氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)的制作方法【專利摘要】描述了一種氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括荷電組件（0101）、強(qiáng)制通風(fēng)組件（0102）、過濾組件（0103）以及氣體能夠通過的、一個容納上述組件的管道（0104），其特征在于所述過濾組件（0103）包含至少兩個電極，電極間存在電勢差，以及電極之間有纖維材料。【專利說明】氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實用新型裝置屬于凈化和過濾
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)。【
背景技術(shù)：
】[0002]HEPA是市場上最常見的的凈化處理方式(HEPA為英文高效空氣過濾器HighEfficiencyParticulateAirFilter的縮寫)αΗΕΡΑ采用純機(jī)械式過濾的方式，因而區(qū)別于離子、電子類凈化設(shè)備。一般的HEPA濾網(wǎng)由于技術(shù)工藝的原因，對花粉、細(xì)菌、灰塵等大的顆粒捕捉比較容易，但對于粒徑小于2.5微米以下的顆粒，粒徑越小，捕捉越困難。此類設(shè)備一般而言風(fēng)阻較大，需要大功率的為提供空氣動力的設(shè)備，因而會消耗更多的電力、制造較大的噪音。噪音、能耗方面正是HEPA過濾系統(tǒng)的主要不足之處。[0003]此外，對于采用HEPA的系統(tǒng)或者設(shè)備，不能忽略其二次污染的問題。美國的勞倫斯伯克利國家實驗室2014年的一個研究表明，使用一段時間后沒有及時更換濾芯的家用空氣凈化器由于其內(nèi)部儲存了較多的污染物，可能不但失去凈化的功能，反而會給室內(nèi)環(huán)境帶來污染。(Hugo，2014)由于更換成本較高、對二次污染普遍認(rèn)識不足等因素，造成不少HEPA空氣凈化器的用戶不能及時更換濾芯，而處于另一種污染的威脅當(dāng)中。[0004]另外一種常見過濾設(shè)備屬于靜電、電子、離子類凈化的范疇。這類設(shè)備一般都基于工業(yè)領(lǐng)域電除塵裝置的原理，通常都是利用“平行板式電場”捕捉荷電顆粒(如CN101130180B,WO2012016481Al，CN101406798等)，工業(yè)除塵的目的在于防止工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備向大氣的排放，而不會考慮對空氣品質(zhì)要求較高的例如室內(nèi)生活空間、潔凈室等地的需求(譚天祐等，1984)。除常見的平行平面板式系統(tǒng)以外，其他一些系統(tǒng)將平行的平面做了一些變換，如CN1980744B將基本的板式捕捉電場變換為多孔的方格形式，但是在密布的網(wǎng)格中布置不同電勢差的集塵電極較為繁瑣;如果采用所述開槽塑料板孔結(jié)構(gòu)中增加隱藏電極的方法則又會增大制造成本以及降低捕捉面積;如果采用純金屬板孔結(jié)構(gòu)的實施方式，則相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)很難有實質(zhì)的效率提升。CN101374605B則因為其電場捕捉顆粒的效果不能令人滿意而采用板式捕捉電場后方再加一個濾芯的組合。增加一個過濾的層級理論上會提高凈化器的凈化效率。但是這樣的靜電加濾網(wǎng)的設(shè)置方式其實只是一種簡單的組合。CN102164678B、CN1221358A以及其【申請人】在其他國家公布的專利如US6203600則將常見的平行平面通過卷繞變換為兩條平行的螺線表面。這樣雖可增大捕捉區(qū)域面積，但增加有限。[0005]懷特比(Whitby，1978)根據(jù)大氣污染顆粒物的表面積與粒度分布關(guān)系總結(jié)出了3種粒度分布的模態(tài)，即愛根核模(粒徑小于0.Ιμπι)、積聚模(粒徑大于0.1Mi小于2μπι)和粗粒模(粒徑大于2μπι)。城市大氣中顆粒物的分布大多屬積聚模和粗粒模。其中積聚核膜顆粒不易去除，多數(shù)為二次顆粒物，多數(shù)硫酸鹽顆粒屬于此模態(tài)(胡敏等，2005)ο[0006]以上氣體介質(zhì)中懸浮顆粒對人體的毒害程度由以下幾個因素構(gòu)成:懸浮顆粒成分的毒性、懸浮顆粒的數(shù)量、懸浮顆粒的粒徑(由于較小的顆粒可以直接從肺部進(jìn)入人的血液，所以這部分顆粒的危害性尤其的大)、呼吸道的健康程度(人體清潔呼吸道的能力)、顆粒的特性(尤其是超細(xì)顆粒，有細(xì)菌、病毒、重金屬等)。近年來我國頻繁出現(xiàn)的嚴(yán)重大氣污染，也就是程度較嚴(yán)重的灰霾，其中含有的就是對人體危害較大的超細(xì)顆粒物就是屬于積聚模和粗粒模，因為這部分較小的顆粒，很大部分可通過呼吸道進(jìn)入人體肺泡(吳兌，2012)如果面對這樣較為嚴(yán)重的污染，現(xiàn)有系統(tǒng)或者裝置顯得不足。市場急需對大量較小的污染顆粒物也能有效去除的系統(tǒng)。[0007]但是，目前國內(nèi)對于不同的氣體介質(zhì)中懸浮物顆粒的組分、濃度及來源方面缺乏針對性的研究，尤其是對天然源和生物地球化學(xué)源等方面更是不足。(侯美伶等，2012)故而大多民用凈化設(shè)備而對于PM2.5等較小或者超細(xì)的懸浮顆粒物凈化效率不高。[0008]駐極體纖維是一種可以較持久荷電的纖維。因其靜電力作用，相對普通的濾網(wǎng)能提高對粉塵捕集率和氣體過濾效率。駐極體作為凈化吸附材料(例如CN102164677B)近年在民用凈化的領(lǐng)域也得到一些應(yīng)用。但駐極體纖維的電壓通常只有幾百至上千伏電壓(楊荊泉等，2009)。由于電場強(qiáng)度低，而且無法調(diào)整電壓值，捕捉效率存在瓶頸。