CN109433418A - 一种基于电磁学原理的空气净化器 - Google Patents

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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
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Abstract

本发明公开了一种基于电磁学原理的空气净化器，基于电磁学原理和水蒸气吸附沉降原理，由外壳、电路组件、水槽、吸霾颗粒装置组和带面板的控制器组成。吸霾颗粒装置与电路组件脉冲工作；在吸霾颗粒装置与电路组件未通电时，外界霾颗粒可自由的通过绝缘多孔隔离板；在吸霾颗粒装置与电路组件通电后，极化霾颗粒向内金属板周围聚集，同时吸霾颗粒装置的内外两金属板空间含有大量水蒸气，部分霾颗粒便会发生相互聚合，形成大颗粒，最终由于颗粒重力起主导作用掉入下方水槽；在装置吸霾颗粒达到饱和后，吸霾颗粒装置与电路组件再次回到未通电状态。本发明解决了现有空气净化器滤网制造难度大，空气净化器价格高昂、功能单一和耗能较高的问题。

Description

一种基于电磁学原理的空气净化器
技术领域
本发明属于空气净化器技术领域，具体涉及一种基于电磁学原理的空气净化器。
背景技术
在雾霾污染严重的地区，为了减少人体吸入过多的雾霾颗粒，人们往往选择使用空气净化器以改善室内空气。通常的空气净化器主要由电机、风扇、空气过滤网等系统组成，其工作原理为：机器内的电机和风扇使室内空气循环流动，污染的空气通过机内的空气过滤网后将各种污染物清除或吸附，主要能够起到过滤粉尘、异味、有毒气体和杀灭部分细菌的作用。传统空气净化器通常以HEPA过滤网为核心元件，而HEPA过滤网制造技术难度高，所以整个空气净化器价格高昂，对于大多数的普通家庭也是一个很高的消费，更重要的是，基于HEPA过滤网的空气净化器大多数功能单一，仅具有净化空气这一项功能。
另外，一些空气净化器使用了静电除尘装置，该类型装置需要高压电源产生极高的电压，并不断向空气中释放电荷，使空气颗粒物带上电荷，最终在集成区的电场片作用下，带电的颗粒物吸附到集尘电场片的表面。由于使用高压电源释放电荷，使得装置消耗了不少电能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于电磁学原理和水蒸气吸附沉降原理的空气净化器。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于电磁学原理的空气净化器，由外壳、电路组件、水槽、吸霾颗粒装置组和带面板的控制器组成。
外壳内顶部设计有固定卡槽，固定卡槽使用绝缘材料，固定卡槽与吸霾颗粒装置组接触处为绝缘多孔隔离板；外壳的固定卡槽四周沿竖直方向均制有凸起棱，凸起棱与吸霾颗粒装置组相配合设置。
吸霾颗粒装置组由一根根圆柱形金属电容器组成，圆柱形金属电容器为内外两块外壁涂有绝缘体的金属圆柱板，表面光洁；每根金属电容器大小相同，沿竖直方向放置，可以拆卸；当吸霾颗粒装置工作时圆柱形金属电容器的内外两块金属圆柱板带异性电荷，形成电场。
吸霾颗粒装置组安装在水槽上方，吸霾颗粒装置组上端与空气联通，下端与水槽联通，水槽产生的水蒸气从吸霾颗粒装置组的内外金属圆柱板之间经过挥发到空气中；
