方便使用维护，操作更加规范，更直观。

电源选用标准插座，具有带灯光的开关及保险丝，使装置更规范安全。

高压电源采用U盘式设计，方便插拔。

采用灰尘传感器计算环境空气质量累计的PM2.5颗粒的数值，进而确定回收卷轴卷动更换滤网的时间，实现了智能换网功能。

电极支架采用模块化设计，可以安放多种电极（包括但不限于丝状电极、带状电极等），并且通过支架数量的调整可以使装置实现多种尺寸的自由变换。支架上还设置卡限位，方便高压线的走线。电极支架上安装了4条网带电晕电极。

设计自锁弹片卡扣（塑料或金属）便于盖板关闭后自动锁紧。

采用风阻为6Pa的 60克/平方米的驻极体滤网，储备轴上盘卷了10米长驻极体滤网。

蜂窝板电极是一张矩形的5mm厚、3mm孔径的铝蜂窝芯。

在开机状态下，默认放电模式是每间隔1小时，电晕电极对蜂窝板电极放电5分钟；还可选择灭菌放电模式，电晕电极对蜂窝板电极以100Hz的脉冲频率连续放电。

试验结果：此装置安装于中央空调的回风口，风量600立方米每小时，在30立方米标准测试室内测试，默认放电模式工作时，PM2.5半小时净化率为94%，运行2小时后细菌总数小于50cfu/立方米；灭菌放电模式时，PM2.5半小时净化率为97%，运行2小时后细菌总数小于30cfu/立方米；两种放电模式均未检测到高于本底的臭氧浓度。

Claims (9)

1.一种全自动卷对卷空气净化装置，其特征在于，包括回收卷轴（1）、储备卷轴（2）、电极支架（3）、电晕电极（4）、电控盒（5）、电控板（6）、滤网（7）、蜂窝板电极（8）、步进电机（9）、横梁（10）、回收盒（11）和储备盒（12）；其中，滤网（7）的一端系在回收卷轴（1）上，回收卷轴（1）安装在回收盒（11）内，滤网（7）的另一端系在储备卷轴（2）上，滤网（7）盘卷在储备卷轴（2）上，储备卷轴（2）安装在储备盒（12）内；回收盒（11）和储备盒（12）通过两端的横梁（10）组成矩形框，滤网（7）的一部分展开在回收盒（11）和储备盒（12）之间的矩形框中；蜂窝板电极（8）设置在展开的滤网（7）的外侧，与回收盒（11）和储备盒（12）组装成一个整体；电极支架（3）设置在展开的滤网（7）的内侧，电极支架（3）上设置有电晕电极（4），电极支架（3）固定在回收盒（11）和储备盒（12）上；电控板（6）和步进电机（9）设置在电控盒（5）内；步进电机（9）的轴与回收卷轴（1）的轴连接，驱动回收卷轴（1）旋转；电控板（6）的低压输出线与步进电机（9）电气连接，电控板（6）的高压输出线分别与电晕电极（4）和蜂窝板电极（8）电气连接。

2.根据权利要求1所述的全自动卷对卷空气净化装置，其特征在于，所述回收盒（11）和储备盒（12）都是分体式结构；其中，回收盒（11）的盖板和储备盒（12）的盖板与蜂窝板电极（8）和横梁（10）组成翻盖（13），翻盖（13）可翻转，将回收卷轴（1）和储备卷轴（2）取出，便于更换全新的滤网；新安装时，储备卷轴（2）上储备有一年用量的驻极体滤网。

3.根据权利要求1所述的全自动卷对卷空气净化装置，其特征在于，所述电极支架（3）是由绝缘材料制成的栅格结构，栅格两端设有螺钉，螺钉将电晕电极（4）固定在电极支架（3）上。

4.根据权利要求1所述的全自动卷对卷空气净化装置，其特征在于，所述回收卷轴（1）与步进电机（9）同轴设置，回收卷轴1是主动卷轴，储备卷轴2是从动卷轴；步进电机（9）驱动回收卷轴（1）旋转，并通过一定时触发器或者设置在滤网（7）上的积尘量传感器触发步进电机（9）定期驱动回收卷轴（1）旋转，回收脏的滤网，并从储备卷轴（2）内带出新的滤网，实现滤网的更替。

5.根据权利要求1所述的全自动卷对卷空气净化装置，其特征在于，所述回收卷轴（1）和储备卷轴（2）的卷轴上均设置有卡簧，使回收卷轴（1）和储备卷轴（2）之间展开的滤网（7）平坦。

6.根据权利要求1所述的全自动卷对卷空气净化装置，其特征在于，设置在滤网（7）展开部分两侧的电晕电极（4）对蜂窝板电极（8）采用间歇放电方式，对滤网（7）进行自动反复驻极处理，使滤网（7）在使用过程中除尘效应不衰退，同时杀灭空气中和滤网（7）上的细菌，消除了二次污染。

7.根据权利要求6所述的全自动卷对卷空气净化装置，其特征在于，所述电晕电极（4）对蜂窝板电极（8）采用间歇放电方式有两种，一是周期性的直流放电，二是低频率的脉冲放电；周期性的直流放电是电晕电极（4）对蜂窝板电极（8）放电模式是直流放电，每隔1-2天放电3-8次，每次放电持续1-10分钟；低频率的脉冲放电是电晕电极（4）对蜂窝板电极（8）放电模式是持续的低频脉冲放电。

8.一种全自动卷对卷空气净化装置的驻极方法，其特征在于，首先，在新安装或者新展开滤网时，进行一次放电驻极处理；然后，在滤网的整个使用过程中，定时对滤网进行放电驻极处理。

9.根据权利要求8所述的驻极方法，其特征在于，在新安装或者新展开滤网时，进行一次放电驻极处理，时间1-10分钟；在使用过程中进行放电驻极处理，采用进行间歇性放电方式；间歇性放电方式有两种：一是周期性的直流放电；二是低频率的脉冲放电；周期性的直流放电是电晕电极对蜂窝板电极放电模式是直流放电，每隔1-2天放电3-8次，每次放电持续1-10分钟；低频率的脉冲放电是电晕电极对蜂窝板电极放电模式是持续的低频脉冲放电。