家修理空気浄化用のフィルターを自分の手で作ります。乾燥した空気と湿った空気のための自家製清浄器

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空気浄化用のフィルターを自分の手で作ります。乾燥した空気と湿った空気のための自家製清浄器

人間の健康は肺に入る空気に直接依存します。大気中に舞い上がっている化学元素企業、交通機関、その他の汚染源からの排出が原因です。きれいな空気を吸うには、自宅用の空気清浄機を購入するか、自分で作ることができます。

すべてのクリーナーは同じように機能します。小さな塵粒子から空気を浄化します。汚染された空気が通過するフィルターを使用します。濾過後、ファンからきれいな空気を送り出します。

人気のあるフィルター:

水生、
静電気、
石炭。

デバイスを購入するか自分で構築するかの 2 つの選択肢があるので、後者を検討してみましょう。多機能な清浄機を自宅で作ることはできませんが、簡単なモデルを作ることはできます。

自作デバイスのオプション

清浄器を設計する前に検討する価値があります 気候条件使用する部屋の中。たとえば、次のような部屋の場合、通常の湿度、しかし多額のほこりの場合は、車からフィルターを取り出すことができるクリーナーが適しています。

ドライルーム用機器

空気が乾燥した部屋では、清浄機は加湿という追加の役割を果たします。人間にとって快適な湿度は40～60％です。

初心者でも自家製清浄機を作ることができます。このためには、プラスチックの容器とコンピュータークーラーが必要です。アクションプランは次のようになります。

プラスチック容器に2つの穴を開けます。ファンと浄化された空気の出口に必要です。
クーラーを蓋にねじ込みますプラスチックの容器。セルフタッピンねじはこれに適しています。
ファンを電源に接続します。 5Vまたは12Vユニットを使用できます。ユニットのパワーが大きいほど速度も速くなります。ユニットの効率はこれに依存します。
容器の中にマイクロファイバークロスを入れます。任意の生地に置き換えることができます高密度。クリーナーの中に釣り糸を入れるには、釣り糸を数列に伸ばします。
生地が容器の側面に触れないように置きます。これは空気が出口に自由に移動するために必要です。空気が清浄機を通過すると、湿った布の上にほこりが残ります。洗浄効率を高めるには、水面より上の容器の側壁に生地を吊るすための追加の穴を開けます。

ウェットルーム用機器

湿度が高い部屋は、所有者に迷惑を与えます。これは微生物、真菌、細菌の繁殖地です。 高湿度空気により物品が損傷します。これは特に家具に当てはまります。この問題に対処するには、空気を乾燥させる装置が必要です。ここでは定期的なものが必要です塩.

塩を使用する前に、オーブンで乾燥させてください。これは彼女が自分の役割を完全に果たすのに役立ちます。

空気を乾燥および浄化する清浄器を構築する場合は、乾燥室用の清浄器を構築する場合と同じ手順に従ってください。ファンを除き、その電源は 5V である必要があります。そうしないと、塩が容器全体に飛び散ります。水を3〜4 cmの塩の層に変更します。

塩をシリカゲルに置き換えることで、クリーナーの効率を高めることができます。湿気の吸収が良くなります。シリカゲルは無毒です。この物質は靴の箱に含まれています。

家の中に子供がいる場合は、シリカゲルを慎重に使用してください。乳児がその物質により中毒を起こす可能性があります。

シリカゲルは、中国のオンラインストアでさまざまなパッケージで販売されています。主な利点は、少量の使用で同じ効果が得られることです。

シリカゲルは着色されています青色、インジケーターとして機能します。水分の量が最大に達すると、物質はピンク色に変わります。クリスタルは再利用できます。これを行うには、シリカゲルを電子レンジで 8 分間乾燥させます。乾燥中の電子レンジの出力は最小限に抑えてください。

カーボンフィルターを備えたデバイス

タバコの臭いが気になる部屋には活性炭がフィルターとして使われています。空気中から取り除きます有害物質。自分の手で空気清浄機を作るには、次のアルゴリズムに従います。

200mmの下水管を77mmに切断します。 150mmの中に挿入されるパイプは75mmまでとなります。すべてのカットからバリを取り除きます。
パイプの太い方を上に向けます。プラグに最大限にフィットするようにエッジをトリミングします。
インナーパイプでやります最高額穴。
アウターパイプに直径30mmの穴を開けます。
ゴミを捨てないでください。これらはスペーサーを作ります。
両方のパイプをアグロファイバーで覆います。アグロファイバーを縫い付けて固定します。信頼性を高めるためにナイロン糸を使用してください。
外管をペイントメッシュで覆います。 2 つのクランプを使用してメッシュを縫います。
メッシュの全長を縫います。
余分なメッシュとアグロファイバーをニッパーとハサミで取り除きます。
インナーパイプをアグロファイバーで包みますが、最初に金属メッシュで包みます。
金属テープまたはトーチで端を固定します。
プラグに差し込みますインナーチューブそして安全なミネラルウールまたは建設用フォーム。パイプは厳密に中心に設置してください。スペーサーを取ることができます。
インナーパイプのエレメントをアウターパイプに取り付けます。
フィルターに活性炭を充填します。あらゆる石炭を使用できます。
石炭のほこりを取り除きます。これを行うには、ふるいにかける必要があります。

石炭は隙間ができないように充填してください。フィルターを満たすには2kg必要です活性炭。構造を均一に充填するには、定期的に振ってください。

アダプターを使用して石炭の入ったチューブを閉じます。アダプターはそのカバーになります。生じた隙間をシーラントで密閉します。

シーラントが完全に乾いたら、ダクトファンをアダプターに取り付けます。空気が清浄機に引き込まれ、デバイスを通過して部屋に戻るように挿入します。ご家庭の給気換気ダクトにフィルターを設置できます。

自分の手で空気清浄機を作るには、提示されたデバイスに従ってください。お金を節約しながらアパートをきれいな空気で満たすことができます。原始的なものを手元に持っていれば十分です建設資材そして家をきれいにしたいという願望。

どの家にも膨大な数のハウスダストの「発生源」があり、その中で、本人、布張りの家具、本、ぬいぐるみなどが第一位を占めています。そして、人が何を思いついても、塵は依然として発生し、それについては何もできません。

