一種DEP家用空氣淨化器的製作方法

2023-10-19 14:19:02 2

本發明屬於空氣過濾技術領域，特別涉及一種DEP家用空氣淨化器。

背景技術：

目前，人們普遍感到空氣品質不盡樂觀，空氣汙染是主因，這也是造成空氣品質差的根本原因。中國74座監控空氣品質的城市中，有70座城市的空氣品質不達標，很多的時候甚至達到嚴重汙染。比如去年北京屢見的霧霾事件，引發全中國人民的關注。而空氣汙染這一嚴重性的問題，絕非一年二載能消除，而空氣淨化器無疑是很好的解決途徑。

以往的家用空氣淨化器，通常採用的空氣淨化技術有：吸附技術、負(正)離子技術、催化技術、光觸媒技術、超結構光礦化技術、HEPA高效過濾技術、靜電集塵技術等，不論採用哪種技術，多數都存在結構較複雜，製作麻煩費事，成本高；主要部件使用壽命短，經常更換部件增加費用開支；一些濾網型過濾除塵，極細小微顆粒有可能漏網，除塵效果不盡理想。

特別是靜電除塵法，是利用高壓直流電場產生使空氣中的氣體分子電離，產生大量電子和離子，在電場力的作用下向兩極移動，在移動過程中碰到氣流中的粉塵顆粒使其荷電，荷電顆粒在電場力作用向極板運動，實現固體粒子或液體粒子與氣流的分離。工業上廣泛應用的是管式電除塵器和板式電除塵器。靜電除塵法與介電電泳技術(Dielectrophoresis，DEP)不同的是：

(1)介電電泳操縱的是中性顆粒，使其由於介電極化的作用而產生的平移運動；電泳操縱的是電子和離子，使其負荷在粉塵顆粒上產生定向移動。

(2)介電電泳中顆粒運動方向與電場的方向無關，只與其本身的介電常數和介質的介電常數有關；電泳中顆粒運動方向取決於顆粒所帶電荷的符號和電場的方向，電場方向反轉則運動方向反轉。

(3)介電電泳需要非均勻電場；電泳在均勻或非均勻的場中都可發生。

(4)介電電泳力的大小正比於顆粒直徑的立方；電泳力的大小正比於顆粒所帶電荷的多少。

中國專利：一種介電電泳電極結構(申請號：201410407467.8，申請日：2014.08.19)公開了一種具有交叉結構的電極，由權利要求1和說明書第[0005]段的「所述第一導線群中的一部分導線連接電源正極，另一部分連接電源負極」可知，該電極在應用中，通入的是直流電源(只有直流電源才分正負極)。雖然申請人在說明書第[0006]段中闡述該電極結構能夠產生不均勻電場，但從原理上來看這個不均勻電場是不能持續存在的。

當介質中的電極通入直流電後，因不能抵消的帶電粒子由於前面所述的電泳效應，匯聚在極性相反的電極表面，產生類似於靜電屏蔽的效果，外電場強度被削減為0。這樣就達不到在電極中間產生不均勻電場的作用，因此上述設置達不到發明目的。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種基於介電電泳技術、可用於室內除塵的結構簡單、製作容易、使用壽命長、除塵效果較好的DEP家用空氣淨化器。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種DEP家用空氣淨化器，其特徵在於：包括外殼、平行電極組和風機，所述風機設置在外殼內部，所述風機的出風口設置在所述外殼的側壁上；與所述出風口不同或相同的側壁上設置入風口；與所述入風口對應的外殼內部設置平行電極組；所述平行電極組包括多個相互平行的介電電泳電極，所述介電電泳電極之間的中心距或間距均勻分布；所述介電電泳電極為金屬型材，所述金屬型材的橫截面為帶有凸起的形狀，所述凸起構成所述介電電泳電極的稜線；相鄰行和/或相鄰列的介電電泳電極的稜線相對設置，且稜線相對的兩個介電電泳電極分別連接交流電源的一個輸出端與另一個輸出端；所述介電電泳電極垂直於氣流方向，或與氣流方向有銳角夾角。

所述外殼的兩側面下部制有入風口。

所述外殼的頂端制有出風口。

所述介電電泳電極的橫截面為三角形或三角星形時，上一行的電極與下一行的介電電泳電極的稜線相對。

以第n行～第n+3行的介電電泳電極為一個單元循環，第n行的介電電泳電極間隔排列且獨角向上，第n+1行的介電電泳電極位置對應於第n行的相鄰兩介電電泳電極之間且獨角向下，第n+2行的電極位置對應於第n+1行的介電電泳電極且獨角向上，第n+3行的介電電泳電極位置對應於第n+2行的相鄰兩介電電泳電極之間且獨角向下；同在第n行的介電電泳電極連在交流電源的一個端子上，同在第n+1行的介電電 泳電極連在交流電源的另一個端子上。

