CN116939937A - 一种等离子体模块及空气处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种等离子体模块和空气处理装置，其中，所述等离子体模块包括等离子体本体和磁性件，所述等离子体本体包括电极组件，所述电极组件用以将空气电离，且所述电极组件之间形成有电离区域；所述磁性件在所述电离区域形成有磁场，所述磁场用以约束所述电离区域的带电粒子的运动轨迹。本发明技术方案采用在所述等离子体本体周围设置磁性件实现了约束所述电离区域的带电粒子的运动轨迹的目的。本发明的等离子体模块具有电离功率高、起晕电压低、电离效果好以及与污染物的反应时间长的优点，与现有技术中的等离子体模块相比较，本发明的等离子体模块提高了空气净化效率。

Description

一种等离子体模块及空气处理装置

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种等离子体模块及空气处理装置。

背景技术

现有空调器上搭载的空气净化技术主要为：HEPA(High Efficiency Particulateair Filter)网、IFD(Intense Field Dielectric)模块、UVC(Ultra-violet C)、Ag+抗菌滤网、负离子、等离子体等。其中，HEPA网、IFD模块、UVC、Ag+抗菌滤网、负离子等技术主要用来去除颗粒物或抗菌抗病毒，无法对VOC(Volatile Organic Compounds)进行处理，且HEPA网、IFD模块风阻大；等离子体技术通过电离空气产生大量强氧化性活性自由基团和高能粒子，可以达到降解VOC、杀菌灭病毒效果。

目前，等离子体技术的研究备受关注，现有的等离子体发生器，一般由壳体和针状电极等组成；现有的等离子体发生器无法约束粒子运动方向，粒子在电离区域受静电力的作用沿直线运动至正极，使得粒子在电离区域停留的时间短，导致空气净化效率低，而这也是现有的等离子体发生器的通病。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种等离子体模块，旨在提供一种能约束电离区域的带电粒子的运动轨迹的等离子体模块，以提高等离子体模块的空气净化效率。

为实现上述目的，本发明提出一种等离子体模块，所述等离子体模块包括：

等离子体本体，所述等离子体本体包括电极组件，所述电极组件用以将空气电离，且所述电极组件之间形成有电离区域；

磁性件，在所述电离区域形成有磁场，所述磁场用以约束所述电离区域的带电粒子的运动轨迹。

在一实施例中，所述电极组件包括第一电极和第二电极，所述第二电极套设于所述第一电极外围，所述第二电极与所述第一电极之间形成有所述电离区域。

在一实施例中，所述第一电极为导电丝，所述第二电极为导电圆筒，所述第一电极的轴线与所述第二电极的轴线重合。

在一实施例中，所述磁性件套设于所述第二电极外围，所述磁场将所述电离区域覆盖。

在一实施例中，所述等离子体模块还包括壳体，所述壳体开有进风口和出风口，所述电极组件设于所述壳体中，所述电离区域同时与所述进风口和所述出风口连通。

在一实施例中，一个所述电极组件包括一个所述第一电极和一个所述第二电极，所述电极组件、所述进风口和所述出风口的数量均为多个，多个所述电极组件、多个所述进风口以及多个所述出风口一一对应。

