CN212997586U - 一种空气感染源防护机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空气感染源防护机，包括机壳，所述机壳上设置进风口和出风口，在进风口和出风口之间的机壳内设置有带电粒子发射单元和气流控制单元，所述带电粒子发射单元包括带电粒子发射电极，所述带电粒子发射电极与高压电源电连接，用以从带电粒子发射电极发射出带电粒子，所述气流控制单元用于使气流从进风口吸入并从出风口排出。该空气感染源防护机，能够持续产生带电粒子，并使其弥散在室内环境中，对致病微生物进行有效防护，可应用在医院、学校、办公、餐厅、候机厅等人员聚集的地方，对致病微生物进行动态有效防护，阻断、减少病毒、细菌等感染源空气传播。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空气感染源防护机。
背景技术
在流行性感冒、非典型肺炎、禽流感等各种疾病的高发季节，医院诊室、普通病房或者ICU内就诊、隔离观察、检查取样或者病房治疗等各种场景中，感染源持续产生的含有致病微生物的气溶胶、飞沫微粒长时间悬浮在空气中不能被及时消除，即使有口罩、护目镜、隔离服等被动防护措施，医生和患者还是存在着交叉感染和传播的风险。因此，主动阻断微生物感染源，时时消除诊疗环境中不断产生的微生物污染，是减少医院内感染有效可行的方法。
市面上现有的空气净化或者消毒设备的工作方式主要包括化学消毒、催化分解、物理过滤、静电集尘、吸附法、紫外线等。其中，化学消毒、紫外线消毒、臭氧消毒等消毒方法，不能在室内有人时使用，导致不能随时消毒；等离子、光触媒、内置紫外线等方法，虽然可以有人时使用，但依然是被动消毒，不能做到对空间随时消毒。尤其是目前的空气消毒设备在进行病菌灭杀时只能是将空气吸入设备内处理，灭杀效率低，尤其是不能灭杀物体表面的病菌。在应对突发公共卫生事件时，迫切需要一种设备能够持续灭活空气中弥散漂浮的微生物，从源头阻断微生物在空气中传播和扩散，防止传染病的爆发。
近年来，带电粒子被证明具有杀菌效果，例如Marie Hagbom,Johan Nordgren等人2015年6月23日发表在Scientific Reports的题为Ionizing air affects influenzavirus infectivity and prevents airborne-transmission的论文表明，电离空气和静电引力影响流感病毒的感染性并阻止病毒在动物之间通过空气传播。如果能在空气净化设备上集成能够发射带电粒子的带电粒子发射单元，将有助于室内环境中产生一定浓度的带电粒子，有效控制室内环境中的有害微生物量。目前市面上的用于产生带电粒子的发射单元，如负氧离子发生器内设置的负氧离子发射单元多为辅助功能，不能达到足够的带电粒子量，设备外带电粒子的浓度检测结果不理想，也不能形成一定范围的带电粒子覆盖区域，有的设备外部只在出风口处能测得少量离子甚至基本检测不到带电粒子。
需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供了一种空气感染源防护机，能够持续产生带电粒子，并使其弥散在室内环境中，对致病微生物进行有效消杀。
本实用新型通过采取以下技术方案实现上述目的：
一种空气感染源防护机，包括机壳，所述机壳上设置进风口和出风口，在进风口和出风口之间的机壳内设置有带电粒子发射单元和气流控制单元，所述带电粒子发射单元包括带电粒子发射电极，所述带电粒子发射电极与高压电源电连接，用以从带电粒子发射电极发射出带电粒子，所述气流控制单元用于使气流从进风口吸入并从出风口排出。
在优选的实施方式中，所述带电粒子发射单元设置在所述出风口处，所述带电粒子发射电极包括导电纤维束和导电座，所述导电纤维束的其中一端电连接在导电座上，所述导电座与高压电源电连接。
在优选的实施方式中，所述导电纤维束由微米量级的导电纤维平行排布组成，所述导电纤维为碳纤维或富勒烯纤维，所述导电纤维的长度方向沿气流方向设置且导电纤维的端部朝向气流方向的下游。
在优选的实施方式中，所述带电粒子发射单元还包括保护罩，所述导电座固定于所述保护罩内，所述保护罩的侧壁上开设有通风孔。
在优选的实施方式中，所述出风口并排设置多个导风板，所述导风板的外端向机壳的前侧倾斜设置。
