專利名稱：風道式電子空氣凈化機的制作方法
技術領域：
本發明屬于空氣消毒凈化技術領域，具體涉及風道式電子空氣凈化機。
背景技術：
目前市場上的風道式電子空氣凈化機是安裝在集中式空調系統的風道中，也有的 安裝在回風口或者送風口處，通過循環的方式對房間內的空氣進行凈化。它們一般由金屬 過濾網、高壓電離器、集塵室、紫外線燈激勵的冷觸媒過濾網、顆粒活性碳過濾網組成。大部 分“重”的顆粒物在通過電子空氣凈化機的金屬過濾網時被過濾。更小的顆粒物隨氣流進 入電離區時，被高電壓電離——賦予正電荷。當帶正電荷的粒子通過帶有負電荷的集塵板 (輸出近5000V恒流的的直流高電壓)時被吸附在集塵板上。另外在這一過程中，顆粒活性 碳過濾網和冷觸媒過濾網可以分解空氣中的氣態污染物，例如甲醛、硫化氫、氨氣等殘余 有害氣體，經過顆粒活性碳過濾網和冷觸媒過濾網的進一步分解，被凈化的空氣進入室內。 另有一種的改進是直接用高壓靜電模塊為特殊設計的雙極平板百葉式，具有放電區和集塵 區兩個分區，取代上述高壓電離器、集塵室，相對比傳統的靜電過濾網或蜂窩式電子靜電空 氣凈化器的凈化效率高一些。上述兩類產品屬靜電型空氣消毒凈化裝置，它們都是利用陽極放電，使空氣中的 顆粒物帶正電荷，在庫侖力的作用下，將帶正電的顆粒物捕獲在帶負電的集塵裝置上。它由 離子化裝置、集塵裝置及高壓電源等部件構成，能夠捕獲Φ0. ιμπι以上的微粒，25Pa的風 阻是小，除塵效率高達90%以上。缺點在于分解空氣中的有害細菌、病毒及有機污染物能力 是低的；細菌、病毒與顆粒物一起被捕獲在帶負電的集塵裝置上，當電極板上的塵埃粒子積 存較多而不及時清理，有二次污染之虞；靠顆粒活性碳過濾網和冷觸媒過濾網補償其不足， 用以分解空氣中的氣態污染物，殺菌消毒。結構復雜，效果并非理想。又中國專利公報于2008年12月24日公開了一項發明，申請號為 200810121391. 7，發明名稱《風道型等離子體空氣消毒凈化器》，提供一種能對風道中的流 經空氣進行有效滅菌消毒的風道型等離子體空氣消毒凈化器。它包括機殼、進風口、出風 口、開關電源和控制板，進風口和出風口分別設在機殼的兩側，在進風口和出風口之間設有 等離子體反應器，在等離子體反應器兩側的進風口和出風口內分別設有進風濾網和出風濾 網，在出風口內設有負離子放電頭，負離子放電頭通過導線與負離子電源連接。所述的等離 子體反應器與開關電源作電連接，控制板的輸入端連接有空氣質量傳感器和溫度傳感器， 在控制板內裝有微電腦芯片，控制板的輸出回路分別控制所述的開關電源和負離子電源。 所述的等離子體反應器，包括由不銹鋼材料制作的放電陽極和由金屬鋁板制作的陰極板， 放電陽極呈齒狀結構或絲狀結構，各放電陽極通過陽極連接片并聯后與開關電源的高壓輸 出正極連接，各陰極板通過陰極連接片并聯后與開關電源的高壓輸出負極連接。該發明是風道型等離子體空氣消毒凈化裝置，消毒凈化效果全面，結構簡單，比上 述兩類產品無論如何從殺滅細菌、病毒等微生物；降解有機物及捕獲顆粒物這三方面都不 遜色。
事實上近四、五年來市場上關于絲狀結構的放電陽極構成的等離子體空氣消毒凈 化裝置已經銷聲匿跡，原因是作放電陽極的金屬絲容易斷，工作壽命僅4——6個月。放電 陽極呈齒狀結構或針尖狀的雖不容易被燒斷，但是它們處于的尖端放電形成放電流注，在 暗室中可以看到正電極與負電極之間有一條Φ0. 2mm左右的紫藍光細線——這是空氣中放 電不均勻現象。在紫藍光線附近等離子體濃度高，空氣中的氧氣和氮氣容易被激活，生成臭 氧及氮氧化物等不利因素；而離開紫藍光線稍遠處的等離子體濃度低，空氣消毒凈化效果 就差。這類反應器的消毒效果受臭氧及氮氧化物濃度的制約，這也是目前專業技術人員感 到最棘手的難題。還有一個嚴重缺陷是工作不到幾個月，鋸齒狀或尖針狀放電尖端因濺射 效應而變鈍。由于正電極的曲率半徑越大，起暈電壓越高，放電電流隨之減小，空氣消毒凈 化效率當然會降低。這種衰退現象潛移默化，等離子體濃度降低不容易被使用者發現。反 應器雖然還在工作，卻形同虛設，這種“空城計”擺設后患無窮。前幾年這方面的論文、專利比較多，但是近四、五年市場上逐漸被鋸齒狀放電極的 靜電型空氣凈化器占據上峰。據調查分析，主要原因就在于此。
