一种基于空间电磁场的空气净化方法与流程

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种基于空间电磁场的空气净化方法。

背景技术：

随着空气污染问题的日益严重，人们对空气净化器的需求越来越普遍，使得市场上的空气净化器销量逐年上升。就目前市面上的主流空气净化器而言，它们主要去除空气中的污染颗粒物，如pm2.5和其它污染尘埃等。其使用的空气净化技术主要有吸附技术、活性氧技术、静电除尘技术、负离子技术和过滤技术等。这些技术的主要特点是将污染颗粒吸附或使污染颗粒聚合沉降，进而达到净化空气效果。传统的空气净化器，其主要核心部件是滤网膜，通过滤网膜将污染颗粒过滤。这种完全依靠滤网膜来去除污染颗粒的空气净化器，对滤网膜要求较高。且由于滤网膜寿命有限，需要频繁更换滤网膜，净化器的后期使用成本较高。

现在市面上的空气净化器，核心部件除了滤网膜外，还加入了其他污染颗粒去除模块(如负离子发生器、静电除尘器)。这类空气净化器，前期先使部分污染颗粒沉降，后期再进行滤网膜过滤。例如，就负离子发生器而言，它会生成负离子，先使空气中的部分污染颗粒物聚集沉降，然后再用滤网膜将剩余污染颗粒物过滤。这在一定程度上，能够提高了滤网膜使用寿命。但是，这类空气净化器存在污染颗粒前期沉降率过低的缺陷，依然存在滤网膜更换频繁且微小污染颗粒净化不彻底等问题，导致净化器后期使用成本高、净化效果大打折扣。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足(如传统净化器对微小颗粒净化不彻底，后期运行成本高，缺乏人机交互等)，提出一种基于空间电磁场来电离污染颗粒物并改变粒子运动轨迹的空气净化方法。本发明的核心技术是利用空间电磁场，使带正电污染颗粒物做螺旋运动，以此增加污染颗粒在净化室中的滞留时间，提高污染颗粒物与负离子的碰撞几率，使发生碰撞的污染颗粒在净化室内聚集沉降，提高污染颗粒的沉降率。本发明的使用，能够有效提高污染颗粒物的沉降率，提高滤网膜的使用寿命，间接降低了空气净化器的后期使用成本。且本发明能够使微小污染颗粒净化得更彻底，提高净化器的净化效果。本发明提出的空气净化方法成本低、效果好，可用于改进现有空气净化器，能够提高净化效果和延长滤网膜使用寿命，降低空气净化器的后期使用成本。

为了实现上述目的，本发明采用技术方案如下所述：

本发明的空间电磁场分为电场和磁场两部分。电场和磁场有多种生成方案，本发明建议用一对电性相反的带电导电布生成电场，用通电线圈生成磁场。将一对电性相反的带电导电布安装在净化室两端，此时净化室两端带相反电荷，净化室内形成电场，方向从一端指向另一端。在净化室外层均匀密绕通电线圈，使得净化室内生成磁场。这时，净化室内分布着电磁场。净化室内装有负离子发生器，安装在净化室内壁中间位置，使净化室内分布有负离子。空气从净化室带正电端进入，使得污染颗粒带正电。带正电的污染颗粒将受到电场力的作用，由于所受电场力远远大于其重力，因此颗粒将做匀加速直线运动，方向从净化室正电端到负电端。在向净化室负电端运动时，带正电污染颗粒会与净化室中分布着的带相反电性的负离子碰撞、聚集，最后沉降至净化室内壁，实现空气的净化。净化后的空气从净化室负电端排出，之前未沉降的带正电污染颗粒电性会被中和，因此不会排出对人体有害的带正电颗粒。

若带正电污染颗粒仅仅受到电场力的作用，其运动为匀加速直线运动，在净化室内滞留时间短，运动轨迹覆盖范围小。而净化室内分布的负离子浓度有限，导致很多污染颗粒在整个运动过程中无法与负离子发生碰撞，也就无法聚集沉降，净化效果不理想。净化室中空间磁场的存在解决了这一问题。运动的带电颗粒在磁场中会受到磁场力，所受磁场力与其运动方向垂直，不改变其运动速度，但会改变其运动方向。因此，利用电场使污染颗粒产生一定初速度，利用磁场改变颗粒运动方向，两者配合，就能使颗粒从直线运动变为做螺旋运动。颗粒在净化室内螺旋运动，从一端运动至另一端，整个过程大大延长了颗粒在净化室内的滞留时间，增加了颗粒与负离子碰撞的几率，使得更多污染颗粒在净化室内沉降。尤其针对小颗粒污染物，相比之前的直线运动，螺旋运动使其与负离子发生碰撞的几率大大增加，小颗粒污染物沉降率大大提高。

本发明的技术实质是：

通过设置电场和磁场的方向，使得带正电的污染颗粒在净化室内做螺旋运动，提高其与负离子发生碰撞的几率，从而提高污染颗粒的沉降率。至于具体如何设置电场和磁场方向，有多种方法可以实现，本发明不具体指定哪种实现方式。在本文的具体实施方式中，本发明详细介绍了一种实施例，可供参考。

本发明有益效果如下：

本发明可以使大量污染颗粒沉降在净化室内壁。净化后的空气中，含有少数未沉降的污染颗粒，后期可以用滤网膜进行进一步净化。由于大部分污染颗粒已经通过沉降方式净化了，后期滤网膜需要净化的颗粒数量大大减少，这就提高了滤网膜使用寿命，降低净化器后期运行成本。且本发明针对小颗粒污染物净化效果明显，能提高净化器对小颗粒污染物的净化能力。

