等離子體空氣消毒淨化空調機的製作方法

2023-11-06 10:53:22 2

專利名稱：等離子體空氣消毒淨化空調機的製作方法
技術領域：
本發明屬於空氣消毒淨化技術領域，具體涉及等離子體空氣消毒淨化空調機。
背景技術：
隨著社會經濟的發展、科技的進步，人民的生活水平不斷提高，空調機快速進入家 庭、辦公室、商場、賓館等場所。利用空調機調節室內溫度22-28°C，給人們創造了一個舒適 的室內環境。但是開啟空調門窗都封閉，室內電器設備、裝飾材料及人員活動產生的有害氣 體、病毒、細菌及氣溶膠等汙染物；而且空調機本身的冷凝水、濾網的黴變，滋生病毒、黴菌， 使不少人得「空調病」和「不良建築綜合症」。特別是前幾年的軍團菌病、SARS、禽流感，現階 段的甲型mm流感病毒的爆發。世界衛生組織發表的最新疫情公報稱全球甲流感死亡人 數超過萬人，其中美國佔了極大部。泱泱能耗大國，空調使用率高，感染概率當然高。「病毒 無藥可解」，室內環境汙染的治理已越來越引起人們的重視，引起了國內環保專家和政府的 關注和重視。空氣中的病毒和細菌類微生物大多以分散顆粒狀的氣溶膠形式存在。空氣中氣溶 膠粒子數與空氣細菌濃度呈正比相關。據美國CDC調查表明，空氣中浮遊物中的細菌濃度 在700 1800cfu/m3時有發生感染的危險性。感染性病原體通常附在空氣中彡5 u m浮遊 微粒上，通過氣溶膠形式隨空氣流動而擴散，被感染者因吸入這種空氣而致病，造成交叉感 染。無消毒功能的空調機的使用是發生交叉感染重要因素之一。為此，專業人士對空調機進行研究改進，技術方案不外乎紫外線型、臭氧型、靜電 型、等離子體型等空氣消毒淨化裝置。靜電型空氣消毒淨化裝置利用陽極放電，使空氣中的顆粒物帶正電荷，在庫侖力 的作用下，將帶正電的顆粒物捕獲在帶負電的集塵裝置上。它由離子化裝置、集塵裝置、 送風裝置及高壓電源等部件構成，能夠捕獲oo. 01 i! m以上的微粒，風阻小，除塵效率高達 90%以上。缺點在於分解空氣中的有害細菌、病毒及有機汙染物能力是低的；細菌、病毒 與顆粒物一起被捕獲在帶負電的集塵裝置上，當電極板上的塵埃粒子積存較多而不及時清 理，有二次汙染之虞。臭氧型空氣消毒淨化裝置(有的稱高能電子型)它利用高頻電場加在介質隔離的兩個電極上作沿面放電，在電介質表面積蓄大量 的正或負電子，與空氣中的分子發生作用，產生高能量、高濃度的離子群，其中正離子能穿 透細菌細胞壁，深入細胞壁內部，破壞細胞電解質的平衡，損壞細胞膜，導致細菌、病毒的迅 速死亡。高能離子反應器工作時產生的氧離子群具有極強的氧化活性，使生物大分子如 DNA、ANA鏈斷裂，將蛋白分子結構破壞，從而殺滅微生物；它還能降解TV0C，消除異味，它有 效避免汙物殘留，無二次汙染。缺點臭氧是一種強氧化劑，不宜在有易燃、易爆氣體直接接觸的場所；臭氧的穿 透力弱，對物體縱深處細菌殺滅能力低，也不能集塵。缺點是臭氧一旦洩漏，對人體呼吸道 造成傷害，已被醫院手術室、病房逐漸淘汰。
紫外線空氣消毒淨化型(uV)紫外線滅菌採用低氣壓汞蒸汽放電管在高電壓電場作用下輻射出波長為253. 7nm 的紫外線殺滅細菌、病毒等微生物。紫外線滅菌系統把風機送來的空氣予以殺菌消毒，同時 還降解有機物和異味。主要缺點是紫外線屬於不可見光，容易洩漏，對人體眼睛、皮膚會造成傷害；紫 外線燈管工作壽命也只有8000小時。問題在於100m3房內達到衛生部關於醫院II類環境 標準，紫外線、臭氧要達到同樣消毒效果的能耗相仿，為160-240W;特別是上述缺陷的存 在，這也是目前醫院很少採用的原因。等離子體型空氣消毒淨化裝置現有的空調機用的等離子體反應器是由正電極、負電極板、絕緣支架和外殼組成。 正電極的結構主要有金屬絲、鋸齒狀或尖針狀幾種。室內空氣處於常溫、常壓狀態下，選用耐氧化細金屬絲、鋸齒狀或尖針狀結構作為 放電正電極，金屬板作為負電極，這類極不對稱放電極的反應器作電暈放電產生等離子體 進行空氣消毒淨化時，細金屬絲電暈放電均勻，產生等離子體濃度高，理應是一種優先。但 是，細金屬絲結構作為放電正電極的等離子體反應器進行空氣消毒淨化，市場上以前出現 過，現在的近三年卻是銷聲匿跡，被鋸齒狀或尖針狀結構作為放電正電極的反應器所取代。原因是目前等離子體反應器設計不合理構成等離子體反應器的放電正電極選用 細金屬絲容易被燒斷。為此，放電正電極大多選用不鏽鋼製成鋸齒狀或尖針狀結構。雖然 鋸齒狀或尖針狀不容易被燒斷，但是它們處於的尖端放電形成放電流注，在暗室中可以看 到正電極與負電極之間有一條0 0. 2mm左右的紫藍光細線一這是空氣中放電不均勻現象。 在紫藍光線附近等離子體濃度高，空氣中的氧氣和氮氣容易被激活，生成臭氧及氮氧化物 等不利因素；而離開紫藍光線稍遠處的等離子體濃度低，空氣消毒淨化效果就差。