CN104436273B

CN104436273B - 一种空气净化消毒机及其净化消毒方法

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Publication number: CN104436273B
Application number: CN201410414076.9A
Authority: CN
Inventors: 王玲玲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2017-07-04
Anticipated expiration: 2034-08-21
Also published as: CN104436273A

Abstract

本发明公开了一种空气净化消毒机，包括壳体，所述壳体底部设置有进风口，顶部设置有出风口，出风口设置空气导流格栅，其特征在于所述进风口和出风口之间设置有风机和消毒净化模块，消毒净化模块产生的自由电子，在风机的作用下，由机壳顶部的出风口的导流格栅送入室内，通过空气进行扩散，其扩散电荷与空气污染物发生反应，对寄生在室内空气中的悬浮颗粒物上的病毒和细菌的活性进行破坏，从而达到室内空气消毒的目的。本发明的优点在于结构简单，无污染、安全可靠，可以随时随地通电开机对所处的室内空间进行空气消毒，病员，医生等工作人员不需要回避，离开，照样进行正常工作，也不会对人身健康造成伤害，实现现场动态空气消毒的理念。

Description

一种空气净化消毒机及其净化消毒方法

技术领域

本发明涉及空气净化消毒设备，具体涉及一种无过滤网和灰尘收集装置的空气净化消毒机及其净化消毒方法。

背景技术

目前用于医疗行业的空气消毒机是采用过滤器、电子除尘装置、消毒装置等净化消毒技术组成。空气消毒机内的过滤器主要用于过滤空气各种粒径的颗粒其中小颗粒为带菌颗粒；电子除尘装置主要是通过正极端高压使空气中的灰尘颗粒荷电，再由负极作为积尘板，收集荷正电后的灰尘颗粒；消毒装置用于杀灭空气中的病菌微生物，通过多种技术的叠加与配合实现空气消毒的目的。

我国的《空气消毒机》属医疗专用设备，需通过国家卫生部的消毒产品许可证。对致病菌的消亡率为99.9%/1小时。

空气消毒机一般采用过滤、除尘、消毒净化消毒方式组成；过滤器由1微米、0.5微米、0.3微米有多层不同直径的滤网叠加组成，鉴于细菌、病毒是依附在直径0.5微米、0.3微米的颗粒上生存的，电子除尘装置；如静电设备一端为正极高压放电使空气中的灰尘颗粒物荷电，负极板再将荷正电灰尘收集在的积尘板上，有除尘与杀菌作用的；消毒装置是臭氧发生器或紫外线灯，可直接杀灭病菌。

消毒机工作原理为：风机将室内空气抽入消毒机内，空气流经过滤段—电子灰尘收集段—杀菌段，完成空气消毒功能。

过滤段＜0.5-0.3微米的网拦器拦截颗粒；空气再流经灰尘收集段电子灰尘收集装置、最后进入消毒段杀灭空气中细菌送入室内，降低室内病菌。

2009年颁布的国际《室内空气质量》标准ISO16814，将净化设备与技术分为两大类；将空气抽入净化机的工作模式，称为去除空气污染物类，被视为即将淘汰模式。其主要技术缺陷：a性能不稳定：滤网拦截灰尘后被快速堵塞，过滤效率迅速衰减，甚至失去作用。b存在二次污染：滤网上积尘为细菌提供繁殖场所，（净化泰斗许仲麟说：一个细菌每20分钟裂变一次，24小时后达到1677万个），当空气经过滤网时细菌易被夹带在空气中形成二次污染，美国权威机构研究表明来自设备自身污染高度53%。

目前获得国家卫生部医疗行业许可证的空气消毒机属去除空气污染物类的。

1）医疗行业的空气消毒机：是采用多层不同直径的过滤网+臭氧发生器等技术叠加组成的。鉴于细菌、病毒是依附在直径0.5、0.3微米的颗粒物上生存的，消毒机的工作原理是先将室内空气抽入消毒机内，先经过＜0.5-0.3微米的过滤网拦截和收集灰尘，再将空气抽进静电装置、臭氧装置消灭细菌，再将空气送入室内，稀释室内污染的空气。该模式被国际《室内空气质量》标准ISO16814称为去除空气污染物类，被视为淘汰模式。其主要技术瓶颈与缺陷：a消毒性能不稳定：（国家卫生部58号文件中关于空气净化消毒装置的技术性能的要求中，允许空气净化消毒设备连续运营24小时，其效率衰减＜10%）；过滤网的网眼被灰尘堵塞后，效率迅速衰减，甚至失去消毒作用。b存在二次污染：积尘为细菌的繁殖地，（净化泰斗许仲麟说：一个细菌每20分钟裂变一次24小时后细菌数量达到1677万个）空气通过滤网时，细菌易被夹带在空气中形成二次污染；c维护成本高；设备阻力大、依靠频繁清洗、更换延续消毒作用。

