CN108014925A - 一种静电水离子体空气净化模块 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种静电水离子体空气净化模块，涉及空气净化领域；包括引液装置、集尘板阵列、电离荷电板阵列、高压模块和风扇；集尘板阵列包括至少一排集尘板，集尘板为外表面包覆有绝缘材料的导电材料；引液装置用于向集尘板阵列引流液体，使集尘板表面有液体流过；集尘板阵列前方为与集尘板极性相反、用于电离空气的电离荷电板阵列，电离荷电板阵列包括至少一排导电板；高压模块为集尘板阵列和电离核电板阵列提供高压；集尘板阵列后方为风扇，风扇用于引流空气以使空气依次流过电离荷电板阵列和集尘板阵列。本发明能够吸附较大颗粒物，不会造成二次污染，无需清洗，并能够大大降低臭氧的产生量，真正实现无耗材处理空气中颗粒物、TVOC等有害物质。

Description

一种静电水离子体空气净化模块

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，特别涉及一种静电水离子体空气净化模块。

背景技术

随着经济的高速发展，不可避免的造成了各种对环境的破坏，全国各地大中小城市爆发大面积的雾霾天气，其中形成雾霾天气的主要因素PM2.5逐渐得到人们的注意，成为热议的话题。PM2.5是指空气动力学直径不大于2.5μm的大气颗粒物(气溶胶)，因其能够进入人体肺泡，世界卫生组织称之为可吸入肺颗粒物。PM2.5的化学成分包括无机成分、有机成分、微量金属元素、元素碳、生物物质等。其主要来源为日常发电、工业生产、汽车尾气等过程中经过燃烧而排放的残留物。由于PM2.5能够直接通过人体的呼吸进入人体肺泡，且PM2.5容易附着携带病菌、重金属、有机化合物等有害物质，其中这些物质中不乏一些致癌物质，如铅汞等重金属、多环芳氢等有机物、致癌菌等，对人体造成极大的危害。PM2.5较TSP、PM10粒径更小，在大气中存留时间长、传播距离远，易附着有害物质使其毒性大幅增大，对空气质量、大气能见度、人体健康以及大气能量平衡影响巨大。联合国环境规划署曾有公布报告称，大气中的PM2.5每立方米增加的浓度上升20微克，中国和印度每年将会有34万人死亡。

伴随PM2.5的产生同时也会生成挥发性有机化合物(VOCs)，其被定义为任何能参与大气光化学反应的有机化合物，同样对人体的健康和自然环境造成危害，主要来源于建筑装饰、工业发电、工业废气、汽车尾气、工业污水、垃圾处理、家用燃料等等，长期居住挥发性有机化合物的室内，容易引起慢性中毒，损害身体系统造成分泌失调，苯、二甲苯还可能损害生命系统引发白血病，对于孕妇及儿童的伤害更大，造成畸形儿的几率远远高于常人，对儿童的智力发育造成严重影响。

