CN110404680A - 一种空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明的空气净化器的机箱体内所设绝缘支撑架位于进风栅栏的一侧安装有至少一条高纯度铪金属制成的铪金属丝，绝缘支撑架位于出风栅栏的一侧安装有具有导电金属材质的集尘模块；铪金属丝和集尘模块通过主板控制模块与高压电源电连接。本发明采用高纯度的细长铪金属丝作为高压电场中放电极，配合金属集尘模块产生足够大风量的离子风，无需增设风扇等驱动空气流动故几乎无噪音，且能高效快速吸附空气中有害颗粒物并杀灭细菌；此外，工作过程没有臭氧或仅有微量臭氧产生，不损害用户的身体健康；本发明的空气净化器较之市面上的同类产品优势显著，具有非常良好的市场前景。

Description

一种空气净化器

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，具体是一种无风机噪声、零臭氧或微臭氧的高净化效率离子风空气净化器。

背景技术

由于工业的快速发展以及汽车使用的不断增加等因素，所带来的工业废气、汽车尾气不断污染着大自然空气，人们的呼吸环境急剧恶化，颗粒飘浮物、细菌等严重威胁着人们的健康。随着人们对生活质量的不断提升，空气净化器逐渐进入到人们的日常生活中。

目前市场上的空气净化器主要有三种类型：物理过滤式净化器、静电除尘式净化器、离子风空气净化器，这三种净化器都有各自的缺点：

1、物理过滤式净化器的滤芯需要定时更换，造成滤芯材料的浪费，并且装上滤芯后风阻很大，导致风机的噪声非常大并且风量小；同时使用不久后滤芯极易积累赃物，助长细菌病毒的传播，产生二次污染，对细菌及大多数病毒的清除几乎无效。

2、静电除尘式净化器采取高压静电场方式对颗粒物进行吸附，且通过静电释放有效杀灭细菌，减少二次污染；但由于放电针或钨丝释放电子能量小，必须与集尘板之间的距离要近，电场作用面积小，空气净化性能提升较为困难，必需加装风机以增加空气流动，当收集粉尘过多的情况下，很容易使两电极出现打火现象，从而产生臭氧增大,同时由于静电式空气净化器内部电压只有几千伏，杀灭细菌效果并不明显。

3、普通离子风空气净化器大多数由高压发生器和钨丝和集尘板构成，此类净化器由电路产生1万伏以上的电压可以有效杀灭细菌，但产生离子风量小以致除尘埃等污染物效率低，有些还在集尘板外加装风扇，增加风量但导致噪音加大。因发射极基本都采用钨丝，钨丝熔点高、导电性偏差，形成的电场强度低，故需要强行提升电压来提升电场强度，钨丝材料特性作为发射极不可避免会产生臭氧且臭氧量较多，虽然臭氧可以杀菌除臭，但超过一定浓度时会造成人的呼吸不顺畅，减弱人体肺功能，特别是在密闭环境中容易发生室内臭氧超标情况，损害人体健康；室内空气臭氧浓度应为0.05ppm/h以下，现有的很多厂商制造出来的空气净化器声称臭氧浓度符合卫生安全标准，但由于放电极材料及设计存在天生缺陷，其产生臭氧浓度常常超过安全标准，对人体健康造成威胁。

本发明方案正式基于上述产品技术中存在的问题而进行的创新。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种无风机噪音、无臭氧或微臭氧产生的新高效率离子风空气净化器。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种空气净化器，包括机箱体和安装在机箱体的进风栅栏、出风栅栏、高压电源及主板控制模块，所述机箱体内还设有绝缘支撑架，绝缘支撑架位于进风栅栏的一侧安装有至少一条由高纯度铪制成的铪金属丝，绝缘支撑架位于出风栅栏的一侧安装有具有导电金属材质的集尘模块；所述铪金属丝和集尘模块通过主板控制模块与高压电源电连接。

进一步地，所述铪金属丝的直径为0.05～0.5mm，铪金属丝的铪纯度高于99％。

进一步地，铪金属丝与集尘模块之间的最短距离为30～100mm。

作为优选的，所述铪金属丝为复数条，相互平行地安装在绝缘支架上。

进一步地，所述集尘模块为长条形，其安装的方向与铪金属丝的拉伸方向平行。

进一步地，所述集尘模块由复数块相互平行设置的具有光滑表面的金属长板安装于绝缘模块座上构成，相邻的金属长板之间有空气流通的间隙；所述绝缘模块座与绝缘支撑架为可插拔的连接结构。

