WO1996007482A1 - Ensemble epurateur d'air electrostatique a moteur eolien - Google Patents

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    • F24F8/90—Cleaning of purification apparatus

Description

力^ " ¾¾ ¾ ^ 乜^£
本发明涉及利用静电效应从空气中分离弥歉颗粒的装置， 具体 地说， 涉及一种带有风力发电器的静电空气净化装3^ 背景铰术 随着生活环堍、 工作条件的日益改善， 人们对其居住、 工作环 境中的空气质量要求日益严格。 空气的洁净程度不仅关系到人体徤 康， 很多情况下更是提高工作效率， 保证产品质量的必须条件， 譬 如手术室、 制药、 精密仪器装配、 生物制品之生产等操作场所， 对 局部环境的空气质量均有较高要求。 更有甚者， 涉及生产和制作半 导体器件， 特别是高纯度材枓 （如锗） 的作业尤其需要在符合国家 标准的洁净室中进行 β
通常的空调设备并不能为有关局部环境供送满足要求的清洁空 气， 其中常合有灰尘、 纤维、 二氡化碳以及细菌、 病毒等诸多悬浮 颗粒， 常需另外加设纤维过滤器、 活性碳过滤器等专门除去弥歉于 空气中污物的设备 β 其中静电除尘器以其除尘效率高 （多在 9 5 % 以上） 、 阻力低 （1 0 - 3 0 毫米水柱或更低） 等无法相比的优点 而使其愈益广泛地被应用于科研和生产中。
作为静电电除尘器工作基础的是电牽放电过程。 对于空调送风 净化用的静电电除尘器多釆用正电晕放电， 即使放电电极 （又称电 离丝） 为正极性。 从结构上言， 用于空调送风净化的静电电除尘器 均釆用双区式电场布置， 即杷电离区 （又称荷电区） 和集尘区沿气 流方向分开设置， 这样既可杷荷电区所需电压降至一万伏左右， 又 可釆用多块平行故置的集尘极扳， 增大集尘面积， 缩小极扳间距， 因而集尘极可以使用敫千伏的较低电压。 这种较低的荷电电压和集 尘电压有利于将伴随而生的臭氣产生量降至搡作人员所能接受的程 度， 并简化对电源部分的要求。
为了进一步改善净化空气之质量， 通常还在靜电空气净化器的 出风口附近设置负离子发生装置， 如负离子针等。 所产生的负离子 不仅可进一步附着于残余的悬浮颗粒上， 使之最终貼附于垴壁上， 借以将空气中的各种污物颗粒减至最少， 而且负氡离子随洁净之空 气排故到室内， 可进一步提高室内空气的清新程度， 有利于作业人 员的徤康。
有关这类结构的靜电空气净化装置被广泛地记载于专利文件和 种种书刊中， 诸如 《空气洁净技术原理》， 中国实用新型专利 C N 8 5 2 0 5 0 3 9 即报导了这样的装 ¾o 此外， 如 R . A. F i t c h ,J .E . Dr u mmo n d 等人的美国专利 US 4 ， 2 3 6 , 9 0 0 ; J . W. P e r r y ma n 的美国专利 US 3 , 9 5 0 , 1 5 3 以及日本川 ¾公司在美国的专利 US 4 , 5 1 6 , 9 9 1 等 都报导了类似的装
作为靜电空气净化装置大多由两部分组成， 即净化器主体及供 电装置部分。 这类空气净化器的净化效率和工作穗定性在很大程度 上取块于供电装 ¾ 静电电除尘器的供电装置主要包括三部分， 升 压变压器， 整流器和控制装置， 其中升压变压器是将低压供电的交 流电 （巿电或更低） 变换为高达数千伏 （或更高） 的高电压， 整流 器则将高压交流电变为高压直流电， 供除尘器建立荷电区的电离电 场和集尘区的集尘电场。 许多现有技术资枓都有这种技术的报导， 如 《空气洁净技术原理》、 《工业通风除尘技术》。 再如 Ha y a s h i 等人的美国专利 US 4 ， 1 1 9 , 4 1 6 公开的空气净化器 是以正高压收集扳作为接地扳， 而 Go u r d i n e 等人的美国专 利 US 3 , 7 0 4 , 5 7 2 和 K a u a z a w a 等人的美国专禾 (J公 开的净化空气的装置更有两个高压电源， 即供电离丝需用的负高压 源和供收集板用的正商压源。