「技術革命」の過程で私たちの家にあふれるもの電気製品私たちは、一部の電化製品には埃がつきやすいことに気づき始めました。この機能を研究して、科学者たちは静電空気清浄機を開発しました。これは非常にシンプルで、効率的な装置は世界中で非常に人気があり、この出版物で説明します。

浄化装置の動作原理と設計

静電空気清浄機の動作原理は非常に単純です。電極上にコロナ電荷が生成され、特定の電荷を持ったイオンが生成されます。帯電したイオンは、反対に帯電した電極に向かって移動し始め、その途中で空気分子、塵、バクテリアなどを捕らえます。その後、電荷を帯びたすべてのイオンと汚染物質が電極上に沈着し、浄化された空気が電極に戻ります。部屋。

構造的には、このようなクリーナーは次のもので構成されます。

汚染された空気の吸気口と浄化された空気の排出口が設けられたハウジング。
高電圧場にさらされると空気がイオン化するフィルター、カートリッジ、またはカートリッジ。
逆の電荷を持つ電極を備えた集塵機。
制御基板と電源。

一部の静電エアクリーナーモデルには、性能を向上させ、追加の濾過ステージ (備えられている場合) に空気混合物を循環させるためのファンが含まれています。

長所と短所

このような空気清浄機の主な利点は、空気塊からサイズ 1 マイクロメートル未満の汚染物質を効率的に除去できることです。最小消費量電気。家庭用静電空気清浄機の電力が 25 ～ 45 W を超えることはほとんどありません。さらに、このようなクリーナーの使用をサポートするもう 1 つの重要な要素は、静電フィルターを交換する必要がないという事実です。静電フィルターは時々取り外して洗浄する必要があります。温水。交換可能なフィルターを必要としない空気清浄機は、運用コストを大幅に削減します。清浄機モデルにファンが装備されていない場合、可動部品がないため、完全に静かになります。これも静電気クリーナーにとって大きな利点です。

次にデメリットについて少し説明します。なぜ多くないのか - 実際にはそのうちの 1 つだけですが、非常に深刻だからです。このようなデバイスは動作中に、特定の電荷符号を持つイオンだけでなく、強力な酸化剤であるオゾンも生成します。

この低濃度のガスは驚くべき消毒特性を持っています。酸素のオゾンへの変換を制御しないと、非常に深刻な結果が生じる可能性があります。オゾンは以下に対して最も有害な影響を及ぼします。

人間の呼吸器官。
コレステロールの性質、不溶性の形態。
人間の生殖器系では、男性の生殖細胞を殺し、その形成を防ぎます。

私たちの国では、オゾンは有害物質として分類されます。上層階級危険。空気中のオゾン含有量の最大許容濃度和解 0.03mg/m3です。

静電空気清浄機を選ぶときのルール

この装置は比較的高価であるため、多くの同胞は自分の手でそれを作る方法について質問しています。もちろん、静電空気清浄機は自分の手で作ることができ、複雑なことは何もありません。少し調べれば、インターネット上でたくさんの図、説明書、さらには本を見つけることができます。（そのうちの 1 つは「Home Practitioner」、第 7 号と呼ばれます）

高電圧にもかかわらず、基本的な安全上の注意事項に従うことで感電を避けることができます。しかし、家庭でオゾン生成を制御することは非常に困難であるか、事実上不可能ですらあります。オゾンは毒性が高いため、静電空気清浄機を自分で組み立てることはお勧めしません。

メーカーがオゾン排出量に関するデータを提供している場合、コストがどれほど魅力的であっても、そのような浄化装置に注意を払うべきではありません。

誰でも作ることができる家庭用のDIY空気清浄機の動作原理は市販の装置と同じです。汚染された空気が装置（濾過システムまたは単一のフィルター）を通過し、洗浄プロセスが発生します。。

一部のフィルターでは、空気イオン化や赤外線による処理など、特殊かつまれな浄化機能が追加されている場合があります。このような追加は単一的 (高度に特殊化された) とみなされ、標準的な方法を使用した洗浄の効果は部分的にのみ強化されます。

DIY デバイス製造オプション

誰でも自分の手で空気浄化用のフィルターを作ることができます。機能する条件を事前に決定し、適切な濾過フィラーを選択する必要があります。

乾燥した部屋用のDIY空気清浄機。ドライルームとは、湿度が30％未満の部屋のことです。改善しようとすることは非常に重要です一般レベル湿度を下げず、いかなる状況でも湿度を下げないでください。小さな水を入れた容器に半分まで水を入れます。

コンテナの一方の端に、低速で動作するコンピュータクーラーまたはファンを置きます。「空気供給システム」が水に入らないように保護してください。これにより、電気ネットワークの短絡が発生する可能性があります。空気と水の相互作用（浸透）のおかげで空気は浄化され、湿度が上昇するプロセスも発生します。充填可能お湯容器内に蒸気が入り、部屋全体が蒸気で満たされます。

のために濡れた部屋。湿気の多い部屋（湿度60〜75％以上）を追加で加湿しない方が良いです。空気清浄機の場合は、上記のように水の代わりに標準的な台所用塩を使用できます。

塩の性質により、水分を吸収してきれいになります。塩が空気の流れに乗って飛び散るのを防ぐために、塩が小さな粒に砕けるのを防ぐガーゼやその他の材料で塩を覆う必要があります。

カーボンフィルター付き。十分な量の活性炭があれば、炭素フィルターを備えた独自の浄化装置を作ることができます。容器の中に石炭を置き、小さな穴を開けます（角を使用しても構いません）。

「ファン」は、容器に空気を吹き込むのではなく、容器から空気を吹き出すように配置する必要があります。次に、石炭が入っている小さな穴から入る空気だけを「ファン」が吹き出すように、容器を布で覆う必要があります。

