一种等离子体空气消毒净化器的利记博彩app

专利名称：一种等离子体空气消毒净化器的利记博彩app
技术领域：
本实用新型属于空气消毒净化技术领域，具体涉及一种等离子体空气消毒净化
背景技术现有的空气消毒净化器按空气消毒因子类型分主要的有过滤吸附型、电子静电吸 附型、高能离子消毒净化型、紫外线消毒净化型、光催化净化和等离子体消毒净化型等六 种；空气消毒净化方法是由风机驱动室内空气流经上述空气消毒净化器实现的。过滤型吸附随空气流中的悬浮颗粒污染物，实现净化空气。其缺点是只能滤除灰 尘，不能彻底消毒。如果不及时清理或更换滤网，会造成二次污染。电子静电吸附型通过电 极的静电，将颗粒物从气流中分离出来，达到净化空气目的。它清除粉尘有效，但杀菌效果 差，不能高效去除甲醛等有害气体。高能离子消毒净化型利用臭氧的不稳定特性和强氧化 作用杀菌消毒的。臭氧不能除尘。紫外线空气消毒净 化型采用紫外线杀灭细菌、病毒等微 生物。紫外线属于不可见光，容易泄漏，对人体眼睛、皮肤会造成伤害；也不能除尘。光催化 净化技术是光催化剂TiO2在387. 5nm波长的紫外光线的照射下，TiO2介带上的电子被激发 进入导带，产生相应的空穴一自由电子杀灭细菌，分解有机物为CO2和H2O等无毒无害无机 物。其缺点是TiO2自身的失活现象是光催化净化效率降低的根本原因；也不能除尘。由于 上述缺陷的存在，一般采用两种合并使用，结构复杂化，效果并不理想。现有的等离子体空气消毒净化器一般由反应器、高压电源、风机组件、控制装置、 进风口、出风口、电源联接器和外壳等部件组成，进风口、出风口设有空气过滤器，等离子体 反应器设置在气流之中。等离子体反应器主要是由正电极、负电极和外壳组成。正电极的 结构有金属丝、锯齿状或尖针状几种。等离子体空气消毒净化型的消毒净化机理是等离子 体是由大量正、负带电粒子和中性粒子组成的、并表现出集体电场作用的、电荷整体呈准中 性的气体云。等离子体对细菌细胞膜构成严重击穿和破坏；再是它能打开气体分子键，生成 单原子分子、负氧离子、OH离子和自由氧原子、H2O2等自由基，具有极强的活化和氧化能力。 它对细菌、病毒具有很强的杀伤力。它还能分解甲醛、苯、氡、氨气、一氧化碳、烟气、TVOC等 高分子有毒有机物，转化成低分子无毒无味的无机物，如炭、水等。等离子体反应器含静电 场，能吸附小至0. Ium粒径的颗粒物，进一步净化空气。等离子体空气消毒净化技术的先进性已被业内专家学者所认可，其杀菌消毒机理 的科学性和先进性是无可比拟的，被国际上称之为“二十一世纪环境科学四大技术之一”。 但是，市场上推广应用还不多见，进展缓慢。过滤吸附、高压静电及TiO2光催化等空气消毒 净化器仍在各大医院、办公大楼、商场、公共娱乐场所被采用；臭氧、紫外线消毒净化器虽然 有所减少，然而食品厂、制药厂及半导体IC制造业大都选用FFU空气过滤单元。它的能耗 大、有噪音，维护费用昂贵，尚有二次污染之虞，恰恰占有极大市场。究其原因之一是目前等离子体空气消毒净化器的反应器设计不合理构成反应 器放电正极选用细金属丝所产生等离子体浓度虽然高，但是容易被烧断。为此，放电正电极大多选用不锈钢制成锯齿状或尖针状结构。虽然锯齿状或尖针状不容易被烧断，但是它 们处于的尖端放电状态，形成的放电流注，在暗室中可以看到正电极与负电极之间有一条 Φ0. 2mm左右的紫蓝光细线-这是空气中放电不均勻现象。在紫蓝光线附近等离子体浓度 高，空气中的氧气和氮气容易被激活，生成臭氧及氮氧化物等不利因素；而离开紫蓝光线稍 远处的等离子体浓度低，空气消毒净化效果就差。这类反应器的消毒效果受臭氧及氮氧化 物浓度的制约，这也是目前专业技术人员感到最棘手的难题。还有一个严重缺陷是工作不 到几个月，锯齿状或尖针状的放电尖端因溅射效应而变钝。由于正电极的曲率半径越大，起 晕电压越高，放电电流随之减小，空气消毒净化效率当然会降低。这种衰退现象潜移默化， 等离子体浓度降低不容易被发现；反应器表面上虽然还在工作，却形同虚设。这在医院手术 室、重症病房中使用就会因消毒不合格而发生细菌病毒感染事故，导致手术治疗的失败。 例如中国发明专利申请号为200710038821. 4，发明名称《拼装积木式窄间距静 电场装置》说明书首页就提出“细线容易断线的缺陷极大地影响了装置的可靠性。”