TWI718966B - 電漿空氣清淨裝置 - Google Patents

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謝章興
張淑茜
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01DSEPARATION
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

一種電漿空氣清淨裝置包含一容器以及至少一電漿產生元件。容器包含一容器本體、複數個第一分隔板以及複數個第二分隔板。容器本體具有一進氣口、一排氣口以及一位於進氣口與排氣口間之容置空間,且容置空間包含一電漿區與一反應區。複數個第一分隔板係與複數個第二分隔板在反應區內交錯排列而分隔出複數個反應腔室,且複數個反應腔室更透過第一分隔板之第一貫穿連通道與第二分隔板之第二貫穿連通道彼此連通而組成一反覆彎折式反應通道,藉以利用電漿對自進氣口流經電漿區、反覆彎折式反應通道與排氣口之空氣加以殺菌消毒而形成一淨化空氣。

Description

電漿空氣清淨裝置
本發明係關於一種電漿空氣清淨裝置,尤其是指一種具有反覆彎折式反應通道之電漿空氣清淨裝置。
近年來,隨著科技發展日新月異,各種製造工廠或加工廠也應運而生,而這些工廠在運作時往往會產生大量的汙染物,例如廢氣、廢水、廢熱或廢棄物等;其中,雖然這些汙染物大都可以透過一些汙染物處理設備進行處理,但通常處理設備也只能降低污染的程度而無法將這些物染物整個消除,也因此這些汙染物仍然會對自然環境造成一定的影響。
承上所述,在上述的汙染物中,其中由於廢氣經處理後是直接排放至空氣中,因此部分的汙染物質有很大的機率會隨風擴散至人類的生活環境中,進而導致人體直接接觸而受到汙染。
此外,除了工廠所排放之汙染物外,日常生活中的交通工具在燃燒汽油後也會排放出大量的廢氣,因此有關空氣清淨的產品也陸續問世。
一般來說,現有的電漿空氣清淨裝置大都使用濾網來過濾有害物質,但由於利用濾網過濾的方式屬於物理性的處理方式,因此當濾網過濾一定量的有害物質後,濾網過濾的功效會逐漸降低,甚至反而有可能會有汙染空氣的可能,也因此有越來越多的人專研於不需耗材的空氣淨化技術。
在現有的空氣淨化技術中,不利用濾網過濾而能有效淨化空氣的方式主要是利用電漿、正負離子、自由基或臭氧來處理空氣中的有害物質,但利用電漿、正負離子、自由基或臭氧處理有害物質時需要一定的反應時間才能有效的將有害物質去除,然而目前的空氣清淨裝置大都只是讓空氣簡單經過有電漿、正負離子或臭氧的空間,導致反應時間不充足而無法有效的去除有害物質。
有鑒於在先前技術中,現有的空氣清淨裝置雖然有利用電漿、正負離子、自由基或臭氧來處理空氣中的有害物質,但往往只是讓空氣簡單的通過存在有電漿、正負離子、自由基或臭氧的空間,使得大量有害物質未被處理就隨著空氣排出空氣清淨裝置外;緣此,本發明的主要目的在於提供一種電漿空氣清淨裝置,可以有效的增加處理有害物質的反應時間,進而提升空氣淨化的程度。
本發明為解決先前技術之問題,所採用的必要技術手段是提供一種電漿空氣清淨裝置,包含一容器以及至少一電漿產生元件。容器包含一容器本體、複數個第一分隔板以及複數個第二分隔板。容器本體具有一進氣口、一排氣口以及一位於進氣口與排氣口間之容置空間,且容置空間包含一電漿區與一反應區,電漿區係連通於進氣口,反應區係連通於電漿區與排氣口。
複數個第一分隔板係自容器本體之一第一側沿一第一方向延伸至容器本體之一第二側,並且彼此沿一垂直於第一方向之第二方向相間隔地設置於反應區,每一第一分隔板係開設一鄰近於第一側之第一貫穿連通道。複數個第二分隔板係自第一側沿第一方向延伸至第二側,並在反應區內沿第二方向與第一分隔板交錯排列,每一第二分隔板係開設一鄰近於第二側之第二貫穿連通道;以及