這類反 應器的消毒效果受臭氧及氮氧化物濃度的制約，這也是目前專業技術人員感到最棘手的難 題。還有一個嚴重缺陷是工作不到幾個月，鋸齒狀或尖針狀放電尖端因濺射效應而變鈍。由 於正電極的曲率半徑越大，起暈電壓越高，放電電流隨之減小，空氣消毒淨化效率當然會降 低。這種衰退現象潛移默化，等離子體濃度降低不容易被使用者發現。反應器雖然還在工 作，卻形同虛設。等離子體型空氣消毒淨化裝置的消毒淨化效果顯著，比上述幾類無論如何從殺滅 細菌、病毒等微生物；降解有機物及捕獲顆粒物這三方面都不遜色。前幾年這方面的論文、 專利比較多，但是近四、五年市場上逐漸被鋸齒狀放電電極的靜電型空氣淨化空調所取代。 據調查分析，主要原因是等離子體型空氣消毒淨化裝置內的放電正電極的金屬絲容易斷， 改成鋸齒狀放電電極的臭氧太濃，效率低之故。例如申請號為200710015213. 1，
公開日:2008年12月24日，發明名稱《一種新 型空調空氣淨化器》，獨立權利要求載明包括殼體、氣窗、光淨化器件所構成，其特徵在於 光淨化器件設置在殼體內的管架上，光淨化器件是由玻參管和激發光源所構成，激發光源 設置在玻參管的管室內，光淨化器件的玻參管，其管壁表面設有光催化層。所說的催化層為 納米Ti02、Si02或金屬離子的複合材料。該發明殺滅細菌、病毒等微生物和降解有機物、異味有效。但是設有玻參管和激發 光源，紫外線對人體眼睛、皮膚會造成傷害；玻參管工作壽命短，激發光源能耗大是不言而
5喻的。再如申請號為200610044696. 3，申請日2006年6月8日，發明名稱《空調淨化 消毒器》，權利要求書載明一種空調淨化消毒器，其特徵在於包括分體櫃式空調器的主機 和櫃機，櫃機內裝有冷凝器和風機，櫃機機殼上部有出風窗，下部有進風窗，前面有控制面 板，風機與進風窗相對應，在風機的上方與出風窗之間依次設置有靜電收塵裝置和吸附過 濾器。靜電收塵裝置包括鋸齒狀放電電極、管狀收塵電極和管狀放電電極，鋸齒狀放電電極 與管狀收塵電極間形成放電區，管狀放電電極和管狀收塵電極間形成收塵區。該發明的鋸齒狀放電電極工作壽命長，有淨化消毒效果，除塵效率高。缺點在於是 尖端放電，放電不均勻，易生成臭氧及氮氧化物等不利因素；分解有害細菌、病毒及有機汙 染物能力低，有二次汙染之虞。

發明內容
本發明是為了解決現有技術的缺陷，提供既能調節室內合適溫度，又能殺滅細菌、 病毒，降解有機化合汙染物，去除顆粒狀的氣溶膠，無二次汙染；而且節能，可靠性好、工作 壽命長的等離子體空氣消毒淨化空調機。為了達到上述目的，本發明所設計的等離子體空氣消毒淨化空調機，包括室內櫃 機和室外主機，室內櫃機內設有等離子體反應器、脈衝電源、風機、控制器、進風口、出風口、 空氣過濾器、導風板、熱交換器，均安裝在外殼內；等離子體反應器設在風機的出風口，風機 安裝在導風板上，脈衝電源的高壓輸出端與等離子體反應器作電連接，控制器的輸出端分 別與脈衝電源和風機的電源輸入端電連接，等離子體反應器與熱交換器設置在風道中。所 述的等離子體反應器內設有正電極和負電極，正電極是由若干條耐氧化的金屬帶設在同一 平面內按等距離平行排列製成一個組件，共計n組(n為50以內整數)；所述的負電極是鋁 板或不鏽鋼板製成，共計n+1塊，正電極設置在相鄰兩塊負電極中間部位。等離子體反應器 內還設有若干條由鋁棒或不鏽鋼條製成的阻止微放電導電軌，所述的正電極金屬帶的兩端 是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置上的；阻止微放電導電軌的兩端各設置一個 絕緣連接物，並固定在反應器外殼相對應的安裝孔中；若干條阻止微放電導電軌用耐氧化 導線作電連通。優選地，所述的阻止微放電導電軌上設有等距離排列的凸部，正電極的兩端是分 別固定在相對應導電軌上的凸部頂端；阻止微放電導電軌的凸部上下對稱兩個設為一組， 每根阻止微放電導電軌的凸部設n組，凸部頂端設置向外側彎頭；正電極兩端設有不鏽鋼 連接框，不鏽鋼連接框中間衝成方孔，所述的凸部109頂端彎頭套入不鏽鋼連接框方孔內； 所述的負電極靠反應器外殼邊的上、下兩端各設一個凸出的負電極固定梢，反應器外殼對 應處開凹槽對接緊固。優選地，所述的阻止微放電導電軌上設有等距離排列的凹部，凹部設n組，正電極 金屬帶的兩端是分別固定在相對應阻止微放電導電軌的凹部；阻止微放電導電軌的兩端 再與正交設置在反應器四周的四根正電極金屬支架固定，並作電連通；正電極金屬支架的 外緣設有若干個圓筒狀的阻止微放電導電軌固定圈，阻止微放電導電軌固定圈等距離隔開 相鄰的阻止微放電導電軌；每根正電極金屬支架的上、下兩端各設一個絕緣連接物與反應 器外殼相對應的安裝孔固定，再設絕緣連接物固定栓把絕緣連接物緊固在金屬反應器外殼上。