CN101920033A

CN101920033A - 空调列车等离子体空气消毒净化器

Info

Publication number: CN101920033A
Application number: CN2009102637757A
Authority: CN
Inventors: 周云正; 陈爱芝
Original assignee: Individual
Current assignee: Zhejiang Environmental Protection Technology Co ltd Azure
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2029-12-31
Also published as: CN101920033B

Abstract

本发明涉及空调列车等离子体空气消毒净化器。它包括等离子体反应器、脉冲电源、风机组件、进风口、出风口和外壳，其特征在于所述的等离子体反应器内设有若干条镍铬金属丝或镍铬金属带在同一平面内按等距离平行排列制成的正电极，正电极置于相邻两个负电极中间部位；正电极的两端是固定在阻止微放电导电轨上对应的凹槽或凸部中。负电极是表面氧化处理的铝板制成，两面敷设纳米级TiO₂。脉冲电源内设有脉冲变压器与脉冲发生器是单端反激式逆变器设置的。本发明设置在车厢空调的回风口或出风口，不必改动空调列车现有设施。本发明是等离子体与TiO₂优化组合，对旅客列车作动态消毒净化效率高，节能、可靠性好、工作寿命长；结构简单、便于安装。

Description

空调列车等离子体空气消毒净化器

技术领域：

本发明属于空气消毒净化技术领域，具体涉及空调列车等离子体空气消毒净化器。

背景技术：

目前，我国铁路列车使用的空调机组采用车外过滤新风占三分之一，车内循环回风占三分之二。众所周知：新风量大，能耗大；新风量小，车内空气污染加重。空调旅客列车走南闯北，尤其是动车，速度快，密封程度高，车厢内旅客又多，可吸入颗粒物、有毒有害气体会越积越多。特别强调的是近几年来的SARS、禽流感及当前的甲型H1N1流感造成全球性大范围感染人数已经无法统计，世界卫生组织发表的最新疫情公报称：全球甲流死亡人数超过7800人。甲型H1N1流感的感染途径主要是空气，感染性病原体通常附在空气中≤5μm浮游微粒上，随空气流动而扩散，被感染者因吸入这种空气而致病；再是飞沫感染：患者咳嗽、打喷嚏、说话所产生的带病原体的口液飞沫在空气中漂浮，与患者近距离受感染的机率较大。旅客列车密封环境及旅客来自四面八方制造了传播甲型H1N1流感之类疾病良好机遇。

现有技术中车厢空气的消毒方法主要有化学试剂消毒、臭氧消毒和紫外线消毒，它们都会伤害人的眼睛、皮肤和呼吸系统，消毒时旅客必须离开。它们只能用于静态消毒，而用于空调客车显然不适合。改进的紫外线消毒装置是安装在空调客车车厢风机的送风口进行消毒杀菌，它消毒杀菌有效，对可吸入颗粒物和有毒有害气体无效。

为此，有人研制一种用于旅客列车作动态消毒设备。例如：申请号为200410083071.9，申请日：2004.9.24，发明名称：《一种空调列车空气消毒方法及设备》公开的技术方案是：一种空调列车空气消毒方法，包含紫外线消毒装置和过滤装置，其特征在于：结合光催化消毒、臭氧消毒、负离子消毒和化学吸附中的一种或多种方法对空调列车空气进行消毒灭菌，去除车厢内异味和有机气体，达到空气清新、洁净的目的。

该设备安装在列车空调的回风口。它设有紫外线消毒装置包括灯管、镇流器，化学吸附装置是活性碳；再加臭氧和负离子。能达到动态消毒目的，为了效果全面，连空气清新也考虑到。但是紫外线灯管寿命仅8000小时，镇流器能耗不算小，活性碳会饱和，臭氧对列车设施会起腐蚀作用；再说这套设备的复杂性是不言而喻的。