發明內容
本發明是為了解決現有技術的缺陷，提供能殺滅細菌、病毒，降解有機化合物，去 除顆粒污染物，產生等離子體濃度高，臭氧及氮氧化物濃低，無二次污染；而且結構簡單、節 能、可靠性好、工作壽命長的風道式電子空氣凈化機。為了達到上述目的，本發明所設計的風道式電子空氣凈化機，包括等離子體反應 器、脈沖電源、進風口設有進風口空氣過濾器、出風口設有出風口空氣過濾器，全部安裝在 外殼內；等離子體反應器設在導風板上，脈沖電源的高壓輸出端與等離子體反應器作電連 接，等離子體反應器設置在氣流風道中。所述的等離子體反應器內設有正電極和負電極，正 電極是由若干條耐氧化的金屬帶設在同一平面內按等距離平行排列制成一個組件，共計η 組(η為50以內整數)；所述的負電極是鋁板或不銹鋼板制成，共計η+1塊。正電極設置在 相鄰兩塊負電極中間部位；等離子體反應器內還設有若干條由鋁棒或不銹鋼條制成的阻止 微放電導電軌，所述的金屬帶的正電極兩端是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置 上的。阻止微放電導電軌的兩端各設置一個絕緣連接物，并固定在反應器外殼相對應的安 裝孔中；若干條阻止微放電導電軌用耐氧化導線作電連通；所述的脈沖電源內設有一個半 導體開關管Ql和脈沖升壓變壓器。優選地所述的阻止微放電導電軌上設有等距離排列的凸部，正電極的兩端是分別 固定在相對應導電軌上的凸部的頂端；阻止微放電導電軌的凸部上下對稱兩個設為一組， 每根阻止微放電導電軌的凸部設η組，凸部的頂端設置向外側彎頭。正電極兩端設有不銹 鋼連接框，不銹鋼連接框中間沖成方孔，凸部頂端彎頭套入不銹鋼連接框方孔內。負電極靠 反應器外殼邊的上、下兩端各設一個凸出的負電極固定梢，反應器外殼對應處開凹槽對接 緊固。優選地所述的阻止微放電導電軌上設有等距離排列的凹部，凹部設η組，正電極 金屬帶的兩端是分別固定在相對應阻止微放電導電軌的凹部；阻止微放電導電軌的兩端 再與正交設置在反應器四周的四根正電極金屬支架固定，并作電連通。正電極金屬支架的 外緣設有若干個圓筒狀的阻止微放電導電軌固定圈，阻止微放電導電軌固定圈等距離隔開相鄰的阻止微放電導電軌。每根正電極金屬支架的上、下兩端各設一個絕緣連接物與反應 器外殼相對應的安裝孔固定，再設絕緣連接物固定栓把絕緣連接物緊固在金屬反應器外殼 上。優選地所述的負電極表面是氧化處理的鋁板制成，負電極的兩面敷設納米級 Ti02。優選地所述的脈沖電源內設有一個半導體開關管Ql和脈沖升壓變壓器，半導體 開關管Ql和脈沖升壓變壓器是按單端反激式逆變電路設置的。所述的半導體開關管Ql的 漏極D與脈沖升壓變壓器的初級線圈同名端al連接，開關管Ql的源極S經限流電阻器Rl 與輸入直流電源DC負極連接，初級線圈異名端bl連接輸入直流電源DC正極。初級線圈和 次級線圈的同名端al、a2和異名端bl、b2是反向設置的。優選地所述的脈沖升壓變壓器設有一個多槽絕緣線圈骨架，次級線圈215是分三 段、五段至七段繞制在多槽絕緣線圈骨架相對應的凹槽內串聯而成。每個線包的上端各設 有一個高壓快恢復二極管，高壓快恢復二極管的正極接在低電位線包的末端，高壓快恢復 二極管的負極接在高電位線包的起始端。所述的初級線圈和次級線圈的內孔中設有磁芯作 電磁耦合，磁芯的磁回路中設有磁氣隙；所述的磁芯最佳設計用鐵基超微晶鐵心，也可以設 置鐵氧體磁心。優選地在于所述的制成正電極是由耐氧化的鎳鉻金屬帶制成，也可以是鐵鉻鋁合 金材料制成；金屬帶寬度是1——2mm,厚度是0. 05mm——0. 20_。本發明與現有技術相比具有以下的有益效果本發明消毒因子是等離子體。等離子體反應器內設有正電極是由耐氧化的金屬 帶；負電極是鋁板或不銹鋼板制成，還設有若干條由鋁棒或不銹鋼條制成的阻止微放電導 電軌，正電極的兩端是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置上的。與現有技術相比， 等離子體反應器內微放電效應被阻止微放電導電軌阻止，使每根正電極在脈沖電源強電場 中作穩定的電暈放電，獲得高強度等離子體。