2）电子产品的消毒净化设备：通常采用正极高压放电使灰尘荷电，再由负极端收集荷电后的灰尘。其主要技术瓶颈与缺陷;a负极板上堆积的灰尘易成为正、负极之间的导体，使设备打火短路，消毒机随即失效；b由于正极电压较高，释放的臭氧浓度偏高，难以符合卫生部规定的消毒机安全性能指标要求。

3）紫外线照射消毒、臭氧发生器等空气消毒机：由于是利用高浓度臭氧到达消毒效果，必须在无人的状态下进行空气消毒，待消毒完成开窗通风后，人们才能进入室内工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无过滤网和灰尘收集装置，无需更换耗材，性能稳定的空气消毒机。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种空气净化消毒机，包括壳体，所述壳体底部设置有进风口，顶部设置有出风口，出风口设置空气导流格栅，其特征在于所述进风口和出风口之间设置有风机和消毒净化模块，消毒净化模块产生的自由电子，在风机的作用下，由机壳顶部的出风口的导流格栅送入室内，通过空气进行扩散，其扩散电荷与空气污染物发生反应，对寄生在室内空气中的悬浮颗粒物上的病毒和细菌的活性进行破坏，从而达到室内空气消毒的目的。所述消毒净化模块向内倾斜设置，所述安装的消毒净化模块与机器顶部出风口的空气导流格栅呈15~30度夹角。消毒净化模块包括变频式高压离子发生源以及与其连接的消毒净化网面，变频式高压离子发生源通过高压电缆连接到均布在消毒净化网面上的各点，每点有一个放电电阻连接放电钢针，共同组成电阻钢针阵列发射网，所述变频式高压离子发生源首先将市电接入变频器，将电网工频50Hz提高到20KHz以内，变频器为离子发生器提供两个电源输入端，其中一个电源输入端与电阻的一端连接，电阻的另一端分别与第一电容的一端、双向二极管的一端以及变压器初级线圈的一端连接，另一电源输入端则与二极管的正极连接，二极管的负极分别与第一电容的另一端、双向二极管的另一端以及变压器初级线圈的另一端连接，变压器的次级线圈与高压硅堆的负极连接，高压硅堆的正极与第二电阻的一端连接，高压放电电极与第二电阻的另一端连接，所述变压器次级线圈和初级线圈之间还设置有第二电容。

本发明的另一目的在于提供一种无过滤网和灰尘收集装置，无需清洗的空气净化消毒机的净化消毒方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种空气净化消毒机的净化消毒方法，其特征在于所述空气净化消毒机包括壳体，所述壳体底部设置有进风口，顶部设置有出风口，出风口设置空气导流格栅，所述进风口和出风口之间设置有风机和消毒净化模块，室内空气由进风口进风，风机产生的风带走在消毒净化模块的产生的自由电子，再由机壳顶部的出风口的导流格栅送入室内，通过空气进行扩散，其扩散电荷与空气污染物发生反应，对寄生在室内空气中的悬浮颗粒物上的病毒和细菌的活性进行破坏，从而达到室内空气消毒的目的。

本发明无过滤网和灰尘收集装置，无需清洗的空气净化消毒机的净化消毒方法，技术原理采用《室内空气质量》标准ISO16814标准---倡导的未来发展方向的电凝效应并净化技术并形成空气净化消毒设备，已取得国家卫生部计生委用于医疗行业的空气消毒许可证。通过卫生部消毒设备严格的申报、审批流程；省级卫生监督所现场封样；国内有资质的疾控中心按照卫生部规定的消毒产品进行检测；在实验室释放高浓度致病菌白色葡萄球菌，在1小时内杀灭率达到99.9%，多次检测达标后，再对该设备进行安全性能检测，待各项检测指标均符合国家卫生部相关要求，进行申报。

