CN205926028U - 一种使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，包括边框外壳和柱状电极组件，边框外壳为矩形框架，柱状电极组件嵌装于矩形框架内；柱状电极组件的第一电极板、第二电极板上均分布设置有柱状突起和孔位，第一电极板的柱状突起及孔位与第二电极板的孔位及柱状突起位置互补；两电极板相对扣合后，其中一电极板的柱状突起嵌入至另一电极板的孔位之内；第一电极板和第二电极板分别连接高频交流电源的不同输出端，在第一电极板和第二电极板的非突起面上形成向外发射非均电场的作用面。本实用新型的平板式空气过滤器可用于分离粒度在微米级的颗粒，在接近电极区域，介电电泳力较圆柱形电极提高约10倍。

Description

一种使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器

技术领域

本实用新型属于空气过滤技术领域，特别涉及一种使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器。

背景技术

目前，人们普遍感到空气质量不尽乐观，空气污染是主因，这也是造成空气质量差的根本原因。中国74座监控空气质量的城市中，有70座城市的空气质量不达标，很多的时候甚至达到严重污染。比如去年北京屡见的雾霾事件，引发全中国人民的关注。而空气污染这一严重性的问题，绝非一年二载能消除，而空气净化器无疑是很好的解决途径。

通常采用的空气净化技术有：吸附技术、负(正)离子技术、催化技术、光触媒技术、超结构光矿化技术、HEPA高效过滤技术、静电集尘技术等，不论采用哪种技术，多数都存在结构较复杂，制作麻烦费事，成本高；主要部件使用寿命短，经常更换部件增加费用开支；一些滤网型过滤除尘，极细小微颗粒有可能漏网，除尘效果不尽理想。

特别是静电除尘法，是利用高压直流电场产生使空气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电颗粒在电场力作用向极板运动，实现固体粒子或液体粒子与气流的分离。工业上广泛应用的是管式电除尘器和板式电除尘器。静电除尘法与介电电泳技术(Dielectrophoresis，DEP)不同的是：

(1)介电电泳操纵的是中性颗粒，使其由于介电极化的作用而产生的平移运动；电泳操纵的是电子和离子，使其负荷在粉尘颗粒上产生定向移动。

(2)介电电泳中颗粒运动方向与电场的方向无关，只与其本身的介电常数和介质的介电常数有关；电泳中颗粒运动方向取决于颗粒所带电荷的符号和电场的方向，电场方向反转则运动方向反转。

(3)介电电泳需要非均匀电场；电泳在均匀或非均匀的场中都可发生。

(4)介电电泳力的大小正比于颗粒直径的立方；电泳力的大小正比于颗粒所带电荷的多少。

中国专利：一种介电电泳电极结构(申请号：201410407467.8，申请日：2014.08.19)公开了一种具有交叉结构的电极，由权利要求1和说明书第[0005]段的“所述第一导线群中的一部分导线连接电源正极，另一部分连接电源负极”可知，该电极在应用中，通入的是直流电源(只有直流电源才分正负极)。虽然申请人在说明书第[0006]段中阐述该电极结构能够产生不均匀电场，但从原理上来看这个不均匀电场是不能持续存在的。

当介质中的电极通入直流电后，因不能抵消的带电粒子由于前面所述的电泳效应，汇聚在极性相反的电极表面，产生类似于静电屏蔽的效果，外电场强度被削减为0。这样就达不到在电极中间产生不均匀电场的作用，因此上述设置达不到实用新型目的。

另一种被采用的介电电泳电极为独立的条状，通过导线连接在交流电源的对应输出端，需要逐个安装在分离室中并分别通过导线连接对应的输出端，不但费时费力，还导致分离室的结构比较松散、接线复杂、容易损坏。除此之外，条状电极还需要逐条制作，工艺成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有介电电泳效果好，制造成本低、安装方便等特点，可用于室内及室外除尘的使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，其特征在于：包括边框外壳和柱状电极组件，所述边框外壳为矩形框架，所述柱状电极组件嵌装于所述矩形框架内；柱状电极组件包括第一电极板及第二电极板，在第一电极板、第二电极板上均分布设置有柱状突起和孔位，第一电极板的柱状突起及孔位与第二电极板的孔位及柱状突起位置互补；第一电极板与第二电极板的带有柱状突起的突起面相对扣合后，其中一电极板的柱状突起嵌入至另一电极板的孔位之内；第一电极板和第二电极板分别连接高频交流电源的不同输出端，在第一电极板和第二电极板的非突起面上形成向外发射非均电场的作用面，所述柱状电极组件的第一电极板及第二电极板上均设置使气体通过的缝隙；所述柱状电极组件垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。