水槽内有水，水槽内的水在电路组件加热下保持恒温，产生水蒸气；水槽两旁设有注水口及出水口，注水口高于出水口，出水口靠近水槽底部，水槽壁装有温控加热装置，电路组件设于外壳内壁，带面板控制器设于外壳外壁。
吸霾颗粒装置组与其下面的水槽接触处有多孔挡板，多孔挡板安装在水槽内，多孔挡板安装位置与水槽水平面有一定夹角，多孔挡板一端与槽壁接触，另一端悬空。
其中，吸霾颗粒装置使用的电磁学原理，工作过程为(以吸霾颗粒装置的内金属圆柱板带负电荷为例)：
给吸霾颗粒装置的内外金属圆柱通电，由对称性及电场的高斯定理，知电场只在内外两金属圆柱板间不为零，即场强只存在内外两金属圆柱板间。由电磁学知道，距金属圆柱板中心轴线为r(r>r1)的场强为内外两金属圆柱板间电压为其中Q为内柱电荷的绝对值，L是柱长，r1为内柱半径，r2为外柱内半径，ε为介电常数。
在内外两金属圆柱板间的雾霾颗粒被电场极化，形成极化霾颗粒(雾霾颗粒被电极化后称极化霾颗粒)，可看成电偶极子，其偶极矩方向与电场方向一致，受到的合外力指向金属圆柱板轴内，在合外力作用下颗粒向内圆柱金属板运动，使内外两金属圆柱板间霾颗粒浓度降低，由于扩散作用，雾霾颗粒从浓度高处向浓度低处移动，宏观现象为外界霾颗粒被吸入装置，从而达到降低空间霾颗粒浓度的作用。
其中，本实施例应用水蒸气吸附沉降原理，工作过程为：在吸霾颗粒装置组将霾颗粒吸入后，水槽内水在电路组件控制下温度升高，温度达到一定温度时，水蒸气蒸发速度增大，此时在吸霾颗粒装置内的高浓度霾颗粒以自身为凝结核，与周围小水滴和其它霾颗粒发生凝聚，形成大颗粒，最终在由于重力作用掉入下方的水槽。
工作过程：吸霾颗粒装置与电路组件脉冲工作；在吸霾颗粒装置与电路组件未通电时，外界霾颗粒可自由的通过绝缘多孔隔离板，吸霾颗粒装置内的雾霾颗粒浓度与外界环境相同，吸霾颗粒装置内的水蒸气可以自由向上挥发到空气中；在吸霾颗粒装置与电路组件通电后(吸霾颗粒装置的内金属圆柱板带负电荷)，由于吸霾颗粒装置内的雾霾颗粒被极化，形成极化霾颗粒，极化霾颗粒向内金属板周围聚集，同时，水槽内的水在电路组件的作用下，蒸发出大量水蒸气，使得吸霾颗粒装置的内外两金属板空间含有大量水蒸气，部分霾颗粒便会发生相互聚合，形成大颗粒，最终由于颗粒重力起主导作用掉入下方水槽；在装置吸霾颗粒达到饱和后，吸霾颗粒装置与电路组件再次回到未通电状态，吸霾颗粒装置内的电场消失，吸霾颗粒装置的内金属圆柱板上的极化霾颗粒掉入下方水槽，霾颗粒由于受重力作用向水槽底部移动，吸霾颗粒装置的水蒸气通过绝缘多孔隔离板进入室内，起到加湿作用。
本发明具有以下有益效果：
1、制造难度小、成本低：装置采用电场极化霾颗粒和水蒸气吸附沉降霾颗粒的原理，避免采用HEPA过滤网使得成本大大降低，并且装置所需材料易于获取、制造难度小。
2、吸霾颗粒装置易于拆解更换：每个吸霾颗粒装置由于具有相互独立性，可单独更换。
3、兼具加湿器功能，可以在水槽中添加芳香剂，起到芳香空气的作用。
4、因其在价格方面的优势和加湿方面的功效，在保护人体健康的同时能起到滋润皮肤的作用，符合大众的标准，易于推广。
5、水槽内多孔挡板有一定的倾角，能够在有效阻挡水汽过快进入吸霾颗粒装置组的同时，使得附着在其上的水珠及颗粒能落入水槽。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种基于电磁学原理的空气净化器装配立体图；
