专利名称：空气净化器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气净化器，尤其涉及一种离子风型空气净化器，其可以去除空气中的灰尘、来自香烟、雪茄或烟草的烟尘、以及有害气体等。
背景技术：
离子风型空气净化器利用离子风，所述离子风是通过在用于电晕放电的电极间施加约5到10千伏的高压以电离细颗粒而产生的。特别是，离子化的颗粒被电极间的电场移动而产生离子风，通过离子风将空气中的灰尘或来自香烟、雪茄或烟草的烟尘吸附到集尘电极上，从而净化了空气。在例如日本公开专利172190/1985和140657/1987中公开了这种类型的空气净化器。
尽管在这样的空气净化器中使用诸如铝的金属作为集尘电极，但是在日本公开专利199653/1998中公开，使用活性碳覆层作为一个电极的表面，所述电极位于电晕放电电极的对面。然而，在该公开专利中所公开的设备是一种使用负离子的离子风发生器，其中利用活性碳来除去在电晕放电中产生的臭氧。
众所周知，诸如活性碳的木炭具有材料吸附能力。另外，日本公开专利226207/2000公开了活性木炭的生产过程，所述活性木炭包括低温碳化部分和高温碳化部分。该生产过程包括以下步骤在450～550℃下对木屑进行热处理以碳化木屑(低温碳化步骤)；以及随后在800～900℃下对所述碳化的木屑进行热处理，以进一步碳化所述木屑(高温碳化步骤)。然而，在该公开中，没有具体公开利用该活性木炭的任何成型产品。此外，该公开既没有建议也没有公开任何用于成型的有效的粘合剂。
发明内容
本发明人现已发现，在离子风型空气净化器中使用在特定温度下被碳化的碳成型品作为集尘电极，可以实现一种具有非常强的空气净化能力的空气净化器。特别是，已经发现，当将这样的气体吸附材料用作电极时，可以实现一种能够有效去除空气中的灰尘、来自香烟、雪茄或烟草的烟尘、以及有害气体等的空气净化器，所述吸附材料通过混合高温碳化木炭、低温碳化木炭、以及藻酸或氧化钙而形成，其中高温碳化木炭在约800℃或更高的温度下被碳化，所述低温碳化木炭在约500℃或更低的温度下被碳化。
因此，本发明的目的是，提供一种具有很强空气净化能力的空气净化器。
上述目的可以通过如下的空气净化器实现，所述空气净化器包括至少一个能够在放电时产生离子的放电电极；位于放电电极的对面的反电极；以及电源，其能够在放电电极和反电极之间施加电压，用于激发放电以在放电电极上产生离子，反电极包括气体吸附材料，所述材料包括在约800℃或更高的温度下被碳化的高温碳化木炭；在约500℃或更低的温度下被碳化的低温碳化木炭；以及藻酸或藻酸盐或氧化钙。
图1示出了根据本发明的空气净化器的基本结构；图2示出了用于工作示例中的空气净化器；以及图3示出了用于工作示例中的实验设备的基本结构。
具体实施例方式
空气净化器的基本结构根据本发明的空气净化器基本上包括能够在放电时产生离子的放电电极、位于放电电极的对面的反电极、以及电源，所述电源能够在放电电极和反电极之间施加电压，用于激发放电以在放电电极上产生离子。图1是示出该基本结构的示范图。在该图中，放电电极1是由以下材料制成的针形电极，所述材料如碳、铂、钨、金、银、钛、不锈钢、镍、钽、铜、磷青铜、镀覆金属的线或镀镍线。在所述放电电极中进行能够产生离子的放电。在本发明中，在放电电极上的放电称作“气体放电”，所述气体放电包括电晕放电、辉光放电及弧光放电。
电极2设置于电极1的对面。反电极2包括将在下文描述的气体吸附材料。由电源3在两个电极间施加电压，以激发放电电极1中的放电。该电压可以适当地确定。然而，当放电是电晕放电时，电压通常是例如约4000～10000V。
