[發明專利]氣體環境中懸浮的微粒的靜電收集裝置及其使用

有效

• 申請號: 201210313914.4
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102962137A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 讓-馬克西姆·魯
• 申請（專利權）人: 法國原子能及替代能源委員會
• 主分類號: B03C3/45
• 分類號: B03C3/45
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及用于氣體環境（更特別地，是潮濕的或甚至非常潮濕氣體環境的）中懸浮的微粒的一種靜電收集裝置。

更特別地，其涉及一種用于在執行電暈放電效應（也稱作電暈效應）的收集裝置的收集腔室中將放電電極保持為細導線形式的解決方案。

背景技術

對存在于周圍空氣中的微粒的檢測和分析指定目前主要的關注點，無論是用于監督周圍空氣中由人類活動產生的難以量化的納米微粒的存在，還是用于明顯需要保護人們不受到空氣傳播的病原體（軍團菌、流感等）的健康問題和安全問題（生物侵蝕的檢測）。

目前存在許多裝置用于凈化（清潔）空氣和/或收集空氣中懸浮的微粒。通常，根據用來收集最初懸浮在空氣中的微粒的物理原理對所述裝置進行分類。尤其是，通過施加強電場來產生電暈放電效應的某些功能：其通常稱作電過濾器或靜電沉淀器。

靜電沉淀器（ESP）是一種通過在氣體中懸浮的微粒的路徑上施加電場來收集存在于所述氣體中的微粒的設備。更精確地，用布置得彼此靠近的兩個電極來感生所述強電場（在放電電極附近達到每厘米幾萬伏特），所述兩個電極為：第一偏振電極或放電電極，通常是導線或點的形式，被布置為面向第二電極，所述第二電極是反電極的形式，通常是圓柱形的幾何形狀。存在于這兩個電極之間的電場使位于電極間空間中的大量氣體（特別是位于放電電極周圍的大量氣體）電離。此現象稱作電暈放電效應或電暈效應。所產生的電荷在向反電極遷移過程中使待捕獲的微粒電離。然后，由此產生的帶電微粒遷移至反電極，該帶電微粒可被收集在反電極上。所述反電極通常稱作收集電極。此現象稱作電暈放電效應或電暈效應。由于所需電場的強度的原因，必須使用具有非常小的曲率半徑的放電電極，以減小利用的電壓。因此，所遇到的放電電極通常是點或導線。

但是，這種物理原理的執行首先是繁雜的，因為所需的從幾千到幾萬伏特的高電壓會導致短路，所述短路會損壞裝置本身。事實上，所述裝置需要能夠承受若干應用約束。首先，微粒懸浮于其中的空氣可能具有較高等級的濕度；因此，即使在潮濕的大氣中也需要能夠使用該裝置。其次，必須提供裝置的清潔，并且，必要時提供裝置的凈化。最后，所述裝置必須能夠允許注入微小液滴形式的液體（例如水），例如在專利申請WO2004/041412和WO?00/00291中描述的；或所述裝置必須能夠允許注入蒸汽，例如在申請WO?2007/012447中描述的，以改進其收集性能和/或改進通過靜電效應收集的微粒的實際回收。這些后面所述的裝置可稱作濕法靜電沉淀器（當液滴被注入到由該裝置處理的氣體時），或半濕法靜電沉淀器（當蒸汽被注入到該裝置中時）。

此外，當希望制造小型裝置（換句話說，可運輸或甚至便攜式的裝置）時，此物理原理的執行是特別繁雜的。事實上，在小型裝置中，已證明不容易確保放電電極與反電極（收集電極）之間的電絕緣，通常，通過將放電電極與反電極彼此隔開來獲得所述絕緣。在濕法靜電沉淀器的情況中更是如此的。

由于上述原因，在靜電沉淀器中使用的放電電極通常是點，點組合（點群，associations?of?points），或導線：

所述點具有僅保持在其一端的優點，但是，由于只在其另一端處產生電暈放電，所以，通常必須在同一收集裝置內使用多個點。這會對靜電沉淀器的小型化產生不利影響。

例如接有導線的圓柱形導體具有在其整個長度上（換句話說，在收集腔室的整個長度上）產生電暈放電區域的優點。

當所述圓柱形導體足夠大以具有足夠的比剛度（specific?rigidity）時，可僅在實際收集腔室外部的一個點處確保它們的保持，和/或通過使用具有足夠長度的保持裝置來確保足夠的電絕緣。這里可引用專利申請WO00/00291，其中示出了由支撐部14支撐的放電電極15、16、17的組件，支撐部14本身由位于收集腔室3外部且位于所述收集腔室上方的絕緣環12保持在一個點處。還可引用專利申請WO?2004/041412，其公開了若干靜電沉淀器結構，在所述結構中，由位于電極部分外部且位于所述電極部分上方的絕緣環2將放電電極1保持在收集腔室中一個點處，所述電極部分會產生實際的電暈放電效應。