這類材料使用后無法再生，也不易降解，其產(chǎn)品生命周期成本和環(huán)保成本都較高，不利于市場普及。[0009]還有一些輔助技術(shù)如活性炭過濾裝置，通常作為一種空氣凈化設(shè)備的輔助裝置?；钚蕴垦b置在短時間內(nèi)能吸附一定的細(xì)菌和塵土及有害氣體，對無機(jī)物吸附能力一般。活性炭材料到飽和狀態(tài)后，很難再生利用。(尹維東，2002)吸附達(dá)到一定程度后，因為沒有殺菌效果，反而容易成為細(xì)菌的繁衍體，換下的濾芯也面臨無害處理的困難。再如石墨烯基吸附材料(例如CN103407997A)和活性炭、駐極體纖維相似，也存在無法再生的問題，如果處理污染嚴(yán)重的空氣介質(zhì)，失效偏快。[0010]除上述電除塵和HEPA過濾兩種方式是目前市場上主要的凈化設(shè)備原理之外，還有一些其他技術(shù)原理的設(shè)備也在市場上可以見到:例如臭氧、紫外線、光觸媒、離子等技術(shù)。[0011]現(xiàn)有專利文獻(xiàn)有一些是主要利用臭氧來對空氣進(jìn)行消毒殺菌的裝置(例如:CN103673124A，CN201996881U，CN86106909等)，而臭氧由于會刺激人體呼吸系統(tǒng)而產(chǎn)生不良的影響。為此，中國國家標(biāo)準(zhǔn)“GBT18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”中明確限制了室內(nèi)臭氧濃度的上限值為50ppb，所以這類主動產(chǎn)生臭氧的設(shè)備一般都不能滿足該標(biāo)準(zhǔn)所以不宜用于室內(nèi)工作居住等環(huán)境。[0012]其他凈化方式比如紫外線、光觸媒等催化裂解方式則很難在室內(nèi)空間起到凈化效果。美國能源環(huán)保部明確認(rèn)定這兩類方式對于室內(nèi)空氣凈化無明顯的效果。(EPA，2008)此夕卜，紫外線的泄漏還會對人體健康以及家用的塑料制品的壽命構(gòu)成威脅。而催化裂解即使有合理的分解污染物的原理，其一般不能說明分解后的產(chǎn)物如何以及是否會對人體健康產(chǎn)生影響。故除需要驗證其分解效能之外，也需要進(jìn)一步研究其附產(chǎn)品對人體健康的影響。[0013]現(xiàn)有裝置還有產(chǎn)生離子如CN102946910B，CN105115054A，CN105042717A等將離子作為產(chǎn)出物輸出。最重要的是:離子的進(jìn)入本身并不能直接消除氣體中的污染。再者，離子一般會伴隨臭氧一起產(chǎn)生(例如CN85102037中加入了用來消除伴生臭氧的裝置)，釋放到空氣的負(fù)離子也有可能是荷負(fù)電的污染顆粒物(并非等同于新鮮空氣中檢測到的負(fù)離子)，故不宜將產(chǎn)生離子的裝置安裝在有人類活動的區(qū)域。這種弊端使得該類凈化裝置的使用范圍非常局限。另外將離子釋放至室內(nèi)空間的不利因素是，這些離子或者荷電的顆粒進(jìn)入到空氣后，附近的表面將是這些顆粒的捕捉體(例如:墻面)，這些表面會因為積聚較多顆粒而變臟，不易于清理。[0014]綜上所述，如果有一種高效凈化和過濾設(shè)備既能有效去除氣體介質(zhì)中較大的、相對容易去除顆粒物(粒徑>2.5μπι)，又能有效去除空氣中較小的懸浮顆粒物(粒徑〈2.5μπι)，這樣的設(shè)備又幾乎不產(chǎn)生臭氧或者離子等可能威脅人體健康的成分，同時又能以合理的成本制造，那么將會有極大的市場需求。【
實用新型內(nèi)容】[0015]本實用新型的一個目標(biāo)是提供有一種高效凈化和過濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)既能有效去除氣體介質(zhì)中較大的、相對容易去除的污染顆粒物(粒徑>2.5μπι)，又能有效去除常規(guī)凈化設(shè)備難以去除的較小的懸浮顆粒物(粒徑〈2.5μπι)，并殺滅其中的細(xì)菌和病毒，而這樣的系統(tǒng)又幾乎不產(chǎn)生臭氧或者離子等可能威脅人體健康的成分。[0016]根據(jù)本實用新型，提供了一種氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括荷電組件(0101)、強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)、過濾組件(0103)以及氣體能夠通過的一個容納上述組件的管道，其特征在于所述過濾組件(0103)至少包含兩個電極，電極間存在電勢差，所述電極之間有纖維材料。[0017]纖維材料優(yōu)選非緊密排列而成的結(jié)構(gòu)，纖維之間有空間可供氣流通過，在高壓電極的作用下，纖維荷電且其間隔的空間內(nèi)產(chǎn)生電場，含纖維過濾部件中纖維的填充比例為1-15%。纖維的直徑的范圍為ΙΟΟμπι-Ο.ΟΙμπι。其有益效果是提供了比傳統(tǒng)板式集塵器大的多的比表面積，在有效捕捉較大顆粒污染物的同時，又能有效去除空氣中較小的懸浮顆粒物(粒徑<2.5μπι)。[0018]其纖維材料優(yōu)選可降解酸性纖維。其有益效果是可以以合理的成本制造，并且可降解，對環(huán)境友好。酸性纖維材料可以有優(yōu)良的抑制細(xì)菌滋生的功能。這樣的結(jié)構(gòu)的另外一個有益效果是，由于空氣阻力低，可以大大降低設(shè)備功率以及噪音。[0019]其纖維材料可選高分子聚合物纖維。其有益效果同樣是高的比表面積和微小顆粒物去除效果，空氣阻力低。[0020]其纖維材料在另一個優(yōu)選示例中系緊密排列而成的層狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)之間有空間可供氣流通過。這樣的結(jié)構(gòu)的有益效果同樣是由于空氣阻力低，可以大大降低設(shè)備功率以及噪音。[0021]其中高壓電極不經(jīng)過絕緣處理，并且氣體可以從電極穿過;其有益效果是可以避免絕緣材料對電場強(qiáng)度的降低作用。