智能除氡子体空气净化机
技术领域
本发明涉及空气净化装置领域，尤其涉及智能除氡子体空气净化机。
背景技术
氡子体，天然放射性气体氡222Rn辐射衰变生成的短寿命子体。氡222Rn辐射衰变生成218Po子体，218Po子体继续衰变陆续生成214Pb、214Bi、214Po及210Pb等子体，由于210Pb的半衰期长达22.3a，基本上可视为稳定性子体核素，且210Pb及其之后的子体在空气中几乎达不到可测量的放射性浓度。因此，所述氡子体特指能对人体构成辐射威胁的218Po、214Pb、214Bi及214Po这四类短寿命子体。
这些短寿命氡子体从自母体衰变生成到被空气中的极性物质包围形成团簇的衰变子体统称为未结合态氡子体，粒径通常在0.5nm～5nm之间，具有极强的扩散与吸附能力，易与空气中的气溶胶粒子发生碰撞吸附，形成结合态氡子体，粒径通常在50nm～2000nm之间。氡子体大部分存在于与空气中粒径小于2μm的细微颗粒物所结合生成的放射性气溶胶中，其中未结合态氡子体的份额占比很低，通常在5％～13％之间。
氡222Rn是惰性气体，吸入人体后95％会随出气排出，对人体的辐射伤害可忽略不计。而氡子体的扩散性及粘附性极强，吸入人体后极易被呼吸道截留，以金属粒子的形式在呼吸道气管壁和肺泡表面不断沉积。同时氡子体衰变产生的α粒子具有很高的能量，可使遭到辐射伤害的组织或细胞发生电离，同时破坏或改变细胞内DNA的分子结构，抑制它的复制功能，导致不正常的细胞分裂出来，最终诱发肺癌。事实上，室内放射年平均有效剂量95％以上是由氡子体贡献的，其中，浓度占比只有5％～13％的未结合态氡子体却贡献了总辐射剂量的30.22％～46.24％。因此除氡子体比除氡更具有实际意义，而除氡子体的关键在于除未结合态氡子体。
现有的除氡子体空气净化机尚未在市场上得到广泛应用且主要存在以下两大问题：
1、缺少对氡子体浓度的实时监测，现有的除氡子体空气净化机都必须通过氡子体浓度检测仪才能实时监测室内氡子体浓度变化和检验除氡子体空气净化机的除氡子体能力，但除氡子体空气净化机本身却不具备对室内氡子体浓度的实时监测能力，室内人员也无法通过除氡子体空气净化机本身了解室内氡子体浓度水平，需要其他设备辅助；
2、高氡地区除氡子体效果差，现有的除氡子体空气净化机大多采用静电-过滤净化模式，该模式主要起净化大粒径氡子体的作用，对小粒径氡子体的净化效果不显。如某两地下工程中除氡子体空气净化机从开启到运行稳定后，前者氡子体浓度从933Bq/m3降到163.8Bq/m3，降幅达82.4％，后者从2160Bq/m3降到322Bq/m3，降幅达85.1％。前后对比可以发现，后者的除氡子体率虽然提高了，但其控氡子体水平却出现了大幅度的下降，且超过了国际原子能机构制定的一般居民人体允许接受的剂量当量限值5mSv，对人体的危害依然明显。
因此，出于对氡污染地区人员工作生活环境安全的重视，有必要提供一种实时监测氡子体浓度、高效除氡子体及长时间将氡子体浓度控制在安全线以下的智能除氡子体空气净化机。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供智能除氡子体空气净化机，能高效处理高氡地区的氡子体辐射污染问题，长时间将氡子体浓度控制在安全线以下；同时，该智能除氡子体空气净化机还能实时监测室内氡子体浓度变化水平，并根据所得氡子体浓度自动调节风机风量大小。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
