一种空气微纳颗粒过滤净化设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及除尘设备【技术领域】，特别是一种空气微纳颗粒过滤净化设备，该净化设备的空气管的一端具有空气入口，空气管的另一端具有净化空气排出口和污染物排出口，电晕电极组设置在空气管的入口一侧，流向控制电极位于电晕电极组的后方，流向控制电极产生电场，控制污染物颗粒从污染物排出口排出。过滤净化设备体积小，质量轻，使用者无呼吸阻力，适合做成便携式可穿戴空气净化面具，便于携带，也可安装在现有建筑物的入气管道处做为PM2.5微纳颗粒的空气过滤装置，不仅可以100%去除空气中PM2.5微纳污染颗粒，而且在过滤过程中产生的少量臭氧被用于杀死空气中的细菌，产生的臭氧可被后续的臭氧处理装置和氮氧化物吸收装置处理并吸收。
【专利说明】一种空气微纳颗粒过滤净化设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及除尘设备【技术领域】，特别是一种空气微纳颗粒过滤净化设备。
【背景技术】
[0002] 随着中国人口密度的不断增加，工业生产及各种能源需求的增加，造成近年来中 国城市空气质量急剧下降。近年来，由于中国各大城市频繁发生的雾霾，城市居民为了健 康，在出行的时候经常都带上口罩。然而我们通常使用的口罩的滤网孔状直径远大于空气 中的PM2. 5污染微纳颗粒的大小（PM2. 5是指直径小于2. 5微米的污染微纳颗粒，医学上 定义为"要命"的入肺颗粒，是对人体危害最大的一种空气污染物)，所以日常用的口罩对 PM2. 5的空气污染微纳颗粒过滤作用不大。如果增加口罩滤网的厚度和密度可能提高过滤 效果，但是由于口罩的体积和重量也随之增加，带来穿戴不适，而且最大的问题是增加了使 用者的呼吸阻力，造成使用者呼吸阻力过大而使用不便。
[0003] 现有的空气净化技术大多是基于滤网的过滤技术。滤料主要是玻璃纤维，合成纤 维，石棉纤维等，这些多孔材料会大大增加空气流动阻力，而且随着使用时间延长过滤效果 会下降，如未按时更换，堆积在滤网上的细菌会大量繁殖并造成更严重的二次污染。目前市 面上大多数空气净化产品，通常体积和重量过大，无法做成的便携装置供使用者外出使用 或安装到现有的空调管道系统中进行过滤。而现有的基于静电式除尘技术的空气净化产品 在使用电晕放电过程中会产生臭氧和氮氧化物，对人体健康带来影响，也无法成为消费者 完全可依赖的技术。 实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种空气微纳颗粒过滤净化设备，减小 设备体积和重量，提高过滤效果并减少臭氧和氮氧化物等二次污染物的产生。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种空气微纳颗粒过滤净化设 备，包括空气管、电晕电极组、流向控制电极，空气管的一端具有空气入口，空气管的另一端 具有净化空气排出口和污染物排出口，电晕电极组设置在空气管的入口一侧，使通过电晕 电极组的污染物颗粒带电荷，流向控制电极位于电晕电极组的后方，流向控制电极产生电 场，控制污染物颗粒从污染物排出口排出。
[0006] 为了更好的将污染物颗粒从空气中分离出来，空气管内设有分流板，分流板位于 流向控制电极的后方，净化空气排出口和污染物排出口分别位于分流板的两侧，流向控制 电极产生电场，控制污染物颗粒进入污染物排出口一侧的分流通道，并从污染物排出口排 出。
