CN109276964A - 一种负离子除霾结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种负离子除霾结构，包括：负离子发生器，用于产生电子；收集板，设置于正对所述负离子发生器位置处，用于收集霾颗粒；供电装置，电连接所述负离子发生器，用于为所述负离子发生器提供电源。本发明负离子除霾结构通过采用收集板，使发射极产生的电子形成定向的离子风，除霾效率高，收集的雾霾沉积于收集板，清洗时擦拭容易；无需额外的抽风装置，室内室外皆可使用。
Description
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种负离子除霾结构。
背景技术
霾，也称阴霾、灰霾，是指原因不明的大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒。近些年来，随着“霾”天气现象出现频率越来越高，导致空气质量逐渐恶化。霾中含有数百种大气化学颗粒物质，它们在人们毫无防范的时候侵入人体呼吸道和肺叶中，从而引起呼吸系统疾病、心血管系统疾病、血液系统、生殖系统等疾病，诸如咽喉炎、肺气肿、哮喘、鼻炎、支气管炎等炎症，长期处于这种环境还会诱发肺癌、心肌缺血及损伤。随着社会的经济发展水平越来越高，越来越多的城市受雾霾影响，尤其是特大城市。优先治理雾霾已经成为当前国家的重点工作。目前，常用的除霾手段包括人工降雨降雪、人工消雾、物理除霾。
中国专利文献CN20551820U公开了一种高速离子风自吸式低温等离子体空气净化设备，包括释放直流高压电的电源模块、起到支架作用的外壳、产生强电离场的发射极以及吸附各种粒子的集尘极；所述发射极包括一至多根针状导体，所述集尘极上开设有与每根针状导体相适配的圆孔，所述发射极上的一至多根针状导体从电源模块中引出并指向集尘极的圆孔，所述电源模块可拆卸集成固定在外壳上或与外壳分离布置，所述发射极与集尘极围合作用形成等离子体区域。由于采用低温等离子体技术，具有净化速度快，空气净化效果好，耗电量低，节能和静音效果显著。
然而，采用等离子体技术，其发射极电压可达50kV，当电压达到
10kV以上则可能产生X光辐射，对人体产生不利影响。另外，采用等离子体技术，会出现电晕放电现象，电晕放电会产生臭氧，而臭氧会对人体造成多种危害。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种负离子除霾结构。
本发明的一个实施例提供了一种负离子除霾结构，包括：
负离子发生器，用于产生电子；
收集板，设置于正对所述负离子发生器位置处，用于收集霾颗粒；
供电装置，电连接所述负离子发生器，用于为所述负离子发生器提供电源。
在本发明的一个实施例中，所述负离子发生器包括发射针、PCB板及变压器；其中，所述发射针均匀固接于所述PCB板上且其针尖方向正对所述收集板，其针尾电连接所述变压器的负极输出端，所述变压器的正极输出端电连接所述收集板。
在本发明的一个实施例中，所述发射针为钢针。
在本发明的一个实施例中，所述发射针的针尖与所述收集板的间距为2-8cm。
在本发明的一个实施例中，所述发射针的针尖与所述收集板的间距为4cm。
在本发明的一个实施例中，所述变压器为所述发射针产生负电压，所述负电压值为-5kV～-10kV。
在本发明的一个实施例中，所述发射针的密度为0.6～3个/cm2。
在本发明的一个实施例中，还包括电流监控装置，所述电流监控装置电连接于所述收集板与所述变压器的负极输出端之间，用于根据监控到的电流大小判断所述收集板的清洁程度。
在本发明的一个实施例中，所述收集板包括板体和贴敷于所述板体上的导电箔片。
在本发明的一个实施例中，所述收集板包括板体和涂覆于所述板体上的具有疏油疏水特性的导电材料。
本发明的负离子除霾结构，通过采用收集板，使发射极产生的电子形成定向的离子风，除霾效率高，收集的雾霾沉积于收集板，清洗时擦拭容易；无需额外的抽风装置，室内室外皆可使用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种圆形负离子除霾结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种三角形负离子除霾结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种矩形负离子除霾结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种柔性负离子除霾结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构的除霾效率随发射针针尖到收集板的距离的变化关系曲线图；
