CN206519247U - 一种微通道结构颗粒物集尘器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微通道结构颗粒物集尘器，该集尘器每层孔板一体成型有供气体通过的阵列孔洞，所述的孔洞采用内壁对称结构，其中，每层孔板中孔洞的上内壁或者下内壁设置有导电部，且所有孔板中的导电部电性连接构成第一电极；于每层孔板相对导电部的另一侧的外表面设置有导电膜，且导电膜构成第二电极；所述的第一电极和第二电极接入位于集尘器主体外部、用于施加高压电场的高压电源的正负电极。相对于现有技术而言本实用新型在孔洞构成的微通道内部直接设置导电部，高压电源的一个电极直接连接导电部，在微通道内部形成分明的电场区域，增强了内部非对称电场的强度，强化静电凝并效率和捕集效率，基本消除了法拉第笼现象。

Description

一种微通道结构颗粒物集尘器

技术领域：

本实用新型涉及空气净化产品技术领域，特指一种微通道结构颗粒物集尘器，该集尘器可用于净化空气中的颗粒物粉尘，应用于家用空气净化器、中央空调、真空吸尘器、工业环境净化设备中。

背景技术：

目前关于静电集尘方式的集尘器(Eletrostatic Precipitator，静电除尘器)采用的是电晕-收集方式为代表的静电集尘方式，以其风阻低、可再生使用的特点，同样也得到了广泛的应用。但是ESP存在许多难以克服的缺点，例如：电晕放电会产生臭氧，电极间的轻微打火放电声，单次过滤效率较低等。

针对静电集尘式净化器的不足，中国专利申请号为：00806175.0的实用新型专利申请公开说明书(现有技术一)，其公开了一种“空气净化设备”，该空气净化设备就是采用静电集尘式净化设备。其采用的技术方案是：一种用于除去气流中携带的颗粒沉积设备包括气流可相对较自由地通过的孔洞的阵列，孔洞是在塑料壁之间提供的；用于迫使气流通过阵列的装置，所述塑料壁具有与其接触的导电材料区域；以及用于交错地向绝缘的导电材料区域施加高和低电位以提供在阵列中的充电场所，从而从气流收集颗粒的装置。

上述专利方案中提出了一系列结构和组合方式，其中在“塑料双壁波型板材的两面敷设电极，进行交错叠加”的方式是重要的实施例，但是仍有许多问题未 予以解决，这些问题包括：

1、使用对称的内壁光滑的孔板结构，由于法拉第笼效应，不能够有效捕集不带电荷(中性)颗粒物，需要依赖负离子发生装置或降低孔板高度或用更长的孔，这将带来一系列负面的影响，包括风阻增大、安装体积过大等问题。

2、为达到防水和整体结构强度的需求，孔板层间使用的胶黏剂，特别是可能使用对PP材料粘结性能较好的双组份粘结剂，粘合剂的操作不当可能会使过滤器长时间的存在异味进而造成二次空气污染。

针对上述问题，经过不断的研究、实验，本申请人于2011年12月29向国家知识产权局提出了一种改进的技术方案。见中国专利号为：201110453643.8的实用新型专利说明书(现有技术二)该实用新型专利采用的技术方案为：该集尘过滤器的主体由多层孔板叠加构成，其中孔板一体成型有供气体通过的阵列孔洞，孔板是微发泡的，可添加驻极增强材料、负离子发射材料和磁性材料的塑料材料，于每层孔板的上下表面设置有施加高压电场的密闭导电膜，其中的一层或数层孔板中可安装有离子发射装置，在叠加结构的侧面，封装有向高低电位电极供电的高压电源，叠加结构和高压电源被整体封装于保护结构外框中，外部使用低压直流或市电供电。本过滤器经在线极化驻极技术处理后，形成实用的产品。本实用新型采用上述技术方案后，将构成一种可消除极间打火和使用电击隐患的、易于清洗、可长寿命循环使用、低风阻、高效率的颗粒物过滤器。

上述现有技术一、现有技术二中都采用了阵列孔洞的结构，并且每层孔板之间的电位排列方式均采用：“……高—低-高—低……”的方式进行分布，并且施加每层阵列通道外的高电压均是通过附着在每层孔板上下表面的导电膜实现的。

