CN217785380U - 一种空气消毒装置、系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气消毒装置、系统，属于空气杀菌消毒领域。该装置包括基板，所述基板上设置有散热器，所述散热器连接有PN结制冷器的制冷一端；所述基板上开设有空腔，所述空腔的第一侧壁安装有带有弧形面的高压电极，所述空腔的第二侧壁安装有带有顶端的第二制冷器，且所述高压电极的弧形面与第二制冷器的顶端相对；第二制冷器的非顶端处连接有PN结制冷器的制热一端；第二制冷器上方安装有凝露传感器和温度传感器。该装置可以产生羟基自由基等活性复合粒子，同时降低了整个消毒装置的加工、装配难度，并且轻易组合成阵列化结构，增大空气消毒的覆盖面积，更适宜多模块集成及批量化生产，有效提高空气灭菌消毒的效率。

Description

一种空气消毒装置、系统

技术领域

本发明属于空气杀菌消毒领域，涉及一种空气消毒装置、系统。

背景技术

近年来，随着世界范围内的流行传染病大爆发，这使得人们逐渐意识到智能净化消毒机产品的重要性。与传统消毒剂喷洒和紫外辐照等消杀手段相比，基于活性复合粒子的空气消毒机产品，以空气中的水为原料，产生包含羟基自由基、超氧自由基、超氧化氢自由基、电子等多种活性物质的纳米级气溶胶，当这些活性物质释放到环境中时，会捕获空间中的病毒、细菌和真菌，并破坏其生物膜、核酸、蛋白质等，使其失活，从而达到消毒效果。具有安全、高效、绿色等优点。

现有活性复合粒子发生技术采用分离式立体结构进行设计，包含了高压模块、驱动电路、制冷PN结、探针及电极等单元，其中高压模块采用环氧树脂灌封，导线引出；驱动电路采用PCB结构；制冷PN结焊接于电路基板上；探针采用金属加工，粘接于PN结顶端；高压电极也采用金属结构压制成型。各单元之间采用粘接、焊接或者导线连接，导致加工、装配工艺复杂，不利于批量生产，难以实现多模块集成，而且单模块消毒效率低下，无法适应于大规模的空气消毒场景；除此以外，各单元之间采用开环控制，受限于空气湿度的变化，在空气干燥的地区工作，无法有效凝水，所以无论探针上是否有水都会放电，就会直接电离空气，从而产生高浓度臭氧，而空气中的高浓度臭氧会对人体和动物健康造成威胁，影响人群环境下对空气灭菌消毒的效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种空气消毒装置、系统，降低活性复合粒子发生装置的加工、装配难度，并可轻易实现多模块集成及批量化生产，增大空气消毒的覆盖面积，提升空气消毒的效率；并引入闭环控制，提高冷凝效率，降低有害臭氧的产生风险，实现人群环境下的空气消毒效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

在本发明的第一方面，本发明提供了一种空气消毒装置，该装置包括基板；

所述基板上设置有散热器，所述散热器连接有PN结制冷器的制冷一端；所述基板上开设有空腔，所述空腔的第一侧壁安装有带有弧形面的高压电极，所述空腔的第二侧壁安装有带有顶端的第二制冷器，且所述高压电极的弧形面与第二制冷器的顶端相对；第二制冷器的非顶端处连接有PN结制冷器的制热一端；第二制冷器上方安装有凝露传感器和温度传感器。

进一步的，所述散热器为具有导电导热性的金属涂层。

进一步的，所述PN结制冷器桥接焊接于基板上。

进一步的，所述高压电极的弧形面的圆心为第二制冷器2的顶端。

进一步的，所述凝露传感器和所述温度传感器焊接于第二制冷器的上表面。

进一步的，所述基板采用硅基板、印制板或陶瓷板。

在本发明的第二方面，本发明还提供了一种多级级联空气消毒装置，包括多个如本发明第一方面所述的空气消毒装置，多个该第一方面所述的空气消毒装置通过并列集成在同一基板上，形成多级级联消毒装置阵列。

在本发明的第三方面，本发明还提供了一种空气消毒系统，包括如本发明第一方面所述的空气消毒装置，所述空气消毒系统还包括主控电路，所述主控电路安装在所述基板上，所述主控电路具体包括MCU，以及分别与所述MCU电连接的温湿度传感器、气压传感器和驱动芯片；所述PN结制冷器与制冷驱动芯片电连接；所述凝露传感器和温度传感器分别与MCU电连接。