在优选的实施方式中，所述气流控制单元为离心风机，所述离心风机具有两个排风口，两个排风口分别位于离心风机的左右两侧，离心风机的两个排风口分别朝向机壳的两个出风口设置。
在优选的实施方式中，在进风口和出风口之间的机壳内还设置有过滤网、荷电单元和静电收集单元，所述过滤网、荷电单元和静电收集单元设置在带电粒子发射单元的上游。
在优选的实施方式中，所述荷电单元包括相对设置的针状电极组和网状电极，所述针状电极组和网状电极分别与电源的正极和负极电连接；
在优选的实施方式中，所述正电极片和负电极片分别与电源的正极和负极电连接。
在优选的实施方式中，所述机壳内还设置有紫外灯，所述紫外灯设置在过滤网和荷电单元之间。
在优选的实施方式中，离心风机的数量为两个，两个离心风机上下设置，每个离心风机的排风口分别与机壳上的出风口对应设置，每个出风口处分别设置一个带电粒子发射单元。
本申请的有益效果包括但不限于：
本申请提供的空气感染源防护机工作时，带电粒子发射单元持续发射出的带电粒子被风机吹向室内空气，使空气中弥散一定浓度的带电粒子。其中，带电粒子发射单元的带电粒子发射电极采用微米量级的碳纤维或富勒烯纤维加大了发射电极尖部的曲率，增强了尖部局域场强，提高了带电粒子的产率；另一方面，碳纤维或富勒烯纤维的数量相对于以金属线或针电极为基础的发射电极的数量大大增多，增强了带电粒子的发射能力，提高了带电粒子的产率，两方面综合作用提高了空间中的带电粒子浓度。
细菌、病毒等微生物的细胞膜内外本身具有一定的电势差，当室内空气弥散一定浓度的带电粒子时，空气中以及物体表面附着的微生物将受带电粒子的作用使细胞膜内外的电位差增大而灭活或死亡，阻断病菌的传播，达到主动、持续、全方位防护病菌的目的，防护效果高于传统空气消毒杀菌设备需要将空气吸入机壳内进行处理的方式，可应用在医院、学校、办公、餐厅、候机厅等人员聚集的地方，对致病微生物进行动态有效防护，阻断、减少病毒、细菌等感染源空气传播。灭活后的病菌随着空气循环再进入到机壳，经过荷电单元和静电收集单元的电场过程中被二次灭杀和收集，提高防护效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请涉及的空气感染源防护机的纵截面结构示意图；
图2为本申请涉及的空气感染源防护机的纵截面结构示意图；
图3为本申请涉及的空气感染源防护机的外部结构示意图
图4为本申请涉及的空气感染源防护机中带电粒子发射单元的截面结构放大示意图；
图5为本申请涉及的空气感染源防护机中荷电单元的结构示意图；
图6中(a)为图5的纵截面结构示意图，(b)为图5的横截面结构示意图；
图7为本申请涉及的空气感染源防护机中静电收集单元的结构示意图；
图8中(a)为图7的纵截面结构示意图，(b)为图7的横截面结构示意图；
图9为本申请涉及的空气感染源防护机中离心风机和带电粒子发射单元的结构示意图；
图10为本申请涉及的空气感染源防护机中带电粒子发射单元(带保护罩)的放大结构示意图；
图11为本申请涉及的空气感染源防护机中保护罩的结构示意图；
图12为本申请涉及的空气感染源防护机中带电粒子发射单元的结构示意图；
图13离心风机数量为两个时气流流动示意图。
图中，100、机壳；110、进风口；120、出风口；200、过滤网；300、荷电单元；310、针状电极组；320、网状电极；400、静电收集单元；410、正电极片；420、负电极片；500、带电粒子发射单元；510、导电纤维束；520、导电座；530、保护罩；531、通风孔；600、离心风机；700、紫外灯；800、导风板。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图3中所示，本申请提供的空气感染源防护机，包括机壳100，机壳100上设置进风口110和出风口120，在进风口110和出风口120之间的机壳100内设置有带电粒子发射单元和气流控制单元，气流控制单元用于使气流从进风口110吸入并从出风口120排出。
带电粒子发射单元500包括带电粒子发射电极，带电粒子发射电极与高压电源电连接，用以从带电粒子发射电极发射出带电粒子，在气流从出风口120排出机壳100内的过程中随气流排出到室内环境中，使空气中弥散一定浓度的带电粒子。带电粒子作用在微生物上，使微生物细胞膜内外的电势差增大，细胞膜的通透性增大，使微生物破裂导致死亡。
