CN111940139A - 自生风空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自生风空气净化器，包括：放电极(1)，施加电压后产生气体放电；集尘极(2)，设置在放电极(1)的一侧，与放电极(1)间隔开并且彼此绝缘；负压组件，设置在放电极(1)的另一侧，与集尘极(2)组成自生风区。本发明的自生风空气净化器可以省去现有技术中的风机和风道的配置，从而大大简化净化装置的整体结构；还能够产生适当浓度的臭氧，因此在室内空气净化领域、公共场所防疫领域、以及病房消毒杀菌领域，都具有明显的优越性；还便于清理，例如可以直接用水冲洗。

Description

自生风空气净化器

技术领域

本发明涉及环境保护和医疗卫生领域，具体地，涉及一种自生风空气净化器，用以清除空气中的固体颗粒物、液体颗粒物、细菌、病毒、花粉等。

背景技术

空气净化技术除了涉及传统的工业除尘，还涉及民用室内空气净化。传统的工业除尘一般是通过集气罩将污染空气收集起来，再将其通过管道输送到净化单元，而净化后的空气借助风机加压通过排气管道(烟囱)排放。室内空气净化器虽然看不到明显的输送管道，但其中也是存在污染空气和净化后空气的固定流道，依然需借助风机加压才能实现室内空气的净化。因此，无论是工业除尘还是室内空气净化，无论是应用哪种净化形式(应用最多的两种形式是利用过滤材料阻留颗粒物和利用静电吸附功能分离颗粒物)，除了需要气固/气液分离的核心部件，还需要有一个辅助的风机、风道系统，这直接增大了空气净化的费用和占地。

离子风是高压气体放电过程伴随产生的一种物理现象，在传统的空气净化领域会产生副作用，例如对流场产生不利扰动、增加系统流动阻力等等。

臭氧是一种强氧化剂，在高压气体放电过程中会伴随产生。工业上需要臭氧的地方很多，例如烟气脱氮、牛奶灌装车间杀菌等等，民用中主要是利用该气体的强渗透性对室内、特别是潮湿阴暗的角落进行消毒杀菌。

发明内容

本发明的目的是提供一种自生风空气净化器，用以简化现有技术中的空气净化装置的结构，提高净化效率，并且扩展其适用范围。

为了实现上述目的，本发明提供一种自生风空气净化器，包括：放电极，施加电压后产生气体放电；集尘极，设置在放电极的一侧，与放电极间隔开并且彼此绝缘；负压组件，设置在放电极的另一侧，与集尘极组成自生风区。

优选地，负压组件包括：副集尘极，与放电极间隔开地设置；并且副集尘极与放电极之间的间隔大于集尘极与放电极之间的间隔。

优选地，集尘极和副集尘极连接并且围合在一起形成自生风区，放电极通过绝缘支架固定在自生风区中。

优选地，集尘极和副集尘极为网状结构和/或百叶格栅结构。

优选地，负压组件包括：绝缘护套，放电极固定连接至绝缘护套。

优选地，放电极的一部分嵌入绝缘护套中，另一部分朝向集尘极暴露。

优选地，放电极具有尖端，尖端朝向集尘极暴露。

优选地，绝缘护套上形成有多个通风口。

优选地，负压组件包括：绝缘护套，放电极固定连接至绝缘护套；以及副集尘极，与绝缘护套间隔开地设置。

优选地，放电极为线状结构或者网状结构。

通过上述技术方案，本发明提供了一种自生风空气净化器。本发明的空气净化器通过设置放电极、集尘极和负压组件，使得空气流动的动力来自合适设计的电场结构的自生风，从而可以省去现有技术中的风机和风道的配置，从而大大简化净化装置的整体结构。另外，本发明的空气净化器不存在过滤材料和风道等结构引起的二次污染的问题，并且能够产生适当浓度的臭氧，因此在室内空气净化领域、公共场所防疫领域、以及病房消毒杀菌领域，都具有明显的优越性。再者，本发明的空气净化器便于清理，例如可以直接用水冲洗。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分进行详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的自生风空气净化器的一种实施方式的主视图；

图2是根据本发明的自生风空气净化器的一种实施方式的俯视图。

附图标记说明

1放电极 2集尘极 3绝缘支架

5副集尘极

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参考图1和图2，本发明提供一种自生风空气净化器，其包括放电极1、集尘极2和负压组件。其中图1是根据本发明的自生风空气净化器的一种实施方式的主视图，图2是根据本发明的自生风空气净化器的一种实施方式的俯视图。为了清楚起见，图1中去掉了一部分集尘极2，以暴露出被遮挡的放电极1。