[0007] 具有地，电晕电极组包括微电晕放电电极、电荷内栅格收集电极和电荷外收集电 极，电荷内栅格收集电极设置在微电晕放电电极的外侧，电荷外收集电极设置在电荷内栅 格收集电极外侧，微电晕放电电极和电荷内栅格收集电极之间加载放电电压，电荷外收集 电极和电荷内栅格收集电极之间加载电压，抽出微电晕放电电极和电荷内栅格收集电极之 间的电子云或离子云。
[0008] 进一步限定，微电晕放电电极为表面密布导电尖端的导电针，电荷内栅格收集电 极和电荷外收集电极为板状，都包括左右两部分，微电晕放电电极设置在电晕电极组的中 心，电荷内栅格收集电极设置在微电晕放电电极的左右两侧，电荷外收集电极设置在电荷 内栅格收集电极的左右两侧。
[0009] 或者，电晕电极组包括微电晕放电电极、电荷内栅格收集电极和电荷外收集电极， 电荷内栅格收集电极设置在电荷外收集电极的外侧，微电晕放电电极设置在电荷内栅格收 集电极的外侧，微电晕放电电极和电荷内栅格收集电极之间加载放电电压，电荷外收集电 极和电荷内栅格收集电极之间加载电压，抽出微电晕放电电极和电荷内栅格收集电极之间 的电子云或离子云。
[0010] 进一步限定，微电晕放电电极和电荷内栅格收集电极为板状，都包括左右两部分， 微电晕放电电极的面向电荷内栅格收集电极的一侧表面密布导电尖端，电荷外收集电极设 置在电晕电极组的中心，电荷内栅格收集电极设置在电荷外收集电极的左右两侧，微电晕 放电电极设置在电荷内栅格收集电极的左右两侧。
[0011] 更进一步限定，导电尖端为坚立的碳纤维导电微针；或者导电尖端为坚立的石墨 烯纳米片；或者导电尖端为坚立的氧化锌纳米线；或者导电尖端为坚立的碳纳米管。
[0012] 为了避免臭氧排出净化设备，进一步限定，净化空气排出口连接臭氧处理装置。
[0013] 为了避免氮氧化物排出净化设备，进一步限定，臭氧处理装置的末端连接氮氧化 物吸收装置。
[0014] 臭氧处理装置包括导气管和导气管加热装置，导气管分为前段的臭氧分解区和后 段的冷却调温区，导气管加热装置加热臭氧分解区高温分解臭氧，加热后的空气在冷却调 温区冷却。
[0015] 本实用新型的有益效果是：本实用新型的微电晕电极结构电极可降低静电式除尘 技术的工作电压和电场强度，提高过滤功效并减少臭氧和氮氧化物等二次污染物的产生， 而且本过滤净化设备体积小，质量轻，使用者无呼吸阻力，适合做成便携式可穿戴空气净化 面具，便于携带，也可安装在现有建筑物的入气管道处做为PM2. 5微纳颗粒的空气过滤装 置，不仅可以100%去除空气中PM2. 5微纳污染颗粒，而且在过滤过程中产生的少量臭氧被 用于杀死空气中的细菌，产生的臭氧可被后续的臭氧处理装置和氮氧化物吸收装置处理并 吸收。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明；
[0017] 图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；
[0018] 图2是本实用新型的实施例2的结构示意图；
[0019] 图3是本实用新型的臭氧和氮氧化物处理、吸收装置的结构示意图；
[0020] 图4是本实用新型的空气过滤净化系统的结构示意图；
[0021] 图中，1.空气管，1-1.空气入口，1-2.净化空气排出口，1-3.污染物排出口，2.电 晕电极组，2-1.微电晕放电电极，2-2.电荷内栅格收集电极，2-3.电荷外收集电极，3.流向 控制电极，4.分流板，5.臭氧处理装置，5-1.导气管，5-1-1.臭氧分解区，5-1-2.冷却调温 区，5-2.导气管加热装置，6.氮氧化物吸收装置，7.气泵。
【具体实施方式】