本发明的产品在30分钟对细菌杀灭率达到98%，1小时达到99.9%。臭氧泄漏等各项指标均符合卫生部要求。在于结构简单，消毒功能持续稳定、安全、无二次污染，可以随时随地通电开机对所处的室内空间进行空气消毒，病员，医生等工作人员不需要回避，离开，照样进行正常工作，也不会对人身健康造成伤害，实现现场动态空气消毒的理念。设备本身不存在耗损件，没有收尘设备，不需频繁清洗或更换、噪音低、维护方便1一2年/次，断电后，打开机壳，用软布擦拭机器内部风机与消毒净化模块表面即可。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的消毒净化装置的结构示意图。

图3为变频式高压离子发生源的结构示意图。

图4为传统消毒机在起晕电压为8kv的净化效率。

图5为本发明的消毒机在起晕电压为4kv的净化效率。

具体实施方式

申请人在2009年提交的申请号为“200910197178.9”的“一种可控制污染物浓度的室内空气净化机及其净化方法”公开了一种可控制污染物浓度的室内空气净化机，申请人对该装置进行研究，发现在人们在工作时，该净化单体会带来空气的清新感和空气中漂浮的可吸入颗粒物产生凝聚作用，使颗粒物体积增大，重量增加，进而在空气中发生不断的沉降，起到空气净化的效果。通过对离子发生装置消毒净化模块的进一步研究和探索试验，发明人发现它还具有杀菌原理，对微生物酶的活性，具有极大的破坏性，当空气离子达到一定数量时，该离子发生装置可以达到消毒的效果。为了使得这一特性得到充分的发挥和展现，本发明对净化单体的电路结构、阵列配置和风向风量等进行配合，从而产生以量变到质变的飞跃，从而使寄生在空气中的悬浮颗粒物上的病毒和细菌失去活性而死亡，在净化空气的同时，起到空气的杀菌的功能，根据空气消毒杀菌的设备规范要求，研制出新型的空气消毒产品。

一种空气净化消毒机，包括壳体，所述壳体底部设置有进风口1，顶部设置有出风口2，进风口和出风口均设置空气导流格栅，其特征在于所述进风口和出风口之间设置有风机3和消毒净化模块4，消毒净化模块产生的自由电子，在风机的作用下，由机壳顶部的出风口的导流格栅送入室内，通过空气进行扩散，其扩散电荷与空气污染物发生反应，对寄生在室内空气中的悬浮颗粒物上的病毒和细菌的活性进行破坏，从而达到室内空气消毒的目的。

根据本发明的优选实施例，所述消毒净化模块向内倾斜放置在壳体内，与机器顶部出风口的空气导流格栅形成15~30度夹角。由于消毒净化模块的倾斜设置，使得消毒净化模块的作用面与过渡风口及出风口之间形成一定夹角，增加了单位时间内通过消毒净化模块的风量，从而增加单位时间内产生的离子量与提高空气携带能力。

如图2~3所示，所述消毒净化模块包括变频式高压离子发生源，通过高压电缆连接到均布在消毒净化网面上的各点，每点有一个放电电阻连接放电钢针，共同组成电阻钢针阵列发射网，所述变频式高压离子发生源首先将市电接入变频器，将电网工频50Hz提高到20KHz以内，变频器为离子发生器提供两个电源输入端，其中一个电源输入端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与第一电容C1的一端、双向二极管D3的一端以及变压器T的初级线圈的一端连接，另一电源输入端则与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极分别与第一电容C1的另一端、双向二极管D3的另一端以及变压器初级线圈的另一端连接，变压器的次级线圈与高压硅堆D2的负极连接，高压硅堆D2的正极与第二电阻R2的一端连接，所述放电钢针与第二电阻R2的另一端连接，所述变压器次级线圈和初级线圈之间还设置有第二电容C2。

为了能够达到净化消毒效果，所述出风口的气流覆盖、速度与消毒净化模块必须达到一定的密度比，根据本发明的优选实施例，将陶瓷针之间的距离调节为3~5mm，进一步提高了电晕放电效率与强度。本发明采用变频式离子发生器作为净化模块的总功率输出，通过高压电缆分别连接到电阻钢针阵列发射网，网上每颗放电钢针均连接一个放电电阻，放电钢针均布在消毒净化网面上，所述钢网结构在通风通道中可减小风阻，提高荷电速率，电路提高频率，可增加放电强度；多个单体电路改为一个大功率集中电路，可以提高电路的可靠性，简化电子加工工艺，整体结构更为合理。