又如，申请号为200810111848.6，申请日：2008.5.16，发明名称：《一种适用于空调旅客列车空气消毒的三子效应发生器》，独立权项描述的是：一种清洁高效的空调旅客列车空气净化的三子效应发生器装置，其特征在于：所述的装置系统包括产生强氧化物种的三子效应电催化活化中心、供电催化活化中心使用的专用电源、液体循环通道、供液体循环的加压泵、空气进口通道、填料塔、空气出口通道。

说明书公开了电催化活化中心由片状或圆柱体的电子发射场和接收场组成，需要直流电源24V100A驱动，高大的填料塔内装满纤维、活性碳和沸石等，所有通风管道与各车厢连通。优点是能在有人情况下对空气进行循环消毒，有效灭除空气中的细菌、病毒，安全，不添加化学药剂，无二次污染；但是设备之庞大，纤维、活性碳和沸石属易耗品，它要装配进空调旅客列车，象动车组内是不切合实际的。

发明内容：

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足，而提供一种对旅客列车消毒杀菌、吸附可吸入颗粒物和降解有毒有害气体都有效，空气消毒净化效率高、节能、可靠性好、工作寿命长；而且结构简单，便于安装的空调列车等离子体空气消毒净化器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

空调列车等离子体空气消毒净化器，包括等离子体反应器、脉冲电源、风机组件、进风口、出风口和外壳，进风口设有初效空气过滤器，等离子体反应器和风机组件设置在气流之中，其特征在于所述的等离子体反应器内设有若干条镍铬金属丝或镍铬金属带在同一平面内按等距离平行排列制成的正电极，正电极置于相邻两个负电极中间部位；正电极的两端是固定在阻止微放电导电轨上对应的凹槽或凸部中，阻止微放电导电轨是由铝棒或不锈钢条制成，并作电连通；阻止微放电导电轨的两端设有绝缘物固定在外壳相应位置上；所述的负电极的上、下两端是直接固定在金属制成的反应器外壳上，并作电连通；负电极是表面氧化处理的铝板制成，负电极的两面敷设纳米级TiO₂。

所述的脉冲电源是安装在外壳内的，脉冲电源内设有EMC滤波器、整流电路、滤波电路、脉冲发生器、脉冲变压器依次序作电连接，脉冲变压器的正、负两个输出端经高压导线连接等离子体反应器对应的正电极、负电极。脉冲变压器与脉冲发生器内的开关管是单端反激式逆变器设置的。

优先地所述的阻止微放电导电轨的两端再与正交设置在反应器四周的四根正电极金属支架固定，并作电连通；每根正电极金属支架的上、下两端各设一个绝缘连接物与反应器外壳相对应的安装孔固定。所述的纳米级TiO₂是带隙能3.2eV的锐钛矿型催化剂。

优先地所述的正电极的镍铬金属丝直径最佳值是0.15--0.20mm，或镍铬金属带最佳宽度是1.0--2mm，厚度是0.06--0.15mm。

优先地所述的脉冲变压器设有一个多槽绝缘线圈骨架，次级线圈是分三段至五段绕制在多槽绝缘线圈骨架相对应的凹槽内串联而成。每段线圈之间设一高压快恢复二极管，高压快恢复二极管的正极接在低电位线包的末端，高压快恢复二极管的负极接在高电位线包的起始端。所述的初级线圈和次级线圈的内孔中设有磁芯作电磁耦合，磁芯的磁回路中设有磁气隙；所述的磁芯最佳设计用铁基超微晶铁心，也可以设置铁氧体磁心。

优先地所述的等离子体反应器与风机组件之间依次设有表冷器、加热器、加湿器。另设控制装置，控制装置内设置含程序设计的单片机，控制装置的各功能输出端经控制导线分别与等离子体反应器的脉冲电源、风机组件、表冷器、加热器、加湿器的电源输入端对应电连接。

优先地所述的脉冲发生器204内的振荡器、误差放大器和PWM比较器可以是制成一个模块，也可以选用开关电源控制集成电路IC1包括UC3842、SG6848D制成；或数字控制电路和脉冲发生器是合用一块单片集成电路的，三端开关电源IC1包括TOP225或TOP224制成。也可以是用性能更好的单片五端开关电源IC1包括MC33374制成。所述的电流检测电路内设有光耦集成电路IC2的型号是PC817或P721。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

