CN114893856B - 多功能净化器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多功能净化器，包括集尘消毒装置，集尘消毒装置包括螺旋线圈和金属集尘板，螺旋线圈在施加交流电后产生与气流方向垂直的磁场，金属集尘板平行于磁场且垂直于气流方向设置；气流中带电荷的污染物微粒进入磁场后偏转富集到金属集尘板，金属集尘板根据磁场产生感应电流后，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀。利用螺旋线圈在施加交流电后产生磁场，气流中带电荷的污染物微粒进入磁场后偏转富集到金属集尘板，且金属集尘板根据磁场产生感应电流后，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀，使得集尘消毒装置集成了集尘、杀菌的功能，还能满足用户的小型化需求，提高了使用便利性。

Description

多功能净化器

技术领域

本申请涉及空气净化技术领域，特别是涉及一种多功能净化器。

背景技术

随着科技的发展和社会的不断进步，人们对生活环境质量的要求也越来越高，比如疫情扩散等因素造成了目前在净化、杀菌等方面的市场需求。传统的净化器功能单一，无法满足用户的使用需求，存在使用便利性低的缺点。

发明内容

基于此，有必要针对传统的净化器使用便利性低的问题，提供一种多功能净化器，能达到有效提高使用便利性的效果。

一种多功能净化器，包括集尘消毒装置，所述集尘消毒装置包括螺旋线圈和金属集尘板，所述螺旋线圈在施加交流电后产生与气流方向垂直的磁场，所述金属集尘板平行于磁场且垂直于气流方向设置；气流中带电荷的污染物微粒进入所述磁场后偏转富集到所述金属集尘板，所述金属集尘板根据所述磁场产生感应电流后，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀。

在其中一个实施例中，所述污染物微粒在所述磁场沿偏转方向运动的距离，小于污染物微粒的偏转轨迹圆的半径；气流经过所述集尘消毒装置的时长与气流流速的乘积，小于所述磁场的高度。

在其中一个实施例中，所述金属集尘板的数量为两个以上，且所述螺旋线圈的内外侧均设置有所述金属集尘板。

在其中一个实施例中，各所述金属集尘板等长、等厚设计。

在其中一个实施例中，位于所述螺旋线圈外侧的金属集尘板的宽度，大于位于所述螺旋线圈内侧的金属集尘板的宽度。

在其中一个实施例中，所述金属集尘板根据所述磁场发生电磁感应产生电涡流，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀。

在其中一个实施例中，多功能净化器还包括电晕放电装置和驱动风机，所述电晕放电装置、所述集尘消毒装置和所述驱动风机沿气流方向依次设置；所述电晕放电装置用于产生带电离子，使气流中的污染物微粒荷电后进入所述集尘消毒装置。

在其中一个实施例中，所述电晕放电装置为针-板、线-板或针-针方式电晕放电的装置。

在其中一个实施例中，多功能净化器还包括控制装置，所述控制装置连接所述集尘消毒装置、所述电晕放电装置和所述驱动风机。

在其中一个实施例中，所述控制装置包括控制器和供电单元，所述控制器连接所述供电单元、所述电晕放电装置和所述驱动风机，所述供电单元连接所述集尘消毒装置中的螺旋线圈。

上述多功能净化器，利用螺旋线圈在施加交流电后产生磁场，气流中带电荷的污染物微粒进入磁场后偏转富集到金属集尘板，且金属集尘板根据磁场产生感应电流后，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀，使得集尘消毒装置集成了集尘、杀菌的功能，还能满足用户的小型化需求，提高了使用便利性。

附图说明

图1为一实施例中多功能净化器的集尘消毒装置的俯视图；

图2为一实施例中多功能净化器的集尘消毒装置的侧视图；

图3为一实施例中多功能净化器的集尘消毒装置基于侧视方向的磁场方向与气流方向的位置关系示意图；

图4为一实施例中多功能净化器的整体装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语包括相关所列项目的任何及所有组合。

在一个实施例中，提供了一种多功能净化器，如图1所示，多功能净化器包括集尘消毒装置，集尘消毒装置包括金属集尘板1和螺旋线圈2，螺旋线圈2 在施加交流电后产生与气流方向垂直的磁场，金属集尘板1平行于磁场且垂直于气流方向设置；气流中带电荷的污染物微粒进入磁场后偏转富集到金属集尘板1，金属集尘板1根据磁场产生感应电流后，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀。