在该 发明的技术方案中提出一种拼装积木式窄间距静电场装置，包括放电极(放电极即为正 极)、收尘极(收电极即为负极)和绝缘子，放电极与收尘极间隔平行排列，放电极两端连接 放电极连接件，放电极的下部为锯齿状，放电极的上部为管状，锯齿状放电极与收尘极形成 收尘区，收尘极两端连接收电极连接件，放电极连接件和收电极连接件分别连接在绝缘子 上。再如中国发明专利申请号为200610024299. X，发明名称《电离型气体净化装置》 权利要求书中载明一种电离型气体净化装置由若干个相同长度的阴极和阳极两端分别固 定于绝缘板上组成，构成矩型电场；这里的阳极按行列形式排列，两端分别垂直地固定于两 块绝缘板上。由于阳极与绝缘板之间的微放电效应，使阳极金属丝仅仅工作几个月就被烧 断。再一个原因就是目前配合等离子体反应器的电源对于呈容性负载的等离子体反 应器匹配不是很恰当。试验表明在大气压下要想使反应器作电晕放电产生高浓度等离子 体以提高其杀菌消毒净化效率应具备两个条件。首先是外加高压电场只对空气中的电子施 加能量，在瞬间(nS级)增温、加速，获得动能，使质量很小的电子温度高达数万度，而其它 粒子获得极少低能量。另一个条件是外加电场对电子施加能量的时间(uS级)要远小于 不给电子施加能量的时间，使气体获得的能量能够及时传导出去，防止过渡到热等离子体 而降低效率。这就要求等离子体电源不但提供10-20KV的直流高压电外，还必需有高的占 空比，上升速率达到至少是120nS的高频窄脉冲电流。同时考虑到等离子体反应器是容性 负载，正、负电极长期工作又难免被意外短路，所有这些对于等离子体电源的安全性、稳定 性要求之苛刻是可想而知的。鉴于目前半导体功率开关器件的导通和关断时间是uS级，采 用常规的设计方法是很难满足上述两个条件的。nS级的耐高压大功率开关器件价格昂贵， 而且工作寿命短，设计在民用产品上是不切实际的。为此，市场上多数选用了简单、价廉的直流高压电源。众所周知，直流电晕放电形 成的等离子体活性空间小，仅限于电晕放电附近。当直流电压高于反应器正、负电极临界值 时气体会被击穿而形成火花放电，使气体温度升高，效率低、能耗大是显而易见；还会出现 大量臭氧。例如采用高压交流整流滤波的技术方案就是属于直流高压电源。有的厂家直接 选用压电陶瓷变压器，它输出的是几千伏的高频交流电，必须采用倍压整流滤波电路升压才能达到电晕放电要求，结果输出的也是直流高压电流。上述电源对于呈容性负载的等离 子体反应器所出现的打火、拉弧，产生臭氧是必然的。被世界上许多厂家所采用等离子体反应器的交直流叠加电源，是在高压直流电基 础上叠加一个高频高压交流电实现的。它比直流电源的电晕放电峰值电压低，电压范围宽， 但又稍损于窄脉冲电晕放电法，所以活性粒子的数量及活性空间都介于两者之间。它作为 等离子体反应器的匹配电源也不是理想的。现有技术中等离子体反应器的正电极选用细金属丝容易被烧断的根本原因一微 放电效应没有被发现，因而也就找不出解决阻止微放电效应的技术方案。凡是正在实施等 离子体反应器放电正电极选用锯齿状或尖针状结构的空气消毒净化器的生产厂家，以前多 数做过金属丝作为正电极的等离子体反应器。就是因为“断丝”才无可奈何改成尖针状、锯 齿状电极的静电吸附型、等离子体空气消毒净化器，宁可牺牲消毒净化效果，以换取消毒净 化器的可靠性和工作寿命，选用锯齿状或针尖状放电极的技术方案是一种偏见。再加上高 压直流电源的不匹配，致使目前的等离子体空气消毒净化器可靠性差、工作寿命短、消毒净 化效率低下；以前有不少的这方面论文、专利发表，但是近几年被尖针状、锯齿状电极的静 电吸附型、等离子体空气消毒净化器取代，原因就在于此。
发明内容本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足及偏见而提供一种可靠性好、 工作寿命长、产生等离子体浓度高，提高空气消毒净化效率的一种等离子体空气消毒净化器。本实用新型的技术方案是一种等离子体空气消毒净化器包括等离子体反应器、脉冲电源、风机组件、控制装 置、进风口、出风口、电源联接器和外壳。进风口、出风口设有空气过滤器，等离子体反应器 设置在气流之中。所设计的等离子体反应器内设有若干条镍铬金属丝或镍铬金属带在同 一平面内按等距离平行排列制成的正电极，正电极置于相邻两个负电极中间部位；正电极 的两端是固定在阻止微放电导电轨上，阻止微放电导电轨的两端再与正交设置在反应器四 周的四根正电极金属支架固定，并作电连通；每根正电极金属支架的上、下两端各设一个绝 缘连接物与反应器外壳相对应的安装孔固定；所述的负电极的上、下两端是直接固定在金 属制成的反应器外壳上，并作电连通。