智能除氡子体空气净化机，包括箱体、风机、净化滤芯段、空气质量监测传感器、智能触摸显示屏、电控器、进风口、出风口、粗效金属过滤网；
所述进风口设置在箱体底部左右两侧；所述风机设置在箱体内的中上部；所述出风口设置在箱体顶部；所述净化滤芯段安装在箱体内的中下部；所述空气质量监测传感器安装在箱体的上部，独立通风并配有相应的进风孔、排风孔及微型排风扇；所述粗效金属过滤网固定安装在邻近净化滤芯段下方的箱体内壁上；所述智能触摸显示屏安装在箱体正面的中上部；所述电控器分别与风机、净化滤芯段、空气质量监测传感器及智能显示屏电连接并控制风机、净化滤芯段、空气质量监测传感器及智能触摸显示屏的开启和关闭。
所述净化滤芯段沿气流方向依次设置有双区高压静电场净化滤芯、负离子电离净化滤芯、动态驻极纤维净化滤芯、微静电板净化滤芯。
所述双区高压静电场净化滤芯包括第一金属外框、前端线板式高压静电场和后端平板式高压静电场；所述前端线板式高压静电场包括若干电弧线和若干第一电极板，所述若干电弧线和若干第一电极板以一定距离间隔交替平行固定在第一金属外框上且与电控器连接；
所述后端平板式高压静电场包括若干第一导电柱和所述若干第二电极板，所述若干第二电极板以一定距离间隔平行固定在第一导电柱上，所述若干第一导电柱以一定距离间隔平行并列固定在所述第一金属外框上且与电控器连接。
所述负离子电离净化滤芯包括第二金属外框、若干第三电极板、若干锯齿状电极片和若干第二导电柱；所述若干第三电极板以一定距离间隔平行对称固定在第二金属外框的上下两侧，所述若干锯齿状电极片平行固定在第二导电柱上且位于两相邻第三电极板的中心位置，所述若干第二导电柱以一定距离间隔平行固定在第二金属外框上且与电控器连接。
所述动态驻极纤维净化滤芯包括金属网、电介质极化纤维层和充电网；所述金属网设有两层，其位于最外侧；所述电介质极化纤维层设有两层，其分别位于金属网的内侧；所述充电网内嵌固定在电介质极化纤维层中间并与电控器连接。
所述微静电板净化滤芯包括阻燃塑料外框和高密驻极孔板，所述高密驻极孔板固定在阻燃塑料外框上且与所述电控器连接。
所述空气质量监测传感器集成温湿度传感器、PM2.5传感器、CO2/TVOC传感器、氡子体传感器。
所述智能触摸显示屏显示包括温湿度值、PM2.5值、TVOC值、CO2值、氡子体浓度、故障及脏污状态；按键包括开关键、运行模式键、定时键。
所述运行模式键包括自动调节按键，自动调节按键用于根据氡子体浓度通过电控器自动调节风机的风量大小。
相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：
1、二次增效作用：本发明新增负离子电离净化滤芯、该滤芯可起二次增效作用，一可使得从双区高压静电场净化滤芯“逃逸”出来的带正电荷氡子体与带负电荷的颗粒物相互吸引结合生成粒径更大的氡子体，二可促进“逃逸”出来的中性氡子体带上负电荷或与带负电荷的颗粒物发生碰撞吸附形成粒径更大的氡子体，从而方便后端净化滤芯段对氡子体净化吸附。
2、除氡子体能力强：本发明去除原有模式中的过滤网结构，新增动态驻极纤维净化滤芯+微静电板净化滤芯组合，动态驻极纤维净化滤芯中电极化后的纤维在高压电场作用下呈现下出荷电-衰减-再荷电的不断连续强化过程，在这个过程中电介质纤维表面形成众多密集叠加的静电场，使得从负离子电离净化滤芯流出的氡子体进入该滤芯后会被牢牢吸附且不再飘散；微静电板净化滤芯中的高密驻极孔板，多层布置，细微多孔，比表面积大，滤芯空隙间形成密集的细微静电场，当从动态驻极纤维净化滤芯“逃逸”出来的氡子体流经该滤芯时会因物理及电场力作用被吸附在高密驻极孔板上，最终洁净净化空气释放到室内环境中。