具体地，通过在多功能净化器中设置驱动风机，在驱动风机的作用下使外部空气进入多功能净化器，并沿着气流方向流动经过集尘消毒装置后排出。金属集尘板1的材料类型并不唯一，具体可根据实际需要进行选择，只需要可以在磁场产生感应电流，进而产生热量对气流中的有害物质进行消杀即可。以多功能净化器中气流方向为竖直方向从下到上为例，则可将螺旋线圈2水平放置，在对螺旋线圈2施加交流电ui后，螺旋线圈2内外侧产生水平方向的磁场。

金属集尘板1的数量可以是一个或多个，在一个实施例中，金属集尘板1 的数量为两个以上，且螺旋线圈2的内外侧均设置有金属集尘板1。具体地，同样以多功能净化器中气流方向为竖直方向从下到上为例，可以将各金属集尘板1 沿宽度方向竖直、沿长度方向水平的方式进行设置，使得金属集尘板1在长度方向上与磁场方向平行，且与气流方向垂直。各金属集尘板1的尺寸，例如长度、宽度和厚度均可以相同也可以不同。本实施例中，各金属集尘板1等长、等厚设计，方便进行制作和安装。进一步地，如图2所示，位于螺旋线圈2外侧的金属集尘板1的宽度，大于位于螺旋线圈2内侧的金属集尘板1的宽度。将螺旋线圈2外侧的金属集尘板1的宽度设计的更大，可以更好的进行污染物微粒收集，以及发热进行病毒等有害物质的消杀。本实施例中，位于螺旋线圈2 内侧的金属集尘板1的宽度小于螺旋线圈2的半径，位于螺旋线圈2外侧的金属集尘板1的宽度大于螺旋线圈2的半径。

如图3所示，3为理论设计上金属集尘板1可放置的位置，4为图1中螺旋线圈2激发磁场的示意图，X为带电荷的污染物微粒在O点处受洛伦兹力力作用发生偏转的理想偏转轨迹。气流中带电荷的污染物微粒进入磁场后，受到洛伦兹力的作用而发生偏转，最终带电荷的污染物微粒会偏转富集到金属集尘板1 上。磁场的范围和强度可根据实际需要进行设计，本实施例中，污染物微粒在磁场沿偏转方向运动的距离，小于污染物微粒的偏转轨迹圆的半径；气流经过集尘消毒装置的时长与气流流速的乘积，小于磁场的高度。其中，污染物微粒的偏转轨迹圆，即指带电荷的污染物微粒受洛伦兹力作用的理想偏转轨迹。

金属集尘板1根据磁场产生感应电流的方式并不唯一，可以是将金属集尘板1设置在闭合回路中产生电磁感应，也可以是将金属集尘板1作为独立的载体，通过电磁感应产生电涡流。在一个实施例中，金属集尘板1根据磁场发生电磁感应产生电涡流，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀。本实施例中，考虑到金属电子运动轨道的尺寸问题，金属集尘板1独立作为电涡流的产生载体电磁感应发生的能量传递形式具体为电涡流，金属集尘板1与磁场线切割运动激发的电磁感应可在金属集尘板1内部形成涡状电流，进而产生的热量对空气中的病毒等有害物质进行消杀。

上述多功能净化器，利用螺旋线圈2在施加交流电后产生磁场，气流中带电荷的污染物微粒进入磁场后偏转富集到金属集尘板1，且金属集尘板1根据磁场产生感应电流后，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀，使得集尘消毒装置集成了集尘、杀菌的功能，还能满足用户的小型化需求，提高了使用便利性。

在一个实施例中，多功能净化器还包括电晕放电装置和驱动风机，电晕放电装置、集尘消毒装置和驱动风机沿气流方向依次设置；电晕放电装置用于产生带电离子，使气流中的污染物微粒荷电后进入集尘消毒装置。其中，电晕放电装置的具体类型并不唯一，电晕放电装置可以是针-板、线-板或针-针方式电晕放电的装置。以针-板方式电晕放电为例，电晕放电装置包括放电针和金属板，放电针垂直于金属板，距离金属板有一定距离，在放电针上施加正高压或者负高压，并将金属板接地，因为放电针的针尖曲率半径大，可形成较强的局部电场电离周围的空气，进而产生游离的电荷，这部分电荷会因为静电吸附、碰撞等作用吸附在途径该区域的污染物微粒上，从而实现污染物微粒带电。

