氣體凈化裝置及應(yīng)用該氣體凈化裝置的車輛空氣凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種凈化裝置，尤其涉及一種利用摩擦發(fā)電原理提高空氣過(guò)濾效果的氣體凈化裝置，以及應(yīng)用該氣體凈化裝置的車輛空氣凈化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類生存環(huán)境也在逐漸惡劣。近些年，世界各地都出現(xiàn)了環(huán)境問(wèn)題，尤其是空氣污染問(wèn)題，例如日益嚴(yán)重的PM2.5污染。
[0003]單就車輛內(nèi)部的環(huán)境污染而言，一方面是由于車輛處于空調(diào)外循環(huán)狀態(tài)時(shí)進(jìn)入車內(nèi)的外界空氣。外界空氣要進(jìn)入車內(nèi)，首先要通過(guò)車內(nèi)的空調(diào)濾清器，但現(xiàn)有普通的空調(diào)濾清器只能過(guò)濾顆粒大小大于5微米直徑的灰塵以及花粉，對(duì)于PM2.5則無(wú)能為力。因此，面對(duì)日益嚴(yán)重的PM2.5污染，現(xiàn)有的車內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)僅僅依靠單純的空調(diào)濾清器已經(jīng)不能滿足車內(nèi)清新環(huán)境的需要。
[0004]針對(duì)上述情況，目前多數(shù)汽車采用車內(nèi)空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)，其是通過(guò)車外的空氣質(zhì)量傳感器，感知車外空氣質(zhì)量，控制車輛內(nèi)外循環(huán)，如當(dāng)車外空氣質(zhì)量較差的時(shí)候，空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口，把空調(diào)系統(tǒng)切換到內(nèi)循環(huán)狀態(tài)。
[0005]但造成車輛內(nèi)部環(huán)境污染的另一方面則是由于車廂內(nèi)的各種裝飾材料和內(nèi)部織物會(huì)散發(fā)有機(jī)物污染，其主要成分是烴類、齒代烴、氧烴和氮烴，包括:苯系物、有機(jī)氯化物、氟里昂系列、有機(jī)酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烴化合物等。由此，如車輛長(zhǎng)時(shí)間處于空調(diào)內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，便會(huì)導(dǎo)致車廂內(nèi)空氣不流通，車廂內(nèi)部有毒氣體不能排除的狀況，同樣對(duì)人體身體健康不利。
[0006]基于目前車輛的空氣循環(huán)系統(tǒng)存在的上述問(wèn)題，有人提出了使用駐極體材料來(lái)提升車輛內(nèi)部的空氣凈化能力，如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“201210106165.8利用材料駐極體特性集塵的空氣凈化裝置和空氣凈化方法”。其中，駐極體是指那些能夠長(zhǎng)期儲(chǔ)存空間電荷和偶極電荷的電介質(zhì)材料。駐極體纖維通常帶有幾百至上千伏電壓，而纖維的間隙很小，從而形成無(wú)數(shù)個(gè)無(wú)源電極。電極間電場(chǎng)通常達(dá)到幾十Mv/m甚至更高，等效面電荷密度高達(dá)90nC/cm，因此駐極體空氣過(guò)濾材料除原有的機(jī)械阻擋作用外，還能夠依靠靜電力直接吸引空氣中的帶電顆粒并將其捕獲，或誘導(dǎo)空氣中的中性微粒產(chǎn)生極性再將其捕獲，從而更有效地過(guò)濾空氣中的亞微米粒子，在不增加空氣阻力的情況下顯著提高過(guò)濾效率。
[0007]駐極體材料具有優(yōu)異的過(guò)濾效果，其原因在于駐極體材料中存在較高的電荷密度和較穩(wěn)定的電荷穩(wěn)定性，這些靜電作用能直接吸引空氣中的帶電顆粒并將其捕獲，或誘導(dǎo)空氣中的中性微粒產(chǎn)生極性再將其捕獲，因此采用駐極體材料進(jìn)行過(guò)濾的過(guò)程中首先要對(duì)駐極體材料進(jìn)行靜電駐極。目前的靜電駐極方法主要采用電暈放電法，電暈放電法是利用非均勻電場(chǎng)引起空氣的局部擊穿的電暈放電產(chǎn)生的粒子束轟擊電介質(zhì)使之帶電。這就需要在材料制備過(guò)程中使用專用設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行駐極改性，由此使得材料加工工藝復(fù)雜，而且駐極體材料的電荷保存周期不穩(wěn)定，存在用作空氣過(guò)濾材料時(shí)空氣過(guò)濾效率低的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種制作工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、過(guò)濾效率高的氣體凈化裝置及應(yīng)用該氣體凈化裝置的車輛空氣凈化系統(tǒng)。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種氣體凈化裝置及應(yīng)用該氣體凈化裝置的車輛空氣凈化系統(tǒng)的具體技術(shù)方案為:
[0010]一種氣體凈化裝置，包括:在待凈化氣體的流動(dòng)方向上依次層疊設(shè)置的摩擦發(fā)電層和凈化層，以及連接摩擦發(fā)電層與凈化層的整流電路，其中，摩擦發(fā)電層，包括至少一組相鄰設(shè)置的正極發(fā)電組件和負(fù)極發(fā)電組件，正極發(fā)電組件和負(fù)極發(fā)電組件之間形成氣流通道，在待凈化氣體的吹動(dòng)下，正極發(fā)電組件和負(fù)極發(fā)電組件相互接觸摩擦產(chǎn)生交流電場(chǎng)；整流電路，將交流電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為直流電場(chǎng)；凈化層，在直流電場(chǎng)的作用下過(guò)濾待凈化氣體。
[0011]一種車輛空氣凈化系統(tǒng)，包括車輛空調(diào)裝置和上述的氣體凈化裝置，氣體凈化裝置設(shè)置在車輛空調(diào)裝置的進(jìn)風(fēng)口處和/或出風(fēng)口處。
[0012]本發(fā)明的氣體凈化裝置及應(yīng)用該氣體凈化裝置的車輛空氣凈化系統(tǒng)具有以下優(yōu)占-
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[0013]本發(fā)明的氣體凈化裝置及應(yīng)用該氣體凈化裝置的車輛空氣凈化系統(tǒng)在使用過(guò)程中可隨時(shí)通過(guò)摩擦發(fā)電層產(chǎn)生的電場(chǎng)吸附空氣中的帶電微粒，同時(shí)還可對(duì)過(guò)濾材料進(jìn)行靜電駐極，并誘導(dǎo)空氣中的中性微粒產(chǎn)生極性，能夠使氣體凈化裝置一直保持較高的過(guò)濾效率。
[0014]本發(fā)明的氣體凈化裝置及應(yīng)用該氣體凈化裝置的車輛空氣凈化系統(tǒng)中的摩擦發(fā)電層在產(chǎn)生電能時(shí)會(huì)形成高壓電場(chǎng)，進(jìn)而能夠?qū)⒋齼艋瘹怏w中的部分中性粒子強(qiáng)制帶電，可為后續(xù)靜電過(guò)濾層的直接吸附創(chuàng)造條件。
[0015]本發(fā)明的氣體凈化裝置及應(yīng)用該氣體凈化裝置的車輛空氣凈化系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、凈化效率高。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的氣體凈化裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為圖1中的摩擦發(fā)電層框架的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為圖1中的摩擦發(fā)電層框架的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的氣體凈化裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明的氣體凈化裝置的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為本發(fā)明的氣體凈化裝置的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7為本發(fā)明中的基于摩擦發(fā)電的PM2.5濾膜的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8為本發(fā)明中的基于摩擦發(fā)電的PM2.5濾膜的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9為本發(fā)明中的多孔過(guò)濾纖維膜層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖10為本發(fā)明的摩擦發(fā)電層中的正極發(fā)電組件和負(fù)極發(fā)電組件的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖11為本發(fā)明的摩擦發(fā)電層中的正極發(fā)電組件和負(fù)極發(fā)電組件的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖12為本發(fā)明的摩擦發(fā)電層中的正極發(fā)電組件和負(fù)極發(fā)電組件的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了更好的了解本發(fā)明的目的、結(jié)構(gòu)及功能，下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的一種氣體凈化裝置及應(yīng)用該氣體凈化裝置的車輛空氣凈化系統(tǒng)做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0029]如圖1至圖6所示，本發(fā)明的氣體凈化裝置包括:在待凈化氣體的流動(dòng)方向上依次層疊設(shè)置的摩擦發(fā)電層和凈化層，以及連接摩擦發(fā)電層與凈化層的整流電路。