CN104039362B - 一种空气净化装置及等离子发生器 - Google Patents

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Abstract

一种空气净化装置及等离子发生器，该等离子发生器包括：用于产生负高压的电源装置及至少一个等离子发生电极(10,10′)，所述等离子发生电极包括金属丝(110)及两个形状相同的金属板(121)，所述两个金属板的横截面为圆弧状，且均匀分布在所形成圆的圆周，所述两个金属板(121)的横截面的圆心角为30°～90°，所述两个金属板(121)的横截面的内径为35mm～80mm，所述金属丝(110)穿过所述圆的圆心且垂直于所述金属板(121)的横截面，所述金属丝(110)连接所述电源装置的输出端，所述两个金属板(121)接地。本发明的技术方案能高效处理污染空气。

Description

一种空气净化装置及等离子发生器
技术领域
本发明涉及气体处理领域，尤其涉及一种空气净化装置及等离子发生器。
背景技术
随着人类社会不断进步及城市规模扩大化，现代工业的大生产化及全球气候的变化，人类赖以生存的空气被各种各样的气体的污染、细菌、病毒滋生等，已经严重的影响和威胁到人类的健康。
影响空气质量的因素主要有以下几方面：
1、PM2.5可吸入悬浮颗粒物，成为灰霾天气的元凶之一。根据媒体报导，我国几乎所有大、中城市的PM2.5浓度几乎都不达标。2011年11月23日《南方都市报》[导读]灰霾、大雾、里市、狂病……这一切，都由我们每时每刻离不开的空气引起的，我们的空气“病”了，正在夺走我们的健康，而我们都不可能离开它，哪怕片刻，这要命的空气。
2、现代工业如冶金、化工等大生产过程中污染气体的排放。
3、车辆尾气排放，随着人均车辆保有量的快速上升，日益严重。
4、随着城市生活水平的高，人均使用日化产品增多，生活污染加大。
因此，空气净化是一个长期存在的问题，且当在许多封闭空间如车、船、办公室、住所、航空器和医院中利用再循环的空气时，问题尤其严重。虽然现在已出现多种处理室内空气的方法，但这些空气净化装置还不能高效地去除室内空间污染物。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述空气净化装置不能高效地去除室内空间污染物的缺陷，提供一种等离子发生器，能高效地处理污染空气。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种等离子发生器，包括：绝缘的支架、用于产生负高压的电源装置及至少一个等离子发生电极，所述等离子发生电极包括固定在所述支架上的金属丝及两个形状相同的金属板，所述两个金属板的横截面为圆弧状，且均匀分布在所形成圆的圆周，所述两个金属板的横截面的圆心角为30°～90°，所述两个金属板的横截面的内径为35mm～80mm，所述金属丝穿过所述圆的圆心且垂直于所述金属板的横截面，所述金属丝连接所述电源装置的输出端，所述两个金属板接地，而且，
等离子发生电极的数量大于等于两个时，两相邻的等离子发生电极的距离小于或等于等离子发生电极长度的二倍。
在本发明所述的等离子发生器中，
所述金属丝为直径小于或等于1.5mm的镍镉合金丝或钨钢丝；
和/或所述金属板为不锈钢板。
在本发明所述的等离子发生器中，两相邻等离子发生电极的距离等于等离子发生电极的长度。
在本发明所述的等离子发生器中，所述支架包括阶梯柱状的第一底座和第二底座，而且，所述金属板的一端固定在所述第一底座直径较小的一端，所述金属板的另一端固定在所述第二底座直径较小的一端，所述金属丝的一端穿过所述第一底座连接所述电源装置的输出端，所述金属丝的另一端固定在所述第二底座的中心。
