TWI623354B - 空氣靜電清淨機 - Google Patents

Abstract

一種空氣靜電清淨機，其包括一外管、一內管、若干放電電極及至少一收集電極。外管是由導電材料製成且具有一進氣端、一排氣端、一高壓放電區及一收集區，高壓放電區及收集區位於進氣端與排氣端之間，且高壓放電區較收集區更鄰近進氣端。內管由絕緣材料製成，且內管與外管同心並位於高壓放電區內，外管與內管之間定義一第一流道。該等放電電極是間隔排列地設於內管外表面並朝外管徑向延伸，且該等放電電極位於第一流道內。收集電極設於收集區內且位於該等放電電極的下風處。藉此，實現兼顧高除塵效率與低臭氧產生的功效。

Description

空氣靜電清淨機

本發明是關於一種空氣淨化器，特別係關於一種應用高壓放電及靜電集塵原理的空氣淨化器。

隨著空氣污染問題日益受到關注，室內空氣品質的提升逐漸成為人們重視的課題。

常見的空氣淨化器包括靜電除塵機，此類靜電除塵機應用高壓放電原理讓空氣游離化而使微粒帶電或分解，帶電的微粒隨後被收集或過濾，從而實現淨化空氣的效果。

然而，習用靜電除塵機常見的問題在於，提高除塵效率的過程容易伴隨臭氧的產生，而若臭氧濃度過高，反對人體有害。

有鑒於此，本發明之主要目的在於提供一種能兼具除塵效率與低臭氧特性的空氣靜電清淨機。

為了達成上述及其他目的，本發明提供一種空氣靜電清淨機，其包括一外管、一內管、若干放電電極及至少一收集電極。外管是由導電材料製成，且外管具有一進氣端、一排氣端、一高壓放電區及一收集區，高壓放電區及收集區位於進氣端與排氣端之間，且高壓放電區較收集區更鄰近進氣端。內管由絕緣材料製成，且內管與外管同心並位於高壓放電區內，外管與內管之間定義一可供流體在一軸向上通過的第一流道。該等放電電極是間隔排列地設於內管外表面並朝外管徑向延伸，且該等放電電極位於第一流道內。收集電極設於收集區內且位於該等放電電極的下風處。

藉此，空氣中的微粒在通過高壓放電區時，能在較低的工作電壓下有效帶電，高壓放電區也較不易干涉收集區的電場，因此收集效率可提高，並可避免漏電問題，實現兼顧高除塵效率與低臭氧產生的功效。

請參考第1至3圖，所繪示者為本發明空氣靜電清淨機的較佳實施例，該空氣靜電清淨機包括一外管10、一內管20、若干放電電極30及四個收集電極40。

外管10是由導電材料製成，且外管10具有一進氣端11、一排氣端12、一高壓放電區13及一收集區14，外管10的進氣端11及排氣端12均為開放端而對外連通，高壓放電區13較收集區14鄰近進氣端11。當氣體被導入外管10內，氣體將依序通過進氣端11、高壓放電區13、收集區14及排氣端12；亦即，高壓放電區13位於收集區14的上風處。為了增加微粒去除效果，外管10的進氣端11可裝設有初效濾網15，用以濾除毛髮、棉絮等較大的雜質，排氣端12則可裝有靜電濾網16，而可用以吸附帶電的微粒。外管10進氣端11、排氣端12其中一者可安裝風扇70，本實施例是安裝於排氣端12外。

內管20由絕緣材料製成，且內管20與外管10同心並位於高壓放電區13內，外管10與內管20之間定義一可供流體（例如氣體）在一軸向上通過的第一流道21。一般而言，氣體並不需要在內管20內部流通，因此內管20鄰近進氣端11的上風端22為一封閉端，上風端22較佳是呈錐狀並可用以導引氣流朝第一流道流動。

該些放電電極30是間隔排列於內管20外表面且朝外管10徑向延伸，且放電電極30均位於第一流道21內。本實施例中，各該放電電極30均為碳刷，每一碳刷均由多個細小的碳針束集而成，而每一個碳針的自由端都可用於針間放電。

