空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于空氣消毒凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈器。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)鐵路列車(chē)使用的空調(diào)機(jī)組采用車(chē)外過(guò)濾新風(fēng)占三分之一，車(chē)內(nèi)循環(huán)回 風(fēng)占三分之二。眾所周知新風(fēng)量大，能耗大；新風(fēng)量小，車(chē)內(nèi)空氣污染加重。空調(diào)旅客列 車(chē)走南闖北，尤其是動(dòng)車(chē)，速度快，密封程度高，車(chē)廂內(nèi)旅客又多，可吸入顆粒物、有毒有害 氣體會(huì)越積越多。特別強(qiáng)調(diào)的是近幾年來(lái)的SARS、禽流感及當(dāng)前的甲型Hmi流感造成全 球性大范圍感染人數(shù)已經(jīng)無(wú)法統(tǒng)計(jì)，世界衛(wèi)生組織發(fā)表的最新疫情公報(bào)稱(chēng)全球甲流死亡 人數(shù)超過(guò)7800人。甲型Hmi流感的感染途徑主要是空氣，感染性病原體通常附在空氣中 < 5μπι浮游微粒上，隨空氣流動(dòng)而擴(kuò)散，被感染者因吸入這種空氣而致?。辉偈秋w沫感染 患者咳嗽、打噴嚏、說(shuō)話(huà)所產(chǎn)生的帶病原體的口液飛沫在空氣中漂浮，與患者近距離受感染 的機(jī)率較大。旅客列車(chē)密封環(huán)境及旅客來(lái)自四面八方制造了傳播甲型Hmi流感之類(lèi)疾病 良好機(jī)遇?，F(xiàn)有技術(shù)中車(chē)廂空氣的消毒方法主要有化學(xué)試劑消毒、臭氧消毒和紫外線(xiàn)消毒， 它們都會(huì)傷害人的眼睛、皮膚和呼吸系統(tǒng)，消毒時(shí)旅客必須離開(kāi)。它們只能用于靜態(tài)消毒， 而用于空調(diào)客車(chē)顯然不適合。改進(jìn)的紫外線(xiàn)消毒裝置是安裝在空調(diào)客車(chē)車(chē)廂風(fēng)機(jī)的送風(fēng)口 進(jìn)行消毒殺菌，它消毒殺菌有效，對(duì)可吸入顆粒物和有毒有害氣體無(wú)效。為此，有人研制一種用于旅客列車(chē)作動(dòng)態(tài)消毒設(shè)備。例如申請(qǐng)?zhí)枮?200410083071. 9，申請(qǐng)日=2004. 9. 24，發(fā)明名稱(chēng)《一種空調(diào)列車(chē)空氣消毒方法及設(shè)備》公 開(kāi)的技術(shù)方案是一種空調(diào)列車(chē)空氣消毒方法，包含紫外線(xiàn)消毒裝置和過(guò)濾裝置，其特征在 于結(jié)合光催化消毒、臭氧消毒、負(fù)離子消毒和化學(xué)吸附中的一種或多種方法對(duì)空調(diào)列車(chē)空 氣進(jìn)行消毒滅菌，去除車(chē)廂內(nèi)異味和有機(jī)氣體，達(dá)到空氣清新、潔凈的目的。該設(shè)備安裝在列車(chē)空調(diào)的回風(fēng)口。它設(shè)有紫外線(xiàn)消毒裝置包括燈管、鎮(zhèn)流器，化學(xué) 吸附裝置是活性碳；再加臭氧和負(fù)離子。能達(dá)到動(dòng)態(tài)消毒目的，為了效果全面，連空氣清新 也考慮到。但是紫外線(xiàn)燈管壽命僅8000小時(shí)，鎮(zhèn)流器能耗不算小，活性碳會(huì)飽和，臭氧對(duì)列 車(chē)設(shè)施會(huì)起腐蝕作用；再說(shuō)這套設(shè)備的復(fù)雜性是不言而喻的。又如，申請(qǐng)?zhí)枮?00810111848.6，申請(qǐng)日2008. 5. 16，發(fā)明名稱(chēng)《一種適用于空 調(diào)旅客列車(chē)空氣消毒的三子效應(yīng)發(fā)生器》，獨(dú)立權(quán)項(xiàng)描述的是一種清潔高效的空調(diào)旅客列 車(chē)空氣凈化的三子效應(yīng)發(fā)生器裝置，其特征在于所述的裝置系統(tǒng)包括產(chǎn)生強(qiáng)氧化物種的 三子效應(yīng)電催化活化中心、供電催化活化中心使用的專(zhuān)用電源、液體循環(huán)通道、供液體循環(huán) 的加壓泵、空氣進(jìn)口通道、填料塔、空氣出口通道。說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了電催化活化中心由片狀或圓柱體的電子發(fā)射場(chǎng)和接收?qǐng)鼋M成，需要 直流電源24V100A驅(qū)動(dòng)，高大的填料塔內(nèi)裝滿(mǎn)纖維、活性碳和沸石等，所有通風(fēng)管道與各車(chē) 廂連通。