对于现有技术一而言，其集尘的原理见图1所示，其采用技术等同于表面涂 装了高阻电介质材料的平行电极，中间加装了支撑片。其最大的缺点就是：高电阻介质表面收集一定量的带电颗粒后，极容易出现反极化现象，导致积尘效率迅速下降。当空气湿度较大、颗粒物电阻值较第低时，积尘后内表面电阻下降，形成等电位(法拉第笼)现象，导致积尘效率迅速下降或丧失。清洗后表面残留的轻微水垢即可导致法拉第笼现象发生，进而导致失效。

对于现有技术二而言，其是针对现有技术一所作出的改进，其集尘的原理见图2所示，其依据静电场放电原理设计了非对称翅片结构通道，采取了静电凝并捕集与磁场辅助的积尘方式(电场、磁场、静电凝并)，同时强化了驻极体性能，提升了容尘量，虽然在一定程度上消除了反极化和法拉第笼现象，并延长了清洁维护周期，但是仍然无法彻底克服这一现象。

针对以上现有技术所存在的不足，本实用新型人再次经过研发和实验，提出了以下技术方案。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题就在于克服现有技术的的不足，提供一种可提高捕集效果，强化静电凝并效率，基本消除法拉第笼现象的微通道结构颗粒物集尘器、集尘方法及其制作方法。

为解决上述技术问题，本实用新型的微通道结构颗粒物集尘器采用了如下的技术方案：该集尘器的主体由多层孔板叠加构成，每层孔板一体成型有供气体通过的阵列孔洞，所述的孔洞采用内壁对称结构，其中，每层孔板中孔洞的上内壁或者下内壁设置有导电部，且所有孔板中的导电部电性连接构成第一电极；于每层孔板相对导电部的另一侧的外表面设置有导电膜，且导电膜构成第二电极；所述的第一电极和第二电极接入位于集尘器主体外部、用于施加高压电场的高压电 源的正负电极。

进一步而言，上述技术方案中，所述集尘器的主体中的多层孔板叠加方式为：孔板采用同极相连的方式，即两相邻孔板中相互邻近的一侧设置的电极相同。

进一步而言，上述技术方案中，第一电极相邻的两孔板之间通过导电丝网将上下两层孔板中的导电部连接。

进一步而言，上述技术方案中，所述的导电部通过双料共挤的方式一体成型于所述孔洞的上内壁或下内壁。

进一步而言，上述技术方案中，所述的导电部通过微孔注入的方式成型于所述孔洞的上内壁或下内壁。

本实用新型采用上述技术方案后，其相对于现有技术而言，在孔洞构成的微通道内部直接设置导电部，高电压的一个电极将直接连接于该导电部上，这样就在微通道内部形成分明的电场区域，增强了内部非对称电场的强度(电势差)，进一步强化了静电凝并效率和捕集效率，基本消除了法拉第笼现象，抑制表面极化现象的发生。本实用新型相对现有技术而言，其微通道结构可以使用比现有技术采用更低的电压工作，进一步提升了安全性。

本实用新型还可采用以下技术方案实现，该技术方案中，集尘器的主体由多层孔板叠加构成，每层孔板一体成型有供气体通过的阵列孔洞，所述的孔洞采用内壁对称结构，其中，每层孔板中孔洞的上内壁设置有第一导电部，每层孔板中孔洞的下内壁设置有第二导电部；所有孔板中的第一导电部电性连接构成第一电极；所有孔板中的第二导电部电性连接构成第二电极；所述的第一电极和第二电极接入位于集尘器主体外部、用于施加高压电场的高压电源的正负电极。

进一步而言，该技术方案中，所述集尘器的主体中的多层孔板叠加方式为： 孔板采用同极相连的方式，即两相邻孔板中相互邻近的一侧设置的电极相同。

进一步而言，该技术方案中，两相邻的两孔板之间通过导电丝网将上下两层孔板中的第一导电部或第二导电部连接。

进一步而言，该技术方案中，所述的第一导电部、第二导电部通过共挤的方式一体成型于所述孔洞的上内壁、下内壁。

进一步而言，该技术方案中，所述的第一导电部、第二导电部通过微孔注入的方式成型于所述孔洞的上内壁、下内壁。

本实用新型采用上述技术方案后，相对于上述第一种技术方案，技术方案中，在孔洞构成的微通道内部上下内壁均设置导电部，高压电源的两个电极直接连接于该两个导电部上，这样就在微通道内部形成分明的电场区域，增强了内部非对称电场的强度(电势差)，进一步强化了静电凝并效率和捕集效率，基本消除了法拉第笼现象，抑制表面极化现象的发生。

