CN111529747A

CN111529747A - 等离子体空气消毒装置

Info

Publication number: CN111529747A
Application number: CN202010366617.0A
Authority: CN
Inventors: 吴穷; 罗海云; 王新新; 邹晓兵; 王豪; 张丽阳; 李雨泰; 杨坤; 冯子豪; 王凯
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2020-08-14

Abstract

本发明公开了一种等离子体空气消毒装置，包括：电源；与电源相连的等离子体装置，其中，等离子体装置包括：与电源相连的泡沫正电极与泡沫负电极；设置于泡沫正电极与泡沫负电极之间的多孔介质，多孔介质内部设有多个孔洞，以使等离子放电产生在多个孔洞中，且在气流非直线流动经过充满等离子体的多个孔洞时，对待处理污染气体能进行杀菌处理；蜂窝铝板，蜂窝铝板上设置有纳米二氧化钛催化剂，以催化分解尾气中的臭氧。该装置可以有效降低臭氧排放量，防止臭氧对人体健康的危害，并且没有能耗，也并没有使用寿命限制，简单易实现。

Description

等离子体空气消毒装置

技术领域

本发明涉及等离子体空气消毒装置的臭氧消除技术领域，特别涉及一种等离子体空气消毒装置。

背景技术

等离子体空气消毒因为其无耗材，低风阻的特性，被广泛用于等离子体空气消毒装置中，以用于杀灭空气中细菌病原体。

但是在使用的过程中，等离子体不可避免的产生大量臭氧，对人体健康产生危害，限制了等离子体空气消毒装置的应用。

相关技术中，主要通过附剂吸附处理的方式处理等离子体空气消毒装置尾气中的臭氧，然而，吸附剂使用寿命限制，需要定期更换，从而不仅大大增加了使用成本，而大大降低了使用的便利性，亟待解决。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种等离子体空气消毒装置，该装置可以有效降低臭氧排放量，防止臭氧对人体健康的危害，并且没有能耗，也并没有使用寿命限制，简单易实现。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种等离子体空气消毒装置，包括：电源；与所述电源相连的等离子体装置，其中，所述等离子体装置包括：与所述电源相连的泡沫正电极与泡沫负电极；设置于所述泡沫正电极与所述泡沫负电极之间的多孔介质，所述多孔介质内部设有多个孔洞，以使等离子放电产生在所述多个孔洞中，且在气流非直线流动经过充满等离子体的所述多个孔洞时，对待处理污染气体能进行杀菌处理；蜂窝铝板，所述蜂窝铝板上设置有纳米二氧化钛催化剂，以催化分解尾气中的臭氧。

本发明实施例的等离子体空气消毒装置，采用涂敷于蜂窝铝基材的纳米二氧化钛TiO₂催化剂，催化分解等离子体装置尾气中的臭氧，可以有效降低臭氧排放量，防止臭氧对人体健康的危害，并且没有能耗，也并没有使用寿命限制，从而扩展了等离子体装置在有人环境下的应用，并满足不同环境下的臭氧排放标准，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的等离子体空气消毒装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述等离子装置还包括：壳体，所述壳体设置有进气口和出气口。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述蜂窝铝板设置于所述出气口处。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述壳体为绝缘外壳。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多空介质的厚度大于或等于1cm，且小于或等于20cm。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多个孔洞的孔隙率根据目标处理速度和/或处理效果得到。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述孔隙率大于或等于10ppi，且小于或等于50ppi。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述电源为脉冲电源。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：将所述待处理污染气体吹进所述等离子体装置的离心风机。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述等离子体装置为多个。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的等离子体空气消毒装置的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的蜂窝铝板的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的等离子体空气消毒装置的结构示意图；

图4为根据本发明一个实施例的等离子体空气消毒装置的正视图；

图5为根据本发明一个实施例的等离子体空气消毒装置10的侧视图；

图6为根据本发明一个实施例的等离子体空气消毒装置10的俯视图；

图7为根据本发明一个实施例的等离子体空气消毒装置10的立体图；

图8为根据本发明一个实施例的等离子体空气消毒装置的方框示意图；

图9为根据本发明一个实施例的具有多个等离子体装置的等离子体空气消毒装置的正视图；

图10为根据本发明一个实施例的具有多个等离子体装置的等离子体空气消毒装置的侧视图；

图11为根据本发明一个实施例的具有多个等离子体装置的等离子体空气消毒装置的俯视图；

图12为根据本发明一个实施例的具有多个等离子体装置的等离子体空气消毒装置的立体图；

图13为根据本发明一个实施例的安装蜂窝铝板的实体斜视图；

图14为根据本发明一个实施例的安装蜂窝铝板的实体正视图；

图15为根据本发明一个实施例的等离子体空气消毒装置的透视上视图；

图16为根据本发明一个实施例的等离子体空气消毒装置的透视斜视图；

图17为根据本发明一个实施例的等离子体空气消毒装置的透视正视图；

图18为根据本发明一个实施例的等离子体空气消毒装置的透视左视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的等离子体空气消毒装置。

