CN115301408A - 双极离子旋风凝并式空气净化装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及双极离子旋风凝并式空气净化装置和方法，该双极离子旋风凝并式空气净化装置，包括双极离子发生器和轴流旋风凝并式空气净化装置，双极离子发生器布置在轴流旋风凝并式空气净化装置的进风侧。轴流旋风凝并式空气净化装置由若干个轴流旋风筒按一定的排列方式组合在一起，轴流旋风筒由进风口、导流叶片、导流体、外筒、出风口和排尘槽组成，外筒采用导电材质制作而成，并与供电电源的接地端相连接。本发明的双极离子旋风凝并式空气净化装置让空气中的超细悬浮颗粒物荷上异极性电荷，含尘气流通过轴流旋风分离器同时实现颗粒物凝并和空气净化双项功能，具有提高粒径≤5.0μm超细颗粒物过滤效率的优点。

Description

双极离子旋风凝并式空气净化装置和方法

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种双极离子旋风凝并式空气净化装置和方法。

背景技术

去除空气中的悬浮颗粒物(细菌、病毒、PM2.5颗粒物等)和VOC气体，让空气变得更干净，是通风空调系统、空气净化系统的重要任务。

为解决常规空气过滤器运行一段时间后需频繁更换，以及运行阻力不断增加、能耗大的不足，本发明人曾发明一款直流导叶式旋风除尘器(或称轴流旋风除尘器)，申请号：181391539354，该直流导叶式旋风除尘器采用离心力和惯性力将颗粒物从空气中分离出来，具有运行阻力恒定、免维护等优势。实践证明，该直流导叶式旋风除尘器对粒径在5.0μm以上空气中的颗粒物具有很好的分离效果。随后，为提升直流导叶式旋风除尘器对空气中PM2.5等超细悬浮颗粒物的过滤效率，本发明人又发明了轴流旋风凝并式空气过滤方法和装置，申请号：201920371093.7。该专利采用正负高压电晕极放电的方式使得流经的含尘气流进行异极性荷电，通过异极性荷电的颗粒物在轴流旋风筒内发生静电凝并的效果，提高了轴流旋风筒对超细悬浮颗粒物的分离和净化效果。由于高压电晕放电设备存在占用安装空间大，臭氧浓度难以控制等不足，该专利技术在某些应用场合受到限制。

为解决申请号201920371093.7的专利存在的不足，本发明人对产品进行了持续研发和改进，本发明采用双极离子发生器取代了正负高压电晕极放电技术，并将轴流旋风筒的外筒改进为导电材质，在原轴流旋风分离技术仅靠离心力的基础上，叠加了静电吸附力，使悬浮颗粒物从空气中的分离效率得到了大大提高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种双极离子旋风凝并式空气净化装置和方法，该双极离子旋风凝并式空气净化装置让空气中的超细悬浮颗粒物(细菌、病毒、PM2.5颗粒物等)荷上异极性电荷，含尘气流通过轴流旋风分离器同时实现颗粒物凝并和空气净化双项功能，具有提高粒径≤5.0μm超细颗粒物过滤效率的优点。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种双极离子旋风凝并式空气净化装置，包括双极离子发生器和轴流旋风凝并式空气净化装置，所述双极离子发生器布置在轴流旋风凝并式空气净化装置的进风侧。

