高效空氣電子過濾器的製作方法
2023-05-30 13:14:36 3
專利名稱：高效空氣電子過濾器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種過濾裝置，具體地說涉及一種建築物通風空調系統用高效空氣電子過濾器。
背景技術：
現代人一天的生活約80％的時間是在室內度過的。室內環境的空氣品質直接影響人的身體健康和工作效率。現代化的建築物配備有中央通風空調系統，然而，目前絕大部分通風空調系統缺少有效的過濾器，致使通風空調系統嚴重汙染，而這些髒汙的系統正是細菌、黴菌、病毒的良好滋生地。隨著經濟的發展和物質生活水平的提高，人們對建築物內的室內空氣品質，以及維持室內空氣品質的能耗提出了越來越高的要求。最近，鑑於我國及世界「非典」流行期間，國家建設部、科技部和衛生部聯合下達了關於建築物通風空調系統安全使用的應急措施。建築物通風空調系統的過濾器作為改善室內空氣品質、預防疾病傳播的重要手段，其重要性已引起政府和行業界的普遍關注。為保護人民群眾的身體健康，人們期待著一種更有效、更經濟的過濾手段的誕生。
目前，建築物的通風空調系統常採用傳統的濾料式過濾手段，包括初、中、高效三級過濾。在潔淨等級要求不高的建築物中常採用能耗較大的初效或中效濾料式過濾器，而這些過濾器一般只能對1微米以上的空氣懸浮物進行過濾，而對亞微米級(粒徑為0.001微米至1微米)的空氣懸浮物很難過濾，而這些亞微米級的空氣懸浮物(如煙霧、細菌、病毒等)恰恰對人類健康和環境的危害更大。一種空氣電子過濾器已越來越引起行業界的重視，常規的空氣電子過濾器作為中央通風空調系統的一種過濾手段，採用靜電吸附原理，通過對空氣進行高壓電離，讓空氣中的懸浮微粒帶上電荷，當帶電懸浮微粒流經異極性集塵極時被收集下來。常規的空氣電子過濾器常採用雙區(電離區、集塵區)靜電過濾原理，如圖1所示，含塵氣流先經過均流、初過濾網，大顆粒物(如樹葉、小鳥等)在此被截住。接著含塵氣流經過電離區，在此區空氣被非均勻高壓電場(8～12KVdc)電離，形成大量的正負離子，由於採用正電暈極，被電離的空氣負離子流向正暈極被中和，電場中大部分區域剩下正離子，空氣中的塵粒與正離子碰撞被帶上正電荷。接著，帶正電的塵粒流向集塵區，該區由正負交錯排列的的平行極板組成，極間電壓約(4～6KVdc)，由於同性相斥，異性相吸，帶正電塵粒被吸附到負極板上，從而達到過濾效果。
空氣懸浮微粒在高壓電場中荷電方式包括電場荷電和擴散荷電兩種方式。在高壓電場中空氣被分離成大量的正離子和電子，電子移向正暈極並在其上被中和，而正離子在電場作用下作有規則的運動過程中，遇到中性的懸浮微粒時就附著在上面，使懸浮微粒帶正電，這就是第一種荷電機理即電場荷電。其次，正離子不僅在電場作用下運動，而且還有熱運動，正離子在熱運動過程中附著於懸浮微粒而使微粒帶電，則為第二種荷電機理即擴散荷電。根據靜電理論，電場荷電主要對於1微米以上的微粒起作用，而對於小於0.2微米以下的微粒主要依靠擴散荷電起作用，對於0.2～1微米的微粒，則電場荷電和擴散荷電同時起作用。對於1微米以上的微粒所帶的電荷數與其粒徑的平方成正比，微粒直徑越大，微粒荷電數量越大，微粒被收集的效果越好。對於1微米以下的微粒，由於擴散荷電的作用，使得其荷電數比計算出的要大。研究表明，對於1微米以下的微粒，因擴散荷電作用而獲得的荷電數n與其粒徑Dp之比(n/Dp)保持穩定，不會導致粒徑Dp減小時，荷電數n明顯降低。當荷電微粒進入正負交錯、由平行極板組成的集塵區時，在均勻電場的庫倫力作用下，向異極性的集塵板上移動並沉集下來。微粒在集塵區電場內作橫向運動時，要受到空氣的阻力，當庫倫力等於空氣阻力時，作用在微粒上的外力之和等於零，這樣，微粒在橫向作等速運動，此時微粒的運動速度(W)稱為驅進速度(或分離速度)。驅進速度越大，微粒被收集的效果越好。