具体的，如图4中所示，本申请示出的带电粒子发射电极包括导电纤维束510和导电座520，导电纤维束510的其中一端电连接在导电座520上，导电座520与高压电源电连接。更进一步的，导电纤维束510的其中一端通过导电胶连接在导电座520上。
进一步的，高压电源可以为正高压电源或负高压电源。为正高压时，电源正极与导电座520连接，负极接地。
进一步的，如图9-图12中所示，带电粒子发射单元500设置在出风口120处，导电纤维束510由微米量级的导电纤维平行排布组成，导电纤维为碳纤维或富勒烯纤维，导电纤维的长度方向沿气流方向设置且导电纤维的端部朝向气流方向的下游。
导电座520呈条形，导电座520沿纤维束长度方向的截面呈U形，导电纤维束510固定在导电座520的U形腔底部。导电座520连接在高压电路的高压输出端，高压电极上的高电压将带电粒子从导电纤维的端部不断剥离出来。
导电纤维的端部朝向机壳100外侧，产生的带电粒子被气流顺利吹向室内环境。进一步的，带电粒子发射单元500还包括保护罩530，所述导电座固定于所述保护罩530内，所述保护罩530的侧壁上开设有通风孔531。
保护罩530为塑料材质，具有可容纳导电座520的内腔，通常保护罩530的截面呈U形，导电纤维的端部朝向保护罩的开口设置。
在进风口110和出风口120之间的机壳内还设置有过滤网200、荷电单元300和静电收集单元400，过滤网200、荷电单元300和静电收集单元400设置在带电粒子发射单元的上游。
在优选的实施方式中，荷电单元包括相对设置的针状电极组310和网状电极320，针状电极组310和网状电极320分别与电源的正极和负极电连接。
如图5及图6中所示，针状电极组310由成列布置的多个针状电极构成，与电源的正极电连接；网状电极320为由金属网架制成，与电极的负极电连接。在实际制作时，在绝缘材料制成的方形框架中布置一根根导体，每根导体上设置多个针状电极，每根导体的外部包裹绝缘外壳，各根导体连接在一起后与电源连接。网状电极320呈格栅状，也是为了便于气流通过。
针状电极组310和网状电极320的曲率半径相差大，在针状电极和网状电极320之间通高压直流电后形成极不均匀电场，在曲率半径小的针状电极附近空间的电场强度首先达到电离强度，使气体电离。气体电离后产生的阴离子和阳离子吸附在通过电场的悬浮物上，使悬浮物带电。进一步的，针状电极迎着气流方向布置。微生物经过荷电单元和静电收集单元的电场过程中，进一步被灭活并收集，提高防护病菌的效果。
如图7及图8中所示，在优选的实施方式中，静电收集单元包括交替布置的正电极片410和负电极片420，正电极片410和负电极片420分别与电源的正极和负极电连接。正电极片410和负电极片420平行布置在绝缘材料制成的方形框架内，所有的正电极片410连接在一根导体上，所有的负电极片420连接在另一根导体上，然后再与电源连接。
进一步的，正电极片410和负电极片420平行于气流方向布置，减小风阻。
在正电极片410和负电极片420之间通高压直流电后，正电极片410和负电极片420之间形成高压静电场，带电极性不同的的悬浮物在通过高压静电场时，分别向不同极性的电极片定向运动，放电后沉积在电极片上，达到悬浮物和气流分离的目的，有效去除灰尘、微粒、烟雾颗粒。
荷电单元和静电收集单元为模块化设置，便于拆装和维修，为各模块供电的电控单元设置在机壳100的下部。
再次参考图1，在优选的实施方式中，机壳100内还设置有紫外灯700，紫外灯700设置在过滤网200和荷电单元之间，通过发出的紫外光杀灭机壳100内设备上附着的以及进入机壳100中气流中的病菌。紫外灯700的设置使设备实现杀菌自洁功能，例如，设备开机同时开启紫外灯700一定时间，比如20分钟进行内部杀菌，然后每间隔4个小时开启紫外灯700内部杀菌10分钟，关机后持续开启20分钟，进行设备内部杀菌清洁。
进一步的，气流控制单元为离心风机600，离心风机600具有两个排风口，两个排风口分别位于离心风机600的左右两侧，离心风机600的两个排风口分别朝向机壳100的两个出风口120设置。带电粒子发射单元500呈长条形布置在出风口120处，保护罩530的长度接近出风口120的高度，正好卡在出风口处。可以理解的，带电粒子发射单元500的宽度小于离心风机600的排风口的宽度，使气流顺利从离心风机600流向设备出风口120的过程中将带电粒子吹向室内环境。
