CN217979180U - 一种等离子净化模块及空气处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种等离子净化模块及空气处理设备，等离子净化模块包括电极组件以及与所述电极组件电连接的电源组件，所述电极组件包括可透过空气的第一电极、绝缘介质构件和第二电极，所述绝缘介质构件设置在所述第一电极和所述第二电极之间；所述第二电极设置为蜂窝结构，所述蜂窝结构设置有空气处理剂层。空气处理设备包括上述的等离子净化模块。本实用新型提供的技术方案旨在解决现有的占用空间大的技术问题。

Description

一种等离子净化模块及空气处理设备

技术领域

本实用新型涉及家用电器技术领域，具体是指一种等离子净化模块及空气处理设备。

背景技术

目前，家用的空气净化产品中使用的净化技术主要为吸附剂吸附，光触媒催化，负离子沉降，纳米水离子净化等。目前，用于降解VOCs气体(挥发性有机物，常用VOCs表示，它是Volatile Organic Compounds三个词第一个字母的缩写)的等离子装置主要原理为电晕放电，且主要应用于工业废气处理，其特点是大体积、大功率、处理彻底。市场上存在一些同时具有等离子装置与催化模块的净化产品，其需要等离子发生装置和催化模块单独设置，由于等离子发生装置本身体积就较大，难以兼具小型化与高效，再外加其他结构作为催化剂等的载体，这使得净化产品体积更加巨大，难以小型化，适用的设备更加有限。另外，等离子发生装置会产生一部分副产物，其中臭氧和氮氧化物在家居环境中是需要被严格控制的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供可节省占用空间的等离子净化模块及空气处理设备。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种等离子净化模块，包括电极组件以及与所述电极组件电连接的电源组件，所述电极组件包括可透过空气的第一电极、绝缘介质构件和第二电极，所述绝缘介质构件设置在所述第一电极和所述第二电极之间；

所述第二电极设置为蜂窝结构，所述蜂窝结构内设置有空气处理剂层。

本实用新型的有益效果是：采用蜂窝结构的第二电极，为空气处理剂层提供了负载空间，电极组件和空气处理剂层同时作用，将有害物质的吸附和降解结合为一体，省去了另设负载空气处理剂层的结构，节省了空间，利于设备小型化。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

一种可能的设计，所述第二电极设置为板状，所述第二电极设有多个均匀布置的蜂窝孔，构成所述蜂窝结构，所述蜂窝孔贯穿所述第二电极。

一种可能的设计，所述空气处理剂层包括吸附剂和催化剂中的至少一种，所述空气处理剂层附着在所述蜂窝孔的孔壁上。

一种可能的设计，所述第一电极和所述绝缘介质构件都设有一个，所述第一电极、所述绝缘介质构件和所述第二电极沿第一方向依次层叠设置；或者

所述第一电极和所述绝缘介质构件都设有两个，两个所述第一电极分别位于所述第二电极在第一方向的两侧，任一所述第一电极与所述第二电极之间都设有一个所述绝缘介质构件。

一种可能的设计，所述第一电极设置为金属筛网、带孔的金属板或线电极，所述第一电极的厚度设置为0.2-0.5mm；

所述绝缘介质构件设置为板状，所述绝缘介质构件的厚度设置为1-2mm；所述第二电极的厚度设置为10-30mm。

一种可能的设计，所述第一电极和所述第二电极在所述第一方向上的正投影都落入所述绝缘介质构件在所述第一方向的正投影范围内。

一种可能的设计，所述绝缘介质构件具有多个过气孔，所述第一电极和所述第二电极在所述第一方向上的正投影不同时落入同一过气孔在所述第一方向的正投影范围内。

一种可能的设计，所述等离子净化模块还包括中空的外框，所述电极组件固定在所述外框内。

一种可能的设计，所述绝缘介质构件设置为多孔结构的绝缘板，所述绝缘板的一侧设有丝印电极，所述第一电极包括所述丝印电极。

一种可能的设计，所述第一电极设置为金属丝编织成的网格，所述绝缘介质构件设置为包裹所述金属丝的绝缘层。

本实用新型所要解决的技术问题是提供可节省占用空间的空气处理设备。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种空气处理设备，包括进风口和出风口，还包括上述的等离子净化模块，所述电极组件设置在所述进风口和/或所述出风口处。