图2是本发明实施例提供的一种基于电磁学原理的空气净化器的吸霾颗粒装置工作原理图；
图3是本发明实施例提供的一种基于电磁学原理的空气净化器的绝缘固定卡槽的立体图；
图4是本发明实施例提供的一种基于电磁学原理的空气净化器的水槽内挡板与水槽相对位置侧视图。
其中的附图标记为：1、绝缘多孔隔离板；2、固定卡槽；3、吸霾颗粒装置；4、出水口；5、带面板的控制器；6、多孔挡板；7、注水口；8、吸霾颗粒装置的外金属板；9、吸霾颗粒装置的内金属板；10、极化霾颗粒。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
参见图1、图3和图4，本发明的一种基于电磁学原理的空气净化器由外壳、电路组件、水槽、吸霾颗粒装置3组和带面板的控制器5组成。
外壳内顶部设计有固定卡槽2，固定卡槽2使用绝缘材料，固定卡槽2与吸霾颗粒装置3组接触处为绝缘多孔隔离板1；外壳的固定卡槽2四周沿竖直方向均制有凸起棱，凸起棱与吸霾颗粒装置3组相配合设置。
所述吸霾颗粒装置3组安装在水槽上方，吸霾颗粒装置3组上端与空气联通，下端与水槽联通，水槽产生的水蒸气从吸霾颗粒装置3组的内外金属圆柱板之间经过挥发到空气中；
吸霾颗粒装置3组由一根根圆柱形金属电容器组成，圆柱形金属电容器为内外两块外壁涂有绝缘体的金属圆柱板，表面光洁；每根金属电容器大小相同，沿竖直方向放置，可以拆卸；当吸霾颗粒装置工作时圆柱形金属电容器的内外两块金属圆柱板带异性电荷，形成电场。
水槽内有水，水槽内的水在电路组件加热下保持恒温，产生水蒸气；水槽两旁设有注水口7及出水口4，注水口7高于出水口4，出水口4靠近水槽底部，水槽壁装有温控加热装置，电路组件设于外壳内壁，带面板的控制器5设于外壳外壁。
吸霾颗粒装置3组与其下面的水槽接触处有多孔挡板6，多孔挡板6安装在水槽内，多孔挡板6安装位置与水槽水平面有一定夹角，多孔挡板6一端与槽壁接触，另一端悬空。
参见图2，吸霾颗粒装置3使用的电磁学原理，工作过程为(以吸霾颗粒装置的内金属圆柱板9带负电荷为例)：
给吸霾颗粒装置3的内外金属圆柱通电，由对称性及电场的高斯定理，知电场只在内外两金属圆柱板间不为零，即场强只存在内外两金属圆柱板间。由电磁学知道，距金属圆柱板中心轴线为r(r>r1)的场强为内外两金属圆柱板间电压为其中Q为内柱电荷的绝对值，L是柱长，r1为内柱半径，r2为外柱内半径，ε为介电常数。
在内外两金属圆柱板间的雾霾颗粒被电场极化，形成极化霾颗粒(雾霾颗粒被电极化后称极化霾颗粒)，可看成电偶极子，其偶极矩方向与电场方向一致，受到的合外力指向金属圆柱板轴内，在合外力作用下颗粒向内圆柱金属板9运动，使内外两金属圆柱板间霾颗粒浓度降低，由于扩散作用，雾霾颗粒从浓度高处向浓度低处移动，宏观现象为外界霾颗粒被吸入装置，从而达到降低空间霾颗粒浓度的作用。
其中，本实施例应用水蒸气吸附沉降原理，工作过程为：在吸霾颗粒装置3 组将霾颗粒吸入后，水槽内水在电路组件控制下温度升高，温度达到一定温度时，水蒸气蒸发速度增大，此时在吸霾颗粒装置3内的高浓度霾颗粒以自身为凝结核，与周围小水滴和其它霾颗粒发生凝聚，形成大颗粒，最终在由于重力作用掉入下方的水槽。