根据本发明的实施例，放电极1与集尘极2之间在施加电压后会产生气体放电，可以通过直流高压电源向放电极1和集尘极2施加高压电压。集尘极2与直流高压电源外壳导通并且接地，设置在放电极1的一侧，与放电极1间隔开设置，并且与放电极1彼此绝缘。当在放电极1和集尘极2上施加高压电压时，在放电极1和集尘极2之间形成电场。

根据本发明的放电极1和集尘极2所建立的电场，利用了颗粒物在浓度梯度场中的定向迁移的原理，来使颗粒物发生有效荷电、高效凝聚、和残留电荷量控制下的表面吸附。更具体地，放电极1和集尘极2之间的电场建立起来后，电场内部由于颗粒物的荷电、凝聚、吸附等，颗粒物浓度很低，而电场外部颗粒物浓度则较高。因此，外部颗粒物在该浓度梯度场中不平衡撞击力的作用下，受到了朝向内部的合力，从而外部颗粒会迁移进入内部而被吸附分离。

藉由上述，本发明利用了颗粒物在浓度梯度场中的定向迁移原理，在没有输送管道、增压风机的前提下，使污染空气产生运动，最终将颗粒物有效地捕集到集尘极2和放电极1上。从净化效率角度考虑，由于本发明的实施例中没有设置输送管道、增压风机等结构，因此更有利于颗粒物在吸附之前的凝聚。而这一点对于提高吸附分离的效率至关重要。实验表明，在与传统技术的空气净化器具有相同占地(体积)时，本发明的空气净化器的净化效率明显较高。

进一步地，集尘极2和放电极1间隔开，是指集尘极2和放电极1之间具有足够的间距，使得直流电压能够加载在集尘极2和放电极1之间，但不发生拉弧击穿，从而在集尘极2和放电极1之间形成使颗粒荷电、凝聚以及吸附颗粒的稳定的电场。另外，可以通过多种结构设置实现使集尘极2和放电极1彼此绝缘，但应考虑绝缘结构尽量少地占用集尘极2和放电极1的有效面积，从而尽可能地提升电场的净化效率。

另外，根据本发明的实施例，自生风空气净化器还包括负压组件，其设置在所述放电极1的另一侧，与集尘极2组成自生风区。以下为了描述方便，将放电极1的设置有集尘极2的一侧称为放电极1的第一侧，例如图2中放电极1的下方的一侧；将放电极1的设置有负压组件的一侧称为放电极1的第二侧，例如图2中放电极1的上方的一侧。值得注意的是，这样的描述仅用于说明，不用于限定。

当电场建立起来时，伴随气体放电会产生离子风。在现有技术中，由于离子风难以控制，因此至今对它的利用还很少。本发明通过在放电极1的第二侧设置负压组件，来引导气体放电所产生的离子风的流向，使得在放电极1的第二侧形成负压区，并且在负压组件和集尘极2组成的区域里形成自生风区。籍此，外部空气源源不断地补充至负压区，再从负压区不断地流向放电极1和集尘极2，然后流出空气净化器，从而形成类似于在空气净化器内部有风机情况下的持续的空气流动。

藉由上述，本发明利用合适设计的电场结构所产生的自生风，来促使颗粒物从空气净化器外部的高浓度位置更快地流向空气净化器的内部，从而提高净化速度。

综合上述，本发明通过将浓度梯度场和电磁流体场进行巧妙衔接，在没有风机、风道的前提下，使空气净化器控制范围内的空气产生运动。污染空气经过自生风空气净化器时，其中的固体颗粒物和液体颗粒物通过吸附被分离出去。根据上述可知，本发明的自生风空气净化器不仅提高了净化效率，还大大简化了传统的空气净化器的结构设置。另外，由于本发明的空气净化器不存在过滤材料和风道等结构引起的二次污染的问题，并且能够产生适当浓度的臭氧，因此不仅可以对颗粒物、细菌病毒等进行分离，还能对空间或者角落处细菌病毒进行杀灭。因此，在室内空气净化领域、公共场所防疫领域、以及病房消毒杀菌领域，都具有明显的优越性。

继续参考图1和图2，根据本发明的优选实施例，负压组件包括与放电极1间隔开地设置的副集尘极5。与前述类似，副集尘极5和放电极1间隔开地设置，是指副集尘极5和放电极1之间具有足够的间距，使得副集尘极5和放电极1之间不发生拉弧击穿。