重要！効率を高めるために、このような清浄器を持ち上げて、容器の底から空気を取り込みやすくすることができます。石炭は室内の湿度にまったく影響を与えません。

デバイスの使用ルール

デバイスのノイズが多すぎてはいけません。大きな騒音は、空気供給に問題があることを示します（エンジンが「チョーク」し、高速で動作し始めます）。これは、ファン自体の固定が失敗していることを示している可能性もあります。
濾材は定期的に交換する必要があります。忘れないでね！手作りフィルターこの手順を個人的に思い出させることはできません。に通知を入れることをお勧めします携帯電話ろ材の交換時期について。
手作りの空気清浄装置を放置しないようにしてください。どのような電化製品（特に自家製の電化製品）でも、操作する際には特別な注意と注意が必要であり、可能であれば放置すべきではありません。自家製空気清浄機に関しては、使用期間全体を通して監視する必要があります。

消費の生態学。科学と技術: ある時点で、私は家庭用電気空気清浄機 (電気集塵機) を作ることに熱中しました。これらのデバイスの動作原理をよく理解しておくことをお勧めします。

ある時点で、家庭用電気空気清浄機（電気集塵機）を作りたいという熱意が私の中で燃え上がりました。これらのデバイスの動作原理をよく理解しておくことをお勧めします。

なぜ掃除機が必要なのでしょうか？

空気中に含まれる小さな粉塵粒子 PM10 および PM2.5 は、私たちが呼吸するときに気管支、肺などの体内に侵入し、さらには血流に入る可能性があります。

世界保健機関 (WHO) によると、このような粒子による大気汚染は深刻な健康被害をもたらします。高いコンテンツそのような粒子の量（PM2.5の年平均濃度10μg/立方メートルおよび日平均25μg/立方メートルを超える；年平均20μg/立方メートルおよび日平均50μgを超える） PM10 中の /cub.m) は、呼吸器疾患、心血管系の疾患、一部のがん疾患のリスクを高めます。汚染はすでにグループ 1 の発がん物質として分類されています。

毒性の高い粒子（鉛、カドミウム、ヒ素、ベリリウム、テルルなど、および放射性化合物を含む）は、低濃度であっても危険をもたらします。

写真は静電空気清浄機に使われるコロナ放電

粉塵による身体への悪影響を軽減する最も簡単なステップは、人が約 3 分の 1 の時間を過ごす睡眠エリアに効果的な空気清浄機を設置することです。

粉塵の発生源

粉塵の主な自然供給源は、火山噴火、海洋（噴霧の蒸発）、自然火災、土壌浸食（例：砂嵐：イラクのザボル）、地震およびさまざまな土壌崩壊、植物の花粉、真菌の胞子、バイオマスの分解プロセス、等

人為的発生源には、化石燃焼プロセス (エネルギーと産業)、脆弱/バルク材料の輸送、および積み込み作業（ナホトカ「ボストーチヌイ」港、ハバロフスク地方「ヴァニノ」港を参照）、材料の破砕（鉱業、建築資材の生産、農業）、機械的修復、化学プロセス、熱操作（溶接、溶解）、操作車両（内燃機関からの排気、タイヤや路面の摩耗）。

敷地内に粉塵粒子が存在するのは、汚染された屋外空気の吸入によるものだけでなく、内部情報源：材料の破壊（衣類、リネン、カーペット、家具、建材、書籍）、調理、人間活動（表皮の粒子、毛髪）、カビ菌、イエダニなど。

手頃な価格の空気清浄機

粉塵粒子（最も危険なサイズ 10 ミクロン未満を含む）の濃度を下げるため家電製品、次の原則に基づいて取り組んでいます。

機械濾過。
空気のイオン化。
静電堆積（電気集塵機）。

機械濾過法が最も一般的です。これらのフィルターによる粒子捕捉の原理は、ここですでに説明されています。固体微粒子を捕捉するために、高効率 (85% 以上) の繊維フィルターエレメント (EPA、HEPA 標準) が使用されています。このようなデバイスは十分に機能しますが、いくつかの欠点もあります。

フィルターエレメントの高い耐水圧性。
の必要性頻繁な交換高価なフィルターエレメント。

抵抗が高いため、このような清浄器の開発者は、フィルターエレメントの広い面積を確保し、強力だが低騒音のファンを使用し、デバイス本体の隙間を取り除く必要があります（たとえ小さな空気漏れでもフィルターを迂回するため）。フィルターエレメントはデバイスの洗浄効率を大幅に低下させます)。

動作中、空気イオナイザーは部屋の空気中に浮遊する塵粒子を帯電させます。これにより、後者は電気力の影響を受けて、室内の床、壁、天井、または物体に堆積します。粒子は室内に残り、懸濁液に戻る可能性があるため、解決策は満足のいくものではないようです。さらに、この装置は空気のイオン組成を大きく変化させますが、そのような空気が人に及ぼす影響は現時点では十分に研究されていません。

静電クリーナーの動作は同じ原理に基づいています。デバイスに進入した粒子は最初に帯電し、次に電気力によって反対の電荷を帯びた特別なプレートに引き付けられます (これはすべてデバイス内で起こります)。プレートにゴミがたまるとクリーニングが行われます。これらのクリーナーには、高効率(80%以上) 粒子捕捉異なるサイズ、油圧抵抗が低く、定期的な消耗品の交換が不要です。また、一定量の有毒ガス（オゾン、窒素酸化物）の生成、複雑な設計（電極アセンブリ、高電圧電源）、収集プレートの定期的な清掃の必要性などの欠点もあります。

空気清浄機の要件

再循環空気清浄機 (このような空気清浄機は、部屋から空気を吸い込み、濾過してから部屋に戻す) を使用する場合、装置の特性 (シングルパス効率、体積生産性) と対象の部屋の容積を考慮する必要があります。そうしないと、デバイスが役に立たなくなる可能性があります。

これらの目的のために、アメリカの組織 AHAM は、シングルパス洗浄効率と浄化装置の体積生産性を考慮した CADR 指標と、特定の部屋に必要な CADR を計算する方法を開発しました。このインジケーターについてはすでにここに詳しい説明があります。

AHAM では、1 時間あたりの室内交換容積の 5 倍以上の CADR 値を持つ清浄器を使用することをお勧めします。たとえば、面積が 20 平方メートル、天井高が 2.5 メートルの部屋の場合、CADR は 20 * 2.5 * 5 = 250 立方メートル/時間 (または 147CFM) 以上である必要があります。

また、浄化装置の運転中は有害な要素を生成してはなりません。許容可能な値有害ガスの許容濃度を超える騒音レベル（電気集塵機を使用する場合）。

均一な電場

物理学の授業で覚えているのは、電荷を帯びた物体の近くでは、電界.