本发明对净化电路优化设计，进一步提高电晕放电的效率，产生密度更高的自由电子和离子使空气中的带菌粒子，微生物更易被分解与击破。从而完成空气的消毒工作。

传统的消毒设备有以下几种：

1、高压臭氧消毒机：是使用一定频率的高压电流制造高压电晕电场，使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应，从而制造臭氧。这种臭氧消毒机具有技术成熟、工作稳定、使用寿命长、臭氧产量大（单机可达1Kg/h）等优点，所以是国内外相关行业使用最广泛的臭氧消毒机。

2、UV紫外线空气消毒机：其杀菌原理是通过紫外线对细菌、病毒等微生物的照射，以破坏其机体内DNA（去氧核糖核酸）的结构，使其立即死亡或丧失繁殖能力。可以杀灭各种微生物，包括细菌繁殖体、芽胞、分支杆菌、病毒、真菌、立克次体和支原体等，具有广谱性。

3、光触媒空气消毒机：一般配合紫光灯的照射，在二氧化钛的表面产生带正电的“空穴”和带负电的负氧离子，“空穴”和空气中的水蒸气相结合，产生强碱性的“氢氧根自由基”，它分解空气中的甲醛和苯，使之变为无害的水和二氧化碳。负氧离子和空气中氧结合，形成“活性氧”，能分解细菌的细胞膜和氧化病毒的蛋白质，从面达到杀菌、灭毒和分解有害气体的目的。

4、高压静电消毒机：通过正负极产生带有大量离子的静电场，对带正电细菌分解与击破，将尘埃极化并吸附，再通过活性炭、静电网等组件进行二次杀菌过滤，经过处理的洁净空气大量快速循环流动，使受控环境保持在“无菌无尘室”标准。

2008年10月颁布的国际《室内空气质量》标准ISO16814，将电效应凝聚尘埃粒子的净化技术，称为“电凝并技术”。

传统的消毒设备是采用多种技术的叠加组成，存在阻力大、杀菌效率衰减迅速、稳定性差的特点，在工作过程中若不及时更换滤网，存在二次污染，甚至丧失消毒功能。本发明利用电凝并技术为基础，在异极匹配、电晕极性的选择、放电结构和电场分布等方面开展了优化设计提升。

本发明的创新点

1、粒子荷电形式：静电设备净化的基本过程是通过空气中的颗粒荷电完成的。其荷电机理分为两种，即电场荷电和扩散荷电。这两种荷电机理，在不同粒径范围内其作用效果不同。当粒径大于约0.5um时，电场荷电机理是主要的；当粒径小于0.2um时，扩散荷电过程是主要的；但对于粒径介于这一范围内的粒子，则必须同时考虑两种荷电机理。

1）电场荷电：是指在外加电场的作用下，离子与悬浮在气流中的颗粒相碰撞，并粘附在颗粒上使之荷电。电场荷电时通常为三个条件：

a、球形粒子;

b、粒子间电场相互不受影响

c、粒子和离子悬浮在场强不变的电场中，粒子径的饱和电荷随时间增加。

本发明产生的荷电时间常数一般为10^-2～10^-3s，则在0.1～1s内粒子就可获得饱和电荷的99%。因此，本发明的消毒机的粒子均能够获得饱和电荷。

2）扩散荷电：气体中的离子和分子一样也有热运动，这种运动使离子通过气体扩散，并与电场中的粒子碰撞，然后粘附在粒子上使其带电。扩散荷电主要取决于粒子的热能，粒子粒径及有效作用时间。根据扩散荷电量计算公式显见，扩散荷电过程与电场荷电过程不一样，不存在饱和荷电量。本发明的消毒净化模块释放自由电子，通过空气扩散，扩散电荷与空气污染物发生反应，以直接净化室内空气。

、电晕极性的选择：设备在工作过程中产生的正、负电晕放电特性的差异现象称为极性效益。负电晕净化效果优于正电晕的效果。这是由于负电晕的起晕电压低于正电压的起晕电压，正电晕从电晕放电很容易转变为火花放电，其延伸性大，一旦有流柱形成，火花放电便很快出现。而负电晕从电晕放电状态转变到火花放电相对困难，保持电晕放电状态的电压范围较宽，同时起晕浓度侧高于正电压的起晕浓度。本发明使用了负电晕放电，并提升了其负电晕放电能力。

、电场强度与效率：传统消毒机的起晕电压通常为8kv，本发明通过降低起晕电压至4kv，使设备在工作过程中所降低臭氧浓度的释放。通过在相同风量与不同电压与场强时净化效率的研究（如图4、图5所示），可以发现本发明的电晕极的荷电效果明显高于传统消毒设备的电晕极。由于线状电极和锯齿状电极周围的电场分布的差异，造成电场荷电的能力不同，从图中可以看出本发明在降低电压荷电效果明显高于传统消毒设备。

