CN108176513A - 一种基于机动车的大气雾霾净化装置及使用方法 - Google Patents

一种基于机动车的大气雾霾净化装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

一种基于机动车的大气雾霾净化装置及使用方法，包括静电集尘器、供电系统及控制系统；所述静电集尘器包括壳体、电晕极、收尘极和纱网；壳体的相对的两侧开口，并且开口的两侧壁上设置有纱网，壳体内设置有收尘极和电晕极；供电系统及控制系统均与静电集尘器相连。本发基于静电吸附的原理，装于机动车车顶、前杠或后盖等处。当机动车行驶时，空气自然流过静电集尘器，静电集尘器电晕极周围的气体电离，产生电晕放电，空气中的PM10和PM2.5等颗粒物荷电后在电场力的作用下运动到收尘极被收集吸收，实现除霾的作用。由于汽车行驶过程中空气气流量非常大，因此本发明可达到很强的雾霾净化作用，且不需要额外的电能来驱动风机使空气流动。

Description

一种基于机动车的大气雾霾净化装置及使用方法
技术领域
本发明涉及对于空气中颗粒物的吸收，涉及静电吸附技术，具体涉及一种基于机动车的大气雾霾净化装置及使用方法。
背景技术
从2013年起，雾霾开始席卷中国大大小小的各个城市。城市工业化的发展带动着经济的发展，却极大地影响了环境，雾霾正是这种飞速发展下诞生的副产品。城市的雾霾来源于燃煤、机动车燃油、工业使用燃料、扬尘等，其主要组成为二氧化氮、二氧化硫以及可吸入颗粒物(即PM10)，其中可吸入颗粒物为造成雾霾的罪魁祸首。
雾霾治理的研究大体可分为两种途径。其一是从源头上治理，即减少排放。然而在清洁能源开采发展技术尚不成熟且人类对能源的需求与日俱增的情况下，减少化石能源的使用是不现实的。所以采取第二种方法——雾霾散布途径上的治理，在目前看来显得更为关键。现有很多以第二种治理思想下的除霾方案，例如大量植树造林，购置多功能抑尘车(雾炮车)等。
就现行的公共除霾技术方案而言，城市地区人口众多，植树绿化面积较小，除霾作用十分有限。雾炮车喷射的水雾颗粒极为细小，达到微米级，在雾霾天气可以进行液雾降尘、分解淡化空气中的颗粒浓度、能有效分解空气中的污染颗粒物、尘埃等，有效缓解雾霾，但是雾炮车对小颗粒污染物作用不大，而对大颗粒污染物只能起短期抑制作用，并且造价昂贵，大量购置成本太高，因此只能靠频繁作业以维持净化效果。
现有的小型除尘器所应用的除尘技术主要有过滤式与静电式两种。过滤式除尘器是使含尘气体通过一定的过滤材料来达到分离气体中固体粉尘的一种高效除尘设备，一般主要通过以下3种方式捕获微粒：直接拦截，惯性碰撞，布朗扩散机理，其对细小颗粒物收集效果好，但是过滤式除尘器风阻较大，且对于更细小的颗粒物清除效果不佳，效率较低，容易堵塞。如果要对直径更小的颗粒进行过滤，那么成本和风阻都会显著增加。静电除尘是利用高压静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法，具有除尘效率高、阻力损失小、耗能小、处理气体范围大等优点。静电除尘的应用包括工业电除尘器和家用静电净化器，其均需要额外增加使得空气流动。此外，工业电除尘器设备复杂，而家用静电净化器会产生臭氧，造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于机动车的大气雾霾净化装置及使用方法，在机动车行驶过程中吸收可吸入颗粒物；该装置的优点是体积小巧、吸收效率高、成本低廉且使用成本几乎为0。
为实现上述目的，本发明采用以下的方案来实现：
一种基于机动车的大气雾霾净化装置，包括静电集尘器、供电系统及控制系统；所述静电集尘器包括壳体、电晕极、收尘极和纱网；壳体的相对的两侧开口，并且开口的两侧壁上设置有纱网，壳体内设置有收尘极和电晕极；供电系统及控制系统均与静电集尘器相连。
本发明进一步的改进在于，壳体开口的一侧为入口侧，另一侧为出口侧，入口侧的纱网的孔径小于出口侧的纱网的孔径；壳体采用流线型结构；壳体固定在机动车的车顶、后盖上方或前杠处；静电集尘器的布置方式为单区式或双区式。
本发明进一步的改进在于，静电集尘器为板式结构或管式结构。
本发明进一步的改进在于，供电系统由电源和高压发生器组成，电源采用电线或无线传输的方式与高压发生器连接；高压发生器一个输出端与电晕极相连，高压发生器另一个输出端与收尘极连接并接地。
