一种颗粒物收集结构及静电集尘装置的制作方法

1.本发明属于静电集尘装置领域，特别涉及一种颗粒物收集结构及静电集尘装置。


背景技术：

2.静电集尘装置包括荷电结构和颗粒物收集结构两部分，当空气气流经过荷电结构时，其中所含有的细微颗粒物被荷电，颗粒物收集结构采用高低压电极板交叉排列，形成多个平行电场，荷电的细微颗粒物通过平行电场时，受到库伦力的作用，运行轨迹向异性电荷的电极板偏移，细微颗粒物沉积在极板表面，达到净化空气的目的。现有技术中，为提升电极板间电场强度，采用绝缘的电介质材料对电极板进行包覆，可以进一步提高电场强度，同时不产生打火击穿。例如公开号cn110479488a的中国发明申请，提供了一种静电集尘装置，包括层叠设置的至少两片静电集尘片以及至少一层绝缘线层，所述绝缘线层夹设于相邻两片所述静电集尘片之间；位于所述绝缘线层两侧的两片所述静电集尘片分别与电源正极、电源负极相连。
3.空气中颗粒物包括细菌、霉菌、真菌、微生物细胞、唾液飞沫、病毒等，被捕集的微生物在高压电场环境中，其新陈代谢的电传导信号被抑制，可能进入休眠状态或死亡；不同的微生物耐受能力不同，特别是病毒，在宿主环境中，存活度几乎不受高压电场的影响。
4.现有技术存在的问题包括：绝缘层的不导电特性，使得所收集颗粒物的电荷不能释放，产生累积静电势，降底电极板间的电场强度，从而导致静电集尘装置失效甚至所吸附的颗粒物二次释放，造成二次空气污染；短波长的紫外线，特别是波长处于220～280nm的uvc波段紫外线，其辐射能级可以破坏细菌、病毒中的dna或rna的分子结构，造成生长性细胞死亡或再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果，但由于绝缘层为透明的高分子材料制成，而紫外光线无法透过大多数透明高分子材料，如聚碳酸脂和聚烯烃材料，因此无法采用紫外灯对静电集尘装置进行外部照射杀菌消毒。
5.因此，现有技术有待改进。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：无法采用紫外灯对静电集尘装置进行外部照射杀菌消毒的问题。
7.为了达到上述的目的，本发明的具体技术方案如下：
8.一种颗粒物收集结构，包括高电位电极板和低电位电极板，所述高电位电极板和所述低电位电极板均包括透明电极板本体，在所述高电位电极板和低电位电极板中至少所述高电位电极板包括绝缘层结构，所述绝缘层结构包覆在所述透明电极板本体外，所述高电位电极板与所述低电位电极板竖向排列设置，在通电后相邻的所述高电位电极板与所述低电位电极板之间形成有捕集电场，所述透明绝缘层结构的外表面粘附有ucnps材料，所述的ucnps材料能够将波长范围380nm～780nm的可见光转化为波长<380nm的紫外光。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述透明绝缘层结构的外表面粘附有光催化材
料，所述光催化材料在紫外光的作用下能够产生羟基自由基。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述ucnps材料与所述光催化材料形成核壳结构，所述核壳结构的核心部分为ucnps，所述核壳结构的外层为所述光催化材料，所述光催化材料为纳米二氧化钛。
11.作为上述技术方案的进一步改进，还包括激发光源，所述激发光源通电后能够释放可见光，所述激发光源朝向所述高电位电极板或/和所述低电位电极板设置。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述激发光源通电后能够释放波长380～500nm的蓝紫光，所述激发光源为led发光二极管、led薄膜发光器件或oled薄膜发光器件。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述透明电极板本体的材质为石墨烯、导电的金属氧化物、高分子导电材料中的一种或多种与胶水混合后，经打印或印刷制成；所述导电的金属氧化物为氧化铟或锑参杂的氧化锡中的一种或多种的混合物，所述高分子导电材料为聚苯胺或聚噻吩中的一种或多种的混合物。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述透明绝缘层结构的材质为可见光透过率>80％、介电常数>2.8、阻燃级别>ul94
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v2的高分子透明材料。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述透明绝缘层结构的材质为聚碳酸酯。
16.一种静电集尘装置，包括上述的颗粒物收集结构，还包括荷电结构和外壳，所述颗粒物收集结构、所述荷电结构均与所述外壳相连。
17.作为上述技术方案的进一步改进，所述荷电结构包括支架、一个以上的放电针和两个以上的诱导电极；所述放电针设于所述颗粒物收集结构的前侧或与所述透明电极板本体电连接，所述放电针的针尖朝前设置，所述支架设于所述放电针的前侧，所述支架包括两个以上阵列布设的笼状单元架，相邻的笼状单元架相互连接，所述笼状单元架与所述放电针一一前后对应设置，所述笼状单元架包括两个以上的弧形连接柱，所述诱导电极与所述弧形连接柱连接。