本发明可以单独安装在车厢顶部，也可以设置在车厢空调的回风口或出风口，不必改动空调列车现有设施。本发明是将等离子体与二氧化钛优化组合，优势互补，强强联合，对旅客列车作动态消毒设备。

本发明所设计的等离子体反应器正电极是由若干条镍铬金属丝或镍铬金属带固定在阻止微放电导电轨上的，远离绝缘连接物。所以与现有技术相比，其微放电效应被阻止，不会影响等离子体反应器正常工作，使用寿命延长两倍以上。同时，使每根镍铬丝或金属带在直流强电场中作稳定的电晕放电，等离子体浓度比锯齿状或针尖状放电极提高一倍以上。

本发明所设计的脉冲电源中的脉冲发生器与脉冲变压器是按反激式逆变器设置，获得高频窄脉冲驱动电流，在呈容性的等离子体反应器工作中不会出现打火之类故障。必须说明的是，脉冲发生器与脉冲变压器按反激式逆变器设置，它除了完成升压任务，还使与之连接的等离子体反应器与市电隔离，反应器的负电极和外壳可以直接安全接地，电磁屏蔽性能更好。

同时获得意想不到的有益效果是：反激式逆变器输出的脉冲电流是脉冲发生器在关断时使存储在脉冲变压器初级绕组内的磁能瞬间释放，获得输出18KV_P-P，工作频率40KHZ，脉冲宽度4μS，上升时间70nS的窄脉冲高压电晕放电电流；再是当等离子体反应器意外短路，由于反激式脉冲变压器的隔离作用，即脉冲发生器关闭时脉冲变压器的次级才导通输出，因而脉冲电源的半导体开关管工作是安全的，保护电路只作辅助用，可靠性高，开关管可以选用耐压600V的普通功率半导体管。

特别强调的是等离子体反应器负电极表面氧化处理的铝板制成，上面层面是容易敷设TiO₂。氧化处理生成的Al₂O₃层面薄，在18KV_P-P窄脉冲高压电场中不影响电晕放电。当等离子体反应器作电晕放电时，反应区发出的蓝光含有紫外线，波长为300--400nm，光强峰值位于357nm。而TiO₂的禁带宽度是3.2eV，对应紫外线波长阈值是387.5nm。实验表明TiO₂作空气消毒净化时，催化光源波长最好是≤387.5nm，反应区发出的紫外线波长峰值位于357nm是符合这一条件的。这样一来，紫外光源就可省掉，避免了紫外线放电灯损坏、对人体的伤害及紫外光源耗电量大的弊端。

本发明的消毒因子是低温等离子体加激发TiO₂所产生的自由基。

本发明具有广谱杀菌效果：对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、白念株菌、霉菌及支原体、乙肝、流感等病毒均有高效的杀灭率。同时具有除尘、去臭气、去异味、降解甲醛、烟雾和TVOC等有机废气的功能。经实测：在20m³密封房间空气中人工喷染的白色葡萄球菌，一台额定功率为7W的本发明工作20min后的杀灭率为99.98％以上，工作40min的杀灭率可高达100％。甲醛降解率98.7％，悬浮粒子数≤350个/L(Φ≥0.5μm)，空气中留存臭氧量≤0.02mg/m³。

节能是显而易见的：本发明在100m³室内达到医院II类环境消毒标准的消耗功率为6--7W。比内设高压静电、紫外光源和光催化板的空气消毒净化器能耗至少节省150W。

总的说来，本发明具有空气消毒净化效率高，对于空调车厢的动态消毒杀菌、吸附可吸入颗粒物和降解有毒有害气体都有效，节能、可靠性好、工作寿命长；而且结构简单、便于安装。