[0022]另一個優(yōu)選示例中其荷電組件的等離子發(fā)生極的尖端部位采用碳纖維組合的刷狀尖立而O[0023]其過濾組件(0103)中與荷電組件(0101)靠近的一側(cè)的電極(0202)極性與該荷電組件(0101)中等離子發(fā)生極(0602)的極性一致，而另外一個側(cè)的電極(0201)接地。其有益效果是，經(jīng)過凈化后的氣體介質(zhì)在離開系統(tǒng)之前，所有的離子被中和而不被釋放到空間中，既能避免離子可能對人體健康造成的威脅，又能避免殘余荷電顆粒對環(huán)境造成的二次污染。[0024]本實用新型的另一個目標(biāo)是提供一種粒子荷電裝置，為上述高效凈化和過濾系統(tǒng)所必須的一部分。該荷電組件(0101)中的等離子發(fā)生極(0602)的電極極性與靠近本組件的過濾組件一側(cè)的電極(0202)極性一致，而另外一側(cè)(0201)接地，其中電極在裸露的部分表面有抗臭氧涂層。其有益效果可以避免傳統(tǒng)類似電離裝置產(chǎn)生的有害臭氧氣體?！靖綀D說明】[0025]圖1為本實用新型凈化和過濾系統(tǒng)的立體圖。[0026]圖2為過濾組件，包含兩組電極片，以及其中間的纖維過濾組件。[0027]圖3為殼體組件，包含外殼本體，骨架以及兩側(cè)的面板。[0028]圖4為過濾組件，包含固定和活動兩個部分。[0029]圖5為強(qiáng)制通風(fēng)組件，包含風(fēng)機(jī)和固定板等。[0030]圖6為荷電組件。[0031]圖7以及圖8為本實用新型的另外的系統(tǒng)優(yōu)選布置方式。[0032]圖9為荷電組件的另外一種優(yōu)選方式。[0033]圖10為按照弧形方式布置的過濾組件。[0034]圖11為按照球形布置的過濾組件。[0035]圖12為按照Z字形布置的過濾組件。[0036]圖13為按照S形布置的過濾組件。[0037]圖14為本實用新型的一種優(yōu)選系統(tǒng)布置方式?！揪唧w實施方式】[0038](第一實施方式)。[0039]參照圖1，本實用新型系統(tǒng)包括荷電組件(0101)、強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)、過濾組件(0103)以及氣體能夠通過的一個容納上述組件的兼具氣流管道功能的外殼組件(0104)，被污染氣體介質(zhì)受強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)的驅(qū)動，按照圖中所示箭頭的方向，先從荷電組件(0101)通過，其中懸浮顆粒污染物經(jīng)充分荷電后，再經(jīng)過過濾組件(0103)，在高壓電場的作用下，受庫侖力的吸引而被捕捉，留置在過濾組件(0103)內(nèi)。經(jīng)過凈化后的氣體介質(zhì)通過過濾組件如圖2所示的接地電極(0201)，其殘余電荷被中和后，經(jīng)過處理的氣體排出本系統(tǒng)。[0040]在系統(tǒng)的布置上，過濾組件(0103)必須設(shè)置在氣流的下游或者系統(tǒng)的出口處。實驗表明，過濾組件(0103)中的高壓部分，在高壓8KV-14KV之間，其接通高壓部分的任意一點必須距離系統(tǒng)其他導(dǎo)體部件2cm以上。[0041]關(guān)于前置的荷電組件(0101)和強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)的位置關(guān)系方面，可以將荷電組件(0101)布置于較強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)位于氣流的更上游;也可以采用荷電組件(0101)較強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)位于氣流的更下游的布置方式。本實用新型第一實施方式采用前者的方案。[0042]所述系統(tǒng)包括一個外殼組件(0104)。如圖3所示，外殼組件(0104)中利用一個骨架(0302)用來固定強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)、荷電組件(0101)、和過濾組件(0103)，以及可調(diào)電壓式高壓發(fā)生電源以及控制開關(guān)等;包括一個活動濾芯倉，以及兩側(cè)的面板(0303)(0304)，和周圍的外殼本體(0301)等。外殼本體(0301)應(yīng)允許氣體介質(zhì)以壓降較低的情況下通過?？刹捎萌魏维F(xiàn)有已知的在通風(fēng)、換氣、空調(diào)、供暖裝置上采用的格柵、孔板、網(wǎng)狀等利于氣流通過并提供一定支撐強(qiáng)度的形式。[0043]主體外殼內(nèi)側(cè)與骨架部分應(yīng)盡量利于流體經(jīng)過，其對氣體的阻尼應(yīng)采用盡量小的設(shè)置，例如流線型?？刹捎美绨l(fā)泡材料構(gòu)成這樣的內(nèi)腔。實驗表明，經(jīng)過合理內(nèi)部流體布置的系統(tǒng)可以將凈化效率提高20-30%。[0044]本實施方案采用金屬外殼的方案。但外殼如果選用絕緣材料，可以選擇的材料包括(但不限于)熱塑性塑料(如ABS)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等。[0045]如圖4，過濾組件分為固定和活動兩個部分。固定部分(0401)用于輔助裝載和支撐濾芯一部分部件，活動部分(0402)由一個活動艙門和聯(lián)動開關(guān)構(gòu)成。用戶可以方便的打開艙門更換濾芯。當(dāng)用戶打開艙門時，聯(lián)動開關(guān)動作，將系統(tǒng)的主要電源切斷。該艙門與同側(cè)的面板組合在一起，關(guān)閉艙門時，面板也隨之閉合。