場の強度特性は、強度 E [ボルト/m または kV/cm] です。テンション電界– ベクトル量 (方向あり)。力の線を使用して張力をグラフィックで表現するのが通例です (力の曲線の点の接線は、これらの点での張力ベクトルの方向と一致します)。張力の大きさは、これらの線の密度によって特徴付けられます (密度が高いほど)。線が配置されているほど、この領域の張力の値は大きくなります)。

考えてみましょう最も単純なシステム互いに距離 L の位置にある 2 つの平行な金属板である電極。高電圧源からの電圧 U の電位差が板に印加されます。

L= 11mm = 1.1cm;
U = 11kV (キロボルト; 1キロボルト = 1000ボルト);

図はおおよその位置を示しています電力線。線の密度は、電極間のほとんどの空間 (プレートの端近くの領域を除く) で電圧が上昇していることを示しています。同じ値。このような一様な電場を 同種の 。この電極システムのプレート間の空間の張力の値は、次のように計算できます。単純な方程式 :

これは、電圧が 11 kV の場合、電圧は 10 kV/cm になることを意味します。このような条件下では、プレート間の空間を満たす大気は電気絶縁体（誘電体）であり、導電性を持ちません。電気したがって、電極システムには電流が流れません。実際にこれを確認してみましょう。

実際、空気にはほとんど電流が流れません。

実験用設備

実験 #1

2 つの平行プレート、均一な電場。

長さ = 11mm = 1.1cm;
U = 11 ～ 22 kV。

微小電流計の測定値は、実際に電流が存在していないことを示しています。 22 kV の電圧でも、25 kV (私の高電圧源の最大値) でも何も変化はありませんでした。

U、kV	E、kV/cm	I、μA
0	0	0
11	10	0
22	20	0
25	22.72	0

エアギャップの電気的破壊

強い電界はエアギャップを導電体に変えることができます。そのためには、ギャップ内の張力が特定の臨界（破壊）値を超える必要があります。これが起こると、空気中でイオン化プロセスが高強度で発生し始めます。主に インパクトイオン化そして 光イオン化これにより、自由電荷キャリアであるイオンと電子の数が雪崩のように増加します。ある時点で、（電荷キャリアで満たされた）導電チャネルが形成され、電極間ギャップを覆い、そこを通って電流が流れ始めます（この現象は電気的破壊または放電と呼ばれます）。イオン化プロセスのゾーンには、化学反応（空気を構成する分子の解離を含む）、一定量の有毒ガス（オゾン、窒素酸化物）の生成につながります。

イオン化プロセス

衝撃イオン化

さまざまな符号の自由電子とイオンを常に利用可能大気電場の影響下で、少量ではあるが、反対の極性の電極の方向に突入します（電子とマイナスイオンはプラスに向かって、プラスイオンはマイナスに向かって）。

そのうちのいくつかは、途中で原子や空気の分子と衝突します。

移動する電子/イオンの運動エネルギーが十分であることが判明した場合 (エネルギーが高いほど場の強度が高くなります)、衝突中に電子が中性原子からノックアウトされ、その結果、新しい自由電子と陽イオンが生成されます。形成されました。

次に、新しい電子とイオンも電場によって加速され、その一部はこの方法で他の原子や分子をイオン化することができます。したがって、電極間空間内のイオンと電子の数は雪崩のように増加し始めます。

光イオン化

衝突中にイオン化のために不十分な量のエネルギーを受け取った原子または分子は、光子の形でエネルギーを放出します（原子または分子は以前の安定したエネルギー状態に戻ろうとする傾向があります）。光子は原子または分子に吸収される可能性があり、（光子のエネルギーが電子を除去するのに十分な場合）イオン化を引き起こす可能性もあります。

大気中の平行平板の場合、電界強度の臨界値は次の方程式から計算できます。

検討中の電極システムの場合、臨界電圧 (通常の大気条件下) は約 30.6 kV/cm、破壊電圧は 33.6 kV です。残念ながら、私の高電圧源は 25 kV を超える電圧を生成できないため、空気の電気的破壊を観察するには、電極間距離を 0.7 cm (臨界電圧 32.1 kV/cm、破壊電圧 22.5 kV) まで減らす必要がありました。

実験 #2

エアギャップの電気的破壊の観察。電気的破壊が発生するまで、電極に印加される電位差を増加させます。

L = 7mm = 0.7cm;
U = 14 ～ 25 kV。

電圧 21.5 kV で火花放電の形でのギャップの破壊が観察されました。放電により光と音（カチッという音）が発生し、電流計の針が振れました（電流が流れたということです）。同時に、空気中にオゾンの匂いが感じられました（たとえば、病院の部屋の石英処理中にUVランプが作動すると、同じ匂いが発生します）。

ボルトアンペア特性:

U、kV	E、kV/cm	I、μA
0	0	0
14	20	0
21	30	0
21.5	30.71	壊す

不均一な電場

電極システムの正極板電極を、同じく負極板電極と平行に配置された直径 0.1 mm (つまり、R1 = 0.05 mm) の細いワイヤ電極に置き換えてみましょう。この場合、電位差が存在する電極間ギャップの空間では、 異質な 電界: 空間内の点がワイヤ電極に近づくほど、電界強度の値は高くなります。以下の図は、分布のおおよその図を示しています。

わかりやすくするために、電圧分布のより正確な図を構築できます。これは、平板電極が放電電極と同軸に配置された管状電極に置き換えられた同等の電極システムで行う方が簡単です。

この電極システムの場合、電極間空間の各点の電圧値は次の簡単な式から求めることができます。

以下の図は、計算された値の図を示しています。

R1 = 0.05mm = 0.005cm;
R2 = 11mm = 1.1cm;
U = 5kV;

線は、特定の距離での張力の値を特徴付けます。隣接する線の値は 1 kV/cm 異なります。

分布図から、電極間スペースの大部分では電圧の変化はわずかであり、ワイヤ電極の近くでは、それに近づくにつれて電圧が急激に増加することが明らかです。

コロナ放電

ワイヤープレーン電極システム (または、1 つの電極の曲率半径が電極間距離より大幅に小さい同様のシステム) では、電圧分布の図から分かるように、次の機能が可能です。

ワイヤ電極に近い狭い領域では、電界強度が高い値（30 kV/cmを大幅に超える）に達する可能性があり、空気中で激しいイオン化プロセスが発生するのに十分です。
同時に、電極間空間の大部分では、電界強度は低い値、つまり10 kV/cm未満になります。

この電界の構成により、空気の電気的絶縁破壊が形成され、ワイヤ近くの狭い領域に局在し、電極間ギャップは覆われません (写真を参照)。このような不完全放電を「不完全放電」といいます。 コロナ放電 、そしてそれが形成される近くの電極は コロナ電極 .