可见，本发明对于现有技术，对于所属技术领域的技术人员来说，是非显而易见的，并能够产生预想不到的技术效果。

附图说明：

图1是空调列车等离子体空气消毒净化器的结构示意图；

图2是本发明另一个实施例的结构示意图；

图3是本发明等离子体反应器立体结构示意图；

图4是本发明的脉冲电源电原理图；

图5是本发明的脉冲变压器结构示意图；

图6是本发明的脉冲变压器电路图；

图7是本发明脉冲变压器输出高压放电电流波形图。

主要部件附图标记说明：

1-等离子体反应器 2-脉冲电源 3-风机组件

4-控制装置 5-进风口 6-出风口

8-外壳 9-初效空气过滤器 11-中效空气过滤器

101-正电极 102-负电极 103-阻止微放电导电轨

104-正电极金属支架 105-绝缘连接物 106-绝缘连接物固定栓

107-导电轨固定圈 108-反应器外壳 201-EMC滤波器

202-整流电路 203-滤波电路 204-脉冲发生器

205-脉冲变压器 206-电流检测电路 211-初级绝缘线圈骨架

212-多槽绝缘线圈骨架 214-初级线圈 215-次级线圈

216-磁芯 217-高压快恢复二极管 218-磁气隙

具体实施方式：

下面参照附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

实施例1：

图1是空调列车等离子体空气消毒净化器的结构示意图；图2是本发明另一个实施例的结构示意图；图3是本发明等离子体反应器立体结构示意图。

如图1所示，空调列车等离子体空气消毒净化器，包括等离子体反应器1、脉冲电源2、风机组件3、进风口5、出风口6和外壳，进风口5设有初效空气过滤器9，等离子体反应器1和风机组件3设置在气流之中。所述的等离子体反应器1内设有若干条镍铬金属丝或镍铬金属带在同一平面内按等距离平行排列制成的正电极101，正电极101置于相邻两个负电极102中间部位；正电极101的两端是固定在阻止微放电导电轨103上对应的凹槽或凸部中，阻止微放电导电轨103是由铝棒或不锈钢条制成，并作电连通。阻止微放电导电轨103的两端设有绝缘物固定在外壳8相应位置上，绝缘物的半径设计值是比正电极101与负电极102之间距离大3--5mm。所述的负电极102的上、下两端是直接固定在金属制成的反应器外壳108上，并作电连通。负电极102是表面氧化处理的铝板制成，负电极102的两面敷设纳米级TiO₂。所述的纳米级TiO₂是带隙能3.2eV的锐钛矿型催化剂。锐钛矿型催化剂的带隙能高，其杀毒灭菌、降解TVO_S效果好。风机组件3安装在风机支架12上，风机支架12兼作导风板。要求高的在初效空气过滤器9后门加中效空气过滤器11，使风道内各部件灰尘更少。

本发明所设置的正电极101是由若干条镍铬金属丝或镍铬金属带设在同一平面内，并按24mm最佳值等距离排列制成一个组件，共计n组(n为100以下整数)；负电极102是金属板为n+1块；正电极101与负电极102之间的放电最佳距离是8--18mm。

所述的正电极101的镍铬金属丝直径最佳值是0.15--0.20mm，或镍铬金属带最佳宽度是1.0--2mm，厚度是0.06--0.15mm。获得预定的等离子体强度要求，保持低的电晕放电电压，又有足够的机械强度。在实施中，取正电极101的镍铬金属丝直径最佳值是0.18mm，或镍铬金属带最佳宽度是1.5mm，厚度是0.10mm，获得理想的杀菌效果及工作寿命。

图4是本发明的脉冲电源电原理图，图5是本发明的脉冲变压器结构示意图，图6是本发明的脉冲变压器电路图。

图中，脉冲电源2内设有EMC滤波器201、整流电路202、滤波电路203、脉冲发生器204、脉冲变压器205依次序作电连接，脉冲变压器205的正、负两个输出端经高压导线26连接等离子体反应器1对应的正电极101、负电极102。脉冲变压器205输出低电位端设有电流检测电路206，将检测到的脉冲变压器205输出电流信号送入脉冲发生器204输入端，脉冲发生器204内设有的振荡器、误差放大器、PWM比较器及开关管。振荡器、误差放大器、PWM比较器及开关管是设置在一个模块内的，也可以集成在集成电路IC1内，IC1内的开关管D极接脉冲变压器205初级绕组a1端，S极接整流电路202负输出端，控制极C与电流检测电路206内所设的光耦电路1C2输出端4连接。脉冲变压器205的初级线圈214和次级线圈215的同名端a1、a2和异名端b1、b2是反向设置的。脉冲变压器205与集成电路IC1内的开关管是单端反激式逆变器设置的。