设计与等离子体反应器匹配的脉冲电源内设有EMC 滤波器、整流电路、滤波电路、数字控制电路、脉冲发生器、脉冲变压器依次序作电连接，脉 冲变压器的输出端外接等离子体反应器；所述的脉冲发生器输出端设有电流检测电路，将 检测到的脉冲发生器输出电流信号送入数字控制电路内的振荡器、误差放大器和PWM比较 器，转换成数字控制电流后输出至脉冲发生器的输入端；脉冲变压器的初级线圈和次级线 圈的同名端al、a2与异名端bl、b2是反向设置的；次级线圈是分段绕制成至少是两个线包 串联而成，每个线包的上端各设有一个高压快恢复二极管。脉冲发生器内设有半导体开关 管Q1，漏极接初级线圈的同名端al，栅极通过电阻器R4与数字控制电路内的集成电路ICl 输出端连接，源极接电流检测电路内的电阻器R5。优先地本实用新型一种等离子体空气消毒净化器技术方案二，所述的阻止微放电 导电轨是由铝棒或不锈钢条制成，若干条镍铬金属丝或镍铬金属带制成的正电极的两端固定在阻止微放电导电轨上对应位置的凹槽内予以定位。优先地本实用新型一种等离子体空气消毒净化器技术方案三，所述的脉冲变压器 设有一个多槽绝缘线圈骨架，次级线圈是分三段至五段绕制在多槽绝缘线圈骨架相对应的 凹槽内串联而成；所述的初级线圈和次级线圈的内孔中设有铁基超微晶铁心作电磁耦合， 铁基超微晶铁心的磁回路中设有磁气隙。优先地本实用新型一种等离子体空气消毒净化器技术方案四，所述的风机组件中 设有锯齿状边缘风叶的低噪声风机。优先地本实用新型一种等离子体空气消毒净化器技术方案五，所述的控制装置设 空气质量传感器和单片机控制器，空气质量传感器输出端与单片机控制器输入端作电连 接，控制装置输出端与脉冲电源及风机组件电源开关作电连接。优先地本实用新型一种等离子体空气消毒净化器技术方案六，所述的脉冲变压器 的输出地电位端接有异常状态保护电路，异常状态保护电路的输出端与数字控制电路输入 端连接，将脉冲变压器送至等离子体反应器的工作电流取样、光电隔离后的信号电流送入 数字控制电路输入端，经数字处理后的控制电流从数字控制电路输出端送至脉冲发生器输 入端，自动控制输出脉冲宽度；脉冲变压器初级线圈的两端设有脉冲限幅电路，对脉冲变压 器初级线圈两端的输出电压峰值箝位。优先地本实用新型一种等离子体空气消毒净化器技术方案七，所述的EMC滤波器 设有差模电感器LI和共模电感器L2两者串联，EMC滤波器输入端及输出端各并联一只电 容器。本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果本实用新型一种等离子体空气消毒净化器内所设计的等离子体反应器正电极是 由若干条镍铬金属丝或镍铬金属带固定在阻止微放电导电轨上的，远离绝缘连接物；再是 阻止微放电导电轨的两端又与正交设置在反应器四周的四根正电极金属支架固定，并作电 连通。绝缘连接物仅仅是一个端面与阻止微放电导电轨表面相接触，所以与现有技术相比， 其微放电效应基本可以忽略。特别要说明的是阻止微放电导电轨的截面比起镍铬丝或镍铬 金属带要大得多，即使存在微弱的微放电效应，也不会影响等离子体反应器正常工作及其 使用寿命。这样，使每根镍铬丝或镍铬金属带在直流强电场中作稳定的电晕放电，获得高浓 度等离子体。克服了“细线容易断线的缺陷”，纠正了“宁可牺牲消毒净化效果，摒弃细金属 丝的正电极而选用锯齿状放电极或针尖状电离极以换取消毒净化器的可靠性和工作寿命 的技术偏见。”再是外接直流电源的负极导线连接等离子体反应器外壳通地线，电磁屏蔽效 果好，符合电磁兼容要求。本实用新型明的每根正电极金属支架的上、下两端各设一个绝缘连接物与外壳相 对应的安装孔固定，所述的负电极的上、下两端是固定在外壳内壁上，并作电连通。这样，若 干条镍铬丝或镍铬金属带构成的正电极、阻止微放电导电轨和四根正电极金属支架与等离 子体反应器外壳精密联成一体，而且绝缘性能良好。由于负电极的上、下两边也是固定在外 壳上，它在整体安装时确保正电极置于相邻两个负电极中间部位精度高，使放电均勻一这 是衡量等离子体反应器的重要指标；这样设计还使等离子体反应器的整体结构牢固。本实用新型所设计的脉冲电源中的脉冲发生器输出端设有电流检测电路，将检测 到的脉冲发生器输出电流信号送入数字控制电路内的振荡器、误差放大器和PWM比较器，转换成数字控制电流后输出至脉冲发生器的输入端，以自动调整脉冲发生器的输出脉冲宽 度。电流检测电路与数字控制电路的默契配合，获得高频窄脉冲驱动电流，使呈容性的等 离子体反应器产生高浓度等离子体，工作时的放电电流稳定。