一种基于粗效过滤器的空气过滤装置

技术领域
本发明涉及一种基于粗效过滤器的空气过滤装置，属于室内空气净化设备技术领域。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展，也给环境带来了严重负担，我国城市PM10和PM2.5浓度均远高于世界平均水平。
已有大量研究表明颗粒物对人体健康会产生很多负面影响，包括：花粉或其他尘埃导致的过敏反应，细菌和真菌带来的感染，酸、碱性物质对粘膜的刺激作用，颗粒物在人体内沉积给肺功能带来的长期损害，血液吸收的颗粒物对人体造成的毒害作用，石棉石英等带来的肌肉纤维变形，铬酸盐等的致癌作用等。
室外空气中的颗粒物通过自然渗透和通风进入建筑室内，是室内颗粒物的主要来源。同时，城市居民有超过75％的时间是在室内度过的，小孩、老人和孕妇特殊人群在室内度过的时间更长。因此，有效降低室内颗粒物浓度是迫切需要解决的问题。
常见的室内颗粒物净化方式包括：机械过滤、静电除尘和低温等离子体净化等，目前在民用空调系统中最常用的是机械过滤和静电除尘，并以机械过滤为主。现有的机械过滤多使用纤维滤网，但纤维滤网在实现高效过滤的同时会产生很大阻力，因此会带来较为严重的高频噪声和高能耗。静电除尘器则具有易产生大量臭氧、体积庞大、容尘量小等缺点。
为实现低阻力，高效率，并减少臭氧的产生，近年出现了一些将过滤和静电结合起来的净化装置，如：驻极体空气过滤器和载电型驻极体空气过滤器，但使用一段时间后均会出现效率下降的现象。这是由于环境湿度会明显地影响驻极体空气过滤器中驻极体的电荷储存寿命，使得驻极体表面产生的电场并不具有永久特性；对于载电型驻极体空气过滤器则是由于吸附在电介质内表面的荷电颗粒物无法将电荷传导给极板，在电介质表面逐渐积累时势必降低了集尘板间的电势差，使之后的荷电颗粒物更难被集尘板捕集，从而使颗粒物净化效率下降，必须时常清洗以保持净化效率。同时，对于上述两类过滤器，其内的“蜂窝状”集尘腔体细窄狭长，体积庞大，给净化装置的安装、维护和清洗也造成了一定困难。
因此，亟需一种能长期稳定实现低阻高效去除颗粒物的净化装置。
发明内容
为了克服现有技术中阻力大，或容尘量小，使用一段时间后均会出现效率下降等缺点，本发明提供一种无动力的采用特殊结构进行颗粒物预荷电和滤网极化的空气过滤装置，其滤网采用单层粗效滤网，可以长期实现低阻力高效去除颗粒物，且占用空间小。
为实现上述目的，本发明的目的主要通过如下技术方案实现：
一种基于粗效滤网的空气过滤装置，其特征在于，包括：在可开启绝缘外壳(1)流道区域内沿空气流动方向依次安装的带孔金属板(3)、金属放电丝(4)、粗效滤网(6)以及金属网(7)，在所述可开启绝缘外壳非流道区域设有电源(2)；位于流道区域且垂直于空气流动方向的可开启绝缘外壳(1)为开敞端；其中，电源(2)的正极与金属放电丝(4)相连，电源(2)的接地极分别与带孔金属板(3)、金属网(7)相连；所述带孔金属板(3)与金属放电丝(4)、金属放电丝(4)与粗效滤网(6)之间均留有距离，粗效滤网(6)与金属网(7)贴合设置，粗效滤网(6)通过固定部(5)与可开启绝缘外壳(1)可拆卸连接。
所述电源(2)的极性为正。
所述金属放电丝(4)采用1根直径为0.5mm以下的钼丝或钨丝通过盘绕方式串联并平行布置。
所述带孔金属板(3)与金属放电丝(4)之间留有的距离为8～20mm；所述金属放电丝(4)与粗效滤网(6)之间留有距离的距离为8～40mm，且大于等于带孔金属板(3)与金属放电丝(4)之间留有的距离。
本发明的有益效果在于：
本发明旨在低阻、高效地去除室内颗粒物，并有效增加容尘量，使得在使用过程中本装置的工作效率不低于初始水平，从而有效延长该类空气过滤装置的寿命周期。本发明在现有粗效过滤器基础上，通过连接接地极的带孔金属板与连接电源正极的金属放电丝组成的颗粒物预荷电部分，将颗粒物带上正电；通过连接电源正极的金属放电丝与连接接地极的金属网组成的滤网极化部分，将滤网产生极化，即使得滤网纤维表面出现正负电荷的分离。从而进一步使带电颗粒物被极化滤网捕获。由于采用粗效滤网，该空气过滤装置在实现高效的同时，阻力很低，并且使用过程中不会出现效率衰减的现象。同时滤网可以根据自身特点采取更换或清洗的方式进行更新，可开启的绝缘外壳及滤网固定部可用于安装和拆卸滤网，从而实现本装置的循环使用。
综上所述，本发明结构简单，占用空间小，提供了一种可以长期实现低阻、高效去除室内颗粒物的方式。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为沿着图1中C-C线的示意图；
图3为带孔金属板的剖面示意图；