[0022] 实施例1，如图1和2所示，一种空气微纳颗粒过滤净化设备，包括空气管1、电晕 电极组2、流向控制电极3,空气管1的一端具有空气入口 1-1，空气管1的另一端具有净化 空气排出口 1-2和污染物排出口 1-3,电晕电极组2设置在空气管1的入口一侧，使通过电 晕电极组2的污染物颗粒带电荷，流向控制电极3固定在空气管1上，并位于电晕电极组2 的后方，流向控制电极3可为两个平行放置的电极板，电极板的长度可为1至20厘米，两电 极板的间距可小于5厘米，加在两极板间的电压范围可为1伏至5千伏，空气管1内还设有 分流板4,分流板4位于流向控制电极3的后方，净化空气排出口 1-2和污染物排出口 1-3 分别位于分流板4的两侧，流向控制电极3产生电场，控制污染物颗粒进入污染物排出口 1-3 -侧的分流通道，并从污染物排出口 1-3排出，排出的带有污染颗粒的空气可重新排回 户外或通过积尘装置收集。
[0023] 净化空气排出口 1-2连接臭氧处理装置5。臭氧处理装置5的末端连接氮氧化物 吸收装置6。臭氧处理装置5包括一条细长的导气管5-1和导气管加热装置5-2,导气管 5-1分为前段的臭氧分解区5-1-1和后段的冷却调温区5-1-2,导气管加热装置5-2加热臭 氧分解区5-1-1，将前端的导气管内壁加热到250°C以上，气中的臭氧在高温下瞬间分解成 氧气，加热后的空气在冷却调温区5-1-2冷却，调节到用户适宜的温度，冷却的方式可以是 空气在导气管内自然冷却；也可以在导气管5-1的冷却调温区5-1-2配备冷却装置5-3,加 快冷却过程。
[0024] 氮氧化物吸收装置6采用固体吸收器，固体吸收器内装有固体吸收剂，固体吸收 剂可以是活性炭，碳酸钙，氢氧化钙，氧化钙，氧化锌或其混合物。
[0025] 电晕电极组2采用微电晕放电电极2-1，微电晕放电电极2-1可以控制电晕放电的 分布区域，使电晕放电所需工作电压低于2kV，从而减少了静电除尘过程中产生的臭氧和氮 氧化物。
[0026] 电晕电极组2的一种结构形式是：电晕电极组2包括微电晕放电电极2-1、电荷内 栅格收集电极2-2和电荷外收集电极2-3，微电晕放电电极2-1为表面密布更细小的导电尖 端的导电针，导电针长度大于1毫米，直径小于200微米，导电针可采用碳纤维材料或金属 材料制作成，密布的导电尖端可为坚立的碳纤维导电微针，直径小于30微米，长度约为500 微米；或者导电尖端也可为坚立的石墨稀纳米片，石墨稀纳米片的厚度小于500纳米；或者 导电尖端为坚立的氧化锌纳米线，纳米线的长度为1至10微米，直径小于一微米。电荷内 栅格收集电极2-2和电荷外收集电极2-3为板状，并且电荷内栅格收集电极2-2和电荷外 收集电极2-3都包括左右两部分，微电晕放电电极2-1悬置在空气入口 1-1和电晕电极组2 的中心，两个电荷内栅格收集电极2-2分别设置在微电晕放电电极2-1的左右两侧，两个板 状的电荷内栅格收集电极可以是完全分离的；如图1所示，也可以通过端部的横板连接为 一体的，以便于电气连接；电荷内栅格收集电极还可以是筒状的。两个电荷外收集电极2-3 分别设置在电荷内栅格收集电极2-2的左右两侧。微电晕放电电极2-1和电荷内栅格收集 电极2-2之间加载放电电压，放电电压可为1至3千伏，电荷外收集电极2-3和电荷内栅格 收集电极2-2之间加载电压，该电压可为1至2千伏，抽出微电晕放电电极2-1和电荷内栅 格收集电极2-2之间的电子云或离子云，使流过电荷内栅格收集电极2-2与电荷外收集电 极2-3间的空气微纳颗粒带电。
[0027] 两侧电荷内栅格收集电极2-2与微电晕放电电极2-1间距可为一至三毫米，电荷 内栅格收集电极2-2和电荷外收集电极2-3间距可为二至五毫米。