當所述介電電泳的橫截面為四邊形或四角星形時，同一行內相鄰介電電泳電極的稜線相對，同一列內相鄰介電電泳電極的稜線相對。

第n行的第奇數個介電電泳電極和第n+1行的第偶數個介電電泳電極連在交流電源的一個端子上，第n行的第偶數個介電電泳電極和第n+1行的第奇數個介電電泳電極連在交流電源的另一個端子上。

所述介電電泳電極垂直於所述外殼內的氣流方向，或與氣流方向有夾角。

所述介電電泳電極的外表面設置絕緣塗層。

所述交流電源的一個輸出端與另一個輸出端之間的相位相差180°。本發明的優點和有益效果為：

1.本發明的DEP家用空氣淨化器可根據需要放置於宿舍、客廳、會議室、車內等空間，啟動風機使空氣從DEP家用空氣淨化器兩側的入風口進入DEP家用空氣淨化器內；由於平行電極組由交流電源施加交流電，在介電電泳電極的周圍產生非均勻電場，當含塵空氣經過平行電極組時，經由其中的灰塵被電場極化，受介電電泳力向電場較強的方向運動而聚集在介電電泳電極附近，並鏈化沉降下來，使得空氣得到淨化，潔淨空氣從淨化器的出風口排出，改善室內空氣品質。

2.本發明的DEP家用空氣淨化器，採用矩形殼體，易於安裝，且在其外殼兩側面制有入風口，在外殼的頂端制有出風口，有利於增加透過空氣流量，增強除塵效果。

3.本發明的DEP家用空氣淨化器，採用平行電極組，可將不同組的電極分別連接在交流電源的兩端，可以在較大尺度範圍形成介電電泳效應，對於處於或經過其電場覆蓋空間範圍的流體，選擇性的對其中含有的中性顆粒進行分離或富集。相對於傳統介電電泳在晶片微納米級別尺度的應用，本發明採用的電極絲直徑在毫米級別尺度，長度在米級別尺度，將電極對陣列後，可以覆蓋立方米級別尺度甚至更大的體積。

4.本發明的DEP家用空氣淨化器，利用介電電泳效應進行道路除塵，技術先進，除塵效果好，除塵率可達99.9％。

5.本發明DEP家用空氣淨化器結構設計科學合理，具有技術先進、結構簡單、製作容易、成本較低、清理容易、使用壽命長、除塵效果好、效率高等特點，採用平行電極組，可將不同組的電極分別連接在交流電源的兩端，可以在較大尺度範圍形成介電電泳效應，是一種具有較高創新性的DEP家用空氣淨化器，極具實用價值和市場推廣價值。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明中的平行電極組的排布示意圖；

圖3為本發明中的平行電極組的結構示意圖(橫截面為三角形)；

圖4為本發明中的平行電極組的結構示意圖(橫截面為三角星形)；

圖5為本發明中的平行電極組的結構示意圖(橫截面為四邊星形)；

圖6為本發明中的平行電極組的結構示意圖(橫截面為四角星形)；

圖7為本發明中的橫截面為三角形的平行電極組的平面示意圖；

圖8為本發明中的橫截面為四邊形的平行電極組的平面示意圖；

圖9為三角形電極接電示意圖；

圖10為三角星形電極接電示意圖；

圖11為四邊形電極接電示意圖；

圖12為四角星形電極接電示意圖；

圖13為四邊形電極組產生介電電泳力的分布圖(係數值，瞬時)；

圖14為四角星形電極組產生介電電泳力分布圖(係數值，瞬時)；

圖15為三角形電極組產生介電電泳力分布圖(係數值，瞬時)。

附圖說明

1-出風口、2-電源接頭、3-外殼、4-風機、5-入風口、6-平行電極組、8-橫截面為三角形介電電泳電極構成的平行電極組、9-橫截面為三角星形介電電泳電極構成的平行電極組、10-橫截面四邊形介電電泳電極構成的平行電極組、11-橫截面為四角星形介電電泳電極構成的平行電極組。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。

一種DEP家用空氣淨化器，其由外殼3、平行電極組6、風機4組成，風機4設置在外殼3的內部，風機4的出風口1開於外殼3的側壁，此處優選外殼3的頂部側壁；外殼3與出風口1不同或相同的側壁上制有一個或一個以上的入風口5，此處優選外殼3的相對的兩周向側壁的下部。平行電極組6設置於入風口5對應的外殼內部，平行電極組6中的介電電泳電極分為兩組，通過電源接頭2分別連接交流電源的兩個輸出端子。當風機4轉動時，通過出風口1排風，在外殼3內部形成負壓，使氣流通 過入風口5自動吸入外殼3中，當氣流通過經過平行電極組6產生的非勻稱電場除塵後，從出風口1排出，氣流進入外殼3的方向與平行電極組6垂直或存在夾角。