優(yōu)點(diǎn)是能在有人情況下對(duì)空氣進(jìn)行循環(huán)消毒，有效滅除空氣中的細(xì)菌、病毒，安全，不添加化學(xué)藥劑，無(wú)二次污染；但是設(shè)備之龐大，纖維、活性碳和沸石屬易耗品，它要裝配進(jìn) 空調(diào)旅客列車(chē)，象動(dòng)車(chē)組內(nèi)是不切合實(shí)際的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種對(duì)旅客列車(chē)消毒 殺菌、吸附可吸入顆粒物和降解有毒有害氣體都有效，空氣消毒凈化效率高、節(jié)能、可靠性 好、工作壽命長(zhǎng)；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝的空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器，包括等離子體反應(yīng)器、脈沖電源、風(fēng)機(jī)組件、 進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口和外殼，進(jìn)風(fēng)口設(shè)有初效空氣過(guò)濾器，等離子體反應(yīng)器和風(fēng)機(jī)組件設(shè)置在氣 流之中，其特征在于所述的等離子體反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有若干條鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬帶在同一 平面內(nèi)按等距離平行排列制成的正電極，正電極置于相鄰兩個(gè)負(fù)電極中間部位；正電極的 兩端是固定在阻止微放電導(dǎo)電軌上對(duì)應(yīng)的凹槽或凸部中，阻止微放電導(dǎo)電軌是由鋁棒或不 銹鋼條制成，并作電連通；阻止微放電導(dǎo)電軌的兩端設(shè)有絕緣物固定在外殼相應(yīng)位置上； 所述的負(fù)電極的上、下兩端是直接固定在金屬制成的反應(yīng)器外殼上，并作電連通；負(fù)電極是 表面氧化處理的鋁板制成，負(fù)電極的兩面敷設(shè)納米級(jí)Ti02。 所述的脈沖電源是安裝在外殼內(nèi)的，脈沖電源內(nèi)設(shè)有EMC濾波器、整流電路、濾波 電路、脈沖發(fā)生器、脈沖變壓器依次序作電連接，脈沖變壓器的正、負(fù)兩個(gè)輸出端經(jīng)高壓導(dǎo) 線(xiàn)連接等離子體反應(yīng)器對(duì)應(yīng)的正電極、負(fù)電極。脈沖變壓器與脈沖發(fā)生器內(nèi)的開(kāi)關(guān)管是單 端反激式逆變器設(shè)置的。優(yōu)先地所述的阻止微放電導(dǎo)電軌的兩端再與正交設(shè)置在反應(yīng)器四周的四根正電 極金屬支架固定，并作電連通；每根正電極金屬支架的上、下兩端各設(shè)一個(gè)絕緣連接物與反 應(yīng)器外殼相對(duì)應(yīng)的安裝孔固定。所述的納米級(jí)TiO2是帶隙能3. 2eV的銳鈦礦型催化劑。優(yōu)先地所述的正電極的鎳鉻金屬絲直徑最佳值是0. 15——0. 20mm，或鎳鉻金屬帶 最佳寬度是1. 0——2mm,厚度是0. 06——0. 15_。優(yōu)先地所述的脈沖變壓器設(shè)有一個(gè)多槽絕緣線(xiàn)圈骨架，次級(jí)線(xiàn)圈是分三段至五段 繞制在多槽絕緣線(xiàn)圈骨架相對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)串聯(lián)而成。每段線(xiàn)圈之間設(shè)一高壓快恢復(fù)二極 管，高壓快恢復(fù)二極管的正極接在低電位線(xiàn)包的末端，高壓快恢復(fù)二極管的負(fù)極接在高電 位線(xiàn)包的起始端。所述的初級(jí)線(xiàn)圈和次級(jí)線(xiàn)圈的內(nèi)孔中設(shè)有磁芯作電磁耦合，磁芯的磁回 路中設(shè)有磁氣隙；所述的磁芯最佳設(shè)計(jì)用鐵基超微晶鐵心，也可以設(shè)置鐵氧體磁心。優(yōu)先地所述的等離子體反應(yīng)器與風(fēng)機(jī)組件之間依次設(shè)有表冷器、加熱器、加濕器。 另設(shè)控制裝置，控制裝置內(nèi)設(shè)置含程序設(shè)計(jì)的單片機(jī)，控制裝置的各功能輸出端經(jīng)控制導(dǎo) 線(xiàn)分別與等離子體反應(yīng)器的脈沖電源、風(fēng)機(jī)組件、表冷器、加熱器、加濕器的電源輸入端對(duì) 應(yīng)電連接。優(yōu)先地所述的脈沖發(fā)生器204內(nèi)的振蕩器、誤差放大器和PWM比較器可以是制成 一個(gè)模塊，也可以選用開(kāi)關(guān)電源控制集成電路ICl包括UC3842、SG6848D制成；或數(shù)字控制 電路和脈沖發(fā)生器是合用一塊單片集成電路的，三端開(kāi)關(guān)電源ICl包括T0P225或T0P224 制成。也可以是用性能更好的單片五端開(kāi)關(guān)電源ICl包括MC33374制成。所述的電流檢測(cè) 電路內(nèi)設(shè)有光耦集成電路IC2的型號(hào)是PC817或P721。[0017]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果本實(shí)用新型可以單獨(dú)安裝在車(chē)廂頂部，也可以設(shè)置在車(chē)廂空調(diào)的回風(fēng)口或出風(fēng) 口，不必改動(dòng)空調(diào)列車(chē)現(xiàn)有設(shè)施。本發(fā)明是將等離子體與二氧化鈦優(yōu)化組合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，強(qiáng) 強(qiáng)聯(lián)合，對(duì)旅客列車(chē)作動(dòng)態(tài)消毒設(shè)備。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的等離子體反應(yīng)器正電極是由若干條鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬 帶固定在阻止微放電導(dǎo)電軌上的，遠(yuǎn)離絕緣連接物。所以與現(xiàn)有技術(shù)相比，其微放電效應(yīng)被 阻止，不會(huì)影響等離子體反應(yīng)器正常工作，使用壽命延長(zhǎng)兩倍以上。