CN212727527U - 一种等离子体空气杀菌消毒设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种等离子体空气杀菌消毒设备，包括等离子体产生装置和纳秒级高压脉冲电源；等离子体产生装置安装在出风管道内，包括高压电极、介质层以及低压电极。纳秒级高压脉冲电源提供的纳秒级高压脉冲能够使低压电极与介质层之间产生介质阻挡沿面放电，进而产生等离子体和紫外光，等离子体中含有的大量高能电子、活性离子、高能自由基团等成分，极易与细菌、霉菌及芽孢、病毒中蛋白和核酸发生化学反应，能够摧毁微生物和扰乱微生物的生存功能，使各类微生物死亡。来自新风管道的新风经过上述等离子体和紫外光杀菌消毒后经送风机送入出风管道并输出。该设备具有消毒效果好、效率高、工艺简单、无二次污染、运行成本低廉、操作方便等特点。

Description

一种等离子体空气杀菌消毒设备

技术领域

本实用新型涉及空气杀菌消毒技术领域，特别是涉及一种等离子体空气杀菌消毒设备。

背景技术

目前，在大型商场、大型酒店、办公大楼以及大型医院办公环境中广泛使用中央空调，长期运行细菌、病毒会存活繁殖，特别是流感病毒高发期，运行多年的通风管道中大量细菌、病毒繁殖并循环于空气当中，严重影响人体健康。一般中央空调使用场所的人员众多，尤其是对外营业的公共场所，更是人员身份不明。空气中的细菌和病毒很容易通过中央空调的通风系统造成细菌的交叉感染，引起室内环境污染，给更多的人带来多种疾病。然而，由于中央空调的管道结构复杂，空间狭小，人又很难直接进入进行清理，即使开启新风系统也难以保证细菌和病毒消杀。所以，为防控细菌病毒在局部空间的传播，需要集中统一进行消毒，迫切需要有专门针对中央空调新风系统进行集中统一杀菌消毒的设备。

近年来，我国在空气杀菌消毒方面开展了大量研究工作，空气消毒的方法技术种类繁多。传统的物理、化学消毒容易产生空气二次污染和一定的毒副作用。化学消毒剂、紫外线和臭氧消毒装置虽能有效杀灭上述细菌、病毒，但是需要一定的消毒时间，不能瞬间杀灭细菌和病毒；且紫外线灯管必须直接照射消毒物体表面，只能在无人情况下进行消毒作业，否则紫外线严重危害人体，特别是眼睛。所以，研发一种瞬间且实时杀菌消毒装置也十分必要。

等离子体技术是一种兼具快速和绿色的杀菌消毒技术，被认为是最具有前景的技术之一。等离子体是气、液、固三态以外，物质存在的第四态，它是在高电压作用下电离形成的由原子、离子、电子、自由基粒子等组成的混合体。这些离子和不带电荷的粒子从激发态跃迁到基态过程中能够释放光子或表面发生相互碰撞，从而引起化学反应。等离子体放电可以产生不同形式的物理和化学反应，能够产生一些氧化性粒子，包括活性自由基、氧化性分子以及紫外光等。近年来，等离子体化学在环境保护领域运用的兴起，引起了研究者的关注。等离子体灭菌机理通常包括紫外线对核酸的破坏、带电粒子和高能电子对细胞的轰击、细胞的电穿孔、活性粒子与生物大分子的反应、活性氧的氧化作用等，是多成分共同作用的结果。但是，现有运用等离子体放电杀菌消毒的装置处理量小，达不到工业应用的需求，利用高频交流电源使放电反应器发热严重，存在电源能量效率低、电源带载能力不强等缺陷。

实用新型内容

为解决中央空调通风系统进行空气杀菌消毒时所存在的上述问题，本实用新型提出一种高效、简单、无二次污染地对中央空调通风系统进行深度空气杀菌消毒处理的装置，该灭菌装置利用脉冲放电等离子体不仅能够实现瞬间且实时杀菌消毒，而且具有消毒效果好、结构紧凑、操作方便等特点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种等离子体空气杀菌消毒设备，包括等离子体产生装置和纳秒级高压脉冲电源；所述等离子体产生装置设置于出风管道内，包括与所述纳秒级高压脉冲电源的高压端连接的高压电极、套设于所述高压电极外的介质层以及与所述纳秒级高压脉冲电源的低压端连接的低压电极，所述低压电极设置于所述介质层的外部；所述纳秒级高压脉冲电源提供的纳秒级高压脉冲能够使所述低压电极与所述介质层之间产生介质阻挡沿面放电，进而产生等离子体和紫外光，等离子体包括原子、离子、电子、自由基粒子等活性物质。通过纳秒级高压脉冲电源驱动等离子产生装置，产生低温等离子体和紫外光，利用放电等离子体形成的由原子、离子、电子、自由基粒子等活性物质对含细菌病毒空气进行杀菌消毒，从而达到净化空气的目的。