图中：1—绝缘外壳，2电源，3—带孔金属板，4—金属放电丝，5—固定部，6—粗效滤网，7—金属网。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行进一步说明。
一种针对室内颗粒物的基于粗效滤网的空气过滤装置，整体结构如图1所示，该装置包括：布设在可开启绝缘外壳1流道区域内的金属放电丝4、带孔金属板3、金属网7以及粗效滤网6，在该绝缘外壳1非流道区域设有电源2，位于流道区域且垂直于空气流动方向的可开启绝缘外壳1为开敞端；其中，电源2的正极与金属放电丝4相连，电源2的接地极分别与带孔金属板3、金属网7相连；在流道内沿空气流动方向(即图1中所示从A到B方向)依次安装带孔金属板3、金属放电丝4、粗效滤网6以及金属网7，带孔金属板3与金属放电丝4、金属放电丝4与粗效滤网6之间留有至少8mm间隔，以避免空气击穿带来的电源短路，粗效滤网6与金属网7贴合；粗效滤网6通过固定部5与绝缘外壳1可拆卸连接，固定部5用于安装和拆卸粗效滤网6。
本发明所述空气过滤装置中的电源2的极性为正，以减少臭氧产生。
本发明各部件的具体实施方式及功能如下：
该空气过滤装置的空气流道(除进风口A、出风口B外)及电源2均由绝缘外壳1包装。绝缘外壳1可开启，方便检修装置以及更换滤网，可开启部分采用硅橡胶条进行密封。本实施例采用厚度为6mm的聚乙烯作为绝缘外壳材料。空气流道截面尺寸为0.3m×0.2m。
电源2：选用直流正电电源，+7～+15kV输出，以保证可以发生电晕放电同时臭氧产生量少。本实施例采用+10kV输出的直流电源。
带孔金属板3：该带孔金属板的厚度不超过3mm，选用铜或不锈钢材料制成，孔均匀分布，开孔直径为10～20mm、开孔面积占整板面积的二分之一到三分之二，开孔边缘设有30～60度的倒角。本实施例采用厚度为2mm的铜板，开圆孔，孔直径20mm，且开孔边缘有45度的倒角，如图3，开孔面积占整个金属板面积的二分之一。
金属放电丝4：选用直径为0.5mm以下的钨丝或钼丝。如图2，金属放电丝4由单独一根金属丝盘绕而成，相邻金属丝之间串联并平行排列，金属丝间距为15～30mm，该金属放电丝与绝缘外壳接触部分用绝缘胶粘连、覆盖。本实施例采用直径为0.2mm的钼丝，盘绕后相邻钼丝的间距为20mm，金属放电丝4所在平面与带孔金属板3所在平面距离为10mm，金属放电丝4所在平面与金属网7所在平面距离为35mm。
固定部5：选用绝缘的块体框状材料制成，固定在绝缘外壳1侧壁上。本实施例采用2块外截面尺寸为0.3m×0.2m、内截面尺寸为0.26×0.16m、厚度为6mm的矩形有机玻璃框架作为滤网的固定部5，将粗效滤网6及金属网7夹紧在两框架之间。
粗效滤网6：选用阻力较低的滤网，迎面风速为1m/s的情况下，滤网阻力小于20Pa，即通常为粗效滤网，厚度不超过15mm；该粗效滤网采用如下材料中的一种或多种组合制成：聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、尼龙、活性炭和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。本实施例采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)单层粗效滤网，厚度为10mm，。滤网纤维直径为30～50μm。
金属网7：选用铜或不锈钢材料制成，目数不超过18，厚度不超过2mm。本实施例采用8目的不锈钢丝网，厚度为1mm。
本发明所述空气过滤装置中，带孔金属板3与金属放电丝4之间为颗粒物预荷电部分，金属放电丝4与金属网7之间为滤网极化部分，由这两个部分共同实现静电增强作用。金属放电丝4与带孔金属板3的距离为8～20mm：不小于8mm以避免空气击穿带来的电源短路；不大于20mm以使得放电充分进行。金属放电丝4与初效滤网6的距离为8～40mm，且不小于金属放电丝4与带孔金属板3的距离：不小于8mm以避免空气击穿带来的电源短路；不小于金属放电丝4与带孔金属板3的距离以使得金属放电丝4与初效滤网7之间只形成电场对滤网进行极化，不发生放电；不大于40mm以保持较高的极化电场强度，进而保证装置的过滤效率。
本实施例的运行过程为：将该空气过滤装置置于风道内或送风口处，使待过滤空气按从A到B的方向通过，再接通电源2，即可运行空气过滤模式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

佰伦初效过滤器部分客户案例：旺旺集团，绝味食品，京东方电子，大众汽车（佛山/宁波）等。
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