CN109621602A - 一种静电和金属纤维滤料组合的空气过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种静电和金属纤维毡相结合的空气过滤器，包括：电离凝聚区，其中，平行于空气流动的方向平行地布置多个接地极板，所述接地极板为多孔或者网状结构，相邻的接地极板之间形成空气通道，在空气通道中设有电晕极；滤料式集尘区，位于所述空气过滤器的出风侧，其中包括一个被接地的由金属纤维毡作为集尘部件。本发明将静电吸附过滤和滤料式过滤结合在一起，利用金属纤维毡滤料的导电性，形成由电离凝聚区和滤料式集尘区组合成的新型空气过滤器。如此，可增强静电效应在滤料过滤机理中的作用，提高滤料式过滤器的过滤效率；同时，克服了传统双区式空气静电过滤器对进风风速、颗粒物粒径范围的极限性。
Description
技术领域
本发明涉及通风空调、空气净化及环境保护领域，尤其涉及一种空气过滤器。
背景技术
细颗粒物又称PM2.5，是指环境空气中的空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。目前，我国是世界上细颗粒物污染最为严重的地区之一，PM2.5已成为公众广泛关注的焦点问题，解决PM2.5的污染已迫在眉睫。
控制空气中颗粒物浓度的一个重要手段是空气过滤。目前，通风空调系统的空气过滤器主要有滤料式空气过滤器和双区式静过滤器两种。
滤料式空气过滤器按其过滤效率等级以及与之匹配的过滤阻力可分为粗效、中效、高效等级别。一般来讲，过滤效率越高，运行时的过滤阻力越大。滤料式过滤器捕集颗粒物的机理包括惯性、截留、扩散和静电等效应。不同的捕集机理对应于不同粒径范围内的颗粒物，其中静电效应对0.1～0.5微米的颗粒物具有很好的捕集效果。因此，在含尘空气进入滤料式过滤器之前，空气中的颗粒物若能被带上静电，这对于提高滤料式过滤器的过滤效率大有帮助。
图1示出现有的双区式静电过滤器的工作原理。如图1所示，在电离区2，多个正电晕极21和接地极板22相间排列，正电晕极21使经过这里的空气中的悬浮颗粒物带上静电。在空气流路下游的集尘区，按照极性交错布置的方式布设有多个平行极板——正集尘极板31和接地集尘极板32，空气通过集尘区3时，其中的颗粒被接地集尘极板32捕集，。实践证明，双区式空气静电过滤器在进风风速和颗粒物粒径范围方面具有一定限制，其只适用于进风风速小于2.0m/s和悬浮颗粒物的粒径小于1.0微米的范围，在该范围内具有较高的过滤率。当进风风速达到常规空调机组的断面风速2.5m/s时，其过滤效率明显下降，尤其对于大于1.0微米以上粒径的颗粒，因其运动的惯性力过大，几乎无任何捕集效果。
因此，目前缺乏结合以上两种技术的方案，若将静电过滤器和滤料式过滤器的作用机理相结合，在滤料式过滤器的进风处增加空气电离功能，可获得过滤性能更好、适应面更广的空气过滤器。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种静电和金属纤维滤料组合的空气过滤器，包括：电离凝聚区，位于所述空气过滤器的进风侧，其中，平行于空气流动的方向平行地布置多个接地极板，所述接地极板为多孔或者网状结构，相邻的接地极板之间形成空气通道，在空气通道中设有电晕极；滤料式集尘区，位于所述空气过滤器的出风侧，其中包括一个被接地的由金属纤维毡作为集尘部件。
优选地，本发明的空气过滤器还包括初效均流板，位于电离凝聚区的上游。
在一种具体实施方式中，在每个空气通道中布置一种电晕极，并且在所述相邻的空气通道中分别交错布置负电晕极和正电晕极。
本发明将静电吸附、电凝并和滤料式过滤技术结合在一起，利用金属纤维毡滤料的导电性，形成由电离凝聚区和滤料式集尘区组合成的新型空气过滤器。如此，可增强静电效应在滤料过滤机理中的作用，提高滤料式过滤器的过滤效率；同时，克服了传统双区式空气静电过滤器对进风风速、颗粒物粒径范围的极限性。
本发明优选方式中，通过在相邻接地板之间交错布置负电晕极和正电晕极，以及接地极板的多孔结构形式，当含尘气流经过电离凝集区时，悬浮颗粒物在相邻的空气通道(孔板式接地板两侧)分别被附上正、负电荷，带上正、负电荷的颗粒物因异性相吸的作用力通过接地板上的开孔作垂直于气流方向上的横向移动，相互碰撞而凝聚成更大粒径的颗粒物，或直接流经到滤料表面时凝聚成更大粒径的颗粒物，并在滤料表面被捕捉，避免小粒径的颗粒物钻入滤料深层或穿透滤料二次进入空气中。如此，可获得过滤器对更宽粒径范围内的颗粒物的捕集效率。
根据实测结果，在F5过滤级别(国标中效2级)的金属纤维毡进风侧增加本发明技术所述的电离凝聚区后，过滤器的初阻力基本不变。当电离凝聚区不通电时，对大于0.5微米的微粒的计数效率为50％～60％：当在同样的进风条件下，电离凝聚区通电时，对大于0.5微米的微粒的计数效率可达90％以上。
因此，本发明适用在建筑物通风空调系统的空气处理机组中使用或单独使用，具备很高的过滤性能，是一种理想的节能、环保型空气净化器，可广泛应用于民用、商用和工业建筑物通风空调系统中
附图说明
图1给出了常规空气静电过滤器工作原理图；