可选的，所述等离子体产生装置为由沿面脉冲放电陶瓷管阵列组成的栅栏结构反应器。栅栏结构反应器可直接安装在中央空调通风系统的出风管道内部。

可选的，所述栅栏结构反应器内，所述高压电极采用双头螺栓高压电极。

可选的，所述双头螺栓高压电极的外层套设陶瓷套管作为所述介质层。

可选的，所述陶瓷套管外缠绕金属丝形成金属丝缠绕低压电极。

可选的，所述金属丝缠绕低压电极的金属丝螺旋缠绕。

可选的，所述栅栏结构反应器包括固定支架，所述放电陶瓷管阵列固定于两所述固定支架之间。固定支架可固定在通风系统的出风管道内部。

可选的，所述固定支架为尼龙固定架。

可选的，所述放电陶瓷管阵列中，阵列陶瓷管数目为4×5，相邻陶瓷管间距为30mm，不会对通风系统的管道内部的空气流动产生阻碍作用。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型提出的等离子体空气杀菌消毒设备，高压电极与纳秒级高压脉冲电源的高压端相连接，低压电极与纳秒级高压脉冲电源的低压端相连接，纳秒级高压脉冲能够使低压电极与介质层之间产生介质阻挡放电产生等离子体和紫外光。等离子体中含有的大量高能电子、活性离子、高能自由基团等成分，极易与细菌、霉菌及芽孢、病毒中蛋白和核酸发生化学反应，能够摧毁微生物和扰乱微生物的生存功能，使各类微生物死亡，负离子可以吸附大于自身重量几十倍的悬浮颗粒，去除空气中的悬浮胶体(气溶胶)，紫外光对核酸的破坏、带电粒子和高能电子对细胞的轰击、细胞的电穿孔、活性粒子与生物大分子的反应、活性氧的氧化作用等综合效果均能达到对空气进行净化消毒的作用。

本实用新型中栅栏结构的等离子体反应器可直接连接中央空调通风系统的出风管道，来自新风管道的新风经过沿面脉冲放电陶瓷管阵列组成的栅栏结构，经放电陶瓷管阵列产生的等离子体和紫外光杀菌消毒后经送风机送入出风管道并输出，具有消毒效果好、效率高、工艺简单、无二次污染、运行成本低廉、操作方便等特点。本实用新型充分利用现有中央空调通风系统的管道，工程改动小、设备结构紧凑，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本实用新型等离子体空气杀菌消毒设备中等离子体产生装置的结构示意图；

图2为图1中等离子体产生装置的俯视图；

图3为本实用新型等离子体空气杀菌消毒设备在中央空调中的安装示意图；

其中，附图标记为：1、等离子体产生装置；2、纳秒级高压脉冲电源；3、双头螺栓高压电极；4、陶瓷套管；5、金属丝缠绕低压电极；6、固定支架；7、新风管道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种等离子体空气杀菌消毒设备，电源采用纳秒级高压脉冲电源，电离形成的由原子、离子、电子、自由基粒子等形成的等离子体能量大、浓度高，加快了含细菌病毒空气的杀菌消毒速率；连续运行过程中等离子体产生装置发热少，电源能量效率高，有效降低了杀菌消毒的成本。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1和2所示，本实施例提供一种纳秒级高压电脉冲放电产生等离子体的等离子体产生装置1，该等离子体产生装置为由放电陶瓷管阵列组成的栅栏结构反应器，包括陶瓷套管4、金属丝缠绕低压电极5、双头螺栓高压电极3和固定支架6。纳秒级高压脉冲电源2分别与等离子体放电栅栏结构反应器的双头螺栓高压电极3和金属丝缠绕低压电极5相连，驱动介质沿面放电产生等离子体。

于本实施例中，如图1所示，栅栏结构反应器中的每根放电陶瓷管均使用双头螺栓电极做高压电极，两端有螺纹，一端与纳秒级高压脉冲电源的高压端相连接，另一端可以固定在固定支架上。高压电极外层覆盖陶瓷套管4做介质阻挡沿面放电的介质层。陶瓷套管4外缠绕的金属丝缠绕电极做低压电极，金属丝缠绕低压电极5连接纳秒级高压脉冲电源2的低压端。纳秒级高压脉冲电源提供的纳秒级高压脉冲可以使金属丝缠绕低压电极5与陶瓷套管4之间产生介质阻挡沿面放电等离子体，产生由原子、离子、电子、自由基粒子等活性物质。