同時(shí)，使每根鎳鉻絲或 金屬帶在直流強(qiáng)電場(chǎng)中作穩(wěn)定的電暈放電，等離子體濃度比鋸齒狀或針尖狀放電極提高一 倍以上。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的脈沖電源中的脈沖發(fā)生器與脈沖變壓器是按反激式逆變器 設(shè)置，獲得高頻窄脈沖驅(qū)動(dòng)電流，在呈容性的等離子體反應(yīng)器工作中不會(huì)出現(xiàn)打火之類(lèi)故 障。必須說(shuō)明的是，脈沖發(fā)生器與脈沖變壓器按反激式逆變器設(shè)置，它除了完成升壓任務(wù)， 還使與之連接的等離子體反應(yīng)器與市電隔離，反應(yīng)器的負(fù)電極和外殼可以直接安全接地， 電磁屏蔽性能更好。同時(shí)獲得意想不到的有益效果是反激式逆變器輸出的脈沖電流是脈沖發(fā)生器 在關(guān)斷時(shí)使存儲(chǔ)在脈沖變壓器初級(jí)繞組內(nèi)的磁能瞬間釋放，獲得輸出18KVP_P，工作頻率 40KHZ，脈沖寬度4μ S，上升時(shí)間70nS的窄脈沖高壓電暈放電電流；再是當(dāng)?shù)入x子體反應(yīng)器 意外短路，由于反激式脈沖變壓器的隔離作用，即脈沖發(fā)生器關(guān)閉時(shí)脈沖變壓器的次級(jí)才 導(dǎo)通輸出，因而脈沖電源的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管工作是安全的，保護(hù)電路只作輔助用，可靠性高， 開(kāi)關(guān)管可以選用耐壓600V的普通功率半導(dǎo)體管。特別強(qiáng)調(diào)的是等離子體反應(yīng)器負(fù)電極表面氧化處理的鋁板制成，上面層面是容易 敷設(shè)Ti02。氧化處理生成的Al2O3層面薄，在18KVP_Pf脈沖高壓電場(chǎng)中不影響電暈放電。當(dāng) 等離子體反應(yīng)器作電暈放電時(shí)，反應(yīng)區(qū)發(fā)出的藍(lán)光含有紫外線(xiàn)，波長(zhǎng)為300——400nm,光強(qiáng) 峰值位于357nm。而TiO2的禁帶寬度是3. 2eV，對(duì)應(yīng)紫外線(xiàn)波長(zhǎng)閾值是387. 5nm。實(shí)驗(yàn)表明 TiO2作空氣消毒凈化時(shí)，催化光源波長(zhǎng)最好是< 387. 5nm，反應(yīng)區(qū)發(fā)出的紫外線(xiàn)波長(zhǎng)峰值位 于357nm是符合這一條件的。這樣一來(lái)，紫外光源就可省掉，避免了紫外線(xiàn)放電燈損壞、對(duì) 人體的傷害及紫外光源耗電量大的弊端。本實(shí)用新型的消毒因子是低溫等離子體加激發(fā)TiO2所產(chǎn)生的自由基。本實(shí)用新型具有廣譜殺菌效果對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草桿菌、白念株 菌、霉菌及支原體、乙肝、流感等病毒均有高效的殺滅率。同時(shí)具有除塵、去臭氣、去異味、降 解甲醛、煙霧和TVOC等有機(jī)廢氣的功能。經(jīng)實(shí)測(cè)在20m3密封房間空氣中人工噴染的白色 葡萄球菌，一臺(tái)額定功率為7W的本發(fā)明工作20min后的殺滅率為99. 98%以上，工作40min 的殺滅率可高達(dá)100%。甲醛降解率98. 7%，懸浮粒子數(shù)彡350個(gè)/L(Φ彡0. 5 μ m)，空氣 中留存臭氧量彡0. 02mg/m3。節(jié)能是顯而易見(jiàn)的本發(fā)明在IOOm3室內(nèi)達(dá)到醫(yī)院II類(lèi)環(huán)境消毒標(biāo)準(zhǔn)的消耗功率 為6——7W。比內(nèi)設(shè)高壓靜電、紫外光源和光催化板的空氣消毒凈化器能耗至少節(jié)省150W?？偟恼f(shuō)來(lái)，本實(shí)用新型具有空氣消毒凈化效率高，對(duì)于空調(diào)車(chē)廂的動(dòng)態(tài)消毒殺菌、 吸附可吸入顆粒物和降解有毒有害氣體都有效，節(jié)能、可靠性好、工作壽命長(zhǎng)；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、便于安裝。
5[0027]可見(jiàn)，本實(shí)用新型對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，是非顯而易 見(jiàn)的，并能夠產(chǎn)生預(yù)想不到的技術(shù)效果。

圖1是空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型等離子體反應(yīng)器立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的脈沖電源電原理圖；圖5是本實(shí)用新型的脈沖變壓器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型的脈沖變壓器電路圖；圖7是本實(shí)用新型脈沖變壓器輸出高壓放電電流波形圖。主要部件附圖標(biāo)記說(shuō)明1-等離子體反應(yīng)器 2-脈沖電源 3-風(fēng)機(jī)組件4-控制裝置 5- 進(jìn)風(fēng)口6-出風(fēng)口[0038]8-外殼9-初效空氣過(guò)濾器11-中效空氣過(guò)濾器[0039]101-正電極102-負(fù)電極103--阻止微放電導(dǎo)電軌[0040]104-正電極金屬支架105-絕緣連接物106--絕緣連接物固定栓[0041]107-導(dǎo)電軌固定圈108-反應(yīng)器外殼201-EMC濾波器[0042]202-整流電路203-濾波電路204--脈沖發(fā)生器[0043]205-脈沖變壓器206-電流檢測(cè)電路211--初級(jí)絕緣線(xiàn)圈骨架[0044]212-多槽絕緣線(xiàn)圈骨架214-初級(jí)線(xiàn)圈215--次級(jí)線(xiàn)圈[0045]216-磁芯217-高壓快恢復(fù)二極管218--磁氣隙