纖維過濾倉與骨架和外殼的結(jié)合注意保證氣密性，需要凈化的氣體介質(zhì)則都只能從過濾組件(0103)中穿過。[0046]該過濾組件(0103)通過任何已知且合適的方法可拆卸地安裝在外殼組件的安裝組件上。[0047]如圖2所示，過濾組件包含有兩個氣體可以通過的電極(0201)(0202)，電極包含電勢差不同的至少兩個電極，周圍被固定在絕緣材料上。兩個電極之間設(shè)有纖維過濾部件即濾芯(0203)。該部件含有細(xì)小纖維類材料或其具有多孔隙的構(gòu)成體非緊密排列而成，其排列方式可以類似于常見的空調(diào)初效濾網(wǎng)的形式。所述纖維賦予其外部的電介體性質(zhì)，在同樣體積的情況下，可以提供比其他常見電集塵組件大的多的比表面積。在纖維之間包括有若干氣流可以相對較自由地通過的規(guī)則或者不規(guī)則通道，保證所述通道的低風(fēng)阻。電極接入可調(diào)電壓式高壓電源后，在規(guī)則或不規(guī)則通道內(nèi)產(chǎn)生電場，同時纖維材料本身被電場極化。[0048]大分子纖維在可調(diào)電壓式高壓電場中，沿著垂直于電極板的方向得到極化。例如經(jīng)過實驗驗證，采用硝化纖維素制作的凈化組件和采用生物質(zhì)纖維都可以達(dá)到很好的凈化效果。由于提供了一個比駐極體強(qiáng)度更高的、外加的穩(wěn)定電場，這使得過濾纖維的材質(zhì)的選用范圍廣泛，包括但不限于上述環(huán)境友好的、可拋棄降解的纖維。[0049]這類纖維優(yōu)選的排列方式為沿著氣流方向縱向布置，或者形成一定角度的任意方向。濾芯成品可采用包括但不限于機(jī)械、熱粘或者化學(xué)方法加固為形狀相對固定的物體，例如具有厚度的方形或圓形物體。纖維材料占整個纖維濾芯(0203)的填充比例以1-15%為宜。針對不同的懸浮物顆粒，纖維的直徑從ΙΟΟμπι-Ο.0Ιμπι不等。纖維濾芯(0203)中應(yīng)含有相當(dāng)比例的、直徑和超細(xì)顆粒相當(dāng)?shù)睦w維成分。其中，不同的材料層的排列可以平行于電場、可以垂直于電場，也可以和電場方向成一定的夾角甚至隨機(jī)布置。在本優(yōu)選示例中，按上述纖維優(yōu)選的填充比例和直徑，纖維濾芯(0203)的成品規(guī)格在90-150g/m2之間。但是本實用新型并不局限于這樣的規(guī)格。[0050]本實用新型的有益效果還在于，可以避免了由于操作不當(dāng)使得系統(tǒng)長期積累大量污染顆粒物而造成的二次污染問題。由于對高聚物或者纖維素的來源選擇范圍的增加，使得從成本和環(huán)境保護(hù)方面考慮，用戶較為容易接受這樣一種觀念:凈化系統(tǒng)應(yīng)該采用有耗材、甚至是可拋棄的材料，這種耗材既環(huán)境友好，成本還在非常容易接受的范圍之內(nèi)。[0051]再者，本實用新型可拋棄材料的間接優(yōu)勢在于，避免了傳統(tǒng)凈化設(shè)備中自清潔裝置給系統(tǒng)增加的復(fù)雜性，也避免了自清潔系統(tǒng)例如吸塵器工作時，給環(huán)境帶來的二次細(xì)微顆粒污染的問題。這是因為一般自清潔系統(tǒng)不太可能捕捉直徑較小的顆粒。而這樣的自清潔系統(tǒng)在一些較大型的凈化裝置中較為常見，并常以無耗材作為裝置的突出特征。應(yīng)當(dāng)說明，本實用新型由于所述的有益效果而降低了采用附加的自清潔系統(tǒng)的必要性，但本實用新型并不排除本系統(tǒng)的實際應(yīng)用中為了某種需要而增加自清潔系統(tǒng)的可能性。[0052]早在1983年，美國的LawrenceLivermoreNat1nalLaboratory(LLNL)實驗室曾在美國能源部的資助下進(jìn)行過令導(dǎo)體或者半導(dǎo)體纖維極化帶電的嘗試。他們發(fā)現(xiàn)給纖維荷電的確可以極大的提高捕捉顆粒的效果。但是因為電場容易拉弧而不能充分的提高電場電壓，并且會造成凈化的中斷和效率的降低。(LLNL，1983)近年來又有一些科研人員(US5549735)嘗試給電極全部或者部分進(jìn)行絕緣處理以避免拉弧或者避免荷電顆粒被過早的中和，但這勢必會同時將顆粒捕捉效率大大下降。雖然有學(xué)者認(rèn)可該領(lǐng)域的價值而在繼續(xù)進(jìn)行研究，以解決理論和實際方面的距離。(Chiu-Sen，2001)但迄今為止，這樣一個具有潛力的技術(shù)因為拉弧或者中和荷電顆粒導(dǎo)致效率下降等原因，并未真正得到實際的市場推廣應(yīng)用。[0053]本實用新型則解決了上述文獻(xiàn)中出現(xiàn)的問題，其有益效果是既避免了電場拉弧等不利現(xiàn)象以及在拉弧等非正常運(yùn)行狀態(tài)時可能產(chǎn)生對人體有害的臭氧，又避免了給電極絕緣處理帶來的效率下降。在和上述LLNL使用相同的電壓12kV的情況下，本裝置實驗可以穩(wěn)定較長時間運(yùn)行而不產(chǎn)生任何拉弧現(xiàn)象或者噪音。[0054]為此，過濾組件(0103)中電極優(yōu)選由導(dǎo)電體制作，采用網(wǎng)狀或者多孔的導(dǎo)體電極，穿孔的形狀是不僅限于方形、多邊形、圓形的各種形狀。由于易于拉弧放電、荷電顆粒在被捕獲前提前中和放電等原因，近年來有一些凈化裝置采用絕緣處理電極的方法(例如US5549735將電極全部用絕緣材料覆蓋)，但是如此對電極的絕緣處理會導(dǎo)致空間電場場強(qiáng)的大幅度下降從而降低裝置的效率。所以本實用新型不對電極進(jìn)行絕緣處理，而是采用了優(yōu)選的纖維材料和及其適當(dāng)?shù)牟贾眯问?，?jīng)實驗證明，電極距離在l-5cm范圍之內(nèi)，電極之間不會產(chǎn)生拉弧放電等不良后果。[°°55]如圖2中，在后端纖維結(jié)構(gòu)兩側(cè)的電極板(0201)(0202)的布置上，本系統(tǒng)優(yōu)選在靠近進(jìn)氣一側(cè)電極(0202)，采用與圖6中等離子發(fā)生極(0602)相同的電勢的接法。