3、智能化程度高：本发明在空气质量监测传感器中首次加入氡子体传感器，该传感器可将室内氡子体浓度实时传输到智能触摸显示屏上，使室内人员通过智能除氡子体空气净化机本身就能了解到室内氡子体浓度水平，无须其他设备辅助；同时智能触摸显示屏上的自动按键可根据氡子体传感器测得的氡子体浓度自动调节风机的风量大小，实现对室内氡子体污染的精确控制，既降低智能除氡子体空气净化机的持续运行费用，又延长其使用寿命。
4、使用维护方便：本发明采用的动态驻极纤维净化滤芯+微静电板净化滤芯组合方式与现有技术常用的袋式过滤网相比，既减小厚度，又降低风阻；且净化滤芯段滤芯全部为轨道抽拉方式，十分便于清洗或更换。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的分解结构示意图。
图3为双区高压静电场净化滤芯的整体结构示意图。
图4为双区高压静电场净化滤芯的内部结构剖视图。
图5为后端平板式高压静电场的主视图。
图6为负离子电离净化滤芯的整体结构示意图。
图7为负离子电离净化滤芯的的主视图。
图8为锯齿状电极片的放大图。
图9为动态驻极纤维净化滤芯的整体结构示意图。
图10为动态驻极纤维净化滤芯的分解结构示意图。
图11为微静电板净化滤芯的整体结构示意图。
图12为空气质量监测传感器的结构示意图。
图13为智能触摸显示屏的主视图。
附图标记：箱体1，风机2，净化滤芯段3，空气质量监测传感器4，电控器5，进风口6，出风口7，粗效过滤网8，智能触摸显示屏9，双区高压静电场净化滤芯31，负离子电离净化滤芯32，动态驻极纤维净化滤芯33，微静电板净化滤芯34，第二电极板312，第一金属外框313，电弧线314，第一电极板315，第一导电柱316，第二金属外框320，第三电极板321，锯齿状电极片322，第二导电柱323，金属网331，电介质极化纤维层332，充电网333，阻燃塑料外框340，高密驻极孔板341，温湿度传感器41，PM2.5传感器42，CO2/TVOC传感器43，氡子体传感器44，进风孔46，排风孔47，微型排风扇48，温湿度值90，PM2.5值91，TVOC值92，CO2值93，氡子体浓度94，故障及脏污状态95，按键包括开关键96，运行模式键97，定时键98。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
如图1～2所示，本实施例包括箱体1、风机2、净化滤芯段3、空气质量监测传感器4、智能触摸显示屏9、电控器5、进风口6、出风口7、粗效金属过滤网8。
所述进风口6设置在箱体1底部左右两侧外壁上，进风口6呈镂空形制，引导气流进入箱体1，并去除随气流运动而来的大尺寸垃圾。
所述出风口7设置在箱体1顶部，出风口7呈栅格形制，引导箱体1内的风机2吹出气流匀速流向室内空间。
所述风机2设置在箱体1内的中上部并与电控器5电连接，电控器5与智能触摸显示屏9一起协调控制风机2的启停与调速。当风机2启动工作后将吸取室内空气经进风口6进入箱体1内的粗效金属过滤网8和净化滤芯段3进行各相关处理，最后从出风口7排出，从而促进箱体1内外空气的相互流通。
所述粗效金属过滤网8设置在箱体1内进风口6的上部，且紧靠净化滤芯段3的下部，可以拦截空气中5μm以上的大粒径颗粒物及飞虫等，防止其进入净化滤芯段3引起局部空气的电阻锐减，产生电火花。
所述净化滤芯段3安装在箱体1内的中下部以高效处理室内氡子体污染，净化滤芯段3沿气流方向设置依次为双区高压静电场净化滤芯31、负离子电离净化滤芯32、动态驻极纤维净化滤芯33、微静电板净化滤芯34。