所述的脉冲变压器的初级线 圈和次级线圈的同名端al、a2和异名端bl、b2是反向设置的，脉冲发生器与脉冲变压器是 按反激式逆变器设置；所述的次级线圈是分段绕制成至少是两个线包串联而成，每个线包 的上端各设有一个高压快恢复二极管，高压快恢复二极管的正极接在低电位线包的末端， 高压快恢复二极管的负极接在高电位线包的起始端。这样设计脉冲变压器的初级线圈和次 级线圈的分布电容按分段绕制线包个数的指数倍率下降，极大地提高其输出脉冲电压的上 升、下降速 率。输出脉冲电压比较稳定，在呈容性的等离子体反应器工作中不会出现打火之 类故障。必须说明的是，脉冲发生器与脉冲变压器按反激式逆变器设置，它除了完成升压任 务，还使与之连接的等离子体反应器与市电隔离，其外壳可以直接接地，电磁屏蔽、安全性 能好。同时获得意想不到的有益效果是可以选用普通高反压功率晶体管替代价格昂 贵、工作寿命短的超高速大功率开关器件；同时，当等离子体反应器意外短路，本发明的脉 冲电源即使没有异常状态保护电路也不会被损坏。这是因为反激式逆变器输出的脉冲电流 是脉冲发生器在关断时使存储在脉冲变压器初级绕组内的磁能瞬间释放，获得脉冲上升时 间SOnS以下的高压电晕放电电流；再是当等离子体反应器意外短路，由于反激式逆变器的 隔离作用，即脉冲发生器关闭时脉冲变压器的次级才导通输出，因而脉冲电源的开关半导 体管工作是安全的。本实用新型的上述各部件之间相辅相成，有机联系，使本发明为之设计的脉冲电 源实现匹配呈容性的等离子体反应器工作产生输出脉冲频率是20至IOOKHz,占空比20% 时，脉冲宽度10—2uS，脉冲上升时间70—120nS，脉冲幅度12—18KVP_P，消毒因子是高浓度 的非热等离子体。本实用新型所设计的脉冲电源匹配等离子体反应器工作还有以下三个优点首先是由于反应器的正电极是丝状或带状，电晕放电均勻；脉冲电源的窄脉冲电 压高，不容易过渡到火花放电，可提供的活性粒子比直流放电法高出几个数量级；其次是在窄脉冲前沿快速上升电场中，等离子体反应器内电晕区域大，放电空间 的电子密度也增高，在反应器内的空间电荷效应分布趋于均勻，因而活性空间也比交直流 叠加电源放电法大得多；再是由于上述二点的优势，本实用新型的等离子体反应器内电子密度大、分布广， 反应器设计有较大的空间，所以制造时允许有一定的误差，合格率高。总的说来，本实用新型具有可靠性好、工作寿命长、产生等离子体浓度高，提高空 气消毒净化效率。不难看出，本实用新型的电路设计简单，而且功能齐备，结构精巧，成本低 廉，与呈容性的等离子体反应器匹配良好。等离子体反应器和脉冲电源是本实用新型等离子体空气消毒净化器的两个核心 部件，脉冲电源输出端的正极与等离子体反应器的正电极作电连通，脉冲电源输出端的负 极与等离子体反应器的负电极作电连通，将等离子体反应器设置在空气消毒净化器的进风 口和风机之间，它外接风机组件，在控制装置控制下进行空气消毒净化。等离子体空气消 毒净化器具有广谱杀菌效果对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、白念株菌、霉菌及支原体、乙肝、流感等病毒均有高效的杀灭率。同时具有除尘、去异味、降解甲醛、烟雾和TVOC 等有机废气的功能。本实用新型采用上述等离子体空气消毒净化器的一种空气消毒净化方 法，脉冲电源输出脉冲频率是38KHZ，脉冲宽度5uS，脉冲上升时间80nS，脉冲幅度16KVP_P，消 毒因子是非热等离子体；对室内空气按四个步骤进行消毒净化细菌、病毒类污染物、多种有 机高分子异味气体和微细颗粒污染物都能去除。经实测在20m2密封房间空气中人工喷染 的白色葡萄球菌，本发明工作30min后的平均杀灭率为99. 98% ；工作60min的杀灭率可高 达100%，甲醛降解率98. 7%，悬浮粒子数彡3500个/L(Φ彡0. 5 μ m)，空气中留存臭氧量 彡 0. 05mg/m3。节能是显而易见的本实用新型在IOOm3室内达到医院II类环境消毒标准的反 应器消耗功率为7-8W，而达到同样效果的紫外线及臭氧的空气消毒净化器能耗至少为 160W。