荷電顆粒與該極板有同極互斥的作用力，但比較微小，一般的強(qiáng)制通風(fēng)裝置都可以完全克服這樣的作用力，而不影響污染氣體介質(zhì)的自由流通。荷電顆?？梢皂樌ㄟ^這樣的極板而與被極化的纖維(0203)相遇并且放電被捕獲。這也是本系統(tǒng)無需采用常見的電極絕緣處理方法的另一個重要原因。[0056]此外，本實用新型的過濾組件(0103)在除菌抗病毒方面具有雙重有益效果。首先，選擇某種具有抑菌特性的纖維成為可能;其次，本系統(tǒng)包含有高電壓接入的兩級組件。尤其是在過濾單元捕捉顆粒的區(qū)域中，高壓電場可以在室溫環(huán)境通過較長的停留時間將捕獲的細(xì)菌、病毒殺滅。研究認(rèn)為靜電場和微電流刺激細(xì)菌，使細(xì)菌的蛋白質(zhì)、核酸等變異，損傷細(xì)菌的細(xì)胞壁及細(xì)胞膜，破壞細(xì)菌的表面結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞膜內(nèi)外的生物駐極態(tài)受到破壞，從而抑制細(xì)菌繁殖和殺滅細(xì)菌。(曾新安等，1998)例如US6497839BI等專利就在高壓滅菌方面曾有一些有益的探索，可以證實以上滅菌消毒的原理。本實用新型可供研究人員作為基礎(chǔ)并繼續(xù)進(jìn)行對于空氣介質(zhì)滅菌消毒方面的探索。[0057]本系統(tǒng)的另外一個特征在于，在空氣介質(zhì)經(jīng)凈化后，設(shè)有穿孔或者網(wǎng)狀電極板(0201)(0202)并且接地，該網(wǎng)狀組件不但空氣阻力很低，而且在一方面，該部件作為另外的高壓電極的參考電勢點，大大增強(qiáng)了過濾空間中的電場強(qiáng)度;另一方面，基于荷電顆?；蛘唠x子的釋放可能帶來的不利后果，該部件可以進(jìn)一步保證本實用新型不會向系統(tǒng)以外的空間繼續(xù)釋放可能造成二次污染的離子，這也是本實用新型的另外一個有益效果。該接地導(dǎo)體部件也可以被視為有兼具將含殘余帶電離子的氣體介質(zhì)進(jìn)行中和的一個獨立功能。[0058]強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)采用迫使氣流、給氣流提供動力的方式，使得含污染物的氣流通過所述過濾組件(0103)，由此懸浮顆粒物在通道中被捕獲、收集。本實用新型的一個有益效果是尤其對于較微小的顆粒而言的，具體的工作原理為纖維吸附細(xì)小的顆粒，并且促進(jìn)細(xì)小顆粒物在纖維表面凝并成為較大的顆粒，進(jìn)而更好的被捕捉。[0059]如圖5所示，風(fēng)機(jī)(0502)或者是其他強(qiáng)制空氣流動的組件可以采用任何合適的類型，并由直流或者交流供電。因為本系統(tǒng)的風(fēng)阻相對很低，這使得采用一些低功耗、靜音的風(fēng)機(jī)成為可能O比如挪威PurifiCOEC350超靜音軸流風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)可在Purifico北京代表處購得。本實用新型的系統(tǒng)并不限于特定的風(fēng)量，在一些出力較大的產(chǎn)品中，完全可以選用功率更大的風(fēng)機(jī)；同理，針對一些較小的室內(nèi)空間，也可以選用功率尺寸都較小的風(fēng)機(jī)。采用外殼本體和其他部件應(yīng)當(dāng)以氣密的形式結(jié)合以保證空氣介質(zhì)按照設(shè)計的要求有效通過特定的部件。在某些優(yōu)選方案中，強(qiáng)制通風(fēng)部分也可以采用包括但不限于離心式的系列風(fēng)機(jī)，如下述第八實施方式。[0060]風(fēng)機(jī)(0502)等強(qiáng)制通風(fēng)器件由一個開圓孔的板(0501)以焊接或者螺釘緊固等方式結(jié)合于骨架(0302)上，該固定風(fēng)機(jī)組件的圓孔應(yīng)該以不妨礙風(fēng)機(jī)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動為限并盡可能的小，舉例說明，如果選用直徑350mm的風(fēng)機(jī)，則以開□直徑350mm為宜。另外該鋼板的共振的固有頻率應(yīng)盡量的避免風(fēng)機(jī)常見運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的固有頻率，以免產(chǎn)生共振噪音。[0061]如圖6，本系統(tǒng)荷電組件(0101)主要由等離子發(fā)生極(0602)和不限于圓環(huán)形或其他形狀的閉合導(dǎo)體(0601)構(gòu)成。等離子發(fā)生極(0602)和所述閉合導(dǎo)體(0601)都可以但不限于由以下材料構(gòu)成:鎢、不銹鋼、銅等導(dǎo)體材質(zhì)，并經(jīng)過表面氧化銅噴涂處理，在其尖端部位也可以用碳纖維等阻抗稍高的材質(zhì)。該部分對于空氣介質(zhì)中的懸浮顆粒在進(jìn)入系統(tǒng)時進(jìn)行充分的荷電、對于系統(tǒng)的凈化能力十分重要。[0062]等離子發(fā)生極(0602)是具有明顯尖端的圓柱狀或者纖維束導(dǎo)體其截面直徑在0.5-5mm之間，閉合導(dǎo)體(0601)的截面直徑也在0.5_5mm之間。等離子發(fā)生極(0602)連接于可調(diào)電壓式高壓發(fā)生電源的正極；閉合導(dǎo)體(0601)則接地。該環(huán)狀電極也可以在軸向延長，并且在朝向該發(fā)生極前端方向的位置不超過發(fā)生極的最前端。環(huán)狀電極采用任何已知的絕緣的方式固定在進(jìn)風(fēng)口一側(cè)，并和進(jìn)風(fēng)口的外形吻合。[0063]在適當(dāng)?shù)碾妷合拢?000-14000V的直流高壓電，等離子發(fā)生極(0602)產(chǎn)生等離子體。