具體實(shí)施方式
下面參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例1 圖1是空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明等離子體反應(yīng)器立體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器，包括等離子體反應(yīng)器1、脈沖電 源2、風(fēng)機(jī)組件3、進(jìn)風(fēng)口 5、出風(fēng)口 6和外殼，進(jìn)風(fēng)口 5設(shè)有初效空氣過(guò)濾器9，等離子體反 應(yīng)器1和風(fēng)機(jī)組件3設(shè)置在氣流之中。所述的等離子體反應(yīng)器1內(nèi)設(shè)有若干條鎳鉻金屬絲 或鎳鉻金屬帶在同一平面內(nèi)按等距離平行排列制成的正電極101，正電極101置于相鄰兩 個(gè)負(fù)電極102中間部位；正電極101的兩端是固定在阻止微放電導(dǎo)電軌103上對(duì)應(yīng)的凹槽 或凸部中，阻止微放電導(dǎo)電軌103是由鋁棒或不銹鋼條制成，并作電連通。阻止微放電導(dǎo)電 軌103的兩端設(shè)有絕緣物固定在外殼8相應(yīng)位置上，絕緣物的半徑設(shè)計(jì)值是比正電極101 與負(fù)電極102之間距離大3——5mm。所述的負(fù)電極102的上、下兩端是直接固定在金屬制 成的反應(yīng)器外殼108上，并作電連通。負(fù)電極102是表面氧化處理的鋁板制成，負(fù)電極102 的兩面敷設(shè)納米級(jí)Ti02。所述的納米級(jí)TiO2是帶隙能3. 2eV的銳鈦礦型催化劑。銳鈦礦 型催化劑的帶隙能高，其殺毒滅菌、降解TVOs效果好。風(fēng)機(jī)組件3安裝在風(fēng)機(jī)支架12上，風(fēng)機(jī)支架12兼作導(dǎo)風(fēng)板。要求高的在初效空氣過(guò)濾器9后門(mén)加中效空氣過(guò)濾器11，使風(fēng)道 內(nèi)各部件灰塵更少。本實(shí)用新型所設(shè)置的正電極101是由若干條鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬帶設(shè)在同一 平面內(nèi)，并按24mm最佳值等距離排列制成一個(gè)組件，共計(jì)η組(η為100以下整數(shù))；負(fù)電 極102是金屬板為η+1塊；正電極101與負(fù)電極102之間的放電最佳距離是8——18mm。所述的正電極101的鎳鉻金屬絲直徑最佳值是0. 15——0. 20mm，或鎳鉻金屬帶最 佳寬度是ι. O—2mm，厚度是0. 06——0. 15mm。獲得預(yù)定的等離子體強(qiáng)度要求，保持低的 電暈放電電壓，又有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。在實(shí)施中，取正電極101的鎳鉻金屬絲直徑最佳值 是0. 18mm,或鎳鉻金屬帶最佳寬度是1. 5mm,厚度是0. IOmm,獲得理想的殺菌效果及工作壽 命。圖4是本實(shí)用新型的脈沖電源電原理圖，圖5是本實(shí)用新型的脈沖變壓器結(jié)構(gòu)示 意圖，圖6是本實(shí)用新型的脈沖變壓器電路圖。圖中，脈沖電源2內(nèi)設(shè)有EMC濾波器201、整流電路202、濾波電路203、脈沖發(fā)生器 204、脈沖變壓器205依次序作電連接，脈沖變壓器205的正、負(fù)兩個(gè)輸出端經(jīng)高壓導(dǎo)線(xiàn)26 連接等離子體反應(yīng)器1對(duì)應(yīng)的正電極101、負(fù)電極102。脈沖變壓器205輸出低電位端設(shè)有 電流檢測(cè)電路206，將檢測(cè)到的脈沖變壓器205輸出電流信號(hào)送入脈沖發(fā)生器204輸入端， 脈沖發(fā)生器204內(nèi)設(shè)有的振蕩器、誤差放大器、PWM比較器及開(kāi)關(guān)管。振蕩器、誤差放大器、 PWM比較器及開(kāi)關(guān)管是設(shè)置在一個(gè)模塊內(nèi)的，也可以集成在集成電路ICl內(nèi)，ICl內(nèi)的開(kāi)關(guān) 管D極接脈沖變壓器205初級(jí)繞組al端，S極接整流電路202負(fù)輸出端，控制極C與電流檢 測(cè)電路206內(nèi)所設(shè)的光耦電路IC2輸出端4連接。脈沖變壓器205的初級(jí)線(xiàn)圈214和次級(jí) 線(xiàn)圈215的同名端al、a2和異名端bl、b2是反向設(shè)置的。脈沖變壓器205與集成電路ICl 內(nèi)的開(kāi)關(guān)管是單端反激式逆變器設(shè)置的。脈沖變壓器205設(shè)有一個(gè)多槽絕緣線(xiàn)圈骨架212，次級(jí)線(xiàn)圈215是分三段至五段繞 制在多槽絕緣線(xiàn)圈骨架212相對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)串聯(lián)而成，只要體積允許，可以是三個(gè)、四個(gè)甚 至五個(gè)以上。每段線(xiàn)圈之間設(shè)一高壓快恢復(fù)二極管217，高壓快恢復(fù)二極管217的正極接在 低電位線(xiàn)包的末端，高壓快恢復(fù)二極管217的負(fù)極接在高電位線(xiàn)包的起始端。