TWI572831B - 靜電式氣體清淨機 - Google Patents

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TWI572831B
TWI572831B TW104111497A TW104111497A TWI572831B TW I572831 B TWI572831 B TW I572831B TW 104111497 A TW104111497 A TW 104111497A TW 104111497 A TW104111497 A TW 104111497A TW I572831 B TWI572831 B TW I572831B
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陳建志
張志振
蔡陳德
黃智勇
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財團法人工業技術研究院
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Description

靜電式氣體清淨機
本揭露為一種靜電式氣體清淨機，尤指一種具有特殊電極設計，可增加攜帶灰塵微粒之氣流與電極接觸時間之靜電式氣體清淨機。
中國氣象局在1月28日修訂霾預警標準，將PM2.5指數(<2.5um/m3)作為發布預警的重要指標之一，新英格蘭醫學期刊指出PM2.5(<2.5um)每增加10微克，就會提高10%的肺癌發生率，各類癌症也會提高5%。世界衛生組織也提及：每增加10μg/m3之PM10將提高0.2-0.6%之死亡率，每增加10μg/m3之PM2.5將提高6-13%之心肺疾病致死率。由於環境氣體中的灰塵微粒對人體具有極大的危害，因此氣體清淨機的結構也不斷地改良。
市面上的氣體清淨機種類雖然很多，但針對可真正去除PM2.5(包含奈米粉塵病毒、細菌、霉菌孢子及塵螨排泄物等細微粒)的清淨機並不多，靜電式集塵器由於具備高細微粒去除效率、省電、低壓損及無濾材的特性，預計將來將成為氣體清淨機之主流。但也因需要較大灰塵與電極接觸之時間，因此要達到可攜式設計較為困難。
目前工業用或一般市售靜電式氣體清淨機，大多以多片式或蜂巢結構來達到增加灰塵與電極接觸之時間之效果，但無論是多片式或蜂巢結構雖然可以增加去除之功效，但使用者在後續保養與清潔上，卻較為困難。
因此，如何能有一種可增加攜帶灰塵微粒之氣流與電極接觸之時間，並同時可增加灰塵微粒截留效果，達到增加灰塵微粒之去除效率、減少體積之功效，且易於拆卸與清潔，以提升使用者便利性，使商品更具競爭力之氣體清淨機，實為當前重要課題之 一。
在一實施例中，本揭露提出一種靜電式氣體清淨機，其包含一主體、一電暈模組、一電極模組以及一風扇；於主體設有一氣流通道，電暈模組、電極模組與風扇皆設置於氣流通道；電暈模組用以產生具有第一電性之尖端放電；由風扇將氣體抽入氣流通道，當氣體通過電暈模組時，氣體中之微粒會被電暈模組之電場充電，而後於氣體通過電極模組時，氣體中之微粒會被電極模組捕捉。
100、200、300‧‧‧靜電式氣體清淨機
110、210、310‧‧‧主體
111、211、311‧‧‧進氣部
112、212、312‧‧‧排氣部
113‧‧‧空間
114‧‧‧上蓋體
115、116‧‧‧副主體
120、220、320、420、520A~520E‧‧‧電暈模組
121、221、321‧‧‧座體
122、222、322、422A~422F‧‧‧放電單元
130、130A、230、330、430‧‧‧電極模組
131、131A‧‧‧第一電極單元
1311、1311A‧‧‧第一葉片
132、132A‧‧‧第二電極單元
1321、1321A‧‧‧第二葉片
133‧‧‧軸體
140、240、340‧‧‧風扇
213、313‧‧‧主體壁
214、314‧‧‧容置空間
421‧‧‧圓形筒體之一軸向邊緣
422‧‧‧通孔
431、432‧‧‧圓形筒體
522A、522B、522C、522D、522E‧‧‧凸出結構
523E‧‧‧斷開區
圖1為本揭露之一實施例結構示意圖。
圖2為圖1實施例之A-A剖面放大結構示意圖。
圖3為圖1實施例之一部分主體與電暈模組之分解結構示意圖。
圖4為圖1實施例另一部分主體與電極模組之分解結構示意圖。
圖5為本揭露之電暈模組之一實施例之分解立體結構示意圖。
圖6為本揭露之電極模組之一實施例之立體結構示意圖。
圖7為本揭露之電極模組另一實施例之立體結構示意圖。
圖8為圖1實施例之氣流路徑示意圖。