至少一電漿產生元件係設置於電漿區內,用以產生一電漿。其中,第一分隔板與第二分隔板係將反應區分隔出複數個反應腔室,且反應腔室係與第一分隔板之第一貫穿連通道以及第二分隔板之第二貫穿連通道相連通而組成一反覆彎折式反應通道,進氣口係依序經由電漿區與反覆彎折式反應通道而連通於排氣口,藉以利用電漿對自進氣口流經電漿區、反覆彎折式反應通道與排氣口之空氣加以殺菌消毒而形成一淨化空氣。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中,容器本體更具有一連通於容置空間之開口,且電漿空氣清淨裝置更包含一門框組件,門框組件係可拆卸地組接於開口,用以密封開口。
較佳者,門框組件包含一透明隔板以及一框體。透明隔板係設置於開口。框體係可拆卸地固定於容器本體,並抵接於透明隔板,藉以使透明隔板密封開口。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中,容器本體包含一進氣端板、一排氣端板以及複數個側板,進氣端板開設有進氣口,排氣端板係與進氣端板相對設置,並開設有排氣口,側板係連結於進氣端板與排氣端板,藉以圍構出容置空間。較佳者,容器本體更包含一分區隔板,分區隔板係連結於側板,並將容置空間區分為電漿區與反應區,且側板開設有至少一區間連通道,區間連通道係連通於電漿區與反應區。此外,容器本體更包含至少一分層隔板,至少一分層隔板係連結於側板,並將電漿區分隔形成一第一層間與一第二層間,第一層間係連通於進氣口,第二層間係連通於至少一區間連通道,且側板更開設有至少一層間連通道,至少一層間連通道係連通於第一層間與第二層間。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中,至少一電漿產生元件為一擴散共面表面障壁放電(Diffuse Coplanar Surface Barrier Discharge, DCSBD)元件。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中,電漿空氣清淨裝置更包含至少一風扇,係設置於進氣口或排氣口其中至少一者,藉以使空氣自進氣口進入容置空間,並由排氣口排出容置空間。
如上所述,本發明之電漿空氣清淨裝置主要是在容器本體內設有複數個第一分隔板與複數個第二分隔板,以利用第一分隔板與第二分隔板將反應區分隔出複數個反應腔室,且複數個反應腔室更透過第一分隔板之第一貫穿連通道與第二分隔板之第二貫穿連通道相連通而組成一反覆彎折式反應通道,藉此,當空氣由進氣口進入充斥著電漿的電漿區後,透過反覆彎折式反應通道拉長空氣從電漿區輸送排氣口的路徑,可以有效的使電漿有充足的時間將空氣中的有害物質分解掉,藉以使排氣口所排放出的空氣所含有的有害物質大幅降低。
本發明所採用的具體實施例,將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
請參閱第一圖至第五圖,第一圖係顯示本發明較佳實施例所提供之電漿空氣清淨裝置之立體分解示意圖;第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供之電漿空氣清淨裝置之立體示意圖;第三圖為第二圖之A-A剖面示意圖;第四圖為第二圖之B-B剖面示意圖;第五圖為第二圖之C-C剖面示意圖。
如第一圖至第五圖所示,一種電漿空氣清淨裝置100包含一容器1、二電漿產生元件2a與2b、一門框組件3以及二風扇4a與4b。
容器1包含一容器本體11、一分區隔板12、複數個第一分隔板13(圖中僅標示一個)、複數個第二分隔板14(圖中僅標示一個)以及二分層隔板15與16。容器本體11包含一進氣端板111、一排氣端板112以及三個側板113、114與115,且容器本體11具有相對設置之一第一側11a與一第二側11b。