高壓快恢復(fù) 二極管217將次級(jí)線(xiàn)圈215每個(gè)線(xiàn)包作高頻隔離，繞組的分布電容是按指數(shù)下降，有利于提 高輸出脈沖的上升沿和下降沿的速率；還可以降低對(duì)高壓快恢復(fù)二極管217的反向耐電壓 要求，既降低成本、又增加工作可靠性，獲得意想不到的效果。一般地說(shuō)，線(xiàn)圈分三段繞制的繞組分布電容是原來(lái)的九分之一左右，線(xiàn)圈分五段 繞制的繞組分布電容是原來(lái)的二十五分之一左右。高壓快恢復(fù)二極管217的耐電壓參數(shù)至 少是12KV，恢復(fù)時(shí)間小于80nS。所述的初級(jí)線(xiàn)圈214和次級(jí)線(xiàn)圈215的內(nèi)孔中設(shè)有磁芯216作電磁耦合，磁芯 216是鐵基超微晶鐵心，磁芯216的磁回路中設(shè)有磁氣隙218。磁氣隙218的設(shè)置寬度是 0. 15——0.4mm，是根據(jù)工作頻率和輸出功率予以調(diào)整。最佳實(shí)施例工作頻率38KHz，輸出 功率7W，磁氣隙218設(shè)置寬度是0. 25mm。所述的磁芯216也可以是R2KD的鐵氧體磁心材 料制成。只是軟磁鐵氧體磁芯的工作磁通密度不高、磁導(dǎo)率偏低，繞組線(xiàn)圈需要增加一倍以 上才能達(dá)到原來(lái)的電感量，這當(dāng)然會(huì)使脈沖變壓器205的輸出效率、脈沖上升速率指標(biāo)不 如鐵基超微晶鐵心優(yōu)越。[0057]本實(shí)用新型所述的脈沖發(fā)生器204內(nèi)設(shè)有瞬變二極管D5和快恢復(fù)二極管D6反 向串聯(lián)后與初級(jí)線(xiàn)圈214并聯(lián)，瞬變二極管D5的正極與整流電路202的正輸出端連接，電 容器C6與瞬變二極管D5并連?？旎謴?fù)二極管D6的正極與開(kāi)關(guān)管漏極連接。瞬變二極管 D5吸收脈沖發(fā)生器204關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的反向超過(guò)閾值的峰值電壓，起箝位作用。本實(shí)施例當(dāng) 市電電壓為220V時(shí)，瞬變二極管D5優(yōu)選1. 5KE250A型，工作電流4. 2A，限幅電壓237—— 263V。整流電路202是由二極管Dl、D2、D3和D4按橋式整流電路連接。濾波電容器C3與 整流電路202直流輸出端并聯(lián)。光耦I(lǐng)C2的輸入端1腳接地，光耦I(lǐng)C2輸入端2腳與脈沖變壓器205的次級(jí)線(xiàn)圈 異名端b2連接，光耦I(lǐng)C2輸出端3腳是供電端，接二極管D7的負(fù)極，其正極與脈沖變壓器 205設(shè)置的低電壓繞組連接。光耦I(lǐng)C2的4腳是輸出端。取樣電阻R2并聯(lián)在光耦I(lǐng)C2的 輸入端。流經(jīng)取樣電阻R2上是脈沖變壓器205送至等離子體反應(yīng)器1的工作電流，由光耦 IC2光電轉(zhuǎn)換作電隔離后，將等離子體反應(yīng)器1的工作電流取樣送至脈沖發(fā)生器204內(nèi)的誤 差放大器和PWM比較器處理。當(dāng)?shù)入x子體反應(yīng)器1工作時(shí)被損壞、老化、短路時(shí)的異常狀態(tài) 信號(hào)電流經(jīng)過(guò)處理，PWM比較器的輸出脈寬為零，開(kāi)關(guān)管被關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)。同樣，當(dāng)?shù)?離子體反應(yīng)器1的工作電流因負(fù)載大小而變化，PWM比較器的輸出脈寬也改變，控制開(kāi)關(guān)管 導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整脈沖電源輸出功率。脈沖變壓器205初級(jí)線(xiàn)圈214是繞在初級(jí)絕緣線(xiàn)圈骨架211內(nèi)，脈沖變壓器205 的輸出端設(shè)有高壓導(dǎo)線(xiàn)213與等離子體反應(yīng)器1的正電極連接，等離子體反應(yīng)器1的負(fù)電 極接地。本實(shí)用新型所述的EMC濾波器201設(shè)有差模電感器LI和共模電感器L2兩者串聯(lián)， EMC濾波器201輸入端并聯(lián)電容器Cl，EMC濾波器201輸出端并聯(lián)電容器C2。由于本發(fā)明 脈沖電源設(shè)有EMC濾波器201，脈沖變壓器205初級(jí)線(xiàn)圈的兩端設(shè)有脈沖限幅電路，脈沖發(fā) 生器204與脈沖變壓器205是按反激式逆變器設(shè)置，外接的等離子體反應(yīng)器1與市電隔離， 其外殼直接接地，電磁屏蔽、安全性能好。本發(fā)明從0. 009—30MHz頻段范圍內(nèi)，電磁兼容 指標(biāo)符合國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。圖7是本實(shí)用新型脈沖變壓器輸出高壓放電電流波形圖。此放電電流波形是在脈 沖變壓器205的輸出端外接等離子體反應(yīng)器1接地端的取樣電阻器R2上測(cè)得的。數(shù)字式 示波器顯示表明脈沖占空比為16%，脈沖寬度是3uS，脈沖上升時(shí)間為70nS。本實(shí)用新型 脈沖變壓器輸出高壓放電電流波形一致性好，等離子體反應(yīng)器的電暈放電穩(wěn)定。本實(shí)用新型脈沖電源2工作原理市電由整流電路202橋式整流，濾波電容器C3濾波供脈沖發(fā)生器204逆變。