CN217855410U - 一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，包括油烟机壳体、油烟分离单元和低温等离子体催化净化单元，油烟分离单元包括清洗箱、水压泵、雾化装置等，水压泵将清洗箱中的清洗液提取至导流管，通过雾化装置雾化进而吸附上升的油烟颗粒物，由引流板收集于集液槽中，低温等离子体催化净化单元由镶嵌阵列结构的低温等离子体模块和设置在低温等离子体模块上的催化剂模块组成，外接有工作电源，出风口处设置有气体传感器和风机。油烟分离彻底、净化效率高、低能耗、同时去除油烟颗粒和VOCs、能有效避免二次污染且设备成本低、操作简单、占用面积小且较易修复，具有良好的洁净性能和安全性能，具备广泛的应用前景。

Description

一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置

技术领域

本实用新型属于油烟机技术领域，具体属于生物酶处理技术以及低温等离子体催化油烟净化装置。

背景技术

随着我国餐饮行业的快速发展，餐饮油烟污染已成为城市大气污染的重要来源之一，据相关调查表明，所有环境投诉中对餐饮油烟污染的投诉占30％-40％，引起了人们的极大关注。油烟中含有CO、CO₂、NO_x以及具有强致癌性的丙烯醛、苯并芘等多种有害组分，排入大气对环境造成严重污染，一经人体吸入易导致呼吸道疾病、心脑血管疾病甚至诱发癌症等。目前我国广泛使用的油烟机只能通过机械作用去除大颗粒的油滴，而细颗粒物和挥发性有机物(VOCs)则通过管道转移到室外，并未进行有效处理。根据2020年油烟排放修订的国家环境保护标准《饮食业油烟排放标准(GB18483-2001)》中：以油烟颗粒物作为监测指标，抓住了主要矛盾，但限于当时监测技术和国内污染防控形势，油烟VOCs带来的环境污染问题没有引起足够重视，基于VOCs对PM_2.5和O₃生成的贡献、对人体健康以及产生恶臭对人们正常生活的影响，有必要对油烟中VOCs排放进行控制。

目前国内外的油烟处理技术主要有静电沉积技术、活性炭吸附技术、机械分离技术、催化燃烧技术等，然而现有技术均存在一定的局限性，如静电沉积技术利用高压静电吸附原理，能将油烟分子电离过滤，但大量的油脂分子会吸附在油烟机内部，而餐饮中经常能看到高窜的火焰，若火苗被吸入风管中，极易点燃内部的油脂而引发火灾。活性炭吸附法能够有效吸附油烟中易挥发的有害物质，如细菌、油烟颗粒等，但其并不能净化污染物，只能暂时吸附且达到饱和后需要更换，油烟处理效率低且成本高。机械分离技术在油烟分离过程中，油烟机的整机内部留存有大量的油污，尤其是风机和管道，且经年累月这些留存于油烟机内部的油污不停地积聚固化，致使油烟机对油烟中的油污的过滤分离效果产生影响，此外，大量的油污在油烟机整机内部积聚固化，也会增加油烟机的清洗难度。

综上，餐饮油烟对环境、人体均存在很大的危害，而现有的油烟处理技术在实际运作时面临诸多局限性，如分离时会留存大量油污不断积聚固化，影响油烟分离效果，火苗一旦被吸入易引起火灾，传统吸附材料易达到吸附饱和无法满足净化目的。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，油烟分离彻底、净化效率高、低能耗、同时去除油烟颗粒和VOCs、能有效避免二次污染且设备成本低、操作简单、占用面积小且较易修复，具有良好的洁净性能和安全性能，具备广泛的应用前景。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，包括油烟机壳体，油烟分离单元、低温等离子体催化净化单元、风机自下而上设置在油烟机壳体中，所述油烟分离单元包括用于盛放含有生物酶的清洗液的清洗箱，所述低温等离子体催化净化单元包括数个镶嵌阵列结构的低温等离子体模块，所述低温等离子体模块上涂覆有催化剂，所述低温等离子体催化净化单元用于在外加电场的作用下实现油烟净化的目的。

进一步的，所述油烟分离单元还包括集液槽、水压泵、两个引流板、雾化装置和导流管，其中，两个引流板对称设置在油烟机壳体内部两侧，集液槽设置在两块引流板的下部并通过悬挂柱与引流板固定连接，清洗箱设置在集液槽中，清洗箱的出口与水压泵的进口连接，水压泵的出口与导流管的进口连接用于将清洗液泵入导流管中，导流管水平设置在油烟机壳体中，导流管下部管身上设置有雾化装置，所述雾化装置用于将清洗液雾化喷洒吸附油烟颗粒物。