工作过程：吸霾颗粒装置3与电路组件脉冲工作；在吸霾颗粒装置3与电路组件未通电时，外界霾颗粒可自由的通过绝缘多孔隔离板1，吸霾颗粒装置3内的雾霾颗粒浓度与外界环境相同，吸霾颗粒装置3内的水蒸气可以自由向上挥发到空气中；在吸霾颗粒装置3与电路组件通电后(吸霾颗粒装置3的内金属圆柱板9带负电荷)，由于吸霾颗粒装置3内的雾霾颗粒被极化，形成极化霾颗粒10，极化霾颗粒10向内金属板9周围聚集，同时，水槽内的水在电路组件的作用下，蒸发出大量水蒸气，使得吸霾颗粒装置3的内外两金属板空间含有大量水蒸气，部分霾颗粒便会发生相互聚合，形成大颗粒，最终由于颗粒重力起主导作用掉入下方水槽；在装置吸霾颗粒达到饱和后，吸霾颗粒装置3与电路组件再次回到未通电状态，吸霾颗粒装置3内的电场消失，吸霾颗粒装置3的内金属圆柱板9 上的极化霾颗粒10掉入下方水槽，霾颗粒由于受重力作用向水槽底部移动，吸霾颗粒装置3的水蒸气通过绝缘多孔隔离板1进入室内，起到加湿作用。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于电磁学原理的空气净化器，其特征在于：基于电磁学原理、水蒸气吸附沉降原理实现对空气的净化；由外壳、电路组件、水槽、吸霾颗粒装置(3)组和带面板的控制器(5)组成；
所述吸霾颗粒装置(3)组由一根根圆柱形金属电容器组成；所述圆柱形金属电容器为内外两块外壁涂有绝缘体的金属圆柱板，表面光洁；所述吸霾颗粒装置(3)工作时圆柱形金属电容器的两块金属圆柱板带异性电荷，形成电场；所述水槽内有水，水槽内的水在电路组件加热下保持恒温，产生水蒸气；
所述吸霾颗粒装置(3)组安装在水槽上方，吸霾颗粒装置(3)组上端与空气联通，下端与水槽联通，水槽产生的水蒸气从吸霾颗粒装置(3)组的内外金属圆柱板之间经过挥发到空气中；
所述吸霾颗粒装置(3)与电路组件脉冲工作。
2.如权利要求1所述的一种基于电磁学原理的空气净化器，其特征在于：所述外壳内顶部设计有固定卡槽(2)，固定卡槽（2）与吸霾颗粒装置（3）组接触处为绝缘多孔隔离板（1）。
3.如权利要求2所述的一种基于电磁学原理的空气净化器，其特征在于：所述固定卡槽（2）材料为绝缘材料，所述外壳材料为塑料。
4.如权利要求2所述的一种基于电磁学原理的空气净化器，其特征在于：所述外壳的固定卡槽（2）四周沿竖直方向均制有凸起棱，凸起棱与吸霾颗粒装置（3）组相配合设置。
5.如权利要求4所述的一种基于电磁学原理的空气净化器，其特征在于：所述吸霾颗粒装置（3）组内每根金属电容器大小相同，沿竖直方向放置，可以拆卸。
6.如权利要求1所述的一种基于电磁学原理的空气净化器，其特征在于：所述吸霾颗粒装置（3）组与其下面的水槽接触处有多孔挡板（6），多孔挡板（6）安装在水槽内，多孔挡板（6）安装位置与水槽水平面有一定夹角，多孔挡板（6）一端与槽壁接触，另一端悬空。
7.如权利要求6所述的一种基于电磁学原理的空气净化器，其特征在于：所述水槽两旁设有注水口（7）及出水口（4），所述注水口（7）高于出水口（4），出水口（4）靠近水槽底部，水槽壁装有温控加热装置，电器组件设于外壳内壁，所述带面板的控制器（5）设于外壳外壁。
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