當(dāng)脈 沖發(fā)生器204中的開(kāi)關(guān)管被PWM脈沖激勵(lì)而導(dǎo)通時(shí)，次級(jí)高壓快恢復(fù)二極管217因反向而 截止；整流電路202直流輸出電壓施加到脈沖變壓器205初級(jí)線(xiàn)圈的兩端，此時(shí)初級(jí)線(xiàn)圈 214相當(dāng)于一個(gè)純電感，流過(guò)初級(jí)線(xiàn)圈214的電流線(xiàn)性上升，電源能量以磁能形式存儲(chǔ)在初 級(jí)線(xiàn)圈214的電感中；當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，由于電感電流不能突變，初級(jí)線(xiàn)圈214兩端電壓極 性瞬間反向，次級(jí)線(xiàn)圈215上的電壓極性顛倒使高壓快恢復(fù)二極管217正向?qū)?，初?jí)線(xiàn)圈 214儲(chǔ)存的能量傳送到次級(jí)線(xiàn)圈215升壓，產(chǎn)生高壓窄脈沖電流，提供給外接的等離子體反 應(yīng)器作電暈放電。實(shí)施例2
8[0065]見(jiàn)圖1，本實(shí)施例中的等離子體反應(yīng)器1與風(fēng)機(jī)組件3之間依次設(shè)有表冷器23、 加熱器24、加濕器25。另設(shè)控制裝置4，控制裝置4內(nèi)設(shè)置含程序設(shè)計(jì)的單片機(jī)，控制裝置 4的各功能輸出端經(jīng)控制導(dǎo)線(xiàn)27分別與等離子體反應(yīng)器的脈沖電源2、風(fēng)機(jī)組件3、表冷器 23、加熱器24、加濕器25的電源輸入端對(duì)應(yīng)電連接。這種設(shè)置對(duì)于不設(shè)空調(diào)器的列車(chē)車(chē)廂 頂部裝上本發(fā)明，兼有空調(diào)器作用。控制裝置4可以設(shè)定開(kāi)機(jī)時(shí)間、車(chē)廂溫、濕度。實(shí)施例3 圖3所示，當(dāng)消毒凈化空間大，等離子體反應(yīng)器設(shè)置的阻止微放電導(dǎo)電軌103數(shù)量 超過(guò)5根的，所述的阻止微放電導(dǎo)電軌103的兩端再與正交設(shè)置在反應(yīng)器四周的四根正電 極金屬支架104固定，并作電連通；每根正電極金屬支架104的上、下兩端各設(shè)一個(gè)絕緣連 接物105與反應(yīng)器外殼108相對(duì)應(yīng)的安裝孔固定，反應(yīng)器外殼108上設(shè)有絕緣連接物固定 栓106，把絕緣連接物105緊密固定。這樣設(shè)計(jì)減少絕緣連接物105用量，結(jié)構(gòu)緊湊。本發(fā)明 所設(shè)計(jì)的正電極金屬支架104直徑為4. 0mm，正電極金屬支架104外緣設(shè)有內(nèi)孔直徑4. Imm 的阻止微放電導(dǎo)電軌固定圈107，等距離隔開(kāi)相鄰的阻止微放電導(dǎo)電軌103，固定圈的長(zhǎng) 度按減小同極性電磁場(chǎng)相互屏蔽作用的要求設(shè)定。本例導(dǎo)電軌固定圈107設(shè)計(jì)為18—— 25mm。實(shí)施例4 本實(shí)用新型所述的脈沖發(fā)生器204內(nèi)的振蕩器、誤差放大器、PWM比較器可以是制 成一個(gè)模塊，開(kāi)關(guān)管可選用功率場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體管或IGBT外接。振蕩器、誤差放大器、PWM比 較器是單片市售集成電路組合制成。也可以選用開(kāi)關(guān)電源控制集成電路ICl包括UC3842、 SG6848D制成。振蕩器、誤差放大器和PWM比較器和開(kāi)關(guān)管是合用一塊單片集成電路的，可 選用三端開(kāi)關(guān)電源ICl包括T0P225或T0P224制成，也可以是用性能更好的單片五端開(kāi)關(guān) 電源ICl包括MC33374制成，功能相似，成本略高。本發(fā)明所述的電流檢測(cè)電路206內(nèi)設(shè)有 光耦集成電路IC2的型號(hào)是PC817或P721。本實(shí)用新型等離子體反應(yīng)器內(nèi)的催化凈化原理是以高能電子與氣體分子碰撞反 應(yīng)為基礎(chǔ)。其催化凈化機(jī)理包括兩個(gè)步驟一是在產(chǎn)生等離子體的過(guò)程中，高頻放電產(chǎn)生 瞬間高能量，打開(kāi)某些有害氣體分子的化學(xué)鍵，使其分解成單質(zhì)原子或無(wú)害分子。二是等離 子體中包含大量的高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有強(qiáng)氧化性的自由基，這些活性粒子的 平均能量高于氣體分子的鍵能，它們和有害氣體分子發(fā)生頻繁的碰撞，打開(kāi)氣體分子的化 學(xué)鍵，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的·0Η，-HO2, ·0等自由基和氧化性極強(qiáng)的O3，它們與有害氣體分 子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成無(wú)害產(chǎn)物?；钚宰杂苫?OH的氧化電位(2. 8eV)比臭氧的氧化電位 (2. 07eV)還高出35%，·0Η自由基與有機(jī)物的反應(yīng)速度高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。本發(fā)明將污染空 氣中的有害物質(zhì)氧化為二氧化碳和水或礦物質(zhì)作用機(jī)理分析如下H2S+· OH — HS+H20HS+02+ · OH+ · 0 — S03+H20NH3+ · OH — ΝΗ2+Η20ΝΗ2+02+ · 0 — NO2+H2O實(shí)測(cè)表明，污染空氣中的大部分有害物質(zhì)能在很短的間內(nèi)被氧化分解，降解率在 95%以上?？