图7为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构的除霾效率随发射针密度的变化关系曲线图；
图8为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构的除霾效率随发射针电压的变化关系曲线图；
图9为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构的除霾效率随风速的变化关系曲线图；
图10为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构的工作原理示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种负离子除霾结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构示意图。负离子除霾是指利用负离子对空气进行净化、除尘、除味、灭菌，其与传统的空气净化原理不同之处是以负离子作为作用因子，主动出击捕捉空气中的有害物质，而传统的空气净化机是风机抽风，利用滤网过滤粉尘来净化空气，称为被动吸附过滤式的净化原理，需要定期更换滤网，而负离子空气净化器则无需耗材。现有的负离子除霾结构是利用尖端直流高压产生高电晕，高速地放出大量的电子，而电子无法长久存在于空气中，立刻会被空气中的氧分子捕捉，从而生成空气负离子。传统的负离子除霾结构发射端释放电子效率较低，且传统的除霾结构需要清洗发射端，清洗不便。而本发明实施例的负离子除霾结构可以包括：
负离子发生器10，用于产生电子；
收集板20，设置于正对所述负离子发生器10位置处，用于收集霾颗粒；
供电装置30，电连接所述负离子发生器10，用于为所述负离子发生器10提供电源。
其中，所述供电装置30的输入电源为直流或者交流电，例如，额定电压为12V的直流电；
优选地，所述负离子发生器10包括发射针101、PCB板102及变压器103；其中，所述发射针101均匀固接于所述PCB板上且其针尖方向正对所述收集板20，其针尾电连接所述变压器103的负极输出端，所述变压器103的正极输出端电连接所述收集板。
其中，所述发射针为钢针，也可以为金属或碳元素制作的包含尖端的结构。
另外，请参见图2、图3、图4、图5，图2为本发明实施例提供的一种圆形负离子除霾结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种三角形负离子除霾结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种矩形负离子除霾结构示意图；图5为本发明实施例提供的一种柔性负离子除霾结构示意图。本发明实施例的负离子除霾结构可以为圆形、三角形、矩形结构或其它几何形状结构，也可以为柔性结构。为了形成小型化的桌面除霾器，可以根据工艺美观的需求设定而选取不同形状，此处不以此为限。
其中，负离子除霾结构的除霾效率满足：
其中，η为除霾效率，d为发射针到收集板距离，单位为cm；ρ为发射针密度，单位为个/cm2；V为发射针电压，单位为kV；v为风速，单位为m/s。
请参见图6，图6为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构的除霾效率随发射针针尖到收集板的距离的变化关系曲线图；其中，除霾效率η与发射针到收集板的距离d的关系满足：
其中，发射针针尖到收集板的距离d优选为2-8cm，该范围内电子从发射针到收集板之间即能产生快速流动，在流动过程中附着在雾霾颗粒
上，进行除霾，同时污染空气和干净空气能够自由流入和流出，保证较高的雾霾净化效率。其中，当发射针针尖到收集板的距离d最优为4cm，当ρ、V、v为固定值时，该距离下除霾效率η最高。
请参见图7，图7为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构的除霾效率随发射针密度的变化关系曲线图；其中，除霾效率η与发射针密度ρ的关系满足：
η＝1-e-ρ/0.3
其中，发射针密度ρ的范围优选为0.6-3个/cm2，该范围内在发射针针尖周围能够产生足够多的电子，并使电子快速离开发射针，快速离开的电子聚齐形成离子风，流向收集板。其中，发射针密度ρ最优为1个
/cm2，当d、V、v为固定值时，该密度下除霾效率η最高。负离子发生器可以为5个一组的钢针制成。
请参见图8，图8为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构的除霾效率随发射针电压的变化关系曲线图；其中，除霾效率η与V发射针电压的关系为：