本发明还构造一种空气净化装置，包括壳体，壳体上设置有进风口和出风口，所述壳体内还包括以上所述的等离子发生器，所述等离子发生器设置在进风口和出风口之间。
在本发明所述的空气净化装置中,所述空气净化装置还包括设置在进风口和所述等离子发生器之间的HEPA网板。
在本发明所述的空气净化装置中,所述空气净化装置还包括设置在所述等离子发生器和所述出风口之间的涂装二氧化钛催化剂的光触媒网板，及用于激发二氧化钛催化剂的紫外灯管。
在本发明所述的空气净化装置中,所述空气净化装置还包括设置在所述等离子发生器和所述出风口之间的冷触媒网板和纳米银离子网板。
在本发明所述的空气净化装置中,所述冷触媒网板和纳米银离子网板合二为一，且冷触媒网板和纳米银离子网板的载体泡棉相向，冷触媒网板和纳米银离子网板的涂层相背。
在本发明所述的空气净化装置中,所述空气净化装置还包括装设在出风口处的风机。
实施本发明的技术方案，等离子发生电极呈类圆柱状，轴心处为连接负高压的金属丝，从而形成了高压端，类圆柱状等离子发生电极的侧面设置有形状相同的两个金属板，该两个金属板接地，从而形成两低压端，这样就保证了在某横截面上金属丝上的点(圆心处)到两金属板上的点(圆弧处)的距离相等，且均匀分布，从而使高压端向低压端均衡放电，且在两个金属板的横截面的圆心角为30°～90°时形成呈“8”字型的电离层，可处理污染空气和杀灭细菌、抑制病毒，因此，能高效地净化空气。
另外，当等离子发生电极的数量大于等于2个时，且在两相邻的等离子发生电极的距离小于或等于等离子发生电极长度的二倍时，两相邻电极之间的空间可产生电晕场，任何污染空气，例如(如甲苯、二甲苯、甲醛、TVOC等)在通过电晕场时，均被打开其分子链，与电离时产生的高活性的臭氧和负离子，迅速进行反应，使之氧化去除。在电晕场中，细菌也被杀灭，病毒被有效抑制。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明等离子发生器实施例一的示意图；
图2是图1中等离子发生电极实施例一的剖面图；
图3是图1中等离子发生电极的金属板实施例一的横截面图；
图4是本发明等离子发生电极产生电晕的示意图；
图5是本发明空气净化装置实施例一的主视图；
图6是本发明空气净化装置实施例一的俯视图；
图7是本发明空气净化装置中HEPA网板实施例一的结构示意图；
图8是本发明空气净化装置中光触媒网板实施例一的结构示意图；
图9是本发明空气净化装置中光触媒网板和紫外灯管实施例一的结构示意图；
图10是本发明空气净化装置中冷触媒网板和纳米级离子网板实施例一的结构示意图。
具体实施方式
在本发明等离子发生器实施例一的示意图中，该等离子发生器包括电源装置和三个组R1、R2、R3，其中，电源装置可产生负高压，例如负6000V～20000V。结合图1，每个组包括3个等离子发生电极10、10′。结合图2和图3，等离子发生电极包括金属丝110、两个形状相同的金属板121、122及用于定位金属丝110和两个金属板121、122的支架。两个金属板121、122的横截面为圆弧状，且均匀分布在所形成圆的圆周，两个金属板121、122的横截面的圆心角为30°～90°，两个金属板121、122的横截面的内径为35mm～80mm，金属丝110穿过所形成圆的圆心且垂直于金属板121、122的横截面，相邻两组的两相邻的等离子发生电极(例如等离子发生电极10、10′)的距离小于或等于等离子发生电极10、10′的长度的二倍，金属丝110连接所述电源装置的输出端，两个金属板121、122接地。