優選地，所述的負電極表面是氧化處理的鋁板製成，負電極的兩面敷設納米級 Ti02。優選地，所述的脈衝電源2內設有一個半導體開關管Ql和脈衝升壓變壓器216，半 導體開關管Ql和脈衝升壓變壓器是按單端反激式逆變電路設置的；所述的半導體開關管 Ql的漏極D與脈衝升壓變壓器的初級線圈同名端al連接，開關管Ql的源極S經限流電阻 器Rl與輸入直流電源DC負極連接，初級線圈異名端bl連接輸入直流電源DC正極；初級線 圈和次級線圈的同名端al、a2和異名端bl、b2是反向設置的。優選地，所述的脈衝升壓變壓器設有一個多槽絕緣線圈骨架，次級線圈是分三段、 五段至七段繞制在多槽絕緣線圈骨架相對應的凹槽內串聯而成；每個線包的上端各設有一 個高壓快恢復二極體，高壓快恢復二極體的正極接在低電位線包的末端，高壓快恢復二極 管的負極接在高電位線包的起始端；所述的初級線圈和次級線圈的內孔中設有磁芯作電磁 耦合，磁芯的磁迴路中設有磁氣隙；所述的磁芯最佳設計用鐵基超微晶鐵心，也可以設置鐵 氧體磁心。優選地，所述的開關管Ql的G極設有驅動電路IC，驅動電路IC內設有振蕩器ZTC、 誤差放大器WCF和比較器PWM，驅動電路IC是製成一個模塊；也可以選用開關電源控制集 成電路UC3842類替代。優選地，所述的製成正電極是由耐氧化的高電阻電熱合金製成，也可以是鐵鉻 鋁合金材料製成；正電極的鎳鉻金屬帶的牌號為Cr20Ni80的高電阻電熱合金，也可以 是鐵鉻鋁材料的牌號為0Cr27A17Mo2的高電阻電熱合金；金屬帶寬度是l-2mm，厚度是 0. 05mm—0. 20mmo本發明與現有技術相比具有以下的有益效果本發明等離子體空氣消毒淨化空調機設有室內櫃機和室外主機，室內櫃機內設有 等離子體反應器、脈衝電源、風機、熱交換器等，既能消毒淨化，又能調節室內空氣溫度。尤其是等離子體反應器內設有正電極是由耐氧化的金屬帶設在同一平面內按等 距離平行排列製成；負電極是鋁板或不鏽鋼板製成，還設有若干條由鋁棒或不鏽鋼條製成 的阻止微放電導電軌，正電極的兩端是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置上的。 所以與現有技術相比，等離子體反應器內微放電效應被阻止，使每根正電極在脈衝電源強 電場中作穩定的電暈放電，獲得高強度等離子體。與放電極是鋸齒狀或尖針狀的處於尖端 放電狀態相比，金屬帶的正電極是沿著帶狀四周均勻放電，獲得等離子體強度是鋸齒狀或 尖針狀的2-4倍，能高效殺滅細菌、病毒，又能降解TV0C，消除異味。等離子體反應器內的 高壓靜電場能吸附粒徑小至0. 01 μ m顆粒狀的氣溶膠。經實測在20m3密封房間空氣中人工噴染的白色葡萄球菌，一臺額定功率為7W的 本發明工作20min後的殺滅率為99. 98%以上，工作40min的殺滅率可高達100%。甲醛降 解率98. 7%，懸浮粒子數彡350個/L(Φ彡0. 5 μ m)，空氣中留存臭氧量彡0. 02mg/m3。再是本發明設計的脈衝電源的輸出高壓脈衝上升時間短。經研究，在室內環境中 為使呈容性的等離子體反應器產生多的高能電子，激發氣體分子進行電離或離解，產生強 氧化性的自由基，最好採用窄脈衝(脈寬幾μ S、上升時間為幾十至幾百nS)放電電流。在 極短的時間內，電子被加速成為高能電子，而其它質子較大的離子由於慣性作用，在脈衝瞬間來不及被電子加速而基本保持靜止。空氣中的氮氣和氧氣不會被激活，產生的臭氧和氮 氧化物< 0. 02mg/M3，實測結果驗證上述研究成果。開發本發明重點關注的是正電極的金屬帶在反應器中作電暈放電時，引起濺射 導致電極損耗後，金屬帶損耗處因缺損後距離負電極板拉遠，放電電流自然減小；反之金屬 帶損耗較少部位放電電流自動增大。這樣，正電極損耗處於自我調節狀態，進一步延長其工 作壽命，正電極的有效工作壽命可達8-12年，獲得意想不到的效果。本發明既能調節室內溫度，又能高效殺滅細菌、病毒，降解TV0C，消除異味，去除顆 粒狀的氣溶膠，無二次汙染；而且節能，可靠性好、工作壽命長。本發明的又一個研究成果是發現等離子體反應器內的「微放電現象」及提出阻止 微放電的導電軌技術方案。等離子體用於空氣消毒淨化設備是近十幾年事，以前的等離子體反應器正電極選 用電暈放電優良的細金屬絲，但是近幾年被鋸齒狀或尖針狀結構所取代。鋸齒狀或尖針狀 結構是靜電型空氣消毒淨化設備首選，用於等離子體反應器不理想。究其原因是細金屬絲 放電壽命大都在三、四個月，凡是正在實施等離子體反應器放電正電極選用鋸齒狀或尖針 狀結構的空氣消毒淨化器的生產廠家，以前多數做過金屬絲作為正電極的等離子體反應 器。