離子風技術在空氣凈化器中的應用

吳偉賓 郭莉鈺

（1.珠海宏馬電器有限公司 廣東珠海 519060；2.吉林大學珠海學院 廣東珠海 519041）

離子風技術在空氣凈化器中的應用

吳偉賓 郭莉鈺

（1.珠海宏馬電器有限公司 廣東珠海 519060；2.吉林大學珠海學院 廣東珠海 519041）

分析市場上空氣凈化器的原理，找出現有空氣凈化器的不足之處，提出一種綠色高效率、低使用成本的空氣凈化器，解決市場上現有空氣凈化器隨著使用時間凈化性能下降，濾網需要更換等問題。

空氣凈化器；離子風；PM2.5

1 引言

由于工業的快速發展，汽車使用的不斷增加，工業廢氣、汽車尾氣不斷污染著我們的呼吸環境，顆粒飄浮物、細菌嚴重威脅著人們的健康。特別是最近幾年，霧霾天氣的頻繁出現，導致呼吸道系統疾病逐步增多，人們對于空氣污染意識也在增強，一方面要求社會在生產過程中減少廢氣排放，倡導綠色出行，而另一方面空氣的治理需要一個漫長的過程，在這種情況下，空氣凈化器作為一款綠色產品也逐步走進大眾的家庭，深受老百姓喜歡。空氣凈化器得到快速發展，特別是2012年時受PM2.5嚴重的影響，市場上空氣凈化器產品幾乎一掃而空，然而空氣凈化器本身具有的一些問題卻又沒引起大家的注意。大家只關注到空氣凈化器短期的凈化效果，卻很少關注到長期效果及本身的污染。本文將對市場上的空氣凈化器作一個全面的分析，并提出一種新型的凈化方式，以解決目前市場上凈化技術存在的問題點。

2 離子風技術在空氣凈化器中的應用分析

2.1 市場空氣凈化器分析

目前市場上的空氣凈化器主要有兩種方式：過濾式凈化器、靜電除塵式凈化器。而這兩種凈化器有以下缺點：

過濾式凈化器濾芯需要定時更換，造成濾芯材料的浪費，并且裝上濾芯后風阻很大，導致風扇的噪聲非常大并且風量小。同時過濾式空氣凈化器由于采取對顆粒飄浮物的收集，很容易在過濾網上滋生細菌，引起二次污染。屬于非環保綠色型的空氣凈化器。

靜電除塵式凈化器采取高壓靜電方式對顆粒物進行吸附，同時由于靜電釋放原因，可以有效殺滅細菌，減少二次污染。但由于鎢絲與集塵板之間的距離近，電場作用面積小，空氣凈化性

能提升較為困難，當收集粉塵過多的情況下，很容易使兩電極出現打火現象，從而產生臭氧,并且對空氣中的濕度要求較高，當濕度值越大時產生臭氧越大，同時由于靜電式空氣凈化器內部電壓只有幾千伏，殺滅細菌效果不明顯。

2.2 離子風技術原理

離子風由電路產生1萬伏以上的電壓，該電壓接在發射極跟接收極，發射極接正電極，接收極接負電極。由于接收極不具備塵端放電，而發射極通常使用細長的鎢絲，由于尖端放電原理，產生大量的正離子，正離子附著在灰塵或空氣分子上，帶電灰塵或空氣分子，在發射極與接收極間的強大電場的作用下，向接收極移動，從而形成離子風。

2.3 離子風在空氣凈化器中的應用原理

在離子風的運動過程中，一方面可以形成空氣流動，一方面由于空氣中的帶電灰塵及空氣分子在電場作用下產生的動能及到達接收極時電荷中和產生的能量，可達到灰塵吸附及殺滅細菌的作用，在空氣凈化方面可以達到很好的效能。

2.4 離子風與靜電式的區別

離子風電壓通常需要達到1萬伏以上，而靜電式電壓只有幾千伏。

靜電式電場的方面與氣流的方向垂直。離子風電場方向與氣流方向保持一致。

靜電式空氣凈化器為避免放電極與吸收極距離小，離子風由于需要加快空氣的流動，故需要有一個強大的電場使空氣分子產生一定的動能，放電極與吸收極距離遠。

2.5 離子風與靜電式優缺點對比

離子風由于電壓較高，而隨著電壓的升高，產生的離子量將成倍增加。從而使通過的空氣帶電能力強。凈化性能可以得到提高。特別是殺菌能力方面。

靜電式在加大風量的情況下，由于電場與氣流的方向垂直，容易將帶電灰塵帶出，影響吸附性能，甚至會導致出風口帶電。為避免這種情況，需加大電場，由于發射極與接收極距離近，電場的加大容易導致電場擊穿。而離子風電場與氣流的方向一致，離子風方向與氣流方面也保持一致。這樣，加大風量，性能也同步上升，帶電空氣分子不會逃逸，使用更加安全。