為了便於安裝放電電極30，內管20上可形成多個貫穿內管20內、外表面的孔洞23，讓這些放電電極30可穿設於孔洞23並突露於第一流道21內。

為了避免放電電極30受氣流中的微粒吸附而污損，可在內管20外表面設有多個擋風板24，這些擋風板24與放電電極30在軸向上逐一對應，且各該擋風板24均位於其對應的放電電極30的上風處，放電電極30的自由端一般並未徑向突出在擋風板24之外，讓擋風板24擋下原可能碰觸到放電電極30的微粒。

為了讓放電電極分布均勻，這些放電電極30是在內管20的外表面上等間隔排列。例如，在內管20的一個軸向位置中可設有十個（但不限於此）放電電極30，兩相鄰放電電極30所夾圓心角為36∘；若欲增加放電電極30的配置數量，可在內管20的另一個軸向位置（例如下風處）再設有十個放電電極30，換言之在內管20上就有兩個或兩個以上放電電極圈，兩相鄰放電電極圈中的放電電極30在軸向上產生錯位，而不在軸向上重疊，可讓微粒更有效地帶電。

四個收集電極40均設於收集區14且位於放電電極30的下風處。這四個收集電極40較佳是呈管狀且與外管10同心，且收集電極40彼此等間隔設置，兩相鄰收集電極40之間定義一可供流體在軸向上通過的第二流道41，而最外層的收集電極40與外管10之間則定義一可供流體在軸向上通過的第三流道42，第二、第三流道41、42的徑向寬度可設計為彼此相等，最內層的收集電極40的管徑較佳是實質相同於內管20，因此，流經第一流道21的氣體會分別通過第二、第三流道41、42，最內層收集電極40的內側實質上無氣流通過。需說明的是，收集電極的數量可依需求配置一個以上即可。

為了進一步增加微粒附著的效果，兩相鄰收集電極40中的其中一者可被供給高壓電，另一者則接地，且最外層的收集電極40也被接地，所供給的高壓電較佳是與放電電極所接受的高壓電同極性，例如皆為正電。本實施例中，最內層的收集電極40以及內側數來（以下同）第三層的收集電極40均被供給高壓正電，而第二層及最外層收集電極40則被接地，基於異性相吸原理，由於受到帶正電荷的最內層及第三層收集電極40的吸引，第二層及最外層收集電極40會累積負電荷，而外管則因最外層收集電極40所帶的負電荷而累積正電荷。如此，通過高壓放電區而帶正電的微粒被大量吸附在第二層及最外層收集電極40，極少量吸附在最內層、第三層收集電極40及外管10內表面。

為了將內管20及收集電極40定位，空氣靜電清淨機還可包括一內管支架50及二收集電極支架60，內管支架50設於內管20與外管10之間，兩個收集電極支架60是跨設於收集區14且分別位於收集電極40的上、下端，位於下方的收集電極支架60還可同時固接於內管20，藉此將內管20及收集電極40分別固定於高壓放電區13及收集區14內。

為了供給放電電極30工作所需的高壓電，可配置一或多條電線依序經過收集電極40內部及內管20內部。為了供給高壓電給部分收集電極40，可配置另一條（或多條）電線連接這些收集電極40。當然，為了讓部分收集電極40接地，可再配置另一條（或多條）電線連接欲接地的收集電極40。外管10可開設有供這些電線穿設的孔洞。

本實施例使用時，氣流經由外管10的進氣端11進入，放電電極30被通以較高工作電壓而讓通過高壓放電區的空氣微粒帶電，部分收集電極40則被通以較低但同極性的電壓，帶電的微粒則因異性相吸而被吸附在接地的收集電極40，淨化後的氣流則由排氣端12排出，實現空氣淨化的效果。

為測試空氣淨化效率及臭氧產生的情形，申請人進行了潔淨空氣輸出率（clean air delivery rate，下稱CADR）測試及臭氧濃度偵測， CADR可由下列公式求得：(Ka － Kn) × V，其中Ka是清淨機開啟狀態下的微粒衰減指數，Kn是微粒自然衰減指數，V是測試倉體的體積，在本測試中為105 m³ 。測試步驟如下：