图1是本实用新型一种等离子体空气消毒净化器的结构示意图；图2是本实用新型设有镍铬金属丝正电极的等离子体反应器立体图； 图3是本实用新型设有镍铬金属带正电极的等离子体反应器立体图；图4是本实用新型等离子体空气消毒净化示意图；图5是本实用新型的脉冲电源立体结构图；图6是本实用新型的脉冲电源电原理图；图7是本实用新型的脉冲变压器结构示意图；图8是本实用新型的脉冲变压器电路图；图9是本实用新型的脉冲变压器输出高压放电电流波形图。主要部件附图标记说明1-等离子体反应器 2-脉冲电源3-风机组件4-控制装置5-进风口6-出风口7-电源联接器8-外壳9、10-空气过滤器101-正电极102-负电极103-阻止微放电导电轨104-正电极金属支架 105-绝缘连接物106-绝缘连接物固定栓107-导电轨固定圈108-反应器外壳109-进风口污染空气110-出风口洁净空气 201-EMC滤波器202-整流电路203-滤波电路204-数字控制电路 205-脉冲发生器206-脉冲变压器207-等离子体反应器 208-电流检测电路209-异常状态保护电路210-脉冲限幅电路 211-初级绝缘线圈骨架212-多槽绝缘线圈骨架213-高压导线214-初级线圈215-次级线圈216-铁基超微晶铁心 217-高压快恢复二极管218-磁气隙
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。[0059]实施例1 图1是本实用新型一种等离子体空气消毒净化器的结构示意图，图2是本实用新 型设有镍铬金属丝正电极的等离子体反应器立体图，图3是本实用新型设有镍铬金属带正 电极的等离子体反应器立体图。本发明等离子体空气消毒净化器包括等离子体反应器1、脉 冲电源2、风机组件3、控制装置4、进风口 5、出风口 6、电源联接器7和外壳8，进风口 5设有 空气过滤器10，出风口 6设有空气过滤器9，等离子体反应器1设置在气流之中。等离子体 反应器1内设有若干条镍铬金属丝或镍铬金属带在同一平面内按等距离平行排列制成的 正电极101，正电极101置于相邻两个负电极102中间部位。负电极102是铝板或不锈钢板 制成，厚度设计为0. 8-1. 5mm。正电极101和负电极102按气流方向平行设置，风阻小、消 毒均勻。正电极101的两端是固定在阻止微放电导电轨103上对应的凹槽内，阻止微放电 导电轨103的两端再与正交设置在反应器四周的四根正电极金属支架104固定，并作电连 通。每根正电极金属支架104的上、下两端各设一个绝缘连接物105与反应器外壳108相 对应的安装孔固定，由绝缘连接柱固定栓106把绝缘连接物105紧固在反应器外壳108上。 负电极102的上、下两端是直接固定在金属制成的反应器外壳108内壁上，并作电连通。本 发明所设计的正电极金属支架104外缘设有阻止微放电导电轨的固定圈107，等距离隔开 阻止微放电导电轨103，固定圈的长度按减小同极性电磁场相互屏蔽作用的要求设定。本实用新型所设置的正电极101是由若干条镍铬金属丝或镍铬金属带设在同一 平面内，并按24mm最佳值等距离排列制成一个组件，共计η组(η为30以下正整数)；负电 极102是金属板为η+1块；正电极101与负电极102之间的最佳距离是12mm。正电极101 选用的镍铬金属丝或镍铬金属带材料的牌号为Cr20Ni80的高电阻电热合金；镍铬金属丝 直径最佳值是0. 20mm,或镍铬金属带最佳宽度是2mm，厚度是0. 10mm。本实用新型在进风口 5、出风口 6下部设有气密用的导风板15。等离子体反应器 1、风机组件3固定在导风板15上。导风板15下部是电器箱11，安装脉冲电源2和控制装 置4。外壳8的上部设有固定装置18。对照图5是本实用新型的脉冲电源立体结构图，图6是本实用新型的脉冲电源电 原理图。图中的脉冲电源2内设有EMC滤波器201、整流电路202、滤波电路203、数字控制 电路204、脉冲发生器205、脉冲变压器206依次序作电连接，脉冲变压器206的正、负输出 端分别接等离子体反应器207对应的正、负两个电极。脉冲发生器205输出端设有电流检 测电路208，将检测到的脉冲发生器输出电流信号送入数字控制电路204内的振荡器、误差 放大器和PWM比较器，转换成数字控制电流后输出至脉冲发生器205的输入端，以自动调整 脉冲发生器205的输出脉冲宽度，维持等离子体反应器207放电稳定性。图7是本实用新型的脉冲变压器结构示意图，图8是本实用新型的脉冲变压器电 路图。脉冲发生器205内设有绝缘栅场效应开关管Q1，漏极接初级线圈214的同名端al， 栅极通过电阻器R4与数字控制电路204内的集成电路ICl输出端连接，源极接电流检测电 路208内的电阻器R5。