本发明进一步的改进在于，电源为机动车的供电系统、充电电池、太阳能电池板或微型风力发电机。
本发明进一步的改进在于，控制系统包括电源手动开关、电源遥控开关、电机、继电器、单片机以及多个雨雪传感器，电源手动开关和电源遥控开关均与电源相连；每个雨雪传感器连接有一个继电器，多个继电器串联，串联后的多个继电器的一端与电源正极相连，串联后的多个继电器的一端经高压发生器与电源的负极相连；或每个雨雪传感器均与单片机相连，单片机与高压发生器相连。
本发明进一步的改进在于，多个雨雪传感器设置在壳体内部与壳体外表面；
壳体外布置导轨式防水层，导轨式防水层包括柔性防水层，柔性防水层与电机相连，电机能够控制柔性防水层的放下或收回。
一种净化装置的使用方法，将净化装置安装在机动车外某处，在机动车行驶过程中，空气自然高速流过净化装置，通过静电集尘器静电吸附来流空气中的雾霾颗粒，实现大气净化的作用。
本发明进一步的改进在于，每个雨雪传感器均连接至单片机，单片机根据雨雪传感器的输入信号自动控制与高压发生器的相连的电源的通断，或由每个雨雪传感器控制一个继电器的通断，多个继电器串联；由多个串联的继电器控制与高压发生器的相连的电源的通断。
本发明进一步的改进在于，通过采用胶粘、强力磁铁或地脚螺栓将净化装置固定在机动车的车顶、后盖上方或前杠处。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明提供的基于机动车的大气除霾净化装置结构简单，功能强大，成本低廉，安装、拆卸、清理方便，在雾霾来临的秋冬季节只需要将其安装于机动车上并定期进行小工作量的清理，便可持续发挥作用。另外，该发明巧妙地利用了机动车数量众多、运行范围广的特点，作为公益类装置，它几乎不会对机动车主造成不便，易于普及，并且它的普及可以显著地降低雾霾的含量，净化城市的空气。本发明的净化装置作为一种可移动式的可吸入颗粒物收集空气净化装置，可以安装于各类车辆的前端，顶部及尾部，具有轻便高效，成本低廉的优点。城市的机动车数量剧增，如果给每一辆机动车都装上这种静电除霾装置，对雾霾的控制效果将非常显著。
本发明的净化装置安基于静电吸附的原理，装于机动车车顶、前杠或后盖等处。当机动车行驶时，空气自然流过静电集尘器，静电集尘器电晕极周围的气体电离，产生电晕放电，空气中的PM10和PM2.5等颗粒物荷电后在电场力的作用下运动到收尘极被收集吸收，实现除霾的作用。由于汽车行驶过程中空气气流量非常大，因此本发明可达到很强的雾霾净化作用，且不需要额外的电能来驱动风机使空气流动；净化装置可以手动控制，也可以使用与雨雪传感器相连的单片机或继电器自动控制实现雨雪保护。本发明的雾霾气流量净化装置清洗方便且多样，可用过高压空气，喷水等方式，雾霾净化装置由高压空气或水进行清洗，也可采用振动、声波等方式清灰。另外，机动车主可以在确保电源关闭的情况下，在洗车时同时将净化装置清洗，或由政府成立公益站点，当净化装置中的雾霾集聚到一定量时，机动车车主驶至公益站点进行净化装置的更换，公益站点对收集的净化装置进行清洗后循环配发。
附图说明
图1为大气雾霾净化装置安装于机动车顶的实例。
图2为雾霾净化装置结构图。
图3为单区板式集尘器结构图。
图4为双区板式集尘器结构图。
图5为管式集尘器结构图。
图6为继电器控制高压发生器通断电路图。
图7为单片机控制高压发生器通断电路图。
图8为继电器控制柔性防水层电路图。
图9为单片机控制柔性防水层电路图。
图中，1为静电集尘器、2为供电系统、3为控制系统、4为壳体、5为电晕极、6为收尘极、7为纱网、8为雨雪传感器、9为柔性防水层、10为电机、11为继电器、12为高压发生器、13为单片机，14为雾霾净化装置，15为机动车。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种能安装在机动车上吸收雾霾、净化空气的大气雾霾净化装置。参照图1，该雾霾净化装置14可固定在机动车15的车顶、后盖上方或前杠处等，其整体外形可采用流线型设计以减小风阻。该装置通过抓手与机动车行李架相连接来进行固定，或者采取胶粘、强力磁铁或地脚螺栓等实现与机动车的固定。