图1是本发明一个实施例的等离子体空气消毒装置的结构示意图。

如图1所示，该等离子体空气消毒装置10包括：电源100、等离子体装置200和蜂窝铝板300。

其中，如图2所示，蜂窝铝板300上设置有纳米二氧化钛催化剂，以催化分解尾气中的臭氧。如图3所示，等离子体装置200包括：泡沫正电极201、泡沫负电极202和多孔介质203，其中，等离子体装置200与电源100相连，泡沫正电极201与泡沫负电极202均与电源100相连，多孔介质203设置于泡沫正电极201与泡沫负电极202之间，多孔介质203内部设有多个孔洞，以使等离子放电产生在多个孔洞中，且在气流非直线流动经过充满等离子体的多个孔洞时，对待处理污染气体能进行杀菌处理。

可以理解的是，如图4至图7所示，图4为本发明实施例的等离子体空气消毒装置10的正视图；图5为本发明实施例的等离子体空气消毒装置10的侧视图；图6为本发明实施例的等离子体空气消毒装置10的俯视图；图7为本发明实施例的等离子体空气消毒装置10的立体图。

其中，泡沫正电极201和泡沫负电极202均为导电金属电极，A和B为电极引出线，可以用于连接电源100和接地，当电极施加足够高电压，则会产生等离子体。多孔介质203为产生等离子体的主要场所，也是等离子体与待处理污染气体的主要反应场所，使用多孔介质203可以使得放电能够均匀地产生在多孔介质203的孔洞中，当气流非直线流动经过充满等离子体孔洞时能得到充分地处理。并通过设置有纳米二氧化钛催化剂的蜂窝铝板催化分解尾气中的臭氧。

也就是说，本发明实施例的等离子体空气消毒装置10可以产生等离子体放电，等离子体中的活性物质能够磨坏细胞结构、生物大分子等物质以杀死细菌病原体，从而实现对待处理污染气体能进行杀菌处理，同时，可以大大降低尾气中臭氧的排放量，防止臭氧对人体健康的危害，并且没有能耗，也并没有使用寿命限制，简单易实现。

进一步地，在本发明的一个实施例中，多空介质203的厚度大于或等于1cm，且小于或等于20cm。

可以理解的是，多孔介质203的厚度可以为从1cm-20cm，从而使得在较低的电压下，长达数厘米厚的多孔介质203依然可以保持良好的放电，不仅可以提高待处理污染气体的处理量，而且也可以减小等效电容。

进一步地，在本发明的一个实施例中，多个孔洞的孔隙率根据目标处理速度和/或处理效果得到。

可以理解的是，本发明实施例的多个孔洞的孔隙率可以根据目标处理速度得到，或者根据处理效果得到，或者根据目标处理速度和处理效果得到。也就是说，本发明实施例可以通过控制多孔介质203的孔隙率来实现不同的处理速度和效果的调节。

由此，通过在多孔介质203内部布满了回环曲折的毫米级的孔洞，相比与相关技术中的处理空间增大了10倍以上，在处理空气时，将待处理污染气体通入多孔介质203，在介质孔洞中的等离子体能够更加高效的进行处理，达到更好的处理效果。

其中，在本发明的一个实施例中，孔隙率大于或等于10ppi，且小于或等于50ppi。

可以理解的是，多孔介质203的多个孔洞是产生等离子体的主要场所，也是等离子体与待处理污染气体的主要反应场所，多孔介质203的孔隙率可以为10ppi-50ppi。

可选地，在本发明的一个实施例中，电源100可以为脉冲电源。

可以理解的是，使用脉冲电源不仅能够保证放电不转化为电弧，而且还可以让放电弥散在整个多孔介质203内部，与经过的待处理污染气体(如带菌空气)能够完全充分的混合，有效提高处理效率。需要说明的是，脉冲电源的电压峰值可以为20kV-50kV，频率可以为100Hz-13.56MHz，脉宽可以为100ns-10us；本领域技术人员还可以根据实际情况选择其他电源，在此不做具体限定。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图4所示，等离子装置200还包括：壳体204。其中，如图5和图6所示，壳体204设置有进气口2041和出气口2042。

可以理解的是，本发明实施例的壳体204可以设置有进气口2041和出气口2042，以形成气体流通的气道。其中，待处理污染气体可以从进气口2041进入等离子装置200，处理后的气体可以从出气口2042排出。

优选地，在本发明的一个实施例中，壳体204可以为绝缘外壳，从而避免造成与外界的电接触，提高安全性。

优选地，在本发明的一个实施例中，如图8所示，上述的等离子体空气消毒装置10，还包括：离心风机400。其中，离心风机400可以将待处理污染气体吹进等离子体装置200，从而实现对待处理污染气体的杀菌。