PM2.5、VOCs对人体健康和自然环境都造成很大的危害，人们也因此积极研究相关设备、机器、技术对脏空气进行净化。目前市面上绝大多数空气净化技术采用多层滤网过滤吸附和金属极板式高压静电吸附。多层滤网过滤存在风阻大、滤网寿命短需要定期更换、通过HEPA无法过滤PM0.1以下的颗粒物，过滤粉尘极容易造成滤网迅速堵塞影响其净化效果，通过活性炭滤网吸附的甲醛、甲苯、VOCs容易饱和脱附造成二次污染。目前，金属极板式高压静电吸附技术分为单区静电吸附技术和双区静电吸附技术。金属极板式高压静电吸附采用高压静电吸附原理，利用高压激发离子体对空气进行催化荷电，相反的电极集尘板对催化后空气中的颗粒物进行吸附收集，从而达到净化的效果。但是在实际使用过程中，其具有如下缺点：①难以吸附较大颗粒物；②吸附后的颗粒物在集尘板上被收集变大，不断流动的空气使变大的颗粒物脱附回到空气中造成二次污染；③长期在高压吸附状态下的颗粒物被高压氧化炭化，与金属集尘板结垢融为一体，实际使用过程中难以清洗，需要购买昂贵的大功率超声波清洗机才能进行清洗且清洗效果并不好，通过手刷、冲洗等清洁难以对其进行清洗干净，清洗不干净的集尘板在接下来的使用中难以达到良好的净化效果；④静电集尘板的容尘量有限，短时间就会造成饱和，严重影响后续良好的净化效果，与其宣称的无耗材净化效果相差甚远；⑤为了达到一定的净化效果需要非常高的高压对空气电离击穿，极易电离击穿空气产生臭氧，同时被荷电的空气及空气中的微粒经过相反电极的集尘板，其在集尘板表面发生碰撞的过程中造成高压放电产生臭氧，二者共同产生的臭氧量随空气中的湿度变化越发明显，湿度越大臭氧超标约严重，超标的臭氧浓度对人体同样造成伤害，国际臭氧协会定义的臭氧浓度标准为0.1ppm接触10小时；美国为0.1ppm，接触8小时；德、法、日本为0.1ppm；中国为0.16mg/m3，金属极板式单区高压静电吸附技术或者双区高压静电吸附技术在使用过程中臭氧往往都是超标十几倍以上甚至更高。

发明内容

本发明提出一种静电水离子体空气净化模块，能够吸附较大颗粒物，不会造成二次污染，无需清洗，并能够大大降低臭氧的产生量，净化效率高，结构简单，成本低廉，便于维护，真正实现无耗材处理空气中颗粒物、TVOC等有害物质。

本发明的技术方案是这样实现的：一种静电水离子体空气净化模块，包括引液装置、集尘板阵列、电离荷电板阵列、高压模块和风扇；集尘板阵列包括至少一排集尘板，集尘板为外表面包覆有绝缘材料的导电材料；引液装置用于向集尘板阵列引流液体，使集尘板表面有液体流过；集尘板阵列前方为与集尘板极性相反、用于电离空气的电离荷电板阵列，电离荷电板阵列包括至少一排导电板；高压模块为集尘板阵列和电离核电板阵列提供高压；集尘板阵列后方为风扇，风扇用于引流空气以使空气依次流过电离荷电板阵列和集尘板阵列。

进一步的技术方案，导电板采用钨丝、针尖导体或碳刷中的一种进行放电。

进一步的技术方案，采用针尖导体放电的导电板包括导电板本体和针尖导体，至少两个针尖导体尖端朝外固定于导电板本体上。

进一步的技术方案，采用钨丝放电的导电板包括钨丝和导电钩，钨丝两端与连接导电钩，导电钩与高压模块连接。

进一步的技术方案，采用碳刷放电的导电板包括导电板本体和碳刷，至少两个碳刷的刷头朝外固定于导电板本体上。

进一步的技术方案，引液装置向集尘板阵列引流的液体为水。

进一步的技术方案，相邻两个导电板之间还交错排列有电压为零的零极板或与导电板极性相反的极板。

进一步的技术方案，引液装置包括抽水电机、导管、放液槽和集液槽，放液槽和集液槽分别位于集尘板阵列的上方和下方，抽水电机通过导管将集液槽中的水输送至放液槽，放液槽底端设有若干通孔。

进一步的技术方案，高压模块包括第一高压模块和第二高压模块，第一高压模块与第二高压模块极性相反，第一高压模块与电离荷电板阵列连接，第二高压模块与集尘板阵列连接。

进一步的技术方案，绝缘材料为ABS、PP、FR-4或高分子绝缘材料。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的电离荷电板采用钨丝、针尖导体或者碳刷将空气及空气中的微粒电离，使空气及空气中的微粒带有与导电板极性相同的电荷，与导电板相反的集尘板为外表面包覆有绝缘材料的导电材料，引液装置将水引向集尘板阵列使集尘板外表面有水流过，在风扇和集尘板的共同作用下，带电的空气及空气中的微粒吸附于极性相反的集尘板外表面。由于集尘板外表面被绝缘材料包裹，相反极性高压之间不直接碰撞释放能量，因此，几乎完全杜绝了臭氧的产生；