因此，對於既定的微粒群，在其他條件不變時，粒徑越大，驅進速度越大，過濾效果越好；而粒徑越小，驅進速度越小，過濾效果越差。根據北京市康孚環境控制公司研發的空氣電子過濾器在國家空調設備質量監督檢驗中心的檢測報告，也符合上述規律。不同粒徑分組計數效率的檢測結果如下序號粒徑(微米) 計數效率(％)10.381.820.584.131.098.242.099.455.0100可以看出當微粒在1微米以上時其過濾效率滿意，當微粒在0.5微米以下時，其過濾效率是不理想的。而煙霧、細菌、病毒粘附在空氣中的懸浮顆粒物的粒徑，大約在0.01微米至1微米左右(如目前的SARS病毒其粒徑大約在0.01微米左右)，即不能保證將煙霧、細菌、病毒予以高效過濾。現有的國內外所研發的空氣電子過濾器均是採用上述雙區式靜電過濾結構。現有的電子過濾器用於民用、工業建築物通風空調系統時，與傳統的濾料式過濾手段相比，雖能大為改善過濾質量，但尚不能高效地過濾空氣中的煙霧、細菌、病毒。從上述檢測報告也可說明空氣中懸浮微粒直徑越小，過濾效果越低。因此，該雙區式電子過濾器對處理空氣中亞微米級的懸浮物(如煙霧、細菌、病毒等)，雖有一定的效果，但過濾效率還不夠高，還不能從根本上改善室內空氣品質，提高室內空氣品質。如何使空氣電子過濾器提高過濾效率，以有效地過濾空氣中亞微米級的懸浮物(如煙霧、細菌、病毒等)，是本行業科研攻關的一個重要課題。
發明的內容本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種高效空氣電子過濾器，它具有更高的過濾功能，能對空氣中0.001微米以上的空氣中懸浮物(如煙霧、細菌、病毒)進行高效過濾，從根本上改善室內空氣品質，提高室內空氣品質。
本發明的目的是按如下的技術方案實現的。本發明高效空氣電子過濾器，它包電離區、集塵區，其特徵是它還包括凝聚區，所述的凝聚區位於空氣進口側，所述的集塵區位於空氣出口側，所述的電離區位於所述的凝聚區與集塵區之間，在所述的凝聚區具有凝聚電極組件，所述的凝聚電極組件包括若干個交錯排列的直流正、負電暈極。
所述的凝聚電極組件還包括接地極板。
所述的電離區中具有電離電極組件，所述的電離電極組件包括若干個正暈極和接地極板；所述的集塵區中具有集塵電極組件，所述的集塵電極組件包括若干個交錯排列的平行的直流正極板和接地極板。
本發明高效空氣電子過濾器的設計方案所為採用三區式結構，和雙區式結構相比，其創新之處是在電離區之前加一微粒荷電凝聚區。其優越性在於可使空氣中的懸浮微粒在此區帶上異極性的電荷，異極性的荷電微粒在此區相互吸引、碰撞、凝聚，從而使空氣中的懸浮微粒直徑變大，以提高空氣中亞微米級懸浮物(如煙霧、細菌、病毒等)的過濾效率。本設計方案的電子過濾器原理是在凝聚區採用正負交錯的直流電暈極，當空氣經過正電暈極時空氣中的微粒被荷上正電；當空氣經過相鄰的負電暈極時，空氣中的微粒被荷上負電。異極性的荷電微粒在電場中相互吸收、碰撞、凝聚，凝並後的微粒表面積(直徑)增大，同時荷電量趨於中性。凝並後的微粒進入電離區(僅正暈極)時，由於其粒徑變大，並帶有少量電荷，因此加速了空氣電離速度，加大了空氣中懸浮微粒的荷電量，從而提高了空氣中懸浮微粒、尤其是亞微米級微粒的過濾效率。