电场集中在施加了负电压的放电电极1的前端部分。从而，发生了例如电晕放电。该放电产生离子。具有正电荷的离子被吸附在放电电极1上，而具有负电荷的离子4受到反电极2的吸引。从而形成离子风。在反电极2吸引负离子的过程中，这些负离子碰撞或粘附到诸如空气中的浮尘、来自香烟、雪茄或烟草的烟尘以及有害气体的飘浮物质5上，并将这些物质送到反电极2上。
如下文所述，反电极2是优良的气体吸附材料，并将送来的飘浮物质5有效吸附在所述气体吸附材料上，从而实现了空气净化。
在本发明中，可以设置多个放电电极1和多个反电极2。从净化效率方面看，使用多个放电电极1和(或)多个反电极2有时是有利的。
气体吸附材料在根据本发明的空气净化器中，形成反电极的气体吸附材料包括在约800℃或更高的温度下被碳化的高温碳化木炭；在约500℃或更低的温度下被碳化的低温碳化木炭；以及藻酸或氧化钙。
(1)高温碳化木炭和低温碳化木炭在本发明中，高温碳化木炭是指经过在约800℃或更高的温度下的碳化所形成的木炭。在本发明的优选实施例中，高温碳化木炭是指经过在约800～1300℃、优选为900～1000℃的温度下的碳化所形成的木炭。在形成高温碳化木炭的过程中，可以在其中的调质处理(refining process)中进行活化，例如空气活化或蒸汽活化。
此外，在本发明中，低温碳化木炭是指经过在约550℃或更低的温度下的碳化所形成的木炭。在本发明的优选实施例中，低温碳化木炭是指经过在约300～550℃、优选为450～500℃的温度下的碳化所形成的木炭。
在本发明中，没有特定限制可用作形成木炭的原材料的木材，其包括诸如日本柳杉、日本柏树(日本扁柏)、松树和日本落叶松的针叶树、竹子、以及建筑废料。
高温碳化木炭和低温碳化木炭的吸附能力彼此不同。具体地说，高温碳化木炭对甲醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、氯苯及其类似物具有高吸附性。另一方面，低温碳化木炭对氨、胺及其类似物具有高吸附性。高温碳化木炭与低温碳化木炭的混合物对多种物质都具有良好的吸附能力。
考虑将由根据本发明的空气净化器吸附的气体的种类，可以适当地确定高温碳化木炭与低温碳化木炭的混合比例。然而，高温碳化木炭与低温碳化木炭的混合比例在重量上优选为30∶70～60∶40，最优选为40∶60～50∶50。
优选为，将高温碳化木炭与低温碳化木炭研磨成粉末，然后将所述粉末用于希望的应用中。可以适当地确定颗粒的直径。但是，所述颗粒直径优选为约0.3～9.5mm，更优选为约0.6～1.18mm。
因为高温碳化木炭的导电率为不高于10Ω·cm3的体积电阻率，从而，根据本发明的吸附材料还可以有利地具有抗静电效应和电磁辐射屏蔽效应。低温碳化木炭的体积电阻率通常为约109～1012Ω·cm3。
(2)藻酸和氧化钙在本发明中，藻酸或例如钠或钾的藻酸盐、或钙盐将木炭颗粒相互黏结，同时还具有增强木炭的气体吸附能力的作用。在单独使用这些藻酸时，与木炭相比，这些藻酸的气体吸附活性基本为零，即使不为零也是很低的。因此，意外的是，木炭与藻酸的共存能够显著地提高高温碳化木炭和低温碳化木炭的混合物的气体吸附活性。
在本发明中，藻酸或藻酸盐指纯藻酸或藻酸盐、以及主要由藻酸组成的材料，例如鹿角菜胶和角叉菜属(chondrus)。
此外，可以从用作粘合剂和改善气体吸附活性方面考虑，来适当地确定在本发明所用的气体吸附材料中添加的藻酸或藻酸盐的量。但是，藻酸或藻酸盐的添加量的下限在重量上优选为约5％，在重量上更优选为约10％。另一方面，藻酸或藻酸盐的添加量的上限在重量上优选为约25％，在重量上更优选为约15％。
在本发明的另一个优选实施例中，本发明中所用的气体吸附材料除了高温碳化木炭和低温碳化木炭还包括氧化钙。所述氧化钙与藻酸一样用于增强高温碳化木炭与低温碳化木炭的气体吸附能力。而且，存在氧化钙的益处在于，气体吸附材料可以有利地改善其耐火性能。尤其是，通过焙烧外壳形成的外壳焙烧钙(shell baked calcium)、以及生石灰可以作为氧化钙使用。