與放電極是鋸齒狀或尖針狀的處于尖端放電 狀態相比，金屬帶的正電極是沿著帶狀四周均勻放電，獲得等離子體強度是鋸齒狀或尖針 狀的2——4倍，能高效殺滅細菌、病毒，又能降解TV0C，消除異味。等離子體反應器內的高 壓靜電場能吸附粒徑小至0. 01 μ m顆粒狀的氣溶膠。經實測在20m3密封房間空氣中人工噴染的白色葡萄球菌，一臺額定功率為7W的 本發明工作30min后的殺滅率為99. 98%以上，工作60min的殺滅率可高達100%。甲醛降 解率98. 7%，懸浮粒子數彡350個/L(Φ彡0. 5 μ m)，空氣中留存臭氧量彡0. 02mg/m3。本發明既能高效殺滅細菌、病毒，降解TV0C，消除異味，去除顆粒狀污染物，無二次 污染；而且節能，結構簡單、可靠性好、工作壽命長。本發明是安裝在空調系統的管道中；也 可以將本發明的進風口與空調系統的出風口對接；或倒過來，把本發明的出風口與空調系 統的回風口對接均可，安裝都方便。開發本發明重點關注的是正電極的金屬帶在反應器中作電暈放電時，引起濺射 導致電極損耗后，金屬帶損耗處因缺損后距離負電極板拉遠，放電電流自然減小；反之金屬 帶損耗較少部位放電電流自動增大。這樣，正電極損耗處于自我調節狀態，進一步延長其工 作壽命，正電極的有效工作壽命可達8——12年，獲得意想不到的效果。本發明的又一個研究課題是發現等離子體反應器內的“微放電現象”及提出阻止微放電的導電軌技術方案。等離子體用于空氣消毒凈化設備是近十幾年事，以前的等離子體反應器正電極選 用電暈放電優良的細金屬絲，但是近幾年被鋸齒狀或尖針狀結構所取代。究其原因是細金 屬絲作電暈放電容易斷，凡是正在實施等離子體反應器放電正電極選用鋸齒狀或尖針狀結 構的空氣消毒凈化器的生產廠家，以前多數做過金屬絲作為正電極的等離子體反應器。就 是因為“斷絲”才無可奈何改成尖針狀、鋸齒狀電極的。中國發明專利申請號為200710038821. 4，發明名稱《拼裝積木式窄間距靜電場裝 置》說明書首頁就提出“細線容易斷線的缺陷極大地影響了裝置的可靠性。”在該發明的技 術方案中提出一種拼裝積木式窄間距靜電場裝置，包括放電極(放電極即為正極)、收塵 極(收電極即為負極)和絕緣子，放電極與收塵極間隔平行排列，放電極兩端連接放電極連 接件，放電極的下部為鋸齒狀，放電極的上部為管狀，鋸齒狀放電極與收塵極形成收塵區， 收塵極兩端連接收電極連接件，放電極連接件和收電極連接件分別連接在絕緣子上。上述發明創造的“放電極的下部為鋸齒狀”是不得已而為之。寧可犧牲消毒凈化 效果，以換取消毒凈化器的工作壽命的技術方案是一種偏見。經過調查分析多數技術人員為了解決等離子體反應器正、負電極之間的絕緣問 題，選用絕緣材料作支架直接固定等離子體反應器金屬絲的正電極。研究表明介電常數高 的絕緣材料對隔離高電位的正、負極是有好處，致命弱點是在等離子體反應器內就會產生 “微放電現象”。介電常數越高的材料，其表面微放電現象愈甚。為了提升消毒凈化效果，往 往提高等離子體反應器的外加電源電壓，是正電極周圍形成的強電場，在等離子體的催化 作用下導致金屬絲與絕緣材料接觸區域局部產生微放電。這種微放電現象產生的高能電子 對絕緣材料和金屬導電材料分子的電離和離解起到直接作用，分解產物是它們的氧化物及 水。這就是等離子體反應器的放電正電極選用細金屬絲容易被燒斷的根源所在。現有技術 中等離子體反應器的正電極選用細金屬絲容易被燒斷的根本原因——微放電效應沒有被 發現，對其物理上的原因也不明確，因而也就找不出解決阻止微放電效應的技術方案。本發 明的“等離子體反應器內還設有若干條由鋁棒或不銹鋼條制成的阻止微放電導電軌，所述 的正電極的兩端是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置上的”，就是根據這一等離 子體反應器內“微放電效應”作出的。由此可見，本發明對于所屬技術領域的技術人員是非顯而易見的，并能夠產生預 想不到的技術效果。
圖1是本發明風道式電子空氣凈化機結構示意圖；圖2是本發明的等離子體反應器半剖面的立體結構圖；圖3是圖2的阻止微放電導電軌結構示意圖；圖4是本發明的等離子體反應器另一實施例的立體結構圖；圖5是本發明的脈沖電源電原理圖；圖6是本發明的脈沖升壓變壓器結構示意圖；圖7是本發明的脈沖升壓變壓器電路圖；圖8是本發明脈沖升壓變壓器輸出高壓放電電流波形圖。