(2)由于集尘板外表面有水流流过，空气及空气中的微粒能够随水流流入集液槽，因此集尘板表面不会产生污垢，在使用时，只需定期换水即可，维护简单方便；集尘板表面不会产生污垢，更不会有较大污垢的产生，因此完全杜绝了二次污染；

(3)较大颗粒物也能够随水流流入集液槽，因而本发明对较大颗粒物具有很好的净化效果；

(4)荷电后的空气及空气中的微粒吸附于集尘板外表面，与绝缘材料表面流过的水流进行碰撞，碰撞释放的能量对水进行电离，在水体表面电离水分子形成水离子体，水离子包含(H₂0^-，H₂0₂ ^-，OH^-，H⁺等离子结合体成分)，形成的水离子体与吸附到水体表面和水中的VOCs发生氧化还原反应，将VOCs分解成CO₂和H₂0，同时形成的水离子体对吸附空气中的细菌进行杀灭分解并始终维持水体不滋生细菌。

(5)采用水将吸附于集尘板表面的VOCs及微粒带入集水槽，无需更换集尘板，集尘板的使用寿命长，真正实现无耗材处理空气中颗粒物、TVOC等有害物质；

本发明净化效率高，结构简单，成本低廉，便于维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1电离荷电板阵列的结构示意图；

图3为本发明实施例2的结构示意图；

图4为本发明实施例2电离荷电板阵列的结构示意图；

图5为本发明实施例3电离荷电板阵列的结构示意图；

图6为本发明实施例4电离荷电板阵列的结构示意图；

图7为本发明实施例5电离荷电板阵列的结构示意图；

图8为本发明集尘板的结构原理图；

图9为本发明风扇引流空气的工作原理图；

图10为本发明电离荷电板阵列与集尘板阵列带电原理图。

在图中：1—风扇；2—抽水电机；3—放液槽；4—集液槽；5—导管；6—第一高压模块；7—第二高压模块；8—集尘板；9—钨丝；10—零极板，11—导电板，12—针尖导体，13—导电钩，14—碳刷，15—绝缘材料，16—水。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1

如图1所示，本发明提出的一种静电水离子体空气净化模块，包括风扇1、引液装置、集尘板阵列、电离荷电板阵列和高压模块。集尘板阵列包括至少一排集尘板8，集尘板8为外表面包覆有绝缘材料的导电材料，导电材料材料采用铜、铁等可导电材料，绝缘材料绝缘材料为ABS、PP、FR-4或高分子绝缘材料等绝缘材料中的一种。

引液装置用于向集尘板阵列引流液体，使集尘板8表面有液体流过。引液装置包括抽水电机2、导管5、放液槽3和集液槽4，放液槽3和集液槽4分别位于集尘板阵列的上方和下方，抽水电机2通过导管5分别与放液槽3和集液槽4连接，抽水电机2通过导管5将集液槽3中的水输送至放液槽4。放液槽3和集液槽4均为顶端开口的长方形槽，放液槽3的底端设有若干通孔，液体从通孔流向集尘板8，使得集尘板8外表面有液体流过，该液体可以是成本低廉的水。抽水电机2将集液槽4的水抽向放液槽3，使得水得到循环利用，在使用时只需定期换水即可。如图8所示，集尘板8外表面包覆有绝缘材料15，绝缘材料15表面有水16流过。

集尘板阵列前方为与集尘板极性相反、用于电离空气的电离荷电板阵列，本实施例中，电离荷电板阵列为钨丝阵列。如图1所示，一排钨丝9位于集尘板阵列前方。如图2所示，钨丝9两端连接有导电钩13，导电钩13与高压模块连接。

高压模块为集尘板阵列和电离核电板阵列提供高压，高压模块包括第一高压模块6和第二高压模块7，第一高压模块6与第二高压模块7极性相反，第一高压模块6通过导线与电离荷电板阵列连接，第二高压模块7通过导线与集尘板阵列连接。如图1中所示，第一高压模块6与钨丝9通过导线连接，第二高压模块7与集尘板8通过导线连接，第一高压模块和第二高压模块分别为钨丝9和集尘板8提供高压。