附图说明：

图1是现有技术一的集尘的原理示意图；

图2是现有技术二的集尘的原理示意图；

图3是本实用新型实施例一中单层孔板的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一中多层叠加孔板的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一中导电丝网的结构示意图；

图6是本实用新型实施例一中导电膜的结构示意图；

图7是本实用新型实施例二的集尘原理示意图；

图8是本实用新型实施例三的集尘原理示意图。

具体实施方式：

实施例一

见附图3-6所示，这是本实用新型微通道结构颗粒物集尘器的实施例一。本实施例一中具有一个集尘器的主体1。该主体1由多层采用高阻抗驻极体材料制作的孔板10叠加构成，每层孔板10一体成型有供气体通过的阵列孔洞110，所述的孔洞110采用左右内壁对称、上下内壁对称结构。

每层孔板10中孔洞110的上内壁或者下内壁设置有低阻抗的导电部2，且所有导电部2电性连接构成第一电极；于每层孔板10相对导电部2的另一侧的外表面设置有导电膜3，该导电膜3构成第二电极；所述的第一电极和第二电极接入位于集尘器主体1外部、用于施加高压电场的高压电源5的正负电极。本实施例中，第一电极(即导电部2)接入高压电源5的低电位一端，第二电极(即导电膜3)接入高压电源5的高电位一端。

结合图4所示，集尘器的主体1中的多层孔板10叠加方式为：孔板10采用同极相连的方式，即两相邻孔板10中相互邻近的一侧设置的电极相同。以图4所示为例，其加载在每层孔板10上的电压排列方式为：低—高高-低低-高高-低。这种排列方式也是区别现有技术的一个重要技术特征，现有技术采用在两层孔板之间设置导电膜作为电极，所以现有技术中加载在每层孔板上的电压排列方式为交叉排列，即为“低—高-低-高-低”的方式。

所述孔板10采用具有驻极性能的材料注塑成型，孔板10采用的材料为：高阻抗材料与驻极体材料的混合物。例如：高阻抗材料采用PP，所添加驻极材料可以为：FEP(氟化乙烯丙烯共聚物、全氟乙烯丙烯共聚物，英文商品名：Teflon*FEP(Fluorinated ethylenepropylene)、FEP(四氟乙烯和六氟丙烯共聚物)、PFA(少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物(Polytetrafluoro thylene)、 ETFE(ethylene-tetrafluoro-ethylene乙烯四氟乙烯)等。

所述的导电部2采用的材料为：低阻抗材料与导电材料的混合物。其中低阻抗材料可采用PP、PE，添加导电材料可以为：金属氧化物(例如氧化锡、氧化铟等)、纳米碳管、石墨、高分子有机导电物等材料。最终导电部2的电阻值在10E4～10E9。

所述的导电膜3由石墨、炭黑、稀土永磁材料粉末、粘接剂组成，通过丝网印刷的方式附着在孔板10外表面。在制作导电膜3时，两相邻孔板10之间使用设置一层导电膜3即可。即一层导电膜3供相邻两孔板10作为第二电极共用。

结合图3所示，本实施例一工作时，孔洞110中下内壁上设置的导电部2直接连接供电高压电源5，这样令下内壁具有更强的荷电能力，保持了更高的微通道内电位差。相对于现有技术中，采用上下导电膜形成高压电场的工作原理，本实用新型这种直接将其中一个电极伸入孔洞110内，不仅增强了孔洞110内部非对称电场的强度(电势差)，并且进一步强化了静电凝并效率和捕集效率，基本消除了法拉第笼现象，抑制表面极化现象的发生。另外，采用这种结构，令阵列孔洞110构成的微通道可以使用比现有技术采用更低的电压工作，进一步提升了安全性。

本实用新型中，所述的孔洞110采用左右内壁对称、上下内壁非对称结构，除了上述本实施例一中采用的结构外，还可采用以下结构。

见图7所示，这是本实用新型的实施例二，本实施例二与上述实施例一类似，所不同的是，本实施例二中，孔洞110的下内壁采用的是微孔导入的方式设置有作为导电部2的导电材料。