进一步地，在一个实施例中，多功能净化器还包括控制装置，控制装置连接集尘消毒装置、电晕放电装置和驱动风机。控制装置用作控制集尘消毒装置、电晕放电装置和驱动风机的启动和停止，例如，多功能净化器还可包括连接控制装置的交互装置，用户在通过交互装置发送启动指令给控制装置后，控制装置控制集尘消毒装置、电晕放电装置和驱动风机启动，在驱动风气的带动下气流进入电晕放电装置，使气流中的污染物微粒带电荷后进入集尘消毒装置，完成集尘消毒。在用户通过交互装置发送停止指令给控制装置后，控制装置控制集尘消毒装置、电晕放电装置和驱动风机停止工作。如图4所示，可将多功能净化器整体分为A、B、C、D四个区。其中，A区为净化器电气部件区，放置控制装置等电气部件；B区为污染物荷电区，放置电晕放电装置；C区为集尘、病毒消杀区，放置集尘消毒装置；D区放置驱动风机。污染物流经：B区-C区-D 区，从D区出去后则视为已经处理好的空气。

具体地，控制装置可包括控制器和供电单元，控制器连接供电单元、电晕放电装置和驱动风机，供电单元连接集尘消毒装置中的螺旋线圈。在需要启动多功能净化器时，控制器根据供电单元输送的电能给电晕放电装置提供高压，并控制驱动风机转动。控制器还控制供电单元提供交流电给集尘消毒装置中的螺旋线圈2，从而产生磁场进行集尘消毒。

为便于更好地理解上述多功能净化器，下面结合具体实施例进行详细解释说明。

人类社会的发展与疫情扩散等因素造成了目前在净化、杀菌等方面的市场需求。但是目前的净化技术与产品要符合市场需求还面临着诸多的挑战，例如机子功能单一、耗材严重、寿命不足、体积大型化等问题。本着科技为人的发展宗旨，本申请提出了一种基于功能复合设计与小型化需求的杀菌集尘多功能净化器，具体涉及到一种更符合市场需求的多功能空气净化器，净化器共设置了4个主要功能区，利用合理的结构设计实现了集尘、杀菌等功能。利用巧妙与合理的设计实现了同时具备集尘、杀菌等多功能的小型化净化器，与现有市场上具备杀灭病毒、集尘的大型净化器相比较，本申请所提供的净化器装置在体积上实现了大幅的减少，且其可根据实际的应用场景在现有结构上进行微小的改动即可实现良好的匹配。该净化器采用了非常高效的设计手段，功能区互相协调配合，在小型化的基础上又实现了低功耗。

具体地，结合图1-图4，净化器装置整体分为A、B、C、D四个区。图1为 C区水平截面的俯视图，1为金属集尘板，2为螺旋线圈，螺旋线圈两端施加交流电。图2为C区侧视图，图3为基于侧视方向描述的磁场方向与气流方向的位置关系，3为理论设计上金属集尘板可放置的位置，4为图1中螺旋线圈2激发磁场的示意图，图4为整体装置示意图。其中，A区为净化器电气部件区，放置控制装置等电气部件；B区为污染物荷电区，放置电晕放电装置；C区为集尘、病毒消杀区，放置集尘消毒装置；D区放置驱动风机。污染物流经：B区-C区-D 区，从D区出去后则视为已经处理好的空气。