进一步地，上述双极离子发生器由双极离子发生管、电气盒和供电电源组成；所述电气盒分别与双极离子发生管和供电电源连接。

进一步地，上述轴流旋风凝并式空气净化装置由若干个轴流旋风筒按一定的排列方式组合在一起；

所述轴流旋风筒由进风口、导流叶片、导流体、外筒、出风口和排尘槽组成；

所述导流叶片、导流体均设置在外筒的内侧，所述进风口设置在导流叶片的进风侧，所述导流叶片的出风侧与导流体连接；

所述出风口设置在进风口的相对面，所述出风口的内径小于外筒的内径，所述出风口由出风口内腔和与排尘槽构成的出风口外壁空腔组成。

进一步地，上述外筒采用导电材质制作而成，并与供电电源的接地端相连接。

一种上述的双极离子旋风凝并式空气净化装置在空调机组中应用。

进一步地，上述的双极离子旋风凝并式空气净化装置在空调机组中应用，在空调机组的新风管道上安装新风双极离子发生器，回风管道上安装回风双极离子发生器，在空调机组的新回风混合处安装轴流旋风空气净化段；所述轴流旋风空气净化段由若各个轴流旋风筒按一定的行列组合方式拼装而成，并在轴流旋风空气净化段的底部设置自动收尘抽屉。

双极离子旋风凝并式空气净化方法，包括以下操作步骤：

第一步，系统运行时，双极离子发生器接通电源，向周围空气中散发高浓度正负离子；

第二步，含尘气流在外部风机动力的作用下，经过双极离子发生器时，空气中的悬浮颗粒物以及VOC气体与正负离子发生碰撞，被荷上异极性的电荷；

第三步，被带上正、负电荷的悬浮颗粒物和VOC气体随空气流入轴流旋风凝并式空气净化装置，并在轴流旋风筒的进风口、导流叶片处、外筒与导流体所组成的环形空腔内进行混合、碰撞和气流旋转，由于外筒为导电材质且接地，使得荷上正负极性的悬浮颗粒物在离心力和静电吸附力的双重作用下向外筒内壁移动，相互碰撞、凝并成大颗粒物；

第四步，静电凝并过程中大量的超细颗粒物吸附在大颗粒物之上，凝并在一起的颗粒物在离心力、静电吸附力的双重作用下沿外筒内壁螺旋式向前移动，并撞击到出风口外壁空腔的尾部后落入排尘槽，干净空气由出风口内腔排出，从而实现空气与悬浮颗粒物的分离和净化功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的双极离子旋风凝并式空气净化装置和方法，通过双极离子发生器模拟大自然中的正负离子发生过程，让空气中的超细悬浮颗粒物(细菌、病毒、PM2.5颗粒物等)荷上异极性电荷，含尘气流通过轴流旋风分离器同时实现颗粒物凝并和空气净化双项功能，同时，由于在轴流旋风分离器内部实现了凝并功能，所以，对超细颗粒物的过滤效率大大高于传统轴流旋风除尘装置的过滤效率；

2、本发明的双极离子旋风凝并式空气净化装置和方法，通过双极离子发生器产生高浓度正负离子，正负离子在轴流旋风分离器中与空气中的微生物(细菌、病毒等)、大分子碳氢化合物(VOC气体等)混合、碰撞和发生中和作用，破坏微生物的DNA结构、碳氢化合物的分子链结构，起到杀菌、消毒和净化空气的作用；

3、本发明的双极离子旋风凝并式空气净化装置和方法，由于实现了空气与悬浮颗粒物之间的分离和自动收尘，具有恒定运行阻力、能耗低，以及免更换滤料、维护工作量小的优势；

4、本发明的双极离子旋风凝并式空气净化装置可以应用在空调机组中，安装方便，可以发挥杀菌消毒和空气净化双重作用。

附图说明

图1为双极离子旋风凝并式空气净化装置工作原理示意图；

图2为双极离子发生器的结构原理示意图；

图3为轴流旋风凝并式空气净化装置的结构示意图；

图4为双极离子旋风凝并式空气净化装置的实际流程图；

图5为双极离子旋风凝并式空气净化装置在空调机组中应用的三维效果图。

图中：1、双极离子发生器；2、轴流旋风凝并式空气净化装置；3、双极离子发生管；4、电气盒；5、供电电源；6、轴流旋风筒；7、进风口；8、导流叶片；9、导流体；10、外筒；11、出风口；12、排尘槽；13、出风口内腔；14、出风口外壁空腔、15、新风管道；16、回风管道；17、清洁送风；18、新风双极离子发生器；19、回风双极离子发生器；20、轴流旋风空气净化段；21、收尘抽屉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种双极离子旋风凝并式空气净化装置，参阅附图1-4，该双极离子旋风凝并式空气净化装置包括双极离子发生器1和轴流旋风凝并式空气净化装置2。双极离子发生器1布置在轴流旋风凝并式空气净化装置2的进风侧，便于空气中的悬浮颗粒物先经过双极离子发生器1，使得经过的颗粒物附带上正、负电荷。