一电源插座设置于所述边框外壳上，所述柱状电极组件通过所述电源插座连接所述高频交流电源。

所述的第一电极板和第二电极板的表面具有绝缘层。

所述的第一电极板、第二电极板的突起面相对扣合后，其中一电极板所制的柱状突起的顶端与另一电极板的非突起面齐平。

所述的第一电极板、第二电极板采用金属薄板或薄片冲压成型，其上成型的柱状突起和孔位形成相互交错的阵列分布。

所述的相互交错的阵列分布方式为：第一电极板的第n行的第奇数位置和第n+1行的第偶数位置为柱状突起，第n行的第偶数位置和第n+1行的第奇数位置为孔位；第二电极板的柱状突起和孔位则与第一电极板的孔位和柱状突起位置对应。

所述的相互交错的阵列分布方式为：第一电极板的第n行均为柱状突起或孔位，第n+1行均为孔位或柱状突起；第二电极板的柱状突起和孔位则与第一电极板的孔位和柱状突起位置对应。

所述的第一电极板、第二电极板的板厚相同；所述柱状突起的横截面直径≤2.5mm；所述柱状突起与孔位为间隙配合，配合间隙不大于单边0.2mm。

所述的第一电极板及第二电极板为波纹板。

本实用新型的优点和有益效果为：

1.本实用新型的平板式空气过滤器，可置于底座上，并根据需要叠放于宿舍、客厅、会议室和车内等空间，之后将电源插座接通电源。利用空气自然流动，空气从平板式空气过滤器的前方进入柱状电极组件，由于柱状电极组件接通电源后产生非均匀电场，当含尘气流经过柱状电极组件时，经由其中的灰尘被电场极化，在介电电泳力作用下向电场较强的方向运动而聚集在介电电泳电极附近，并链化沉降下来，净化后的气流从平板式空气过滤器的后方排出，改善室内空气质量。本实用新型在净化含尘气流的过程中只需定期清理聚集沉降在柱状电极组件下部的灰尘，无需更换柱状电极组件，因此不产生后期费用。

2.本实用新型的平板式空气过滤器，采用柱状电极组件，柱状电极组件的的不同电极板的柱状突起和孔位相互配合，共同构成一个发射非均电场的工作单元体，在高频交变电流作用下，工作单元体处的表面大曲率使得工作单元体所在区域的面电荷密度增高，其所在区域的不均场强随之增强；柱状突起作为发射端点与贯通电极板的孔位共同构成的工作单元体为开放式对外结构，发射的非均电场均穿过电极板到达表面之外，而不是将电场封闭在两电极板之间，不能有效发挥非均电场的介电电泳效应，造成浪费。同时，相对于传统介电电泳电极的面发射而言，柱状突起能形成尖端发射点，在作用面之外形成的电场中的介电电泳力更强。

3.本实用新型的平板式空气过滤器，利用介电电泳效应进行除尘，技术先进，除尘效果好，除尘率可达99.9％。

4.本实用新型的平板式空气过滤器结构设计科学合理，具有技术先进、结构简单、制作容易、成本较低、清理容易、使用寿命长、除尘效果好、效率高等特点，采用柱状电极组件，可将不同组的电极分别连接在交流电源的两端，作用面之外形成的电场中的介电电泳力，是一种具有较高创新性的平板式空气过滤器，极具实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3是本实用新型的柱状电极组件的两块电极板的组合前相对位置示意图；