许多同类现有技术的设计目的都是直接针对改进靜电空气净化 装置的供电方式或简化供电电源的结构。 典型的技术可见于 T .G . Wi 1 1 i a ms 的美国专利 US 5 , 3 0 2 ， 1 9 0 。 它所公开 的 《带负极性电源的靜电空气净化器及用法》 的发明目的即在于提 供既小又轻的静电空气净化器用的电源模件， 是在一个较小的外壳 中容纳了全部电源电路的备固态元件， 壳体上备有插片， 使之与普 通 1 1 0 -1 2 0 伏巿电相连， 最终获得 5 -7 千伏的直流高压， 供净化器使用。
但是，目前所有这类供电设备均需消粍电能，更因其结构复杂， 而需专门人员使用和维修。
此外， 作为空气净化装置， 使用日久， 均需用清水或者专业清 洁剂清洗。 清洗后， 为免致其中电极间短路， 须待其中残留的液滴 自然干燥后， 才可恢复整个空气净化器的继续运转， 这为用户带来 不便。
# B月^ 本发明的目的在于提供一种适于通风系统， 例如： 空调系统， 特别是空调系统进出风口， 用于清除送风中弥散颗粒的静电空气净 化装置。
本发明的另一目的在于提供一种无需消粍外部电源能量的静电 空气净化装 ¾o
本发明的再一目的在于提供一种在例行的清洗后， 可即时投入 继续运行的静电空气净化装
按照本发明提供的静电空气净化装置包括： 静电空气净化器主 体部分和与之连成一体的风力发电器 （电源） ， 它们直接安装在空 调系统的进出风口处。 空调系统的风力驱动风力发电器的扇叶捷 转，带动与之相连的发电机输出 3 " 7 伏的直流电， 再由直流变换 器将其倍压至 3 - 6 千伏的电翬放电， 同时发故负离子， 以利清新 空气。
按照本发明的静电空气净化器主体部分由孔径较粗的佥厲初次 过滤网、 直流变换器、 佥厲过滤网、 电离丝、 集尘扳等组成。 本静 电空气净化器主体部分可以整体清洗， 且清洗后可立即投入使用。
电离丝和集尘板平行地、 等间距地排布在静电空气净化器主体 部分的框架内， 集尘板接电源负极， 电离丝接电儺正极。
按照本发明， 电离丝和集尘板平行地、 等间距地排布在静电空 气净化器主体部分的框架内， 集尘扳接电源负极， 电离丝接电源正 ^ 每条电离丝的两端各自牢牢地固定在一条佥厲轴上， 佥厲轴的 两端各穿在一个有优良绝缘性能的胶质圆通管中， 再将胶质圆通管 紧紧地嵌于有优良绝缘性能的胶质支架座上， 以便与相邻的集尘扳 端部保持优良的电气绝缘， 更由于增力 Π—层胶质圆通管， 就能确保 在清洗设备后， 不致因残留于胶质支架座和佥厲上的液滴而使部件 间短路， 使设备能及时投于再次运行。
按照本发明， 构成所述静电空气净化装置的另一組成部分， 即 风力发电器， 系于一外部与上述静电空气净化器主体同一框架上， 其上安装有一个或多个扇面 （如安装多个扇面， 应均匀地、 对称地 排布于框内） ， 每个扇 ^的中央轴上 有磁铁， 并将它们分别套装 在线围中， 组成风力发电器。 发电机输出 3 - 7 伏的直流电， 接至 靜电空气净化器主体部分的直流变换器。
按照本发明，所述风力发电器内安装了风动开关安全保护线路， 使得所述发电器只能在有风情况下下才能输出电力， 这样可便于维 修人员保养及清洗时的安全搡作。
按照本发明所述风力发电器还备有启动电池。 即在风力不足 时， 可由预先接入上述发电器线围回路中的电池 （4 . 8 伏） 向发 电器线圏提供电能， 促进扇面转逨加快。 待扇叶转迷增快到预定程 度， 则因线困两端惑应电动势高于电池电压， 便转而向电池充电， 同时给静电空气净化器主体部分供电。