其中正離子和電子等量出現(xiàn)。其中所含的電子流入電勢差較高的發(fā)生極，而正離子則流向電勢差較低的方向，也就是閉合導(dǎo)體(0601)和機(jī)身其他電較低的部位。在環(huán)境氣壓接近大氣壓時，本系統(tǒng)產(chǎn)生的等離子體屬于熱等離子體(thermalplasma)，在實際的熱等離子體發(fā)生裝置中，輸出的等離子體呈噴射狀運(yùn)動，并形成一個類似于風(fēng)幕的傘狀離子風(fēng)幕覆蓋面。這樣的離子風(fēng)幕經(jīng)實驗驗證可以十分的均勻和密閉，并且用手或者蠟燭火苗實測也可以感受到均勻的風(fēng)感。進(jìn)氣側(cè)所包含的懸浮顆粒物都必須首先通過等離子風(fēng)幕受離子影響而充分荷電，這給整個系統(tǒng)的凈化能力提供了保障。以上電源極中裸露的導(dǎo)體部分均可由含有二氧化錳或者氧化銅的觸媒均勻覆蓋，以較徹底的避免在等離子荷電區(qū)產(chǎn)生有害的臭氧(YuHeiLiu2005)這是本實用新型不同于市售常見類似設(shè)備電暈荷電方法的另外一個有益效果。[0064]上述等離子發(fā)生極(0602)可以接入但不限于以下形式的電源:直流高壓、直流脈沖、交流高壓等，其電壓大小也可以采用可調(diào)節(jié)式，也可以采用固定電壓式。[0065]雖然本實用新型不限于閉合導(dǎo)體(0601)接地的做法，但其優(yōu)選接地的做法未見于現(xiàn)有的專利文獻(xiàn)，該做法的有益效果之一，由于上述閉合導(dǎo)體(0601)—般接近機(jī)殼，這可以有效避免傳統(tǒng)的電暈正負(fù)極相對的方法形成的電離空氣荷電而造成人員有輕微觸電不適的感覺，即便這樣的輕微觸電的感覺不會對人體健康或者生命造成威脅。另外該部位接地對于整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性也可以予以提高。經(jīng)驗證，本系統(tǒng)的外殼既可以采用工程塑料等絕緣材料，也可以采用金屬等導(dǎo)體材料制備的外殼。本系統(tǒng)在不同環(huán)境下都有廣泛應(yīng)用的可能。[0066](第二實施方式)。[0067]本實用新型的系統(tǒng)中，過濾組件(0103)中填充的纖維材料還可以選用傳統(tǒng)高聚物化合材料制成，這樣的實施方式的好處是可以解決目前民用凈化器更換濾芯成本高的問題，也可以避免成本高更換頻率小的濾芯對環(huán)境帶來的二次污染的問題。[0068]這類傳統(tǒng)的高聚物化合材料的有益之處在于其在市場上易于獲取，價格低，并且可適當(dāng)清洗再生后再利用。[0069](第三實施方式)。[0070]另外，過濾組件(0103)中充填的纖維材料不限于纖維素構(gòu)成的材料或者纖維狀的材料，還包括由纖維狀材料所構(gòu)成的具有多種可供氣體通過物理形狀的成品，如利用含有纖維材料的紙漿制成的紙制品、由紙制品加工成型的制品、或其他利用纖維采用織造或者非織造的形式生產(chǎn)的物品等，或者由上述兩種或者多種材料構(gòu)成的組合體。[0071]其中一個優(yōu)選的實施方式，利用類似瓦楞或者蜂窩紙板和電場的方向平行排列。在其中間布置有疏松的可降解植物纖維。在風(fēng)阻較低的情況下，大量被電場極化的纖維將經(jīng)過其附近的荷電懸浮顆粒物捕獲。其有益效果在于不同形式的纖維材料可分別針對不同粒徑的懸浮顆粒物而設(shè)置，在某些污染物種類的情況下更為實用。[0072]在本優(yōu)選示例中，纖維組件的規(guī)格在500_800g/m2之間。在此區(qū)間進(jìn)行調(diào)整規(guī)格并進(jìn)行一系列的實驗表明，不同規(guī)格的組件最優(yōu)的配合風(fēng)速不同，去除懸浮顆粒物的效率并無重大的改變。當(dāng)然本實用新型并不局限于這樣的規(guī)格。[0073](第四實施方式)。[0074]如圖7或圖8，第四實施方式以第一實施方式為基礎(chǔ)，但和第一實施方式最大的區(qū)別在于強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)較荷電組件(0101)位于氣流的最上游或者最下游。如果采用介電常數(shù)較低的強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)的葉片，則可以采用本實施方式，其有益效果是有利于將系統(tǒng)的尺寸設(shè)計的更小。其他部分則與第一實施方式相同。[0075](第五實施方式)。[0076]本實施方式與第一實施方式中單一的荷電組件(0101)相比，如圖9所示，采用了多個荷電組件設(shè)置而且是多個荷電組件采用非對稱極性的布置。比如設(shè)置2個或者2個以上極性相反發(fā)生器，荷電極性不同的顆粒在經(jīng)過過濾組件(0103)以前，一部分會相遇并發(fā)生凝并。細(xì)小的顆粒經(jīng)過凝并效果以后，變?yōu)榱捷^大的顆粒，會更容易被捕獲。除此之外，本實施方式其它部分與第一實施方式相同。本系統(tǒng)的凝并裝置與市場常見類似裝置不同之處在于本系統(tǒng)的多個荷電組件的位于同一平面，并且外圍相對的閉合導(dǎo)體(0601)采用接地的方式。[0077](第六實施方式)。[0078]碳纖維荷電組件如圖6，等離子發(fā)生極(0602)和閉合導(dǎo)體(0601)可以但不限于由以下材料構(gòu)成:鎢、不銹鋼、銅等導(dǎo)體材質(zhì)，在其尖端部位也可以用碳纖維等阻抗稍高的材質(zhì)代替金屬尖狀物。除此之外，本實施方式其它部分與第一實施方式相同。[0079](第七實施方式)。[0080]電極板(0201)(0202)的網(wǎng)孔形狀不限于第一實施方式中的網(wǎng)格形金屬板，也可以采用其他形狀如圓形多孔板、三角形多孔板、多邊形多孔板或者其他圖案的多孔金屬板制作。