在一实施例中，一个所述电极组件形成有一个所述电离区域，磁性件套设于多个所述电极组件的外围，所述磁场将多个所述电离区域覆盖。

在一实施例中，多个所述第一电极之间通过并联连接，多个所述第二电极之间通过并联连接。

在一实施例中，多个所述电极组件之间呈阵列排布。

在一实施例中，所述进风口和所述出风口分别设有与所述壳体连接的连接件，所述连接件用以将所述第一电极固定于所述第二电极内侧。

在一实施例中，所述第一电极接地，所述第二电极接正极。

在一实施例中，所述第一电极的材料为铝合金，和/或，所述第二电极的材料为钨丝。

本发明还提供一种空气处理装置，所述空气处理装置包括上述等离子体模块。

本发明技术方案通过采用在所述等离子体本体周围设置磁性件实现了约束所述电离区域的带电粒子的运动轨迹的目的。若等离子体本体周围未增设所述磁场，电离区域的带电粒子仅受电场力的作用沿特定方向运动，带电粒子在所述电离区域沿直线运动；在本发明技术方案中，所述等离子体本体周围设置有所述磁场，所述带电粒子在所述电离区域同时受到电场力和洛伦兹力的作用，所述带电粒子在所述电离区域沿曲线运动，相对于直线运动，曲线运动拉长了所述带电粒子在所述电离区域的运动路程，即增加了所述带电粒子在所述电离区域的停留时间，近而增加了所述带电粒子与空气中的气体分子的碰撞概率，使得空气中得以产生更多的具有强氧化性的活性自由基团和高能粒子，进而得以增强等离子体模块的降解VOC以及杀菌灭病毒的效果。本发明的等离子体模块具有电离功率高、起晕电压低、电离效果好以及与污染物的反应时间长的优点，与现有技术中的等离子体模块相比较，本发明的等离子体模块提高了空气净化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明等离子体模块体在一实施例中的结构示意图；

图2为图1的垂直于轴向的剖视图；

图3为图1的爆炸图；

图4为本发明空气处理装置在一实施例中的结构示意图；

图5为本发明等离子体模块在另一实施例的结构示意图；

图6为图5的垂直于轴向剖视图；

图7为图5的爆炸图；

图8为本发明空气处理装置在另一实施例中的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种等离子体模块100。

请参阅图1，在本发明的一实施例中，所述等离子体模块100包括等离子体本体110和磁性件130，所述等离子体本体110包括电极组件111，所述电极组件111用以将空气电离，且所述电极组件111之间形成有电离区域111a；所述磁性件130可为永磁体、通电螺线管或其他可产生磁场的装置，所述磁性件130在所述电离区域111a形成有磁场，所述磁场用以约束所述电离区域111a的带电粒子的运动轨迹。

本发明技术方案通过采用在所述等离子体本体110周围设置磁性件130实现了约束所述电离区域111a的带电粒子的运动轨迹的目的。若等离子体本体110周围未增设所述磁场，电离区域111a的带电粒子仅受电场力的作用沿特定方向运动，带电粒子在所述电离区域111a沿直线运动；在等离子体本体110周围设置所述磁场后，所述带电粒子在所述电离区域111a同时受到电场力和洛伦兹力的作用，所述带电粒子在所述电离区域111a沿曲线运动，相对于直线运动，曲线运动拉长了所述带电粒子在所述电离区域111a的运动路程，即增加了所述带电粒子在所述电离区域111a的停留时间，近而增加了所述带电粒子与空气中的气体分子的碰撞概率，使得空气中得以产生更多的具有强氧化性的活性自由基团和高能粒子，进而得以增强等离子体模块100的降解VOC以及杀菌灭病毒的效果。本发明的等离子体模块100具有电离功率高、起晕电压低、电离效果好以及与污染物的反应时间长的优点，与现有技术中的等离子体模块100相比较，本发明的等离子体模块100提高了空气净化效率。

进一步地，请继续参阅图2和图3，所述电极组件111包括第一电极1111和第二电极1113，其中一个电极接地，另一个电极接正极或负极，所述第二电极1113套设于所述第一电极1111外围，所述第二电极1113与所述第一电极1111之间具有电势差，所述第二电极1113与所述第一电极1111之间形成有所述电离区域111a，所述电离区域111a即为所述第一电极1111与所述第二电极1113之间形成的电场所在的区域。更具体地，所述第一电极1111为导电丝，所述第二电极1113为导电管，所述第一电极1111的高度与所述第二电极1113的高度一致，所述第二电极1113可为棱柱状、圆柱状或其他不规则柱状，所述第二电极1113的内壁与所述第一电极1111的外壁之间形成所述电离区域111a。

通过将所述第二电极1113套设于所述第一电极1111外围增大了所述电离区域111a的面积。所述电离区域111a的面积越大，所述带电粒子的数量越多，所述带电粒子与空气中的气体分子的碰撞数量越多，使得空气中得以产生更多的具有强氧化性的活性自由基团和高能粒子，进而增强了所述等离子体模块100的放电效果。

更进一步地，所述第一电极1111为圆柱形导电丝，所述第二电极1113为导电圆筒，所述第一电极1111的轴线与所述第二电极1113的轴线重合。由于所述第二电极1113的内壁的各部到所述第一电极1111的距离相等，以所述第一电极1111的轴线为中心，所述电离区域111a的同一周面上的电势相等，所述电离区域111a的放电均匀性得以提高，使得所述放电区域的带电粒子的排布较为均匀，利于降低所述等离子体模块100的电晕起始电压以及提高其电离效果。