圖9為本揭露另一實施例之剖面結構示意圖。
圖10為圖9實施例之氣流路徑示意圖。
圖11為本揭露又一實施例之俯視結構示意圖。
圖12為圖11實施例之B-B剖面結構示意圖。
圖13及圖14為本揭露之電極模組之不同實施例之結構示意圖。
圖15至圖20為本揭露之放電單元。
圖21為本揭露之電暈模組另一實施例之結構示意圖。
圖22A、圖23A、圖24A、圖25A及圖26為本揭露之電暈模組不同實施例之結構示意圖。
圖22B為圖22A實施例之C-C剖面結構示意圖。
圖23B為圖23A實施例之D-D剖面結構示意圖。
圖24B為圖24A實施例之E-E剖面結構示意圖。
圖25B為圖25A實施例之F-F剖面結構示意圖。
請參閱圖1及圖2所示實施例，本揭露之一種靜電式氣體清淨機100，包含一主體110、一電暈模組120、一電極模組130以及一風扇140。主體110概呈一圓筒狀，主體110具有一進氣部111與一排氣部112，排氣部112設置於主體110頂部，進氣部111之位置低於排氣部112，進氣部111與排氣部112相連通並於主體110內形成一氣流通道，電暈模組120、電極模組130與風扇140皆設置於前述氣流通道中，於主體110內之底部設有一空間113，可用以設置所需之驅動元件，例如電路板、馬達，連接並用以驅動電暈模組120、電極模組130與風扇140運作。風扇140設置於主體110內靠近進氣部111處。
請參閱圖2至圖5所示，本實施例之電暈模組120由一座體121及複數呈尖錐狀之放電單元122構成，座體121呈圓環狀，放電單元122設置於座體121之內環側，每一放電單元122呈尖錐狀之一端朝向座體122之中心(圖2、4僅簡要示出對稱之兩放電單元122)，每一放電單元122可產生具有第一電性之尖端放電，該第一電性可為正電或負電。放電單元122之材質可為具有導電性之金屬、石墨、碳刷。電暈模組120被夾設於二副主體115、116之間。
請參閱圖2至圖4及圖6所示，電極模組130由間隔設置之複數第一電極單元131以及複數第二電極單元132構成，每一第一電極單元131具有一螺旋型之第一葉片1311，每一第二電極單元132具有一螺旋型之第二葉片1321。第一電極單元131與第二電極單元132藉由一軸體133相互串接於一上蓋體114底部，由第一葉片1311與第二葉片1321構成一螺旋型之通道，而該通道 構成本揭露之部分之氣流通道。
電極模組130不具有電性或具有一第二電性，第二電性與放電單元122之第一電性相反。電極模組130若具有第二電性，其材質可為具有導電性之金屬；電極模組130若不具有電性，其材質則可為塑膠等高分子聚合物，包括PP、PE、PVC、PC。
此外，可分別設置第一電極單元131與第二電極單元132之電性，第二電極單元132可具有一第二電性，第二電性與放電單元122之第一電性相反，而第一電極單元131可具有或不具有電性，第一電極單元131若具有電性，則第一電極單元131之電性與放電單元122相同。例如，放電單元122帶正電，則第二電極單元132帶負電，而第一電極單元131不具電性或帶正電；或是，放電單元122帶負電，則第二電極單元132帶正電，而第一電極單元131不具電性或帶負電。
請參閱圖7所示電極模組另一實施例結構，電極模組130A由間隔設置之複數第一電極單元131A以及複數第二電極單元132A構成，每一第一電極單元131A具有多個扇型之第一葉片1311A，每一第二電極單元132A具有多個扇型之第二葉片1321A。本實施例之第一電極單元131A與第二電極單元132A之外型相同，以第一電極單元131A為例，相鄰二第一葉片1311A之間具有空隙以供氣流通過，其空隙率占截面總面積比值為介於0.3~0.8之間，第二電極單元132A之設計方式亦同。第一電極單元131A與第二電極單元132A相互串接(例如可藉由圖3之軸體133)後，由第一葉片1311A與第二葉片1321A構成一具孔隙可通過之通道，亦即構成本揭露之氣流通道之一部分。第一葉片1311A與第二葉片1321A可如圖7所示規則交錯設置，或不規則交錯設置，亦即各層的葉片之投影位置不同。此外，第一葉片1311A與第二葉片1321A之形狀亦可不同。至於第一電極單元131A與第二電極單元132A之電性設置方式，可比照前述電極模組130之電性設置方式。