進氣端板111開設有一進氣口1111。排氣端板112係與進氣端板111相對應地分隔設置,並開設有一排氣口1121。側板113與側板114是分別位於第一側11a與第二側11b,側板115是位於側板113與側板114之間,而三個側板113、114與115更分別連結於進氣端板111與排氣端板112,藉以圍構出一容置空間S;此外,側板113、側板114、進氣端板111以及排氣端板112更相對於側板115形成一連通於容置空間S之開口O。
承上所述,側板113更在開口O之一側開設有四個卡槽1131(圖中僅標示一個),而側板114同樣在開口O之一側開設有四個卡槽1141(圖中僅標示一個)。
分區隔板12係連結於側板113、114與115,並將容置空間S區分為一電漿區S1與一反應區(圖未標示),且分區隔板12開設有二區間連通道121與122,區間連通道121與122係連通於電漿區S1與反應區。
複數個第一分隔板13是分別在反應區內自第一側11a沿一第一方向D1延伸至第二側11b,並分別連結於側板113、114與115,且複數個第一分隔板13更彼此沿一垂直於第一方向D1之第二方向D2相間隔地設置於反應區;其中,每一第一分隔板13皆開設有二鄰近於第一側11a之第一貫穿連通道131(圖中僅標示一個)。
複數個第二分隔板14是分別在反應區內自第一側11a沿第一方向D1延伸至第二側11b,並分別連結於側板113、114與115,且複數個第二分隔板14沿第二方向D2與複數個第一分隔板13交錯排列,藉以使第一分隔板13與第二分隔板14將反應區分隔出複數個反應腔室S21(圖中僅標示一個),且複數個反應腔室S21係與第一分隔板13之第一貫穿連通道131以及第二分隔板14之第二貫穿連通道141相連通而組成一反覆彎折式反應通道(圖未標示)。
分層隔板15與16係分別連結於側板113、114與115,並沿第二方向D2彼此相間隔地設置於電漿區S1中,且分層隔板15是鄰近於進氣端板111,而分層隔板16是位於分層隔板15與分區隔板12之間,藉以將電漿區S1區分為一第一電漿產生空間S11、一第二電漿產生空間S12以及一緩衝空間S13。
更精準地說,第一電漿產生空間S11是由進氣端板111、側板113、114與115以及分層隔板15所圍構而成,且第一電漿產生空間S11連通於進氣口1111;第二電漿產生空間S12是由側板113、114與115以及分層隔板15與16所圍構而成,且第二電漿產生空間S12更透過側板113所開設之複數個層間連通道1133(圖中僅標示一個)以及側板114所開設之複數個層間連通道1143(圖中僅標示一個)連通於第一電漿產生空間S11。緩衝空間S13是由側板113、114與115、分層隔板16與分區隔板12所圍構而成,且緩衝空間S13更透過側板113所開設之複數個層間連通道1134(圖中僅標示一個)以及側板114所開設之複數個層間連通道1144(圖中僅標示一個)連通於第二電漿產生空間S12,此外緩衝空間S13更透過區間連通道121與122連通於複數個反應腔室S21其中鄰接於分區隔板12之一者。
在本實施例中,容器1是利用一3D列印製程所形成,因此容器1中的所有元件皆為一體成型連結之結構,但不限於此,在其他實施例中容器1所包含之元件亦可是透過組接或拼接等方式進行連結。