参照图2，该装置由三部分组成：静电集尘器1、供电系统2及控制系统3。所述静电集尘器1包括壳体4、电晕极5、收尘极6和纱网7。壳体4的相对的两侧开口，并且开口的两侧壁上设置有纱网7，壳体4内设置有收尘极6和电晕极5。壳体底板采用柔性材料，便于加工安装，使得底部可以与车体完美贴合，缓震减冲增加稳定性。供电系统2及控制系统3均与静电集尘器1相连。供电系统2与控制系统3位于壳体侧壁上，并进行防水密封处理。
所述壳体4的前后开口的两侧均安装纱网7，一侧为入口侧，另一侧为出口侧，入口侧纱网致密，以阻止大颗粒物、杂质及蚊虫进入静电集尘器内部，引起电晕放电或电极损坏等；出口侧纱网较入口侧稀疏，以减少风阻，主要是防止树叶、垃圾等杂物进入静电集尘器1内部。壳体4采用流线型结构，能够减少风阻，增加稳定性，保证车辆气动性能的前提下，可以有好的吸收效果。
静电集尘器1布置方式可以为单区式，如图3所示。也可以为双区式，如图4所示；静电集尘器1还可以为板式结构，如图3和图4所示。也可以为管式结构，如图5所示。
所述供电系统2由电源和高压发生器12组成，电源采用电线或无线传输的方式与高压发生器12连接。电源可为机动车的供电系统或充电电池(锂电池或镍氢电池等)，或电源包括太阳能电池板以及与太阳能电池板相连的蓄电池，或电源包括微型风力发电机以及与风力发电机相连的微型蓄电池。当电源为太阳能电池板与蓄电池时，太阳能电池板设置在壳体上表面。当电源为微型风力发电机与蓄电池时，微型风力发电机设置于壳体4上表面或侧面。电源与高压发生器12相连，由高压发生器12输出一路或两路高电压，电压为1～15kV，高压可以为正，也可以为负。本发明可利用车载电源、蓄电池、风力发电、太阳能发电等多种供电方式。
高压发生器12一个输出端与电晕极5相连，电晕极5可以为正极，也可以为负极。高压发生器12另一个输出端与收尘极6连接并接地。由于本发明应用于室外，不受室内臭氧浓度的限制，且机动车行驶过程中风速较大，能够有效降低臭氧的生成量，因此电晕极可以为负极，以降低起晕电压，并提高集尘效率。也可以室内静电净化器相同，电晕极为正极，进一步降低臭氧的生成量。
所述控制系统3包括雨雪传感器8、电源手动开关、电源遥控开关、电机10、继电器11以及单片机13，电源手动开关和电源遥控开关均与电源相连，电源手动开关和电源遥控开关均用于控制净化装置的电源的通断，控制系统可手动控制，也可通过遥控开关控制。参见图6，每个雨雪传感器8连接有一个继电器11，多个继电器11串联，串联后的多个继电器的一端与电源正极相连，串联后的多个继电器的一端经高压发生器12与电源的负极相连；或每个雨雪传感器8均与单片机13相连，单片机13与高压发生器12相连，参见图7。高压发生器12可以输出固定高电压，也可由单片机13控制输出为可变高电压。
雨雪传感器8与继电器11相连，电源的通断也可由雨雪传感器8控制继电器11进行控制，如图6和图8所示，雨雪传感器8与单片机13相连，电源的通断也可由单片机13控制，如图7和图9所示。
此外，还可在壳体4外布置导轨式防水层，导轨式防水层包括柔性防水层9，柔性防水层9与电机10相连。柔性防水层9设置在壳体顶部，遇洒水或雨雪时可遮盖静电集尘器的壳体的进、出口。电机10用于控制柔性防水层9的放下或收回。
壳体4内部与壳体4外表面安装多个雨雪传感器8，由每个雨雪传感器8控制一个继电器11的通断，多个继电器11串联。当遇洒水或雨雪天气时，由多个串联的继电器11控制高压发生器12的电源的通断，如图6所示，或由电机10自动放下柔性防水层9，如图8所示。当每个雨雪传感器8均干燥后，自动接通高压发生器12的电源，或通过电机10自动打开柔性防水层9。或者，每个雨雪传感器8均连接至单片机13，单片机13根据雨雪传感器8的输入信号自动控制高压发生器12的电源的打开和关闭。当遇洒水或雨雪天气时，由单片机13自动控制关闭高压发生器12的电源，或自动放下柔性防水层9；当每个雨雪传感器均干燥后，由单片机13自动控制接通高压发生器12的电源，或自动打开柔性防水层9。
由于汽车行驶过程中空气气流量非常大，因此本发明可达到很强的雾霾净化作用，且不需要额外的电能来驱动风机使空气流动。
关于该净化装置的清洁，机动车主可以在确保电源关闭的情况下，在洗车时同时将净化装置清洗，或由政府成立公益站点，当净化装置中的雾霾集聚到一定量时，机动车车主驶至公益站点进行净化装置的更换，公益站点对收集的净化装置进行清洗后循环配发。