进一步的，集液槽中还设置有隔离柱用于将清洗箱与集液槽中的液体隔开。

进一步的，所述导流管平行横置3-6根，导流管两两之间的间距为50mm-120mm，所述导流管外表面涂附有超疏水的纳米二氧化硅涂料；所述雾化装置为超声波雾化器；所述水压泵壳体采用疏油材料；所述清洗箱外侧采用透明材质用于方便确定清洗液的用量。

进一步的，所述催化剂的涂覆厚度为1-3mm。

进一步的，所述低温等离子体模块由数个放电单元组成，所述放电单元为针板式结构，具体包括板电极和镶嵌在板电极上的多针电极；

所述板电极为长度200mm-800mm、厚度2mm-10mm的高压电极板，所述板电极上布置五组多针电极，两两多针电极之间的间隔为19-76mm；

两两板电极为一组，一组多针电极上共包括10个针电极，10个针电极五五对半插空排列设置在相向的两个板电极上。

进一步的，所述低温等离子体催化净化单元上下两端均设置有固定杆，所述低温等离子体催化净化单元通过两个固定杆固定在油烟机壳体中。

进一步的，所述油烟机壳体一侧内壁设置有凹槽，另一侧设置有取出板，取出板顶部设置有滑轨，所述两个固定杆一端均与取出板连接，两个固定杆的另一端均插入凹槽中。

进一步的，油烟机壳体的出风口处还设置有气体传感器用于检测输出气体的浓度。

进一步的，所述风机的风量、功率均为三挡可调。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，当风机启动后，风机工作将油烟通过进风口吸入油烟机壳体体内，首先经过油烟分离单元，油烟中的大分子有机污染物(VOCs)与含有生物酶的清洗液接触溶解或混合，在生物酶的催化下，通过水解反应，将其水解为小分子有机物，在生物酶的催化作用下，微生物对小分子有机物进行氧化分解，有机物通过氧化分解最终转化为H₂O和CO等无害的稳定无机物质，经油烟分离单元初步降解的油烟VOCs进入到低温等离子体催化净化单元进一步降解，达到高效油烟分离与净化的目的，最后由出风口排出洁净空气。

进一步的，本实用新型改变了传统的气体净化模式，在清洗箱中添加清洗液，其中含有胞外水解酶、氧化还原酶、脱氢酶等生物酶，以及维持生物酶正常生活的碳化物、氮化物、水、无机盐和一些微量元素等物质通过压力泵抽取清洗箱中的清洗液，经雾化装置雾化后由导流管进行油烟机腔内颗粒物以及油污的吸附沉降；油烟分离单元还可作为单独部分进行清洗作业，在清洗时可以向清洗箱中添加洗涤剂进行淋洗，从而实现净化的持续高效、低能耗、有效避免二次污染、有效避免滤材的消耗，具有良好的洁净性能和安全性能，具备广泛的应用前景，极大降低设备成本。

进一步的，本实用新型提供一种低温等离子体催化油烟净化装置，在外加电场的条件下，通过由多个低温等离子体模块组成的低温等离子体催化净化单元中的低温等离子体和催化剂协同作用，介质阻挡放电产生大量携能电子轰击气体分子，使其电离和激发，引发了一系列复杂的物理、化学反应，能够快速电解多环芳烃、苯并芘、胆固醇等VOCs及细菌等，从而达到高效灭菌、去油烟的目的，实现油烟净化。

进一步的，本实用新型的油烟分离单元利用生物酶降解的方式，使得油烟分离更加彻底，起到初效截留油烟中粗颗粒物，以及初步进化油烟VOCs的作用，一定程度上减少后续净化单元的工作负荷，保护了后续低温等离子体装置的使用寿命，延长装置的使用寿命。

进一步的，本实用新型利用风机风量可调，使得厨房中的油烟气能够流向净化装置各个处理单元均匀的分配与输送，有效避免气流对各处理单元的撞击以及局部气流扰动造成各处理单元的晃动与碰撞，促使各个处理单元负荷一致，提高了装置寿命。此外，净化装置内各个处理单元分布有序，气流流动顺畅、平缓，降低了净化腔对气流的阻力。

进一步的，本实用新型设置低温等离子体催化净化单元，将油烟分离后的气体利用低温等离子体技术，选用针板式结构的电极形式，表面涂附有催化剂，当油烟气体经过等离子体放电激发后，产生大量的高能电子、O-、OH-等活性粒子，更快速的使得气体中的VOCs分子进行氧化、降解反应，从而转化为无害物质。