A）使用輔助淨化器將測試倉體預先淨化乾淨；

B）在測試倉體中注入煙霧，並偵測煙霧初始濃度；

C）使煙霧自然衰減並持續監測濃度，求得Kn，並偵測臭氧濃度；

D）在測試倉體再次注入煙霧；

E）開啟前述實施例的空氣靜電清淨機及微粒計數器，持續監測煙霧濃度；

F）採集淨化後空氣中PM 2.5的濃度，計算並求得Ka及CADR。

下表一表示本實施例的CADR測試結果：

表一

結果顯示各測試結果均有良好的空氣淨化表現，其中在放電電極及收集電極均施加高壓電的情形下，有較好的CADR表現，此時靜電濾網的放置對CADR的影響不大。

臭氧濃度的變化則如下表二所示：

表二

結果顯示，無論工作電極是否施加高壓電，臭氧濃度的提升均不明顯，且均遠低於各國排放標準。這同時也表示本發明確實可兼具高空氣淨化效率、低臭氧排放的功效。

另外，申請人也進行了負荷測試，在超高煙霧濃度下，模擬空氣靜電清淨機持續使用一段時間的表現，測試結果如下表三所示：

表三

測試結果顯示，本發明的空氣靜電清淨機即便經長時間使用或暴露於高濃度微粒的環境中，仍有良好的空氣淨化表現。

10‧‧‧外管
11‧‧‧進氣端
12‧‧‧排氣端
13‧‧‧高壓放電區
14‧‧‧收集區
15‧‧‧初效濾網
16‧‧‧靜電濾網
20‧‧‧內管
21‧‧‧第一流道
22‧‧‧上風端
23‧‧‧孔洞
24‧‧‧擋風板
30‧‧‧放電電極
40‧‧‧收集電極
41‧‧‧第二流道
42‧‧‧第三流道
50‧‧‧內管支架
60‧‧‧收集電極支架
70‧‧‧風扇

第1圖為本發明較佳實施例的立體圖。

第2圖為本發明較佳實施例的分解圖。

第3圖為本發明較佳實施例的剖視圖。

Claims (10)

1. 一種空氣靜電清淨機，包括： 一外管，由導電材料製成，該外管具有一進氣端、一排氣端、一高壓放電區及一收集區，該高壓放電區及收集區係位於該進氣端與排氣端之間，且高壓放電區較該收集區更鄰近該進氣端； 一內管，由絕緣材料製成，該內管與該外管同心且位於該高壓放電區內，該外管與內管之間定義一可供流體在一軸向上通過的第一流道； 若干放電電極，間隔排列地設於該內管外表面且朝該外管徑向延伸，該等放電電極位於第一流道內；以及 至少一收集電極，設於該收集區內且位於該等放電電極的下風處。
2. 如請求項1所述的空氣靜電清淨機，其中該收集電極呈管狀且與該外管同心。
3. 如請求項1所述的空氣靜電清淨機，包括若干呈管狀的收集電極，該些收集電極均與該外管同心，且該些收集電極彼此間隔設置，兩相鄰收集電極之間均定義一可供流體在該軸向上通過的第二流道，且最外層收集電極與該外管之間定義一可供流體在該軸向上通過的第三流道。
4. 如請求項3所述的空氣靜電清淨機，其中兩相鄰收集電極中的其中一者被供給高壓電且另一者接地。
5. 如請求項4所述的空氣靜電清淨機，其中最外層收集電極接地。
6. 如請求項2至5中任一項所述的空氣靜電清淨機，更包括二收集電極支架跨設於該收集區，該收集電極用以將該收集電極定位在該收集區內。
7. 如請求項1所述的空氣靜電清淨機，更包括一內管支架設於該外管與該內管之間，該內管支架用以將該內管定位在該高壓放電區內。
8. 如請求項1所述的空氣靜電清淨機，其中各該放電電極均為碳刷。
9. 如請求項1所述的空氣靜電清淨機，其中該內管外表面還具有多個擋風板，該些擋風板與該些放電電極在該軸向上逐一對應，各該擋風板位於其對應的放電電極的上風處。
10. 如請求項1所述的空氣靜電清淨機，其中該內管形成有多個貫穿內管內、外表面的孔洞，該些放電電極分別設於該些孔洞。