气体净化装置及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种净化装置，尤其涉及一种利用摩擦发电原理提高空气过滤效果的气体净化装置，以及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统。
【背景技术】
[0002]随着经济的不断发展，人类生存环境也在逐渐恶劣。近些年，世界各地都出现了环境问题，尤其是空气污染问题，例如日益严重的PM2.5污染。
[0003]单就车辆内部的环境污染而言，一方面是由于车辆处于空调外循环状态时进入车内的外界空气。外界空气要进入车内，首先要通过车内的空调滤清器，但现有普通的空调滤清器只能过滤颗粒大小大于5微米直径的灰尘以及花粉，对于PM2.5则无能为力。因此，面对日益严重的PM2.5污染，现有的车内空气净化系统仅仅依靠单纯的空调滤清器已经不能满足车内清新环境的需要。
[0004]针对上述情况，目前多数汽车采用车内空气质量控制系统，其是通过车外的空气质量传感器，感知车外空气质量，控制车辆内外循环，如当车外空气质量较差的时候，空气质量控制系统会关闭外循环进风口，把空调系统切换到内循环状态。
[0005]但造成车辆内部环境污染的另一方面则是由于车厢内的各种装饰材料和内部织物会散发有机物污染，其主要成分是烃类、齒代烃、氧烃和氮烃，包括:苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。由此，如车辆长时间处于空调内循环状态，便会导致车厢内空气不流通，车厢内部有毒气体不能排除的状况，同样对人体身体健康不利。
[0006]基于目前车辆的空气循环系统存在的上述问题，有人提出了使用驻极体材料来提升车辆内部的空气净化能力，如中国发明专利申请“201210106165.8利用材料驻极体特性集尘的空气净化装置和空气净化方法”。其中，驻极体是指那些能够长期储存空间电荷和偶极电荷的电介质材料。驻极体纤维通常带有几百至上千伏电压，而纤维的间隙很小，从而形成无数个无源电极。电极间电场通常达到几十Mv/m甚至更高，等效面电荷密度高达90nC/cm，因此驻极体空气过滤材料除原有的机械阻挡作用外，还能够依靠静电力直接吸引空气中的带电颗粒并将其捕获，或诱导空气中的中性微粒产生极性再将其捕获，从而更有效地过滤空气中的亚微米粒子，在不增加空气阻力的情况下显著提高过滤效率。
[0007]驻极体材料具有优异的过滤效果，其原因在于驻极体材料中存在较高的电荷密度和较稳定的电荷稳定性，这些静电作用能直接吸引空气中的带电颗粒并将其捕获，或诱导空气中的中性微粒产生极性再将其捕获，因此采用驻极体材料进行过滤的过程中首先要对驻极体材料进行静电驻极。目前的静电驻极方法主要采用电晕放电法，电晕放电法是利用非均匀电场引起空气的局部击穿的电晕放电产生的粒子束轰击电介质使之带电。这就需要在材料制备过程中使用专用设备对材料进行驻极改性，由此使得材料加工工艺复杂，而且驻极体材料的电荷保存周期不稳定，存在用作空气过滤材料时空气过滤效率低的缺点。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种制作工艺简单、价格低廉、过滤效率高的气体净化装置及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统。
[0009]为实现上述目的，本发明的一种气体净化装置及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统的具体技术方案为:
[0010]一种气体净化装置，包括:在待净化气体的流动方向上依次层叠设置的摩擦发电层和净化层，以及连接摩擦发电层与净化层的整流电路，其中，摩擦发电层，包括至少一组相邻设置的正极发电组件和负极发电组件，正极发电组件和负极发电组件之间形成气流通道，在待净化气体的吹动下，正极发电组件和负极发电组件相互接触摩擦产生交流电场；整流电路，将交流电场转换为直流电场；净化层，在直流电场的作用下过滤待净化气体。
[0011]一种车辆空气净化系统，包括车辆空调装置和上述的气体净化装置，气体净化装置设置在车辆空调装置的进风口处和/或出风口处。
[0012]本发明的气体净化装置及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统具有以下优占-
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[0013]本发明的气体净化装置及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统在使用过程中可随时通过摩擦发电层产生的电场吸附空气中的带电微粒，同时还可对过滤材料进行静电驻极，并诱导空气中的中性微粒产生极性，能够使气体净化装置一直保持较高的过滤效率。