进一步的，本实用新型的气体传感器检测输出气体的浓度并能将检测到的气体浓度数据转换为可用输出信号用于，气体传感器中同时配置无线测温系统，实时监测温度变化以及空气质量，感知净化效果，能够随时根据油烟浓度选择油烟机的反应模式，改变装置的工作功率，其反应模式分为小、中、大三种，根据烹饪时油烟浓度进行选择，可降低能耗，在精度、稳定性、一致性误差、抗干扰等多个性能指标方面均具有优势。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置的结构示意图。

图2为本实用新型提出的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置中低温等离子体催化净化单元低温等离子体模块的结构示意图。

附图中：101清洗箱、102隔离柱、103集液槽、104水压泵、105悬挂柱、106引流板、107雾化装置、108导流管、201固定杆、202放电单元、203低温等离子体模块、204凹槽、205油烟机壳体、206取出板、3气体传感器、4风机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明，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。

参照图1，一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，包括油烟机壳体205，油烟机壳体205中自下而上设置有油烟分离单元、低温等离子体催化净化单元和风机，油烟机壳体上下两侧分别设置有出风口和进风口，进风口处设置油烟分离单元；

油烟分离单元主要由清洗箱101、集液槽103、水压泵104、引流板106、雾化装置107和导流管108构成，其中，油烟机壳体两侧对称设置有两块引流板106，集液槽103设置在两块引流板106的下部并通过悬挂柱105与引流板106固定连接，集液槽103中设置有清洗箱101用于存储清洗液水，清洗箱101的出口与水压泵104的进口连接，水压泵104的出口与导流管108的进口连接用于将清洗液泵入导流管108中，导流管108水平设置在油烟机壳体中，导流管108下部管身上设置有雾化装置107，用于将清洗液雾化喷洒吸附油烟颗粒物；清洗箱101中的清洗液被水压泵104提取后，通过导流管108下部的雾化装置107雾化喷洒，吸附油烟颗粒物，之后通过引流板106最终收集于集液槽103中，使油烟分离更加彻底并且减少低温等离子体催化净化单元的损耗。隔离柱102可以将清洗箱101与集液槽103中不同的液体分隔开。

油烟机壳体205一侧内壁设置有凹槽204，另一侧设置有取出板206，低温等离子体催化净化单元两端均设置有固定杆201，固定杆201一端与取出板206连接，固定杆201的另一端插入凹槽204中，将低温等离子体催化净化单元设置在油烟机壳体205中。

优选的，低温等离子体催化净化单元包括数个镶嵌阵列结构的低温等离子体模块203，所述低温等离子体模块203上涂覆有催化剂，催化剂涂敷量视具体情况而定，建议每次涂抹厚度为1-3mm，不影响针极电板的正常工作，每1-2年更换一次，具体情况须视实际使用而定。

优选的，如图2所示，低温等离子体模块203由数个放电单元202组成，放电单元202为针板式结构，具体包括板电极和设置在板电极上的多针电极，多针电极镶嵌于板电极上。

板电极为长度200-800mm、厚度2-10mm的高压电极板，多针电极长度为6mm，针与针间距8mm，板电极厚度5mm，一共布置五组多针电极，两两多针电极组之间间隔19-76mm。

两两板电极为一组，一组多针电极上共包括10个针电极，10个针电极五五对半插空排列设置在相向的两个板电极上。

优选的，催化剂模块中催化剂的主要成分为一种负载型催化剂，活性组分可以是锰、钴、铈、铁、铜、锌、镍等单体或复合金属氧化物，载体可以是分子筛、氧化铝、活性炭、金属有机框架衍生碳等具有较大比表面积的材料。

优选的，多针电极和板电极材料可选用不锈钢、各种金属，如铝、钨、铜、钼、铁、镍等，须定期清洗，建议每3-4年清洗一次。

优选的，低温等离子体模块203采用高压高频交流电源供电。

优选的，低温等离子体模块203中的电极及介电材料如有破损等情况，须及时更换。优选的，出风口处还设置有气体传感器3用于检测输出气体的浓度。

气体传感器3将检测到的输出气体的浓度数据转换为可用输出信号，同时配置无线测温系统，实时监测温度变化以及空气质量，其中无线测温系统的温度报警值为-20℃至+90℃，温度告警值为-10℃至+60℃，对于VOCs挥发物的量程为0-20ppm、检测精度为±2％FS、分辨率为0.001ppm，感知净化效果，能够随时根据油烟浓度选择油烟机的反应模式，改变装置的工作功率。