下面结合相关的技术原理解释相关的过程，首先是B区，在此区域可搭载针-板、线-板、针-针等多种可实现电晕放电的装置。此处，为了实现较低电压下的电晕放电，针尖、导电线的曲率半径要足够小才可。以针-板方式电晕放电为例，电晕放电装置包括放电针和金属板，放电针垂直于金属板，距离金属板有一定距离，在放电针上施加正高压或者负高压，并将金属板接地，因为放电针的针尖曲率半径大，可形成较强的局部电场电离周围的空气，进而产生游离的电荷，这部分电荷会因为静电吸附、碰撞等作用吸附在途径该区域的污染物微粒上，从而实现污染物微粒带电。电晕放电装置会在B区污染物气体所在区域内产生等离子体，其中会产生如O2-、H+和电子等带有电荷的带电粒子。这些带电粒子会在B区域与进入的污染物微粒发生多种类型的碰撞，最终在大部分污染物微粒上会带上电荷，从何实现了在B区的污染物荷电过程。荷电完成后的污染物微粒在驱动风机的作用下进入C区，即集尘、病毒消杀区。

C区放置的集尘消毒装置包括金属集尘板1和螺旋线圈2，螺旋线圈2在施加交流电后产生与气流方向垂直的磁场，金属集尘板1平行于磁场且垂直于气流方向设置；气流中带电荷的污染物微粒进入磁场后偏转富集到金属集尘板1，金属集尘板1根据磁场产生感应电流后，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀。具体地，多功能净化器中气流方向为竖直方向从下到上，将螺旋线圈2水平放置，在对螺旋线圈2施加交流电后，螺旋线圈2内外侧产生水平方向的磁场。各金属集尘板1等长、等厚设计，位于螺旋线圈2内侧的金属集尘板1的宽度小于螺旋线圈2的半径，位于螺旋线圈2外侧的金属集尘板1的宽度大于螺旋线圈2的半径。将各金属集尘板1沿宽度方向竖直、沿长度方向水平的方式进行设置，金属集尘板1在长度方向上与磁场方向平行，且与气流方向垂直。金属集尘板1在磁场产生感应电流，进而产生热量对气流中的有害物质进行消杀。

在C区的功能主要集尘、病毒消杀等2种主要功能，下面结合设计原理进行详细的叙述。

一、集尘功能

对于集尘功能来讲，其作用机理如图1、图3所示，图1中，1为金属集尘板，其平行于图3中4所示的磁场方向，垂直于污染物气流方向，磁场由图1 中施加交流电的螺旋线圈2产生。图3中，3为理论设计上金属集尘板1可放置的位置，4为图1中螺旋线圈2激发磁场的示意图，X为带电荷的污染物微粒在 O点处受洛伦兹力力作用发生偏转的理想偏转轨迹。

集尘作用机理为：当在B区完成荷电的污染物微粒进入如图3所示的磁场区域时，运动的污染物微粒由于带有电荷会受到洛伦兹力的作用，其受洛伦兹力作用的运动轨迹可简化为图3中的理想化偏转轨迹。在洛伦兹力的作用下，最终带电荷的污染物微粒会偏转富集到图1中所示的金属集尘板1上。集尘需要满足以下条件：

L1<R and T1*Vf<hB

其中：hB为磁场的高度，平行于气流方向；Vf为流速，污染物气体的流速，单位m/s；T1为在风机驱动下，污染物气流流进、流出C区的时间差；L1为洛伦兹力作用下，T1时间内污染物微粒沿图3偏转方向运动的距离；R为污染物微粒的偏转轨迹圆的半径，即图3中理想偏转轨迹圆半径。

可以理解，磁场线的分布空间并不局限于螺旋线圈2的内部，而偏转作用发生在磁场存在的空间处，图3只体现出占据部分磁场分布区域的金属板布局。污染物微粒的理想偏转轨迹圆半径，由磁场强度、磁场分布、进入C区的运动状态与该处磁场的状态等因素共同决定。

二、病毒消杀功能

图1中螺旋线圈2产生的磁场会在图1中金属集尘板1内部产生电磁感应，从而在金属集尘板1上产生感应电流，进而产生热量，产生的热量可以用来消灭进入C区的病毒等有害物质。需要说明的是，此处电磁感应发生的能量传递形式更多指电涡流，金属与磁场线切割运动激发的电磁感应可在金属内部形成涡状电流，考虑到金属电子运动轨道的尺寸问题，所以此处的金属集尘板1可以独立作为电涡流的产生载体。C区的组件只需低压驱动即可完成相关的性能要求，也就是说此部分可定期拆洗，不用如常规空气净化器高压偏转集尘考虑高标准的电气安全问题。