需要说明的是，本发明实施例还可以通过更换不同的材料或不同的载气，产生不同参数的等离子体。

由此，通过将相关技术中的实心介质-空气-实心介质的结构用多孔介质代替，将实心金属电极用能透气的泡沫电极，将放电形式从原来的介质阻挡放电改变成沿面放电，气隙电场被多孔介质所扭曲和增强，使得该等离子体空气消毒装置在较正常放电电压底很多的情况下依然可以产生强烈的放电，大体积的放电能够处理大体积带菌气体，回环曲折的孔隙也可以大大提高等离子体与细菌的作用时间，与相关技术中比较而言，本发明实施例的装置可以达到准消毒实验室20立方米消毒水平标准，对待处理污染气体的处理量更大、灭菌效果更好，并且产生臭氧少。同时，为了避免等离子装置200尾气中的臭氧对人体健康产生危害，本发明实施例将涂敷了纳米二氧化钛催化剂的蜂窝铝板设置于等离子装置200的尾气排放口，从而催化分解尾气中的臭氧，降低排放臭氧浓度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，等离子体装置200可以为多个。

可以理解的是，如图9至图12所示，图9为本发明实施例的具有多个等离子体装置200的等离子体杀菌装置的正视图；图10为本发明实施例的具有多个等离子体装置200的等离子体杀菌装置的侧视图；图11为本发明实施例的具有多个等离子体装置200的等离子体杀菌装置的俯视图；图12为本发明实施例的具有多个等离子体装置200的等离子体杀菌装置的立体图。其中，图9至图12均是未安装蜂窝铝板300的示意图。

其中，1和2均为汇流母线，可以用于连接脉冲电源，3为多层放电结构的绝缘外壳，同时也是等离子体杀菌的气道；4为多层泡沫电极；5为多层多孔介质；6为进气通道，可以将待处理污染气体通过该进气通道进入等离子装置；7为出气通道，用于将处理后的气体从此处排出。由此，通过将等离子体装置200设置为多个，可以实现多层相同的结构并联层叠使用，从而进一步提高处理的污染气体的气流量。

进一步而言，由于排除的尾气中不可避免的存在臭氧，为了避免臭氧对人体健康产生危害，在本发明的一个实施例中，在出气口处设置有蜂窝铝板300。其中，安装蜂窝铝板的实体斜视图如图13所示，安装蜂窝铝板的实体正视图如图14所示。另外，本发明实施例的透视上视图如图15所示，透视斜视图如图16所示，透视正视图如图17所示，透视左视图如图18所示。

可以理解是，由于等离子体不可避免的产生大量臭氧，此时，处理后的气体中必然存在大量臭氧，如果直接排除将会对人体健康的危害；因此，本发明实施例将涂敷了纳米二氧化钛催化剂的蜂窝铝板设置于出气口处，从而催化分解等离子装置200产生的臭氧，降低排放臭氧浓度。具体地：本发明实施例在最后一个泡沫金属电极靠出气口一侧紧贴安放负载了纳米二氧化钛催化剂的蜂窝铝陶瓷基板，其长宽和安装方式同泡沫金属电极。

根据本发明实施例提出的等离子体空气消毒装置，通过在等离子体装置中安装多孔介质，并在多孔介质内部设有多个孔洞，以使等离子放电产生在多个孔洞中，从而在气流非直线流动经过充满等离子体的多个孔洞时，对待处理污染气体能进行杀菌处理，不仅可以有效提高杀菌效果，且杀菌处理速度快；同时，采用涂敷于蜂窝铝基材的纳米二氧化钛催化剂，催化分解等离子体装置尾气中的臭氧，可以有效降低臭氧排放量，防止臭氧对人体健康的危害，并且没有能耗，也并没有使用寿命限制，从而扩展了等离子体装置在有人环境下的应用，并满足不同环境下的臭氧排放标准，简单易实现。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种等离子体空气消毒装置，其特征在于，包括：

电源；

与所述电源相连的等离子体装置，其中，所述等离子体装置包括：

与所述电源相连的泡沫正电极与泡沫负电极；

设置于所述泡沫正电极与所述泡沫负电极之间的多孔介质，所述多孔介质内部设有多个孔洞，以使等离子放电产生在所述多个孔洞中，且在气流非直线流动经过充满等离子体的所述多个孔洞时，对待处理污染气体能进行杀菌处理；以及

蜂窝铝板，所述蜂窝铝板上设置有纳米二氧化钛催化剂，以催化分解尾气中的臭氧。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等离子装置还包括：壳体，所述壳体设置有进气口和出气口。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述蜂窝铝板设置于所述出气口处。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述壳体为绝缘外壳。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多空介质的厚度大于或等于1cm，且小于或等于20cm。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个孔洞的孔隙率根据目标处理速度和/或处理效果得到。

7.根据权利要求1或6所述的装置，其特征在于，所述孔隙率大于或等于10ppi，且小于或等于50ppi。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源为脉冲电源。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

将所述待处理污染气体吹进所述等离子体装置的离心风机。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等离子体装置为多个。