偟膩?lái)說(shuō)，本實(shí)用新型的電暈放電作用下有機(jī)物的降解是一個(gè)復(fù)雜的等離子體化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，由于自由基存在的時(shí)間極短，反應(yīng)速度也相當(dāng)快，要具體確定某一個(gè)反應(yīng)過(guò)程 是十分困難的。雖然目前已有大量低溫等離子體降解污染物機(jī)理的研究，但還未形成能指 導(dǎo)實(shí)踐的理論體系，因而深入研究低溫等離子體降解污染物的機(jī)理是應(yīng)用研究方向之一。本實(shí)用新型空氣中污染顆粒物凈化原理是利用等離子體反應(yīng)器正電極在高壓脈 沖電源的驅(qū)動(dòng)下作電暈放電，產(chǎn)生低溫等離子體，其中包含的大量電子和正負(fù)離子在電場(chǎng) 梯度的作用下，與空氣中的微粒發(fā)生非彈性碰撞，從而附著在上面，使之成為荷電粒子。在 外加電場(chǎng)力作用下，荷電粒子向反應(yīng)器負(fù)電極板遷移，最終沉積在反應(yīng)器負(fù)電極板上。其處 理過(guò)程分為三個(gè)階段①e+M (氣體分子)一M_ ；②+PM(微粒)一(PMM)；③(PMM) _ — PMM (沉積在負(fù)電極板上)。靜電集塵是一個(gè)物理過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)懸浮在空氣中直徑小于100 μ m的總 懸浮顆粒(TSP)和直徑小于10 μ m的可吸入顆粒(PMltl)產(chǎn)生清除效果達(dá)95%以上。本實(shí)用新型再加上二氧化鈦(TiO2)光催化在等離子體反應(yīng)器自身發(fā)出的紫外光 線(xiàn)作用下，光源的能量激發(fā)TiO2周?chē)臍怏w分子產(chǎn)生活性極強(qiáng)的自由基。這些氧化能力極 強(qiáng)的自由基幾乎可以分解絕大部分有機(jī)物質(zhì)與部分無(wú)機(jī)物質(zhì)，達(dá)到殺菌，除臭，空氣凈化加 倍的效果。這就是本發(fā)明創(chuàng)造的等離子體與二氧化鈦優(yōu)化組合的特點(diǎn)。低溫等離子體與二氧化鈦光催化技術(shù)作為近年來(lái)出現(xiàn)的新型空氣凈化技術(shù)，它們 均能高效殺滅細(xì)菌，降解揮發(fā)性有機(jī)化合物vocs，也可以抑制甲型Hmi流感的空氣傳播途 徑。尤其是低溫等離子體空氣消毒凈化器內(nèi)含靜電場(chǎng)，還能吸附粒徑小至O. 01 μ m顆粒物。本實(shí)用新型使用范圍是空調(diào)列車(chē)車(chē)廂的空氣消毒凈化，旅客列車(chē)作動(dòng)態(tài)消毒設(shè) 備。也能用于工廠(chǎng)潔凈室及醫(yī)院手術(shù)室的空氣消毒凈化。配合空調(diào)器，使用于辦公大樓、住 房等范圍更廣。以上公開(kāi)了發(fā)明人設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的事實(shí)及本實(shí)用新型的最佳方式，但本實(shí)用新型的 實(shí)踐不限于此。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對(duì)本實(shí)用新型的特征進(jìn)行各種添加、修改或重置 而不偏離基本實(shí)用新型構(gòu)思的精神范圍。說(shuō)明書(shū)參照附圖的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了進(jìn)一 步說(shuō)明，并非對(duì)本實(shí)用新型的限定。在本實(shí)用新型的技術(shù)理念范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 按上述揭示的發(fā)明所設(shè)計(jì)的等離子體反應(yīng)器內(nèi)的阻止微放電技術(shù)、負(fù)電極板敷設(shè)TiO2及其 脈沖電源公開(kāi)的內(nèi)容作出包括材質(zhì)在內(nèi)的各種方式簡(jiǎn)單變形或等同替代，均屬于本實(shí)用新 型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。不言而喻，都屬于本實(shí)用新型的技術(shù)理念范圍內(nèi)的，并不會(huì)偏離本實(shí) 用新型的精神或者超越權(quán)利要求書(shū)定義的范圍。
權(quán)利要求空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器，包括等離子體反應(yīng)器(1)、脈沖電源(2)、風(fēng)機(jī)組件(3)、進(jìn)風(fēng)口(5)、出風(fēng)口(6)和外殼(8)，進(jìn)風(fēng)口(5)設(shè)有初效空氣過(guò)濾器(9)，等離子體反應(yīng)器(1)和風(fēng)機(jī)組件(3)設(shè)置在氣流之中，其特征在于所述的等離子體反應(yīng)器(1)內(nèi)設(shè)有若干條鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬帶在同一平面內(nèi)按等距離平行排列制成的正電極(101)，正電極(101)置于相鄰兩個(gè)負(fù)電極(102)中間部位；正電極(101)的兩端是固定在阻止微放電導(dǎo)電軌(103)上對(duì)應(yīng)的凹槽或凸部中，阻止