釆用本发明的静电空气净化装置，由于使用系统出风自行发电， 而无霈消粍外接电源电能， 不仅大大节省了能粍， 减轻经费支出， 更由于发电器的工作直接由空调系统出风控制， 就自动保证了空气 净化过程与送风过程总是同时进行或停止的， 这进一步有利于节省 能源， 也减少了管理工作， 安装方便， 工作可靠。
由于是以静电除尘和负离子发生为基础的， 所以使用本净化装 置可以高效地清除烟味以及空气中的尘埃、 细菌、 雾菌、 花粉等各 种有害微粒。 同时由于负离子的产生， 可以使空气更加清新。 本空 气净化装置可满足届家、 办公、 科研、 生产以及多种公共场合的喬 求。
特别是本发明的靜电空气净化装置因对连接电离丝的佥厲轴加 装专门的胶质圆通管，大大提高了高压部件的电绝缘能力，因此， 本 静电空气净化装置可以整体清洗， 且清洗设备后可尽快恢复使用。
使用本发明的净化装置， 其所排放的臭氡量在人可接受的范围 内。 附图概述 图 1 是本发明靜电空气净化装置一种具体实施方式的装配示意 图；
图 2 是本发明靜电空气净化装置安装于通风系统或空调系统出 入风口处的示意图；
图 3 是本发明靜.电空气净化装置中， 靜电空气净化器主体结构 的剖面示意图；
图 4 是本发明铮电空气净化装置的静电空气静化器电离丝及集 尘扳布置剖面示意图；
图 5 是本发明静电空气净化装置的一种具体实施方式中风力发 电器及相应的靜电空气净化器主体中直流变换器的电路图；
图 6 是本发明静电空气净化装置中连接电离丝端部的佥厲轴， 安装在胶质支架座中的局部结构示意图；
图 7 是本发明靜电空气净化装置又一种具体实施方式中风力发 电器及相应的静电空气净化器主体中直流变换器的电路图；
图 8 是本发明静电空气净化装置第三种具体实施方式的装配示 意图， 图中示出多个风力发电器的布置形式；
图 9 是本发明静电空气净化装置第三种具体实施方式中风力发 电器及相应的静电.空气净化器主体中直流变换器的电路图；
图 1 0 是本发明静电空气净化装置第四种具体实施方式的装配 示意图。
* ^月 ^^ 参照图 1 、 图 2 、 图 3 和图 4 , 示出了本发明靜电空气净化装 置 1 由风力发电器 （电源） 2 和静电空气净化器主体 3 组成。 它们 由组合码件 4 连成一体， 其中风力发电器 2 输出的低压直流电经接 电插 5 供给净化器主体 3 。
上述组合为一体的本发明的靜电空气净化装置 1 , 直接安装在 空调系统的出入风口 6 处， 其中的空调送风经净化装置 1 被净化后 送入室内。
风力发电器 2 和静电空气净化器主体 3 的各边框外廓是等尺寸 的， 且与空调出入风口尺寸配合。 风力发电器 2 的边框中间装有扇 叶 7 ， 扇叶 7 的两侧配有防护网翠 8 。 扇叶 7 的中心轴上装有由磁 铁及套在外面的线圏 （图中未示出） 组成的风力发电机。
图 2 中箭号 S 表示流经本发明静电空气净化装置的空气流动方 向。 气流通过发电器时， 驱动扇叶 7,綻转产生低压直流电供靜电空 气净化器主体使用。 气流自净化器主体的佥厲初次过滤网 1 0 进入 净化器主体 3 。 金厲初次过滤网 1 0 可滤去空气中的某些悬浮颗 粒。
净化器主体 3 由迎风侧的佥厲初次过滤网 1 0 、 直流变换器 9 、 佥厲过滤网 1 3 、 电离丝 1 7 、 集尘板 1 4 、 佥厲高压轴 1 8 等组成。 电离丝 1 7 与集尘板 1 4 平行相间布置， 集尘板接电源正 极， 电离丝接电源负极。 而且按照所述电连接方式， 本发明的静电 空气净化装置其放电电压为 4 . 5 千伏左右。 这种放电电压较低， 所以产生的臭氡量可控制在人所能接受的范围内。
本发明的净化装置中， 集尘板 1 4 均釆用锑片制成， 这使其有 良好的可清洗重用性能。
