一种空气净化用中心发散型离子发生器及其制备方法

技术领域

本发明涉及离子发生器技术领域，具体为一种空气净化用中心发散型离子发生器及其制备方法。

背景技术

离子发生器是利用高压变压器将工频电压升压到所须电压，通过电晕放电、辉光放电、射频放电、介质阻挡放电等方式使气体发生放电，通过将气体电离得到所需要的离子，再通过其它装置对产生的离子进行捕捉应用。离子发生器不仅在空气过滤领域得以广泛应用，也应用于燃油催化系统、卫生保健领域、废气净化领域、颗粒物检测领域等。

电晕放电是气体在不均匀的电场中的局部自持放电现象，其采用的结构简单，在高气压下放电较为稳定，放电区域内的离子易于运输，故离子发生器大多采用电晕放电的形式。传统离子发生器存在输出的离子浓度低、传播距离较短等问题。已报道的离子发生器改进技术包括改变放电极的材料、形态等来提高电离离子浓度。例如：(1)改变材料：采用碳刷离子发生器释放负离子(201510186759.8、201721051368.6)，碳纤维刷尖端直流高压产生高电晕，高速放出大量的电子，对飘散在空气中的粒子进行捕捉，缺点在于碳刷型的离子发生器放电端单一，尖端正面产生离子多于背面且空间各方向离子分布不匀；采用开口圆柱面的金属丝网的构成离子发生器(PCT/CN/2006/000133)，使其具有较均匀的电场强度和较优的通风率，但空间各部分的离子分布不匀，开口面和背面的离子浓度存在差异(2)改变形态：使离子发生器的主体呈圆柱状且沿轴线螺旋延伸(202210979212.3)，连接电源后使气体运动加快，电子撞击频率增大，能够使气体击穿更彻底，但是离子的空间覆盖面小。虽然离子发生器以其荷电作用，效果显著，但也存在离子浓度分布不均、离子浓度覆盖面不广的缺点。面向较大空间内的高效过滤或荷电需求，目前亟待开发一种离子分布均匀、浓度高、覆盖范围广的离子发生器。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种空气净化用中心发散型离子发生器及其制备方法，以解决上述问题。

为达上述目的，本发明提供了一种空气净化用中心发散型离子发生器，包括：离子发射导电纤维簇、捻回结构金属丝固定支架、导电固定胶点和导电外框架；

所述捻回结构金属丝固定支架，以加捻结构夹持离子发射导电纤维簇，起到展开和固定离子发射导电纤维簇的作用，并固定于导电外框架上，形成连通的导电通电路；

所述导电固定胶点位于离子发射导电纤维簇和捻回结构金属丝固定支架间，起到固定离子发射导电纤维簇中纤维，防止抽拔、脱散的作用；

所述导电外框架用于固定捻回结构金属丝固定支架，导电外框架同时适配机器或管道，用于离子发生器的固定，导电外框架具有与高压静电源相连接的接口，用于离子发生器的供电。

进一步的，所述离子发射导电纤维簇具有两类中心发散排布的结构，包括盘型发散结构和绒段型发散结构。

进一步的，所述离子发射导电纤维簇，选用金属纤维、碳纤维、金属或碳系材料镀层的合成纤维以及导电高聚物镀层的合成纤维的复丝无捻纱线制备，单丝细度低于12tex，复丝细度低于150D，排纱定点或绒段位置纤维量在300～12000根/mg。

进一步的，所述捻回结构金属丝固定支架由两根或两根以上相互缠绕的金属丝组成。

进一步的，金属丝选用铜丝、紫铜丝、黄金丝或铝丝的导电金属丝，单丝直径为0.1～0.8mm。

进一步的，导电固定胶点，选用单组份加热固化环氧导电胶粘剂、双组份环氧胶粘剂、单组份加热固化型无机导电胶或单组份室温固化导电碳胶的导电胶，其粘度控制在5000～12000cps，避免粘度过低，在芯吸作用下铺展于纤维丝间，影响展纱。