綜上所述，本發明採用增加一個凝聚區，將進入的空氣中懸浮微粒的直徑加大，以明顯提高空氣中懸浮微粒的在電離區的荷電量，提高荷電微粒在集塵區的驅進速度，從而可大大改善空氣電子過濾器的過濾效率，對過濾空氣中的亞微米級的微粒大有幫助。因此，本發明高效空氣電子過濾器比常規的空氣電子過濾器具有更高的過濾效率，尤其適用於過濾空氣中的亞微米級的懸浮物，比如對人體危害很大的煙霧、細菌、病毒等。本發明能有效過濾空氣中的亞微米級微粒，清潔空氣，根本改善室內空氣品質，提高室內空氣品質，本發明適於民用、工業建築物通風空調系統採用。
圖1為常規空氣電子過濾器的原理圖；圖2為本發明高效電子過濾器的原理圖；圖3、4、5為本發明高效電子過濾器的結構示意圖；其中圖4為圖3中的A-A剖視圖；圖5為圖3中的B向視圖；圖6為圖3中的D-D剖視圖，示出芒刺型電暈極板在電子過濾器單元中的安裝位置；圖7為芒刺型電暈極板的結構示意圖；
圖8為螺旋線型電暈極的結構示意9為鎢絲螺旋線型電暈極在電子過濾器單元中的安裝位置圖。
圖10為圖9中的C向視圖(順時針轉90度，只示出件24、30、31)。
圖中代號1初濾均流板 2凝聚區電極組件3正電暈極4負電暈極 5接地極板 6電離區電極組件7正電暈極 8電離區接地極板9集塵區電極組件10正集塵極板 11接地集塵極板 12框架13側板14凝聚區電極組件 15電離區電極組件16集塵區電極組件 17正電暈極 18負電暈極19接地極板20 電暈極 21接地極板22正集塵電極板23接地集塵電極 24安裝軸25高壓電源模塊26圓孔 27芒刺尖端2728電暈極板29固定薄片 30固定槽31條縫具體實施方式
實施例1。如圖2是本發明所述的高效空氣電子過濾器的工作原理圖。高效空氣電子過濾器包括電離區、集塵區和凝聚區，所述的凝聚區位於空氣進口側，所述的集塵區位於空氣出口側，所述的電離區位於所述的凝聚區與集塵區之間，在所述的凝聚區具有凝聚電極組件2，所述的凝聚電極組件2包括若干個交錯排列的直流正、負電暈極3、4。所述的凝聚電極組件2還包括接地極板5。所述的電離區中具有電離電極組件6，所述的電離電極組件6包括若干個正暈極7和接地極板8；所述的集塵區中具有集塵電極組件9，所述的集塵電極組件9包括若干個交錯排列的平行的直流正極板10和接地極板11。
本發明所述的高效空氣電子過濾器採用的工作過程為當含塵氣流經過初濾均流板1時，其中大顆粒物，如樹葉、小鳥等被濾出。接著含塵氣流經過由凝聚電極組件2形成的非均勻高壓(8～12KVdc)電場，此電場即為凝聚區。當空氣經過正電暈極3時空氣中的微粒被荷上正電；當空氣經過相鄰的負暈極4時，空氣中的微粒被荷上負電。異極性的荷電微粒在電場中相互吸收、碰撞、凝聚，凝並後的微粒表面積(直徑)增大，同時荷電量趨於中性。接著，凝並後的微粒進入由電離電極組件6形成的非均勻高壓(8～12KVdc)電場，此電場即電離區，該電場全部採用正暈極7，由於凝並後的微粒直徑變大，並帶有少量電荷，因此當它們流入電離區6時，進一步加速了空氣的電離速度，使空氣中的懸浮微粒進一步荷上正負電荷，其中負電荷離子和微粒流向正暈極7被中和，電場中大部分區域剩下的正離子進一步使空氣中的懸浮微粒帶上正電荷。最後，帶正電的微粒流向由均勻電場形成的集塵區，該區具有電離電極組件9，包括正負交錯排列的平行正極板10和接地極板11，極間電壓約4～6KVdc，由於同性相斥、異性相吸，帶正電微粒被吸附到接地極板11上，從而達到過濾效果。