综上所述，本发明消毒机以净化单元为基础进行创新，在降低负电晕起晕电压的基础上，增加自由电子浓度、电流密度、电场效应和电场分布等，提高了粒子荷电与扩散运动，从而使空气中的粒子荷电程度更充分，带菌粒子、微生物等更易被分解与击破。

本发明消毒机将起晕电压降低，经上海市电器安全质量检测中心检测：24小时臭氧浓度为<4.35*10^-6；在满足了卫生部空气消毒机杀菌指标的同时，也提高了使用者的安全性。

1) 实验室指标：30分钟杀菌率 98.64%，

60分钟杀菌率 99.9%，

2) 模拟现场 60分钟杀菌率 92.1%，

3) 臭氧泄漏实验：60分钟臭氧泄漏量为0.06mg/m³。

本发明的技术原理是遵循2008年最新颁布的《室内空气质量》标准ISO16814标准倡导的净化模式；该标准根据空气净化设备不同的工作原理与作用，将其分为两类；一类为去除空气污染物、另一类为降低空气污染物两种类型。去除空气污染物的设备包括：过滤器（纤维）、主动与被动式静电设备、活性炭等，据美国权威机构调查：该设备存在二次污染，来自设备自身污染高达53%，被视为淘汰模式。

另一类为降低空气污染物的设备，该标准强调健康的人居环境设计理念，在目前舒适性人居环境的设计理念的基础上，采用的去除空气污染物设备；倡导为将健康人居环境放在首位的新的设计理念。本发明采用先进的电效应凝并净化技术原理设计了电效应凝聚尘埃装置，是符合国际标准倡导将健康放在首位的思路。

Claims

1.一种空气净化消毒机，包括壳体，所述壳体底部设置有进风口，顶部设置有出风口，出风口设置空气导流格栅，其特征在于所述进风口和出风口之间设置有风机和消毒净化模块，消毒净化模块产生的自由电子，在风机的作用下，由机壳顶部的出风口的导流格栅送入室内，通过空气进行扩散，其扩散电荷与空气污染物发生反应，对寄生在室内空气中的悬浮颗粒物上的病毒和细菌的活性进行破坏，从而达到室内空气消毒的目的，所述消毒净化模块向内倾斜设置，所述消毒净化模块与机器顶部出风口的空气导流格栅呈15~30度夹角，消毒净化模块包括变频式高压离子发生源以及与其连接的消毒净化网面，变频式高压离子发生源通过高压电缆连接到均布在消毒净化网面上的各点，每点有一个放电电阻连接放电钢针，共同组成电阻钢针阵列发射网，所述变频式高压离子发生源首先将市电接入变频器，将电网工频50Hz提高到20KHz以内，同时降低放电钢针的起晕电压至4kv。

2.如权利要求1所述的空气净化消毒机，其特征在于变频器为离子发生器提供两个电源输入端，其中一个电源输入端与电阻的一端连接，电阻的另一端分别与第一电容的一端、双向二极管的一端以及变压器初级线圈的一端连接，另一电源输入端则与二极管的正极连接，二极管的负极分别与第一电容的另一端、双向二极管的另一端以及变压器初级线圈的另一端连接，变压器的次级线圈与高压硅堆的负极连接，高压硅堆的正极与第二电阻的一端连接，高压放电电极与第二电阻的另一端连接，所述变压器次级线圈和初级线圈之间还设置有第二电容。

3.一种空气净化消毒机的净化消毒方法，其特征在于所述空气净化消毒机包括壳体，所述壳体底部设置有进风口，顶部设置有出风口，出风口设置空气导流格栅，所述进风口和出风口之间设置有风机和消毒净化模块，室内空气由进风口进风，风机产生的风带走在消毒净化模块的产生的自由电子，再由机壳顶部的出风口的导流格栅送入室内，通过空气进行扩散，其扩散电荷与空气污染物发生反应，对寄生在室内空气中的悬浮颗粒物上的病毒和细菌的活性进行破坏，从而达到室内空气消毒的目的，其中消毒净化模块与机器顶部出风口的空气导流格栅呈15~30度夹角，消毒净化模块包括均布在消毒净化网面上的多个放电钢针，同时降低放电钢针的起晕电压至4kv。