コロナ放電のある電極間ギャップでは、2 つのゾーンが区別されます。 イオン化ゾーン（または放電カバー）そして ドリフトゾーン:

イオン化ゾーンでは、名前から推測できるように、インパクトイオン化と光イオン化というイオン化プロセスが発生し、イオンが形成されます。さまざまな兆候そして電子。電極間空間に存在する電場は電子とイオンに影響を与え、これにより電子と負イオン（存在する場合）は放電電極に向かって突進し、正イオンはイオン化ゾーンから押し出されてドリフトゾーンに入ります。

電極間ギャップの主要部分（イオン化ゾーンを除くギャップ空間全体）を占めるドリフトゾーンでは、イオン化プロセスは発生しません。ここでは、電界（主にプレート電極方向）の影響を受けて漂流する正イオンが多数分布している。

電荷の方向性の移動により（正イオンは電流をプレート電極に近づけ、電子と負イオンはコロナ電極に近づけます）、ギャップに電流が流れます。 コロナ電流 .

大気中では、条件に応じて、正のコロナ放電は次のいずれかの形態をとることがあります。雪崩または ストリーマー。雪崩の形態は、滑らかな電極（例えばワイヤー）を覆う均一な薄い発光層の形で観察されます。上の写真がありました。ストリーマ形状は、電極から導かれた細い発光糸状チャネル (ストリーマ) の形で観察され、鋭い凹凸 (歯、スパイク、針) を備えた電極で発生することが多くなります。

スパーク放電の場合と同様、空気中でのあらゆる形態のコロナ放電の副作用（イオン化プロセスの存在による）は、オゾンや窒素酸化物などの有害なガスの生成です。

実験 #3

正のアバランシェコロナ放電の観測。コロナ電極 - ワイヤー、正電源;

L = 11 mm = 1.1 cm;
R1 = 0.05 mm = 0.005 cm

放電グロー:

コロナプロセス（電流の発生）は U = 6.5 kV で始まり、ワイヤ電極の表面は薄く弱い発光層で均一に覆われ始め、オゾンの臭いが発生しました。イオン化プロセスが集中するのは、この発光領域 (コロナ放電の場合) です。電圧の増加に伴い、グロー強度の増加と電流の非線形増加が観察され、U = 17.1 kV に達した時点で電極間ギャップが重なった（コロナ放電が火花放電に変化）。

ボルトアンペア特性:

U、kV	I、μA
0	0
6,5	1
7	2
8	20
9	40
10	60
11	110
12	180
13	220
14	300
15	350
16	420
17	520
17.1	重なり合う

実験 #4

負のコロナ放電の観察。電極システムの電源線を交換してみましょう（マイナス線はワイヤ電極に、プラス線はプレート電極に）。コロナ電極 – ワイヤー、負の電力。

L = 11 mm;
R1 = 0.05 mm = 0.005 cm。

グロー:

コロナは U = 7.5 kV で始まりました。負のコロナの輝きの性質は、正のコロナの輝きとは大きく異なりました。今度は、互いに等距離にある別個の脈動する発光点がコロナ電極上に現れました。印加電圧が増加すると、放電電流が増加し、発光点の数とその輝きの強度も増加しました。陽性コロナよりもオゾン臭が強く感じられました。ギャップのスパーク破壊は U = 18.5 kV で発生しました。

ボルトアンペア特性:

U、kV	I、μA
0	0
7.5	1
8	4
9	20
10	40
11	100
12	150
13	200
14	300
15	380
16	480
17	590
18	700
18.4	800
18.5	重なり合う

実験 #5

正のストリーマコロナ放電の観察。電極系のワイヤー電極をノコギリ状電極に交換し、電源の極性を元に戻してみましょう。コロナ電極 - 歯付きの正電源。

L = 11 mm = 1.1 cm;

グロー:

コロナプロセスは U = 5.5 kV で始まり、薄い発光チャネル (ストリーマ) がコロナ電極の先端に現れ、プレート電極に向けられました。電圧が増加するにつれて、これらのチャネルのグローのサイズと強度、およびコロナ電流も増加しました。オゾンの匂いは、陽性の雪崩コロナの匂いに似ていました。コロナ放電から火花放電への移行は、U = 13 kV で発生しました。

ボルトアンペア特性:

U、kV	I、μA
0	0
5.5	1
6	3
7	10
8	20
9	35
10	60
11	150
12	300
12.9	410
13	重なり合う

実験からも明らかなように、幾何学的パラメータコロナ電極と電源の極性は、電圧から電流の変化のパターン、放電開始電圧の大きさ、ギャップ破壊電圧の大きさに大きく影響します。これらがコロナ放電モードに影響を与えるすべての要因ではありません。より完全なリストは次のとおりです。

電極間空間の幾何学的パラメータ:
- コロナ電極の幾何学的パラメータ。
- 電極間距離。
コロナ電極に供給される電源の極性。
電極間空間を満たす空気混合物のパラメータ:
- 化学組成;
- 湿度。
- 温度;
- プレッシャー;
- 不純物 (エアロゾル粒子、例: 粉塵、煙、霧)
場合によっては、イオンの衝撃や光子の照射中に金属電極の表面から電子が離脱する可能性があるため、負極の材質（電子仕事関数値）が影響する場合があります。