請參閱圖8所示，本實施例之氣體之流動路徑如圖8之箭頭所示路徑。本實施例之工作原理為，風扇140運作時可將主體110 外部之攜帶有微粒(包含奈米粉塵病毒、細菌、霉菌孢子及塵螨排泄物等細微粒)之氣體由進氣部111抽入主體110內，當氣體通過電暈模組120時，氣體中之微粒會被電暈模組120之電場充電，而後，當氣體通過電極模組130時，氣體中之微粒會因帶電荷而產生電動飄移，同時藉由電極模組130之螺旋型通道之螺旋氣流產生之離心力而被電極模組130捕捉，亦即，微粒會被吸附於電極模組130上。而不帶有害微粒之乾淨氣體可由主體110頂部之排氣部112被送出。
請參閱圖9所示之另一實施例，本揭露之一種靜電式氣體清淨機200，包含一主體210、一電暈模組220、一電極模組230以及一風扇240。本實施例之特徵在於，電暈模組220設置於電極模組230外部，電暈模組220由座體221及複數呈尖錐狀之放電單元222構成，而放電單元222相互平行地設置於座體221上，每一放電單元222呈尖錐狀之一端朝向同一方向，如圖9所示，每一放電單元222呈尖錐狀之一端朝向上，於圖9僅簡要示出對稱之兩放電單元222，然其數量可依所需而設置。同樣地，每一放電單元222可產生具有第一電性之尖端放電，該第一電性可為正電或負電。此外，主體210具有一進氣部211與一排氣部212，進氣部211設置於主體110頂部，排氣部212之位置低於進氣部211，進氣部211與排氣部212相連通並於主體210內形成一氣流通道。而風扇240設置於主體210內靠近排氣部212處。
就圖9而言，主體210由具有一厚度之主體壁213構成，因此可於主體壁213設置容置空間214，該容置空間214構成本揭露之氣流通道之一部分，該複數呈尖錐狀之放電單元222可相互平行地設置於容置空間214中，且每一放電單元222之尖端朝向氣流進氣方向，如圖9所示由主體210頂部進氣，因此放電單元222之尖端朝向上方。至於座體221之態樣則不限定於圖5所示之環狀。
此外，本實施例之電極模組230呈筒狀。電極模組230不具有電性或具有一第二電性，第二電性與放電單元222之第一電性 相反。同樣地，電極模組230若具有第二電性，其材質可為具有導電性之金屬；電極模組230若不具有電性，其材質則可為塑膠等高分子聚合物，包括PP、PE、PVC、PC。
請參閱圖10所示，本實施例之氣體之流動路徑如圖10之虛線箭頭所示路徑。本實施例之工作原理為，風扇240運作時可將主體210外部之攜帶有微粒(包含奈米粉塵病毒、細菌、霉菌孢子及塵螨排泄物等細微粒)之氣體由頂部之進氣部211抽入主體210內，當氣體通過電暈模組220時，氣體中之微粒會被電暈模組220之電場充電，而後，當氣體通過電極模組230時，氣體中之微粒會因帶電荷而產生電動飄移而被電極模組230捕捉，亦即，微粒會被吸附於電極模組230之內側壁上。而不帶有害微粒之乾淨氣體可由排氣部212被送出。
請參閱圖11及圖12所示實施例，本揭露之一種靜電式氣體清淨機300，包含一主體310、一電暈模組320、一電極模組330以及一風扇340。電暈模組320由座體321及複數呈尖錐狀之放電單元322構成。主體310具有一進氣部311與一排氣部312，進氣部311與排氣部312皆設置於主體310頂部，惟排氣部312之位置高於進氣部311。放電單元322相互平行地設置於主體壁313之容置空間314中，且每一放電單元322之尖端朝向氣流進氣方向，當風扇340運作時，可將氣體由進氣部311抽入主體310內，氣體依序通過電暈模組320、電極模組330後，不帶有害微粒之乾淨氣體即可由排氣部312被送出。圖12所示實施例相較於圖8及圖10實施例，結構更為精簡。
圖8、圖10及圖12之實施例結構雖不盡相似，但其共同結構特徵在於，於一主體形成一氣流通道，於氣流通道上設有電暈模組、電極模組與風扇，藉由風扇將氣體由進氣部抽入氣流通道，氣體可依序通過電暈模組、電極模組，最後由排氣部排出主體。換言之，本揭露之進氣部與排氣部之位置高低安排沒有限制，氣流通道之設計沒有限制，電暈模組、電極模組與風扇之型態亦無限制，只要能達到上述共同之結構特徵即可。
請參閱圖13所示，電極模組330可為帶正電性之單一圓形筒體，亦或不帶電。
請參閱圖14所示，電極模組430可為二同心圓形筒體，其中一圓形筒體431帶負電，而另一圓形筒體432之電性為正電或不帶電性，進氣流(圖示虛線箭頭)通過該二圓形筒體431、432之間。
請參閱圖15至圖20所示，其分別揭露不同態樣之放電單元結構。如圖15所示之圓錐狀放電單元422A；如圖16所示之三角錐狀放電單元422B；如圖17所示之四角錐狀放電單元422C；如圖18所示之五角錐狀放電單元422D；如圖19所示之六角錐狀放電單元422E；如圖20所示之螺紋錐狀放電單元422F。上述實施例說明，本案之尖錐狀放電單元可為圓柱狀或多角型柱狀或錐狀、或具有螺紋。