如图3～5所示，所述双区高压静电场净化滤芯31包括第一金属外框313、前端线板式高压静电场和后端平板式高压静电场；所述前端线板式高压静电场由若干电弧线314和若干第一电极板315组成，所述若干电弧线314和若干第一电极板315以一定距离间隔交替平行固定在第一金属外框313上且与电控器5连接；
所述后端平板式高压静电场由若干第一导电柱316和所述若干第二电极板312组成，所述若干第二电极板312以一定距离间隔平行固定在第一导电柱316上，所述若干第一导电柱316以一定距离间隔平行并列固定在所述第一金属外框313上且与电控器5连接。
当所述双区高压静电场净化滤芯31通电工作后，前端线板式高压静电场内形成一电晕区，电晕区生成的强离子风会对周围气流产生剧烈扰动，使氡子体与颗粒物发生碰撞吸附的概率增大并带上正电荷，当带电氡子体运动到后端平板式高压静电场时会在静电力的作用下吸附到第二电极板312上。
如图6～8所示，所述负离子电离净化滤芯32由第二金属外框320、若干第三电极板321、若干锯齿状电极片322和若干第二导电柱323组成；所述若干第三电极板321以一定距离间隔平行对称固定在第二金属外框320的上下两侧，所述若干锯齿状电极片322平行固定在第二导电柱323上且位于两相邻第三电极板321的中心位置，所述若干第二导电柱323以一定距离间隔平行固定在第二金属外框320上且与电控器5连接。
当负离子电离净化滤芯32通电工作后，锯齿状电极片322锯齿尖端高压阴极放电，向空气中发射大量电子形成负离子层，使净化滤芯段3中的颗粒物带负电荷，一可使得进入负离子电离净化滤芯32的带正电荷氡子体与带负电荷的颗粒物相互吸引结合生成大粒径氡子体；二可促进进入负离子电离净化滤芯32的中性氡子体带上负电荷或与带负电荷的颗粒物发生碰撞吸附形成大粒径氡子体，从而便于在电场力作用下吸附在第三电极板321上。
如图9～10所示，所述动态驻极纤维净化滤芯33包括金属网331、电介质极化纤维层332和充电网333，所述金属网331设有两层，其位于最外侧；所述电介质极化纤维层332设有两层，其分别位于金属网331的内侧；所述充电网333内嵌固定在电介质极化纤维层332中间并与电控器5连接。
当动态驻极纤维净化滤芯33通电工作，电介质极化纤维层332电极化后在充电网333高压电场作用下呈现下出荷电-衰减-再荷电的不断连续强化过程，在这个过程中电介质极化纤维层332表面形成众多密集叠加的静电场，使得进入动态驻极纤维净化滤芯33的氡子体被牢牢吸附且不再飘散。
如图11所示，所述微静电板净化滤芯34包括阻燃塑料外框340和高密驻极孔板341，所述高密驻极孔板341固定在阻燃塑料外框340上且与电控器5连接。
当微静电板净化滤芯34通电工作高压端放电后，高密驻极孔板341空隙间形成密集细微静电场，使得进入微静电板净化滤芯34的氡子体会因电场力作用及物理作用被吸附在高密驻极孔板341上。
如图1～2和图12所示，所述空气质量监测传感器4安装在箱体1右侧内壁的的上部并与电控器5电连接，独立通风并配有相应的进风孔46、排风孔47及微型排风扇48；所述空气质量监测传感器4集成温湿度传感器41、PM2.5传感器42、CO2/TVOC传感器43、氡子体传感器44。当空气质量监测传感器4通电工作后，可实时监测室内空气质量品质，并通过电控器5将数据实时传输到智能触摸显示屏9上供室内人员读取研判。