优选的，取出板206顶部设置有滑轨，固定杆201与滑轨协同工作实现取出板206的滑动，低温等离子体催化净化单元可以通过平行滑轨取卸，具体原理类似抽屉，便于催化剂的涂覆和更换。

优选的，取出板206上下两侧与滑轨相连接，取出板和油烟机外壳交接处安装有卡扣，其具体设置在油烟机低温等离子体催化净化单元右侧，通过取出板可将低温等离子体催化净化单元整体抽出，便于清洗电极、更换催化剂，同时防止风机4启动后因风量过大等原因导致油烟分离单元发生移动等问题。

优选的，水压泵104壳体采用疏油材料，如：聚四氟乙烯材料、纳米二氧化硅材料等，电压为220V，转速为2800-3200r/min、功率为100-300W、频率为50-100Hz。

优选的，导流管108平行横置3-6根，两两之间的间距为50mm-120mm，导流管108外表面涂附有超疏水的纳米二氧化硅，超疏水材质的纳米二氧化硅涂料能够使得导流管108表面吸附的油烟颗粒物以及油滴等顺着滴落至引流板106，顺着引流板106落入集油槽103内。

优选的，清洗箱101外侧采用透明材质，可采用PE塑料、PS新料等材质，以便于确定清洗液的用量，便于后续补给。

优选的，雾化装置107采用超声波雾化器，可以将清洗液由超声波进行雾化，通过利用电子高频振荡(振荡频率为1.7MHz-2.4MHz)将液态水分子间的分子键打散成约5微米的微小悬浮颗粒。同时雾化过程能够释放大量负离子，能将漂浮的烟雾颗粒沉淀，同时能够有效去除一氧化碳、细菌等有害物质。

优选的，清洗液有胞外水解酶、氧化还原酶、脱氢酶等生物酶，以及维持生物酶正常生活的碳化物、氮化物、水、无机盐和一些微量元素等物质，清洗液在胞外水解酶的作用下，通过一系列的水解反应，将大分子有机物水解为小分子量有机物，再由细菌细胞摄取进入细胞内，在氧化还原酶的作用下经过复杂的氧化还原作用将其充分降解，而可溶性小分子有机物则不需经过水解过程。同时，脱氢酶能够负责氧化脱氢，为细胞活动提供能量。

优选的，风机4的风量设定为三挡可调，1000-10000m³/h，功率设定为三挡可调，1000-10000W。

一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置的使用方法，具体如下：

使用时，风机4启动，油烟通过进风口进入到油烟机壳体内，首先进入油烟分离单元，具体地，由水压泵104抽取清洗箱101中的清洗液至导流管108中，经过雾化装置107雾化后，液态的清洗液被打散雾化为小粒径汽化分子，雾化后的汽化分子能够吸附油烟颗粒物，受重力作用由引流板106落入集液槽103中，实现油烟分离。此外，清洗液中的含有生物酶能够与油烟中的多环芳烃、VOCs等充分反应，初步净化油烟VOCs，减小后续净化单元的负荷。

清洗箱上方设置有水压泵104，利用电控按钮从而提取清洗液冲刷导流管108，经过雾化装置107雾化成小颗粒汽化分子，吸附油烟颗粒物并利用生物酶作用初步降解油烟VOCs，实现油烟机内部清洗难、油烟颗粒物易附着等问题。

分离后的油烟VOCs气体进入到低温等离子体催化净化单元，通过施加电场的条件，低温等离子体产生大量携能电子撞击气体分子，使其电离和激发，在催化剂的协同作用下，快速降解油烟VOCs气体。设置气体传感器3可实时监测气体组分，使净化效果数据化，同时根据气体浓度选择相应的工作模式，以达到相对应的功率高效分离油烟、去除异味的目的，最后由出风口排出洁净空气。

本实用新型将含有生物酶的清洗液放入水槽中，通过水压泵抽至水管处，同时水压泵的右侧连接外表涂有纳米二氧化硅(具有超疏油特性)的管道，液体管道下部装有雾化装置，在超声波高频电压下能够将液态清洗液打散雾化成5微米左右的微小漂浮颗粒，即汽化分子，油烟气体从下向上与清洗液汽化分子中的生物酶反应，使油烟中的颗粒物从气相转移至液相从而清理，清洗液采用的分离效果和洗涤液的物理化学性质以及颗粒物粒径直接相关，受重力作用下落，通过引流板将反应后的油烟颗粒物收集至集油盒。此外，在外加电场的条件下，低温等离子体催化净化单元中的低温等离子体和催化剂协同作用，介质阻挡放电产生大量携能电子轰击气体分子，使其电离和激发，引发了一系列复杂的物理、化学反应，能够快速电解多环芳烃(PAHs)、苯并芘、胆固醇等VOCs及细菌等，从而达到高效灭菌、除油烟的目的，实现油烟净化。