請參閱圖21所示本揭露之電暈模組另一實施例之結構示意圖。電暈模組420為圓形筒體，以該圓形筒體之筒壁為放電單元，該圓形筒體之一軸向邊緣421朝向氣流進氣方向(圖示電暈模組420頂部之虛線箭頭)。本實施例中，該圓形筒體之筒壁具有通孔422，以利氣流通過，其孔隙率佔截面總面積比值可為介於0.3~0.8之間，或介於0.01~0.5之間。
關於上述孔隙率之定義如下：孔隙率=(可通過氣流之鏤空面積)/(可通過氣流之鏤空面積+無法通過氣流之實體面積)；以圖21而言，可通過氣流之鏤空面積亦即通孔422之面積總和，而無法通過氣流之實體面積則是該圓形筒體表面不含通孔之實體面積。
請參閱圖22A至圖26所示本揭露之電暈模組不同實施例。該等實施例之電暈模組520A~520E為圓形筒體，該圓形筒體之筒壁具有凸出部以作為放電單元，該凸出部位於該氣流通道之氣體流動路徑上。氣體流動路徑如圖中虛線所示，但進氣流(圖示虛線箭頭)之方向則不以圖示為限。如圖22A至圖26所示，凸出部可為複數個圓環狀突出結構522A、522B、522C、522D、522E 所形成。如圖22B、23B、24B、25B所示，本實施例的放電單元具有朝向該氣流通道的一端，並且該端之斷面具有至少一尖點。又，如圖26所示，各該些圓環狀突出結構522E可具有至少一斷開區523E，各圓環狀突出結構522E之各該斷開區523E的位置設計沒有限制，可為互相對應或錯位。又，上述該等實施例的凸出部亦可為螺旋形突出結構所形成。
上述該等電極模組、放電單元及電暈模組之實施例態樣，均可視需求配置於圖8、圖10及圖12之實施例結構中。
綜上所述，本揭露所提供之靜電式氣體清淨機，由於具有特殊電極設計，因此可增加攜帶灰塵微粒之氣流與電極接觸時間，提高去除微粒之效率。此外，於長時間使用後，可將吸附有微粒之電極模組拆下清洗或保養，即可繼續使用，亦提升使用者之便利性。
惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本揭露之特點及功效，而非用於限定本揭露之可實施範疇，於未脫離本揭露上揭之精神與技術範疇下，任何運用本揭露所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。
100‧‧‧靜電式氣體清淨機
110‧‧‧主體
111‧‧‧進氣部
112‧‧‧排氣部
113‧‧‧空間
114‧‧‧上蓋體
115、116‧‧‧副主體
120‧‧‧電暈模組
121‧‧‧座體
122‧‧‧放電單元
130‧‧‧電極模組
131‧‧‧第一電極單元
1311‧‧‧第一葉片
132‧‧‧第二電極單元
1321‧‧‧第二葉片
133‧‧‧軸體
140‧‧‧風扇

Claims (25)

  1. 一種靜電式氣體清淨機，包含：一主體，於該主體設有一氣流通道；一電暈模組，設置於該氣流通道，用以產生具有第一電性之尖端放電，該電暈模組為單一筒體且具有凸出部作為放電單元；一電極模組，設置於該氣流通道；以及一風扇，設置於該氣流通道，該風扇將氣體抽入該氣流通道，當該氣體通過該電暈模組時，該氣體中之微粒會被該電暈模組之電場充電，而後於該氣體通過該電極模組時，該氣體中之微粒會被該電極模組捕捉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之靜電式氣體清淨機，其中該電極模組具有一第二電性，該第二電性與該第一電性相反。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之靜電式氣體清淨機，其中該電極模組不具有電性。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之靜電式氣體清淨機，其中該電極模組包括：至少一第一電極單元，其具有至少一第一葉片；以及至少一第二電極單元，其具有至少一第二葉片，該第一電極單元與該第二電極單元相互串接，由該第一葉片與該第二葉片構成部分該氣流通道。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之靜電式氣體清淨機，其中該第一電極單元不具有電性，該第二電極單元具有一第二電性，該第二電性與該第一電性相反，該第一電極單元與該第二電極單元間隔設置。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之靜電式氣體清淨機，其中該第一電極單元具有該第一電性，該第二電極單元具有一第二電性，該第二電性與該第一電性相反，該第一電極單元與該第二電極單元間隔設置。