18.作为上述技术方案的进一步改进，还包括外置投射光源，所述外置投射光源与所述外壳连接，所述外置投射光源设于所述颗粒物收集结构的表面，所述外置投射光源包括抛物线反射罩和脉冲氙灯，所述脉冲氙灯设于所述抛物线反射罩的焦点处，所述脉冲氙灯能够释放波长范围200～1100nm的光线，所述脉冲氙灯的光线能够投射于所述高电位电极板的后部或前部和所述低电位电极板的后部或前部。
19.通过上述技术方案的实施，可以实现一种具有捕集(t，trapping)、锁定(h，hold)、杀灭(k，kill)功能为一体的thk结构颗粒物、微生物捕集与杀灭装置。
20.本发明的有益效果在于：高电位电极板或/和所述低电位电极板上粘附的ucnps材料能够在可见光的照射下将高电位电极板或/和所述低电位电极板上的微生物杀灭，可以通过外设的可将光源照射颗粒物收集结构以起到杀菌消毒的作用，从而避免静电集尘装置所收集颗粒物二次释放污染空气，适用于室内、通风系统的空气净化以及院感防控系统对微生物的净化需求。
附图说明
21.图1是本发明的颗粒物收集结构的示意图；
22.图2是本发明的支架的示意图；
23.图3是本发明的静电集尘装置的示意图。
24.图中：2
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颗粒物收集结构，21
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高电位电极板，22
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低电位电极板，25
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透明绝缘层结构，26
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透明电极板本体，23
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核壳结构，24
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激发光源，3
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荷电结构，31
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支架，311
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笼状单元架，32
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放电针，33
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诱导电极，4
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抛物线反射罩，5
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脉冲氙灯。
具体实施方式
25.以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。
26.如图1，是本发明的颗粒物收集结构2的实施例，具体地：
27.一种颗粒物收集结构2，包括高电位电极板21和低电位电极板22，高电位电极板21和低电位电极板22均包括透明电极板本体26，在高电位电极板21和低电位电极板22中至少所述高电位电极板21包括绝缘层结构25，绝缘层结构25包覆在所述透明电极板本体26外，高电位电极板21与低电位电极板22竖向排列设置，相邻的高电位电极板21与低电位电极板22之间形成有捕集电场，透明绝缘层结构25的外表面上粘附有ucnps材料，ucnps材料能够将波长范围380nm～780nm的可见光转化为波长<380nm的紫外光。
28.其中，ucnps(up conversion nanoparticles上转换纳米粒子)材料是一种可将长波长光线转换为短波长的晶体材料。例如，经稀土元素镨修饰的钇元素盐或氧化物，可以将波长400～500nm的可见光转化为波长240～360nm的紫外光，波长240～360nm的紫外光可以直接杀灭微生物并能够激发光催化材料。本发明的好处是，透明绝缘层结构25上粘附的ucnps材料能够在可见光的照射下将透明绝缘层结构25上的微生物杀灭，可以通过外设的可见光源照射颗粒物收集结构2以起到杀菌消毒的作用，从而避免静电集尘装置所收集颗粒物二次释放污染空气，适用于室内、通风系统的空气净化以及院感防控系统对微生物的净化需求。可以在高电位电极板21和低电位电极板22之间设置与高电位电极板21和低电位电极板22均连接的绝缘板材来粘附ucnps材料，也可以直接在高电位电极板21和低电位电极板22表面涂覆ucnps材料。
29.进一步优选的实施例中，透明绝缘层结构25的外表面粘附有光催化材料，光催化材料在紫外光的作用下能够产生羟基自由基。ucnps将可见光转化为短波长的紫外光，以激发光催化材料产生羟基自由基，或者由可见光直接激发光催化材料产生羟基自由基，羟基自由基是自然界中氧化性能仅次于氟元素的化合物，可以同任何有机分子发生氧化反应，进一步起到杀菌消毒作用。