进一步地，所述铪金属丝的长度与金属长板的长度基本等长。

作为实施例之一的，所述铪金属丝通过主板控制模块与高压电源正极电连接，所述集尘模块通过主板控制模块与高压电源负极电连接并接地。

作为实施例之一的，所述铪金属丝通过主板控制模块与高压电源负极电连接，所述集尘模块通过主板控制模块与高压电源正极电连接并接地。

作为更进一步的改进，所述铪金属丝的两端固定有绝缘卡帽，所述绝缘支撑架为直立的具有上下支臂的工字结构架，该上下支臂朝向进风栅栏一侧均开设有嵌缝，所述铪金属丝嵌入该嵌缝中，铪金属丝张紧于上下支臂之间，铪金属丝两端的绝缘卡帽均位于上下支臂的外侧使铪金属丝张紧为直线。

作为优选的，所述高压电源将市电转换的最高电压不低于1万伏。

作为优选的，所述金属长板为不锈钢材质，所述绝缘卡帽为陶瓷材质。

本发明的有益效果是：采用高纯度的细长铪金属丝作为高压电场中放电极，配合金属集尘模块产生足够大风量的离子风，无需增设风扇等驱动空气流动故几乎无噪音，且能高效快速吸附空气中有害颗粒物并杀灭细菌；此外，工作过程没有臭氧或仅有微量臭氧产生，不损害用户的身体健康；本发明的空气净化器较之市面上的同类产品优势显著，具有良好的市场前景。

附图说明

图1为本发明的空气净化器最佳具体实施例的结构爆炸示意图；

图2为铪金属丝的制备工艺流程图。

其中：1.铪金属丝；2.集尘模块；3.高压电源；4.主板控制模块；5.绝缘支撑架；6.进风栅栏；7.出风栅栏；8.按键功能指示板；9.顶盖板；10.底座；11.嵌缝；12.绝缘卡帽；13.金属长板；14.绝缘模块座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1所示出的，本发明的空气净化器，它包括机箱体，图中并未示全，图中只示出了顶盖板9和底座10，机箱体作为本领域的技术人员能够根据具体的外观设计需求而结合公知技术进行设计。在机箱体内安装进风栅栏6、出风栅栏7、高压电源3及主板控制模块4，当然为了便于人机互动，还设置有按键功能指示板8。在机箱体内还设有绝缘支撑架5，优选的实施例中，绝缘支撑架5为直立的具有上下支臂的工字结构架(如图1所示出的)，绝缘支架可以是陶瓷、绝缘塑料等绝缘性材质制造。

本发明的空气净化器在绝缘支撑架5位于进风栅栏6的一侧，安装有至少一条高纯度铪制成的铪金属丝1，具体实施中，所述铪金属丝的直径为0.05～0.5mm；此外，铪金属丝的铪纯度应高于99％(当然是纯度越高越好)，因为空气电离产生的微量化学反应产物具有强烈的腐蚀作用，会直接作用在放电极铪金属丝上，由于高纯度铪金属丝具有高抗氧化性及耐腐蚀性能，所以对铪金属丝放电极长效正常工作不存在影响。当铪金属丝为多条时，铪金属丝相互之间都是平行设置，所有的铪金属丝可以位于同一平面，也可以不再同一平面。

为便于铪金属丝的安装及良好工作状态，在铪金属丝1的两端固定有绝缘卡帽12(可以是陶瓷材质的，也可以是其他绝缘材质)，绝缘支撑架5的上下支臂朝向进风栅栏6一侧均开设有嵌缝11，铪金属丝1嵌入嵌缝11中，铪金属丝位于上支臂嵌缝和下支臂嵌缝的内侧，也就是拉直于上下肢臂之间，而铪金属丝两端的绝缘卡帽12均位于嵌缝11的外侧(也就是上下支臂的外侧)使铪金属丝张紧为直线。换句话说上下支臂的距离与铪金属丝拉直后两端绝缘卡帽的距离是基本相等的。在多条哈金属丝的情况下，嵌缝也可以是多条，同一嵌缝也可以嵌置数条铪金属丝，这些都可以根据具体的产品需求情况进行设置。

本发明的空气净化器在绝缘支撑架5位于出风栅栏7的一侧，安装有具有导电金属材质的集尘模块2；集尘模块2为长条形，其安装的方向与铪金属丝1拉伸方向平行(也就是铪金属丝张紧为直线的线性方向，在优选实施例中是垂直于底座10，如图1所示出的)；在具体实施中，集尘模块2由复数块相互平行设置的具有光滑表面的金属长板13安装于绝缘模块座14上构成，相邻的金属长板13之间有空气流通的间隙；金属长板13最佳的材质为不锈钢。为便于集尘模块的清洗、更换、维护，绝缘模块座14与绝缘支撑架5设计为可插拔的连接结构，这类结构本领域技术人员可以根据具体的情况设计，本说明书不做阐述。