本发明的有益效果在于：

1、本发明装置可以产生羟基自由基等活性复合粒子，同时降低了整个消毒装置的加工、装配难度，并且轻易组合成阵列化结构，增大空气消毒的覆盖面积，更适宜多模块集成及批量化生产，有效提高空气灭菌消毒的效率。

2、在本发明装置外部增设了温湿度传感器、凝露传感器监测环境状态，同时引入反馈电路，形成了空气消毒系统，该空气消毒系统通过闭环控制的方式提高了冷凝效率，降低了有害臭氧的产生风险，保证整个空气消毒系统始终工作在最佳工作状态，实现人群环境下的空气消毒效果。

3、本发明将带有弧形面的高压电极与带有顶端的第二制冷器2相对设计，能够保证形成的高压电场均匀且放大面积最大，使得电离效果最佳，可以更加稳定地产生羟基自由基等具有强氧化性的，可以灭毒杀菌的活性粒子。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明实施例的一种空气消毒装置的结构图；

图2为本发明实施例的一种多级级联空气消毒装置的结构图；

图3为本发明实施例的一种空气消毒系统的结构图；

附图标记：1-高压电极，2-制冷端，3-凝露传感器，4-温度传感器，5-PN结制冷器，6-散热端，7-基板，8-MCU，9-主控电路，10-气压传感器，11-制冷驱动芯片，12-温湿度传感器。

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，都属于本发明保护的范围。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。

请参阅图1，本实施例提供一种空气消毒装置，包括基板7；所述基板7上设置有散热器6，所述散热器6连接有PN结制冷器5的制冷一端；所述基板7上开设有空腔，所述空腔的第一侧壁安装有带有弧形面的高压电极1，所述空腔的第二侧壁安装有带有顶端的第二制冷器2，且所述高压电极1的弧形面与第二制冷器2的顶端相对；第二制冷器2的非顶端处连接有PN结制冷器5的制热一端；第二制冷器5上方安装有凝露传感器3和温度传感器4。

在本发明实施例中，所述基板7可以是硅基板、印制板、陶瓷板等等，所述基板7的作用主要是为了承载并集成空气消毒装置中的其他器件，由于基板7是一个平面状的结构，其加工装配难度会大大降低，同时也缩小了空气消毒装置的整体体积，便于运输和空气消毒使用。

在本发明实施例中，所述散热器6是用作导热，将PN结制冷器5的热量从散热器6中导出，所述散热器6为具有导电导热性的金属涂层，所述散热器6可以通过在基板7的上表面镀金或者其他导电导热性良好的金属形成，所述散热器6可以有一个，也可以有多个，例如图1中就展示了两个散热器的情况，散热器的数量与基板的材质和空气消毒装置所需的使用场景有关，本领域技术人员可以根据实际情况进行适当的调整，对此本发明不作具体的限定。

在本发明实施例中，所述PN结制冷器5是用作致冷凝水，所述PN结制冷器5通过桥接(悬空)焊接于基板7上，PN结制冷器5一端桥接第二制冷器2，PN结制冷器5另一端桥接散热端6。悬空桥接是为了降低制冷端和散热端之间的热传导。其中，所述PN结制冷器5可以为PN结制冷器，其工作原理是由直流电源提供电子流所需的能量，通上电源后，电子从负极出发，首先经过P型半导体，于此吸热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个NP模块，就有热量由一边被送到另外一边造成温差而形成冷热端。冷热端分别由两片陶瓷片所构成，冷端要接热源，也就是欲冷却之，因此，PN结制冷器的制冷一端连接有散热器6，PN结制冷器的制热一端连接有第二制冷器2，这种方式具有控制方便、运行可靠、布局灵活、适应性强等特点，能够有效地将第二制冷器2的热量搬运到散热器6中进行释放，实现空气在第二制冷器2处的冷凝，达到电离产生具有强氧化性且能灭毒杀菌的活性粒子的有效前提。

在本发明实施例中，所述基板7上开设有一空腔，该空腔与散热器6相邻，所述空腔的截面可以是矩形，也可以是圆形，还可以是椭圆形等等；开设空腔后，所述空腔在所述基板7上形成一圈侧壁，所述侧壁的形状与所述空腔的形状对应，靠近散热器6一端的侧壁安装有带有顶端的第二制冷器2，远离散热器6一端的侧壁安装有带有弧形面的高压电极1，可以让第二制冷器2冷凝过程产生的热量被靠近的散热器导出，便于快速冷凝水；同时还让所述高压电极1的弧形面与第二制冷器2的顶端隔空相对，让高压电极1与第二制冷器2形成电场，水在电场力作用下被拉扯到第二制冷器2的顶端(图1中第二制冷器2的最左边)，形成泰勒锥，高压电场电离冷凝水就产生羟基自由基等具有强氧化性的，可以灭毒杀菌的活性粒子。