此外，也可以由絕緣材料制作的板材例如但不限于樹脂板加金屬涂層制作。其特征在于表面可導(dǎo)電并具有一定強(qiáng)度的支撐功能，并且空氣基本可以自由的流過。[0081]為了進(jìn)一步增加有效過濾面積，采用一定網(wǎng)、孔形狀的電極板可由平面型變換為如圖10的環(huán)帶型、如圖11的球形、如圖12的Z字型、如圖13的S型等形式。這樣變換后的過濾組件(1003/1103/1203/1303)在一定體積的條件下可以將有效過濾面積成倍增加。[0082](第八實施方式)。[0083]如圖14本實施方式不同于第一實施方式和第四實施方式之處在于，空氣介質(zhì)流動的方向穿過本系統(tǒng)時，方向發(fā)生改變。優(yōu)選采用離心式風(fēng)機(jī)(1402)來達(dá)到這一目的。在采用軸流式風(fēng)機(jī)的實施方式中，氣體介質(zhì)整體的流動方向在系統(tǒng)中幾乎沒有被改變。[0084]在本實施方式中，與第一、第四實施方式同樣包括荷電組件(1401)、強(qiáng)制通風(fēng)組件(1402)、過濾組件(1403)以及氣體能夠通過的一個容納上述組件的兼具氣流管道功能的外殼組件(1404)。如圖14中箭頭所示，氣流先通過荷電組件(1401)的一個假想的幾何軸線方向進(jìn)入，在其中污染懸浮物顆粒荷電。氣流然后經(jīng)過包括但不限于離心式的風(fēng)機(jī)改為徑向流動。[0085]在本實施方式中，過濾組件(1403)須圍繞離心式風(fēng)機(jī)(1402)外側(cè)環(huán)形布置。同時如圖10所示，其內(nèi)徑較小的電極(1001)與荷電組件(1401)中的等離子發(fā)生極極性相同；其外徑較大的位于外側(cè)的電極(1002)則接地。兩個電極之間布置的纖維材料(1003)也隨之按照環(huán)形布置。這部分纖維材料在電極接電后在徑向被極化，高效捕捉已荷電懸浮顆粒物。各組件與其結(jié)構(gòu)支撐的部分需要保證氣密性，以保證氣流僅按本實用新型的意圖流動。[0086]本實施方式的有益效果是，可以節(jié)省空間，離心式風(fēng)機(jī)改變氣流方向的特點可以較軸流風(fēng)機(jī)節(jié)約空間。[0087]另外離心式風(fēng)機(jī)(1402)的轉(zhuǎn)子和過濾組件(1403)可以用戶視線可見的方式一起旋轉(zhuǎn)。這樣的布置在家庭或者某些辦公環(huán)境當(dāng)中有可見的運(yùn)動部件，這樣的運(yùn)動部件可以直觀的給用戶提示運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，并給凈化設(shè)備增加了趣味。[0088](其他實施方式)。[0089]本系統(tǒng)還可以針對較大的塵埃、懸浮物顆粒污染以外的污染成分設(shè)置輔助組件，例如初效濾網(wǎng)、活性炭濾網(wǎng)組件、化學(xué)吸附組件等。這樣的輔助組件可以針對不同污染狀況的空氣介質(zhì)進(jìn)行定制化的應(yīng)對，通常也不會影響本系統(tǒng)本身對顆粒物吸附的效率，設(shè)計合理的話，也不會引起本系統(tǒng)噪音的顯著增加。[0090]本文雖然沒有進(jìn)一步描述，為了滿足國際標(biāo)準(zhǔn)如UL867的要求，高壓供電裝置應(yīng)帶有聯(lián)動開關(guān)，在移除或者打開面板的情況下，聯(lián)動開關(guān)動作，將本系統(tǒng)的主要電路切斷，保護(hù)操作者的安全。另外外殼本體如果采用金屬材料，則需要進(jìn)行良好接地。[0091]另外過濾部件也可以設(shè)置壓力測量傳感器，位用于如圖2和圖10-13中檢測過濾組件的兩側(cè)，用于檢測這些部件的使用狀況，在壓降超過某個數(shù)值的情形下，發(fā)出信號，提示用戶更換過濾組件中的濾芯部分(0203/1003/1103/1203/1303)。[0092]可以使用多個電極，例如刷子或多個單電極或線材。無論使用何種構(gòu)型，電極或電極構(gòu)型和定位應(yīng)當(dāng)在出口中提供足夠的電壓場，以如預(yù)期那樣將纖維材料(0203)極化。[0093]如上所述，本實用新型的電源形式可以選用直流高壓、直流脈沖高壓、交流高壓的形式。后面兩者可以幫助細(xì)微顆粒荷電不同，并且碰撞后產(chǎn)生凝并效果，提高凈化的效率。[0094]上述實施方式都屬于本實用新型的一些示例性說明實施例。但應(yīng)該理解的是，本實用新型的原理可以應(yīng)用于其他現(xiàn)有所有可預(yù)見的空氣介質(zhì)的凈化和過濾領(lǐng)域，其工作環(huán)境可能是居住環(huán)境的空氣凈化、移動車輛或航空器空間的凈化、建筑的中央空調(diào)或者凈化系統(tǒng)，甚至是更大空間如體育館等室內(nèi)、室外空間的凈化。[0095]本實用新型不受本文所述和所示的構(gòu)造和相對尺寸的限制。在不同的構(gòu)造和尺寸下，本實用新型的高壓電源也不受本文所述的電壓大小的限制。通常尺寸越大，適宜選用的電源電壓就越高。[0096]在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下，本實用新型可以采取多種修改和更改。因此，本實用新型不應(yīng)該限于上述示例性實施例，而是應(yīng)該受以下權(quán)利要求書中提及的及其任何等同物的限制的控制。以下權(quán)利要求書中引用的圖片僅為更好理解權(quán)利要求內(nèi)容的一種幫助而不應(yīng)成為一種限制。本實用新型也可以在存在本文未具體描述的任何元件的情況下適當(dāng)加以實施。