脉冲变压器205设有一个多槽绝缘线圈骨架212，次级线圈215是分三段至五段绕制在多槽绝缘线圈骨架212相对应的凹槽内串联而成，只要体积允许，可以是三个、四个甚至五个以上。每段线圈之间设一高压快恢复二极管217，高压快恢复二极管217的正极接在低电位线包的末端，高压快恢复二极管217的负极接在高电位线包的起始端。高压快恢复二极管217将次级线圈215每个线包作高频隔离，绕组的分布电容是按指数下降，有利于提高输出脉冲的上升沿和下降沿的速率；还可以降低对高压快恢复二极管217的反向耐电压要求，既降低成本、又增加工作可靠性，获得意想不到的效果。

一般地说，线圈分三段绕制的绕组分布电容是原来的九分之一左右，线圈分五段绕制的绕组分布电容是原来的二十五分之一左右。高压快恢复二极管217的耐电压参数至少是12KV，恢复时间小于80nS。

所述的初级线圈214和次级线圈215的内孔中设有磁芯216作电磁耦合，磁芯216是铁基超微晶铁心，磁芯216的磁回路中设有磁气隙218。磁气隙218的设置宽度是0.15--0.4mm，是根据工作频率和输出功率予以调整。最佳实施例工作频率38KHz，输出功率7W，磁气隙218设置宽度是0.25mm。所述的磁芯216也可以是R2KD的铁氧体磁心材料制成。只是软磁铁氧体磁芯的工作磁通密度不高、磁导率偏低，绕组线圈需要增加一倍以上才能达到原来的电感量，这当然会使脉冲变压器205的输出效率、脉冲上升速率指标不如铁基超微晶铁心优越。

本发明所述的脉冲发生器204内设有瞬变二极管D5和快恢复二极管D6反向串联后与初级线圈214并联，瞬变二极管D5的正极与整流电路202的正输出端连接，电容器C6与瞬变二极管D5并连。快恢复二极管D6的正极与开关管漏极连接。瞬变二极管D5吸收脉冲发生器204关断时产生的反向超过阈值的峰值电压，起箝位作用。本实施例当市电电压为220V时，瞬变二极管D5优选1.5KE250A型，工作电流4.2A，限幅电压237--263V。整流电路202是由二极管D1、D2、D3和D4按桥式整流电路连接。滤波电容器C3与整流电路202直流输出端并联。

光耦IC2的输入端1脚接地，光耦IC2输入端2脚与脉冲变压器205的次级线圈异名端b2连接，光耦IC2输出端3脚是供电端，接二极管D7的负极，其正极与脉冲变压器205设置的低电压绕组连接。光耦IC2的4脚是输出端。取样电阻R2并联在光耦IC2的输入端。流经取样电阻R2上是脉冲变压器205送至等离子体反应器1的工作电流，由光耦IC2光电转换作电隔离后，将等离子体反应器1的工作电流取样送至脉冲发生器204内的误差放大器和PWM比较器处理。当等离子体反应器1工作时被损坏、老化、短路时的异常状态信号电流经过处理，PWM比较器的输出脉宽为零，开关管被关闭，实现自动保护。同样，当等离子体反应器1的工作电流因负载大小而变化，PWM比较器的输出脉宽也改变，控制开关管导通时间，实现自动调整脉冲电源输出功率。

脉冲变压器205初级线圈214是绕在初级绝缘线圈骨架211内，脉冲变压器205的输出端设有高压导线213与等离子体反应器1的正电极连接，等离子体反应器1的负电极接地。