此外，在本发明所用的气体吸附材料中，可以从改善气体吸附活性方面考虑，适当地确定氧化钙的添加量。氧化钙的添加量的下限在重量上优选为约5％，氧化钙的添加量的上限在重量上优选为约15％、在重量上更优选为约7％。
而且，在本发明的另一个实施例中，本发明中所用的气体吸附材料可以既包括藻酸也包括氧化钙。藻酸和氧化钙的混合物的添加可以进一步提高高温碳化木炭和低温碳化木炭的气体吸附活性。
在本发明中，本发明所用的气体吸附材料可以包括含有上述藻酸的粘合剂。所述可用的粘合剂包括硅藻土、水泥、诸如异氰酸酯树脂乳剂的聚合粘合剂、以及浆糊。例如，普通卜特兰水泥、中热卜特兰水泥、高早强卜特兰水泥、高炉水泥以及硅石水泥可以作为水泥使用。使用硅藻土或水泥的益处在于，可以改善气体吸附材料的耐火性能。而且，当使用硅藻土或水泥时，优选结合作为粘合剂的聚合粘合剂来使用硅藻土和水泥。可以适当确定粘合剂的添加量。但是，当粘合剂的添加量过大时，有时会降低气体吸附材料的气体吸附活性。因此，优选的是，谨慎地确定粘合剂的添加量。在根据本发明的气体吸附材料中的粘合剂的添加量在重量上优选为约10～40％。
(3)制造过程在本发明中，可以通过以下步骤容易地形成气体吸附材料将如下的混合物浇注到用于成型的模子中；以及烘干成型品(在室温至60℃或更低的温度下进行约3～5小时)，所述混合物通过将高温碳化木炭、低温碳化木炭、藻酸或氧化钙、可选的粘合剂及其它成分混合在一起而制备。
此外，在形成气体吸附材料的过程中，从增加强度方面考虑，优选使用填料或强化物。在此可用的填料或强化物的优选实例包括诸如蕉麻和木浆的纤维材料、金属丝网、以及格状或蜂窝状结构。
本发明中所用的气体吸附材料可以是任何形状，没有对其进行特定地限制。但是，优选为，气体吸附材料是平板状。板状的反电极还可以用作室内建筑材料，例如墙面材料或天花板材料。
在本发明的优选实施例中，可以在板状的气体吸附材料的表面上增加装饰纸，以改善外观。对装饰纸没有特定地限制，只需其具有特定水平的透气性，使得不会有损气体吸附材料的性能。
气体吸附材料是基本导电的，并且可以直接连接电源。
示例示例1高温碳化木炭与低温碳化木炭的制备如下制备在以下的示例中所用的高温碳化木炭与低温碳化木炭。提供内部容积为16m3的混凝土炉，其正面具有火焰喷口，其背面的下部具有排出口，并且其内部覆盖有耐火砖。将木材放入炉中，并通过火焰喷口进行初烧(initial firing)。经过24小时的初烧后，分解和碳化开始，并且300～400℃的温度持续了约另外的48小时。然后，温度上升到400～550℃。判断该升温用于指示碳化的完成和调质处理的开始。在从调质处理的开始经过5～10小时后，将该炉完全密封并冷却。将由此获得的木炭作为低温碳化木炭使用。在调质处理中，进行利用空气的活化和利用蒸汽的活化，碳化温度为900～1100℃，并且将此温度持续3小时。将由此获得的木炭作为高温碳化木炭使用。通过强制地向炉中充入气流速度为10～20米3/分钟的空气，直到温度达到约900～1000℃，从而实现利用空气进行的活化。另一方面，通过强制地向炉中充入速度为0.5～2升/分钟的蒸汽，同时强制充入空气，从而实现利用蒸汽进行的活化。
示例2气体吸附材料的制造将由在示例1中制备的高温碳化木炭与低温碳化木炭组成的混合木炭粉末(1000g)与100g蕉麻混合，以配制一种混合物。另外向所述混合物中加入压敏粘合剂(220g)(包括60g固态乙酸乙烯酯、80g浆糊以及80g藻酸钠)和200g外壳焙烧钙。