[0014]本发明的气体净化装置及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统中的摩擦发电层在产生电能时会形成高压电场，进而能够将待净化气体中的部分中性粒子强制带电，可为后续静电过滤层的直接吸附创造条件。
[0015]本发明的气体净化装置及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统设备简单、价格低廉、净化效率高。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的气体净化装置的第一实施例的结构示意图；
[0017]图2为图1中的摩擦发电层框架的第一实施例的结构示意图；
[0018]图3为图1中的摩擦发电层框架的第二实施例的结构示意图；
[0019]图4为本发明的气体净化装置的第二实施例的结构示意图；
[0020]图5为本发明的气体净化装置的第三实施例的结构示意图；
[0021]图6为本发明的气体净化装置的第四实施例的结构示意图；
[0022]图7为本发明中的基于摩擦发电的PM2.5滤膜的第一实施例的结构示意图；
[0023]图8为本发明中的基于摩擦发电的PM2.5滤膜的第二实施例的结构示意图；
[0024]图9为本发明中的多孔过滤纤维膜层的结构示意图；
[0025]图10为本发明的摩擦发电层中的正极发电组件和负极发电组件的第一实施例的结构示意图；
[0026]图11为本发明的摩擦发电层中的正极发电组件和负极发电组件的第二实施例的结构示意图；
[0027]图12为本发明的摩擦发电层中的正极发电组件和负极发电组件的第三实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种气体净化装置及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统做进一步详细的描述。
[0029]如图1至图6所示，本发明的气体净化装置包括:在待净化气体的流动方向上依次层叠设置的摩擦发电层和净化层，以及连接摩擦发电层与净化层的整流电路。其中，摩擦发电层包括至少一组相邻设置的正极发电组件和负极发电组件，正极发电组件和负极发电组件之间形成气流通道，在待净化气体的吹动下，正极发电组件和负极发电组件相互接触摩擦产生交流电场；整流电路将摩擦发电层产生的交流电场转换为直流电场；净化层在整流电路转换的直流电场的作用下过滤待净化气体。
[0030]进一步，如图1所示，其为本发明的气体净化装置的第一实施例的结构示意图。本实施例中，气体净化装置100包括摩擦发电层110和净化层120，摩擦发电层110和净化层120通过整流电路(图中未示)连接。其中，摩擦发电层110和净化层120固定设置在外框架130内部，并位于进风口 140和出风口 150之间，且摩擦发电层110靠近进风口 140设置，净化层120靠近出风口 150设置。
[0031]进一步，本实施例中的摩擦发电层110包括多组相邻设置的正极发电组件111和负极发电组件112，且正极发电组件111和负极发电组件112固定设置在摩擦发电层框架160上。其中，如图2和图3所示，本实施例中的摩擦发电层框架160包括边框161和设置在边框161内部的多根发电组件悬挂臂162。多根发电组件悬挂臂162平行设置，且相邻的发电组件悬挂臂162之间形成风道163，由气体净化装置的进风口 140进入的待净化气体可通过风道163进入气体净化装置内部。
[0032]进一步，如图1所示，每根发电组件悬挂臂162上都设置有一个正极发电组件111或负极发电组件112，且相邻的两根发电组件悬挂臂162上设置的分别为正极发电组件111和负极发电组件112，由此，每个风道163的两侧分别为正极发电组件111和负极发电组件112。本实施例中的正极发电组件111和负极发电组件112为薄膜式发电组件，且正极发电组件111和负极发电组件112的长度延伸方向与待净化气体的流动方向相同。此外，多组相邻设置的正极发电组件111和负极发电组件112在与待净化气体的流动方向相垂直的方向上呈阵列布置。
[0033]进一步，如图1所示，本实施例中的正极发电组件111和负极发电组件112的一端悬挂设置在发电组件悬挂臂162上；另一端为悬空自由设置。也即，正极发电组件111和负极发电组件112远离净化层120的一端为固定端，靠近净化层120的一端为自由端。由此，当待净化气体由进风口 140进入到风道163中时，设置在风道163两侧的正极发电组件111和负极发电组件112的自由端在待净化气体的吹动下可相互接触摩擦，进而产生电能。
[0034]进一步，应注意的是，本发明中的正极发电组件111和负极发电组件112也可为两端都是固定设置，即正极发