この記事では、正のアバランシェコロナ放電についてのみ説明します。このような放電は、発生する有毒ガスの量が比較的少ないという特徴があるためです。この形放電は、マイナスコロナ放電と比較して、電気的空気浄化の効果が劣ります (マイナスコロナは、大気中に放出される前に排ガスを浄化するための産業用装置で広く使用されています)。

電気空気浄化：動作原理

電気洗浄の原理は次のとおりです。浮遊汚染物質粒子 (塵、煙、霧の粒子) を含む空気を V.p. の速度で通過させます。コロナ放電が維持される電極間ギャップ（この場合は正）を介して。

塵粒子はまずコロナ放電場で（正に）帯電し、次に電気力の作用により負に帯電したプレート電極に引き寄せられます。

粒子の帯電

電極間のコロナギャップに大量に漂うプラスイオンがダスト粒子と衝突し、ダスト粒子がプラスの電荷を帯びます。充電プロセスは主に 2 つのメカニズムを通じて実行されます。 ショック充電電界中を漂うイオンと、 拡散帯電分子の熱運動に関与するイオン。両方のメカニズムは同時に作用しますが、最初のメカニズムは大きな粒子 (サイズが 1 マイクロメートルよりも大きい) を帯電させる場合により重要であり、2 番目のメカニズムはより小さい粒子の場合に重要です。強いコロナ放電では、拡散帯電の速度が衝撃充電よりも大幅に遅くなることに注意することが重要です。

充電プロセス

衝撃帯電プロセスは、電場の影響下でコロナ電極から移動するイオンの流れの中で発生します。粒子に近すぎるイオンは、短距離にわたって作用する分子引力（イオン電荷と粒子の表面の静電誘導によって誘導される反対の電荷との相互作用によって引き起こされる鏡像力を含む）によって後者によって捕捉されます。粒子）。

拡散帯電メカニズムは、分子の熱運動に関与するイオンによって実行されます。たまたま粒子の表面に十分近いイオンは、分子の引力（鏡像力を含む）によって粒子に捕らえられるため、粒子の表面近くにはイオンが存在しない空の領域が形成されます。 :

この濃度差により、粒子表面へのイオンの拡散が起こり（空いている部分にイオンが集まりやすく）、その結果、イオンが捕捉されてしまいます。

どのようなメカニズムであっても、粒子が電荷を蓄積すると、粒子の近くにあるイオンに反発的な電気力が働き始めます（粒子の電荷とイオンの電荷は同じ符号です）。したがって、帯電率は時間の経過とともに減少します。ある時点で完全に停止します。これは、粒子の帯電限界の存在を説明します。

コロナギャップ内の粒子が受け取る電荷の量は、次の要因によって異なります。

粒子の帯電能力（帯電速度と、それを超えると粒子が帯電できない最大帯電量）。
充電プロセスに割り当てられた時間。
粒子が存在する領域の電気パラメータ（電場の強度、イオンの濃度および移動度）

粒子の帯電能力は、粒子のパラメーター (主にサイズと電気的特性) によって決まります。電気的パラメータ粒子の位置は、コロナ放電モードとコロナ電極からの粒子の距離によって決まります。

ドリフトと粒子の堆積

コロナ電極システムの電極間空間には電場が存在するため、電荷を受け取った粒子にはすぐにクーロン力 Fk が作用し始め、これにより粒子は捕集電極の方向に移動し始めます。ドリフト速度 W が発生します。

クーロン力の値は、粒子の電荷とその位置での電場の強度に比例します。

媒体中の粒子の移動により、粒子の大きさや形状、粒子の移動速度、媒体の粘度に応じて抵抗力 Fc が発生するため、ドリフト速度の増加には限界があります。。コロナ放電の場における大きな粒子のドリフト速度は電場の強さとその半径の二乗に比例し、小さな粒子のドリフト速度は電場の強さに比例することが知られています。

しばらくすると、粒子は収集電極の表面に到達し、次の力によって保持されます。

粒子上の電荷の存在による静電気引力。
分子力;
毛細管効果による力（十分な量の液体が存在し、粒子と電極が濡れる能力がある場合）。

これらの力は、粒子を引き剥がす傾向のある空気の流れを妨げます。粒子は空気流から除去されます。

ご覧のとおり、電極システムのコロナギャップは、電気的洗浄に必要な次の機能を実行します。

粒子を荷電するための陽イオンの生成。
イオンの指向性ドリフト（粒子の荷電に必要）と、荷電粒子の沈殿電極への指向性ドリフト（粒子の堆積に必要）のための電場を提供します。

それが理由です電気モードコロナ放電は洗浄効率に大きな影響を与えます。電気的洗浄プロセスは、コロナ放電によって消費される電力の増加、つまり電極に印加される電位差および/または放電電流の増加によって促進されることが知られています。前述の電極間ギャップの電流電圧特性から、そのためには電位差の降伏前の値を維持する必要があることは明らかです（さらに、これは明らかです）簡単な仕事ではない).

いくつかの要因が電気洗浄プロセスに大きな影響を与える可能性があります。

汚染物質粒子の定量的濃度が高い。イオンの欠乏（それらのほとんどは粒子上に堆積する）を引き起こし、その結果、コロナの強度が減少し、それが停止するまで（この現象はコロナロッキングと呼ばれます）、ギャップ内の電場パラメータの劣化につながります。これは充電プロセスの効率の低下につながります。
集塵電極上に塵の層が蓄積:
- レイヤーのレベルが高い場合電気抵抗、すると、漂流粒子の電荷（およびコロナ電極の極性）と同じ符号の電荷が蓄積され、次の結果が得られます。
  - コロナ放電の強度は減少し（ギャップ内の電界の変形により）、粒子の帯電プロセスおよび収集電極への粒子のドリフトプロセスに悪影響を及ぼします。
  - 帯電層は、同じ符号の電荷を持つ堆積粒子に対して反発効果を及ぼし、堆積プロセスに悪影響を及ぼします。
電気風（コロナ電極から収集電極に向かう方向の空気の流れ）は、場合によっては、粒子、特に小さな粒子の軌道に顕著な影響を与える可能性があります。