主要部件附圖標記說明
1-等離子體反應器2_脈沖電源3-外殼
4-出風口空氣過濾器5-進風口6-出風口
7-進風口空氣過濾器8-導風板9-固定器件
10-固定螺釘101-正電極102-負電極
103-阻止微放電導電軌104-正電極金屬支架105-絕緣連接物
106-絕緣連接物固定栓107-導電軌固定圈108-反應器外殼
109-凸部110-不銹鋼連接框111-負電極固定梢
212-多槽絕緣線圈骨架214-初級線圈215-次級線圈
216-脈沖升壓變壓器217-高壓快恢復二極管218-磁氣隙
具體實施例方式下面參照附圖對本發明的實施例作進一步的詳細描述。實施例1 圖1是本發明風道式電子空氣凈化機結構示意圖；圖2是本發明的等離子體反應 器半剖面的立體結構圖；圖3是圖2的阻止微放電導電軌結構示意圖。如圖，等離子體空氣消毒凈化空調機，包括1.風道式電子空氣凈化機，包括等離 子體反應器1、脈沖電源2、進風口 5設有進風口空氣過濾器7、出風口 6設有出風口空氣過 濾器4，全部安裝在外殼3內。等離子體反應器1設在導風板8上，脈沖電源2的高壓輸出 端與等離子體反應器1作電連接，等離子體反應器1設置在氣流風道中。所述的等離子體 反應器1內設有正電極101和負電極102，正電極101是由若干條耐氧化的金屬帶設在同一 平面內按等距離平行排列制成一個組件，共計η組(η為50以內整數)；所述的負電極102 是鋁板或不銹鋼板制成，共計η+1塊，正電極101設置在相鄰兩塊負電極102中間部位；等 離子體反應器內還設有若干條由鋁棒或不銹鋼條制成的阻止微放電導電軌103，所述的金 屬帶的正電極101兩端是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置上的；阻止微放電導 電軌103的兩端各設置一個絕緣連接物105，并固定在反應器外殼108相對應的安裝孔中； 若干條阻止微放電導電軌103用耐氧化導線作電連通。等離子體反應器的進風口可加設一 中效空氣過濾器，以減輕等離子體反應器的顆粒物吸附量。若干條耐氧化的金屬帶的正電極101的電暈放電電場是沿著正電極101的徑向 四周分布均勻。在實施中選用同體積的上述不同結構正電極的反應器，正、負電極放電距 離也相同，包括電源配置等條件，耐氧化的金屬帶正電極101制成的反應器所產生的等離 子體濃度是鋸齒狀或針尖狀正電極的反應器的二倍以上，而且測定的臭氧指標只是鋸齒 狀或針尖狀的正電極反應器的四分之一，符合國家關于《室內空氣質量標準》中的臭氧量 (0. 16mg/m3 的規定。必須說明的是本發明的反應器外殼108與負電極102平行的兩邊還兼任負電極功 能，不但結構精巧簡單，節省材料；而且整體牢固，性能穩定。實施例2:本發明的阻止微放電導電軌103上設有等距離排列的凸部109，正電極101的兩端 是分別固定在相對應導電軌上的凸部109頂端；阻止微放電導電軌103的凸部109上下對稱兩個設為一組，每根阻止微放電導電軌103的凸部109設η組，凸部109頂端設置向外側 彎頭。正電極101兩端設有不銹鋼連接框110，不銹鋼連接框110中間沖成方孔，所述的凸 部109頂端彎頭套入不銹鋼連接框110方孔內。負電極102靠反應器外殼108邊的上、下 兩端各設一個凸出的負電極固定梢111，反應器外殼108對應處開凹槽對接緊固。負電極鋁板厚度設1 2. Omm,表面氧化處理，工作壽命長，外觀亮麗。或制成負電 極102的不銹鋼板厚度0. 5 1. 5mm。實施中用焊接技術，有翹邊現象出現。把負電極102 彎邊擰鑼釘會出現裝配誤差，工藝上都不如本優先實施例。所述的凸部109頂端彎頭套入 不銹鋼連接框110方孔內；凸部109是厚度0. 3——Imm的不銹鋼彈性片。組裝時，把不銹 鋼連接框110與正電極101兩端依照所設計長度加工好，再把兩端的不銹鋼連接框110套 入相應的阻止微放電導電軌的凸部109彎頭，操作簡便，技術指標一致性好。本發明所述的每組上下對稱的兩個凸部109彎頭處是按同極性屏蔽效應距離設 計的，每根正電極101的金屬帶之間距離范圍是按10 30mm排列。