就是因為「斷絲」才無可奈何改成尖針狀、鋸齒狀電極的。中國發明專利申請號為200710038821. 4，發明名稱《拼裝積木式窄間距靜電場裝 置》說明書首頁就提出「細線容易斷線的缺陷極大地影響了裝置的可靠性。」在該發明的技 術方案中提出一種拼裝積木式窄間距靜電場裝置，包括放電極(放電極即為正極)、收塵 極(收電極即為負極)和絕緣子，放電極與收塵極間隔平行排列，放電極兩端連接放電極連 接件，放電極的下部為鋸齒狀，放電極的上部為管狀，鋸齒狀放電極與收塵極形成收塵區， 收塵極兩端連接收電極連接件，放電極連接件和收電極連接件分別連接在絕緣子上。上述發明創造的「放電極的下部為鋸齒狀」是不得已而為之。寧可犧牲消毒淨化 效果，以換取消毒淨化器的工作壽命的技術方案是一種偏見。經過調查分析多數技術人員為了解決等離子體反應器正、負電極之間的絕緣問 題，選用絕緣材料作支架直接固定等離子體反應器金屬絲的正電極。研究表明介電常數高 的絕緣材料對隔離高電位的正、負極是有好處，致命弱點是在等離子體反應器內就會產生 「微放電現象」。介電常數越高的材料，其表面微放電現象愈甚。為了提升消毒淨化效果，往 往提高等離子體反應器的外加電源電壓，是正電極周圍形成的強電場，在等離子體的催化 作用下導致金屬絲與絕緣材料接觸區域局部產生微放電。這種微放電現象產生的高能電子 對絕緣材料和金屬導電材料分子的電離和離解起到直接作用，分解產物是它們的氧化物及 水。這就是等離子體反應器的放電正電極選用細金屬絲容易被燒斷的根源所在。現有技術 中等離子體反應器的正電極選用細金屬絲容易被燒斷的根本原因一微放電效應沒有被發 現，對其物理上的原因也不明確，因而也就找不出解決阻止微放電效應的技術方案。本發明 的「等離子體反應器內還設有若干條由鋁棒或不鏽鋼條製成的阻止微放電導電軌，所述的 正電極的兩端是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置上的」，就是根據這一等離子 體反應器內「微放電效應」作出的。由此可見，本發明對於所屬技術領域的技術人員是非顯而易見的，並能夠產生預 想不到的技術效果。


圖1是本發明等離子體空氣消毒淨化空調機剖面結構示意圖；圖2是本發明的等離子體反應器半剖面的立體結構圖；圖3是本發明的阻止微放電導電軌結構示意圖；圖4是本發明的等離子體反應器另一實施例的立體結構圖；圖5是本發明的脈衝電源電原理圖；圖6是本發明的脈衝升壓變壓器結構示意圖；圖7是本發明的脈衝升壓變壓器電路圖；圖8是本發明脈衝升壓變壓器輸出高壓放電電流波形圖。主要部件附圖標記說明I"等離子體反應器2_脈衝電源 3-風機
4-控制器5-進風口 6-出風口
8-外殼10-空氣過濾器12-導風板
13-壓縮機15-熱交換器
101-正電極102-負電極103--阻止微放電導電軌
104-正電極金屬支架105-絕緣連接物106--絕緣連接物固定栓
107-導電軌固定圈108-反應器外殼109--凸部
110-不鏽鋼連接框111-負電極固定梢212--多槽絕緣線圈骨架
214-初級線圈215-次級線圈216--脈衝升壓變壓器
217-高壓快恢復二極1r 218-磁氣隙
具體實施例方式下面參照附圖對本發明的實施例作進一步的詳細描述。實施例1 圖1是本發明等離子體空氣消毒淨化空調機剖面結構示意圖；圖2是本發明的等 離子體反應器半剖面的立體結構圖；圖3是本發明的阻止微放電導電軌結構示意圖。等離子體空氣消毒淨化空調機，包括室內櫃機和室外主機，室外主機裝有壓縮機 和散熱風扇，室內櫃機與室外主機用銅管氣密連接，銅管內設有傳熱媒介物。室內櫃機內設 有等離子體反應器1、脈衝電源2、風機3、控制器4、進風口 5、出風口 6、空氣過濾器10、導 風板12、熱交換器15，均安裝在外殼8內。等離子體反應器1設在風機3的出風口，風機3 安裝在導風板12上，脈衝電源2的高壓輸出端與等離子體反應器1作電連接。控制器4的 輸出端分別與脈衝電源2和風機3的電源輸入端電連接，等離子體反應器1與熱交換器15 設置在風道中。所述的等離子體反應器1內設有正電極101和負電極102，正電極101是 由若干條耐氧化的金屬帶設在同一平面內按等距離平行排列製成一個組件，共計η組(η為 50以內整數)。負電極102是鋁板或不鏽鋼板製成，共計η+1塊，正電極101設置在相鄰兩 塊負電極102中間部位。等離子體反應器內還設有若干條由鋁棒或不鏽鋼條製成的阻止微 放電導電軌103，正電極101金屬帶的兩端是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置 上的。阻止微放電導電軌103的兩端各設置一個絕緣連接物105，並固定在反應器外殼108相對應的安裝孔中；若干條阻止微放電導電軌103用耐氧化導線作電連通。