本发明所述的EMC滤波器201设有差模电感器LI和共模电感器L2两者串联，EMC滤波器201输入端并联电容器C1，EMC滤波器201输出端并联电容器C2。由于本发明脉冲电源设有EMC滤波器201，脉冲变压器205初级线圈的两端设有脉冲限幅电路，脉冲发生器204与脉冲变压器205是按反激式逆变器设置，外接的等离子体反应器1与市电隔离，其外壳直接接地，电磁屏蔽、安全性能好。本发明从0.009---30MHz频段范围内，电磁兼容指标符合国内外有关标准规定。

图7是本发明脉冲变压器输出高压放电电流波形图。此放电电流波形是在脉冲变压器205的输出端外接等离子体反应器1接地端的取样电阻器R2上测得的。数字式示波器显示表明：脉冲占空比为16％，脉冲宽度是3uS，脉冲上升时间为70nS。本发明脉冲变压器输出高压放电电流波形一致性好，等离子体反应器的电晕放电稳定。

本发明脉冲电源2工作原理：

市电由整流电路202桥式整流，滤波电容器C3滤波供脉冲发生器204逆变。当脉冲发生器204中的开关管被PWM脉冲激励而导通时，次级高压快恢复二极管217因反向而截止；整流电路202直流输出电压施加到脉冲变压器205初级线圈的两端，此时初级线圈214相当于一个纯电感，流过初级线圈214的电流线性上升，电源能量以磁能形式存储在初级线圈214的电感中；当开关管截止时，由于电感电流不能突变，初级线圈214两端电压极性瞬间反向，次级线圈215上的电压极性颠倒使高压快恢复二极管217正向导通，初级线圈214储存的能量传送到次级线圈215升压，产生高压窄脉冲电流，提供给外接的等离子体反应器作电晕放电。

实施例2：

见图1，本实施例中的等离子体反应器1与风机组件3之间依次设有表冷器23、加热器24、加湿器25。另设控制装置4，控制装置4内设置含程序设计的单片机，控制装置4的各功能输出端经控制导线27分别与等离子体反应器的脉冲电源2、风机组件3、表冷器23、加热器24、加湿器25的电源输入端对应电连接。这种设置对于不设空调器的列车车厢顶部装上本发明，兼有空调器作用。控制装置4可以设定开机时间、车厢温、湿度。

实施例3：

图3所示，当消毒净化空间大，等离子体反应器设置的阻止微放电导电轨103数量超过5根的，所述的阻止微放电导电轨103的两端再与正交设置在反应器四周的四根正电极金属支架104固定，并作电连通；每根正电极金属支架104的上、下两端各设一个绝缘连接物105与反应器外壳108相对应的安装孔固定，反应器外壳108上设有绝缘连接物固定栓106，把绝缘连接物105紧密固定。这样设计减少绝缘连接物105用量，结构紧凑。本发明所设计的正电极金属支架104直径为4.0mm，正电极金属支架104外缘设有内孔直径4.1mm的阻止微放电导电轨固定圈107，等距离隔开相邻的阻止微放电导电轨103，固定圈的长度按减小同极性电磁场相互屏蔽作用的要求设定。本例导电轨固定圈107设计为18--25mm。

实施例4：

本发明所述的脉冲发生器204内的振荡器、误差放大器、PWM比较器可以是制成一个模块，开关管可选用功率场效应半导体管或IGBT外接。振荡器、误差放大器、PWM比较器是单片市售集成电路组合制成。也可以选用开关电源控制集成电路IC1包括UC3842、SG6848D制成。振荡器、误差放大器和PWM比较器和开关管是合用一块单片集成电路的，可选用三端开关电源IC1包括TOP225或TOP224制成，也可以是用性能更好的单片五端开关电源IC1包括MC33374制成，功能相似，成本略高。本发明所述的电流检测电路206内设有光耦集成电路IC2的型号是PC817或P721。

