技术领域本发明涉及空气净化装置，尤其涉及一种空气净化高压离子驻极体净化装置及空气净化装置。
背景技术：
现有技术见图1所示(如美国专利第4689056号和5055118号)，描述了静电空气净化器设备运用电晕放电产生的离子和空气加速对尘粒加载电荷和进行收集。设备利用在电晕发生极离子边的电晕放电原理。这种电晕放电由在发生极和收集极之间的高压所产生的高强度电场导致。离子与周围空气分子相互碰撞，将离子的动能传导到空气，引起空气一致的运动从而形成所需方向上的空气整体运动。上述的离子空气净化装置能够使得空气运动，杀菌，收集灰尘以及消除有害气体，但是集尘效果，祛除TVOC的效果受电压与臭氧的限制，由于电场强度太高，容易造成打火，同时产生大量的臭氧；电场强度太低则集尘效率较差。这些因素制约单一静电净化技术在高要求环境中的应用。考虑到现有单一静电净化技术受到电压与臭氧的限制，稍后产生了一种复合型的称为电袋合一的净化设备，见图2。这种综合型的净化装置克服了一般静电净化装置净化效率低下的缺点，但却带来了新的问题，如果过滤网孔太大，净化效果差；如果过滤网孔太小，风阻太大，进而使能耗比严重下降。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种空气净化高压离子电场加上静电驻极体过滤材料的净化装置，以解决上述离子净化装置净化效果受限以及能效比大幅下降的问题。为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种空气净化高压离子驻极体净化装置，所述空气净化高压离子驻极体净化装置包括至少一个净化单元即离子电极组，所述离子电极组包括且按照空气流动的方向依次设置以下部件：至少一个电晕发生电极，所述至少一个电晕发生电极带有与所述收集极所带电势相反方向的电势；至少两个收集极，所述收集极带有与电晕电极相反电位；至少一个由驻极体过滤膜构成的驻极体；当进风口的空气通过至少一个电离发生极电晕电极时，空气中的气体颗粒被电离，电离后的颗粒受到与电晕电极相反电位收集极的吸引而吸附在收集极上，当部分离子化的颗粒越过收集极后，这部分带电逸出收集极的离子流气体颗粒进入驻极体过滤膜给驻极体充电，使被中和电量后排列错乱的偶极子重新获得能量而排列整齐，从而对灰尘颗粒呈现出比普通无源驻极体更强大有效的吸附能力。进一步的，所述每组离子电极组包括一系列多个电连接的丝状电晕电极，每一个电晕电极相互平行，所有的电晕电极的电离边分布在同一个平面上，相邻电晕电极之间的距离为D1；与电晕电极相互作用的电极为两个或多个收集电极，每一个收集电极之间相互平行，每个收集电极包括平板部分和每个收集电极朝向电晕电极方向为圆弧形并具有各自独立的弧形的电离边，所述收集电极系列分列于电晕电极下游的左右两侧，系列收集电极各自电离边所形成的平面与电晕电极丝系列电离边所形成的平面平行，相邻收集电极之间的距离为D2；所述D1距离≥D2或≤2*D2-1；所述收集电极的平板部分与丝状电晕电极系列电离边所形成的平面相互垂直，由电晕电极系列所确定的平面与收集电极系列电离边所确定的平面距离为D3，D3不大于3*D2；所述收集电极拥有相互垂直的长度和高度尺寸，以调整横向的空气流动方向；所述驻极体所形成的平面与收集电极系列端面所形成的的平面相互平行，相隔一定的空间距离；越过所述收集电极的离子流成为驻极体偶极子的充电电泵。进一步的，所述电晕发生极由导电的细线做成，优选钨丝、镀银丝、镀金丝、钼丝、银丝或金丝，或其中两种或多种编织或相互缠绕而成，直径范围为进一步的，所述收集电极组由至少二个收集电极组成，每个收集电极包括片状主体及片状主体的前缘朝向电晕电极方向为圆柱状，为一个圆形的柱面凸起，顶视图显示为一个近乎圆形的图型；优选的，所述收集电极圆柱体的横截面直径为3-8mm，与圆柱体相连的片状主体的厚度为0.5-1mm，优选的，所述收集电极为导电材料制备，如铝、铜、不锈钢、石墨、导电塑料或它们的复合材料。进一步的，所述收集极由至少一个收集极组件组成，不同收集极组件具有不同的电阻系数；优选的，所述收集极的收集极组件按照电阻系数由高到低排布，并与空气流动的方向一致或反向；优选的，所有所述收集极等电位连接；优选的，所述收集极上距离电晕发生极一侧最远的一个收集极组件上设有与电源输出端相连接的触点。进一步的，所述相邻收集极组件之间通过插槽或插孔连接；优选的，所述相邻收集极组件之间相互不接触。进一步的，所述电晕电极连接电源正极或接地，所述收集电极接地或连接电源负极；优选的，所述电晕电极和/或收集电极为不可燃且导电的金属材料制成。进一步的，所述驻极体为进行极化处理后的具有静电吸附性能的高分子聚合物过滤材料，其极化强度远小于驻极体过滤材料整体所有偶极子都排列一致时所产生的饱和强度，利用越过收集电极的离子流给所述驻极体充电，从而起到一个驻极体电泵的作用。本发明所采用的驻极体是一种新型的具有静电吸附性能的高分子聚合物过滤材料，在投入使用之前这些驻极体过滤材料采用电晕法等进行了极化处理，经过这样处理的驻极体材料的极化强度远小于驻极体过滤材料整体所有偶极子都排列一致时所产生的饱和强度。在这些驻极体过滤材料中大约能得到10-2μC/m2的极化强度。这些驻极体过滤材料是弛豫时间较长的处于亚稳态极化了的电介质。当去掉外加电场时，其极化强度会逐渐减小，它的表面电荷就按指数规律或接近指数规律逐渐衰减。本发明正是针对驻极体的这一特性对驻极体进行能量补充，利用越过收集电极的离子流给驻极体过滤材料充电，从而起到一个驻极体过滤材料电泵的作用。根据静电场电势的计算公式，φA＝Ep/q。我们知道在电场中某点相对参考点O电势的差，叫该点的电势。“电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷在那一点所具有的电势能”。公式：ε＝qφ(其中ε为电势能，q为电荷量，φ为电势)，即φ＝ε/q静电场中的势能。一点电荷在静电场中某两点(如A点和B点)的电势能之差等于它从A点移动到另B点时，静电力所作的功。故WAB＝qEd(E为该点的电场强度，d为沿电场线的距离)，电势能可以由电场力做功求得，因为WAB＝qUAB＝q(ФA-ФB)＝qФA-qФB＝EA(初)-Eb(末)＝-ΔE，(Ф为电势，q为电荷量，U为电势差，EA(初)、EB(末)为两个点的电势能)。根据上面对静电场电势公式的阐述，我们清楚地看到，收集电极与驻极体过滤材料之间的物理距离相当于静电场中的A点(收集电极)和B点(驻极体过滤材料)，当A点电势能φ锁定的情况下距离d越大，电荷量q越小。进一步的，其对驻极体的极化强度与离子电场的强度成正比，而当离子电场强度一定时，这些驻极体过滤材料所受到的极化电场强度与驻极体过滤材料平面与收集电极片电离边平面的物理距离成反比。进一步的，本发明根据不同驻极体材料的极化效应，驻极体材料网眼不同，以及不同的离子电场强度，通过调整驻极体过滤材料与收集电极片电离边平面的距离，获得最佳的杀菌、除味、和灰尘吸附效果。优选的，所述驻极体为高聚物驻极体材料或高绝缘性氟聚合物材料制备，如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯共聚物(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)等或他们的复合材料。本发明还提供了一种空气净化装置，所述空气净化装置包括上述的空气净化高压离子驻极体净化用电极装置，以及用于供应上述电晕发生电极和收集极电位并在两者之间产生引发电晕放电的电场的电源。本发明的优点是：由于大气尘中带电电荷的中和作用或由于粉尘沉着产生静电力的屏蔽作用，会导致驻极体的极化现象减弱或消失，使其丧失对粉尘颗粒的吸附作用，为了使驻极体重新获得能量而形成强有力的驻极体，需要使其整齐的极化排列对灰尘颗粒呈现出比普通无源驻极体更强大有效的吸附能力。本发明使得当进风口的空气通过至少一个电离发生极电晕电极时，空气中的气体颗粒被电离，电离后的颗粒受到与电晕电极相反电位收集极的吸引而吸附在收集极上，当部分离子化的颗粒越过收集极后，这部分带电逸出收集极的离子流气体颗粒进入驻极体过滤膜给驻极体充电，使被中和电量后排列错乱的偶极子重新获得能量而排列整齐，从而对灰尘颗粒呈现出比普通无源驻极体更强大有效的吸附能力，本发明创造性的将电极离子化空气的气体颗粒作为给驻极体充电的一种电泵。本发明通过离子电极结构的电泵作用，进一步提高了对灰尘等颗粒的吸附作用，以及对病菌的再次杀灭的功能，弥补了离子电极集尘效果不如HEPA过滤网的缺陷，同时又利用了驻极体因静电场的效应过滤孔眼无需太小从而使驻极体过滤材料风阻只有同等过滤效果HEPA高效过滤网的三分之一左右。本发明给空气净化领域提供了一种，低风阻，节能，高吸附效率、杀菌的空气过滤装置。附图说明图1是现有技术的静电净化电极装置示意图；图2是现有技术复合型的电袋合一净化装置示意图；图3是空气净化高压离子驻极体工作原理示意图；图4是电晕发生电极和收集极组成的电极的示意图；图5是一种空气净化器的示意图。图中：电晕发生电极2、收集极3、驻极体4、电离边302、平板部分301、高压电源100、一套可产生高压离子电场的电极200(由一系列电源电极2和一系列收集极3组成)、驻极体过滤器400(由驻极体4组成)、无光触媒500、全热交换器600、以及低噪音风机700、初效过滤网800、电晕等离子区203、电子碰撞产生电离204、单极漂移区205、光电离206、逸出的离子流(电泵源)207、电离边界208、驻极体极化前4-1、驻极体极化后4-2、极化电场4-3。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明提供一种空气净化高压离子驻极体净化装置，用于制备空气净化器，如图3和图4所示，所述空气净化高压离子驻极体净化装置包括至少一个净化单元即离子电极组，所述离子电极组包括且按照空气流动的方向依次设置以下部件：至少一个电晕发生电极2，所述至少一个电晕发生电极带有与所述收集极所带电势相反方向的电势；至少两个收集极3，所述收集极带有与电晕电极相反电位；至少一个由驻极体过滤膜构成的驻极体4；当进风口的空气通过至少一个电离发生极电晕电极2时，空气中的气体颗粒被电离，电离后的颗粒受到与电晕电极相反电位收集极3的吸引而吸附在收集极3上，当部分离子化的颗粒越过收集极3后，这部分带电逸出收集极3的离子流气体颗粒进入驻极体4过滤膜给驻极体4充电，使被中和电量后排列错乱的偶极子重新获得能量而排列整齐，从而对灰尘颗粒呈现出比普通无源驻极体4更强大有效的吸附能力。由于它比无源驻极体具有更强的吸附力，所以对驻极体材料的要求更低，同时比普通有源驻极体减少了专用电源和控制电路，利用电晕发生电极电离空气产生的离子来为驻极体泵电，使整个系统具有了意想不到的效果。除了选用传统的各种电极式样，在实际应用中，电晕发生电极2可以采用丝状电极，具体来说，所述每组离子电极包括一系列多个电连接的丝状电晕电极，每一个电晕电极相互平行，所有的电晕电极的电离边分布在同一个平面上，相邻电晕电极之间的距离为D1。同时，与电晕电极相互作用的电极为两个或多个收集电极3，每一个收集电极3之间相互平行，除了选择传统的收集电极式样，也可以采用如下结构：每个收集电极3包括平板部分301(也称为片状主体)和每个收集电极朝向电晕电极2方向为圆弧形并具有各自独立的弧形的电离边302，所述收集电极3系列分列于电晕电极下游的左右两侧，系列收集电极3各自电离边302所形成的平面与电晕电极丝系列电离边所形成的平面平行，相邻收集电极3之间的距离为D2；所述D1距离≥D2或≤2*D2-1；所述收集电极3的平板部分301(片状主体)与丝状电晕电极2系列电离边所形成的平面相互垂直，由电晕电极2系列所确定的平面与收集电极3系列电离边302所确定的平面距离为D3，D3不大于3*D2；所述收集电极3拥有相互垂直的长度和高度尺寸，以调整横向的空气流动方向；所述驻极体4所形成的平面与收集电极3系列平板部分301的另一端的端面所形成的的平面相互平行，相隔一定的空间距离；越过所述收集电极3的离子流成为驻极体4偶极子的充电电泵。在实际应用中，所述电晕发生极2由导电的细线做成，优选钨丝、镀银丝、镀金丝、钼丝、银丝或金丝，或其中两种或多种编织或相互缠绕而成，直径范围为之间(含)任一数值。例如0.03mm、0.05mm和0.1mm等。根据臭氧的释放量由放电表面积，并且与放电电流＝i2的关系，制备电晕发生极2的导电丝的直径越细臭氧的释放量越少，考虑到机械强度和电效应，可以选择图4中举例的电晕发生电极共2根，收集电极3共有三片，相邻的收集极3之间是相互分离的，每个收集电极3相互平行，收集电极3的平板部分301之间的距离是D2。图4中显示的一组电晕电极丝2组合产生的平面与收集电极3的弧形电离边302系列所产生的平面距离为D3，D3的距离是根据电场强度、打火、臭氧产生、绝缘材料爬电距离，参照UL867标准等综合相互制约的因素制定的。一个空气净化高压离子驻极体净化装置，应提供尽可能高的空气过滤效能，同时不应产生多余的臭氧，UL867标准37条的规定，臭氧值不应大于50ppb/m3。遵循上述的有关标准，根据采用12,000伏的离子电场电源的实验表明D3距离在3*D2-4*D2之间；本收集电极拥有相互垂直的长度和高度尺寸，以调整和导向空气流动的方向，考虑到离子流涡流的效应以及离子电场的密度，D1D2和D12*D2，图4中采用2*D2。根据实际需要和提升吸附颗粒物的需要，在一些实施例中，所述收集电极组由至少二个收集电极3组成(图4中为3个)，每个收集电极3包括片状主体(即平板部分301)及片状主体的前缘朝向电晕电极方向为圆柱状，即为一个圆形的柱面凸起(其柱面就构成圆弧状的电离边302)，顶视图显示为一个近乎圆形的图型；在实际应用中，所述收集电极圆柱体的横截面直径可选择3-8mm之间(含)任一数值，目的是提高电晕放电击穿的门槛，使这个离子电泵能在更高的电场强度下安全的工作，同时也为下一级离子电泵供应更充足的能量提供保障。与圆柱体相连的片状主体的厚度可选择为0.5-1mm之间(含)任一数值，在材质选择方面，所述收集电极3为导电材料制备，如铝、铜、不锈钢、石墨、导电塑料或它们的复合材料。在另外一些实施例中，所述收集极3由至少一个收集极组件组成，不同收集极组件具有不同的电阻系数；其中，优化的方案是，所述收集极的收集极组件按照电阻系数由高到低排布，并与空气流动的方向一致或反向。这种安排的目的是根据空间电场的分布对带电离子灰尘颗粒的拦截有关的，我们知道离子流的强度与空间电场的强度是一致的，电阻率的改变使离子流i也发生改变，电阻率高的组件在空间电场所获得的压降就高，拦截能力就强，反之就弱。根据需要，可以选择所有所述收集极等电位连接；优选的，所述收集极上距离电晕发生极一侧最远的一个收集极组件上设有与电源输出端相连接的触点。在等电位连接中，因为不需要考虑电压差的问题，最远的一个收集极组件接电源输出端是最合理的安装方法，为了便于安装、拆卸和维修，所述相邻收集极组件之间可以选择通过插槽或插孔连接。为了提高吸附效率，所述相邻收集极组件之间相互不接触。在实际应用中，所述电晕电极连接电源正极或接地，所述收集电极接地或连接电源负极；优选的，所述电晕电极和/或收集电极为不可燃且导电的金属材料制成。实际上，所述高压离子净化电极结构为驻极体过滤材料提供了一种电泵。其对驻极体的极化强度与离子电场的强度成正比；优选的，所述驻极体过滤材料所受到的极化电场强度与驻极体过滤材料平面与收集电极片平面的物理距离成反比；优选的，所述驻极体为高聚物驻极体材料或高绝缘性氟聚合物材料制备，如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯共聚物(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)等或他们的复合材料。从上述发明内容部分我们知道，驻极体过滤材料的极化状态的在初始化时由制备方法决定后，在过滤的动态工作中其极化强度与离子电场强度成正比，亦即所述驻极体静电场电压与所述相邻的收集极片之间的物理距离D0在一定的范围内成正比，与所述驻极体过滤膜与收集极物理距离成反比。当驻极体过滤材料在净化工作中由于大气灰尘中带电电荷的中和作用或由于粉尘沉着产生静电力的屏蔽作用导致极化现象减弱或消失时，本方案推荐的高压离子电极组件所形成的部分越过收集电极的离子流将对驻极体过滤材料进行充电，等同于外加电场对驻极体过滤材料的极化处理，使极化效应处于被衰减的驻极体过滤材料因重新获得能量而形成强有力的整齐排列的偶极子群，其整齐的极化排列对灰尘颗粒呈现出比普通无源驻极体更强大有效的吸附能力。如图3所示，空气中的气体颗粒及灰尘颗粒经过电晕发生极2生成的电晕等离子区203后(电离边界为208)，电子碰撞产生电离生成带电粒子204，经过光电离206及单极漂移区205后进入收集极3的范围，大部分灰尘粒子被吸附过滤，部分带电气体颗粒及灰尘颗粒穿过收集极3，这些带电颗粒就是逸出的离子流(电泵源)207对驻极体4充电，在极化电场4-3的作用下，驻极体从驻极体极化前4-1显示的排列杂乱的偶极子变成偶极子排列整齐的驻极体极化后4-2，从而大大提高了驻极体的吸附效果，将逸出的灰尘颗粒捕捉过滤，进一步提高空气净化效果。因此本发明推荐的方案通过高压离子电极组件的电泵作用，进一步提高了对灰尘等颗粒的吸附作用，以及对病菌的再次杀灭的功能，弥补了离子电极集尘效果不如HEPA过滤网的缺陷，同时又利用了驻极体因静电场的效应过滤孔眼无需太小从而使驻极体过滤材料风阻只有同等过滤效果HEPA高效过滤网的三分之一左右。本发明还提供了一种空气净化装置，所述空气净化装置包括上述的空气净化高压离子驻极体净化用电极装置高压离子驻极体净化用电极装置，以及用于供应上述电晕发生电极和收集极电位并在两者之间产生引发电晕放电的电场的电源。如图5所示，我们称这种空气净化装置为空气净化高压离子驻极体新风系统。本案例的高压离子驻极体新风机包括：初效过滤网800(可选)、高压电源100、一套可产生高压离子电场的电极200(由一系列电源电极2和一系列收集极3组成)、驻极体过滤器400(由驻极体4组成)、无光触媒500(可选)、全热交换器600(可选)、以及低噪音风机700(可选)。其中所述可产生高压离子电场的电极组件由一系列电源电极2和一系列收集极3组成，如图4所示，所述的电晕电极2、以及设置在所述电晕电极2下风口的收集极3、这组电极通过电性连接到高压电源100，并在所述电晕电极2与所述收集极3之间形成万伏以上的高压。所述收集极3朝向电晕发生极2的一端为一个直径Ф5mm的园弧形电离边302，目的是提高电晕放电击穿的门槛，使这个离子电泵能在更高的电场强度下安全的工作，同时也为下一级离子电泵供应更充足的能量提供保障。大多数的灰尘和病菌应该在这一净化结构中被杀灭和吸附，但根据不同的环境与风速，仍有一部分带电离子颗粒，一部分灰尘，越过收集极逸出到下一个过滤体，但会被驻极体4吸附过滤。驻极体过滤材料是一种事先通过电晕法或其他手段极化过的，但我们从上述发明内容已经可以清楚的看到，驻极体过滤材料是一种亚稳态极化了的电介质。当去掉外加电场时，其极化强度会逐渐减小，它的表面电荷就按指数规律或接近指数规律逐渐衰减。所以本发明推荐的方案正是通过图3中的越过收集电极的离子流对衰减的驻极体4进行充电处理，使驻极体过滤材料中的偶极子重新整齐排列，从而弥补极化强度的衰减。根据静电场的高斯定理，驻极体的场强和表面电位为【-E+Esεr＝...】根据静电场的环路定理：解得：E=-Lσ0/ϵ0ϵrd+L/ϵr---(3)]]>上式E表示气隙中的场强.由于两电极短路，驻极体两表面间的电位差应等于驻极体表面与电极间气隙两端的电位差，即为驻极体的表面电位，其绝对值可表示为V=-ED=lσ0/ϵ0ϵr1+L/dϵr---(4)]]>在实际测量中，有L＜＜d，则用表示在这一条件下的表面电位，有V0=Lσ0ϵ0ϵr---(5)]]>根据场强推算公式表明，驻极体表面电位只决定于其等效表面电荷面密度及自身渗透厚度。我们在实验中通过特制的表面电位计对驻极体的表面电位测量，配合传感器的反馈电路，我们从实验得出，当电晕电极在12000伏，收集电极的D2在8mm，D3＝20mm，收集电极的平板部分宽带在38mm时，驻极体过滤材料平面与收集电极背向电晕电极一端的平面距离在30mm到50mm的距离都足以动态补充驻极体过滤材料衰减的极化率。本方案的推出给新风系统领域提供了一种，低风阻，节能，高吸附效率、杀菌的新风空气净化系统。本发明的优点是：由于大气尘中带电电荷的中和作用或由于粉尘沉着产生静电力的屏蔽作用，会导致驻极体的极化现象减弱或消失，使其丧失对粉尘颗粒的吸附作用，为了使驻极体重新获得能量而形成强有力的驻极体，需要使其整齐的极化排列对灰尘颗粒呈现出比普通无源驻极体更强大有效的吸附能力。本发明使得当进风口的空气通过至少一个电离发生极电晕电极时，空气中的气体颗粒被电离，电离后的颗粒受到与电晕电极相反电位收集极的吸引而吸附在收集极上，当部分离子化的颗粒越过收集极后，这部分带电逸出收集极的离子流气体颗粒进入驻极体过滤膜给驻极体充电，使被中和电量后排列错乱的偶极子重新获得能量而排列整齐，从而对灰尘颗粒呈现出比普通无源驻极体更强大有效的吸附能力，本发明创造性的将电极离子化空气的气体颗粒作为给驻极体充电的一种电泵，并且是一种可通过高压和物理距离调整的电泵。本发明通过离子电极结构的电泵作用，进一步提高了对灰尘等颗粒的吸附作用，以及对病菌的再次杀灭的功能，弥补了离子电极集尘效果不如HEPA过滤网的缺陷，同时又利用了驻极体因静电场的效应过滤孔眼无需太小从而使驻极体过滤材料风阻只有同等过滤效果HEPA高效过滤网的三分之一左右。本发明给空气净化领域提供了一种，低风阻，节能，高吸附效率、杀菌的空气过滤装置。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。