具体作用原理如下：

油烟气体进入油烟分离模块，大分子有机污染物(VOCs)与油烟槽内的生物酶汽化分子接触溶解(或混合)，在生物酶的催化下，通过水解反应，将其水解为小分子有机物，在各种胞内酶(如：脱氢酶、氧化酶等)的催化作用下，微生物对其进行氧化分解，有机物通过氧化分解最终转化为H₂O和CO等无害的稳定无机物质，此过程可用下式表示：

低温等离子体催化技术是指在高压放电的条件下，高能电子与上升油烟中的气体分子发生碰撞，形成自由基、激发态原子和分子等，其中针极板202表面涂附有催化剂，与分子结合加快其反应速率，与油烟气体分子碰撞发生化学反应，使较小的微粒凝结成较大的气溶胶微粒并带上电荷，被电极定向吸附拦截，或在重力作用下自由落体而沉淀，有助于VOCs的分解以及颗粒物和细菌的清除，由此达到净化的目的。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，包括油烟机壳体(205)，油烟分离单元、低温等离子体催化净化单元、风机自下而上设置在油烟机壳体(205)中，所述油烟分离单元包括用于盛放含有生物酶的清洗液的清洗箱(101)，所述低温等离子体催化净化单元包括数个镶嵌阵列结构的低温等离子体模块(203)，所述低温等离子体模块(203)上涂覆有催化剂，所述低温等离子体催化净化单元用于在外加电场的作用下实现油烟净化的目的。

2.根据权利要求1所述的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，所述油烟分离单元还包括集液槽(103)、水压泵(104)、两个引流板(106)、雾化装置(107)和导流管(108)，其中，两个引流板(106)对称设置在油烟机壳体(205)内部两侧，集液槽(103)设置在两块引流板(106)的下部并通过悬挂柱(105)与引流板(106)固定连接，清洗箱(101)设置在集液槽(103)中，清洗箱(101)的出口与水压泵(104)的进口连接，水压泵(104)的出口与导流管(108)的进口连接用于将清洗液泵入导流管(108)中，导流管(108)水平设置在油烟机壳体中，导流管(108)下部管身上设置有雾化装置(107)，所述雾化装置(107)用于将清洗液雾化喷洒吸附油烟颗粒物。

3.根据权利要求2所述的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，集液槽(103)中还设置有隔离柱(102)用于将清洗箱(101)与集液槽(103)中的液体隔开。

4.根据权利要求2所述的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，所述导流管(108)平行横置3-6根，导流管(108)两两之间的间距为50mm-120mm，所述导流管(108)外表面涂附有超疏水的纳米二氧化硅涂料；所述雾化装置(107)为超声波雾化器；所述水压泵(104)壳体采用疏油材料；所述清洗箱(101)外侧采用透明材质用于方便确定清洗液的用量。

5.根据权利要求1所述的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，所述催化剂的涂覆厚度为1-3mm。

6.根据权利要求1所述的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，所述低温等离子体模块(203)由数个放电单元(202)组成，所述放电单元(202)为针板式结构，具体包括板电极和镶嵌在板电极上的多针电极；

所述板电极为长度200mm-800mm、厚度2mm-10mm的高压电极板，所述板电极上布置五组多针电极，两两多针电极之间的间隔为19-76mm；

两两板电极为一组，一组多针电极上共包括10个针电极，10个针电极五五对半插空排列设置在相向的两个板电极上。

7.根据权利要求1所述的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，所述低温等离子体催化净化单元上下两端均设置有固定杆(201)，所述低温等离子体催化净化单元通过两个固定杆(201)固定在油烟机壳体(205)中。

8.根据权利要求7所述的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，所述油烟机壳体(205)一侧内壁设置有凹槽(204)，另一侧设置有取出板(206)，取出板(206)顶部设置有滑轨，所述两个固定杆(201)一端均与取出板(206)连接，两个固定杆(201)的另一端均插入凹槽(204)中。

9.根据权利要求1所述的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，油烟机壳体(205)的出风口处还设置有气体传感器(3)用于检测输出气体的浓度。

10.根据权利要求1所述的一种生物酶结合低温等离子体催化油烟净化装置，其特征在于，所述风机(4)的风量、功率均为三挡可调。

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