等離子體反應 器的進風口可加設一中效空氣過濾器，以減輕等離子體反應器的顆粒物吸附量。若干條耐氧化的金屬帶的正電極101的電暈放電電場是沿著正電極101的徑向 四周分布均勻。在實施中選用同體積的上述不同結構正電極的反應器，正、負電極放電距 離也相同，包括電源配置等條件，耐氧化的金屬帶正電極101製成的反應器所產生的等離 子體濃度是鋸齒狀或針尖狀正電極的反應器的二倍以上，而且測定的臭氧指標只是鋸齒 狀或針尖狀的正電極反應器的四分之一，符合國家關於《室內空氣品質標準》中的臭氧量 (0. 16mg/m3 的規定。必須說明的是本發明的反應器外殼108與負電極102平行的兩邊還兼任負電極功 能，不但結構精巧簡單，節省材料；而且整體牢固，性能穩定。實施例2 本發明的阻止微放電導電軌103上設有等距離排列的凸部109，正電極101的兩端 是分別固定在相對應導電軌上的凸部109頂端；阻止微放電導電軌103的凸部109上下對 稱兩個設為一組，每根阻止微放電導電軌103的凸部109設η組，凸部109頂端設置向外側 彎頭。正電極101兩端設有不鏽鋼連接框110，不鏽鋼連接框110中間衝成方孔，所述的凸 部109頂端彎頭套入不鏽鋼連接框110方孔內。負電極102靠反應器外殼108邊的上、下 兩端各設一個凸出的負電極固定梢111，反應器外殼108對應處開凹槽對接緊固。負電極鋁板厚度設1 2. Omm,表面氧化處理，工作壽命長，外觀亮麗。或製成負電 極102的不鏽鋼板厚度0. 5 1. 5mm。實施中用焊接技術，有翹邊現象出現。把負電極102 彎邊擰鑼釘會出現裝配誤差，工藝上都不如本優先實施例。所述的凸部109頂端彎頭套入不鏽鋼連接框110方孔內；凸部109是厚度0. 3 Imm的不鏽鋼彈性片。組裝時，把不鏽鋼連接框110與正電極101兩端依照所設計長度加 工好，再把兩端的不鏽鋼連接框110套入相應的阻止微放電導電軌的凸部109彎頭，操作簡 便，技術指標一致性好。本發明所述的每組上下對稱的兩個凸部109彎頭處是按同極性屏蔽效應距離設 計的，每根正電極101的金屬帶之間距離範圍是按10 30mm排列。正電極101與負電極 102之間的放電距離設計範圍是6 20mm。正電極101與負電極102之間的距離是根據外 加高壓電源的電場強度設定的。實施例3 如圖4所示，所述的阻止微放電導電軌103上設有等距離排列的凹部，凹部設η 組，正電極101的兩端是分別固定在相對應阻止微放電導電軌103的凹部；阻止微放電導電 軌103的兩端再與正交設置在反應器四周的四根正電極金屬支架104固定，並作電連通；正 電極金屬支架104的外緣設有若干個圓筒狀的阻止微放電導電軌固定圈107，阻止微放電 導電軌固定圈107等距離隔開相鄰的阻止微放電導電軌103 ；每根正電極金屬支架104的 上、下兩端各設一個絕緣連接物105與外殼108相對應的安裝孔固定。再設絕緣連接物固 定栓106把絕緣連接物105緊固在金屬反應器外殼108上。凹槽的寬度和深度與正電極101的金屬帶相配合，優點是定位精確，金屬帶在空 氣流中不易晃動，加工工藝比阻止微放電導電軌103上設凸部109簡單；缺點是無彈性，工 作時間久，正電極101的金屬帶會鬆弛。
導電軌固定圈107的長度按減小同極性電磁場相互屏蔽作用的要求設定。試驗表 明相鄰的兩條正電極距離過小(本例 30mm時)，佔用空間大，又會使等離子體濃度下降。 阻止微放電導電軌103、正電極金屬支架104和導電軌固定圈107都是由鋁或不鏽鋼材料制 成。導電軌固定圈107內孔直徑大於正電極金屬支架104外徑0. 1—0. 2mm。負電極102的上、下兩端是固定在金屬製成的反應器外殼108內壁上，並作電連 通。絕緣連接物105由塑料嵌金屬件製成，並與正電極金屬支架104兩端的螺紋相配合。絕 緣連接物105設定直徑大於正電極與負電極放電距離時，直接與金屬外殼相對應的安裝孔 固定。當絕緣連接物105設定直徑小於正電極與負電極放電距離時，由絕緣連接柱固定栓 106把絕緣連接物105緊固在金屬反應器外殼108上。等離子體反應器整體精巧、牢固。實施例4 所述的負電極102表面是氧化處理的鋁板製成，負電極102的兩面敷設納米級 Ti02。利用等離子體反應器自身發出的紫外線激發TiO2,消毒因子是低溫等離子體加激發 TiO2所產生的自由基。等離子體和自由基是雙重高效殺滅細菌病毒，降解揮發性有機化合 物、汙染物；還省去紫外線燈管和鎮流器，獲得意想不到的效果。所述的納米級TiO2是帶隙能3. 2eV的銳鈦礦型催化劑，帶隙能值高。特別強調的是等離子體反應器負電極102表面氧化處理的鋁板製成，上面層面容 易敷設Ti02。