30.更进一步地，ucnps材料与光催化材料形成核壳结构23，核壳结构23的核心部分为ucnps，核壳结构23的外层为光催化材料，光催化材料为纳米二氧化钛。纳米二氧化钛材料是透明材料，可见光穿过核壳结构23的外层的纳米二氧化钛后照射到ucnps上，ucnps将可见光转化为短波长的紫外光，以激发纳米二氧化钛材料产生羟基自由基。例如具备良好化学惰性的锐钛晶型的纳米二氧化钛粒子，当受到波长<387.5nm的光线照射时，即可产生光催化反应。采用现有技术的溶胶凝胶法、水热合法等方式，将ucnps粒子表面包覆tio2层，烧结转化为锐钛型二氧化钛，获得核壳结构23微粒，将核壳结构23微粒分散到含有有机硅树脂的溶剂中，制成涂料涂覆在高电位电极板21和低电位电极板22上即可制得本发明的一种实施例中的颗粒物收集结构2。
31.优选的实施例中，还包括激发光源24，激发光源24与透明电极板本体26电连接，激
发光源24通电后能够释放可见光，激发光源24朝向高电位电极板21或/和低电位电极板22设置。激发光源24用于发射可见光源照射ucnps，达到无需依赖外设的可见光源就能够消毒杀菌的目的。进一步地，激发光源24通电后能够释放波长380～500nm的蓝紫光，激发光源24为led发光二极管、led薄膜发光器件或oled薄膜发光器件。ucnps吸收波长390～460nm的蓝紫光后，转化为短波长紫外光的效率较高。led薄膜发光器件或oled薄膜发光器件具有体积小的好处，有利于静电集尘装置的小型化。激发光源可以设于透明的柔性pcb板上，将pcb板设于高电位电极板和低电位电极板之间，或者将pcb板设于高电位电极板和低电位电极板旁侧。
32.一些实施例中，透明电极板本体26的材质为石墨烯、导电的金属氧化物、高分子导电材料中的一种或多种与胶水混合后，经打印或印刷制成；导电的金属氧化物为氧化铟或锑参杂的氧化锡中的一种或多种的混合物，高分子导电材料为聚苯胺或聚噻吩中的一种或多种的混合物。
33.一些实施例中，透明绝缘层结构25的材质为可见光透过率>80％、介电常数>2.8、阻燃级别>ul94
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v2的高分子透明材料。进一步地，透明绝缘层结构25的材质为聚碳酸酯。
34.如图2～图3，是本发明的静电集尘装置的实施例，具体地：
35.一种静电集尘装置，包括上述的颗粒物收集结构2，还包括荷电结构3和外壳(图中未示)，颗粒物收集结构2和荷电结构3均与外壳连接。荷电结构3包括支架31、一个以上的放电针32和两个以上的诱导电极33；放电针32设于所述颗粒物收集结构2的前侧或与透明电极板本体26电连接，放电针32的针尖朝前设置，支架31设于放电针32的前侧，支架31包括两个以上阵列布设的笼状单元架311，相邻的笼状单元架311相互连接，笼状单元架311与放电针32一一前后对应设置，笼状单元架311包括两个以上的弧形连接柱，诱导电极33与弧形连接柱连接。优选地，同一笼状单元架311上的诱导电极33分布在以一个放电针32的针尖为球心的球面上。
36.本实施例的好处包括：提升颗粒物荷电效率，球面分布的诱导电极33使电子的迁移路径增加，颗粒物与离子、电子碰撞的几率增加，更容易使颗粒物荷电，特别是粒径<1um的颗粒物，如香烟气溶胶、微生物病毒等。气流流经笼状单元架311时被扰动，形成涡流，空气中的颗粒物在荷电结构3内的路径增大，提升颗粒物荷电率与荷电量，同时提升颗粒物碰撞凝并几率使颗粒物生长变大，大颗粒物更加容易被静电集尘器吸附；同时电晕针尖端区域的气流量增大，避免臭氧浓度增加。可以在满足设计过滤效率的前提下，降底电晕针发射电流和电压，减少局部空气过度电离，进而减少臭氧生成机率，降底等离子体的密度数量，避免过多的等离子体进入颗粒物收集结构2中引起透明绝缘层结构25表面极化，降低颗粒物收集效果。诱导电极33的球面分布结构，形成法拉第笼结构，抑制静电场向外部辐射，避免外壳表面带电而吸附灰尘，保持表面清洁，同时还可屏蔽降低电晕针的电磁辐射，提升电磁兼容效果。还可起到避免电晕针尖端被触碰的安全防护作用。
37.一些实施例中，还包括外置投射光源，外置投射光源与外壳连接，外置投射光源设于颗粒物收集结构2的表面，外置投射光源包括抛物线反射罩4和脉冲氙灯5，脉冲氙灯5设于抛物线反射罩4的焦点处，脉冲氙灯5能够释放波长范围200～1100nm的光线，脉冲氙灯5的光线能够投射于高电位电极板21的后部或前部和低电位电极板22的后部或前部。
38.部分现有的脉冲氙灯5可产生波长200～1100nm连续波长范围的强光，具有瞬时功
率大、穿透力强的特点，只需数个脉冲即可达到杀灭微生物所需的累计辐照量，极大减轻了对静电集尘装置本身的辐照累积损伤。脉冲氙气闪光灯中的可见光部分可用于照射ucnps和光催化材料，起到辅助杀菌消毒的作用。脉冲氙灯5照射可引起被照射的带电表面产生“光衰(light wane)”现象，即在强光照射下，二氧化钛光敏材料可吸收<387.5nm的紫外波长，产生光导电压和羟基自由基，消除表面极化、杀灭微生物、保护高电位电极板21和低电位电极板22，同时透过可见光部分。采用外径3～10mm的直管式脉冲氙灯5，其轴心部位置于抛物线反射罩4的焦点，反射方向颗粒物收集结构2的表面。
39.将诱导电极33、电晕针高电位电极板21、低电位电极板22、激发光源24和脉冲氙灯5分别与对应的电源连接，静电集尘装置即可工作。
40.在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
45.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。