所述磁性件130套设于所述第二电极1113外围，所述磁场将所述电离区域111a覆盖。所述磁性件130为圆柱管状，所述磁性件130的内径与所述第二电极1113的外径一致，所述磁场的方向可以与所述电场的方向垂直、平行或倾斜，当所述磁场方向与所述电场方向垂直时，所述电离区域111a的速度方向与所述电场平行的带电粒子同时受到一个与电场平行的电场力以及一个同时与电场和磁场垂直的洛伦兹力，所述带电粒子的运动轨迹为螺旋状或涡旋状。

请参阅图1和图3，所述等离子体模块100还包括壳体150，所述壳体150开有进风口151a和出风口153a，所述电极组件111设于所述壳体150中，所述电离区域111a同时与所述进风口151a和所述出风口153a连通，所述进风口151a和所述出风口153a分别设有与所述壳体150连接的连接件155，所述连接件155用以将所述第一电极1111固定于所述第二电极1113内侧。更具体地，所述连接件155包括第一连接件1551和第二连接件1553，所述壳体150包括第一盖板151和第二盖板153，所述第一盖板151和所述第二盖板153均为圆环状，所述第一盖板151形成有所述进风口151a，所述进风口151a设有与所述第一盖板151相连的所述第一连接件1551，所述第一连接件1551呈类风叶状，所述第一连接件1551由三条支撑杆组成，所述第一连接件1551用以将所述第一电极1111的上端固定于所述第二电极1113的轴线所在的位置，所述第一盖板151的下底面向上凹陷形成第一容置槽，所述第一容置槽用以容置所述第二电极1113和所述磁性件130的上端，所述第一盖板151的周缘等间距设有多个第一穿孔151b；所述第二盖板153形成有所述出风口153a，所述出风口153a设有与所述第二盖板153相连的所述第二连接件1553，所述第二连接件1553呈类风叶状，所述第二连接件1553由三条支撑杆组成，所述第二连接件1553用以将所述第一电极1111的下端固定于所述第二电极1113的轴线所在的位置，使得所述第一电极1111的轴线与所述第二电极1113的轴线重合，所述第二盖板153的上底面向下凹陷形成第二容置槽，所述第二容置槽用以容置所述第二电极1113和所述磁性件130的下端，所述第二盖板153的周缘等间距设有多个第二穿孔153b。

对所述等离子体模块进行组装时，先依次将所述磁性件130、所述第二电极1113放入所述第二容置槽，而后将所述第一电极1111的下端固定于所述第二连接件1553的中心位置，再将所述第一盖板151盖住，使得所述磁性件130、所述第二电极1113的上端位于所述第一容置槽中，且使得所述第一电极1111的上端固定于所述第一连接件1551的中心位置，所述第一盖板151和所述第二盖板153通过螺杆157和螺帽158固定，所述第一穿孔151b和所述第二穿孔153b用以供所述螺杆157穿设。

请参阅图5和图6，在一实施例中，一个所述电极组件111包括一个所述第一电极1111和一个所述第二电极1113，一个所述电极组件111形成有一个所述电离区域111a，所述电极组件111、所述进风口151a和所述出风口153a的数量均为多个，多个所述电极组件111、多个所述进风口151a以及多个所述出风口153a一一对应。

在一定的体积内，相对于仅设置一个大电离区域111a的所述电极组件111，设置多个小电离区域111a的所述电极组件111更有利于提高所述等离子体模块100的电离效果。若仅设置一个电极组件111，那么所述第一电极1111与所述第二电极1113之间的间距必然很大，在所述第一电极1111到所述第二电极1113的电势差一定的情况下，即电压一定的情况下，所述第一电极1111与所述第二电极1113之间的距离越大，所述电离区域111a的电场强度越小，所述电场强度越小则所述电离区域111a的总体电离效果更差；而将一个大的电离区域111a分割为多个小的电离区域111a后，多个所述电离区域111a的电场强度均得以大幅度提高，所述电离区域111a的总体电离效果得以提高。