實施例2。如圖3至圖5為本發明高效電子過濾器的另一個實施例的結構示意圖。高效電子過濾器除包括凝聚電極組件14、電離電極組件15、集塵電極組件16外，還包括框架12和固定在所述的框架12上的兩塊側板13，所述的兩塊側板13之間安裝有所述的凝聚電極組件14(相當於圖2中的件2)、電離電極組件15(相當於圖2中的件6)和集塵電極組件16(相當於圖2中的件9)；所述的凝聚電極組件14的正電暈極17(相當於圖2中的件3)、負電暈極18(相當於圖2中的件4)和接地極板19(相當於圖2中的件5)為間隔均勻、平行排列的；所述的電離電極組件15中的若干個正電暈極20(相當於圖2中的件7)和接地極板21(相當於圖2中的件8)為間隔均勻分布的；所述的集塵區電極組件16的若干個正集塵電極22(相當於圖2中的件10)和接地集塵電極23(相當於圖2中的件11)為形狀相同且間隔均勻分布的，所述的正集塵電極板22位於所述的接地集塵電極23的中部。其中每塊側板13上排列若干個固定圓孔用以固定各安裝軸24，安裝軸24同時起到供電迴路作用。
如圖6至圖10為本實施例所述的凝聚區和電離區的所有電暈極的結構示意圖，採用板狀芒刺型和/或鎢絲螺旋線結構，並居於所述的接地極板的中部。圖6為板狀芒刺型電暈極在電子過濾器單元中的安裝位置圖。圖7為板狀芒刺型電暈極的結構圖，採用不鏽鋼材料製作。在電暈極的上下兩端及中部開有圓孔26，供安裝軸24從其穿過。為防止火花放電產生臭氧，同時保證非均勻電場的效果，電暈極板28的正反表面均塗有絕緣層，在芒刺尖端27處不設絕緣塗層。通電後，電暈極僅在芒刺尖端27處產生電暈放電現象。圖8為鎢絲螺旋線型電暈極的示意圖，採用直徑大約為0.2～0.3mm的鎢絲，將鎢絲製作成螺旋狀，其兩端焊有固定薄片29。圖9為鎢絲螺旋線型電暈極在電子過濾器單元中的安裝位置圖。如圖10，固定槽30的一側翻邊上開有彼此間隔均勻的條縫31，鎢絲螺旋線型電暈極上下兩端的固定薄片29安裝時卡在上下兩個安裝軸24的條縫31上即可。如此，安裝及維護十分方便。
板狀芒刺型電暈極主要用於含塵濃度較高的工業建築物中，鎢絲螺旋線型電暈極主要用於相對清潔的民用建築中，以進一步減少臭氧濃度的產生。
所述的極板均通過所述的若干個安裝軸24固定在所述的左、右側板之間，每一個電子過濾器單元設一個高壓電源模塊25，所述的高壓電源模塊25固定在所述的右側板上，所述的高壓電源模塊25的輸出端與相應所述的安裝軸24連接起來實現供電。
所述高效空氣過濾器的高壓供電電源模塊25、安裝軸24、框架12、凝聚區電極組件14、電離區電極組件15和集塵區電極組件16合為一體，形成高效空氣電子過濾器單元，可作為獨立商品出售。
權利要求
1.高效空氣電子過濾器，它包電離區、集塵區，其特徵是它還包括凝聚區，所述的凝聚區位於空氣進口側，所述的集塵區位於空氣出口側，所述的電離區位於所述的凝聚區與集塵區之間，在所述的凝聚區具有凝聚電極組件，所述的凝聚電極組件包括若干個交錯排列的直流正、負電暈極。
2.根據權利要求1所述的高效空氣電子過濾器，其特徵是所述的凝聚電極組件還包括接地極板。