正電極101與負電極 102之間的放電距離設計范圍是6 20mm。正電極101與負電極102之間的距離是根據外 加高壓電源的電場強度設定的。實施例3 圖4是本發明的等離子體反應器另一實施例的立體結構圖。如圖所示，所述的阻 止微放電導電軌103上設有等距離排列的凹部，凹部設η組，正電極101的兩端是分別固定 在相對應阻止微放電導電軌103的凹部；阻止微放電導電軌103的兩端再與正交設置在反 應器四周的四根正電極金屬支架104固定，并作電連通；正電極金屬支架104的外緣設有 若干個圓筒狀的阻止微放電導電軌固定圈107，阻止微放電導電軌固定圈107等距離隔開 相鄰的阻止微放電導電軌103 ；每根正電極金屬支架104的上、下兩端各設一個絕緣連接物 105與外殼108相對應的安裝孔固定。再設絕緣連接物固定栓106把絕緣連接物105緊固 在金屬反應器外殼108上。凹槽的寬度和深度與正電極101的金屬帶相配合。優點是定位精確，金屬帶在空 氣流中不易晃動，加工工藝比阻止微放電導電軌103上設凸部109簡單；缺點是無彈性，工 作時間久，正電極101的金屬帶會松弛。導電軌固定圈107的長度按減小同極性電磁場相互屏蔽作用的要求設定。試驗表 明相鄰的兩條正電極距離過小(本例< 12mm時)，由于同極性電磁場相互屏蔽作用導致 電暈放電微弱；但是，距離過大(本例> 30mm時)，占用空間大，又會使等離子體濃度下降。 阻止微放電導電軌103、正電極金屬支架104和導電軌固定圈107都是由鋁或不銹鋼材料制 成。導電軌固定圈107內孔直徑大于正電極金屬支架104外徑0. 1——0.2mm，便于安裝。負電極102的上、下兩端是固定在金屬制成的反應器外殼108內壁上，并作電連 通。絕緣連接物105由塑料內嵌金屬件制成，并與正電極金屬支架104兩端的螺紋相配合。 絕緣連接物105設定直徑大于正電極與負電極放電距離時，正電極金屬支架104直接與金 屬外殼相對應的安裝孔固定，不設絕緣連接物固定栓106。當絕緣連接物105設定直徑小于 正電極與負電極放電距離時，由絕緣連接柱固定栓106把絕緣連接物105緊固在金屬反應 器外殼108上。等離子體反應器整體精巧、牢固。實施例4 所述的負電極102表面是氧化處理的鋁板制成，負電極102的兩面敷設納米級Ti02。利用等離子體反應器自身發出的紫外線激發TiO2,消毒因子是低溫等離子體加激發 TiO2所產生的自由基。等離子體和自由基是雙重高效殺滅細菌病毒，降解揮發性有機化合 物、污染物。所述的納米級TiO2是帶隙能3. 2eV的銳鈦礦型催化劑，帶隙能值高。特別強調的是等離子體反應器負電極102表面氧化處理的鋁板制成，上面層面容 易敷設Ti02。氧化處理生成的Al2O3層面薄，在18KVP_Pf脈沖高壓電場中不影響電暈放電。 當等離子體反應器作電暈放電時，反應區發出的藍光含有紫外線，波長為300——400nm,光 強峰值位于357nm。而TiO2的禁帶寬度是3. 2eV，對應紫外線波長閾值是387. 5nm。實驗表 明TiO2作空氣消毒凈化時，催化光源波長最好是< 387. 5nm,反應區發出的紫外線波長峰值 位于357nm是符合這一條件的。二氧化鈦(TiO2)光催化凈化技術是高科技前沿凈化技術。光觸媒是利用光源做 催化反應促進有機物分解的光半導體物質，二氧化鈦在紫外光線作用下，光源的能量激發 TiO2周圍的氣體分子產生活性極強的自由基。這些氧化能力極強的自由基幾乎可以分解絕 大部分有機物質與部分無機物質，產生具有強氧化能力的空穴，其能量相當于15000K的高 溫；自由基還能破壞細菌的細胞膜，使細胞質流失，進而氧化細胞核，而殺死細菌。它可以直 接殺滅細菌和徹底分解有機物為CO2和H2O等無機無害小分子，達到殺菌，除臭，空氣凈化的 效果。目前常用的光觸媒是氧化能力極強的超微粒子化的二氧化鈦，檢測中心檢測結果表 明光觸媒對常見的細菌的殺滅率在99%以上。本發明的光觸媒二氧化鈦(TiO2)光催化凈化，是依靠等離子體反應器本身產生紫 外線的照射催化作用。這樣一來，紫外光源和鎮流器就可省掉，避免了紫外線放電燈損壞、 對人體的傷害及紫外光源耗電量大的弊端。