见图8所示，这是本实用新型的实施例三，本实施例三与上述实施例一、二 所不同的是，本实施例三中每层孔板10中孔洞110的上内壁设置有第一导电部21，每层孔板10中孔洞110的下内壁设置有第二导电部22。所有孔板10中的第一导电部21电性连接构成第一电极；所有孔板10中的第二导电部22电性连接构成第二电极；所述的第一电极和第二电极接入位于集尘器主体1外部、用于施加高压电场的高压电源5的正负电极。

本实施例三在孔洞110上下内壁上均设置了导电部。将第一、第二导电部21、22分别作为集尘器的第一电极和第二电极，两相邻的两孔板10之间通过导电丝网7将上下两层孔板10中的第一导电部21或第二导电部22连接。本实施例三无需使用导电膜3，直接将高压电源5接入即可。至于第一、第二导电部21、22的成型方法可以采用三料共挤的方式实现，也可以采用微孔注入的方式成型。

综上所述，本实用新型采用静电凝并方式捕集通过孔洞的颗粒物，即通过向第一电极和第二电极施加高电压并使气流流过孔洞时，第一电极使空气中的颗粒物荷电，发生凝并在库仑力、磁场力的作用下，吸附在孔洞110内壁，完成对颗粒物的捕集。

当然，以上所述仅仅为本实用新型的实施例而已，并非来限制本实用新型范围，凡依本实用新型申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种微通道结构颗粒物集尘器，该集尘器的主体(1)由多层孔板(10)叠加构成，每层孔板(10)一体成型有供气体通过的阵列孔洞(110)，其特征在于：所述的孔洞(110)采用内壁对称结构，其中，每层孔板(10)中孔洞(110)的上内壁或者下内壁设置有导电部(2)，且所有孔板(10)中的导电部(2)电性连接构成第一电极；

于每层孔板(10)相对导电部(2)的另一侧的外表面设置有导电膜(3)，且导电膜(3)构成第二电极；

所述的第一电极和第二电极接入位于集尘器主体(1)外部、用于施加高压电场的高压电源(5)的正负电极。

2.根据权利要求1所述的一种微通道结构颗粒物集尘器，其特征在于：所述集尘器的主体(1)中的多层孔板(10)叠加方式为：孔板(10)采用同极相连的方式，即两相邻孔板(10)中相互邻近的一侧设置的电极相同。

3.根据权利要求1所述的一种微通道结构颗粒物集尘器，其特征在于：第一电极中各孔板(10)中的导电部(2)之间通过导电丝网(7)连接。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种微通道结构颗粒物集尘器，其特征在于：所述的导电部(2)通过双料共挤的方式一体成型于所述孔洞的上内壁或下内壁。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种微通道结构颗粒物集尘器，其特征在于：所述的导电部(2)通过微孔注入的方式成型于所述孔洞(110)的上内壁或下内壁。

6.一种微通道结构颗粒物集尘器，该集尘器的主体(1)由多层孔板(10)叠加构成，每层孔板(10)一体成型有供气体通过的阵列孔洞(110)，其特征在于：所述的孔洞(110)采用内壁对称结构，其中，每层孔板(10)中孔洞(110)的上内壁设置有第一导电部(21)，每层孔板(10)中孔洞(110)的下内壁设置有第二导电部(22)；

所有孔板(10)中的第一导电部(21)电性连接构成第一电极；

所有孔板(10)中的第二导电部(22)电性连接构成第二电极；

所述的第一电极和第二电极接入位于集尘器主体(1)外部、用于施加高压电场的高压电源(5)的正负电极。

7.根据权利要求6所述的一种微通道结构颗粒物集尘器，其特征在于：所述集尘器的主体(1)中的多层孔板(10)叠加方式为：孔板(10)采用同极相连的方式，即两相邻孔板(10)中相互邻近的一侧设置的电极相同。

8.根据权利要求6所述的一种微通道结构颗粒物集尘器，其特征在于：第一电极中各孔板(10)中的第一导电部(21)之间通过设置在孔板(10)侧面的导电丝网(7)连接；第二电极中各孔板(10)中的第二导电部(22)之间通过设置在孔板(10)另一侧的导电丝网连接。

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的一种微通道结构颗粒物集尘器，其特征在于：所述的第一导电部(21)、第二导电部(22)通过共挤的方式一体成型于所述孔洞的上内壁、下内壁。

10.根据权利要求6-8中任意一项所述的一种微通道结构颗粒物集尘器，其特征在于：所述的第一导电部(21)、第二导电部(22)通过微孔注入的方式成型于所述孔洞(110)的上内壁、下内壁。