本发明的雾霾净化装置基于静电吸附的原理，将雾霾净化装置固定安装于机动车外某处，当机动车在行驶过程中，空气高速流过净化装置进行静电吸附，静电集尘器电晕极周围的气体电离，产生电晕放电，空气中的PM10和PM2.5等颗粒物荷电后在电场力的作用下运动到收尘极被收集吸收，实现除霾的作用。
本发明的雾霾净化装置可设置手动开关，也可设置遥控开关，由手动或遥控控制净化装置电源的打开或关闭。本发明的雾霾气流量净化装置清洗方便且多样，可用过高压空气，喷水等方式，雾霾净化装置由高压空气或水进行清洗，也可采用振动、声波等方式清灰。清洗过程可以通过个人或公益部门完成。
本发明提供的基于机动车的大气除霾净化装置结构简单，功能强大，成本低廉，安装、拆卸、清理方便，在雾霾来临的秋冬季节只需要将其安装于机动车上并定期进行小工作量的清理，便可持续发挥作用。另外，该发明巧妙地利用了机动车数量众多、运行范围广的特点，作为公益类装置，它几乎不会对机动车主造成不便，易于普及，并且它的普及可以显著地降低雾霾的含量，净化城市的空气。
下面通过列举的形式，选择一些实施例来对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
雾霾净化装置安装在机动车后备箱后盖上，通过强力磁铁与后盖吸附固定。静电集尘器1布置方式为单区式，采用管式结构，如图5所示。电晕极5为负极，由于本发明应用于室外，不受室内臭氧浓度的限制，且机动车行驶过程中风速较大，能够有效降低臭氧的生成量，因此电晕极5可以为负极，以降低起晕电压，并提高集尘效率。雾霾净化装置使用汽车供电系统的直流电供电，高压发生器12为固定负压输出，电压为-7kV，负压输出端连接至电晕极5，高压发生器12另一端输出与收尘极6相连并接地。雾霾净化装置的电源由手动开关进行开启和关闭。当遇到雨雪或洒水时，由雨雪控制器8输出信号至继电器11，继电器11控制电机10放下柔性防水层9。当每个雨雪传感器8均干燥后，继电器11控制电机10收回柔性防水层9。当雾霾净化装置使用一段时间后，由机动车司机驶至公益站点进行更换，公益站点将回收的净化装置进行水洗，清洗并烘干后重新配发投入使用。
实施例2
雾霾净化装置安装在机动车车头散热器出口百叶窗上，由夹具进行固定。静电集尘器1布置方式为单区式，采用板式结构，如图3所示。电晕极5为负极，雾霾净化装置使用锂电池进行供电，锂电池安装在供电系统2位置处并进行防水处理。高压发生器12为固定负压输出，电压为-8kV，负压输出端连接至电晕极5，高压发生器12另一端输出与收尘极6相连并接地。雾霾净化装置的电源由遥控开关进行开启和关闭。雨雪控制器8输出信号至单片机13，当遇到雨雪或洒水时，单片机13控制电机10放下柔性防水层9。当每个雨雪传感器8均干燥后，单片机13控制电机10收回柔性防水层9。当雾霾净化装置使用一段时间后，由机动车司机驶至公益站点进行更换，公益站点使用压缩空气将将回收的净化装置清洗干净，重新配发投入使用。
实施例3
雾霾净化装置安装在机动车车顶，与行李架扶手通过螺栓固定。集尘器1布置方式为双区式，采用板式结构，如图4所示。与家用静电净化器相同，电晕极5为正极，可以减少大气中臭氧的生成量。净化装置使用太阳能电池板并结合蓄电池供电的方式，太阳能电池板设置在壳体4的上表面，蓄电池安装在供电系统2位置处并进行防水处理。高压发生器12为固定两路正压输出，电晕极电压为10kV，收尘极6电场电压为5kV。高压发生器10kV高压输出端连接至电晕极5。收尘极6一极与5kV高压输出端连接，另一极与高压发生器12另一端输出相连并接地。净化装置的电源由遥控开关进行开启和关闭。雨雪控制器8连接至继电器11，由多个继电器11进行串联，当遇到雨雪或洒水时，继电器11自动控制切断高压发生器12的电源。当每个雨雪传感器8均干燥后，继电器11自动接通高压发生器12的电源。当机动车司机在洗车时，使用遥控开关关闭净化装置的电源，将雾霾净化装置与机动车同时进行清洗。
实施例4