如图1～2和图13所示，所述智能触摸显示屏9设置在箱体1正面的中上部并与电控器5电连接。所述智能触摸显示屏9显示内容包括温湿度值90、PM2.5值91、TVOC值92、CO2值93、氡子体浓度94、故障及脏污状态95；按键包括开关键96、运行模式键97(自动，低，中，高，睡眠)、定时键98(1，2，4，8小时)。
当智能触摸显示屏9通电工作后，可通过电控器5控制智能除氡子体空气净化机的启停、定时及运行模式并可显示室内空气质量品质的实时监测数据，其中运行模式键97中的自动按键可根据空气质量监测传感器4测得的氡子体浓度94通过电控器5自动调节风机2的风量大小，实现对室内氡子体污染的精确控制处理，既降低智能除氡子体空气净化机持续运行的维持费用，又延长智能除氡子体空气净化机的使用寿命。
参考图1～2描述本发明智能除氡子体空气净化机的工作流程和原理，图2中的箭头所示为气体的流动方向：
1、所述智能除氡子体空气净化机接通电源，通过智能触摸显示屏9与电控器5启动智能除氡子体空气净化机开始工作；
2、在风机2的作用下室内空气经过进风口6从箱体1底部左右两侧进入箱体1内，并通过粗效金属过滤网8滤除空气中5μm以上的大粒径颗粒物及飞虫等；
3、箱体1内的空气继续向上流动并经过双区高压静电场净化滤芯31，双区高压静电场净化滤芯31的前端线板式高压静电场内形成一电晕区，电晕区生成的强离子风会对周围气流产生剧烈扰动，使氡子体与颗粒物发生碰撞吸附的概率增大并带上正电荷，当带电氡子体运动到双区高压静电场净化滤芯31的后端平板式高压静电场时会在静电力的作用下吸附到第二电极板312上，从而双区高压静电场净化滤芯31主要起吸附较大粒径结合态氡子体及极小部分未结合态氡子体的作用；
4、箱体1内的空气继续向上流动并经过负离子电离净化滤芯32，负离子电离净化滤芯32通过锯齿状电极片322锯齿尖端高压阴极放电，向空气中发射大量电子形成负离子层，一可使得进入负离子电离净化滤芯32的带正电荷氡子体与带负电荷的颗粒物相互吸引结合生成大粒径氡子体；二可促进进入负离子电离净化滤芯32的中性氡子体带上负电荷或与带负电荷的颗粒物发生碰撞吸附形成大粒径氡子体，从而便于在电场力作用下吸附在所述第三电极板321上，因此负离子电离净化滤芯32主要起增大小粒径氡子体粒径及拦截从双区高压静电场净化滤芯31“逃逸”出来的小粒径氡子体作用；
5、箱体1内的空气继续向上流动并经过动态驻极纤维净化滤芯33，动态驻极纤维净化滤芯33的电介质极化纤维层332电极化后在充电网333高压电场作用下呈现下出荷电-衰减-再荷电的不断连续强化过程，在这个过程中电介质极化纤维层332表面形成众多密集叠加的静电场，使得进入动态驻极纤维净化滤芯33的氡子体被牢牢吸附且不再飘散；
6、箱体1内的空气继续向上流动并经过微静电板净化滤芯34，微静电板净化滤芯34采用高压端放电，使高密驻极孔板341空隙间形成密集细微静电场，使得进入微静电板净化滤芯34的氡子体会因电场力作用及物理作用被吸附在高密驻极孔板341上；
7、最后箱体1内的空气在风机2的作用下通过出风口7向室内空间排出除氡子体、净化处理的清新空气；
8、在微型排风扇48的作用下，室内空气经进风孔46进入空气质量监测传感器4，后经排风孔47排出重新进入室内空间，空气质量监测传感器4可实时监测室内空气质量品质，并通过电控器5将数据实时传输到智能触摸显示屏9上供室内人员读取研判，其中智能触摸显示屏9中运行模式键97的自动按键可根据空气质量监测传感器4测得的氡子体浓度94通过电控器5自动调节风机2的风量大小，实现对室内氡子体污染的精确控制处理，从而既降低智能除氡子体空气净化机持续运行的维持费用，又延长智能除氡子体空气净化机的使用寿命。