電気フィルターの電極システム

プレートに沿ってコロナ電極から遠ざかるにつれて、場の強度は減少します。従来のように、電界強度が重要な値をとる電極間ギャップ内の活性領域を選択してみましょう。この領域外では、電圧が不十分なため、電気的洗浄に必要なプロセスが無効になります。

実際の汚染粒子の移動シナリオは、前述のシナリオとは異なる場合があります。たとえば、粒子が収集電極に到達しない (a) か、または堆積した粒子が何らかの理由で収集電極から離脱する (b) 可能性があります。その後の空気の流れによる巻き込み:

明らかに、高い洗浄品質指標を達成するには、次の条件が満たされる必要があります。

あらゆる汚染粒子が収集電極の表面に到達する必要があります。
収集電極に到達した各粒子は、洗浄中に除去されるまでその表面にしっかりと保持されなければなりません。

これは、次の対策が洗浄品質の向上につながるはずであることを示唆しています。

ドリフト速度 W の増加。
空気流速Vv.p.の減少。
空気の移動方向に沿って収集電極の長さＳを増加させる。
電極間距離 L が減少し、距離 A (粒子が収集電極に到達するために乗り越えなければならない距離) が減少します。

もちろん、最大の関心はドリフト速度を向上させる可能性です。前述したように、主に電界強度と粒子の電荷の大きさによって決まります。したがって、その最大値を確保するには、強いコロナ放電を維持し、十分な滞留時間を確保する必要があります(ギャップの活性領域に粒子が少なくとも 0.1 秒間存在します (これにより、粒子はかなりの電荷を得ることができました)。

(活性領域のサイズが一定の場合の) 空気流の速度の大きさによって、ギャップの活性領域における粒子の滞留時間が決まり、その結果、帯電プロセスに割り当てられる時間とドリフトに割り当てられる時間が決まります。プロセス。さらに、速度の過度の増加は、二次飛沫の発生、つまり堆積した粒子が収集電極から引き剥がされることを引き起こします。速度の低下は装置の体積生産性の低下につながり、大幅な増加は洗浄の品質の急激な低下につながるため、流量の選択は妥協です。通常、電気集塵機の速度は約 1 m/s (0.5 ～ 2.5 m/s の範囲になる場合もあります) です。

集電極の長さ S を長くしても大きな効果は得られない前向きな効果従来の活性領域の外側の電極間ギャップの細長い部分 (コロナ電極から遠い距離) では、電界強度が低くなり、したがって粒子のドリフト速度が遅くなります。

拡張部分に追加のコロナ電極を設置すると状況は大幅に改善されますが、家庭用機器この解決策は、有毒ガスの生成に関する問題を引き起こす可能性があります (放電電極の全長が増加するため)。

このような電極配置を備えた装置は、マルチフィールド電気集塵装置 (この場合は 2 フィールド電気集塵装置) として知られており、大量のガスを精製するために産業界で使用されています。

電極間距離を小さくすると（L→*L）、経路が短くなります（*A）< A), который необходимо преодолеть частице, чтобы достигнуть осадительного электрода:

電極間距離の減少により、電位差Ｕが減少し、電極間ギャップの活性領域のサイズも減少する。これにより、帯電プロセスと粒子ドリフトプロセスに使用できる時間が短縮され、洗浄の品質が低下する可能性があります（特に帯電能力の低い小さな粒子の場合）。また、距離を短くするとコアの断面積が小さくなります。面積縮小の問題も解決できる並列設置同じ電極システム:

このような電極配置を備えた装置は、マルチセクション電気集塵機 (この場合は 2 セクション) として知られており、次の用途に使用されます。産業施設。この設計ではコロナ電極の長さが長くなり、有毒ガスの生成に問題が生じる可能性があります。

仮想の高効率電気フィルターには、おそらく多数の電界と洗浄セクションが含まれるでしょう。

このマルチセクション、マルチフィールド電気集塵機に入る各粒子には、可能な限り最大の電荷を受け取る時間があります。これは、この装置が広範囲のアクティブな帯電領域を提供しているためです。この装置は広範囲の活性蒸着領域を提供し、粒子が電極上に定着するために乗り越えなければならない距離を短縮するため、各荷電粒子は蒸着電極の表面に到達することになる。この装置は、空気中の高い粉塵レベルにも簡単に対処できます。しかし、このような電極の配置は、コロナ電極の全長が長いため、許容できないものを生成します。たくさんの有毒ガス。したがって、このような設計は、人間が呼吸するために使用される空気を浄化することを目的とした装置での使用にはまったく適していません。

この記事の冒頭では、2 つの平行平板からなる電極システムを検討しました。彼女はとても有益な特性家庭用電気集塵機で使用する場合:

電極システム内で放電が発生しない（イオン化プロセスがない）ため、有毒ガスが生成されません。
電極間空間には均一な電界が形成されるため、放電電極との等価ギャップよりも電極間ギャップの破壊強度が高くなります。

これらの特性のおかげで、この電極システムを電気フィルターに使用すると、有害なガスを生成することなく荷電粒子を効果的に堆積させることができます。
2 フィールド電極システムの 2 番目のコロナワイヤ電極をプレート電極に置き換えてみましょう。

改良された電極システムにおける空気浄化のプロセスは少し異なります。現在は 2 段階で行われます。まず、粒子は不均一な電界 (活性領域 1) を持つコロナギャップを通過し、そこで電荷を受け取ります。均一な静電場 (アクティブ領域 2) を持つギャップに入り、荷電粒子が収集電極まで確実に移動します。したがって、帯電ゾーン (イオナイザー) と堆積ゾーン (集塵機) の 2 つのゾーンを区別できます。そのため、このソリューションは 2 ゾーン電気集塵機と呼ばれます。析出ゾーンの電極間ギャップの破壊強度は、帯電ゾーンのギャップの破壊強度よりも高いため、より大きな値の電位差 U2 がそれに適用され、これにより、より大きな値の電界強度が得られます。このゾーン (アクティブ領域 2)。例: 同じ電極間距離 L=30mm の 2 つのギャップを考えます: コロナ電極とプレート電極。不均一な電界によるギャップの平均電圧の破壊値は 10 kV/cm を超えません。均一な電界によるギャップの破壊強度は約 28 kV/cm (2 倍以上) です。