獲得意想不到的效果。實施例5 圖5是本發明的脈沖電源電原理圖；圖6是本發明的脈沖升壓變壓器結構示意圖； 圖7是本發明的脈沖升壓變壓器電路圖。圖中所示所述的脈沖電源2內設有一個半導體開關管Ql和脈沖升壓變壓器 216，本發明的半導體開關管Ql和脈沖升壓變壓器是按單端反激式逆變電路設置的，逆變 輸出的窄脈沖電流上升速率高，產生的臭氧和氮氧化物< 0. 02mg/m3。半導體開關管Ql的漏極D與脈沖升壓變壓器216的初級線圈214同名端al連 接，開關管Ql的源極S經限流電阻器Rl與輸入直流電源DC負極連接，初級線圈214異名 端bl連接輸入直流電源DC正極；初級線圈214和次級線圈215的同名端al、a2和異名端 bl、b2是反向設置的。脈沖升壓變壓器216設有一個多槽絕緣線圈骨架212，次級線圈215 是分三段、五段至七段繞制在多槽絕緣線圈骨架212相對應的凹槽內串聯而成。每個線包 的上端各設有一個高壓快恢復二極管217，高壓快恢復二極管217的正極接在低電位線包 的末端，高壓快恢復二極管217的負極接在高電位線包的起始端。脈沖電源2高壓輸出端 OUT與等離子體反應器正電極101用高壓導線213連接。脈沖電源2負輸出端與等離子體 反應器外殼連通，共同接地GND。本發明所設計按單端反激式逆變電路設置，獲得高頻窄脈沖驅動電流，在呈容性 的等離子體反應器工作中不會出現打火之類故障。必須說明的是，反激式逆變器除了完成 升壓任務，還使與之連接的等離子體反應器與市電隔離，反應器的負電極和外殼直接安全接地，電磁屏蔽性能更好。本發明設計的脈沖電源的輸出高壓脈沖上升時間短。經研究，在室內環境中為使 呈容性的等離子體反應器產生多的高能電子，激發氣體分子進行電離或離解，產生強氧化 性的自由基，最好采用窄脈沖(脈寬幾μ S、上升時間為幾十至幾百nS)放電電流。在極短 的時間內，電子被加速成為高能電子，而其它質子較大的離子由于慣性作用，在脈沖瞬間來 不及被電子加速而基本保持靜止。空氣中的氮氣和氧氣不會被激活，產生的臭氧和氮氧化 物彡0. 02mg/m3,實測結果驗證上述設計。同時獲得有益效果是反激式逆變器輸出的脈沖電流是Ql在關斷時使存儲在脈 沖升壓變壓器初級繞組內的磁能瞬間釋放，獲得18KVP_P，工作頻率40KHz，脈沖寬度4 μ S， 上升時間70nS的窄脈沖高壓電暈放電電流；再是當等離子體反應器意外短路，由于反激式 脈沖變壓器的隔離作用，即脈沖發生器關閉時脈沖變壓器的次級才導通輸出，因而脈沖電 源的半導體開關管工作是安全的，保護電路只作輔助用。此設計可靠性高，開關管可以選用 耐壓600V的普通功率半導體管。實施例6 本發明設計的初級線圈214和次級線圈215的內孔中設有磁芯作電磁耦合，磁芯 的磁回路中設有磁氣隙218 ；所述的磁芯最佳設計用鐵基超微晶鐵心，也可以設置鐵氧體 磁心。鐵氧體的電感系數低，線圈繞組要增加，損耗當然也大。初級線圈214是繞在初級絕 緣線圈骨架211內，初級絕緣線圈骨架211和多槽絕緣線圈骨架212的內孔中設有鐵基超 微晶鐵心作電磁耦合。鐵基超微晶鐵心的磁回路中設有磁氣隙218，磁氣隙218的設置寬度 是0. 15——0. 4mm，是根據工作頻率和輸出功率予以調整。高壓快恢復二極管217將次級線 圈215每個線包作高頻隔離，繞組的分布電容是按指數下降，有利于提高輸出脈沖的上升 沿和下降沿的速率；還可以降低對高壓快恢復二極管217的反向耐電壓要求，既降低成本、 又增加工作可靠性。高壓快恢復二極管217的耐電壓參數至少是12KV，恢復時間小于80nS。實施例7 本發明設計的開關管Ql的G極設有驅動電路IC，驅動電路IC內設有振蕩器ZTC、 誤差放大器WCF和比較器PWM，驅動電路IC是制成一個模塊；也可以選用開關電源控制集 成電路UC3842類替代。另一種技術方案是選用開關電源控制集成電路ICl包括開關管是合用一塊單片 集成電路T0P225或T0P224制成，或是性能更好的單片五端開關電源ICl包括MC33374制 成。本發明所述的脈沖升壓變壓器216初級線圈設有瞬變二極管Dl和快恢復二極管 D2，反向串聯后與初級線圈214并聯，瞬變二極管Dl的正極與電源正輸出端DC連接，電容 器Cl與瞬變二極管Dl并連。