本發明所採用的平行電極組6的具體結構為：

如圖2，平行電極組6包括多行平行設置的介電電泳電極。本發明的介電電泳電極為在縱向具有一致的幾何剖面的金屬型材，外表面設置絕緣層，該絕緣層可為絕緣塗層或者搪瓷外殼。介電電泳電極的橫截面為帶有尖銳凸起的形狀，如三角形、四邊形、三角星形或四角星形，凸起構成所述介電電泳電極的稜線。介電電泳電極陣列垂直於氣流方向，或與氣流方向存在夾角。平行電極組6可以是同一截面形狀的電極，也可以不同截面形狀混合排列，根據電極截面的形狀不同，排布方式略有差異，只要保證相鄰兩行和/或相鄰兩列的電極稜線相對即可。

當介電電泳電極的橫截面為帶有凸起的形狀時，相鄰介電電泳電極的稜線相對設置，且相鄰介電電泳電極分別連接交流電源的一個端子與另一個端子；交流電源的一個端子與另一個端子之間的相位相差180°。

如圖3為橫截面為三角形介電電泳電極構成的平行電極組8；圖4為橫截面為三角星形介電電泳電極構成的平行電極組9。當介電電泳電極的橫截面為三角形或三角星形時，介電電泳電極採用同一種排布形式，即上一行的電極與下一行的電極稜線相對。如圖7所示，具體為以第n行～第n+3行電極為一個單元循環，第n行的電極獨角向上間隔排列，第n+1行的電極位置對應於第n行的相鄰兩電極之間獨角向下設置，第n+2行的電極位置對應於第n+1行的電極獨角向上設置，第n+3行的電極位置對應於第n+2行的相鄰兩電極之間獨角向下設置；以上結構需保證相鄰兩行的電極稜線相對，從垂直電極軸線截面上看，電極組形成六角形陣列。如圖9、圖10所示，同在第n行的介電電泳電極連在交流電源的一個端子上，同在第n+1行的介電電泳電極連在交流電源的另一個端子上。

如圖5為橫截面四邊形的介電電泳電極構成的平行電極組10；如圖6為橫截面為四角星形的介電電泳電極構成的平行電極組11。如圖8所示，當介電電泳電極的橫截面為四邊形或四角星形時，同一行內相鄰電極的稜線相對，同一列內相鄰電極的稜線相對。如圖11、圖12所示，第n行的第奇數個介電電泳電極和第n+1行的第偶數個介電電泳電極連在交流電源的一個端子上，第n行的第偶數個介電電泳電極和第n+1行的第奇數個介電電泳電極連在交流電源的另一個端子上。

介電電泳電極垂直於氣流進入外殼3的方向，或與氣流進入外殼3的方向有銳角 夾角。平行電極組可以是同一截面形狀的電極，也可以不同截面形狀混合排列，只要保證相鄰兩行或相鄰兩列的電極稜線相對即可。

本發明所採用的平行電極組的工作原理為：

如圖9、圖10、圖11、圖12所示，將陣列中的所有電極分為兩組，同組內的電極連接交流電源的同一端子，兩組電極之間的交流電相位相差180°，圖中黑色和白色電極象徵著需要連接在交流電源不同端子上的電極。如圖13，圖14，圖15所示，當接通交流電源時，電極相對的稜線之間形成不均勻電場，介電電泳電極陣列中沿電極的長度方向產生條形體介電電泳力空間分布形式。當氣體或流體經過交流電場覆蓋空間時，其中的顆粒物受到介電電泳力的作用向電場強度大的方向移動(介電電泳電極附近)，當介電電泳力大於斯託克斯力時(顆粒物在低速流體中主要受力為粘滯阻力)，顆粒得以捕獲在介電電泳電極形成的電場空間內。且當顆粒濃度足夠大時，電極周圍的顆粒由於碰撞以及「鏈」效應凝聚成較大顆粒並沉降下來。這樣就可以分離出氣體或流體中的顆粒，並將它們收集起來。

本發明的工作過程為：

將本發明的DEP家用空氣淨化器根據需要放置於宿舍、客廳、會議室、車內等空間，如圖1所示，啟動風機4，風機4使空氣從DEP家用空氣淨化器兩側的入風口5進入DEP家用空氣淨化器內；由於平行電極組6由交流電源施加交流電，在介電電泳電極的周圍產生非均勻電場，當含塵空氣經過平行電極組6時，經由其中的灰塵被電場極化，受介電電泳力向電場較強的方向運動而聚集在介電電泳電極附近，並鏈化沉降下來，使得空氣得到淨化，潔淨空氣從淨化器的出風口1排出，改善室內空氣品質。

儘管為說明目的公開了本發明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解：在不脫離本發明及所附權利要求的精神和範圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發明的範圍不局限於實施例和附圖所公開的內容。