靜電式空氣凈化器放電極與吸收極距離小，電場作用范圍小，容易出現積灰，影響吸附能力，同時也較容易使放電極與吸收極出現短路，產生臭氧。而離子風由于距離大，電場的主要介質為空氣，灰塵的累積不會導致電場的擊穿，在這一點上，可以有效控制臭氧的產生。但離子風空氣凈化器由于高壓較高，在電路未能良好設計的情況下，較靜電式較容易產生臭氧。

2.6 離子風在空氣凈化器上面應用的注意點

放電極與接收極設計：尖端放電為保證離子的大量釋放，對于放電極需要大量的尖端，一般采取細長的鎢絲作為放電端，鎢絲具有強韌性，0.1mm左右的鎢絲可以滿足正常使用，同時又可以使電荷良好的釋放。接收極不能太密，太密會影響到風量，同時保證與發射極可以形成強大的電場。同時接收極要接正電壓，以產生正離子，如接負電壓，通過實驗驗證，其離子風的風速將嚴重下降。

（1）高壓包的設計：高壓包的設計為整個性能的關鍵，需保證電壓的穩定性，避免電壓波動，同時需考慮在環境發生變化器能夠動態調節電壓，避免電場的擊穿，電場出現擊穿后，不但不能產生凈化空氣的作用，還會導致臭氧的產生。高壓包一般采取變壓器產生幾千伏的交流電壓，再通過倍壓電路的方式產生1萬伏以上的直流高壓。

（2）高壓防護：由于離子風比普通的靜電式空氣凈化器電壓更高。很多材料在這種情況下都容易成為導電體，故對于高壓走線需采取加大絕緣的方法。特別是發射極與接收極之間，要適當加大絕緣厚度或是使用絕緣強度高的材料。高壓包需采取密封膠的形式進行密封，避免高壓包里面高壓部分與空氣接觸產生過多的離子，引起高壓包內部放電。同時加大放電極與外殼的距離，按照安全要求，200V的電壓需保證有4cm的距離，那2萬伏的高壓按照理論值上計算需達到80cm的距離，但由于高壓包功率一般都不大，達到20cm，基本上也就不會有很強的靜電感。如果材料絕緣強度高的話，距離可適當減少。

（3）抗靜電措施：在高壓過萬伏的情況下，需注意機器內部靜電的產生。避免靜電對電路的損壞，敏感器件增加電容進行靜電的吸收或者通過電路將靜電釋放，避免靜電的累積。特別是液晶，由于靜電原因，會使液晶出現花屏的現象，影響機器的正常運行，對于液晶需增加屏蔽蓋，將靜電導走，同時選取高抗靜電的導光片。

（4）臭氧的控制：由于離子的產生，臭氧是不可避免會發生的，國標對于空氣凈化器臭氧的發生量要求是50ppb，為控制臭氧的發生量，發射極與接收極需保證有較大的距離，并在濕度比較高的環境下做實驗驗證，對于高壓包源頭方面，為嚴格控制臭氧的放生量，最好采取恒流式的高壓包。高壓包連接絲部分需注意連接線的尖端放電，增加熱縮套管等防護措施。

2.7 離子風空氣凈化器的設計

按照我們的分析，我們設計采取4根鎢絲作為發射極跟5片鋁片作為接收極。鎢絲當對著兩片鋁片的中心位置，鎢絲與鋁片都垂直安裝。高壓包產生15kV的電壓，正電極接鎢絲，負電極接鋁片。由于離子風比較小，一般形成的風速只有0.6m/s～1.0m/s的風速。為保證室內的空氣循環。我們在機器前端增加一個風機以形成良好的室內空氣循環。鋁片之間的距離使用20mm，鎢絲與鋁片的距離為30mm，按照國標要求，在30立方米的空間做性能實驗，其潔凈空氣量可達到120立方米/小時以上。潔凈能效為A等級，其臭氧發生量控制在國標允許范圍內（低于50ppb），整機有一定靜電感，但不會出現電擊現象，出風口未檢測到有離子的釋放，安全性可以得到保證，機器達到預期效果。

3 總結

通過分析與對比，離子風技術在空氣凈化器中的應用屬于真正的綠色環保技術，能有效避免濾材的消耗，避免二次污染，同時與靜電式空氣凈化技術的對比，有一定的先進性。通過初步實驗驗證，具有良好的潔凈性能及安全性能，具備廣泛的應用前景。

[1] 童詩白，華成英主編. 模擬電子技術基礎. 北京. 高等教育出版社，2000.7

Application of ion wind technology in air purifier

WU Weibin GUO Liyu
（1.Zhuhai large house electrical appliances co,.LTD Zhuhai 519060; 2.Zhuhai college of Jilin university Zhuhai 519041）

The principle analysis of the market of air purifier, looking for gaps in the air cleaner, air purifier with high efficiency is proposed for a green, low use cost, solve the market existing air purifier with the purification performance degradation problem using time, the filters need to be changed and so.

Air cleaner; Ion wind; PM2.5