本实用新型的有益效果与上述等离子净化模块的有益效果相同，在此不再赘述。

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为本实用新型一实施例的等离子净化模块示意图；

图2为图1中的电极组件拆分示意图；

图3为图2中的第二电极布局示意图；

图4为图2中的第二电极截面示意图；

图5为本实用新型另一实施例的等离子净化模块示意图；

图6为图5中的电极组件拆分示意图；

图7为本实用新型又一实施例的等离子净化模块示意图；

图8为本实用新型又一实施例的等离子净化模块局部示意图；

图9为本实用新型一实施例的空气处理设备工作流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100-电源组件，101-低压直流稳压电源，102-控制电路，103-接地电极，200-电极组件，201-第一电极，2011-金属丝，202-绝缘介质，2021-绝缘板，2022-过气孔，2023-绝缘层，203-第二电极，2031-蜂窝孔，400-空气处理剂层，401-催化剂层。

本实用新型目的的实现、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

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1、图3和图4所示，本实用新型实施例的等离子净化模块，该等离子净化模块可应用在空气处理设备上，去除空气中的有害物质，特别是VOCs。该等离子净化模块包括电源组件100和电极组件200，其中，电源组件100连接电极组件200，用以为电极组件200提供交流电。该电极组件200包括作为电极的第一电极201和第二电极203，以及分隔两者的绝缘介质构件202，三者都可透过空气，绝缘介质构件202处于第二电极203和第一电极201之间。特别地，该第二电极203采用蜂窝结构，该蜂窝结构内装载有空气处理剂层400。由此，该等离子净化模块采用蜂窝结构的第二电极203，为空气处理剂层400提供了负载空间，电极组件200和空气处理剂层400同时作用，将有害物质的吸附和降解结合为一体，省去了另设负载空气处理剂层400的结构，节省了空间，利于设备小型化。

如图1至图4所示，该电极组件200具有一个第二电极203，也只具有一个第一电极201，以及一个绝缘介质构件202，三者都为板状，沿一个方向(即第一方向)叠在一起，依次贴合，其中，绝缘介质构件202的面积略大，第一电极201和第二电极203对应设置在其两侧，且相对绝缘介质构件202居中布置。该电极组件200整体厚度较薄，占用空间较小。

如图1和图2所示，该第一电极201呈边长为a的正方形，该边长a的尺寸可为50-150mm，本实例采用85mm，该第一电极201可采用金属筛网，其材质为不锈钢，镍，钛或铜等，目数为20-80目，厚度(即沿第一方向的尺寸)为0.2-0.5mm。但不限于此，例如该第一电极201还可为带孔金属板，平行排列或交织编排的金属线，能透过空气即可。

又如图1和图2所示，绝缘介质构件202为绝缘板2021，绝缘板2021呈边长为b的正方形，该边长b的尺寸可为60-200mm，本实例采用90mm，需要大于边长a。该绝缘板2021上开设有均匀布置且贯穿的过气孔2022，使得空气可透过，该过气孔2022的孔形状可以是圆形、六边形、四边形或菱形，本示例采用圆形。绝缘板2021的材质为常见绝缘材料，可为塑料、石英、玻璃、氧化铝、陶瓷等，本示例采用塑料，其厚度(即沿第一方向的尺寸)可为1-2mm。多个过气孔2022在绝缘板2021上有序或无序排布，例如可以呈阵列排布，该第一电极201和第二电极203均是镂空的，第一电极201和第二电极203在第一方向上的正投影不同时落入同一过气孔2022在第一方向的正投影范围内，使得第一电极201和第二电极203之间均由绝缘介质构件202隔开，减少第一电极201和第二电极203放电时在过气孔2022内击穿。

又如图2、图3和图4所示，该第二电极203为金属材质，其可以是铝、铜、不锈钢等材质，本示例采用铝材质。第二电极203呈边长为c的正方形，该边长c的尺寸可为50-150mm，本实例采用85mm，其等同于边长a。该第二电极203的厚度为5-30mm，本实例的第二电极203采用15mm。该第二电极203上设有多个蜂窝孔2031，多个蜂窝孔2031均匀布置，构成蜂窝结构。其中，蜂窝孔2031的孔型可为六边形、圆形或四边形，该蜂窝孔2031贯穿第二电极203的厚度方向(即第一方向)，使得空气可透过，本示例中蜂窝孔2031的孔型为六边形，其边长为1.5mm，其边长可为1.3-2mm的其他尺寸。

上述空气处理剂层400可为吸附剂或/和催化剂，该吸附剂可以是活性炭、硅胶、氧化铝、分子筛等，其可吸附有害物质，该催化剂可以是氧化锰，氧化铈，氧化铁，氧化铜，氧化钛等过渡金属氧化物的一种或几种，可吸附和降解臭氧等有害物质。本示例中的该空气处理剂层400采用等量浸渍法制得的粉状MnO_x/CeO_x/Al₂O₃的催化剂，再采用喷涂法将催化剂负载在蜂窝孔2031的孔壁上，形成催化剂层401，该处理剂层并不影响空气的通过。