图4是本实用新型的柱状电极组件的两块电极板的组合前相对位置立体结构示意图；

图5是本实用新型的柱状电极组件的单块电极板的结构剖面图；

图6是本实用新型的柱状电极组件的单块电极板的立体结构示意图；

图7是本实用新型的柱状电极组件的两块电极板的组合后剖视图；

图8是本实用新型的柱状电极组件的两块电极板的组合后相对位置立体结构示意图；

图9是本实用新型的柱状电极组件在通电前的粒子分布状态示意图；

图10是本实用新型的柱状电极组件在通电后的粒子分布状态示意图；

图11是本实用新型的柱状电极组件在通电后产生的不均电场的电场强度等值线。

附图标记说明：

1-边框外壳、2-柱状电极组件、3-电源插座、4-第一电极板、5-第二电极板、6-柱状突起、7-孔位、8-作用面。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1、图2所示，一种使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，包括边框外壳1和柱状电极组件2、电源插座3，边框外壳1为矩形框架，柱状电极组件2嵌装于所述矩形框架内。柱状电极组件2包括两片分别连接交流电源不同输出端的电极板。柱状电极组件2垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。一电源插座3设置于边框外壳1上，柱状电极组件2通过电源插座3连接高频交流电源。

气流自边框外壳1的正面进入柱状电极组件2，经过柱状电极组件1产生的非匀称电场除尘后，从反面排出，气流在边框外壳1中的方向与柱状电极组件2垂直或存在夹角。柱状电极组件2中的介电电泳电极分为两组，分别通过安装在边框外壳1上的电源插座3与外接交流电源。

本实用新型所采用的柱状电极组件2，其具体结构为：

如图3、图4所示，本实用新型的柱状电极组件1包括第一电极板4、第二电极板5，第一电极板4和第二电极板5均为片状结构，其上均设置柱状突起6和孔位7，位于一电极板上的柱状突起6的形状尺寸与位于另一电极板上的孔位7的形状尺寸相配合，柱状突起6的高度与电极板的厚度一致。第一电极板4和第二电极板5外表面具有绝缘层，第一电极板4的柱状突起6和第二电极板5的孔位7的位置互补，反之亦然。

如图7、图8所示，安装时，第一电极板4、第二电极板5的突起面相对扣合，使第一电极板4的柱状突起6插入第二电极板5的孔位7之内，第二电极板5的柱状突起6插入第一电极板4的孔位7之内，两板的柱状突起6与孔位7配合为同心配合。第一电极板4的柱状突起6顶端与第二电极2的非突起面外表面平齐，第二电极板5的柱状突起6顶端与第一电极1的非突起面外表面平齐。

柱状电极组件的第一电极板及第二电极板上均设置使气体通过的缝隙，保证气流的通过性。缝隙可以在第一电极板及第二电极板上孔位与柱状凸起其余的位置上进行开通槽，从而形成供气流通过的缝隙。

第一电极板4和第二电极板5分别连接高频交流电源的不同输出端，通电时，在柱状突起6的周围形成一个发射非均电场的工作单元体。则介电电泳电极结构具有两个分布工作单元体的作用面8。根据所需处理的液体内颗粒自身特性，可变更柱状突起6和孔位7所组成的工作单元的横截面直径，和工作单元之间的间距距离，在介电电泳电极结构的两个作用面8上分布不均电场，实现对目标颗粒的在整个净化、分离、浓缩工作面上的高效工作处理。

第一电极板、第二电极板的板厚相同；柱状突起的横截面直径≤2.5mm；柱状突起与孔位为间隙配合，配合间隙不大于单边0.2mm。

如图5、图6所示，以第一电极板4为例，第一电极板4通过一金属薄板或薄片冲压成型，其上的柱状突起6和孔位7呈相互交错的分布阵列。其分布方式包括：

1)第n行的第奇数位置和第n+1行的第偶数位置为柱状突起6，第n行的第偶数位置和第n+1行的第奇数位置为孔位7。使柱状突起6相邻的4个位置上均为与之相异的孔位7，反之孔位7相邻的4个位置上均为与之相异的柱状突起6。当通电时，在介电电泳电极结构的面上形成无方向性的均匀分布的非均电场，即整体均匀分布，但在柱状突起6的周围为非均电场。

2)第n行均为柱状突起6/孔位7，第n+1行均为孔位7/柱状突起6。当通电时，在介电电泳电极结构的面上形成沿柱状突起6与孔位7配合形成的工作单元体分布的非均电场。