进一步地，为了提高所述等离子体模块100的内部的空间利用率，多个所述第二电极1113的外管径一致，多个所述电极组件111之间呈阵列排布。由于所述第二电极1113为圆柱管状结构，在所述等离子体模块100内部的有限空间下，通过将多个所述第二电极1113的外管径设置为同一规格大小，并通过将多个相同规格大小的所述电极组件111紧密排布使其呈阵列状，可以最大限度地提高多个所述电极组件111在所述等离子体模块100内部的总空间利用率。

更进一步地，多个所述第一电极1111之间通过并联连接，多个所述第二电极1113之间通过并联连接。由于多个所述第二电极1113规格大小一致，多个所述第二电极1113与其对应的多个所述第一电极1111之间的间距一致，通过将多个所述第一电极1111并联以及多个所述第二电极1113并联，以控制多个所述电极组件111的对应的所述电离区域111a的电场强度一致，进一步提高了所述电离区域111a的放电均匀性，从而提高了所述等离子体模块100的电离效果。

请继续参阅图7，在上述实施例中，所述磁性件130套设于多个所述电极组件111的外围，所述磁场将多个所述电离区域111a覆盖。仅通过一个磁性件130就得以约束所述等离子体模块100中的所有电离区域111a的带电粒子的运动轨迹，一方面，可以尽量减少所述磁性件130在所述等离子体模块的空间占比，进而增大多个所述电离区域111a在所述等离子体模块的总空间占比，另一方面，避免了多个磁性件130之间的互相干扰，若在每个所述第二电极1113外围均设置一个所述磁性件130，那么多个磁性件130将产生多个不同的磁场，不同的所述磁场由于方向不同可能会造成互相抵消的现象发生，进而削弱所述磁场对所述电离区域111a的带电粒子的约束作用。

另外，在上述实施例中，所述第一盖板151和所述第二盖板153均为矩形状，所述第一盖板151和所述第二盖板153的形状和大小均一致，所述第一盖板151开设有多个所述进风口151a，所述第二盖板153开设有多个所述出风口153a，多个所述进风口151a和多个所述出风口153a均呈阵列排布，多个所述进风口151a与多个所述出风口153a呈一一对应设置，并且，所述第一连接件1551和所述第二连接件1553的数量均为多个，一个所述进风口151a处设置有一个第一连接件1551，一个所述出风口153a处设置有一个所述第二连接件1553，多个所述第一连接件1551与多个所述第二连接件1553呈一一对应设置。

请参阅图1和图5，在一实施例中，所述第一电极1111的材料选用钨丝，所述第二电极1113的材料选用铝合金。钨丝具有导电性好、导热性好、耐高温、耐腐蚀性强以及强度高等优点，钨丝是比较好的电极材料，但是由于钨丝比较脆，为了更好地避免其损坏，不适宜将所述第二电极1113的材料选用钨丝，而由于所述第一电极1111是被所述第二电极1113包围的，所述第一电极1111受到所述第二电极1113的保护不易折损，所述第一电极1111的材料选用钨丝是较为理想的；铝合金具有导电效果好、成本低以及易加工等优点，铝合金不易折断，所述第一电极1111的材料选用所述铝合金是较为理想的。当然，所述第一电极1111和所述第二电极1113也可以为其他导电材料。

进一步地，所述第一电极1111的管径为0.1-0.5mm，所述第二电极1113的内管径为20-50mm。当所述第一电极1111的管径小于0.1mm时，所述第一电极1111易被折断，所述第一电极1111的强度差、使用寿命短，当所述第一电极1111的管径大于0.5mm时，会导致所述等离子体模块100的电晕起始电压增大，使得所述等离子体模块100放电不稳定；当所述第二电极1113的内管径大于50mm时，会导致所述第一电极1111和所述第二电极1113之间的电场强度过小，导致放电不够均匀，影响所述等离子体模块100的电离效果，当所述第二电极1113的内管径小于20mm时，会导致所述进风口151a和所述出风口153a的口径过小，从而增大风阻，进而降低所述等离子体模块100的空气净化效率。