帯電した塵粒子の漂流を確実にする力はその値に比例するため、場の強度を高めると清掃の品質が向上します。注目すべき点は、蒸着ゾーンの電極システムが電力をほとんど消費しないことです。さらに、場は均一であるため、強度はゾーンの全長に沿って (空気の移動方向に沿って) 同じ値になります。この特性のおかげで、沈殿ゾーンの電極の長さを長くすることができます。

その結果、アクティブな堆積領域 (アクティブな領域 2) の長さが増加し、ドリフトプロセスに使用できる時間が増加します。これにより、洗浄の品質が向上します (特に、ドリフト速度が遅い小さな粒子の場合)。
電極システムに別の改善を加えることができます。沈殿ゾーンの電極の数を増やします。

これにより、析出ゾーンの電極間距離が減少し、次のような結果が得られます。

荷電粒子が収集電極に到達するために乗り越える必要がある距離が減少します。
電極間ギャップの破壊強度が増加します（エアギャップの臨界張力の式からわかるように）。これにより、堆積ゾーンでさらに高い値の電界強度を提供することが可能になります。。

例えば、電極間距離 L=30mm での破壊電圧は約 28kV/cm、L=6mm では約 32kV/cm と 14% 高くなります。

空気の移動方向に沿った活性領域２の長さは減少しないが、これは重要である。したがって、集塵機内の電極の数を増やすことも洗浄の品質を向上させることになります。

結論

最終的に、私たちは次のような 2 ゾーン電極システムに到達しました。高品質たとえ小さな粒子であっても、浮遊粒子を除去することが最大の困難を引き起こす（帯電容量が低いため）。低い価値ドリフト速度）が低く、有毒ガスの発生レベルが低い（ポジティブアバランシェクラウンが使用されている場合）。

この設計には次のような欠点もあります。ダストの量的濃度が高い場合、コロナロック現象が発生し、清掃効率が大幅に低下する可能性があります。一般に、住宅の空気にはそれほど多くの汚染物質が含まれていないため、これは問題にはなりません。特性の適切な組み合わせのおかげで、同様の電極システムを備えたデバイスは室内の優れた空気浄化に使用できます。

情報源

高電圧技術の電気物理学の基礎。 I.P.Vereshchagin、Yu.N. ヴェレシチャーギン。 – M.: エネルギーアトミズダット、1993 年。
クリーニング産業用ガス電気集塵機。 V.N. ウジョフ。 – M.: 出版社「Chemistry」、1967 年。
産業用ガスの集塵・精製技術。 G.M.A. アリエフ。 – M.: 冶金学、1986 年。
工業用クリーニングガス: あたり。英語から – M.、化学、1981 年。
少し前に、アパートや別の職場をタバコの煙から掃除する方法について話題になりました。しかし、他の状況では、自分の手で簡単な空気清浄機を組み立てることができることがわかりました。ただし、予約しておきましょう。電気機器の設置規則と安全要件についての知識が必要です。

追加機能を備えた清浄器が必要な場合

湿度は 30 ～ 75% が正常と考えられていますが、他の種類施設にはさまざまな基準が適用されます。

この指標は、通常の乾湿計を使用してチェックできます（最も単純なものは、2 つの通常の温度計で構成され、そのうちの 1 つの作動カプセルは、湿気の多い環境一方、湿度は機器の測定値の違いによって決まります)。現代の電子機器は精度が高く、より便利であると考えられています。

部屋の湿度が基準を満たしていない場合は、ホコリを捕集するだけでなく、追加オプションとして加湿または除湿もできる空気清浄機を作る方法を検討する必要があります。

提案されたすべてのデバイスの基礎として、すでに説明したプラスチック容器と通常のコンピューターファン（クーラー）の設計を採用します。組み立てるときは、次の主な点を考慮する必要があります。
- プラスチック容器の深さは少なくとも50〜70 mmである必要があります（この数値が大きいほど、デバイス内の水を交換する頻度が少なくなります）。
- 追加のフィルターとエアレーターの役割は、容器の底に注がれた水によって果たされます。安全上の理由から、水位はファンに少なくとも 30 mm 達しないようにしてください。そうしないと、湿気がファンに侵入する可能性があります。電気部品デザイン。
- 小型ファンであっても動作により一定の振動が発生することを考慮し、クーラーは標準ボルトで確実に固定する必要があります。補強が必要な場合は、寸法に合わせてカットした板金プレートを使用できます。
- 空気が構造内を通過すると、粉塵の一部が浮遊した空気滴に沈降します。これにより、室内の空気湿度も確実に上昇します。
ちなみに、特に怠け者は、同様の原理で空気を加湿する洗濯用掃除機を使用します。

が付いている部屋の場合レベルが上がった湿気が気になる場合は、室内の空気から余分な湿気を取り除くことができる自家製空気清浄機をお勧めします。

原理的には、このような浄化装置の設計は上記の装置と実質的に変わりません。水の代わりにのみ、塩がフィルター物質として使用され、多孔質材料の層で覆われています。通常の食卓塩は吸湿性が高いため、湿気の多い部屋では塩の状態に注意してください。

空気流が塩フィルター層を通過すると、多孔質材料が塵粒子を確実に保持しながら、水蒸気が大幅に吸収されます。

このような自家製デバイスの場合、インペラの回転速度が低いファンを使用する必要があることに注意してください。

それ以外の場合は強力です気流塩の結晶が浮遊する可能性があり、その結果、動作中に発生する騒音のレベルが大幅に増加します（塩が容器の壁やファンの羽根車に当たります）。

シリカゲルはハイテク乾燥剤としても推奨されており、ブランドの靴やその他のワードローブのパッケージにそのパッケージが入っています。ただし、この試薬は水分をすぐに吸収するため、クリーナーの有効性と長期的な動作は、物質の重要な層でのみ達成できることを考慮する価値があります。このため、浄化装置本体となる容器の奥行きを大きくする必要がある。

異なる部屋の空気を浄化する必要がある場合広いエリア、その場合は工場製のユニットを購入することをお勧めします。現在、空気の加湿と除湿の両方を自動的に行うさまざまなフィルターを備えた清浄機を選択できます。

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