其中，摩擦發(fā)電層包括至少一組相鄰設(shè)置的正極發(fā)電組件和負(fù)極發(fā)電組件，正極發(fā)電組件和負(fù)極發(fā)電組件之間形成氣流通道，在待凈化氣體的吹動(dòng)下，正極發(fā)電組件和負(fù)極發(fā)電組件相互接觸摩擦產(chǎn)生交流電場(chǎng)；整流電路將摩擦發(fā)電層產(chǎn)生的交流電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為直流電場(chǎng)；凈化層在整流電路轉(zhuǎn)換的直流電場(chǎng)的作用下過(guò)濾待凈化氣體。
[0030]進(jìn)一步，如圖1所示，其為本發(fā)明的氣體凈化裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，氣體凈化裝置100包括摩擦發(fā)電層110和凈化層120，摩擦發(fā)電層110和凈化層120通過(guò)整流電路(圖中未示)連接。其中，摩擦發(fā)電層110和凈化層120固定設(shè)置在外框架130內(nèi)部，并位于進(jìn)風(fēng)口 140和出風(fēng)口 150之間，且摩擦發(fā)電層110靠近進(jìn)風(fēng)口 140設(shè)置，凈化層120靠近出風(fēng)口 150設(shè)置。
[0031]進(jìn)一步，本實(shí)施例中的摩擦發(fā)電層110包括多組相鄰設(shè)置的正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112，且正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112固定設(shè)置在摩擦發(fā)電層框架160上。其中，如圖2和圖3所示，本實(shí)施例中的摩擦發(fā)電層框架160包括邊框161和設(shè)置在邊框161內(nèi)部的多根發(fā)電組件懸掛臂162。多根發(fā)電組件懸掛臂162平行設(shè)置，且相鄰的發(fā)電組件懸掛臂162之間形成風(fēng)道163，由氣體凈化裝置的進(jìn)風(fēng)口 140進(jìn)入的待凈化氣體可通過(guò)風(fēng)道163進(jìn)入氣體凈化裝置內(nèi)部。
[0032]進(jìn)一步，如圖1所示，每根發(fā)電組件懸掛臂162上都設(shè)置有一個(gè)正極發(fā)電組件111或負(fù)極發(fā)電組件112，且相鄰的兩根發(fā)電組件懸掛臂162上設(shè)置的分別為正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112，由此，每個(gè)風(fēng)道163的兩側(cè)分別為正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112。本實(shí)施例中的正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112為薄膜式發(fā)電組件，且正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112的長(zhǎng)度延伸方向與待凈化氣體的流動(dòng)方向相同。此外，多組相鄰設(shè)置的正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112在與待凈化氣體的流動(dòng)方向相垂直的方向上呈陣列布置。
[0033]進(jìn)一步，如圖1所示，本實(shí)施例中的正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112的一端懸掛設(shè)置在發(fā)電組件懸掛臂162上；另一端為懸空自由設(shè)置。也即，正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112遠(yuǎn)離凈化層120的一端為固定端，靠近凈化層120的一端為自由端。由此，當(dāng)待凈化氣體由進(jìn)風(fēng)口 140進(jìn)入到風(fēng)道163中時(shí)，設(shè)置在風(fēng)道163兩側(cè)的正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112的自由端在待凈化氣體的吹動(dòng)下可相互接觸摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生電能。
[0034]進(jìn)一步，應(yīng)注意的是，本發(fā)明中的正極發(fā)電組件111和負(fù)極發(fā)電組件112也可為兩端都是固定設(shè)置，即正極發(fā)