脉冲发生器205与脉冲变压器206是按反激式逆变器设置，脉冲变 压器206的初级线圈214和次级线圈215的同名端al、a2和异名端bl、b2是反向设置的。 次级线圈215是分段绕制成至少是两个线包串联而成，每个线包的上端各设有一个高压快 恢复二极管217。高压快恢复二极管217的正极接在低电位线包的末端，高压快恢复二极管 217的负极接在高电位线包的起始端。高压快恢复二极管217将次级线圈215每个线包作高频隔离，绕组的分布电容是按指数下降，有利于提高输出脉冲的上升沿和下降沿的速率； 还可以降低对高压快恢复二极管217的反向耐电压要求，既降低成本、又增加工作可靠性， 获得意想不到的效果。滤波电容器C3与整流电路202直流输出端并联。降压电阻器Rl串联在数字控制 电路204供电回路中，滤波电容器C4与数字控制电路204供电回路并联。数字控制电路 204内的振荡器回路外接振荡电阻器Rs和振荡电容器Cs。整流电路202是由二极管D1、 D2、D3和D4按桥式整流电路连接。本发明非热等离子体脉冲电源的L、N输入端设有电源 联接器7。脉冲变压器206设有一个多槽绝缘线圈骨架212，次级线圈215是分三段至五段 绕制在多槽绝缘线圈骨架212相对应的凹槽内串联而成。脉冲变压器206的输出端设有 高压导线213与等离子体反应器207的正极连接。所述的高压快恢复二极管217的耐电 压参数至少是12KV，恢复时间小于SOnS ；所述的初级线圈214是绕在初级绝缘线圈骨架 211内，初级绝缘线圈骨架211和多槽绝缘线圈骨架212的内孔中设有铁基超微晶铁心216 作电磁耦合。铁基超微晶铁心216的磁回路中设有磁气隙218，磁气隙218的设置宽度是 0. 15-0. 4mm，是根据工作频率和输出功率予以调整；最佳实施例工作频率38KHz，输出功 率7W，磁气隙218设置宽度是0. 25mm。所述的铁基超微晶铁心216也可以是R2KD的铁氧 体磁心材料制成。本实用新型脉冲电源工作原理当脉冲发生器205中的开关管Ql被PWM脉冲激励 而导通时，次级高压快恢复二极管217截止，脉冲变压器206的次级线圈215输出脉冲电流 给外接等离子体反应器207供电。整流电路202直流输出电压施加到脉冲变 压器206初级 线圈的两端，此时初级线圈214相当于一个纯电感，流过初级线圈214的电流线性上升，电 源能量以磁能形式存储在电感中当开关管Ql截止时，由于电感电流不能突变，初级线圈 214两端电压极性反向，次级线圈215上的电压极性颠倒使高压快恢复二极管217导通，初 级线圈214储存的能量传送到次级线圈215，提供输出脉冲电流给外接的等离子体反应器 207供电。本实用新型所述的异常状态保护电路209内设有光耦IC2，光耦IC2的输入端1脚 接地，光耦IC2输入端2脚与脉冲变压器206的次级线圈异名端b2连接，光耦IC2输出端3 脚接整流电路202的负输出端，光耦IC2的4脚是输出端。光耦IC2的2、3脚并联高压电 容器C7，取样电阻R6并联在光耦IC2的输入端。流经取样电阻R6上是脉冲变压器206送 至等离子体反应器207的工作时取样电流，由光耦IC2光电转换作电隔离后，将等离子体反 应器207的工作信号电流送至数字控制电路204内的误差放大器和PWM比较器。异常状态 信号电流经过光耦IC2转换成光信号，进行光电隔离后再还原成电信号送至数字控制电路 204处理。本实用新型所述的电流检测电路208内电阻器R5既是绝缘栅双极型晶体管Ql的 发射极电阻器，又是电流检测电路208的电流取样电阻器。电阻器R5上的取样电流送入数 字控制电路204，由设在数字控制电路204内部的振荡器、误差放大器和PWM比较器处理，转 换成数字控制电流后输出至脉冲发生器205的输入端，自动调整脉冲发生器205的输出脉 冲宽度，进一步自动控制离子体反应器207工作电流稳定性能。本实用新型所述的脉冲限幅电路210内设有瞬变二极管D5和快恢复二极管D6反向串联后与初级线圈214并联，瞬变二极管D5的正极与整流电路202的正输出端连接。快 恢复二极管D6的正极与绝缘栅双极型晶体管Ql集电极连接，电容器C6与瞬变二极管D5 并连。瞬变二极管D5在脉冲限幅电路210中起重要作用，本实施例当市电电压为220V时， 优选1. 5KE250A型，工作电流4. 2A，限幅电压237—263V。图9是本实用新型脉冲变压器输出高压放电电流波形图。此放电电流波形是在脉 冲变压器206的输出端外接等离子体反应器207接地端的取样电阻器上测得的。