快恢復二極管D2的正極與開關管Ql漏極連接。瞬變二極管 Dl吸收Ql關斷時產生的反向超過閾值的峰值電壓，起箝位作用。本實施例當市電電壓為 220V時，瞬變二極管Dl優選1. 5KE250A型，工作電流4. 2k,限幅電壓237——263V。本發明脈沖電源2工作原理 市電由整流電路橋式整流，濾波電容器濾波得到直流電源DC。當開關管Ql被PWM 脈沖激勵而導通時，直流電源DC施加到脈沖升壓變壓器216初級線圈的兩端，此時初級線圈相當于一個純電感，流過初級線圈的電流線性上升，電源能量以磁能形式存儲在初級線 圈的電感中；脈沖升壓變壓器216次級高壓快恢復二極管217因反向而截止。當開關管Ql 截止時，由于電感電流不能突變，初級線圈兩端電壓極性瞬間反向，次級線圈215上的電壓 極性顛倒使高壓快恢復二極管217正向導通，初級線圈儲存的能量瞬間釋放，傳送到次級 線圈215升壓，產生高壓窄脈沖電流，供給外接的等離子體反應器作電暈放電。流經等離子體反應器的工作電流取樣送至驅動電路IC內的誤差放大器WCF和比 較器PWM處理。當等離子體反應器工作時被損壞、老化、短路時的異常狀態信號電流經過處 理，比較器PWM的輸出脈寬為零，開關管Ql被關閉，實現自動保護。同樣，當等離子體反應 器的工作電流因負載大小而變化，比較器PWM的輸出脈寬也隨之改變，控制開關管Ql導通 時間，實現自動調整脈沖電源2輸出功率，使等離子體反應器作穩定的電暈放電。圖8是本發明脈沖升壓變壓器216輸出高壓放電電流波形圖。此放電電流波形是 在脈沖升壓變壓器216的輸出端外接等離子體反應器接地端的取樣電阻器上測得的。數字 式示波器顯示表明脈沖占空比為16%，脈沖寬度是3uS，脈沖上升時間為70nS。本發明脈 沖變壓器輸出高壓放電電流波形一致性好，等離子體反應器的電暈放電穩定。實施例8 本發明制成正電極101是由耐氧化的高電阻電熱合金制成，也可以是鐵鉻鋁合 金材料制成；正電極101的鎳鉻金屬帶的牌號為Cr20Ni80的高電阻電熱合金，也可以是 鐵鉻鋁材料的牌號為0Cr27A17Mo2的高電阻電熱合金；金屬帶寬度是1——2mm，厚度是 0. 05mm-0. 20mmo本發明是專為空調系統中的管道配套設計，作空氣消毒凈化。本發明是用于包括 裝有集中空調系統的醫院、潔凈室、辦公樓、商場、賓館、影劇院、機場、地鐵等場所的空氣消 毒凈化。它的進、出風口尺寸設計好，能配合空調系統中的出風口或回風口，使用方便。如 果加裝風機就可單獨使用，空氣消毒凈化應用范圍更廣。以上所述，僅僅是參照附圖的實施例對本發明作了進一步說明，并非對本發明的 限定。在本發明的關于金屬帶的正電極電暈放電、阻止微放電導電軌、等離子體反應器自身 紫外線激發TiO2等的技術理念范圍內，本領域技術人員可以按上述揭示的內容作出各種方 式簡單變形或等同替代，均屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
風道式電子空氣凈化機，包括等離子體反應器(1)、脈沖電源(2)、進風口(5)設有進風口空氣過濾器(7)、出風口(6)設有出風口空氣過濾器(4)，全部安裝在外殼(3)內；等離子體反應器(1)設在導風板(8)上，脈沖電源(2)的高壓輸出端與等離子體反應器(1)作電連接，等離子體反應器(1)設置在氣流風道中；其特征在于所述的等離子體反應器(1)內設有正電極(101)和負電極(102)，正電極(101)是由若干條耐氧化的金屬帶設在同一平面內按等距離平行排列制成一個組件，共計n組(n為50以內整數)；所述的負電極(102)是鋁板或不銹鋼板制成，共計n+1塊，正電極(101)設置在相鄰兩塊負電極(102)中間部位；等離子體反應器內還設有若干條由鋁棒或不銹鋼條制成的阻止微放電導電軌(103)，所述的金屬帶的正電極(101)兩端是分別固定在阻止微放電導電軌上相對應位置上的；阻止微放電導電軌(103)的兩端各設置一個絕緣連接物(105)，并固定在反應器外殼(108)相對應的安裝孔中；若干條阻止微放電導電軌(103)用耐氧化導線作電連通；所述的脈沖電源(2)內設有一個半導體開關管Q1和脈沖升壓變壓器(216)。