3.根據權利要求1或2所述的高效空氣電子過濾器，其特徵是所述的電離區中具有電離電極組件，所述的電離電極組件包括若干個正暈極和接地極板；所述的集塵區中具有集塵電極組件，所述的集塵電極組件包括若干個交錯排列的平行的直流正極板和接地極板。
4.根據權利要求3所述的高效空氣電子過濾器，其特徵是還包括框架(12)和固定在所述的框架(12)上的兩塊側板(13)，所述的兩塊側板(13)之間安裝有所述的凝聚電極組件(14)、電離電極組件(15)和集塵電極組件(16)；所述的凝聚電極組件(14)的正電暈極(17)、負電暈極(18)和接地極板(19)為間隔均勻、平行排列的；所述的電離電極組件(15)中的若干個正電暈極(20)和接地極板(21)為間隔均勻分布的；所述的集塵區電極組件(16)的若干個正集塵電極(22)和接地集塵電極(23)為形狀相同且間隔均勻分布的，所述的正集塵電極板(22)位於所述的接地集塵電極(23)的中部。
5.根據權利要求4所述的高效空氣電子過濾器，其特徵是所述的凝聚區和電離區的所有電暈極均採用板狀芒刺型的，所述的板狀芒刺型的電暈極為在各電暈極的上下兩端及中部開有圓孔(26)，供安裝軸(24)從其穿過；各電暈極板的正反表面均塗有絕緣層，在芒刺尖端(27)處不設絕緣塗層。所述的電暈極居於所述的接地極板的中部。
6.根據權利要求5所述的高效空氣電子過濾器，其特徵是所述的電暈極板採用不鏽鋼材料製作。
7.根據權利要求4所述的高效空氣電子過濾器，其特徵是所述的凝聚區和電離區的所有電暈極均為螺旋線型的，所述的電暈極為螺旋狀，其兩端焊有固定薄片(29)，所述的兩端的固定薄片(29)各安裝在二固定槽(30)一側翻邊上的條縫(31)上，並居於所述的接地極板的中部。
8.根據權利要求7所述的高效空氣電子過濾器，其特徵是所述的螺旋線型電暈極是用鎢絲製作的。
9.根據權利要求4所述的高效空氣電子過濾器，其特徵是所述的極板均通過所述的若干個安裝軸(24)固定在所述的左、右側(13)板之間，每一個電子過濾器單元設一個高壓電源模塊(25)，所述的高壓電源模塊(25)固定在所述的右側板上，所述的高壓電源模塊(25)的輸出端與相應所述的安裝軸(24)連接起來實現供電。
10.根據權利要求4所述的高效空氣電子過濾器，其特徵是所述高效空氣過濾器的高壓供電電源模塊(25)、安裝軸(24)、框架(12)、凝聚區電極組件(14)、電離區電極組件(15)和集塵區電極組件(16)合為一體，形成單獨的高效空氣電子過濾器單元。
全文摘要
高效空氣電子過濾器，它包電離區、集塵區，其特徵是它還包括凝聚區，所述的凝聚區位於空氣進口側，集塵區位於空氣出口側，電離區位於凝聚區與集塵區之間，在凝聚區具有凝聚電極組件，所述的凝聚電極組件包括若干個交錯排列的直流正、負電暈極。本發明在電離區之前加一微粒荷電凝聚區，可使空氣中的懸浮微粒在此區帶上異極性的電荷，異極性的荷電微粒在此區相互吸引、碰撞、凝聚，從而使空氣中的懸浮微粒直徑變大，以提高空氣中亞微米級懸浮物如煙霧、細菌、病毒等的過濾效率；能有效過濾空氣中的亞微米級微粒，清潔空氣，根本改善室內空氣品質，提高室內空氣品質，本發明適於民用、工業建築物通風空調系統採用。
文檔編號B03C3/40GK1565750SQ0314786
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月27日 優先權日2003年6月27日
發明者敖順榮 申請人:敖順榮