另外，结合图2，支架包括左支架130和右支架140。其中，左支架130的材料可采用绝缘尼龙，且该支架130包括阶梯柱状的底座131和盖板132，其中，阶梯柱状底座131包括第一圆台部和第二圆台部134，第一圆台部的外径与金属板的内径尺寸相同，且通过螺钉139与金属板121配合连接。第二圆台部134的外径比金属板的外径大3-5mm，用于屏蔽金属板121、122的感应电，且在第二圆台部134的中心开有与盖板132相匹配的孔。盖板132中心开有用于穿高压导线138的通孔137，例如，通孔137的直径为4mm。该高压导线138即为电源装置的输出端。第一圆台部的中心开有与金属丝110外径配合的通孔133，通孔133的直径小于或等于1.5mm，且第一圆台部的上端开有装设连接件136的空腔135，在该空腔135内，高压导线138通过连接件136与金属丝110连接。右支架140的材料采用绝缘尼龙，且其包括阶梯柱状的底座141、盖板142和螺杆143。阶梯柱状底座141包括第一圆台部和第二圆台部，第一圆台部的外径与金属板的内径尺寸相同，且通过螺钉145与金属板121配合连接。第二圆台部的外径比金属板的外径大3-5mm，用于屏蔽金属板的感应电，且在第二圆台部的中心开有与盖板142形状相匹配的孔。第一圆台部设有容纳金属丝110与连接件146的空腔147，在该空腔147内，螺杆143上设有与金属丝外径紧配的通孔144，该通孔144的直径小于或等于1.5mm。螺杆148外壁设有横向槽149。调整螺杆148的位置使得金属丝110拉直绷紧。
以上只是支架的一个实施例，并不用于限制本发明的保护范围。在本发明的其它实施例中，关于支架，只要其结构满足：包括阶梯柱状的第一底座和第二底座，而且，金属板的一端固定在第一底座直径较小的一端，所述金属板的另一端固定在第二底座直径较小的一端，金属丝的一端穿过第一底座连接电源装置的输出端，金属丝的另一端固定在第二底座的中心。这都在本发明的保护范围内。
另外，该实施例采用了类圆柱状等离子发生电极，其中，轴心处为连接负高压的金属丝，从而形成了高压端，类圆柱状等离子发生电极的侧面设置有形状相同的两个金属板，该两个金属板接地，从而形成两低压端，这样就保证了在某横截面上金属丝上的点(圆心处)到两金属板上的点(圆弧处)的距离相等，且均匀分布，从而使高压端向低压端均衡放电，且在两个金属板的横截面的圆心角为30°～90°时形成呈“8”字型的电离层。而且，结合图4，当两相邻组的两相邻等离子发生电极10、10′的距离小于或等于等离子发生电极长度的二倍时，这两个电极之间的空间产生电晕场。任何污染空气，例如(如甲苯、二甲苯、甲醛、TVOC等)在通过电晕场时，均被打开其分子链，与电离时产生的高活性的臭氧和负离子，迅速进行反应，使之氧化去除。在电晕场中，细菌也被杀灭，病毒被有效抑制。
在上述实施例中，金属丝110优选直径小于或等于1.5mm的镍镉金属丝或钨钢丝等贵金属。金属板121、122优选不锈钢板。另外，相邻两组的两相邻的等离子发生电极的距离优选等于等离子发生电极的长度，此时，电晕效果最佳，可用于消除污染物、杀灭细菌，产生臭氧和负氧离子。
在本发明空气净化装置实施例一中，结合图5、图6，该空气净化装置包括壳体，壳体上设置有进风口和出风口，壳体内还设置有依次从进风口向出风口排列的HEPA(HighefficiencyparticulateairFilter，高效空气过滤器)网板20、等离子发生电极10、10′、光触媒网板30、紫外灯管40、40′、光触媒网板30′、合二为一的冷触媒网板60和纳米银离子网板70及风机80。其中，HEPA网板20、等离子发生电极10、10′、光触媒网板30、紫外灯管40、40′、光触媒网板30′、合二为一的冷触媒网板60和纳米银离子网板70、及风机80分别通过支撑边框、绝缘支架固定在壳体内壁或外壁上。