η＝1-eV/2
其中，发射针电压V优选为-5kV～-10kV，该范围内能够产生足够多的电子进行除霾，同时将高电压可能导致的X光辐射和导致电晕产生的臭氧浓度降至最小，保证负离子除霾结构的环保和使用安全。因此，也不需要额外的辐射防护，臭氧催化或吸收装置，使得本发明实施例的负离子除霾结构非常简单。其中，发射针电压V最优为-8kV，当d、ρ、v为固定值时，该电压下除霾效率η最高。
请参见图9，图9为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构除霾效率随风速的变化关系曲线图。其中，除霾效率η与风速v的关系为：
其中，风速v的范围优选为0～1.5m/s，该范围内负离子除霾结构可以利用雾霾颗粒的扩散、人群活动和自然风来除霾，而不需要采用抽风装置，即省电又安静，可用于教室和会议厅等场所，并可悬挂在屋顶或墙上，不用考虑辅助风机的稳定性和噪音。其中，风速v最优为0.2m/s，当d、ρ、V为固定值时，该风速下除霾效率η最高。
当d＝4，ρ＝1个/cm2，V＝-8kV，v＝0.2m/s时，所述负离子除霾结构的除霾效率最高可达到91％以上。
其中，所述收集板20包括板体和贴敷于所述板体上的导电箔片。导电箔片可以为铝片、铜片、铝箔、导电网、导电金属网等。
优选地，所述收集板20包括板体和涂覆于所述板体上的具有疏油疏水特性的导电材料，该导电材料可以为氟硅、纳米碳管、石墨烯或碳纤维等。采用该导电材料后，沉积到收集板20上的雾霾更容易清洗。
请参见图10，图10为本发明实施例提供的一种负离子除霾结构的工作原理示意图；本负离子除霾结构的工作原理为，供电装置30为变压器103供电，变压器103将提供的直流电或者交流电转换为发射针101需要的直流负高压电，负高电压使发射针101的尖端对空气放电，电离空气生成带负电荷的氧离子简称负离子。产生的负离子吸附空气中污染物分子，在收集板20和发射针101之间形成的电场的作用下向与正电极电连接的收集板20移动，形成定向离子风40，产生净化空气，去除雾霾的效果。
本发明实施例的有益效果为：
1、采用收集板对污染物进行收集，增大集沉效果，容易清理；
2、电压较小，无辐射，臭氧浓度低，节能环保；
3、无需额外的抽风装置，静音稳定，室内室外皆可使用。
实施例二
请参见图11，图11为本发明实施例提供的另一种负离子除霾结构的结构示意图。在上述实施例的基础上，该负离子除霾结构还包括电流监控装置50，所述电流监控装置50电连接于所述收集板20与所述变压器103的正极输出端之间，用于根据监控到的电流大小判断所述收集板20的清洁程度。当负离子发生器包含5个发射针，满足发射针密度ρ为1个/cm2，发射针电压V为-8kV，此时，当检测到所述收集板20上的电流值变小到低于阈值0.5uA时，说明收集板20上的沉积雾霾较多，需要用户进行清理，给出用户需要清理的提示信号。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种负离子除霾结构，其特征在于，包括：
负离子发生器，用于产生电子；
收集板，设置于正对所述负离子发生器位置处，用于收集霾颗粒；
供电装置，电连接所述负离子发生器，用于为所述负离子发生器提供电源。
2.如权利要求1所述的负离子除霾结构，其特征在于，所述负离子发生器包括发射针、PCB板及变压器；其中，所述发射针均匀固接于所述PCB板上且其针尖方向正对所述收集板，其针尾电连接所述变压器的负极输出端，所述变压器的正极输出端电连接所述收集板。
3.如权利要求2所述的负离子除霾结构，其特征在于，所述发射针为钢针。
4.如权利要求2所述的负离子除霾结构，其特征在于，所述发射针的针尖与所述收集板的间距为2-8cm。
5.如权利要求2所述的负离子除霾结构，其特征在于，所述发射针的针尖与所述收集板的间距为4cm。
6.如权利要求2所述的负离子除霾结构，其特征在于，所述变压器为所述发射针产生负电压，所述负电压值为-5kV～-10kV。
7.如权利要求2所述的负离子除霾结构，其特征在于，所述发射针的密度为0.6～3个/cm2。
8.如权利要求2所述的负离子除霾结构，其特征在于，还包括电流监控装置，所述电流监控装置电连接于所述收集板与所述变压器的负极输出端之间，用于根据监控到的电流大小判断所述收集板的清洁程度。
9.如权利要求1所述的负离子除霾结构，其特征在于，所述收集板包括板体和贴敷于所述板体上的导电箔片。
10.如权利要求1所述的负离子除霾结构，其特征在于，所述收集板包括板体和涂覆于所述板体上的具有疏油疏水特性的导电材料。
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