雾霾净化装置安装在机动车车顶，由强力磁铁固定在车顶上。静电集尘器1布置方式为双区式，采用板式结构，如图4所示。电晕极5为负极，以降低起晕电压，并提高集尘效率。净化装置使用微型风力发电机并结合蓄电池供电的方式，风力发电机设置在壳体4的上面，蓄电池安装在供电系统2位置处并进行防水处理。高压发生器12为可变两路负压输出，负压大小由单片机进行调节。电晕极电压为-7kV，收尘极6电场电压为-3kV。高压发生器-8kV高压输出端连接至电晕极5。收尘极6一极与-3kV高压输出端连接，另一极与高压发生器12另一端输出相连并接地。净化装置的电源由手动开关进行开启和关闭。多个雨雪控制器8连接至单片机13，当遇到雨雪或洒水时，单片机13自动控制切断高压发生器12的电源。当每个雨雪传感器8均干燥后，单片机13自动接通高压发生器12的电源。当净化装置使用一段时间后，可由机动车司机手动关闭净化装置的电源，使用车载吸尘器对雾霾净化装置进行清洗。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于机动车的大气雾霾净化装置，其特征在于，包括静电集尘器(1)、供电系统(2)及控制系统(3)；所述静电集尘器(1)包括壳体(4)、电晕极(5)、收尘极(6)和纱网(7)；壳体(4)的相对的两侧开口，并且开口的两侧壁上设置有纱网(7)，壳体(4)内设置有收尘极(6)和电晕极(5)；供电系统(2)及控制系统(3)均与静电集尘器(1)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于机动车的大气雾霾净化装置，其特征在于，壳体(4)开口的一侧为入口侧，另一侧为出口侧，入口侧的纱网(7)的孔径小于出口侧的纱网的孔径；壳体(4)采用流线型结构；壳体固定在机动车的车顶、后盖上方或前杠处；静电集尘器(1)的布置方式为单区式或双区式。
3.根据权利要求1所述的一种基于机动车的大气雾霾净化装置，其特征在于，静电集尘器(1)为板式结构或管式结构。
4.根据权利要求1所述的一种基于机动车的大气雾霾净化装置，其特征在于，供电系统(2)由电源和高压发生器(12)组成，电源采用电线或无线传输的方式与高压发生器(12)连接；高压发生器(12)一个输出端与电晕极(5)相连，高压发生器(12)另一个输出端与收尘极(6)连接并接地。
5.根据权利要求4所述的一种基于机动车的大气雾霾净化装置，其特征在于，电源为机动车的供电系统、充电电池、太阳能电池板或微型风力发电机。
6.根据权利要求4所述的一种基于机动车的大气雾霾净化装置，其特征在于，控制系统(3)包括电源手动开关、电源遥控开关、电机(10)、继电器(11)、单片机(13)以及多个雨雪传感器(8)，电源手动开关和电源遥控开关均与电源相连；每个雨雪传感器(8)连接有一个继电器(11)，多个继电器(11)串联，串联后的多个继电器的一端与电源正极相连，串联后的多个继电器的一端经高压发生器(12)与电源的负极相连；或每个雨雪传感器(8)均与单片机(13)相连，单片机(13)与高压发生器(12)相连。
7.根据权利要求6所述的一种基于机动车的大气雾霾净化装置，其特征在于，多个雨雪传感器(8)设置在壳体(4)内部与壳体(4)外表面；
壳体(4)外布置导轨式防水层，导轨式防水层包括柔性防水层(9)，柔性防水层(9)与电机(10)相连，电机(10)能够控制柔性防水层(9)的放下或收回。
8.一种基于权利要求7所述的净化装置的使用方法，其特征在于，将净化装置安装在机动车外某处，在机动车行驶过程中，空气自然高速流过净化装置，通过静电集尘器静电吸附来流空气中的雾霾颗粒，实现大气净化的作用。
9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，每个雨雪传感器(8)均连接至单片机(13)，单片机(13)根据雨雪传感器(8)的输入信号自动控制与高压发生器(12)的相连的电源的通断，或由每个雨雪传感器(8)控制一个继电器(11)的通断，多个继电器(11)串联；由多个串联的继电器(11)控制与高压发生器(12)的相连的电源的通断。
10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，通过采用胶粘、强力磁铁或地脚螺栓将净化装置固定在机动车的车顶、后盖上方或前杠处。
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