其中，本实施例中，高压电极1最右边弧面的圆心为第二制冷器2的顶点(最左边)，可以保证高压电场均匀且放电面积最大，使得电离效果最佳，可以更加稳定地产生羟基自由基等具有强氧化性的，可以灭毒杀菌的活性粒子。

在本发明实施例中，所述高压电极1和所述第二制冷器2可以由所述基板7制备而成，因此，所述高压电极1和所述第二制冷器2与所述基板7是同一材质，所述高压电极1由硅基板、印制板、陶瓷板等基材加工形成，所述第二制冷器2硅基板、印制板、陶瓷板等基材加工形成，所述高压电极1和所述第二制冷器2均可通过在所述基板7对应的表面镀金或者其他导电导热性良好的金属形成，将高压电极1和第二制冷器2作为两个电极，并隔空间隔一定距离，在基板7的空腔内实现电离冷凝水产生活性粒子的功能。

可以理解的是，在本发明实施例中，所述高压电极1和所述第二制冷器2的形状可以是变换的，只需要保证所述高压电极1有一个面是弧形面，所述第二制冷器2有一顶端，两者之间形成均匀电场即可，高压电极1以及第二制冷器2的其他侧面的形状本发明对此不作具体的限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行调整。

在本发明实施例中，所述第二制冷器2的上方还安装有凝露传感器3和温度传感器4，通过凝露传感器3和温度传感器4，能够获取第二制冷器2处的凝露数据和温度数据，本领域技术人员就可以通过该凝露数据和温度数据来判断是否需要对高压电极1通电，若第二制冷器2处存在凝水，则需要对高压电极1通电，此时高压电极1与第二制冷器2的顶端形成高压电场，电离顶端的冷凝水即可产生大量的羟基自由基等活性复合粒子，这些活性复合粒子通过空腔释放到空气中，对空气进行灭菌消毒。

请参阅图2，本实施例提供一种多级级联空气消毒装置，包括多个上述实施例中的空气消毒装置，上述实施例的多个该空气消毒装置通过并列集成在同一基板上，形成多级级联消毒装置阵列，可增强杀菌消毒效果；其中，在制备所述多级级联空气消毒装置时，可以在同一基板上形成多个不同的空气消毒装置，每个空气消毒装置中均包括高压电极1，第二制冷器2，凝露传感器3，温度传感器4，PN结制冷器5和散热器6，每个空气消毒装置的具体结构参考上述实施例，本发明对此不再赘述。

请参阅图3，本实施例提供一种空气消毒系统，包括上述实施例中的空气消毒装置，所述空气消毒系统还包括主控电路9，所述主控电路9安装在所述基板7上，所述主控电路7具体包括MCU8，以及分别与所述MCU8电连接的温湿度传感器10、气压传感器11和制冷驱动芯片12；所述PN结制冷器5与制冷驱动芯片12电连接；所述凝露传感器3和温度传感器4分别与MCU8电连接。

在本发明实施例中，温湿度传感器10及气压传感器11测得外界大气的温湿度和气压后，MCU8计算出露点温度，通过闭环控制制冷驱动芯片12工作，将PN结制冷器5的致冷温度控制到露点温度以下，形成冷凝水，通过凝露传感器3和温度传感器4，能够获取第二制冷器2处的凝露数据和温度数据，本领域技术人员就可以通过该凝露数据和温度数据来判断是否需要对高压电极1通电，若第二制冷器2处存在凝水，则需要对高压电极1通电，此时高压电极1与第二制冷器2的顶端形成高压电场，电离顶端的冷凝水即可产生大量的羟基自由基等活性复合粒子，这些活性复合粒子通过空腔释放到空气中，对空气进行灭菌消毒。

使用本发明实施例的一种空气消毒装置时，可以将PN结制冷器的制冷温度控制到露点温度以下，通过散热端的热传导，降低第二制冷器2的温度；

其中，在本发明实施例中，可以通过制冷驱动芯片12工作，将PN结制冷器5的致冷温度控制到露点温度以下，将PN结制冷器5的热量传导到散热端6中，从而带动降低第二制冷器2的温度。

具体的，可以利用温湿度传感器10及气压传感器11测得外界大气的温湿度和气压后，通过MCU8计算出露点温度，通过闭环控制制冷驱动芯片12工作，将PN结制冷器5的致冷温度控制到露点温度以下，将PN结制冷器5的热量传导到散热端6中，从而带动降低第二制冷器2的温度，同时还在第二制冷器2上形成冷凝水。