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之靜電式氣體清淨機，其中該第一 葉片與該第二葉片呈螺旋型，該第一電極單元與該第二電極單元相互串接後，由該第一葉片與該第二葉片構成一螺旋型之通道。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之靜電式氣體清淨機，其中該第一電極單元具有複數個第一葉片，每一該第一葉片呈扇型，相鄰該第一葉片間具有空隙，其空隙率佔截面總面積比值為介於0.3~0.8之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之靜電式氣體清淨機，其中該第一電極單元與該第二電極單元相互串接，由該第一葉片與該第二葉片構成一具孔隙可通過之通道。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之靜電式氣體清淨機，其中該電極模組可為帶正電性之單一圓形筒體或不帶電。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之靜電式氣體清淨機，其中該電極模組可為二同心圓形筒體，其中一圓形筒體帶負電，而另一圓形筒體之電性為正電或不帶電性，進氣流通過該二圓形筒體之間。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之靜電式氣體清淨機，其中該電暈模組由一座體及複數呈尖錐狀之放電單元構成，該座體呈環狀，該複數放電單元設置於該座體。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之靜電式氣體清淨機，其中該座體呈圓環狀，該複數放電單元設置於該座體之內環側，每一該放電單元呈尖錐狀之一端朝向該座體之中心。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之靜電式氣體清淨機，其中該複數放電單元相互平行地設置於該座體上，每一該放電單元呈尖錐狀之一端朝向同一方向。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之靜電式氣體清淨機，其中該主體具有主體壁，該電暈模組由複數呈尖錐狀之放電單元構成，該複數放電單元設置於該主體壁內。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之靜電式氣體清淨機，其中該複數放電單元相互平行地設置於該主體壁中，每一該放電單元尖 端朝向氣流進氣方向。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之靜電式氣體清淨機，其中該尖錐狀之放電單元可為圓柱狀或多角型柱狀或錐狀、或具有螺紋。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之靜電式氣體清淨機，其中該電暈模組為圓形筒體，以該圓形筒體之筒壁為放電單元，該圓形筒體之一軸向邊緣朝向氣流進氣方向。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之靜電式氣體清淨機，其中該圓形筒體之筒壁具有通孔，以利氣流通過，其孔隙率佔截面總面積比值為介於0.3~0.8之間。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之靜電式氣體清淨機，其中該圓形筒體，其孔隙率佔截面總面積比值為介於0.01~0.5之間。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之靜電式氣體清淨機，其中該凸出部位於該氣流通道之氣體流動路徑上。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之靜電式氣體清淨機，其中該放電單元具有朝向該氣流通道的一端，且該端之斷面具有至少一尖點。
  23. 如申請專利範圍第21或22項所述之靜電式氣體清淨機，其中該凸出部為複數個圓環狀突出結構所形成。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之靜電式氣體清淨機，其中各該些圓環狀突出結構具有至少一斷開區，各該圓環狀突出結構之各該斷開區的位置可為互相對應或錯位。
  25. 如申請專利範圍第21或22項所述之靜電式氣體清淨機，其中該凸出部為螺旋形突出結構所形成。
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