本发明等离子体反应器内的催化净化原理是：以高能电子与气体分子碰撞反应为基础。其催化净化机理包括两个步骤：一是在产生等离子体的过程中，高频放电产生瞬间高能量，打开某些有害气体分子的化学键，使其分解成单质原子或无害分子。二是等离子体中包含大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子的平均能量高于气体分子的键能，它们和有害气体分子发生频繁的碰撞，打开气体分子的化学键，同时还会产生大量的·OH，·HO₂，·O等自由基和氧化性极强的O₃，它们与有害气体分子发生化学反应生成无害产物。活性自由基·OH的氧化电位(2.8eV)比臭氧的氧化电位(2.07eV)还高出35％，·OH自由基与有机物的反应速度高出几个数量级。本发明将污染空气中的有害物质氧化为二氧化碳和水或矿物质作用机理分析如下：

H₂S+·OH→HS+H₂O

HS+O₂+·OH+·O→SO₃+H₂O

NH₃+·OH→NH₂+H₂O

NH₂+O₂+·O→NO₂+H₂O

实测表明，污染空气中的大部分有害物质能在很短的间内被氧化分解，降解率在95％以上。

总的来说，本发明的电晕放电作用下有机物的降解是一个复杂的等离子体化学反应过程，由于自由基存在的时间极短，反应速度也相当快，要具体确定某一个反应过程是十分困难的。虽然目前已有大量低温等离子体降解污染物机理的研究，但还未形成能指导实践的理论体系，因而深入研究低温等离子体降解污染物的机理是应用研究方向之一。

本发明空气中污染颗粒物净化原理是：利用等离子体反应器正电极在高压脉冲电源的驱动下作电晕放电，产生低温等离子体，其中包含的大量电子和正负离子在电场梯度的作用下，与空气中的微粒发生非弹性碰撞，从而附着在上面，使之成为荷电粒子。在外加电场力作用下，荷电粒子向反应器负电极板迁移，最终沉积在反应器负电极板上。其处理过程分为三个阶段：

①e+M(气体分子)→M^-；

②M^-+PM(微粒)→(PMM)；

③(PMM)^-→PMM(沉积在负电极板上)。

静电集尘是一个物理过程，在这个过程中，对悬浮在空气中直径小于100μm的总悬浮颗粒(TSP)和直径小于10μm的可吸入颗粒(PM₁₀)产生清除效果达95％以上。

本发明再加上二氧化钛(TiO₂)光催化在等离子体反应器自身发出的紫外光线作用下，光源的能量激发TiO₂周围的气体分子产生活性极强的自由基。这些氧化能力极强的自由基几乎可以分解绝大部分有机物质与部分无机物质，达到杀菌，除臭，空气净化加倍的效果。这就是本发明创造的等离子体与二氧化钛优化组合的特点。

低温等离子体与二氧化钛光催化技术作为近年来出现的新型空气净化技术，它们均能高效杀灭细菌，降解挥发性有机化合物VOC_S，也可以抑制甲型H1N1流感的空气传播途径。尤其是低温等离子体空气消毒净化器内含静电场，还能吸附粒径小至0.01μm颗粒物。

本发明使用范围是空调列车车厢的空气消毒净化，旅客列车作动态消毒设备。也能用于工厂洁净室及医院手术室的空气消毒净化。配合空调器，使用于办公大楼、住房等范围更广。

以上公开了发明人设计和试验的事实及本发明的最佳方式，但本发明的实践不限于此。显然，本领域的技术人员可对本发明的特征进行各种添加、修改或重置而不偏离基本发明构思的精神范围。说明书参照附图的实施例对本发明作了进一步说明，并非对本发明的限定。在本发明的技术理念范围内，本领域技术人员可以按上述揭示的发明所设计的等离子体反应器内的阻止微放电技术、负电极板敷设TiO₂及其脉冲电源公开的内容作出包括材质在内的各种方式简单变形或等同替代，均属于本发明技术方案的范围内。不言而喻，都属于本发明的技术理念范围内的，并不会偏离本发明的精神或者超越权利要求书定义的范围。