数字式示 波器显示表明脉冲占空比为16%，脉冲宽度是3uS，脉冲上升时间为70nS。本实用新型脉 冲变压器输出高压放电电流波形一致性好，等离子体反应器207的电晕放电稳定。实施例2 本实用新型等离子体空气消毒净化器所设置的阻止微放电导电轨103是由铝棒 或不锈钢条制成，若干条镍铬金属丝或镍铬金属带制成的正电极101的两端固定在阻止微 放电导电轨103上对应位置的凹槽内予以定位。也可以是凸梢替代凹槽，对于固定镍铬金 属丝尚可，固定镍铬金属带会出现歪斜弊端。发明人设计过用弹簧、不锈钢片替代阻止微放 电导电轨103上对应位置的凹槽部位固定镍铬金属丝、镍铬金属带，均出现上述缺陷；特别 严重的是当风机开启，该技术方案由于存在弹性的不稳定性导致镍铬金属丝、金属带晃动 更甚，正电极101工作时打火 ，影响等离子体反应器放电稳定性在所难免。实施例3 本实用新型一种等离子体空气消毒净化器所设置的脉冲变压器206设有一个多 槽绝缘线圈骨架212，次级线圈215是分三段、四段或五段绕制在多槽绝缘线圈骨架212相 对应的凹槽内串联而成。一般地说，线圈分三段绕制的绕组分布电容是原来的九分之一左 右，线圈分五段绕制的绕组分布电容是原来的二十五分之一左右。初级线圈214和次级线 圈215的内孔中设有铁基超微晶铁心216作电磁耦合，铁基超微晶铁心216的磁回路中设 有磁气隙218，磁气隙218的距离根据所需要的输出功率调整，本实施例为0. 2-0. 5mm。铁基 超微晶铁心216可以用软磁铁氧体磁芯替代，只是软磁铁氧体磁芯的工作磁通密度不高、 磁导率偏低，绕组线圈需要增加一倍以上才能达到原来的电感量，这当然会使脉冲变压器 206的输出功率、脉冲上升速率指标不如铁基超微晶铁心优越。实施例4 本实用新型一种等离子体空气消毒净化器的风机组件3内设有锯齿状边缘风叶 的低噪声风机，锯齿高度是8mm，齿间距离为12mm。风机组件3由风机固定板16被固定在 外壳8上，风机固定板16下部用风机固定螺钉17与导风板15紧密固定。依照仿生学的观 点，鸟类翅膀边缘羽毛尖端呈锯齿状，翅膀上下波动与高速气流磨擦噪音是极低的。锯齿状 边缘风叶的低噪声风机与同样功率、风量的普通风机对比，平均噪声指标要低3-5dB。一种 普通风机外径为220mm，风管长60mm，额定电压220V/50Hz，工作电流0. 60A，风量1200m7h 时的噪声是59. 5dB (A)，换上锯齿状边缘风叶后实测噪声为54. 8dB (A)。实施例5 本实用新型一种等离子体空气消毒净化器所设的控制装置4内设有单片机控制 器，空气质量传感器装在进风口 5，空气质量传感器输出端和单片机控制器输入端作电连 接。旋钮12是手动电源开关，旋钮13是风量大、中、小三档转换开关，旋钮14是工作时间 1-4小时控制开关。控制装置4的输出端与脉冲电源2、风机组件3的电源联接。当室内空气质量污染超标准时，空气质量传感器输出信号增大，单片机控制器与设定的阈值比较 后发出信号电流，控制装置4开启脉冲电源2和风机组件3的电源自动空气消毒净化。单 片机控制器还可以设置每天自动开机消毒净化程序，使本实用新型更具有实用性。实施例6 本实用新型一种等离子体空气消毒净化器所设的脉冲变压器206的输出地电位 端接有异常状态保护电路209，异常状态保护电路209的输出端与数字控制电路204输入端 连接，将脉冲变压器206送至等离子体反应器207的工作电流取样、光电隔离后的信号电流 送入数字控制电路204输入端，经数字处理后的控制电流从数字控制电路204输出端送至 脉冲发生器205输入端，以自动控制输出脉冲宽度，稳定脉冲发生器的工作状态。当呈容性 的等离子体反应器207工作中发生过热、过电流、过电压或短路等异常状态时，数字控制电 路204经内部设置的误差放大器和PWM比较器，转换成的数字控制电流关闭，输出端无脉冲 驱动电流，实现自动保护。所述的脉冲变压器206初级线圈的两端设有脉冲限幅电路210， 对脉冲变压器206初级线圈两端的输出电压峰值箝位。实施例7 本实用新型一种等离子体空气消毒净化器所设的EMC滤波器201设有差模电感器 LI和共模电感器L2两者串联，EMC滤波器201输入端并联电容器Cl，EMC滤波器201输出 端并联电容器C2。参见图4的本实用新型等离子体空气消毒净化示意图，室内进风口污染空气109 从左面流经正电极101与负电极102的放电区域，出风口洁净空气110从右面流出。室内 空气在风机组件3驱动下作多次循环消毒净化。