风机80可设置在出风口处。另外，该空气净化装置还包括电源系统和控制系统，而且，电源系统包括有：220V交流变24V(或12V)直流的变压器、直流24V倍流增压至负6000V～20000的控制器、24V(或12V)的电子电源、24V镇流器，该电源系统可固定在壳体的内壁、外壁或底板上。控制系统主要用于控制等离子发生电极及纳米紫外灯的控制。在该空气净化装置中，等离子发生电极10、10′的结构可参照上述实施例的描述，在此不做赘述。下面仅说明HEPA网板20、光触媒网板30、紫外灯管40、40′、光触媒网板30′、合二为一的冷触媒网板60和纳米银离子网板70的结构。
结合图7，HEPA网板20由边框210及一叠连续前后折叠的亚玻璃纤维膜构成的过滤网220组成，该HEPA网板主要对大于0.25微米的颗粒物起阻隔作用。
结合图8，该光触媒网板30由边框310及蜂窝状铝基(或网状镍基)二氧化钛网320(仅示了一部分)组成。再结合图9，紫外灯管40、40′设置在两光触媒网板30、30′之间，两个光触媒网板30、30′与紫外灯管之间的距离为50mm-200mm之间，两紫外灯管40、40′的位置按光触媒网板的宽度均匀分布。直流24V(或12V)纳米波长的紫外光管通过配置一拖二的直流启动器一个，用于激发二氧化钛催化剂。光触媒板利用纳米二氧化钛的半导体特性，在特定波段照射下，产生光致电子(e-)和空穴(hvb+)。电子和空穴通过与催化剂多孔结构吸附的氧气和水分子发生反应，产生较高活性的自由基，因而能分解烃类有机物成最终状态CO2和H2O，达到去除染污气体和微生物的目的，但气体的吸附率，光致电子与空穴产生、迁移和复合以及反应器的设计等因素，都会显著影响纳米光催化的效率。
结合图10，由于冷触媒网板和纳米银离子网板的载体泡棉相向，涂层相背，因此可将两个网板合二为一，设置在一个边框520内，一面涂装冷触媒510，用于清除残余污染物，另一面涂装纳米银离子610，杀菌可达99.99％。在该实施例中，通过气体放电产生高能电子与空气中的氧分子与水分子发生碰撞使之电解或电离，形成非等离子体，并发生高活性自由基与污染进行反应，使之氧化去除，该技术最大特点是可以高效、便捷地对各种污染物进行分解，杀灭细菌、抑制病毒，使其失去活性，但对“尸毒”处理效果有待观察。
应当说明的是，以上只是本发明的一个具体实施例，在空气净化装置的其它实施例中，HEPA网板20、光触媒网板30、紫外灯管40、40′、光触媒网板30′、冷触媒网板60、纳米银离子网板70可与等离子发生电极进行任意组合。
在另一个实施例中，可去除风机，将整个空气净化装置嵌入中央空调系统中的风管内，置于回风口或进风口处的风管内，利用中央空调的通风系统。
在另一个实施例中，可设置两个进风口和一个出风口，例如，空气净化装置的两边分别设置一进风口，中间设置一出风口，此时，可在每个进风口到出风口之间依次设置HEPA网板20、等离子发生电极10、10′、光触媒网板30、紫外灯管40、40′、光触媒网板30′、合二为一的冷触媒网板60和纳米银离子网板70，该实施例对污染空气的处理能力提高了一倍，因此处理效果更好、处理速度更快，满足了对室内高标准的需求。
在另一个实施例中，可调整HEPA网板20、等离子发生电极10、10′、光触媒网板30、紫外灯管40、40′、光触媒网板30′、冷触媒网板60和纳米银离子网板70、风机80的位置，例如，从进风口到出风口依次设置有HEPA网板20、等离子发生电极10、光触媒网板30、紫外灯管40、40′、光触媒网板30′、等离子发生电极10′、冷触媒网板60和纳米银离子网板70、风机80。这样可缩短整个空气净化装置的空间距离，使其占用空间更小。