微放電導(dǎo)電軌(103)是由鋁棒或不銹鋼條制成，并作電連通；阻止微放電導(dǎo)電軌(103)的兩端設(shè)有絕緣物固定在外殼(8)相應(yīng)位置上；所述的負(fù)電極(102)的上、下兩端是直接固定在金屬制成的反應(yīng)器外殼(108)上，并作電連通；負(fù)電極(102)是表面氧化處理的鋁板制成，負(fù)電極(102)的兩面敷設(shè)納米級(jí)TiO2；所述的脈沖電源(2)內(nèi)設(shè)有EMC濾波器(201)、整流電路(202)、濾波電路(203)、脈沖發(fā)生器(204)、脈沖變壓器(205)依次序作電連接，脈沖變壓器(205)的正、負(fù)兩個(gè)輸出端經(jīng)高壓導(dǎo)線(xiàn)(26)連接等離子體反應(yīng)器(1)對(duì)應(yīng)的正電極(101)、負(fù)電極(102)；脈沖變壓器(205)與脈沖發(fā)生器(204)內(nèi)的開(kāi)關(guān)管是單端反激式逆變器設(shè)置的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器，其特征在于所述的阻止 微放電導(dǎo)電軌(103)的兩端再與正交設(shè)置在反應(yīng)器四周的四根正電極金屬支架(104)固 定，并作電連通；每根正電極金屬支架(104)的上、下兩端各設(shè)一個(gè)絕緣連接物(105)與反 應(yīng)器外殼(108)相對(duì)應(yīng)的安裝孔固定；所述的納米級(jí)TiO2是帶隙能3. 2eV的銳鈦礦型催化 劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器，其特征在于所述的正電 極(101)的鎳鉻金屬絲直徑是0. 15——0. 20mm，或鎳鉻金屬帶寬度是1. 0——2mm，厚度是 0. 06-0. 15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器，其特征在于所述的脈沖 變壓器(205)設(shè)有一個(gè)多槽絕緣線(xiàn)圈骨架(212)，次級(jí)線(xiàn)圈(215)是分三段至五段繞制在 多槽絕緣線(xiàn)圈骨架(212)相對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)串聯(lián)而成；每段線(xiàn)圈之間設(shè)一高壓快恢復(fù)二極管 (217)，高壓快恢復(fù)二極管(217)的正極接在低電位線(xiàn)包的末端，高壓快恢復(fù)二極管(217) 的負(fù)極接在高電位線(xiàn)包的起始端；所述的初級(jí)線(xiàn)圈(214)和次級(jí)線(xiàn)圈(215)的內(nèi)孔中設(shè)有 磁芯(216)作電磁耦合，磁芯(216)的磁回路中設(shè)有磁氣隙(218)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器，其特征在于所述的等離 子體反應(yīng)器(1)與風(fēng)機(jī)組件(3)之間依次設(shè)有表冷器(23)、加熱器(24)、加濕器(25) ’另 設(shè)控制裝置(4)，控制裝置(4)內(nèi)設(shè)置含程序設(shè)計(jì)的單片機(jī)，控制裝置(4)的各功能輸出端 經(jīng)控制導(dǎo)線(xiàn)(27)分別與等離子體反應(yīng)器的脈沖電源(2)、風(fēng)機(jī)組件(3)、表冷器(23)、加熱 器(24)、加濕器(25)的電源輸入端對(duì)應(yīng)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器，其特征在于所述的脈沖 發(fā)生器(204)內(nèi)的振蕩器、誤差放大器和PWM比較器是制成一個(gè)模塊。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及空調(diào)列車(chē)等離子體空氣消毒凈化器。它包括等離子體反應(yīng)器、脈沖電源、風(fēng)機(jī)組件、進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口和外殼，其特征在于所述的等離子體反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有若干條鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬帶在同一平面內(nèi)按等距離平行排列制成的正電極，正電極置于相鄰兩個(gè)負(fù)電極中間部位；正電極的兩端是固定在阻止微放電導(dǎo)電軌上對(duì)應(yīng)的凹槽或凸部中。負(fù)電極是表面氧化處理的鋁板制成，兩面敷設(shè)納米級(jí)TiO2。脈沖電源內(nèi)設(shè)有脈沖變壓器與脈沖發(fā)生器是單端反激式逆變器設(shè)置的。本實(shí)用新型設(shè)置在車(chē)廂空調(diào)的回風(fēng)口或出風(fēng)口，不必改動(dòng)空調(diào)列車(chē)現(xiàn)有設(shè)施。本實(shí)用新型是等離子體與TiO2優(yōu)化組合，對(duì)旅客列車(chē)作動(dòng)態(tài)消毒凈化效率高，節(jié)能、可靠性好、工作壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于安裝。
文檔編號(hào)B61D27/00GK201743976SQ20092021569
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者周云正, 陳愛(ài)芝 申請(qǐng)人:周云正