本发明的空气净化器的铪金属丝1和集尘模块2通过主板控制模块4与高压电源3电连接，具体最佳的实施中：铪金属丝1到集尘模块2的最短距离(垂直距离)为30～100mm，在铪金属丝为多条的情况下，每一条铪金属丝距离集尘模块最短的距离(垂直距离)为30～100mm；所述铪金属丝的长度与金属长板的长度基本等长，为确保足够的净化效果，高压电源3将市电(国内一般是220V)转换后的最高电压不低于1万伏。

下面进一步的说明本发明的工作原理，主要分为两种情况：

第一种情况：将铪金属丝1通过主板控制模块4与高压电源3正极电连接，集尘模块2通过主板控制模块4与高压电源3负极电连接。高压电源产生1万伏以上的电压，经过主板控制模块4后，正电极连接铪金属丝，负电极连接集尘模块并接地。铪金属丝加载高压正极后，由于高压尖端放电原理，在铪金属丝与集尘模块之间间区区域形成高压电场，由于放电极高纯度铪金属丝材料特性，很小的曲率半径，良好导电性和极低金属表面电子逸出功，铪金属丝内电子长期处于激发状态，导致铪金属丝产生电晕起晕电压低，在外加电压及其平均场强还较低的时候，铪金属丝附近场强就已经很大，随着电压增加，铪金属丝附近极小范围内产生强大场强并形成电晕区，但不会进入流注放电状态，此时电晕放电保持在具有均匀的，稳定的性质，属于长期存在的稳定的电子雪崩性质的自持放电，电晕区内空气被电离成正离子和电子，气体分子离子化的过程产生大量电子，这种一变二、二变四的电子倍增过程形成了电子雪崩，电子雪崩发生在极小的铪金属丝附近的极小电晕区内，电子迅速向铪金属丝的表面移动撞击并被中和吸收，由于铪金属丝形成的电离区区域极小，相对高压电场间区来说几乎忽略不计，空气电离产生电子会马上被铪金属丝中和吸收，而不产生臭氧或仅产生微臭氧，正离子不断被推斥向电离外区空间，大量正离子附着在灰尘或空气分子上，带电灰尘或空气分子，在铪金属丝与集尘模块间的强大电场的作用下，向不锈钢集尘模块(负极)作径向移动，从而形成大量离子风，而无需风扇等，故不会有风扇类的工作噪音产生。在大量离子风的运动过程中，一方面可以形成大量空气流动，一方面由于空气中的带正电灰尘颗粒或细菌等污染物在电场作用下，产生的移动动能及到达集尘板时电荷中和产生的能量，可达到灰尘吸附在集尘板上及杀灭细菌的作用，高效除尘杀菌。由于高压电场特性，针对人体危害极大的小于PM0.1(0.1um，约相当于人的头发丝粗细的1/500)的纳米级超细颗粒物吸附力高达99％。

第二种情况：将铪金属丝1通过主板控制模块4与高压电源3负极电连接，集尘模块2通过主板控制模块4与高压电源3正极电连接。高压电源产生1万伏以上的电压，经过主板控制模块后，负电极连接铪金属丝，正电极连接不锈钢集尘模块并接地。铪金属丝加载高压负极后，由于高压尖端放电原理，在铪金属丝(线)与集尘模块(板)之间形成高压电场，由于放电极高纯度铪金属丝材料特性，很小的曲率半径，良好导电性和极低金属表面电子逸出功，铪金属丝内电子长期处于激发状态，在外接高压时，由于高纯度铪金属丝材料特性，在高压作用下，大量低能级电子直接从铪金属丝表面释放，放出的大量低能级电子迅速向集尘模块(正极)作径向移动，此时高纯度铪金属丝释放大量低能级电子具有均匀的，稳定的性质，属于长期存在强场电子发射，大量低能级电子迅速与空气分子结合形成大量负离子，这些负离子在电场的作用下继续向集尘模块(正极)作径向移动，并与中性灰尘颗粒物上碰撞，发生电荷的转移和动量的传递，进而形成大量离子风，在离子风的运动过程中，一方面可以形成大量空气流动，一方面由于空气中的带电灰尘及空气分子在电场作用下产生的动能及到达集尘模块光滑表面时电荷中和产生的能量，达到了灰尘吸附在不锈钢集尘板上及杀灭细菌的作用，在空气净化方面可以达到高效除尘杀菌。

本说明还就关于铪金属丝的制备加工进行说明：铪金属丝加工是以锆砂为原料制备铪金属丝，工艺流程如图2所示。

先将海绵铪经电子真空熔炼后，提纯成纯度高达99％以上铪锭，再旋锻后先制作成直径3.5mm丝胚，再依照每次降低0.2mm直径尺寸选择拉丝模进行拉丝，拉丝模确每保道次加工率≤5％，在拉丝过程每道工序都要用皂片等加强铪丝表面的润滑，经过17道同类拉丝工序后得到直径0.23mm丝材，进行表面精细抛光得到0.2mm高纯度铪金属丝，丝材表面不允许有裂纹、起毛、毛刺以及肉眼可见沟槽，铪金属丝表面应呈现金属色，颜色均匀有光泽。