氧化處理生成的Al2O3層面薄，在18KVP_Pf脈衝高壓電場中不影響電暈放電。 當等離子體反應器作電暈放電時，反應區發出的藍光含有紫外線，波長為300--400nm，光強 峰值位於357nm。而TiO2的禁帶寬度是3. 2eV，對應紫外線波長閾值是387. 5nm。實驗表明 TiO2作空氣消毒淨化時，催化光源波長最好是< 387. 5nm，反應區發出的紫外線波長峰值位 於357nm是符合這一條件的。這樣一來，紫外光源就可省掉，避免了紫外線放電燈損壞、對 人體的傷害及紫外光源耗電量大的弊端。二氧化鈦(TiO2)光催化淨化技術是高科技前沿淨化技術。光觸媒是利用光源做 催化反應促進有機物分解的光半導體物質，二氧化鈦在紫外光線作用下，光源的能量激發 TiO2周圍的氣體分子產生活性極強的自由基。這些氧化能力極強的自由基幾乎可以分解絕 大部分有機物質與部分無機物質，產生具有強氧化能力的空穴，其能量相當於15000K的高 溫；自由基還能破壞細菌的細胞膜，使細胞質流失，進而氧化細胞核，而殺死細菌。它可以直 接殺滅細菌和徹底分解有機物為CO2和H2O等無機無害小分子，達到殺菌，除臭，空氣淨化的 效果。目前常用的光觸媒是氧化能力極強的超微粒子化的二氧化鈦，檢測中心檢測結果表 明光觸媒對常見的細菌的殺滅率在99%以上。本發明的光觸媒二氧化鈦(TiO2)光催化淨化技術，是依靠等離子體反應器本身產 生紫外線的照射催化作用，避免紫外線放電燈容易損壞及耗電大的弊端；特別是使殺滅細 菌和分解有機物效果加倍。實施例5 圖5是本發明的脈衝電源電原理圖；圖6是本發明的脈衝升壓變壓器結構示意圖； 圖7是本發明的脈衝升壓變壓器電路圖。圖中所示所述的脈衝電源2內設有一個半導體開關管Ql和脈衝升壓變壓器 216，本發明的半導體開關管Ql和脈衝升壓變壓器是按單端反激式逆變電路設置的，逆變輸出的窄脈衝電流上升速率高，產生的臭氧和氮氧化物< 0. 02mg/M3。半導體開關管Ql的漏極D與脈衝升壓變壓器216的初級線圈214同名端al連接， 開關管Ql的源極S經限流電阻器Rl與輸入直流電源DC負極連接，初級線圈214異名端bl 連接輸入直流電源DC正極；初級線圈214和次級線圈215的同名端al、a2和異名端bl、b2 是反向設置的。脈衝升壓變壓器216設有一個多槽絕緣線圈骨架212，次級線圈215是分三 段、五段至七段繞制在多槽絕緣線圈骨架212相對應的凹槽內串聯而成。每個線包的上端 各設有一個高壓快恢復二極體217，高壓快恢復二極體217的正極接在低電位線包的末端， 高壓快恢復二極體217的負極接在高電位線包的起始端。脈衝電源2與等離子體反應器正 電極101用高壓導線213連接。本發明所設計按單端反激式逆變電路設置，獲得高頻窄脈衝驅動電流，在呈容性 的等離子體反應器工作中不會出現打火之類故障。必須說明的是，反激式逆變器除了完成 升壓任務，還使與之連接的等離子體反應器與市電隔離，反應器的負電極和外殼可以直接 安全接地，電磁屏蔽性能更好。同時獲得意想不到的有益效果是反激式逆變器輸出的脈衝電流是Ql在關斷時 使存儲在脈衝升壓變壓器初級繞組內的磁能瞬間釋放，獲得18KVP_P，工作頻率40KHZ，脈衝 寬度4 μ S，上升時間70nS的窄脈衝高壓電暈放電電流；再是當等離子體反應器意外短路， 由於反激式脈衝變壓器的隔離作用，即脈衝發生器關閉時脈衝變壓器的次級才導通輸出， 因而脈衝電源的半導體開關管工作是安全的，保護電路只作輔助用。此設計可靠性高，開關 管可以選用耐壓600V的普通功率半導體管。實施例6 所述的初級線圈214和次級線圈215的內孔中設有磁芯作電磁耦合，磁芯的磁回 路中設有磁氣隙218 ；所述的磁芯最佳設計用鐵基超微晶鐵心，也可以設置鐵氧體磁心。鐵 氧體的電感係數低，線圈繞組要增加，損耗當然也大。初級線圈214是繞在初級絕緣線圈骨架211內，初級絕緣線圈骨架211和多槽絕 緣線圈骨架212的內孔中設有鐵基超微晶鐵心作電磁耦合。鐵基超微晶鐵心的磁迴路中設 有磁氣隙218，磁氣隙218的設置寬度是0. 15-0. 4mm，是根據工作頻率和輸出功率予以調 整。高壓快恢復二極體217將次級線圈215每個線包作高頻隔離，繞組的分布電容是按指 數下降，有利於提高輸出脈衝的上升沿和下降沿的速率；還可以降低對高壓快恢復二極體 217的反向耐電壓要求，既降低成本、又增加工作可靠性，獲得意想不到的效果。高壓快恢復二極體217的耐電壓參數至少是12KV，恢復時間小於80nS。實施例7 所述的開關管Ql的G極設有驅動電路IC，驅動電路IC內設有振蕩器ZTC、誤差放 大器WCF和比較器PWM，驅動電路IC是製成一個模塊；也可以選用開關電源控制集成電路 UC3842類替代。