電漿產生元件2a與2b係設置於電漿區S1內,用以產生一電漿。在本實施例中,側板113更具有二承接結構1132a與1132b,且側板114同樣更具有二承接結構1142a與1142b,而承接結構1132a與1142a是彼此相向地伸入第一電漿產生空間S11,藉以用來承接電漿產生元件2b;相同地,承接結構1132b與1142b是彼此相向地伸入第二電漿產生空間S12,藉以用來承接電漿產生元件2a。此外,在本實施例中,電漿產生元件2a與2b例如為一擴散共面表面障壁放電(Diffuse Coplanar Surface Barrier Discharge, DCSBD)元件。以電漿產生元件2a為例,電漿產生元件2a是由二電極21a與22a彼此相間隔地設置於一載體(圖未標示)所形成,而載體例如為玻璃,且二電極21a與22a更可透過側板115所開設之電線穿孔(圖未標示)電性連結至一高壓電源,藉以使二電極21a與22a因為高壓電源所提供之高壓電而在空氣中產生電漿;其中,二電極21a與22a為兩個互相纏繞之螺旋圖案,更詳細的說,兩個螺旋圖案是分別由兩個起始點沿相反的方向逆時針地由外向內環繞延伸而形成互相纏繞之螺旋圖案,但不限於此,在其他實施例中亦可為六角形等設計。實務上,二電極21a與22a之材料實際上例如包含銅(Cu)、氧化鋁、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎵鋅(IGZO)、鈦或鉭。
門框組件3包含一透明隔板31以及一框體32。透明隔板31是設置於開口O,且透明隔板31例如為雙面拋光之透明玻璃。框體32具有一窗口321與八個卡合結構322(圖中僅標示一個),卡合結構322是用來分別可拆卸地卡合固定於側板113之四個卡槽1131與側板114之四個卡槽1141,且框體32更在固定於容器本體11時抵接於透明隔板31,藉以使透明隔板31密封開口O;在實務運用上,使用者更可透過窗口321與透明隔板31觀察到容置空間S之內部情況。
風扇4a與4b是分別設置於進氣口1111與排氣口1121,藉以使空氣自進氣口1111進入容置空間S,並由排氣口1121排出容置空間S。
綜上所述,相較於現有的電漿空氣清淨裝置只是讓空氣簡單的通過存在有電漿、正負離子、自由基或臭氧的空間,導致大量有害物質未被處理就隨著空氣排出;本發明之電漿空氣清淨裝置主要是利用第一分隔板與第二分隔板將反應區分隔出複數個反應腔室,且複數個反應腔室更透過第一分隔板之第一貫穿連通道與第二分隔板之第二貫穿連通道相連通而組成一反覆彎折式反應通道,藉此,當空氣由進氣口進入充斥著電漿的電漿區後,透過反覆彎折式反應通道拉長空氣從電漿區輸送排氣口的路徑,確實可以有效的使電漿有充足的時間將空氣中的有害物質分解掉,藉以使排氣口所排放出的空氣所含有的有害物質大幅降低。
藉由以上較佳具體實施例之詳述,係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神,而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地,其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
100:電漿空氣清淨裝置 1:容器 11:容器本體 11a:第一側 11b:第二側 111:進氣端板 1111:進氣口 112:排氣端板 1121:排氣口 113,114,115:側板 1131:卡槽 1132a,1132b:承接結構 1133,1134:層間連通道 1141:卡槽 1142a,1142b:承接結構 12:分區隔板 121,122:區間連通道 13:第一分隔板 131:第一貫穿連通道 14:第二分隔板 141:第二貫穿連通道 1143,1144:層間連通道 15,16:分層隔板 2a,2b:電漿產生元件 21a,22a:電極 3:門框組件 31:透明隔板 32:框體 321:窗口 322:卡合結構 4a,4b:風扇 O:開口 S:容置空間 S1:電漿區 S11:第一電漿產生空間 S12:第二電漿產生空間 S13:緩衝空間 S21:反應腔室 D1:第一方向 D2:第二方向
第一圖係顯示本發明較佳實施例所提供之電漿空氣清淨裝置之立體分解示意圖; 第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供之電漿空氣清淨裝置之立體示意圖; 第三圖為第二圖之A-A剖面示意圖; 第四圖為第二圖之B-B剖面示意圖;以及 第五圖為第二圖之C-C剖面示意圖。
