[发明专利]集成自由离子捕集功能的单极性颗粒物荷电装置及方法

权利要求书

1.一种集成自由离子捕集功能的单极性颗粒物荷电装置，其特征在于：包括外腔体、嵌入设置在外腔体内部的内腔体、安装在内腔体中的放电针、依次穿过外腔体及内腔体后与放电针相连的高压电极以及穿过外腔体后安装在内腔体上的捕集电极；

所述外腔体包括外腔体前盖、与外腔体前盖后端相连的外腔体后盖以及由外腔体前盖与外腔体后盖围成的第一空腔；所述外腔体前盖上开设有与第一空腔相连通的颗粒物进口，外腔体后盖上开设有与第一空腔相连通的荷电颗粒物出口；

所述内腔体包括内腔体前盖、与内腔体前盖后端相连的内腔体后盖以及由内腔体前盖与内腔体后盖围成的第二空腔；所述内腔体前盖上开设有离子喷射口；所述内腔体后盖上设有与第二空腔相连通的洁净空气进口，且该洁净空气进口从外腔体后盖穿出；

所述放电针、颗粒物进口、离子喷射口和荷电颗粒物出口同轴设置；

所述颗粒物进口与离子喷射口之间的区域为颗粒物荷电区域；所述第一空腔与第二空腔之间的区域为自由离子捕集区域。

2.根据权利要求1所述的一种集成自由离子捕集功能的单极性颗粒物荷电装置，其特征在于：所述高压电极上套设有第一绝缘套筒；所述放电针通过第二绝缘套筒安装在内腔体后盖上；所述捕集电极上套设有第三绝缘套筒。

3.根据权利要求1所述的一种集成自由离子捕集功能的单极性颗粒物荷电装置，其特征在于：所述放电针采用钨材质，且放电针的针尖直径小于2μm，针尖长度小于10mm，针尖和离子喷射口中心之间的距离为5mm。

4.根据权利要求1所述的一种集成自由离子捕集功能的单极性颗粒物荷电装置，其特征在于：所述外腔体前盖和内腔体前盖均为圆弧面。

5.根据权利要求1所述的一种集成自由离子捕集功能的单极性颗粒物荷电装置，其特征在于：所述颗粒物进口、离子喷射口、荷电颗粒物出口、内腔体前盖、内腔体后盖、外腔体前盖和外腔体后盖均采用不锈钢材质。

6.根据权利要求1所述的一种集成自由离子捕集功能的单极性颗粒物荷电装置，其特征在于：所述高压电极和捕集电极均采用铜材质。

7.根据权利要求1所述的一种集成自由离子捕集功能的单极性颗粒物荷电装置，其特征在于：所述洁净空气进口包括对称设置的第一洁净空气进口和第二洁净空气进口；所述洁净空气进口采用聚醚醚酮材质。

8.根据权利要求2所述的一种集成自由离子捕集功能的单极性颗粒物荷电装置，其特征在于：所述第一、第二和第三绝缘套筒均采用聚醚醚酮材质。

9.根据权利要求1~8任意一项所述的荷电装置的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）洁净空气通过第一洁净空气进口和第二洁净空气进口进入到第二空腔中；

（2）将高压电极的端部接入高压，放电针的尖端发生尖端放电，从而使进入到第二空腔中的洁净空气发生电离，产生大量的离子；

（3）在洁净空气流的推动下，第二空腔中的离子通过离子喷射口进入到颗粒物荷电区域；

（4）大气颗粒物由颗粒物进口进入到颗粒物荷电区域；

（5）在颗粒物荷电区域内，离子和样气中的大气颗粒物发生碰撞，离子附着在大气颗粒物上，使大气颗粒物带电，从而得到带电颗粒物；在样气气流的作用下，带电颗粒物和其余未附着在大气颗粒物上的离子进入到自由离子捕集区域；

（6）将捕集电极接入捕集电压，在自由离子捕集区域内形成捕集电场，在捕集电场的作用下，其余未附着在大气颗粒物上的离子被内腔体前盖及内腔体后盖的内壁收集；在样气气流及捕集电场的电场力作用下，带电颗粒物由荷电颗粒物出口流出。