如图9所示，集尘板阵列后方为风扇1，风扇1用于引流空气以使空气依次流过电离荷电板阵列和集尘板阵列。

第一高压模块6向钨丝阵列提供高压，高压可以是正高压或者负高压，那第二发生器7向集尘板阵列提供与钨丝阵列极性相反的负高压或者正高压。钨丝9两端加上高压后，将钨丝9周围的空气及空气中的微粒电离荷电，使大量空气和微粒带上与钨丝9极性相同的电荷。集尘板8由于与带电的空气及空气中的微粒极性相反，从而将空气及空气中的微粒吸附于外表面。而集尘板8的外表面有水流过，荷电后的空气及空气中的微粒与水流进行碰撞，碰撞释放的能量对水进行电离，在水体表面电离水分子形成水离子体，水离子包含H₂0^-,H₂0₂ ^-,OH^-,H⁺等离子结合体成分，形成的水离子体与吸附到水体表面和水中的VOCs发生氧化还原反应，将VOCs分解成CO₂和H₂0，同时形成的水离子体对吸附空气中的细菌进行杀灭分解并始终维持水体不滋生细菌。

实施例2

如图3和图4所示，与实施例1不同的是，相邻两个钨丝9之间还交错排列有电压为零的零极板10或与钨丝极性相反的极板。如图3所示，钨丝9和零极板10或与钨丝9极性相反的极板分别通过导线连接第一高压模块6的两个输出端。与电离荷电区对应的，相邻的两片集尘板8分别通过导线连接第二高压模块7的两个输出端，该两个输出端与第一高压模块6的两个输出端的极性相同。零极板10或者与钨丝9极性相反的极板为金属导体，其材质可以是铜或者铁中的一种，其外表面可包覆有绝缘材料。当钨丝9所加电压为正，两个相邻钨丝9之间的极板为零极板10时，在第一高压模块6的作用下，钨丝9与零极板之间形成高压正电场，空气和微粒被电离带上正电荷，在风扇1和集尘板阵列的共同作用下，空气和微粒吸附于集尘板8表面，由于集尘板8表面有水流过，空气及空气中的微粒被水带离集尘板8表面，随水流流入集液槽3。

本实施例相较于实施例1的优点在于，实施例1中，钨丝9在第一高压模块6的作用下，形成的电场为以钨丝9为中心的发散电场，因此被电离的空气及空气中的微粒在这样的电场作用下分布不集中。而本实施例由于相邻两个钨丝9之间设有零极板10，在第一高压模块6的作用下，零极板10与钨丝9之间形成导向性较强的电场，这样被电离的空气与微粒聚集在零极板10附近。此时，在与空气及空气中的微粒极性相反的集尘板8和风扇1的共同作用下，空气及空气中的微粒被带入集尘板8外表面。

实施例3

如图5所示，与实施例1不同的是，导电板11采用针尖导体12进行尖端放电，导电板11包括导电板本体和针尖导体12，针尖导体12尖端朝外固定于导电板本体上，导电板本体的两面都固定有针尖导体12，针尖导体12的材质可以是铜、铁或钨丝中的一种。当然，针尖导体12也可以只固定在导电板11的一面。

本实施例相较于实施例1的优点在于，本实施例采用针尖放电的方式，即尖端放电，针尖相较于钨丝更容易放电，其放电强度较大，形成的电场较强，因此，其电离空气及空气中的微粒的效率更高。

实施例4

如图6所示，与实施例2类似，带有针尖导体12的导电板11与零极板10或者与导电板11极性相反的极板交错排列，导电板11的两面均设有针尖导体12。当然，针尖导体12也可以只固定在导电板11的一面。

本实施例的优点与实施例2类似，即针尖导体12与零极板10或者与导电板11极性相反的极板之间形成电场，将空气及空气中的微粒向零极板10或者与导电板11极性相反的极板聚集，在风扇1和集尘板阵列的作用下，空气及空气中的微粒被带向集尘板阵列。