100:電漿空氣清淨裝置
11:容器本體
11a:第一側
11b:第二側
111:進氣端板
112:排氣端板
113,114,115:側板
1132a,1132b:承接結構
1134:層間連通道
1142a,1142b:承接結構
1143:層間連通道
1144:層間連通道
12:分區隔板
121:區間連通道
13:第一分隔板
131:第一貫穿連通道
14:第二分隔板
141:第二貫穿連通道
15,16:分層隔板
2a,2b:電漿產生元件
4a,4b:風扇
S1:電漿區
S11:第一電漿產生空間
S12:第二電漿產生空間
S13:緩衝空間
S21:反應腔室
D1:第一方向
D2:第二方向

Claims (5)

  1. 一種電漿空氣清淨裝置,包含:一容器,包含:一容器本體,包含:一進氣端板,開設有一進氣口;一排氣端板,係與該進氣端板相對設置,並開設有一排氣口;複數個側板,係一體成型地連結於該進氣端板與該排氣端板,藉以圍構出一容置空間;一分區隔板,係一體成型地連結於該些側板,並將該容置空間區分為一電漿區與一反應區,該電漿區係連通於該進氣口,該反應區係連通於該電漿區與該排氣口,且該分區隔板開設有至少一區間連通道,該至少一區間連通道係連通於該電漿區與該反應區;以及一分層隔板,係一體成型地連結於該些側板,並將該電漿區分隔形成一第一電漿產生空間與一第二電漿產生空間,該第一電漿產生空間係連通於該進氣口,該第二電漿產生空間係連通於該至少一區間連通道,且該些側板更開設有至少一層間連通道,該至少一層間連通道係連通於該第一電漿產生空間與該第二電漿產生空間;複數個第一分隔板,係自該容器本體之一第一側沿一第一方向一體成型地延伸至該容器本體之一第二側,並且彼此沿一垂直於該第一方向之第二方向相 間隔地設置於該反應區,每一該些第一分隔板係開設一鄰近於該第一側之第一貫穿連通道;以及複數個第二分隔板,係自該第一側沿該第一方向一體成型地延伸至該第二側,並在該反應區內沿該第二方向與該些第一分隔板交錯排列,每一該些第二分隔板係開設一鄰近於該第二側之第二貫穿連通道;以及至少一電漿產生元件,係設置於該電漿區內,用以產生一電漿;其中,該些第一分隔板與該些第二分隔板係將該反應區分隔出複數個反應腔室,且該些反應腔室係與該些第一分隔板之第一貫穿連通道以及該些第二分隔板之第二貫穿連通道相連通而組成一反覆彎折式反應通道,該至少一區間連通道係在該第一側與該第二側之中心處連通該電漿區與該反覆彎折式反應通道,該進氣口係依序經由該電漿區與該反覆彎折式反應通道而連通於該排氣口,藉以利用該電漿對自該進氣口流經該電漿區、該反覆彎折式反應通道與該排氣口之空氣加以殺菌消毒而形成一淨化空氣。
  2. 如請求項1所述之電漿空氣清淨裝置,其中,該容器本體更具有一連通於該容置空間之開口,且該電漿空氣清淨裝置更包含一門框組件,該門框組件係可拆卸地組接於該開口,用以密封該開口。
  3. 如請求項2所述之電漿空氣清淨裝置,其中,該門框組件包含:一透明隔板,係設置於該開口;以及一框體,係可拆卸地固定於該容器本體,並抵接於該透明隔板,藉以使該透明隔板密封該開口。
  4. 如請求項1所述之電漿空氣清淨裝置,其中,該至少一電漿產生元件為一擴散共面表面障壁放電(Diffuse Coplanar Surface Barrier Discharge,DCSBD)元件。
  5. 如請求項1所述之電漿空氣清淨裝置,更包含至少一風扇,係設置於該進氣口或該排氣口其中至少一者,藉以使空氣自該進氣口進入該容置空間,並由該排氣口排出該容置空間。
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