[0028] 本空气微纳颗粒过滤净化设备通过电晕电极组2的无光放电使空气中的微纳颗 粒污染物带上电荷，并通过流向控制电极3施加电场，使用库仑力作用控制带电微纳颗粒 污染物流向分流板4的污染物排出口 1-3 -侧的分流通道，带电微纳颗粒污染物从该侧的 污染物排出口 1-3排出，而无微纳颗粒污染的空气则从分流板4另一侧的净化空气排出口 1-2流出。基于微电晕电极的本空气过滤装置核心部分只有厘米级大小，且质量轻，可做成 可穿戴的便携式空气过滤面具，也可安装在现有建筑物的入气管道处或与家用空调结合， 做成PM2. 5微纳颗粒的空气过滤装置，不仅可以100%去除空气中PM2. 5微纳颗粒污染物， 而且在过滤过程中产生的少量臭氧被用于杀死空气中的细菌，产生的臭氧又被后续的臭氧 吸收装置装置吸收。
[0029] 实施例2,如图2和3所述，该实施例中的空气微纳颗粒过滤净化设备和实施例1 相比，其中的电晕电极组2采用了另一种结构形式是：微电晕放电电极2-1和电荷内栅格 收集电极2-2为板状，并都包括左右两部分，微电晕放电电极2-1安置在空气入口 1-1的两 侦牝微电晕放电电极2-1的面向电荷内栅格收集电极2-2的一侧表面密布导电尖端，导电尖 端可为坚立的碳纤维导电微针，直径小于30微米，长度大于300微米；或者导电尖端也可为 坚立的石墨烯纳米片，石墨烯纳米片的厚度小于500纳米；或者导电尖端为坚立的氧化锌 纳米线，纳米线的长度为1至10微米，直径小于一微米。电荷外收集电极2-3设置在电晕 电极组2的中心，两个电荷内栅格收集电极2-2分别设置在电荷外收集电极2-3的左右两 侦牝两个微电晕放电电极2-1分别设置在电荷内栅格收集电极2-2的左右两侧。微电晕放 电电极2-1和电荷内栅格收集电极2-2之间加载放电电压，放电电压可为1至3千伏，电荷 外收集电极2-3和电荷内栅格收集电极2-2之间加载电压，该电压可为1至2千伏，抽出微 电晕放电电极2-1和电荷内栅格收集电极2-2之间的电子云或离子云，使流过电荷外收集 电极2-3和电荷内栅格收集电极2-2间的空气微纳颗粒带电。
[0030] 微电晕放电电极2-1与电荷内栅格收集电极2-2间距可为1至3毫米，电荷外收 集电极2-3与电荷内栅格收集电极2-2间距可为2至5毫米。
[0031] 实施例1和实施例2中的电晕电极组2和空气管之间通过绝缘材质间隔，防止漏 电，和电极之间的短路，保护使用者的安全，特别是当空气管为金属材质，当然空气管可以 由绝缘材质直接构成。
[0032] 如图4所示，一种空气过滤净化系统，包括气泵7和空气微纳颗粒过滤净化设备， 被污染的空气通过气泵7输入空气微纳颗粒过滤净化设备，空气经过杀菌分流后，包含微 纳颗粒污染物的空气从一端的污染物排出口 1-3排出到户外或通过收集装置收集污染颗 粒，而无微纳颗粒污染并经杀菌后的干净空气从分流板4另一侧的净化空气排出口 1-2流 出并进入后续的臭氧处理装置5和氮氧化物吸收装置6,经进一步地吸收净化以供用户使 用。
【权利要求】
1. 一种空气微纳颗粒过滤净化设备，其特征是：包括空气管（1)、电晕电极组（2)、流向 控制电极（3)，空气管（1)的一端具有空气入口（1-1)，空气管（1)的另一端具有净化空气 排出口（1-2)和污染物排出口（1-3)，电晕电极组（2)设置在空气管（1)的入口一侧，使通 过电晕电极组（2)的污染物颗粒带电荷，流向控制电极（3)位于电晕电极组（2)的后方，流 向控制电极（3)产生电场，控制污染物颗粒从污染物排出口（1-3)排出。
2. 根据权利要求1所述的空气微纳颗粒过滤净化设备，其特征是：所述的空气管（1) 内设有分流板（4)，分流板（4)位于流向控制电极（3)的后方，净化空气排出口（1-2)和污 染物排出口（1-3)分别位于分流板（4)的两侧，流向控制电极（3)产生电场，控制污染物颗 粒进入污染物排出口（1-3) -侧的分流通道，并从污染物排出口（1-3)排出。