接着，将获得的混合物浇注入框架中，然后通过模压成型形成指定的厚度。然后，将包括框架的整个组件放到烘干炉中，并在室温或等于或低于60℃的温度下进行约3～5小时的烘干。将整个组件从烘干炉中取出，然后拿去框架，从而制备出尺寸为300×400×15mm的平板，然后将所述平板切割成200×150×15mm的尺寸以作为气体吸附材料使用。
示例3空气净化器及其性能测试利用在示例2中制备的气体吸附材料来构造如图2所示的设备10。尤其是，提供由透明塑料材料制成的盒子(180×210×120mm)，以便容易进行目视观测。将气体吸附材料放在盒子底部并且作为反电极2使用。由金属针形成的放电电极1设置在盒子的壁表面上。直流高压电源3连接到放电电极1与反电极2之间的位置。电源3的负极端连接放电电极1，电源的正极端连接反电极2端。
此外，如图3所示，将设备10构造为，使得可以通过引导管6将香烟烟尘引入。将负压发生器7连接到引导管6上，并将其构造为，使得可以将香烟8插入负压发生器7中。因为空气从压缩空气源9被导入负压发生器7中，从而，通过引导管6将来自香烟8的烟尘与空气一起导入到设备10中。使用这种设备构造进行以下实验。
将切除过滤嘴的香烟(约0.7g)插入负压发生器7，从压缩空气源9供给空气，以通过引导管6将来自整支香烟的烟尘引入设备10中。紧接着，在放电电极1和反电极2之间施加8000v的直流电压，以直观地测量烟尘消失所需的时间。在该实验中，将上述步骤重复5次。在第5次实验的前后，在从设备10移走气体吸附材料后，精确地测量设备10的重量，将实验前后的质量差认为是沉积在塑料壁表面上的焦油的量。实验结果如表1所示。
重复上述实验过程，只是由与气体吸附材料的尺寸相同的铝板替换气体吸附材料。实验结果如表1所示。
将整支香烟的烟尘单独地引入未放置气体吸附材料和铝板的设备10中。从而，烟尘即使在从其被引入起40分钟后仍未消失。
表1烟尘的消失时间和焦油量
权利要求
1.一种空气净化器，其包括能够在放电时产生离子的放电电极；位于所述放电电极的对面的反电极；以及电源，其能够在所述放电电极和所述反电极之间施加电压，用于激发放电以在所述放电电极上产生离子，所述反电极包括气体吸附材料，所述材料包括在约800℃或更高的温度下被碳化的高温碳化木炭；在约500℃或更低的温度下被碳化的低温碳化木炭；以及藻酸或藻酸盐或者氧化钙。
2.根据权利要求1的空气净化器，其中在所述放电电极上的所述放电是电晕放电。
3.根据权利要求1或2的空气净化器，其中所述气体吸附材料既包括藻酸或藻酸盐，也包括氧化钙。
4.根据权利要求1～3中任一权利要求的空气净化器，其中在所述气体吸附材料中的所述高温碳化木炭与所述低温碳化木炭的混合比例在重量上是30∶70～60∶40。
5.根据权利要求1～4中任一权利要求的空气净化器，其中所述高温碳化木炭是通过在800～1300℃的温度下进行碳化所形成的。
6.根据权利要求1～5中任一权利要求的空气净化器，其中所述低温碳化木炭是通过在300～550℃的温度下进行碳化所形成的。
7.根据权利要求1～6中任一权利要求的空气净化器，其中所述气体吸附材料还用作室内建筑材料。
全文摘要
一种具有高水平空气净化能力的空气净化器，尤其是，一种能够有效地去除空气中的灰尘、来自香烟、雪茄或烟草的烟尘、有害气体等的空气净化器。该空气净化器包括至少一个能够在放电时产生离子的放电电极(1)、位于放电电极的对面的反电极(2)、以及电源(3)，所述电源能够在放电电极和反电极之间施加电压，用于激发放电以在放电电极上产生离子。反电极(2)包括气体吸附材料，所述材料包括在约800℃或更高的温度下被碳化的高温碳化木炭；在约500℃或更低的温度下被碳化的低温碳化木炭；以及藻酸或藻酸盐或者氧化钙。
文档编号A61L9/014GK1678355SQ0382080
公开日2005年10月5日 申请日期2003年9月5日 优先权日2002年9月5日
发明者长田佐, 小松彻, 西卷龙介 申请人:山英建设株式会社