另一種技術方案是選用開關電源控制集成電路ICl包括開關管是合用一塊單片 集成電路T0P225或T0P224製成，或是性能更好的單片五端開關電源ICl包括MC33374制 成。本發明所述的脈衝升壓變壓器216初級線圈設有瞬變二極體Dl和快恢復二極體 D2，反向串聯後與初級線圈214並聯，瞬變二極體Dl的正極與電源正輸出端DC連接，電容器Cl與瞬變二極體Dl並連。快恢復二極體D2的正極與開關管Ql漏極連接。瞬變二極體 Dl吸收Ql關斷時產生的反向超過閾值的峰值電壓，起箝位作用。本實施例當市電電壓為 220V時，瞬變二極體Dl優選1. 5KE250A型，工作電流4. 2k,限幅電壓237—263V。本發明脈衝電源2工作原理市電由整流電路橋式整流，濾波電容器濾波得到直流電源DC。當開關管Ql被PWM 脈衝激勵而導通時，直流電源DC施加到脈衝升壓變壓器216初級線圈的兩端，此時初級線 圈214相當於一個純電感，流過初級線圈214的電流線性上升，電源能量以磁能形式存儲在 初級線圈214的電感中；脈衝升壓變壓器216次級高壓快恢復二極體217因反向而截止。 當開關管Ql截止時，由於電感電流不能突變，初級線圈214兩端電壓極性瞬間反向，次級線 圈215上的電壓極性顛倒使高壓快恢復二極體217正嚮導通，初級線圈214儲存的能量瞬 間釋放，傳送到次級線圈215升壓，產生高壓窄脈衝電流，提供給外接的等離子體反應器作 電暈放電。流經等離子體反應器的工作電流取樣送至驅動電路IC內的誤差放大器WCF和比 較器PWM處理。當等離子體反應器工作時被損壞、老化、短路時的異常狀態信號電流經過處 理，比較器PWM的輸出脈寬為零，開關管Ql被關閉，實現自動保護。同樣，當等離子體反應 器的工作電流因負載大小而變化，比較器PWM的輸出脈寬也改變，控制開關管Ql導通時間， 實現自動調整脈衝電源2輸出功率，使等離子體反應器作穩定的電暈放電。圖8是本發明脈衝升壓變壓器216輸出高壓放電電流波形圖。此放電電流波形是 在脈衝升壓變壓器216的輸出端外接等離子體反應器接地端的取樣電阻器上測得的。數字 式示波器顯示表明脈衝佔空比為16%，脈衝寬度是3uS，脈衝上升時間為70nS。本發明脈 衝變壓器輸出高壓放電電流波形一致性好，等離子體反應器的電暈放電穩定。實施例8:所述的製成正電極101是由耐氧化的高電阻電熱合金製成，也可以是鐵鉻鋁合 金材料製成；正電極101的鎳鉻金屬帶的牌號為Cr20Ni80的高電阻電熱合金，也可以 是鐵鉻鋁材料的牌號為0Cr27A17Mo2的高電阻電熱合金；金屬帶寬度是l-2mm，厚度是 0. 05mm—0. 20mmo本發明是專為空氣消毒淨化空調機設計，本發明可用於包括醫院、潔淨室、辦公 樓、商場、賓館、影劇院、機場、地鐵及家庭等場所的空調空氣消毒淨化。以上所述，僅僅是參照附圖的實施例對本發明作了進一步說明，並非對本發明的 限定。在本發明的關於金屬帶正電極電暈放電、阻止微放電導電軌、等離子體反應器自身紫 外線激發TiO2等的技術理念範圍內，本領域技術人員可以按上述揭示的內容作出各種方式 簡單變形或等同替代，均屬於本發明技術方案的範圍內。
1權利要求
等離子體空氣消毒淨化空調機，包括室內櫃機和室外主機，室內櫃機內設有等離子體反應器(1)、脈衝電源(2)、風機(3)、控制器(4)、進風口(5)、出風口(6)、空氣過濾器(10)、導風板(12)、熱交換器(15)，均安裝在外殼(8)內；等離子體反應器(1)設在風機(3)的出風口，風機(3)安裝在導風板(12)上，脈衝電源(2)的高壓輸出端與等離子體反應器(1)作電連接，控制器(4)的輸出端分別與脈衝電源(2)和風機(3)的電源輸入端電連接，等離子體反應器(1)與熱交換器(15)設置在風道中；其特徵在於所述的等離子體反應器(1)內設有正電極(101)和負電極(102)，正電極(101)是由若干條耐氧化的金屬帶設在同一平面內按等距離平行排列製成一個組件，共計n組(n為50以內整數)；所述的負電極(102)是鋁板或不鏽鋼板製成，共計n+1塊，正電極(101)設置在相鄰兩塊負電極(102)中間部位；等離子體反應器內還設有若干條由鋁棒或不鏽鋼條製成的阻止微放電導電軌(103)，所述的正電極(101)金屬帶的兩端是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置上的；阻止微放電導電軌(103)的兩端各設置一個絕緣連接物(105)，並固定在反應器外殼(108)相對應的安裝孔中；若干條阻止微放電導電軌(103)用耐氧化導線作電連通。