Claims

1.空调列车等离子体空气消毒净化器，包括等离子体反应器(1)、脉冲电源(2)、风机组件(3)、进风口(5)、出风口(6)和外壳(8)，进风口(5)设有初效空气过滤器(9)，等离子体反应器(1)和风机组件(3)设置在气流之中，其特征在于所述的等离子体反应器(1)内设有若干条镍铬金属丝或镍铬金属带在同一平面内按等距离平行排列制成的正电极(101)，正电极(101)置于相邻两个负电极(102)中间部位；正电极(101)的两端是固定在阻止微放电导电轨(103)上对应的凹槽或凸部中，阻止微放电导电轨(103)是由铝棒或不锈钢条制成，并作电连通；阻止微放电导电轨(103)的两端设有绝缘物固定在外壳(8)相应位置上；所述的负电极(102)的上、下两端是直接固定在金属制成的反应器外壳(108)上，并作电连通；负电极(102)是表面氧化处理的铝板制成，负电极(102)的两面敷设纳米级TiO₂；

所述的脉冲电源(2)内设有EMC滤波器(201)、整流电路(202)、滤波电路(203)、脉冲发生器(204)、脉冲变压器(205)依次序作电连接，脉冲变压器(205)的正、负两个输出端经高压导线(26)连接等离子体反应器(1)对应的正电极(101)、负电极(102)；脉冲变压器(205)与脉冲发生器(204)内的开关管是单端反激式逆变器设置的。

2.根据权利要求1所述的空调列车等离子体空气消毒净化器，其特征在于所述的阻止微放电导电轨(103)的两端再与正交设置在反应器四周的四根正电极金属支架(104)固定，并作电连通；每根正电极金属支架(104)的上、下两端各设一个绝缘连接物(105)与反应器外壳(108)相对应的安装孔固定；所述的纳米级TiO₂是带隙能3.2eV的锐钛矿型催化剂。

3.根据权利要求1所述的空调列车等离子体空气消毒净化器，其特征在于所述的正电极(101)的镍铬金属丝直径最佳值是0.15——0.20mm，或镍铬金属带最佳宽度是1.0——2mm，厚度是0.06——0.15mm。

4.根据权利要求1所述的空调列车等离子体空气消毒净化器，其特征在于所述的脉冲变压器(205)设有一个多槽绝缘线圈骨架(212)，次级线圈(215)是分三段至五段绕制在多槽绝缘线圈骨架(212)相对应的凹槽内串联而成；每段线圈之间设一高压快恢复二极管(217)，高压快恢复二极管(217)的正极接在低电位线包的末端，高压快恢复二极管(217)的负极接在高电位线包的起始端；所述的初级线圈(214)和次级线圈(215)的内孔中设有磁芯(216)作电磁耦合，磁芯(216)的磁回路中设有磁气隙(218)；所述的磁芯(216)最佳设计用铁基超微晶铁心，也可以设置铁氧体磁心。

5.根据权利要求1所述的空调列车等离子体空气消毒净化器，其特征在于所述的等离子体反应器(1)与风机组件(3)之间依次设有表冷器(23)、加热器(24)、加湿器(25)；另设控制装置(4)，控制装置(4)内设置含程序设计的单片机，控制装置(4)的各功能输出端经控制导线(27)分别与等离子体反应器的脉冲电源(2)、风机组件(3)、表冷器(23)、加热器(24)、加湿器(25)的电源输入端对应电连接。

6.根据权利要求1所述的空调列车等离子体空气消毒净化器，其特征在于所述的脉冲发生器(204)内的振荡器、误差放大器和PWM比较器可以是制成一个模块，也可以选用开关电源控制集成电路IC1包括UC3842、SG6848D制成；或数字控制电路(204)和脉冲发生器(205)是合用一块单片集成电路的，三端开关电源IC1包括TOP225或TOP224制成，也可以是用性能更好的单片五端开关电源IC1包括MC33374制成；所述的电流检测电路(206)内设有光耦IC2的型号是PC817或P721。