由此，装载空气处理剂层400的第二电极203，与上述第一电极201和绝缘介质构件202叠在一起，第二电极203背向绝缘介质构件202的端面为A面，该绝缘介质构件202的轮廓较大，其边缘凸出第一电极201和第二电极203，从而更好地阻挡放电。这使得第一电极201在第一方向上的正投影(第一正投影)，以及第二电极203在第一方向上的正投影(第二正投影)，这两个正投影相较于绝缘介质构件202的正投影范围，两者都处于绝缘介质构件202的正投影范围内，保护电极在高电压下不被击穿。绝缘介质构件202和电极组合后，气流沿第一方向流动，依次穿过三者，而通过该电极组件200。

在一些示例性实施例中，该电极组件还具有中空的外框(图中未示出)，绝缘介质构件202、第二电极203、第一电极201都固定在外框内，形成模块化，利于整体安装。

在一些示例性实施例中，如图1所示，该电源组件100包括低压直流稳压电源101和控制电路102，该低压直流稳压电源101通过控制电路102分别连接到第一电极201和第二电极203，控制电路102的参数为：输入电压DC 9-12V，输出电压AC 2-3kV(峰-峰值)，输出频率10-20kHz。本示例中，该控制电路102接通低压直流稳压电源101，调整输入电压为12V，通过控制电路102转换输出20kHz，峰-峰值3kV的交流电至等电极组件200的第一电极201和第二电极203，使得在第二电极203和绝缘介质构件202之间放电，气体放电产生等离子体，降解VOCs。

以甲苯模拟挥发性有机污染物(VOCs)为例，常温常压下，甲苯的浓度为2mg/m³。该等离子净化模块工作时，接通直流电源，直流输入电压12V、控制电路102输出的交流电压为峰-峰值3kV、频率20kHz，在第二电极203和绝缘介质构件202之间放电，空气由背向A面的一侧吹向该电极组件200，通过第一电极201后，进入第二电极203和绝缘介质构件202之间，甲苯被处理，部分可被分解为H₂O、CO和CO₂，部分可被氧化为苯甲酸或苯甲醛等不完全降解产物，同时产生臭氧。经过预处理的气体接触催化剂后，被催化剂捕获，在催化剂的协同作用下，甲苯及不完全降解产物被进一步催化分解，臭氧也被催化剂分解，臭氧催化分解产生的活性氧，可同步分解有机物。

综合上述可知，该等离子净化模块通过采用金属蜂窝结构作为第二电极203，将介质阻挡等离子放电的放电方式从高压电极之间变为第一电极201与第二电极203之间，因而在保持较低的工作电压的条件下仍有较大的空间负载吸附剂和催化剂，改善介质阻挡放电等离子体放电区域普遍较小的难点。该等离子净化模块通过将等离子作用与吸附、催化材料进行整合，以较薄的厚度实现VOCs的高效去除，改善现有等离子催化氧化VOCs结构体积较大的缺点，拓展等离子装置的适配性。等离子净化模块利用吸附剂和催化剂的吸附能力对VOCs进行富集，同时等离子降解富集于吸附剂和催化剂表面的VOCs，从而实现在较高的流速及较低VOCs浓度下仍有较好的催化氧化效果，同时实现吸附剂和催化剂的原位再生。另外，等离子降解后产生的臭氧也被催化剂分解，提升净化后的空气质量。

在一些示例性实施例中，如图5和图6所示，该电极组件200也只有一个第二电极203，但是具有两个第一电极201和两个绝缘介质203，该电极和绝缘结构的结构和材质相同。第二电极203处于两个第一电极201之间，每个第一电极201与第二电极203之间都具有一个用以分隔的绝缘介质构件202。两个第一电极201分别为第一高压电极和第二高压电极，两个绝缘介质203分别为第一绝缘板和第二绝缘板，由此，第一高压电极、第一绝缘板、第二电极203、第二绝缘板和第二高压电极沿第一方向依次设置。同时，电源组件100还包括接地电极103，其中，该低压直流稳压电源101通过控制电路102分别连接到两个第一电极201，而接地电极103和第二电极203连接。