其中，双极离子发生器1由双极离子发生管3、电气盒4和供电电源5组成。双极离子发生器1在接通电源5工作时，双极离子发生管3模拟大自然正负离子的产生过程，向空气中散发大量的正负离子。空气中的悬浮颗粒物流经双极离子发生管3时，与正离子、负离子碰撞后被分别带上正电荷、负电荷，实际应用中可根据空气流量、悬浮颗粒物的浓度大小设置若干台双极离子发生器，以保证空气中的悬浮颗粒物流经双极离子发生管3时被充分荷上电荷，可以根据需求自适应调整双极离子发生器1的电离强度。

其中，轴流旋风凝并式空气净化装置2由若干个轴流旋风筒6按一定的排列方式组合在一起。轴流旋风筒6由进风口7、导流叶片8、导流体9、外筒10、出风口11和排尘槽12组成。导流叶片8、导流体9均设置在外筒10的内侧，进风口7设置在导流叶片8的进风侧，导流叶片8的出风侧与导流体9连接。出风口11设置在进风口7的相对面，出风口11的内径小于所述外筒10的内径，出风口11由出风口内腔13和与排尘槽12构成的出风口外壁空腔14组成。外筒10采用导电材质制作而成，并与供电电源5的接地端相连接。

如附图4所示，轴流旋风凝并式空气净化装置2的单个轴流旋风筒6处理空气流量一般较小，可以采用模块化拼装结构，轴流旋风凝并式空气净化装置2可根据处理空气流量大小将若干个轴流旋风筒6进行模块化拼装形成轴流旋风凝并式空气净化功能段，系统可根据应用场合设置各种类型的集中收尘箱，便于灰尘的收集和处理。

附图5为轴流旋风凝并式空气净化装置在空调机组应用的三维效果图。本实施例的双极离子旋风凝并式空气净化装置可以应用在空调机组中，在空调机组的新风管道15上安装新风双极离子发生器18，回风管道16上安装回风双极离子发生器19，在空调机组的新回风混合处安装轴流旋风空气净化段20。所述轴流旋风空气净化段20由若各个轴流旋风筒6按一定的行列组合方式拼装而成，并在轴流旋风空气净化段20的底部设置自动收尘抽屉21。

本实施例还提供了一种双极离子旋风凝并式空气净化方法，该双极离子旋风凝并式空气净化方法包括以下操作步骤：

第一步，系统运行时，双极离子发生器1接通供电电源5，双极离子发生管3模拟大自然正负离子的产生过程，向空气中散发大量的正负离子；

第二步，含尘气流在外部风机动力的作用下，先经过双极离子发生器1，然后空气中的悬浮颗粒物(细菌、病毒、PM2.5颗粒物等)、VOC气体与双极离子发生管3散发的正离子、负离子碰撞后被分别带上正电荷、负电荷；

第三步，被带上正、负电荷的颗粒物、VOC气体随空气流入轴流旋风凝并式空气净化装置2，并在轴流旋风凝并式空气净化装置2的进风口7、导流叶片8处、导流体9与外筒10所组成的环形空腔内进行混合、碰撞和气流旋转，由于外筒10为导电材质且接地，使得荷上正负极性的悬浮颗粒物在离心力和静电吸附力的双重作用下向外筒10内壁移动，相互碰撞、凝并成大颗粒物；