图 6 特别表示出连接备条电离丝 1 7 端部的佥厲高压轴 1 8 的 两端分别加装胶质 181通管 1 9 。 所述佥厲轴穿入胶质圆通苷内之 后， 再将胶质圆通管嵌入胶质支架座 2 0 中。 胶质圆通管 1 9 须露 出胶质支架座的嵌孔 2 1 长度约 1 0 - 1 5 奄米。 这样的结构不仅 能在电离丝与集尘板之间提供足够程度的绝缘性能， 特别有利于清 洗设备后， 避免可能残存于胶座或佥厲上的液滴导致的电极间的短 路， 从而为能使设备及时恢复运行提供保证条件。
图 5 示出了本发明风力发电器及相应的铮电空气净化器主体中 直流变换器的电路图。 它包括直流输入部分 2 1 、 升压变压器 2 3 、 整流倍压电賂 2 4 和显示电路 2 2 。
扇叶 7 受空气流驱动使它所连接的磁铁 （未示出） 随之转动， 从而在线圓两端慼生电动势。 该慼生电动势可达 7 . 2 伏（A C： )。 由变压器 2 3 的初级线團 L 1 、 L 2 和三极管 T R 1 组成的振荡电 賂使次级线围 L 3 两端慼应出高电压， 经二极管 D l -D 9 及电容 器 C I -C 9 组成的整流倍压电路 （本例所示为 9 级倍压） 后可于 D C +输出端获得 3 . 5 -5 . 5 千伏的高压 （D C ) 。
随着扇叶的转动， 三极管 T R 1 在 R 1 、 C 1 和 R 2 、 C 2 提 供的偏压作用下， 实际上将线圏慼生的电动势几乎全部力 Π在变压器 2 3 的初级绕组 L 2 两端。 这是因为三极管 T R 1 的集电极与发射 极间的极间电阻 R e 很小的缘故。 随着慼应电动势增长， 即线圏
L 2 两端电压的增加， 线圆 L 2 中流过的电流随时间线性变化 （增 长） 。 与此同时，在同一线^上的绕组 L 1 中惑应出一恒定的电压， 于是向发射极提供恒定的基极电流 I b 。 这一电流使三极管 T R 1 的偏置工作点发生变化， 直至该工作点移到三极管 T R 1 特性曲 线的弯曲部， 则上述集电极与发射极间的电阻 R。 。 突然变大， 进 而使得流过绕组 L 2 的电流变小。 随着线 fflL 2 中电流的突然变化 (变小） ， 使线围 L 1 两端的感应电动势改变方向， 这就反过来使 前述基极电流 I b 急剧减小， 促使三极管 T R 1 很快截止。
另一方面， 线围 L 2 中电流的迅速变化引起变压器 2 3 次级线 圏 L 3 两端产生很高的慼应电压。 这是因为变压器的初、 次级绕组 匝数比很高的缘故。
线圏 L 3 两端的惑生电压的上升， 使二极管 D 1 导通， 并对电 容器 C 1 充电， 最后使电容器 C充电达到绕组 L 3 慼应电压的峰值 V s β
待线團 L 3 两端慼应电动势处于变化的另外半周， 比如图中 Q 点电位比 Ρ 点电位高的半用时， 二极管 D2 导通， 同时加在电容器 C 3 两端的电压成为 L 3 感应电压蟓值 Vs 与电容器 C 2 两端电压 V2 = Vs 之和， 贝 !|C 3 被充电可达 2 Vs ^
又当图中 P 点电位高于 Q点电位的半周中， 二极管 D3 导通， 电容器 C 2 两端的电压为线围 L 3 的电压 Vs 与电容器 C 1 两端电 压 2 V s 之和， 于是电容器 C 2 最终被充电达 3 Vs 。 如此反复， 上述程序延续到全部电容器 C 1 -C 9 充电完毕， 可得 9 Vs 的最 高电压值自 D C +端输出。
可见倍压级敫愈多， 最后输出的电压可愈高。 图 5 所示的实例 为 9 级倍压， 图 7 所示则釆用 1 1 级倍压。 根据需要釆用适合的倍 压级数， 则可利用上述结构的电路得到 3 . 5 千伏至 5 . 5 千伏间 的直流高压。
随着原来储存在磁场中的能量逐级地转移到备电容器的电介质 中， 最终线圏 L 2 ·的端电压消失， 并在绕组 L 1 中慼应出电慼， 于 是重新使三极管 T R 1 导通， 重复上述过程， 则可维持 D C +端的 穗定输出。