再进一步地，所述第一电极1111接地，所述第二电极1113接正极。由于所述带电粒子带有负电荷，所述带电粒子朝向正极运动；若所述第一电极1111为正极，所述第二电极1113接地，那么，所述带电粒子将朝向所述第一电极1111运动，由于所述第一电极1111的表面积比较小，大量的带电粒子吸附在所述第一电极1111表面不利于所述等离子体模块100持续放电；所述第二电极1113的内壁的面积远大于所述第一电极1111的外壁的面积，通过将所述第二电极1113设于正极及所述第一电极1111接地，使得所述电离区域111a的带电粒子分散吸附至所述第二电极1113的内壁，有利于提高所述等离子体模块100的电离效果。

本发明还提供一种空气处理装置10，所述空气处理装置10包括等离子体模块100，该等离子体模块100的具体结构参照上述实施例，由于本空气处理装置10采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述空气处理装置10的内部形成有风道200a，所述风道200a与所述电离区域111a连通。更具体地，所述空气处理装置10可以为新风装置、空调器或仅通过风机200与上述等离子体模块组成的净化组件。

请参阅图4和图8，在一实施例中，所述空气处理装置10包括风机200和所述等离子体模块100，所述风机200包括风机进口210和风机230出口，所述风机出口230与室内连通，所述风机进口210与所述风机出口230之间形成有所述风道200a，所述等离子体模块100设于所述风道200a，所述等离子体模块100的所述进风口151a与所述风机进口210连通，所述等离子体模块100的所述出风口153a与所述风机出口230连通，空气从所述风机进口210进入所述风道200a并依次经过所述进风口151a、所述电离区域111a和所述出风口153a，最后从所述风机出口230流向室内环境中，在该过程中，空气流经所述电离区域111a并与所述电离区域111a的带电粒子发生碰撞，进而产生大量的强氧化性活性自由基团和高能粒子，活性自由基团和高能粒子继续与空气中的VOC、微生物、细菌、病毒等进行反应，达到降解VOC、杀菌灭病毒的效果，净化后的空气再从所述风机出口230排至室内。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种等离子体模块，其特征在于，包括：

等离子体本体，所述等离子体本体包括电极组件，所述电极组件用以将空气电离，且所述电极组件之间形成有电离区域；

磁性件，在所述电离区域形成有磁场，所述磁场用以约束所述电离区域的带电粒子的运动轨迹。

2.如权利要求1所述的等离子体模块，其特征在于，所述电极组件包括第一电极和第二电极，所述第二电极套设于所述第一电极外围，所述第二电极与所述第一电极之间形成有所述电离区域。

3.如权利要求2所述的等离子体模块，其特征在于，所述第一电极为导电丝，所述第二电极为导电圆筒，所述第一电极的轴线与所述第二电极的轴线重合。

4.如权利要求2所述的等离子体模块，其特征在于，所述磁性件套设于所述第二电极外围，所述磁场将所述电离区域覆盖。

5.如权利要求2所述的等离子体模块，其特征在于，所述等离子体模块还包括壳体，所述壳体开有进风口和出风口，所述电极组件设于所述壳体中，所述电离区域同时与所述进风口和所述出风口连通。

6.如权利要求5所述的等离子体模块，其特征在于，一个所述电极组件包括一个所述第一电极和一个所述第二电极，所述电极组件、所述进风口和所述出风口的数量均为多个，多个所述电极组件、多个所述进风口以及多个所述出风口一一对应。

7.如权利要求6所述的等离子体模块，其特征在于，一个所述电极组件形成有一个所述电离区域，磁性件套设于多个所述电极组件的外围，所述磁场将多个所述电离区域覆盖。

8.如权利要求6所述的等离子体模块，其特征在于，多个所述第一电极之间通过并联连接，多个所述第二电极之间通过并联连接。

9.如权利要求6所述的等离子体模块，其特征在于，多个所述电极组件之间呈阵列排布。

10.如权利要求5所述的等离子体模块，其特征在于，所述进风口和所述出风口分别设有与所述壳体连接的连接件，所述连接件用以将所述第一电极固定于所述第二电极内侧。

11.如权利要求2至10任一所述的等离子体模块，其特征在于，所述第一电极接地，所述第二电极接正极。

12.如权利要求2至10任一所述等离子体模块，其特征在于，所述第一电极的材料为铝合金，和/或，所述第二电极的材料为钨丝。

13.一种空气处理装置，其特征在于，包括如权利要求1至12任一所述的等离子体模块。