2.根據權利要求1所述的風道式電子空氣凈化機，其特征在于所述的阻止微放電導電 軌(103)上設有等距離排列的凸部(109)，正電極(101)的兩端是分別固定在相對應導電軌 上的凸部(109)的頂端；阻止微放電導電軌(103)的凸部(109)上下對稱兩個設為一組，每 根阻止微放電導電軌(103)的凸部(109)設η組，凸部(109)的頂端設置向外側彎頭；正電 極(101)兩端設有不銹鋼連接框(110)，不銹鋼連接框(110)中間沖成方孔，凸部(109)頂 端彎頭套入不銹鋼連接框(110)方孔內；負電極(102)靠反應器外殼(108)邊的上、下兩端 各設一個凸出的負電極固定梢(111)，反應器外殼(108)對應處開凹槽對接緊固。
3.根據權利要求1所述的風道式電子空氣凈化機，其特征在于所述的阻止微放電導電 軌(103)上設有等距離排列的凹部，凹部設η組，正電極(101)金屬帶的兩端是分別固定在 相對應阻止微放電導電軌(103)的凹部；阻止微放電導電軌(103)的兩端再與正交設置在 反應器四周的四根正電極金屬支架(104)固定，并作電連通；正電極金屬支架(104)的外 緣設有若干個圓筒狀的阻止微放電導電軌固定圈(107)，阻止微放電導電軌固定圈(107) 等距離隔開相鄰的阻止微放電導電軌(103)；每根正電極金屬支架(104)的上、下兩端各設 一個絕緣連接物(105)與反應器外殼(108)相對應的安裝孔固定，再設絕緣連接物固定栓 (106)把絕緣連接物(105)緊固在金屬反應器外殼(108)上。
4.根據權利要求1所述的風道式電子空氣凈化機，其特征在于所述的負電極(102)表 面是氧化處理的鋁板制成，負電極(102)的兩面敷設納米級Ti02。
5.根據權利要求1所述的風道式電子空氣凈化機，其特征在于所述的半導體開關管Ql 和脈沖升壓變壓器(216)是按單端反激式逆變電路設置的；所述的半導體開關管Ql的漏極 D與脈沖升壓變壓器(216)的初級線圈(214)同名端al連接，開關管Ql的源極S經限流電 阻器Rl與輸入直流電源DC負極連接，初級線圈(214)異名端bl連接輸入直流電源DC正 極；初級線圈(214)和次級線圈(215)的同名端al、a2和異名端bl、b2是反向設置的。
6.根據權利要求1所述的風道式電子空氣凈化機，其特征在于所述的脈沖升壓變壓器 (216)設有一個多槽絕緣線圈骨架(212)，次級線圈(215)是分三段、五段至七段繞制在多 槽絕緣線圈骨架(212)相對應的凹槽內串聯而成；每個線包的上端各設有一個高壓快恢復 二極管(217)，高壓快恢復二極管(217)的正極接在低電位線包的末端，高壓快恢復二極管(217)的負極接在高電位線包的起始端；所述的初級線圈(214)和次級線圈(215)的內孔 中設有磁芯作電磁耦合，磁芯的磁回路中設有磁氣隙(218)；所述的磁芯最佳設計用鐵基 超微晶鐵心，也可以設置鐵氧體磁心。
7.根據權利要求1或3所述的風道式電子空氣凈化機，其特征在于所述的制成正電極 (101)是由耐氧化的鎳鉻金屬帶制成，也可以是鐵鉻鋁合金材料制成；金屬帶寬度是1— 2mm,厚度是 0. 05mm-0. 20mm。
全文摘要
本發明屬于空氣消毒凈化技術領域，具體涉及風道式電子空氣凈化機。它包括等離子體反應器、脈沖電源、進風口、出風口。等離子體反應器內設有正電極和負電極，正電極是由耐氧化的金屬帶制成，負電極是鋁板或不銹鋼板制成，兩面敷TiO2。還設有鋁棒或不銹鋼條制成的阻止微放電導電軌，正電極兩端是固定在阻止微放電導電軌上相對應位置上的。能殺滅細菌、病毒，降解有機化合物，去除顆粒污染物，產生等離子體濃度高，臭氧及氮氧化物濃低，無二次污染，殺菌效果加倍；而且結構簡單、節能、可靠性好、工作壽命長。裝在集中空調系統的風道中，用于醫院、潔凈室、辦公樓、商場、賓館、影劇院、機場、地鐵等場所的空氣消毒凈化。
文檔編號B01D53/86GK101920040SQ20091026379
公開日2010年12月22日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者周云正, 周瑾 申請人:周云正