将第二制冷器2与空气进行热交换以使空气降温，从而在第二制冷器2的表面产生冷凝水；第二制冷器2暴露在空腔中，而空腔与空气环境是直接联通的，因此可以最大程度地让第二制冷器2各表面与空气进行热交换，以使得周围的空气降温，从而可以在第二制冷器2的表面产生冷凝水。

第二制冷器2表面的凝露传感器3会时刻检测表面有无冷凝水，有冷凝水才会给高压电极通电，才能启动电离，则向带有弧形面的高压电极通电，并与第二制冷器2的顶端形成均匀的高压电场；

其中，在本发明实施例中，通过凝露传感器3能够获取第二制冷器2处的凝露数据，本领域技术人员就可以通过该凝露数据来判断是否需要对高压电极1通电，若第二制冷器2处存在凝水，则需要对高压电极1通电，可以外接3kV-5kV高压；此时高压电极1与第二制冷器2的顶端形成高压电场。

通过高压电场将冷凝水转移到第二制冷器2的顶端，电离顶端的冷凝水产生活性粒子，将活性粒子从空腔中释放到空气中进行消毒。

其中，在本发明实施例中，高压电极1通电后，电离顶端的冷凝水即可产生大量的羟基自由基等活性复合粒子，这些活性复合粒子通过空腔释放到空气中，对空气进行灭菌消毒。高压电极1通电后，电离顶端的冷凝水即可产生大量的羟基自由基等活性复合粒子，这些活性复合粒子通过空腔释放到空气中，对空气进行灭菌消毒。

本实施例中，利用主控电路将PN结制冷器的制冷温度控制到露点温度以下，实现了闭环控制，提高了冷凝效率，降低了有害臭氧的产生风险，保证整个空气消毒系统始终工作在最佳工作状态，实现人群环境下的空气消毒效果。

在本发明实施例中，对于消毒所需的活性复合粒子的产生过程主要分为三步：冷凝、活化、雾化。冷凝空气中的水，高压电离使水活化，产生羟基自由基等活性物质，用静电场中的瑞利分裂效应，将活性物质包裹在纳米级液滴中，有效增强粒子寿命。同时，在高压电场的作用下，电场中的液滴被拉扯形成泰勒锥，当电荷数突破瑞利极限时，液滴会发生破碎，宏观上看使液滴雾化，将在空气消毒装置中空腔中产生的活性复合粒子释放到外部空间环境中。整个装置、系统可以放在出风口、风道等位置，通过风将活性复合粒子送到外部空间中，实现空气消毒的功能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“外”、“前部”、“中央”、“两端”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋转”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；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，除非另有明确的限定，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发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种空气消毒装置，其特征在于，该装置包括基板；

所述基板上设置有散热器，所述散热器连接有PN结制冷器的制冷一端；所述基板上开设有空腔，所述空腔的第一侧壁安装有带有弧形面的高压电极，所述空腔的第二侧壁安装有带有顶端的第二制冷器，且所述高压电极的弧形面与第二制冷器的顶端相对；第二制冷器的非顶端处连接有PN结制冷器的制热一端；第二制冷器上方安装有凝露传感器和温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种空气消毒装置，其特征在于，所述散热器为具有导电导热性的金属涂层。

3.根据权利要求1所述的一种空气消毒装置，其特征在于，所述PN结制冷器桥接焊接于基板上。

4.根据权利要求1所述的一种空气消毒装置，其特征在于，所述高压电极的弧形面的圆心为第二制冷器2的顶端。

5.根据权利要求1所述的一种空气消毒装置，其特征在于，所述凝露传感器和所述温度传感器焊接于第二制冷器的上表面。

6.根据权利要求1所述的一种空气消毒装置，其特征在于，所述基板采用硅基板、印制板或陶瓷板。

7.一种多级级联空气消毒装置，包括多个如权利要求1～6中任一项所述的一种空气消毒装置，其特征在于，多个如权利要求1～6中任一项所述的一种空气消毒装置通过并列集成在同一基板上，形成多级级联消毒装置阵列。

8.一种空气消毒系统，包括如权利要求1～6中任一项所述的空气消毒装置，其特征在于，所述空气消毒系统还包括主控电路，所述主控电路安装在所述基板上，所述主控电路具体包括MCU，以及分别与所述MCU电连接的温湿度传感器、气压传感器和制冷驱动芯片；所述PN结制冷器与制冷驱动芯片电连接；所述凝露传感器和温度传感器分别与MCU电连接。

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