附图说明

图1为本发明方法实施例参考图

图2为带正电的污染颗粒在圆柱腔体内的运动分析

图3为污染颗粒在圆柱腔体内大致运动轨迹

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式，以下描述仅做示范和解释，并不对本发明做任何形式上的限制。

图1只是本发明方法的一个实施例参考，本发明的实施方式不止这一个实施例。参考图1可以实现本发明提出的方法，下面具体介绍。

为描述本发明具体实施方式，本实施例以圆柱形腔体来模拟空气净化室。本发明涉及的电磁场可以分为电场和磁场两部分，电场由一对带相反电荷的导电布产生，磁场由通电线圈产生。圆柱腔体内部装有负离子发生器。如图1所示，1为圆柱形腔体，2为均匀密绕在圆柱腔体外层的线圈，线圈缠绕方向与水平方向垂直。3为腔体内部的负离子发生器。空气从1-2端进入腔体，在腔体内部进行净化，净化后的空气从1-3端排除。

本发明对腔体1的材质、腔体两端带电布的材质、线圈2的规格、负离子发生器3的具体种类等不做严格限定，这些不属于本发明核心技术本质。

下面结合图1，详细介绍本发明的具体实施方式。

步骤一：在圆柱腔体的两端安装两块导电布，使得1-2段带正电、1-3端带负电。

步骤二：在腔体内部安装负离子发生器3。本实施例不严格要求3的具体位置，但是建议将其安装在腔体上部大致中间的位置。

步骤三：在圆柱腔体外层均匀密绕一组通电线圈2，缠绕方向与水平方向垂直。

在步骤一中，腔体内部会形成水平方向的正电场，电场方向由1-2端指向1-3端。当空气从1-2端经过带正电导电布进入腔体后，空气中的污染颗粒将带正电。带正电的污染颗粒在电场的作用下会向1-3的方向运动。

在步骤二中，负离子发生器工作，使腔体内充满带负电的负离子。带正电的污染颗粒与分布在腔体内带相反电性的负离子，会发生碰撞、聚集、下沉，使得污染颗粒沉降至腔体下方内壁。剩余未能聚集沉降的污染颗粒，在经过1-3端带负电导电布时，其自身所带的正电会被中和，从腔体排出。

带正电污染颗粒在电场的作用下，会受到水平方向的电场力，由于其重力远远小于受到的电场力，因此其在电场中的运动可近似成水平方向的匀加速运动。这使得污染颗粒在腔体内运动轨迹为直线，且滞留时间较短。最终导致污染颗粒与负离子发生碰撞的几率低，沉降率较低，净化效果不理想。尤其对于小颗粒污染物而言，由于其本身体积小，与负离子发生碰撞几率更低，净化效果更差。步骤三正是为解决这个缺陷而设定的。

在步骤三中，通电线圈2会在圆柱腔体内部产生磁场。根据毕奥萨伐尔定律(i为通电线圈电流强度,r为距离通电线圈的空间距离)：

可知圆柱腔体内的磁场可以近似成匀强磁场。现假设圆柱腔体内的匀强磁场为：一带正电荷为q，质量为m的污染颗粒，由于电场力的作用，假设在圆柱腔体内的初始速度为如图2所示，把分解成水平方向的速度和垂直方向的速度磁场对该污染颗粒的作用力为：

由此可知，污染颗粒以沿着方向做匀速运动，又在垂直方向的平面作匀速圆周运动。其圆周运动的半径由以下公式求得：

再考虑到污染颗粒受到水平方向的电场力，可知其在水平方向做加速直线运动，垂直方向做匀速圆周运动。综合两类运动，可知带正电的污染颗粒在圆柱腔体内作螺旋线运动，其运动轨迹大致如图3所示。

结合上述证明。带正电的污染颗粒，在磁场和电场的作用下，会在腔体内部从1-2段向1-3端作螺旋运动。颗粒的螺旋运动，大大延长了其在腔体内部的滞留时间，增加了颗粒运动轨迹所覆盖的空间范围。从而大大提高了带正电污染颗粒与腔体内分布的负离子的碰撞几率，使得更多的污染颗粒沉降在腔体内部。

空间磁场的引入，使得污染颗粒做螺旋运动，大大提高了污染颗粒的沉降率。尤其对于小颗粒污染物，增加了其与腔体内负离子发生碰撞的几率，提高了对小颗粒污染物的净化效果。

如上所述，本实施例主要工作流程为：未净化空气从腔体一端进入使得污染颗粒带正电，在空间电磁场作用下，污染颗粒向腔体另一端做螺旋运动，此过程中将与分布在腔体内部的负离子发生碰撞并沉降。净化后的空气从腔体另一端排出，排出的空气中必然含有少量未被净化完全的污染颗粒，本发明建议后期可通过滤网膜等方式进一步净化。

本发明的使用能够明显提高污染颗粒的沉降率，使得更多的污染颗粒能够以沉降的方式被净化。如此，其余未能沉降的颗粒数量就大大减少，这就使得后期滤网膜需要过滤的污染颗粒数量减少了，间接提高了滤网膜的使用寿命，降低了后期空气净化器的运行成本。且本发明对环境友好，不会产生任何有害物质。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。