进一步的，导电外框架，选用导电金属制备，包括具有与高压静电源相连接接口外框的规则铜、铁或铝框架，或具有与高压静电源相连接接口外框且内框上下各有焊接点的铜、铁或铝框架。

进一步的，离子发生器的拴绒隔距在60～1000mm，为离子发射导电纤维簇(1)的两倍长度。

一种空气净化用中心发散型离子发生器的制备方法，包括排纱、退浆、拴绒、剪绒、点胶、搓绒、修绒、固化、排簇步骤；

排纱步骤是将导电复丝纱线从纱架上线筒退纱，按照所设计的纱线品种、排布位置、排布纤维量，在连续或分段的排纱框架上进行排布夹持；

退浆步骤是针对带浆复丝纱线，在排纱后夹持状态下，针对纱线浆料品种选用对应的退浆工艺，退浆后进行烘干、理纱、紧纱，形成无浆层的整齐排布纱线；

拴绒步骤依据所设计隔距，在排纱垂直方向，将排纱用金属丝段上下夹持，金属丝两端进行预加捻，初步固定金属丝段位置，金属丝段长度长于导电外框架长度；

剪绒步骤是将两根相邻的金属丝中间夹持的排纱剪开，形成金属丝在中心的独立绒条；

点胶步骤是将导电胶采用点加形式附着在夹持的金属丝位置；

搓绒步骤是将预加捻固定的上下金属丝按所设计捻度进行进一步加捻，使排纱散开形成中心发散型排布，同时进一步夹持固定离子发射导电纤维簇；

修绒步骤是将散开的离子发射导电纤维簇修剪成整齐的盘型或绒段型；

固化步骤是根据所用导电胶固化要求，进行加热固化，以形成稳定的固定离子发射导电纤维簇的导电固定胶点；

排簇步骤是依据导电外框架尺寸和离子发生器设计要求，将离子发射导电纤维簇排列在导电外框架上固定，形成纤维簇阵列，以满足所需的离子覆盖度。

进一步的，在连续或分段的排纱框架上进行排布夹持，有两种排纱方式：制作盘型发散结构时，采用线密度较低的纱线定点重叠排纱，制作绒段型发散结构时，采用线密度较高的纱线展纱后，依据所设计的绒段宽度和位置并排排纱。

本发明的有益效果在于：

(1)相较传统离子发生器，本发明所涉及的中心发散型离子发生器具有360度朝向的离子发射端头，离子发射端头量显著增多，且更加分散，因此所形成的离子分布为非单向，离子在空间中覆盖范围更广、更均匀；

(2)相较传统离子发生器，本发明所涉及的中心发散型离子发生器的离子发射端头分布为放射状，端头间距相对较大，减少端头间的干扰，可更加有效得释放更多离子。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为离子发射导电纤维簇盘形发散结构示意图；

图3为离子发射导电纤维簇绒段型发散结构示意图；

图4为排纱示意图。

其中，1、离子发射导电纤维簇；2-捻回结构金属丝固定支架；3-导电固定胶点；4-导电外框架；5-纱架；6-线筒；1.1-盘型发散结构；1.2-绒段型发散结构。

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，结合附图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能。

实施例1

如图1-3所示，本发明提供了一种空气净化用中心发散型离子发生器，包括：离子发射导电纤维簇1、捻回结构金属丝固定支架2、导电固定胶点3和导电外框架4；

所述离子发射导电纤维簇具有两类中心发散排布的结构，包括盘型发散结构1.1和绒段型发散结构1.2；

所述捻回结构金属丝固定支架2，由两根或两根以上金属丝组成，以加捻结构夹持离子发射导电纤维簇1，起到展开和固定离子发射导电纤维簇1的作用，并固定于导电外框架上，形成连通的导电通电路；

所述导电固定胶点3位于离子发射导电纤维簇1和捻回结构金属丝固定支架2间，起到固定离子发射导电纤维簇1中纤维，防止抽拔、脱散的作用；

所述导电外框架4用于固定捻回结构金属丝固定支架2，导电外框架4同时适配机器或管道，用于离子发生器的固定，导电外框架4具有与高压静电源相连接的接口，用于离子发生器的供电。