其第一电极板与第二电极板为连续的波纹板，并相互扣合。

如图9-图11所示，介电电泳电极结构，第一电极板4、第二电极板5分别连接高频交流电源的不同输出端，交流电相位相差180°。当接通交流电源时，由分别位于第一电极板4和第二电极板5的柱状突起6和孔位7共同构成的工作单元体向外发射非均电场，当交流电源输入的频率不同时，在作用面8上产生正介电电泳效应或负介电电泳效应。如图10所示，第一电极板4和第二电极板5分别连接高频交流电源的不同输出端，通电时，在柱状突起6与孔位7形成的发射非均电场的工作单元体顶部外平面的周围形成一个外放的强电场。

本实用新型的工作原理为：

为本实用新型制作一底座或悬挂装置，将本实用新型的平板式空气过滤器置于底座上，并根据需要叠放于宿舍、客厅、会议室和车内等空间，之后将电源插座接通电源。利用空气自然流动，空气从平板式空气过滤器的前方进入柱状电极组件2，由于柱状电极组件2接通电源后产生非均匀电场，当含尘气流经过柱状电极组件2时，经由其中的灰尘被电场极化，在介电电泳力作用下向电场较强的方向运动而聚集在介电电泳电极附近，并链化沉降下来，净化后的气流从平板式空气过滤器的后方排出，改善室内空气质量。本实用新型在净化含尘气流的过程中只需定期清理聚集沉降在柱状电极组件下部的灰尘，无需更换柱状电极组件，因此不产生后期费用。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (9)

1.一种使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，其特征在于：包括边框外壳和柱状电极组件，所述边框外壳为矩形框架，所述柱状电极组件嵌装于所述矩形框架内；柱状电极组件包括第一电极板及第二电极板，在第一电极板、第二电极板上均分布设置有柱状突起和孔位，第一电极板的柱状突起及孔位与第二电极板的孔位及柱状突起位置互补；第一电极板与第二电极板的带有柱状突起的突起面相对扣合后，其中一电极板的柱状突起嵌入至另一电极板的孔位之内；第一电极板和第二电极板分别连接高频交流电源的不同输出端，在第一电极板和第二电极板的非突起面上形成向外发射非均电场的作用面，所述柱状电极组件的第一电极板及第二电极板上均设置使气体通过的缝隙；所述柱状电极组件垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。

2.根据权利要求1所述的使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，其特征在于：一电源插座设置于所述边框外壳上，所述柱状电极组件通过所述电源插座连接所述高频交流电源。

3.根据权利要求1所述的使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，其特征在于：所述的第一电极板和第二电极板的表面具有绝缘层。

4.根据权利要求1或3所述的使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，其特征在于：所述的第一电极板、第二电极板的突起面相对扣合后，其中一电极板所制的柱状突起的顶端与另一电极板的非突起面齐平。

5.根据权利要求1所述的使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，其特征在于：所述的第一电极板、第二电极板采用金属薄板或薄片冲压成型，其上成型的柱状突起和孔位形成相互交错的阵列分布。

6.根据权利要求5所述的使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，其特征在于：所述的相互交错的阵列分布方式为：第一电极板的第n行的第奇数位置和第n+1行的第偶数位置为柱状突起，第n行的第偶数位置和第n+1行的第奇数位置为孔位；第二电极板的柱状突起和孔位则与第一电极板的孔位和柱状突起位置对应。

7.根据权利要求5所述的使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，其特征在于：所述的相互交错的阵列分布方式为：第一电极板的第n行均为柱状突起或孔位，第n+1行均为孔位或柱状突起；第二电极板的柱状突起和孔位则与第 一电极板的孔位和柱状突起位置对应。

8.根据权利要求1或3或5或6或7所述的使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，其特征在于：所述的第一电极板、第二电极板的板厚相同；所述柱状突起的横截面直径≤2.5mm；所述柱状突起与孔位为间隙配合，配合间隙不大于单边0.2mm。

9.根据权利要求1或3或5或6或7所述的使用柱状介电电泳电极的平板式空气过滤器，其特征在于：所述的第一电极板及第二电极板为波纹板。