本实施例中，如图1所示，利用纳秒级高压电脉冲电源介质阻挡放电产生活性自由基的金属丝缠绕低压电极5紧密缠绕在陶瓷套管4外，并与两端接线端子固定。介质阻挡放电产生臭氧等活性自由基的陶瓷套管4紧密包裹内部的双头螺栓高压电极3，同时与固定支架6固定连接。

本实施例中，金属丝缠绕低压电极5用绝缘导线螺旋缠绕在陶瓷套管4的外表面；绝缘导线的直径优选为1mm，螺旋缠绕的螺距优选为5mm。采用金属丝缠绕低压放电电极，相比于常规的同轴电极更容易产生微放电，又能增加微放电的有效面积，使整个被绝缘导线缠绕的陶瓷套管4外壁都能产生微放电。

本实施例中，双头螺栓高压电极3的长度优选为560mm，直径优选为3mm；且该高压电极的直径与陶瓷套管4的内径相匹配，能够使得高压电极与陶瓷套管4紧密配合。

本实施例中，陶瓷套管4的内径优选为3mm，外径优选为6mm，长度优选为500mm。

本实施例中，如图1-3所示，放电陶瓷管阵列的两端与固定支架6固定连接，固定支架6用于将放电陶瓷管阵列组成的栅栏结构固定在中央空调通风系统的新风管道7内部。其中，固定支架6优选为尼龙板状结构，厚度优选为15mm，长×宽优选为180mm×200mm。固定支架具体尺寸没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的产品且能够满足固定陶瓷管安装和固定在通风管道位置关系即可。

本实施例中，如图2所示，放电陶瓷管阵列中，阵列陶瓷管数目优选为4×5，相邻陶瓷管间距优选为30mm，不会对通风系统的管道内部的空气流动产生阻碍作用。

栅栏结构反应器产生的等离子体中含有的大量高能电子、活性离子、高能自由基团等成分，极易与细菌、霉菌及芽孢、病毒中蛋白和核酸发生化学反应，能够摧毁微生物和扰乱微生物的生存功能，使各类微生物死亡，负离子可以吸附大于自身重量几十倍的悬浮颗粒，去除空气中的悬浮胶体(气溶胶)，紫外光对核酸的破坏、带电粒子和高能电子对细胞的轰击、细胞的电穿孔、活性粒子与生物大分子的反应、活性氧的氧化作用等，上述一系列的综合效果能达到对空气进行净化消毒的作用。栅栏结构的等离子体反应器直接连接中央空调通风系统的新风管道7，来自新风管道的新风经过沿面脉冲放电陶瓷管阵列组成的栅栏结构，经放电陶瓷管阵列产生的等离子体和紫外光杀菌消毒后经送风机送入出风管道并输出。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种等离子体空气杀菌消毒设备，其特征在于：包括等离子体产生装置和纳秒级高压脉冲电源；所述等离子体产生装置用于安装在出风管道内，包括与所述纳秒级高压脉冲电源的高压端连接的高压电极、套设于所述高压电极外的介质层以及与所述纳秒级高压脉冲电源的低压端连接的低压电极，所述低压电极设置于所述介质层的外部；所述纳秒级高压脉冲电源提供的纳秒级高压脉冲能够使所述低压电极与所述介质层之间产生介质阻挡沿面放电，进而产生等离子体和紫外光。

2.根据权利要求1所述的等离子体空气杀菌消毒设备，其特征在于：所述等离子体产生装置为由沿面脉冲放电陶瓷管阵列组成的栅栏结构反应器。

3.根据权利要求2所述的等离子体空气杀菌消毒设备，其特征在于：所述栅栏结构反应器内，所述高压电极采用双头螺栓高压电极。

4.根据权利要求3所述的等离子体空气杀菌消毒设备，其特征在于：所述双头螺栓高压电极的外层套设陶瓷套管作为所述介质层。

5.根据权利要求4所述的等离子体空气杀菌消毒设备，其特征在于：所述陶瓷套管外缠绕金属丝形成金属丝缠绕低压电极。

6.根据权利要求5所述的等离子体空气杀菌消毒设备，其特征在于：所述金属丝缠绕低压电极的金属丝螺旋缠绕。

7.根据权利要求2或3所述的等离子体空气杀菌消毒设备，其特征在于：所述栅栏结构反应器包括固定支架，所述放电陶瓷管阵列固定于两所述固定支架之间。

8.根据权利要求7所述的等离子体空气杀菌消毒设备，其特征在于：所述固定支架为尼龙固定架。

9.根据权利要求2所述的等离子体空气杀菌消毒设备，其特征在于：所述放电陶瓷管阵列中，阵列陶瓷管数目为4×5，相邻陶瓷管间距为30mm。

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