在一些示例性实施例中，便于安装和制造，该绝缘介质构件202和第一电极201可制作为一体，上述绝缘板2021为绝缘的电路板的板材，该板材上开设有过气孔2022，另外，该第一电极201为电极材料以印刷的形式固定在电路板的板材上，形成丝印电极，也可称为印刷电路，使得两者组成了类似印刷电路板的结构。其中，过气孔2022的形状可以是正方形、矩形、圆形、六边形或三角形，本示例为正方形，孔边长1-50mm。电路板的板材的总面积需大于印刷电路(即第一电极201)的面积，该印刷电路每根线路距离相邻过气孔2022和板材边沿的尺寸为1-10mm，有利于提高线路的安全性，保护线路在高电压下不被击穿。

在一些示例性实施例中，便于安装和制造，该绝缘介质构件202和第一电极201可制作为一体，第一电极201采用金属丝2011交叉编制成网格，金属丝2011外都包裹有绝缘线皮(即绝缘层2023)，该绝缘层2023构成了绝缘介质构件202。例如，先准备绝缘线皮包裹的金属丝2011，得到如图8所示的线缆，将线缆编制成平面网格，再与第二电极203采用蜂窝结构配合，可以得到等离子净化模块。

在一些示例性实施例中，一种空气处理设备，该空气处理设备可为空调、净化器等，其除设有上述的等离子净化模块外，还具有进入空气的进风口，排出空气的出风口，以及循环风扇。该电极组件可处于进风口出，或者处于出风口处，或者在进风口和出风口都具有电极组件。该电极组件的尺寸大小与进风口和出风口适配。

在该空气处理设备工作时，如图9所示，收到开启指令，该空气处理设备会先设定出安全浓度C₁，再开启电源组件100和循环风扇，电极组件200进行放电，气流也流经电极组件200，此过程中，不断降解有害物质。同时，该等离子净化模块启动时也开始计时，并每隔一分钟检测室内污染物浓度C，比较C和C₁的数值。直到满足C<C₁时，控制等离子净化模块和循环风扇停止，结束净化过程，此时，空气质量满足预设要求。

在一些示例性实施例中，该循环风扇的风速可根据室内污染物浓度进行调整。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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；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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种等离子净化模块，其特征在于，包括电极组件以及与所述电极组件电连接的电源组件，所述电极组件包括可透过空气的第一电极、绝缘介质构件和第二电极，所述绝缘介质构件设置在所述第一电极和所述第二电极之间；

所述第二电极设置为蜂窝结构，所述蜂窝结构设置有空气处理剂层。

2.根据权利要求1所述的等离子净化模块，其特征在于，所述第二电极设置为板状，所述第二电极设有多个均匀布置的蜂窝孔，构成所述蜂窝结构，所述蜂窝孔贯穿所述第二电极。

3.根据权利要求2所述的等离子净化模块，其特征在于，所述空气处理剂层包括吸附剂和催化剂中的至少一种，所述空气处理剂层附着在所述蜂窝孔的孔壁上。

4.根据权利要求2所述的等离子净化模块，其特征在于，所述第一电极和所述绝缘介质构件都设有一个，所述第一电极、所述绝缘介质构件和所述第二电极沿第一方向依次层叠设置；或者

所述第一电极和所述绝缘介质构件都设有两个，两个所述第一电极分别位于所述第二电极在第一方向的两侧，任一所述第一电极与所述第二电极之间都设有一个所述绝缘介质构件。

5.根据权利要求2所述的等离子净化模块，其特征在于，所述第一电极设置为金属筛网、带孔的金属板或线电极，所述第一电极的厚度设置为0.2-0.5mm；

所述绝缘介质构件设置为板状，所述绝缘介质构件的厚度设置为1-2mm；所述第二电极的厚度设置为5-30mm。

6.根据权利要求4所述的等离子净化模块，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极在所述第一方向上的正投影都落入所述绝缘介质构件在所述第一方向的正投影范围内。

7.根据权利要求4所述的等离子净化模块，其特征在于，所述绝缘介质构件具有多个过气孔，所述第一电极和所述第二电极在所述第一方向上的正投影不同时落入同一过气孔在所述第一方向的正投影范围内。

8.根据权利要求4所述的等离子净化模块，其特征在于，所述等离子净化模块还包括中空的外框，所述电极组件固定在所述外框内。

9.根据权利要求2所述的等离子净化模块，其特征在于，所述绝缘介质构件设置为多孔结构的绝缘板，所述绝缘板的一侧设有丝印电极，所述第一电极包括所述丝印电极。

10.根据权利要求2所述的等离子净化模块，其特征在于，所述第一电极设置为金属丝编织成的网格，所述绝缘介质构件设置为包裹所述金属丝的绝缘层。

11.一种空气处理设备，包括进风口和出风口，其特征在于，还包括如权利要求1-10任一项所述的等离子净化模块，所述电极组件设置在所述进风口和/或所述出风口处。

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