第四步，凝并过程中大量的超细颗粒物吸附在大颗粒物之上，凝并在一起的颗粒物在离心力、静电吸附力的双重作用下沿外筒10内壁向前螺旋式移动，并撞击到出风口11外壁空腔14的尾部后落入排尘槽12，干净空气由出风口内腔13排出，从而实现空气与悬浮颗粒物之间的分离和空气净化功能；同时，在静电凝并过程中，双极离子与空气中的微生物(细菌、病毒等)、大分子碳氢化合物(VOC气体等)发生作用，破坏微生物的DNA结构、碳氢化合物的分子链结构，起到杀菌、消毒和净化空气的作用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双极离子旋风凝并式空气净化装置，其特征在于，包括双极离子发生器(1)和轴流旋风凝并式空气净化装置(2)，所述双极离子发生器(1)布置在轴流旋风凝并式空气净化装置(2)的进风侧。

2.根据权利要求1所述的双极离子旋风凝并式空气净化装置，其特征在于，所述双极离子发生器(1)由双极离子发生管(3)、电气盒(4)和供电电源(5)组成；所述电气盒(4)分别与双极离子发生管(3)和供电电源(5)连接。

3.根据权利要求1所述的双极离子旋风凝并式空气净化装置，其特征在于，所述轴流旋风凝并式空气净化装置(2)由若干个轴流旋风筒(6)按一定的排列方式组合在一起；

所述轴流旋风筒(6)由进风口(7)、导流叶片(8)、导流体(9)、外筒(10)、出风口(11)和排尘槽(12)组成；

所述导流叶片(8)、导流体(9)均设置在外筒(10)的内侧，所述进风口(7)设置在导流叶片(8)的进风侧，所述导流叶片(8)的出风侧与导流体(9)连接；

所述出风口(11)设置在进风口(7)的相对面，所述出风口(11)的内径小于外筒(10)的内径，所述出风口(11)由出风口内腔(13)和与排尘槽(12)构成的出风口外壁空腔(14)组成。

4.根据权利要求1所述的双极离子旋风凝并式空气净化装置，其特征在于，所述外筒(10)采用导电材质制作而成，并与供电电源(5)的接地端相连接。

5.一种权利要求1-4任一项所述的双极离子旋风凝并式空气净化装置在空调机组中应用。

6.根据权利要求5所述的双极离子旋风凝并式空气净化装置在空调机组中应用，其特征在于，在空调机组的新风管道(15)上安装新风双极离子发生器(18)，回风管道(16)上安装回风双极离子发生器(19)，在空调机组的新回风混合处安装轴流旋风空气净化段(20)；所述轴流旋风空气净化段(20)由若各个轴流旋风筒(6)按一定的行列组合方式拼装而成，并在轴流旋风空气净化段(20)的底部设置自动收尘抽屉(21)。

7.双极离子旋风凝并式空气净化方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

第一步，系统运行时，双极离子发生器(1)接通电源，向周围空气中散发高浓度正负离子；

第二步，含尘气流在外部风机动力的作用下，经过双极离子发生器(1)时，空气中的悬浮颗粒物以及VOC气体与正负离子发生碰撞，被荷上异极性的电荷；

第三步，被带上正、负电荷的悬浮颗粒物和VOC气体随空气流入轴流旋风凝并式空气净化装置(2)，并在轴流旋风筒(6)的进风口(7)、导流叶片(8)处、外筒(10)与导流体(9)所组成的环形空腔内进行混合、碰撞和气流旋转，由于外筒(10)为导电材质且接地，使得荷上正负极性的悬浮颗粒物在离心力和静电吸附力的双重作用下向外筒(10)内壁移动，相互碰撞、凝并成大颗粒物；

第四步，静电凝并过程中大量的超细颗粒物吸附在大颗粒物之上，凝并在一起的颗粒物在离心力、静电吸附力的双重作用下沿外筒(10)内壁螺旋式向前移动，并撞击到出风口(11)外壁空腔(14)的尾部后落入排尘槽(12)，干净空气由出风口内腔(13)排出，从而实现空气与悬浮颗粒物的分离和净化功能。

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