传统的静电除尘设备中，放电极线两侧的集尘极板采取对称布置，本发明对此进行了改进。根据本发明的实施例，副集尘极5与放电极1之间的间隔大于集尘极2与放电极1之间的间隔。也就是说，本发明将放电极1两侧的集尘极2和副集尘极5布置成非对称的形式。为了便于描述，以下将放电极1与集尘极2之间的间距称为窄异极距，将放电极1与副集尘极5之间的间距称为宽异极距。应该理解，这样的描述是说明性的，而非限定性的。参考图2，窄异极距标注为h1，宽异极距标注为h2，h2＞h1。根据本发明，放电极1两侧的异极距呈不对称分布时，可以产生持续的从宽异极距侧向窄异极距侧的空气流动。在此过程中，空气中的颗粒物被吸附分离，实现空气净化。

另外，根据本发明的优选实施例，集尘极2和副集尘极5连接并且围合在一起，形成自生风区，放电极1通过绝缘支架3固定在自生风区中。

集尘极2和副集尘极5连接并且围合在一起，空气不断地从宽异极距侧流向窄异极距侧，就可以在宽异极距侧形成负压区，外部空气可以不断地补充到负压区，然后从窄异极距侧流出空气净化器，从而在集尘极2和副集尘极5之间形成自生风区。由于空气流向，使得颗粒物主要吸附在集尘极2上，副集尘极5起到辅助的净化作用。根据本发明的实施例，集尘极2和副集尘极5可以采用相同的材料，也可以采用不同的材料。连接在一起的集尘极2和副集尘极5可以形成自生风空气净化器的外壳，分别在放电极1的第一侧和第二侧起到安全防护作用。根据本发明的实施例，可以将集尘极2和副集尘极5整体接地，从而保证空气净化器的安全性。

放电极1通过绝缘支架3固定在自生风区中，绝缘支架3是实现异极连接形成一个整体装置时的绝缘部件，从而在任何温度、湿度情况下都能确保空气净化器内部不击穿、表面不爬电。

另外，传统的静电除尘设备中，放电极线两侧的集尘极板采取实心板状结构。本发明的方案可以应用在集尘极板为实心板状结构的场景中，但是本发明还提供集尘极2和副集尘极5为网状结构和/或百叶格栅结构的优选实施例，以对现有技术的结构进行改进。

集尘极2和副集尘极5上的通孔有助于颗粒物的定向迁移，并且一部分电场外部的颗粒物在定向迁移过程中可以直接被吸附在集尘极2和/或副集尘极5上，而不是必须在进入电场之后才能被吸附分离。集尘极2和副集尘极5上的通孔还有助于自生风区内的离子风的持续流动，并且当离子风挟带颗粒物穿过集尘极2的通孔流动时，集尘极2可以捕集到更多的颗粒物，从而提高净化效率。集尘极2和副集尘极5上的通孔还有助于其自身清洁，可以通过直接冲洗和/或振打清灰的方式将空气净化器表面和内部吸附的颗粒物清理干净。

继续参考图1和图2，根据本发明的优选实施例，负压组件包括绝缘护套(未示出)，放电极1固定连接至绝缘护套。

绝缘护套设置在放电极1的第二侧，可以理解其通过绝缘材料形成。基于其绝缘特性，放电极1固定连接至其上。这样，当放电极1和集尘极2之间的电场建立起来时，由于放电极1和集尘极2之间的气体放电，使得离子风从绝缘护套的方向流向集尘极2的方向，从而在放电极1和绝缘护套之间以及放电极1周围形成负压区。外部空气不断地补充到该负压区，然后从靠近集尘极2的区域排出至空气净化器外部(当集尘极2为实板时)，或者直接从集尘极2的通孔排出至空气净化器外部，从而在集尘极2和绝缘护套之间形成自生风区。

另外，根据本发明的优选实施例，放电极1的一部分嵌入绝缘护套中，另一部分朝向集尘极2暴露。籍此，可以将绝缘护套用作绝缘支架3的一部分，用以强化放电极1的牢固性，并且降低绝缘支架3的绝缘难度。在本实施例中，绝缘护套的与固定有放电极1的一侧相对的另一侧可以没有放电极1暴露出来，从而可以用作空气净化器的外壳，起到安全防护作用。更优选地，放电极1具有尖端，该尖端朝向集尘极2暴露。籍此，可以形成尖端放电，从而获得更好的颗粒物荷电效果和更强的离子风。放电极1的尖端可以通过芒刺线或者星形线来实现。