3. 根据权利要求1所述的空气微纳颗粒过滤净化设备，其特征是：所述的电晕电极组 ⑵包括微电晕放电电极（2-1)、电荷内栅格收集电极（2-2)和电荷外收集电极（2-3)，电荷 内栅格收集电极（2-2)设置在微电晕放电电极（2-1)的外侧，电荷外收集电极（2-3)设置 在电荷内栅格收集电极（2-2)外侧，微电晕放电电极（2-1)和电荷内栅格收集电极（2-2) 之间加载放电电压，电荷外收集电极（2-3)和电荷内栅格收集电极（2-2)之间加载电压，抽 出微电晕放电电极（2-1)和电荷内栅格收集电极（2-2)之间的电子云或离子云。
4. 根据权利要求3所述的空气微纳颗粒过滤净化设备，其特征是：所述的微电晕放电 电极（2-1)为表面密布导电尖端的导电针，电荷内栅格收集电极（2-2)和电荷外收集电极 (2-3)为板状，都包括左右两部分，微电晕放电电极（2-1)设置在电晕电极组（2)的中心，电 荷内栅格收集电极（2-2)设置在微电晕放电电极（2-1)的左右两侧，电荷外收集电极（2-3) 设置在电荷内栅格收集电极（2-2)的左右两侧。
5. 根据权利要求1所述的空气微纳颗粒过滤净化设备，其特征是：所述的电晕电极组 ⑵包括微电晕放电电极（2-1)、电荷内栅格收集电极（2-2)和电荷外收集电极（2-3)，电荷 内栅格收集电极（2-2)设置在电荷外收集电极（2-3)的外侧，微电晕放电电极（2-1)设置 在电荷内栅格收集电极（2-2)的外侧，微电晕放电电极（2-1)和电荷内栅格收集电极（2-2) 之间加载放电电压，电荷外收集电极（2-3)和电荷内栅格收集电极（2-2)之间加载电压，抽 出微电晕放电电极（2-1)和电荷内栅格收集电极（2-2)之间的电子云或离子云。
6. 根据权利要求5所述的空气微纳颗粒过滤净化设备，其特征是：所述的微电晕放 电电极（2-1)和电荷内栅格收集电极（2-2)为板状，都包括左右两部分，微电晕放电电极 (2-1)的面向电荷内栅格收集电极（2-2)的一侧表面密布导电尖端，电荷外收集电极（2-3) 设置在电晕电极组（2)的中心，电荷内栅格收集电极（2-2)设置在电荷外收集电极（2-3) 的左右两侧，微电晕放电电极（2-1)设置在电荷内栅格收集电极（2-2)的左右两侧。
7. 根据权利要求4或6所述的空气微纳颗粒过滤净化设备，其特征是：所述的导电尖 端为坚立的碳纤维导电微针；或者导电尖端为坚立的石墨烯纳米片；或者导电尖端为坚立 的氧化锌纳米线；或者导电尖端为坚立的碳纳米管。
8. 根据权利要求1所述的空气微纳颗粒过滤净化设备，其特征是：所述的净化空气排 出口（1-2)连接臭氧处理装置（5)。
9. 根据权利要求8所述的空气微纳颗粒过滤净化设备，其特征是：所述的臭氧处理装 置（5)的末端连接氮氧化物吸收装置（6)。
10. 根据权利要求8所述的空气微纳颗粒过滤净化设备，其特征是：所述的臭氧处理装 置（5)包括导气管（5-1)和导气管加热装置（5-2)，导气管（5-1)分为前段的臭氧分解区 (5-1-1)和后段的冷却调温区（5-1-2)，导气管加热装置（5-2)加热臭氧分解区（5-1-1)高 温分解臭氧，加热后的空气在冷却调温区（5-1-2)冷却。
【文档编号】B03C3/34GK203842698SQ201420047686
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年1月25日 优先权日:2014年1月25日
【发明者】游学秋 申请人:游学秋