本实施例中，所述离子发射导电纤维簇1，选用金属纤维、碳纤维、金属或碳系材料镀层的合成纤维以及导电高聚物镀层的合成纤维的复丝无捻纱线制备，单丝细度低于12tex，复丝细度低于150D，排纱定点或绒段位置纤维量在300～12000根/mg，优选为450～650根/mg。

本实施例中，所述捻回结构金属丝固定支架2由两根或两根以上相互缠绕的金属丝组成。

本实施例中，金属丝选用铜丝、紫铜丝、黄金丝或铝丝的导电金属丝，单丝直径为0.1～0.8mm。

本实施例中，导电固定胶点3，选用单组份加热固化环氧导电胶粘剂、双组份环氧胶粘剂、单组份加热固化型无机导电胶或单组份室温固化导电碳胶的导电胶，其粘度控制在5000～12000cps(5rpm)，避免粘度过低，在芯吸作用下铺展于纤维丝间，影响展纱。

本实施例中，导电外框架4，选用导电金属制备，包括具有与高压静电源相连接接口外框的规则铜、铁或铝框架，或具有与高压静电源相连接接口外框且内框上下各有焊接点的铜、铁或铝框架。

本实施例中，离子发生器的拴绒隔距在60～1000mm，为离子发射导电纤维簇1的两倍长度。

实施例2

如图4所示，本发明还提供了一种空气净化用中心发散型离子发生器的制备方法，包括排纱、退浆、拴绒、剪绒、点胶、搓绒、修绒、固化、排簇步骤；

排纱步骤是将导电复丝纱线从纱架5上线筒6退纱，按照所设计的纱线品种、排布位置、排布纤维量，在连续或分段的排纱框架上进行排布夹持；有两种排纱方式：制作盘型发散结构时，采用线密度较低的纱线定点重叠排纱，制作绒段型发散结构时，采用线密度较高的纱线展纱后，依据所设计的绒段宽度和位置并排排纱。

退浆步骤是针对带浆复丝纱线，在排纱后夹持状态下，针对纱线浆料品种选用对应的退浆工艺，退浆后进行烘干、理纱、紧纱，形成无浆层的整齐排布纱线；

拴绒步骤依据所设计隔距，在排纱垂直方向，将排纱用金属丝段上下夹持，金属丝两端进行预加捻，初步固定金属丝段位置，金属丝段长度长于导电外框架长度；

剪绒步骤是将两根相邻的金属丝中间夹持的排纱剪开，形成金属丝在中心的独立绒条；

点胶步骤是将导电胶采用点加形式附着在夹持的金属丝位置；

搓绒步骤是将预加捻固定的上下金属丝按所设计捻度进行进一步加捻，使排纱散开形成中心发散型排布，同时进一步夹持固定离子发射导电纤维簇1；

修绒步骤是将散开的离子发射导电纤维簇1修剪成整齐的盘型或绒段型；

固化步骤是根据所用导电胶固化要求，进行加热固化，以形成稳定的固定离子发射导电纤维簇1的导电固定胶点3；

排簇步骤是依据导电外框架4尺寸和离子发生器设计要求，将离子发射导电纤维簇1排列在导电外框架4上固定，形成串并联结构的盘型发散结构1.1和绒段型发散结构1.2的纤维簇阵列，以满足所需的离子覆盖度。

相较传统离子发生器，本发明所涉及的中心发散型离子发生器具有360度朝向的离子发射端头，离子发射端头量显著增多，且更加分散，因此所形成的离子分布为非单向，离子在空间中覆盖范围更广、更均匀；相较传统离子发生器，本发明所涉及的中心发散型离子发生器的离子发射端头分布为放射状，端头间距相对较大，减少端头间的干扰，可更加有效得释放更多离子；本发明提供一种具有中心发散的纤维排布且端头分布分散的离子发生器，使用的离子发射导电纤维簇采用中心发散排布，克服承载电压低、产生的离子覆盖空间范围小等缺点。