[0097]參考文獻(xiàn)[0098]譚天祐等，工業(yè)通風(fēng)除塵技術(shù)，中國建筑工業(yè)出版社，1984，pl[0099]侯美伶等，灰霾期間氣溶膠的污染特征，環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，第24卷第2期，2012p6[0100]吳兌，近十年中國灰霾天氣研究綜述，環(huán)境科學(xué)學(xué)報，第32卷第2期，2012p258[0101]楊荊泉等，駐極體過濾材料及其在空氣凈化領(lǐng)域的應(yīng)用，環(huán)境與健康雜志第26卷第8期，2009p743[0102]LawrenceLivermoreNat1nalLaboratory(LLNL)ElectricAirFiltrat1n:Theory,LaboratoryStudies,HardwareDevelopment,andFieldEvaluat1ns.1983PlOl，P103[0103]Chiu-SenWang,Electrostaticforcesinfibrousfilters—areview,PowderTechnology1182001166-170[0104]HugoDestaillats，MohamadSleimanandWilliamJ.Fisk，Evaluat1nofPollutantEmiss1nsfromPortableAirCleanersFinalReport:ContractN0.10-320?LawrenceBerkeleyNat1nalLaboratory,December2014[0105]EPAjGuidetoAirCleanersintheHome,OfficeofAirandRadiat1nIndoorEnvironmentsDivis1n,UnitedStatesEnvironmentalProtect1nAgency,2008，p5[0106]YuHeiLiu2005ComparisonofDifferentManganeseCatalyststoRemoveOzone,COandIPAinAirStreams中國臺灣“交通大學(xué)”環(huán)境研究所[0107]曾新安、高大維、李國基，高壓電場滅菌效果研究，微生物學(xué)通報，1998年25(5)p270[0108]尹維東、劉來紅、喬惠賢、劉錦華，室內(nèi)空氣污染物的凈化，環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，第3卷第2期，2002[0109]WhitbyKT.Thephysicalcharacteristicsofsulfuraerosols[J].AtmosphericEnvironment,1978，12:135?159.[0110]胡敏、趙云良、何凌燕、黃曉鋒、唐孝炎、姚小紅、陳澤強(qiáng)，北京冬、夏季顆粒物及其離子成分質(zhì)量濃度譜分布，環(huán)境科學(xué)，第26卷第4期2005年7月。【主權(quán)項】1.一種氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括荷電組件(OlOl)、強(qiáng)制通風(fēng)組件(0102)、過濾組件(0103)以及氣體能夠通過的一個容納上述組件的管道，其特征在于所述過濾組件(0103)至少包含兩個電極，且電極之間有纖維材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，其特征在于其纖維材料之間有空間可供氣流通過，在高壓電極的作用下，纖維荷電且其間隔的空間內(nèi)產(chǎn)生電場。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，其特征在于其纖維的直徑的范圍為ΙΟΟμηι-Ο.ΟΙμηι。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，其特征在于其纖維材料由可降解酸性纖維制成。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，其特征在于其纖維材料由高分子聚合物纖維制成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，其特征在于其纖維材料的層狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)之間有空間可供氣流通過。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，其特征在于高壓電極不經(jīng)過絕緣處理，并且氣體可以從電極穿過。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，其特征在于其荷電組件(0101)中等離子發(fā)生極(0602)的極性與過濾組件(0103)中靠近荷電組件(0202)的一側(cè)的電極極性一致，而另外一個過濾組件中的電極(0201)接地。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，其特征在于其荷電組件(0101)由帶有尖端的等離子發(fā)生極(0602)和閉合導(dǎo)體(0601)組成，并且其中等離子發(fā)生極(0602)接高壓電源，而其中閉合導(dǎo)體(0601)接地。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體介質(zhì)懸浮顆粒物凈化系統(tǒng)，其特征在于其荷電組件(O1I)中裸露的導(dǎo)體部分覆蓋有抗臭氧涂層。【文檔編號】B01D50/00GK205649998SQ201521123117【公開日】2016年10月19日【申請日】2015年12月31日公開號201521123117.5,CN201521123117,CN205649998U,CN205649998U,CN-U-205649998,CN201521123117,CN201521123117.5,CN205649998U,CN205649998U【發(fā)明人】靳瑞廷,劉崴,王艷偉【申請人】靳瑞廷