2.根據權利要求1所述的等離子體空氣消毒淨化空調機，其特徵在於所述的阻止微放 電導電軌(103)上設有等距離排列的凸部(109)，正電極(101)的兩端是分別固定在相對應 導電軌上的凸部(109)頂端；阻止微放電導電軌(103)的凸部(109)上下對稱兩個設為一 組，每根阻止微放電導電軌(103)的凸部(109)設η組，凸部(109)頂端設置向外側彎頭；正 電極(101)兩端設有不鏽鋼連接框(110)，不鏽鋼連接框(110)中間衝成方孔，所述的凸部 (109)頂端彎頭套入不鏽鋼連接框(110)方孔內；所述的負電極(102)靠反應器外殼(108) 邊的上、下兩端各設一個凸出的負電極固定梢(111)，反應器外殼(108)對應處開凹槽對接 緊固。
3.根據權利要求1所述的等離子體空氣消毒淨化空調機，其特徵在於所述的阻止微放 電導電軌(103)上設有等距離排列的凹部，凹部設η組，正電極(101)金屬帶的兩端是分別 固定在相對應阻止微放電導電軌(103)的凹部；阻止微放電導電軌(103)的兩端再與正交 設置在反應器四周的四根正電極金屬支架(104)固定，並作電連通；正電極金屬支架(104) 的外緣設有若干個圓筒狀的阻止微放電導電軌固定圈(107)，阻止微放電導電軌固定圈 (107)等距離隔開相鄰的阻止微放電導電軌(103)；每根正電極金屬支架(104)的上、下兩 端各設一個絕緣連接物(105)與反應器外殼(108)相對應的安裝孔固定，再設絕緣連接物 固定栓(106)把絕緣連接物(105)緊固在金屬反應器外殼(108)上。
4.根據權利要求1所述的等離子體空氣消毒淨化空調機，其特徵在於所述的負電極(102)表面是氧化處理的鋁板製成，負電極(102)的兩面敷設納米級Ti02。
5.根據權利要求1所述的等離子體空氣消毒淨化空調機，其特徵在於所述的脈衝電源 (2)內設有一個半導體開關管Ql和脈衝升壓變壓器(216)，半導體開關管Ql和脈衝升壓變 壓器(216)是按單端反激式逆變電路設置的；所述的半導體開關管Ql的漏極D與脈衝升壓 變壓器(216)的初級線圈(214)同名端al連接，開關管Ql的源極S經限流電阻器Rl與輸 入直流電源DC負極連接，初級線圈(214)異名端bl連接輸入直流電源DC正極；初級線圈 (214)和次級線圈(215)的同名端al、a2和異名端bl、b2是反向設置的。
6.根據權利要求1所述的等離子體空氣消毒淨化空調機，其特徵在於所述的脈衝升壓變壓器(216)設有一個多槽絕緣線圈骨架(212)，次級線圈(215)是分三段、五段至七段繞 制在多槽絕緣線圈骨架(212)相對應的凹槽內串聯而成；每個線包的上端各設有一個高壓 快恢復二極體(217)，高壓快恢復二極體(217)的正極接在低電位線包的末端，高壓快恢復 二極體(217)的負極接在高電位線包的起始端；所述的初級線圈(214)和次級線圈(215) 的內孔中設有磁芯作電磁耦合，磁芯的磁迴路中設有磁氣隙(218)；所述的磁芯最佳設計 用鐵基超微晶鐵心，也可以設置鐵氧體磁心。
7.根據權利要求5所述的等離子體空氣消毒淨化空調機，其特徵在於所述的開關管Ql 的G極設有驅動電路IC，驅動電路IC內設有振蕩器ZTC、誤差放大器WCF和比較器PWM，驅 動電路IC是製成一個模塊；也可以選用開關電源控制集成電路UC3842類替代。
8.根據權利要求1或3所述的等離子體空氣消毒淨化空調機，其特徵在於所述的製成 正電極(101)是由耐氧化的高電阻電熱合金製成，也可以是鐵鉻鋁合金材料製成；正電極 (101)的鎳鉻金屬帶的牌號為Cr20Ni80的高電阻電熱合金，也可以是鐵鉻鋁材料的牌號為 0Cr27A17Mo2的高電阻電熱合金；金屬帶寬度是1——2mm,厚度是0. 05mm——0. 20_。
全文摘要
本發明屬於空氣消毒淨化技術領域，具體涉及等離子體空氣消毒淨化空調機。包括室內櫃機和室外主機，室內櫃機內設有等離子體反應器、脈衝電源、風機、熱交換器等；所述的等離子體反應器內設有正電極和負電極，正電極是由若干條金屬帶平行排列製成，負電極是鋁板或不鏽鋼板；還設有若干條由鋁棒或不鏽鋼條製成的阻止微放電導電軌，正電極金屬帶的兩端是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置上的。它既能調節溫度，又能殺滅細菌、病毒，降解有機化合汙染物，去除顆粒狀的氣溶膠，無二次汙染；而且節能，可靠性好、工作壽命長。專為空氣消毒淨化空調機設計，可用於醫院、潔淨室、辦公樓、商場、賓館及家庭等場所。
文檔編號F24F1/00GK101943441SQ20091026379
公開日2011年1月12日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者周雲正, 周瑾 申請人:周雲正