图2给出了根据本发明的一个空气过滤器结构示意图；
图3给出了电离凝聚区的结构示意图；
图4给出了接地极板结构示意图；
图5给出了正、负电晕极结构示意图；
图6给出了用于本发明的金属纤维毡集尘板的示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图2所示，该实施例的静电和金属纤维毡组合的空气过滤器包括初效均流板1、电离凝聚区4和滤料式集尘区5。在电离凝聚区4中，初效均流板1设置在空气过滤器的进风侧。电离凝聚区4为空气过滤器的主体区域，其中平行地布置多个接地极板41，并且接地极板的方向也与空气流动的方向平行。相邻的接地极板之间形成空气通道，接地极板为多孔或者网状结构，允许带上正、负电荷的颗粒物在异性相吸的作用力下从一个通道进入相邻的另一个通道。在空气通道中设有电晕极。图2显示的电晕极由两种，一种是负电晕极42，另一种是正电晕极43。正电晕极43和负电晕极42交错地布置在相邻接地极板隔开的空间(空气通道)里。本文中“交错”的意思是在由两个接地板隔开的空气通道中布置正电晕极43，在相邻的两个接地板隔开的另一个空气通道中布置负电晕极42，以此类推。这样，在相邻空气通道里流动的颗粒物会分别带上正、负电荷。
本发明中，电离凝聚区也可以只设置单性电晕极，但是设置双性电晕极是优选的。
图3给出了电离凝聚区的一种结构示意图。如图3所示，多个接地极板41通过多个第一连接杆44安装，第二连接杆45固定连接负电晕极42，第三连接杆46固定正电晕极43。第二连接杆和第三连接杆穿过各接地极板的孔而不接触接地极板，它们分别连接在负极和正极直流电源上。本领域人员容易理解，本发明不限于此具体连接方式。
图4是本发明一个实施例的接地极板结构示意图，该接地极板是多孔结构，在另一个未示出的实施例中，接地极板是网状结构。该结构允许带上正负电荷颗粒物在异性相吸的作用力下穿过接地极板作垂直于气流方向的横向运动，这样正、负电性的颗粒物可以互相接触而凝聚成较大粒径的颗粒。
图5显示出一个典型实施例的电晕极，其为芒刺状结构，但是本发明不限于于此，也可以是线状钨丝。
图1中还示出本实施例的滤料式集尘区5的结构，位于空气过滤器的出风侧。图6示出该滤料式集尘区5的一种具体结构，其主体为一个波纹形金属纤维毡51，通过卡条52与铝合金外框53结合，进而安装在集尘区。在典型的实施方式中，该金属纤维毡是不锈钢纤维毡。纤维毡也可制作成板式或筒式，优选采用防腐型金属纤维制成，其表面设置有疏水疏油性纳米涂层。
根据本发明的静电和金属纤维毡组合的空气过滤器的工作过程为：当含尘气流流经初效均流板1时，其中的大颗粒物，如树叶等被滤出。接着含尘气流经过由负电晕极42、正电晕极43和接地极板41形成的非均匀高压(如：8～12KVdc)电场，即电离凝聚区，空气中的微粒在各自的通道内被荷上正电或者负电。由于正电晕极43和负电晕极42交错布置在孔板式接地板41相邻的空气流动通道内，在电场力的作用下，正、负微粒通过多孔的接地极板41向相邻的异极性电晕极所在通道迁移，使得部分带电微粒相互吸引、接触而集聚成大颗粒，最后流向集尘区。部分带正、负电荷的微粒直接流向滤料式集尘区，在滤料表面凝聚成更大粒径的颗粒物，并在滤料表面被捕捉，避免小粒径的颗粒物钻入滤料深层或穿透滤料二次进入空气中。由于集尘区的不锈钢纤维毡滤料51采用满截面布置，经凝聚后的大颗粒粉尘在静电吸附、筛分、惯性、截留和扩散等多重效应作用下被不锈钢纤维毡滤料51捕集，从而使含尘空气得到高效净化。
根据实测结果，在F5过滤级别(国标中效2级)的金属纤维毡进风侧增加本发明技术所述的电离凝聚区后，过滤器的初阻力基本不变。当电离凝聚区不通电时，对大于0.5微米的微粒的计数效率为50％～60％：当在同样的进风条件下，电离凝聚区通电时，对大于0.5微米的微粒的计数效率可达90％以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种静电和金属纤维滤料组合的空气过滤器，其特征在于，包括：
电离凝聚区(4)，位于所述空气过滤器的进风侧，其中，平行于空气流动的方向平行地布置多个接地极板(41)，所述接地极板为多孔或者网状结构，相邻的接地极板之间形成空气通道，在空气通道中设有电晕极(42，43)；
滤料式集尘区(5)，位于所述空气过滤器的出风侧，其中包括一个被接地的由金属纤维毡作为集尘部件。
2.权利要求1所述的空气过滤器，其特征在于：在每个空气通道中布置一种电晕极，并且负电晕极(42)和正电晕极(43)交错布置在相邻的所述空气通道中。
3.权利要求1所述的空气过滤器，其特征在于：所述金属纤维毡(51)为波纹状。
4.权利要求1所述的空气过滤器，其特征在于：所述金属纤维毡(51)表面设置有疏水疏油性纳米涂层。
5.权利要求1所述的空气过滤器，其特征在于：还包括初效均流板，位于所述电离凝聚区的上游。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190416 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |