静电颗粒过滤的制作方法

本发明涉及用于静电颗粒过滤以及使用静电颗粒过滤的空气净化方法和装置。

背景技术：

1、静电空气(或其他气体)净化设备是众所周知的。这种设备例如采用由电晕放电方法所生成的离子加速以及气体/空气携带的微粒(诸如灰尘)的充电和收集。

2、电晕放电设备在放电(电晕)电极和收集(或加速)电极之间施加高电压电势以产生高强度电场，并且在放电电极附近生成电晕放电。这通过吸附空气携带的颗粒上的电晕生成的离子来执行颗粒充电。由电晕生成的离子与周围气体分子之间的碰撞也会将离子的动量传递给气体，从而引起空气的相应运动，以实现空气沿期望的空气流动方向的整体运动。风扇还可以用于进一步控制通过设备的空气流。

3、在颗粒充电之后，带电颗粒从空气沉淀到一组收集电极上。收集电极与一组沉淀电极一起形成平行板结构，其中每个收集电极板平行地定位在两个沉淀电极板之间，从而维持相邻板之间的受控间距，该受控间距用作空气通道。因为与使用机械纤维过滤器相比，从空气中捕获颗粒能够以更低的能量消耗来实现，所以该设备设计很受欢迎。这是由于当空气通过静电颗粒过滤器中的平行板之间的直通道时引起的空气压降较低。而且，当平行板结构包含大量捕获的颗粒时，平行板结构可以容易地在洗碗机中清洗或者用手洗涤，因此再生。纤维过滤器不易再生，必须作为废物丢弃。

4、颗粒充电段位于平行板结构的上游。其中通过高电压空气离子化，通常通过涉及细电晕线(thin corona wires)来完成颗粒充电。来自电晕线的放电离子在它们通过充电段期间吸附在空气携带的颗粒上，从而对颗粒进行充电。随后，可以借助于在下游平行板段中的相邻板之间建立的静电场来沉淀带电颗粒。

5、平行板过滤器结构的问题在于在沉淀段中的相邻板之间可能出现显著的漏电流ileak。随着沉淀段中捕获的颗粒量的增加和相对湿度(rh)水平的增加，漏电流也增加。漏电流的一部分是dc漏电流，当这些表面被颗粒沉积物覆盖时，dc漏电流流经沉淀板之间的间隔物的表面。这些沉积物充当相邻板之间的导电路径，在这些导电路径之间，存在电场。已知的是沉积的香烟烟雾颗粒形成这种导电路径，导电路径随着rh的增加而增加，rh的增加是由于颗粒沉积物中吸收的水分的量随后增加。

6、漏电流的另一部分是尖峰电流(spiky current)，其来自跨越相邻板之间的间隙的反电晕(back-corona)放电。这些也倾向于随着rh的增加和集电板上的颗粒沉积物的量的增加而增加。

7、在高rh水平和/或过滤器的高颗粒负载水平下，漏电流可能超过高压电源的容量。通常，借助于限流电路设计确保漏电流不超过设定的最大值。然而，这意味着相邻板之间的电场随之被调节到较低水平。在流速恒定下，这降低了整体颗粒过滤效率η(dp)，因此降低了清洁空气输送速率(cadr)，从而还降低了功率利用因子。

8、因而，需要一种静电颗粒过滤器，其即使当在颗粒沉淀阶段中的漏电流增加时，也使得能够进行节能的操作。

9、us2014/0345463公开了一种静电沉淀装置，其中电流传感器用于检测异常放电电流，并且这可以用于关闭设备或在降低的电压下操作。us2008/0041138公开了一种空气污染传感器，其可以包括静电过滤器，该静电过滤器包括过滤器寿命终止检测。

技术实现思路

1、本发明由权利要求限定。

2、根据本发明的一方面，提供了一种静电空气净化设备，其包括：

3、颗粒充电段；

4、颗粒沉淀段，其包括平行电极板；

5、电势源，其用于在沉淀段中的相邻电极板之间施加电压；

6、电流传感器，其用于测量流过电极板的电流；

7、相对湿度传感器；

8、流控制器；以及

9、设备控制器，

10、其中设备控制器适于根据所测量的流过电极板的电流来控制电势源和流控制器，其中设备控制器适于：

11、当所测量的流过电极板的电流低于电流阈值时，实施第一正常操作模式；以及

12、当所测量的流过电极板的电流高于电流阈值、并且电势源和流控制器被控制以降低电流、并且所测量的电流被确定为由高相对湿度而引起时，实施第二模式；以及

13、当所测量的流过电极板的电流高于电流阈值，并且电势源和流控制器被控制以降低电流、并且所测量的电流被确定为由颗粒沉积段中颗粒沉积水平而引起时，实施第三模式，其中在第三模式中，控制器适于提供输出信息(38)作为输出信号，该输出信号指示需要清洁或更换沉淀段。

14、该设备考虑到流过沉淀电极的电流来控制静电空气净化过程，并且它还考虑了通过空气净化设备的空气的主要相对湿度(prevailing relative humidity)。电流是漏电流，并且它指示在沉淀板电极上和在间隔物的表面上积聚的颗粒，这些间隔物在相邻电极板之间维持固定距离。控制施加在相邻电极板之间的电压，以便限制漏电流，并且这防止电源(即，电势源)损坏以及诸如火灾之类的危险情形。还可能听到所产生的短路，并且短路还可能产生气味。

15、通过附加地控制空气流，还可以防止每单位体积的被净化的空气的功率消耗下降太低。考虑到施加到沉淀电极板的电压来控制空气流。通过监测由设备处理的空气中的相对湿度，可以确定高漏电流是否主要由高相对湿度或积聚在沉淀电极上的颗粒引起。这样，还可以诊断出高漏电流的原因。在高颗粒积聚的情况下，提供输出以指示沉淀段需要清洁或更换。

16、更详细地，当所测量的流过电极板的电流低于电流阈值时，设备控制器可以适于实施第一控制模式，其中在相邻电极板之间施加最大电势并且流控制器实施由设备用户所选择的流速。

17、当漏电流低于阈值时，这是正常操作模式，意味着设备正常工作。

18、当所感测的相对湿度超过湿度阈值并且所测量的流过电极板的电流超过电流阈值时，设备控制器可以适于实施第二控制模式，其中降低被施加在相邻电极板之间的电势，直到所测量的流过电极板的电流降低到电流阈值为止，并且流控制器实施流速降低，直到过滤效率达到效率阈值为止。

19、这是发生高漏电流时的操作模式，至少部分原因是相对湿度高。降低施加在相邻电极板之间的电压，以控制和限制漏电流，并且控制流速，以确保设备以令人满意的空气净化效率操作，因此确保令人满意的功率利用因子。

20、当所感测的相对湿度低于湿度阈值并且所测量的流过电极的电流超过电流阈值时，设备控制器可以适于实施第三控制模式，其中降低被施加在相邻电极板之间的电势，直到所测量的流过电极板的电流降低到电流阈值为止，并且流控制器实施流速降低，直到过滤效率达到效率阈值为止。

21、这是发生高漏电流时的操作模式，但原因不是相对湿度高。再次降低施加在相邻电极板之间的电压，以控制漏电流，并且还控制流速，以确保设备以令人满意的过滤效率操作。然而，该模式也指示过滤器中存在大量沉淀的颗粒。

22、因此，设备控制器在第三模式下可以适于提供输出信号，该输出信号指示需要清洁或更换沉淀段。

23、根据本发明的另一方面的示例提供了一种静电空气净化方法，包括：

24、使用充电段对空气流中的空气携带的颗粒进行充电；

25、使用颗粒沉淀段过滤空气流，该颗粒沉淀段包括相邻电极板之间具有电压的平行电极板；

26、测量流过电极板的电流；

27、感测相对湿度；以及

28、控制相邻电极板之间的电压，

29、其中设备控制器：

30、当所测量的流过电极板的电流低于电流阈值时，实施第一正常操作模式；以及

31、当所测量的流过电极板的电流高于电流阈值、并且电势源和流控制器被控制以降低电流、并且所测量的电流被确定为由高相对湿度而引起时，实施第二模式；以及

32、当所测量的流过电极板的电流高于电流阈值，并且电势源和流控制器被控制以降低电流、并且所测量的电流被确定为由颗粒沉积段中颗粒沉积水平而引起时，实施第三模式，其中在第三模式中，控制器提供输出信息(38)作为输出信号，该输出信号指示需要清洁或更换沉淀段。

33、这是由上文所定义的设备实施的方法。

34、当所测量的流过电极板的电流低于电流阈值时，可以实施第一控制模式，其中在相邻电极板之间施加最大电势，并且流控制器实施由设备的用户所选择的流速。

35、当所感测的相对湿度超过湿度阈值并且所测量的流过电极板的电流超过电流阈值时，可以实施第二控制模式，其中降低施加在相邻电极板之间的电势，直到所测量的流过电极的电流降低到电流阈值为止，并且流控制器实施流速降低，直到过滤效率达到效率阈值为止。

36、当所感测的相对湿度低于湿度阈值并且所测量的流过电极的电流超过电流阈值时，可以实施第三控制模式，其中降低施加在相邻电极板之间的电势，直到所测量的流过电极板的电流降低到电流阈值为止，并且流控制器实施流速降低，直到过滤效率达到效率阈值为止。

37、在第二模式和第三模式中使用的效率阈值例如包括特定颗粒尺寸的分级过滤效率。特定颗粒尺寸例如是200nm的颗粒直径，并且分级过滤效率阈值例如是0.9。

38、流控制器可以是风扇。然而，替代地，流可以是离子风。在这种情况下，流控制器可以适于控制充电段中的电晕电流，以便实施流改变。

39、控制方法可以至少部分地以软件实施。