A区设置的控制装置用作控制B区的电晕放电装置、C区的集尘消毒装置以及D区的驱动风机的启动和停止。例如，用户在通过交互装置发送启动指令给控制装置后，控制装置控制集尘消毒装置、电晕放电装置和驱动风机启动，在驱动风气的带动下气流进入电晕放电装置，使气流中的污染物微粒带电荷后进入集尘消毒装置，完成集尘消毒。在用户通过交互装置发送停止指令给控制装置后，控制装置控制集尘消毒装置、电晕放电装置和驱动风机停止工作。

综上所述，本申请基于电净化技术设计了一种全新的净化器，实现了小型化，比较于现有净化器，其应用场景更广、功耗更低；合理设计结构将集尘、杀菌紧凑高效的搭配在一起，大幅度降低了类似功能产品的成本。同时，该净化器实现集尘、病毒杀灭的同步进行，避免了病毒的再次逃逸，提高了效率。集尘消毒装置采用低压驱动，相较于传统高压偏转集尘来说，降低电压提高了安全性，同时也降低了对相关材料的要求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种多功能净化器，其特征在于，包括集尘消毒装置，所述集尘消毒装置包括螺旋线圈和金属集尘板，所述螺旋线圈在施加交流电后产生与气流方向垂直的磁场，所述金属集尘板平行于磁场且垂直于气流方向设置；所述金属集尘板的数量为两个以上，且所述螺旋线圈的内外侧均设置有所述金属集尘板；气流中带电荷的污染物微粒进入所述磁场后偏转富集到所述金属集尘板，所述金属集尘板根据所述磁场产生感应电流后，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀；使所述集尘消毒装置集成富集带电荷的污染物微粒和有害物质消杀的功能；

其中，所述污染物微粒在所述磁场沿偏转方向运动的距离，小于污染物微粒的偏转轨迹圆的半径，所述污染物微粒的偏转轨迹圆，指带电荷的污染物微粒受洛伦兹力作用的理想偏转轨迹；气流经过所述集尘消毒装置的时长与气流流速的乘积，小于所述磁场的高度；

所述多功能净化器包括A、B、C、D四个区，气流依次流经所述B区-所述C区-所述D区；其中，所述A区为所述多功能净化器的电气部件区；所述B区为污染物荷电区，用于放置电晕放电装置；所述C区为集尘、病毒消杀区，用于放置所述集尘消毒装置；所述D区用于放置驱动风机。

2.根据权利要求1所述的多功能净化器，其特征在于，各所述金属集尘板等长、等厚设计。

3.根据权利要求1所述的多功能净化器，其特征在于，位于所述螺旋线圈外侧的金属集尘板的宽度，大于位于所述螺旋线圈内侧的金属集尘板的宽度。

4.根据权利要求1所述的多功能净化器，其特征在于，所述金属集尘板根据所述磁场发生电磁感应产生电涡流，利用产生的热量对气流中的有害物质进行消杀。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的多功能净化器，其特征在于，还包括电晕放电装置和驱动风机，所述电晕放电装置、所述集尘消毒装置和所述驱动风机沿气流方向依次设置；所述电晕放电装置用于产生带电离子，使气流中的污染物微粒荷电后进入所述集尘消毒装置。

6.根据权利要求5所述的多功能净化器，其特征在于，所述电晕放电装置为针-板、线-板或针-针方式电晕放电的装置。

7.根据权利要求5所述的多功能净化器，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置连接所述集尘消毒装置、所述电晕放电装置和所述驱动风机。

8.根据权利要求7所述的多功能净化器，其特征在于，还包括连接所述控制装置的交互装置，用户在通过所述交互装置发送启动指令给所述控制装置后，所述控制装置控制所述集尘消毒装置、所述电晕放电装置和所述驱动风机启动，在所述驱动风机的带动下气流进入所述电晕放电装置，使气流中的污染物微粒带电荷后进入所述集尘消毒装置，完成集尘消毒。

9.根据权利要求7所述的多功能净化器，其特征在于，所述控制装置包括控制器和供电单元，所述控制器连接所述供电单元、所述电晕放电装置和所述驱动风机，所述供电单元连接所述集尘消毒装置中的螺旋线圈。