专利名称：放电电极加热式负离子空气净化器的制作方法 随着社会经济的迅速发展，人们物质生活水平在不断的提高，人们居住和办公的房间进行了高档装修，房间里布置了各种现代化家具，如冰箱、电视和电脑、空调、打印机、复印机等生活和办公用品，穿着各种针织类高档服装。这些物质产品在给人们带来舒适的生活和工作方便之外，也给人们居住和工作的场所空气带来严重的污染，产生一些对人体健康有害的物质，如苯类和甲荃等挥发性有机气体、氡、氨、飘尘、烟雾、及其它有害气体。同时，人们在流动过程中残存在身体表面的有害细菌和病毒等，这些都将严重损害室内的空气质量。目前，人们对高水平物质生活要求的同时，对工作和生活的环境也有更高的要求，即要求保持室内空气的温度和湿度适当，又要尽可能的减少有害污染物质的含量，增加对人体健康有利的物质。这些是常规的调温、调湿和通风设备所无法实现的，需要采用负离子空气净化装置来实现，改善人们赖以生活和工作的室内环境质量，增进人体健康。负离子空气净化器就是产生负氧离子，利用这些负氧离子使空气中飘尘、细菌、病毒等被荷电(带电)，加速沉降收集，净化空气的仪器。另外，负氧离子进入人体后，能够引起一系列良性反应，如激活细胞生命力，修复受损害肌体等；调节中枢神经系统，改善冠状动脉血流；预防呼吸系统疾病；改善内分泌和新陈代谢；增加人体免疫力等。因此，负离子空气净化器被认为是改善室内空气质量，促进人体健康最有效的装置。目前，市场上已有的空气净化器，主要有两种类型，即空气净化器和电子式负离子空气净化器。空气净化器一般均采用正直流高压电源供电，主要是用来净化室内飘尘和烟雾，但是，由于这种空气净化器在工作过程中，释放出一定量的正离子，随着净化器工作时间的增加，在空气中就存在相当高的正离子浓度，而正离子存在使人体感到疲惫、头晕等，不利于人体健康。常规的电子式负离子空气净化器，是采用负直流高压电源供电，作用是净化空气和产生对人体健康有利的负氧离子，但是，由于负高压电源供电的诱导负电晕放电，释放较高浓度的臭氧，随着净化器工作时间的增加，使室内空气中含有高浓度的臭氧，高浓度的臭氧对人体健康有害，所以，必须采用降低臭氧产生方法。通常采用两种方法，一种是降低负电晕放电强度，尽可能少产生臭氧，这样必将减少负离子的产生量，降低了室内空气的负离子浓度。另一种办法是增加消除臭氧的装置，这样必将增加负离子空气净化器的成本。
本发明的目的是提供一种电晕放电加热电极方法，以解决现有负离子空气净化器臭氧排放量高的问题，使负离子空气净化器工作在高的放电强度区域，产生高浓度的负氧离子，臭氧的产生量能够满足室内空气质量标准，同时，高电晕放电产生的紫外光和调节臭氧产生量，使本发明具有消毒和杀菌的功能。本发明的技术方案是根据负电晕放电原理，用放电电极加热方法降低电晕放电过程中臭氧的产生量，设计的放电电极加热式负离子空气净化器，其结构是放电电极采用的细电阻丝，线径为0.1-0.3mm，放电电极采用是网孔状或平板式结构，放电电极的加热电压是叠加在放电电压的负高压上进行供电，或是加热电压和放电电压分开隔离供电。设计的放电电极加热式负离子空气净化器主要由机壳、电源发生器、高压放电电极、低压网状电极、风机等构成。本发明的电源发生器包括提供电晕放电的负电压和放电电极加热的电压，这两个电压由于都是使用在放电电极上，因此，必须保证两个电压发生部分的绝缘强度。可以采用两个方案，一个是将负电压和加热电压分开供电，这时加热电压发生器必须采用高压隔离供电，增加一个高低压隔离装置。另一个方案是负电压和加热电压经过同一个高频变压器变换得到，加热电压的绕组在高电压绕组一侧，即放电电极的加热电压是叠加在电晕放电的负高压上，使加热电压和放电电压之间的电位差小，减小绝缘等级。为使电源小型化，电源电路包括脉宽调制电路、驱动电路、逆变电路、高压变压器、高压倍压整流滤波电路。当本发明在有源场所(固定场所)使用时，采用220V交流供电，当本发明在无源场所(移动场所)使用时，采用12V直流电源供电。调节放电高压来保持放电的平均电场强度在4-8kV/cm范围内，调节负氧离子产生量。加热电压也可以调节，进而调节负电晕放电的臭氧产生量。当负离子空气净化器正常工作时，要求臭氧浓度低，单位长度放电线的加热功率为40W/m。当负离子空气净化器工作在杀菌消毒状态时，要求臭氧浓度高，单位长度放电线的加热功率为15W/m，甚至不提供加热电压。本发明的高压放电电极是采用细的电阻丝，镶嵌在一个框架上。低压电极可以采用板式电极，也可以采用网孔状电极。当气流方向和电场方向相反设计时，低压电极采用网孔电极，且网孔电极采用光滑的粗金属丝制作。当气流方向和电场方向垂直设计时，低压电极采用板电极结构，且板式电极是光滑的金属板。低压电极是接地的。
本发明的风机为轴流风机，机壳采用绝缘材料制成。
本发明的有益效果和益处是采用放电电极加热技术减少负电晕放电臭氧的产生量，使负离子空气净化器工作在高的电场区域，进而产生高浓度的负氧离子，提高了负离子空气净化器的效率，和室内负氧离子的含量，对人体健康有利，且臭氧浓度远低于室内空气质量标准(0.16mg/m3，GB/T 18883-2002)。强的负电晕放电产生的紫外光，具有消毒和杀菌的功能。同时，可以调节负离子空气净化器的臭氧产量，使其具有消毒和杀菌的功能。本发明具有结构简单，操作方便，安全可靠，无二次污染，成本低等优点。可以广泛用于人员密集场所(商场、学校、车站、会议室、餐厅、医院等)，还可用于办公室，家庭房间，交通工具(客车、轿车、飞机、火车、轮船)等各种场所的空气净化。