实施例5

如图7所示，与实施例2及实施例4不同的是，电离荷电板采用碳刷14进行尖端放电。导电板11包括导电板本体和碳刷14，若干碳刷14的刷头朝外固定于导电板本体两侧。当然，碳刷14也可以只固定在导电板11的一面。

本实施例的优点在于，相较于钨丝放电和针尖尖端放电，碳刷14更容易放电且能放出更多的电，因此单位体积内能电离更多的空气及空气中的微粒，其电离效率高。

下面结合图10对电离荷电板阵列与集尘板阵列带电情况说明，如图10(a)和图10(b)所示，为电离荷电板阵列全为导电板11的情况(如实施例1和实施例3)，如图10(a)所示，此时如果导电板11全部带正电，那集尘板8全部带负电。如图10(b)所示，此时如果导电板11全部带负电，那集电板8全部带正电。图10(c)-图10(e)为零极板10或与导电板极性相反的极板与导电板11交错分布的情况。如图10(c)所示，带有正电的导电板11与零极板10交错排列，那么此时集尘板8为零极板10与负极板交错排列。如图10(d)所示，带有负电的导电板11与零极板10交错排列，那么此时集尘板8为带有正电的集尘板8与不带电荷的集尘板8交错排列。如图10(e)所示，带有负电的导电板11与带有负电的导电板11交错排列，那么此时集尘板8为带有正电的集尘板8与带有负电的集尘板8交错排列。

本发明涉及的空气净化模块主要应用于空气净化器及新风系统，在应用时，结合空气净化器外壳或新风机外壳、空气净化器控制模块以及过滤网等一起构成空气净化装置。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种静电水离子体空气净化模块，其特征在于，包括引液装置、集尘板阵列、电离荷电板阵列、高压模块和风扇；所述集尘板阵列包括至少一排集尘板，集尘板为外表面包覆有绝缘材料的导电材料；所述引液装置用于向集尘板阵列引流液体，使集尘板表面有液体流过；所述集尘板阵列前方为与集尘板极性相反、用于电离空气的电离荷电板阵列，电离荷电板阵列包括至少一排导电板；所述高压模块为集尘板阵列和电离核电板阵列提供高压；集尘板阵列后方为风扇，所述风扇用于引流空气以使空气依次流过电离荷电板阵列和集尘板阵列。

2.根据权利要求1所述的一种静电水离子体空气净化模块，其特征在于，所述导电板采用钨丝、针尖导体或碳刷中的一种进行放电。

3.根据权利要求2所述的一种静电水离子体空气净化模块，其特征在于，采用针尖导体放电的导电板包括导电板本体和针尖导体，至少两个针尖导体尖端朝外固定于导电板本体上。

4.根据权利要求2所述的一种静电水离子体空气净化模块，其特征在于，采用钨丝放电的导电板包括钨丝和导电钩，钨丝两端与连接导电钩，所述导电钩与高压模块连接。

5.根据权利要求2所述的一种静电水离子体空气净化模块，其特征在于，采用碳刷放电的导电板包括导电板本体和碳刷，至少两个碳刷的刷头朝外固定于导电板本体上。

6.根据权利要求1所述的一种静电水离子体空气净化模块，其特征在于，所述引液装置向集尘板阵列引流的液体为水。

7.根据权利要求1所述的一种静电水离子体空气净化模块，其特征在于，相邻两个导电板之间还交错排列有电压为零的零极板或与导电板极性相反的极板。

8.根据权利要求1所述的一种静电水离子体空气净化模块，其特征在于，所述引液装置包括抽水电机、导管、放液槽和集液槽，放液槽和集液槽分别位于集尘板阵列的上方和下方，所述抽水电机通过导管将集液槽中的水输送至放液槽，所述放液槽底端设有若干通孔。

9.根据权利要求1所述的一种静电水离子体空气净化模块，其特征在于，所述高压模块包括第一高压模块和第二高压模块，第一高压模块与第二高压模块极性相反，第一高压模块与电离荷电板阵列连接，第二高压模块与集尘板阵列连接。

10.根据权利要求1所述的一种静电水离子体空气净化模块，其特征在于，所述绝缘材料为ABS、PP、FR-4或高分子绝缘材料。