本发明中的铪金属丝，加工成直径至0.05～0.5mm之间细长丝状，铪金属丝密度为13.19g/cm³(20℃)，熔点为2222±30℃沸点为5400℃，耐高温有良好导热性，热中子吸收率高达115b，具有高抗氧化性，耐腐蚀性(化学惰性)，良好的导电性，其原子的电子构型具有极低电子逸出功，铪金属丝内经常处于激发状态【1998年，德克萨斯州的物理学教授卡尔·柯林斯(Carl Collins)认为，用于轰击的X射线平均能量约40千电子伏特，而每个铪-178m2衰变放出γ射线能量达2.5兆电子伏特，放出能量是输入能量的60倍】。因此，本发明的新高效离子风空气净化器放电极采用铪金属丝，具有良好导电性和极低金属表面电子逸出功，铪金属丝内电子长期处于激发状态，接上高压后，释放低能级电子量大，离子风风量大。

由于高纯度铪金属丝放电极连接高压负极时，在高压作用下释放的大量低能级电子，在使空气中氧分子O₂获得低能电子能量时，不会造成分解成2个氧原子，从而不会形成臭氧O₃；由于高纯度铪金属丝释放低能级电子量很大，高压电场间区负离子很多，从而离子风风量大。

此外，高纯度铪金属丝放射极连接高压正极时，电离区内的电场和电流密度，电离区内的电场强度E满足泊松方程，不管是在电离区还是在电离外迁移区，放电极的材料电导率(导电性)与电场强度及电流密度成正比，电流密度/电场强度与离子风风量成正比，在施加电压及其他因素同等条件下，所以放电极的材料导电性越好导体内电子越活跃，离子风风量越大。

总而言之，本发明采用高纯度的细长铪金属丝作为高压电场中放电极，配合金属集尘模块产生足够风量的离子风,无需增设风扇等驱动空气流动故几乎无噪音，且能高效快速吸附空气中有害颗粒物并杀灭细菌，灰尘清除灭菌率高达99％，工作过程没有臭氧或仅产生微臭氧，因而不至于损害人体健康，整个装置工作过程没有声音不影响室内人员睡眠。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (12)

1.一种空气净化器，包括机箱体和安装在机箱体的进风栅栏、出风栅栏、高压电源及主板控制模块，其特征在于：所述机箱体内还设有绝缘支撑架，绝缘支撑架位于进风栅栏的一侧安装有至少一条由高纯度铪制成的铪金属丝，绝缘支撑架位于出风栅栏的一侧安装有具有导电金属材质的集尘模块；所述铪金属丝和集尘模块通过主板控制模块与高压电源电连接。

2.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于：所述铪金属丝的直径为0.05～0.5mm，铪金属丝的铪纯度高于99％。

3.根据权利要求2所述的空气净化器，其特征在于：所述铪金属丝为复数条，相互平行地安装在绝缘支架上。

4.根据权利要求3所述的空气净化器，其特征在于：所述铪金属丝与集尘模块之间的最短距离为30～100mm。

5.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于：所述集尘模块为长条形，其安装方向与铪金属丝的拉伸方向平行。

6.根据权利要求5所述的空气净化器，其特征在于：所述集尘模块由复数块相互平行设置的具有光滑表面的金属长板安装于绝缘模块座上构成，相邻的金属长板之间有空气流通的间隙；所述绝缘模块座与绝缘支撑架为可插拔的连接结构；所述铪金属丝的长度与金属长板的长度基本等长。

7.根据权利要求6所述的空气净化器，其特征在于：所述铪金属丝通过主板控制模块与高压电源正极电连接，所述集尘模块通过主板控制模块与高压电源负极电连接并接地。

8.根据权利要求6所述的空气净化器，其特征在于：所述铪金属丝通过主板控制模块与高压电源负极电连接，所述集尘模块通过主板控制模块与高压电源正极电连接并接地。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的空气净化器，其特征在于：所述铪金属丝的两端固定有绝缘卡帽，所述绝缘支撑架为直立的具有上下支臂的工字结构架，该上下支臂朝向进风栅栏一侧均开设有嵌缝，所述铪金属丝嵌入该嵌缝中，铪金属丝张紧于上下支臂之间，铪金属丝两端的绝缘卡帽均位于上下支臂的外侧使铪金属丝张紧为直线。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的空气净化器，其特征在于：所述高压电源将市电转换的最高电压不低于1万伏。

11.根据权利要求6所述的空气净化器，其特征在于：所述金属长板为不锈钢材质。

12.根据权利要求9所述的空气净化器，其特征在于：所述绝缘卡帽为陶瓷材质。