图 5 中的发光二极管 D l 1 用于指示上述直流变换器是否处于 正常工作状态。 从绕组 L 1 为该二极管提供 1 - 3 伏电压， 使其发 光， 指示整个变换器电路处于正常工作状态。 若直流输入电賂不再 振荡升压， 或者风扇末转， 没有供电电源， 则发光二极管 D l 1 不 发光。 所以该二极管的发光与否实际上也是整个静电空气净化装置 是否处于正常工作状态的指示。
图 7 表示另一种实施方式中直流变换器的电路图。 这种实施方 式中使用两个扇叶 7 ， 它们对称地布置于风力发电器的边框中， 对 称地为一个振荡电^供送输入的直流电压。 以后的电路结构及工作 情况都与图 5 所示情况相似， 只是釆用 9 级倍压输出。
参见图 8 和 9 , 給出实现本发明的又一种方式， 即使用 9 个扇 叶 7 , 相应的直流变换电路中 9 组发电线圈并联向直流输入电路供 电， 使电路工作愈平穗， 输出直流的脉动更加平穗 β
图 1 0 示出本发明的静电空气净化装置中风力发电器 2 和净化 器 3 的另一种装配方式， 即二者并棑处于同一装配平面内， 该平面 与气流方向 S 垂直， 其总体轮廊与空调系统的进出风口配合， 安装 于进出风口处 β
上述各种实现本发明静电空气净化装置的具体方式， 都是举例 说明本发明主題的特点， 并非限定性的。 任何其它包合本发明技术 特征的实施方式都厲于本发明的基本思想。

Claims

1 、 一种带风力发电器的静电空气净化装置， 包括静电空气净化器 主体 （3 ) 和电源 （2 ) , 所述净化器主体 （3 ) 包括金厲初次过 滤网 （1 0 ) 、 佥厲过滤网 （1 3 ) 、 电离丝 （1 7 ) 、 集尘扳
(1 4 ) 、 佥厲高压轴 （1 8 ) 等组成， 其特征在于：
a 、 所述电源为风力发电器 （2 ) , 包括装置于边框中的扇叶 (7 ) 和直流发电机；
b 、 上述风力发电器 （2 ) 与靜电空气净化器主体 （3 ) 由组 合码件 （4 ) 组合为一体， 装在通风系统， 特别是空调系统的出风 或进风口 （6 ) ；
c 、 电离丝 （1 7 ) 与集尘扳 (1 4 ) 平行相间布置， 集尘板 接电源正极， 电离丝接电源负极， 各电离丝的两端分别固定在佥属 高压轴 （1 8 ) 上， 全厲高压轴的每一端套在胶质圃通管 (1 9 ) 中， 随圃通管（1 9 )一起嵌入固定在边框上的胶质支架座 （2 0 ) 的孔 （2 1 ) 内；
d、 所述风力发电器扇叶 （7 ) 的中央轴上装有磁铁， 并分别 套装在线團中， 组成发电机；
e 、 所述直流变换器 （9 ) 包括直流输入部分 （2 1 ) 升压变 压器 （2 3 ) 、 整流倍压电賂 （2 4 ) 和显示电賂 （2 2 ) 。
2 、 一种如杈利要求 1 所述的静电空气净化装置， 其特征在于所述 集尘板 （1 4 ) 为锑片。
3 、 一种如杈利要求 1 或 2 所述的静电空气净化装置， 其特征在于 所述胶质圆通管 (1 9 ) 的长度， 应使其嵌入孔 （2 1 ) 后露出部 分的长度为 1 0 - 1 5 奄米 β
4 、 一种如扠利要求 1 或 2 所述的静电空气净化装置， 其特征在于 所述整流倍压电路 （2 4 ) 为 9 级倍压。
5 、 一种如杈利要求 1 或 2 所述的静电空气净化装置， 其特征在于 所述整流倍压电路 （2 4 ) 为 1 1 级倍压。
6 、 一种如扠利要求 1 或 2 中任一项所述的靜电空气净化装置， 其 特征在于所述风力发电机的发电机线围回賂接有 4 . 8 伏的启动电 池。
7 、 一种如杈利要求 1 所述的静电空气净化装置， 其特征在于所述 风力发电机 （2 ) 和静电空气净化器主体 （3 ) 被布置在垂直于气 流方向的同一平面内， 并连成一体， 安装在空调系统的出风或进风
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