实施例3

本实施例提供了一种空气净化用中心发散型离子发生器的制备方法，具体步骤为：将1K碳纤维纱线从纱架上线筒退纱，在连续的排纱框架上以200mm的隔距、10000～12000根的排布纤维量排布加持盘型发散结构；在排纱垂直方向以250mm的隔距，将碳纤维纱线用直径为0.2mm的金属铜丝段上下加持，金属铜丝两端进行预加捻，初步固定金属铜丝段位置，金属丝段长度略长于导电外框架长度；将两根相邻的碳纤维丝中间加持的排纱剪开，形成碳纤维丝在中心的独立绒条；将单组份加热固化环氧导电胶粘剂采用点加形式附着在加持的碳纤维丝位置；将预加捻固定的上下碳纤维丝进一步加捻，使排纱散开形成中心发散型排布，同时进一步夹持固定离子发射导电纤维簇；将散开的离子发射导电纤维簇修剪成整齐的盘型；在130°进行加热固化60分钟，以形成稳定的固定离子发射导电纤维簇的导电固定胶点；将导电碳纤维簇排列在30cm×30cm具有与高压静电源相连接接口外框的导电铜框架上固定，形成5×5串并联结构的盘型纤维簇阵列，得到一种空气净化用中心发散型离子发生器，在-10kV电压下对PM2.5的去除率可达到98.32％，总离子浓度达到26.6×10

实施例4

本实施例提供了一种空气净化用中心发散型离子发生器的制备方法，具体步骤为：将20D的银纤维纱线从纱架上线筒退纱，在分段的排纱框架上以400mm的隔距、18000～20000根的排布纤维量排布加持盘型发散结构；在排纱垂直方向以400mm的设计隔距，将排纱用直径为0.4mm的紫铜丝段上下加持，紫铜丝两端进行预加捻，初步固定紫铜丝段位置；将两根相邻的银纤维中间加持的排纱剪开，形成金属丝在中心的独立绒条；将双组份环氧胶粘剂采用点加形式附着在加持的银纤维位置；将预加捻固定的上下银纤维进行进一步加捻，使排纱散开形成中心发散型排布，同时进一步加持固定导电纤维簇；将散开的纤维簇修剪成整齐的盘型；在75℃下进行加热固化2小时，以形成稳定的固定纤维簇的胶点；将离子发射导电纤维簇排列在60cm×60cm具有与高压静电源相连接接口外框的规则铁导电外框架上固定，形成10×10串并联结构的盘型纤维簇阵列，得到一种空气净化用中心发散型离子发生器，在-20kV电压下对PM2.5的去除率可达到99.56％，总离子浓度达到38.9×10

实施例5

一种空气净化用中心发散型离子发生器的制备方法，具体步骤为：将20D的涤纶导电丝纱线从纱架上线筒退纱，在分段的排纱框架上以100mm的隔距、40000～42000根的排布纤维量排布加持绒段型发散结构；在排纱垂直方向以300mm的设计隔距，将排纱用直径为0.3mm的黄金丝段上下加持，黄金丝两端进行预加捻，初步固定黄金丝段位置；将两根相邻的涤纶导电丝中间加持的排纱剪开，形成金属丝在中心的独立绒条；将单组份加热固化型无机导电胶采用点加形式附着在加持的涤纶导电丝位置；将预加捻固定的上下涤纶导电丝丝进行进一步加捻，使排纱散开形成中心发散型排布，同时进一步加持固定导电纤维簇；将散开的纤维簇修剪成整齐的绒段型；在28℃下放置24小时，再加温至80℃恒温保持2小时，接着升温至120℃恒温保持2小时，然后缓慢冷却，以形成稳定的固定纤维簇的胶点；将离子发射导电纤维簇排列在120cm×120cm具有与高压静电源相连接接口外框的规则铜导电外框架上固定，形成30×30串并联结构的绒段型纤维簇阵列，得到一种空气净化用中心发散型离子发生器，在-25kV电压下对PM2.5的去除率可达到99.98％，总离子浓度达到52.6×10

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。