更进一步的，出风口120上设置有导风板800，导风板800的外端向机壳100的前侧倾斜设置，对出风方向进行引导，配合离心风机600两侧的排风方向，将机壳100一侧的气流向斜上方吹，另一侧的气流向斜向下吹，形成轮状气流，使室内空气被充分扰动，促进带电粒子与病菌充分接触。
如图13中所示，离心风机600的数量可设置为两个，两个离心风机600上下设置在机壳100内，每个离心风机600的排风口分别与机壳100上的出风口120对应设置，每个出风口120处分别设置一个带电粒子发射单元500。使气流从机壳100内被吹出后吹出后呈轮状流动，提高气流的扰动效果，使带电粒子充分弥散在空气中。进一步的，可将设备设置为壁挂式结构，提高空气的扰动效果。
进一步的，过滤网200为HEPA过滤网200，用于拦截气流中的大颗粒物，保护并提高悬浮颗粒荷电单元、静电收集单元的效能，可根据实际情况选择，通常为HEPA过滤网。
工作时，气流在从出风口排出时，将带电粒子发射单元发射出的带电粒子吹出，使空气中弥散一定浓度的带电粒子。当室内空气弥散一定浓度的带电粒子时，空气中以及物体表面附着的微生物将受带电粒子的作用使细胞膜内外的电位差增大而灭活或死亡，阻断病菌的传播，起到防护病菌的目的。灭活后的病菌随着空气循环再进入到机壳，经过荷电单元和静电收集单元的电场过程中，进一步被灭杀，使室内空气及物体表面的微生物被动态全方位灭杀，阻断病菌的传播，起到有效的防护效果。
下表1为本申请提供的空气感染源防护机中某款设备的参数。
表1
其中，采用空气离子测试仪(Air Ion Counter)检测带电粒子的发射量。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在实用新型的保护范围内。
本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种空气感染源防护机，其特征在于，包括机壳，所述机壳上设置进风口和出风口，在进风口和出风口之间的机壳内设置有带电粒子发射单元和气流控制单元，所述带电粒子发射单元包括带电粒子发射电极，所述带电粒子发射电极与高压电源电连接，用以从带电粒子发射电极发射出带电粒子，所述气流控制单元用于使气流从进风口吸入并从出风口排出。
2.根据权利要求1所述的空气感染源防护机，其特征在于，所述带电粒子发射单元设置在所述出风口处，所述带电粒子发射电极包括导电纤维束和导电座，所述导电纤维束的其中一端电连接在导电座上，所述导电座与高压电源电连接。
3.根据权利要求2所述的空气感染源防护机，其特征在于，所述导电纤维束由微米量级的导电纤维平行排布组成，所述导电纤维为碳纤维或富勒烯纤维，所述导电纤维的长度方向沿气流方向设置且导电纤维的端部朝向气流方向的下游。
4.根据权利要求2所述的空气感染源防护机，其特征在于，所述带电粒子发射单元还包括保护罩，所述导电座固定于所述保护罩内，所述保护罩的侧壁上开设有通风孔。
5.根据权利要求1所述的空气感染源防护机，其特征在于，所述出风口并排设置多个导风板，所述导风板的外端向机壳的前侧倾斜设置。
6.根据权利要求1所述的空气感染源防护机，其特征在于，所述气流控制单元为离心风机，所述离心风机具有两个排风口，两个排风口分别位于离心风机的左右两侧，离心风机的两个排风口分别朝向机壳的两个出风口设置，每个出风口处分别设置一个带电粒子发射单元。
7.根据权利要求1所述的空气感染源防护机，其特征在于，在进风口和出风口之间的机壳内还设置有过滤网、荷电单元和静电收集单元，所述过滤网、荷电单元和静电收集单元设置在带电粒子发射单元的上游。
8.根据权利要求7所述的空气感染源防护机，其特征在于，所述荷电单元包括相对设置的针状电极组和网状电极，所述针状电极组和网状电极分别与电源的正极和负极电连接；
所述静电收集单元包括交替布置的正电极片和负电极片，所述正电极片和负电极片分别与电源的正极和负极电连接。
9.根据权利要求7所述的空气感染源防护机，其特征在于，所述机壳内还设置有紫外灯，所述紫外灯设置在过滤网和荷电单元之间。
10.根据权利要求6所述的空气感染源防护机，其特征在于，离心风机的数量为两个，两个离心风机上下设置，每个离心风机的排风口分别与机壳上的出风口对应设置。
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