附图是放电电极加热式负离子空气净化器的电路原理示意图。
图中，(1)高压放电电极，(2)低压网孔电极，(3)风机，(4)绝缘外壳，(5)过滤网，(6)加热电压的一个端子，(7)高压端子和加热电压的另一个端子，(8)低压端子(接地)，(9)加热绕组，(10)放电绕组，(11)限流保护电阻，(12)整流二极管，(13)升压变压器，(14)滤波电容。

以下结合附图详细说明叙述本发明的技术方案和最佳实施例。
放电电极(1)因为本发明是采用负电晕放电原理，同时，放电电极又是加热电极，所以，放电电极必须采用细的电阻丝，电阻丝的线径在0.1-0.3mm区间，相临的放电电极(1)之间距离和放电电极(1)与低压电极(2)之间距离相等，若放电电极(1)和低压电极(2)之间距离为15mm时，相临的放电电极(1)之间距离为15mm。放电电极(1)可以安装在一个导体框架上，也可以安装在一个绝缘框架上，但各个放电电极要相互连接。
低压电极(2)当气流方向和电场方向相反时，低压电极必须采用网孔状电极，网孔电极的光滑金属丝线径为2-5mm，每个网孔尺寸在20mm×20mm-50mm×50mm之间范围内。当气流方向和电场方向平行时，低压电极采用光滑金属板，板和板电极之间是平行放置的，单个极板的宽度是2-5倍放电电极与低压电极之间距离。
电晕放电的电压是通过如下两种方法得到，当本发明在有源场所(固定场所)使用时，采用220V交流供电，电路包括变压器、脉宽调制电路、驱动电路、逆变电路、升压变压器(13)、高压整流滤波电路(11)(12)(14)。当本发明在无源场所(移动场所)使用时，采用12V直流电源供电，电路包括脉宽调制电路、驱动电路、逆变电路、升压变压器(13)、高压整流滤波电路(11)(12)(14)。升压变压器(13)包括两个绕组，即放电绕组(10)和加热绕组(9)，放电绕组(10)经过整流滤波(11)(12)(14)后得到高压0-15kV的负电压，加热绕组(9)是叠加在放电绕组(10)上，绝缘电压等级小于100V，加热电压在0-100V范围内，加热功率在0-50W范围内。放电电压的两个端子是高压端子(7)和低压端子(8)，其中，高压端子(7)直接和放电电极(1)连接，低压端子(8)接在低压电极上(2)，并且和地连接。加热电压的两个端子(6)和(7)，接在放电电极(1)的两端，加热放电电极(1)。调节放电高压来保持放电的平均电场强度在4-8kV/cm范围内，调节负氧离子产生量，调节加热电压来调节负电晕放电的臭氧产生量。当负离子空气净化器正常工作时，要求臭氧浓度低，单位长度放电线的加热功率为40W/m。这样在放电电极(1)和低压网孔电极(2)之间获得电晕放电。放电产生的负氧离子在电场和气流作用下，被驱动到室内空间。加热的放电电极使臭氧产生量减少，保证满足国家的室内空气质量标准，若调节加热功率可以调节臭氧的产生量，当加热功率低时，本发明具有消毒和杀菌功能。
本发明的最佳实施例是放电电极(1)是由线径为0.1mm的镍铬合金电阻丝制成，放电电极(1)的总长度为60cm。低压网状电极(2)是采用不锈钢丝制作，线径为2mm，大小为150mm×150mm，单个网孔尺寸为50mm×50mm，放电电极(1)和低压网状电极(2)之间距离为15mm。风机(3)采用轴流风机，220V供电，风量为20m3/h，气流方向和电场方向相反，和负氧离子漂移方向相同。机壳(4)和过滤网(5)均采用绝缘材料制作。限流电阻(11)为1KΩ，整流二极管(12)耐压25kV，电流500μA，滤波电容(14)为1μF。经过电路变换到升压变压器(13)，在(7)和(8)两端获得12kV负直流电压，在(6)和(7)两端获得60V，30W加热电压。在15m2，高3m封闭室内空间，负离子空气净化器工作时间为1h，在距离该净化器样机1米处，测得的负氧离子浓度为105个/cm3，在距离该净化器样机6米处，测得的负氧离子浓度为103个/cm3，对室内粉尘净化效率达到90％。臭氧浓度为23μg/m3，满足环保要求。


本发明属于环境保护技术领域，涉及到一种放电电极加热式负离子空气净化器。本发明是采用放电电极加热方法减少负电晕放电过程中臭氧的产生量，使负离子空气净化器可以在高电场区域(可达到8kVv/cm)下进行工作，提高了负氧离子的产生量。本发明在电路上采用将放电电极的加热电压叠加在放电电极的负高电压上，降低高压的绝缘等级，在电极结构上采用细电阻丝的放电电极，低压电极可以根据气流方向制成网孔状和平板状结构。本发明的效果和益处是产生高浓度负氧离子，净化室内空气，臭氧浓度低，且可以调节，同时，放电产生的紫外光和臭氧具有杀毒灭菌等功能，可广泛用于各种固定和移动封闭室内场所的空气净化。