另外，根据本发明的优选实施例，绝缘护套上形成有多个通风口。当电场中形成离子风时，外部空气可以通过绝缘护套上的通风口补充到负压区，促进电场中的空气流动。

仍然参考图1和图2，根据本发明的优选实施例，负压组件包括绝缘护套(未示出)和副集尘极5。其中，放电极1固定连接至绝缘护套，副集尘极5与绝缘护套间隔开地设置。以上所描述的绝缘护套和副集尘极5的所有实施例均适用于本实施例，此处不再赘述，不同之处仅在于，在本实施例中，副集尘极5与放电极1之间的间隔不必一定大于集尘极2与放电极1之间的间隔。也就是说，在本实施例中，副集尘极5与放电极1之间的间隔也可以等于或者小于集尘极2与放电极1之间的间隔。

另外，根据本发明的实施例，放电极1为线状结构或者网状结构。放电极1可以是芒刺线类型的点放电形式、星形线类型的线放电形式、圆线类型的面放电形式等，也可以组成格栅或者网状。放电极1的材料可以是金属材料，也可以是碳纤维等其它导电性材料。

根据以上所述，本发明的自生风空气净化器的外形可以设计成犹如一块厚的过滤网，可以根据应用场合改变其大小和厚度。

以车间空气净化为例，可以根据其所需净化的区域的大小，来确定其具体的尺寸。可以将自生风空气净化器置于两根柱子中间。当空气净化器工作时，其一侧的空气被吸入，其另一侧的空气被吹远。由于净化器所控制的区域之外的空气压力趋于平衡，因此净化器出风侧的那部分射流和卷吸的周围空气最终都会从控制区域边缘流回到净化器吸风侧，从而形成不断的循环。在此过程中，整个控制区域内的空气在经过净化器时得到净化。

以室内空气净化为例，将自生风空气净化器距墙面一定距离地布置在墙面上。净化器工作时，产生的合适浓度的臭氧，可以将室内包括角落、缝隙处的细菌病毒杀灭；臭氧没有杀灭的细菌病毒被卷入电场后会被强电场杀灭。这些被杀灭的细菌病毒颗粒连同空气中的PM2.5等颗粒吸附在净化器上，可以在清理净化器时一同被清理掉。净化器吹出的洁净空气气流会在卷吸室内污染空气后，由于空间压力平衡趋势，从净化器另一侧返回到净化器，实现循环净化。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种自生风空气净化器，其特征在于，包括：

放电极(1)，施加电压后产生气体放电；

集尘极(2)，设置在所述放电极(1)的一侧，与所述放电极(1)间隔开并且彼此绝缘；

负压组件，设置在所述放电极(1)的另一侧，与所述集尘极(2)组成自生风区。

2.根据权利要求1所述的自生风空气净化器，其特征在于，所述负压组件包括：

副集尘极(5)，与所述放电极(1)间隔开地设置；并且

所述副集尘极(5)与所述放电极(1)之间的间隔大于所述集尘极(2)与所述放电极(1)之间的间隔。

3.根据权利要求2所述的自生风空气净化器，其特征在于，所述集尘极(2)和所述副集尘极(5)连接并且围合在一起形成所述自生风区，所述放电极(1)通过绝缘支架(3)固定在所述自生风区中。

4.根据权利要求2或3所述的自生风空气净化器，其特征在于，所述集尘极(2)和所述副集尘极(5)为网状结构和/或百叶格栅结构。

5.根据权利要求1所述的自生风空气净化器，其特征在于，所述负压组件包括：

绝缘护套，所述放电极(1)固定连接至所述绝缘护套。

6.根据权利要求5所述的自生风空气净化器，其特征在于，所述放电极(1)的一部分嵌入所述绝缘护套中，另一部分朝向所述集尘极(2)暴露。

7.根据权利要求6所述的自生风空气净化器，其特征在于，所述放电极(1)具有尖端，所述尖端朝向所述集尘极(2)暴露。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的自生风空气净化器，其特征在于，所述绝缘护套上形成有多个通风口。

9.根据权利要求1所述的自生风空气净化器，其特征在于，所述负压组件包括：

绝缘护套，所述放电极(1)固定连接至所述绝缘护套；以及

副集尘极(5)，与所述绝缘护套间隔开地设置。

10.根据权利要求1-3、5-7和9中任一项所述的自生风空气净化器，其特征在于，所述放电极(1)为线状结构或者网状结构。

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