在另一个实施例中，可将直板形状的光触媒板30、30′做成圆筒状，此时可将紫外灯管40、40′分别设置在光触媒板30、30′圆筒内，这样可提高光触媒处理效果，同时，进一步缩短整个处理系统的空间。
在另一个实施例中，等离子发生电极也不局限于2个，可根据风道的垂直高度设置任意数量的等离子电极，例如，将等离子发生电极垂直重叠，充满风道的垂直高度。另外，还可将圆筒状的光触媒板垂直重叠，充满风道的垂直高度，这样可最高限度地提高污染空气的处理效果，同时使整个空气净化装置所占空间最小。
在本发明的另一个实施例中，可将空气净化装置的进风口设置在整个风道的中央，在风道底部设置进风口，在风道的二侧经90度弯，在与进风口一个平面上设置出风口，可设置二面出风，还可设置四面出风。从进风口到出风口依次设置有HEPA网板20、等离子发生电极10、10′、光触媒网板30、紫外灯管40、40′、光触媒网板30′、冷触媒网板60和纳米银离子网板70、风机80。这样散风面积大，可适用于较大室内空间，并结合室内吊顶装潢，非常美观。
在另一个实施例中，等离子发生电极也不局限于2个，可以一个单独使用，一个等离子发生电极可形成呈“8”字型的电离层，从而可处理污染空气和杀灭细菌、抑制病毒，以解决轻度污染和降低生产成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种等离子发生器，其特征在于，包括：绝缘的支架、用于产生负高压的电源装置及至少一个等离子发生电极，所述等离子发生电极包括固定在所述支架上的金属丝及两个形状相同的金属板，所述两个金属板的横截面为圆弧状，且均匀分布在所形成圆的圆周，所述两个金属板的横截面的圆心角为30°～90°，所述两个金属板的横截面的内径为35mm～80mm，所述金属丝穿过所述圆的圆心且垂直于所述金属板的横截面，所述金属丝连接所述电源装置的输出端，所述两个金属板接地，而且，等离子发生电极的数量大于等于两个时，两相邻的等离子发生电极的距离小于或等于等离子发生电极长度的二倍。
2.根据权利要求1所述的等离子发生器，其特征在于，
所述金属丝为直径小于或等于1.5mm的镍镉合金丝或钨钢丝；
和/或所述金属板为不锈钢板。
3.根据权利要求1所述的等离子发生器，其特征在于，两相邻等离子发生电极的距离等于等离子发生电极的长度。
4.根据权利要求1所述的等离子发生器，其特征在于，所述支架包括阶梯柱状的第一底座和第二底座，而且，所述金属板的一端固定在所述第一底座直径较小的一端，所述金属板的另一端固定在所述第二底座直径较小的一端，所述金属丝的一端穿过所述第一底座连接所述电源装置的输出端，所述金属丝的另一端固定在所述第二底座的中心。
5.一种空气净化装置，其特征在于，包括壳体，壳体上设置有进风口和出风口，所述壳体内还包括权利要求1-4任一项所述的等离子发生器，所述等离子发生器设置在进风口和出风口之间。
6.根据权利要求5所述的空气净化装置，其特征在于，所述空气净化装置还包括设置在进风口和所述等离子发生器之间的HEPA网板。
7.根据权利要求5所述的空气净化装置，其特征在于，所述空气净化装置还包括设置在所述等离子发生器和所述出风口之间的涂装二氧化钛催化剂的光触媒网板，及用于激发二氧化钛催化剂的紫外灯管。
8.根据权利要求5所述的空气净化装置，其特征在于,所述空气净化装置还包括设置在所述等离子发生器和所述出风口之间的冷触媒网板和纳米银离子网板。
9.根据权利要求5所述的空气净化装置，其特征在于,所述空气净化装置还包括装设在出风口处的风机。
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