选用本实用新型使室内空气流过设有若干条镍铬金属丝或镍铬金属带的正电极 及阻止微放电导电轨的等离子体空气消毒净化器，与之匹配的脉冲电源输出的脉冲频率是 20至IOOKHz,脉冲宽度10—2uS，脉冲上升时间70—120nS，脉冲幅度12—16KVP_P，消毒因子 是非热等离子体。空气消毒净化是这样进行首先是在室内大气常压下，将室内空气以每秒0. 3-0. 6米的速度流经等离子体空 气消毒净化器，等离子体空气消毒净化器的气体放电所产生的非热等离子体中的电子温度 达1万度以上，细菌、病毒类污染物在这种环境下无法存活；细菌、病毒等微生物细胞受到 高能电子的非弹性碰撞，微生物颗粒在等离子体产生的电场中带上一定数量的电荷，在微 生物颗粒表面产生一个静电击破力将细胞膜击破，导致细胞质的流出，也能致使微生物死 亡。其二是等离子体所拥有的高能电子同空气中的分子碰撞时会发生一系列基元物 质反应，产生多种活性自由基和活性氧0H、0_、H2O, H2O2, O3,将多种有机高分子异味气体分 解，还原为低分子无害的无机物质。其三是等离子体中的离子与微细颗粒物体的凝聚作用，对室内空气流中粒径 0. 1——5um微细颗粒污染物进行有效的收集；粒径5IOum微细颗粒污染物可以由设 在等离子体空气消毒净化器内的空气过滤器去除；其四是将室内空气流经等离子体空气消毒净化器的流量按每小时计算，至少是室 内空气量的十倍。根据上述本实用新型空气消毒净化，实现将电晕放电所产生的等离子体应用于空气消毒净化，不但可以杀死病毒、细菌之类微生物，分解气态污染有机物，还可从气流中分 离出微粒，整个净化过程涉及预荷电集尘、催化净化和负离子发生等作用。电晕放电所产生的等离子体中还富有负氧离子。自然环境下，地球表面负离子浓 度是每立方厘米几千个。由于环境污染，在城市中的负离子浓度仅600个/cm3以下。本实 用新型能保持室内每立方厘米五千个以上的负离子浓度。人们吸入一定量的负离子，能促 进人体生长发育，改善肺功能，吸收氧气增加20%以上；改善心肌功能，增加心肌营养；可 降低血糖、胆固醇、增加血钙，加速骨胳生长；使精神振奋，改善睡眠，增加机体免疫功能。总的来说，放电作用下有机物的降解是一个复杂的等离子体化学反应过程，由于 自由基存在的时间极短，反应速度也相当快，要具体确定某一个反应过程是十分困难的。虽 然目前已有大量非热等离子体降解污染物机理的研究，但还未形成能指导实践的理论体 系，因而深入研究非热等离子体降解污染物的机理是应用研究方向之一。本发明创造技术特点如下a)可在有人的情况下对室内空气进行动态消毒，对人及物品无任何损害；b)广谱地截获空气中各类微生物，气雾室验证除菌效率达99. 99% ；c)对可吸入颗粒物的净化效率高达95%以上；e)集消毒、除尘、去异味、除有机气体等多种功效于一体；f)可释放浓度高达IX IO4个/cm负离子，清新空气，促进人体新陈代谢；g)特制的低噪声风机，风量大、效率高，具有高、中、低三档风速选择。本本实用新型使用范围是工厂洁净室食品厂、电子、光学、精密仪器、车间生物制 药研究室、实验室及医院手术室、隔离病房等洁净度要求较高的场所；也可用于办公大楼、 会议室、影剧院、火车、汽车、地铁、轮船等公共场所的空气消毒净化，避免交叉感染。尤其是 当今全球甲型H1N1流感疫情严重，死亡病例近万人，出现疫情的国家和地区达到了 199个 之多，已经到达高发期，本实用新型的意义重大。以上所述，仅仅是参照附图的实施例对本发明的等离子体反应器作了进一步说 明，并非对本实用新型的限定。在本实用新型的技术理念范围内，本领域技术人员可以按上 述揭示的等离子体反应器内阻止微放电技术及其脉冲电源内容作出包括材质在内的各种 方式简单变形或等同替代，均属于本实用新型技术方案的范围内。例如所述的正电极是若 干条镍铬金属丝或镍铬金属带，可以改为钼、钨制成棱型、椭圆型、三角形作等同替代。但是 钼、钨材料的机械强度及空气中耐氧化性能差；棱型、椭圆型、三角形的正电极加工困难。所 述的阻止微放电导电轨的定位凹槽可以用金属的梢钉或加厚、加粗的金属弹簧的简单变形 替代，但是梢钉难过定；弹簧在工作中出现晃动，放电不稳，制造工艺复杂、成本增高。四根 正电极金属支架可以减少至两根甚至一根，这种结构的电连通困难，长期运行会出现电接
触不良。再如铁基超微晶铁心也可以用软磁铁氧体磁芯替代......，上述各种方式的简单
变形或等同替代仅仅是举例。不言而喻，都属于本实用新型的技术理念范围内的，并不会偏 离本实用新型的精神或者超越权利要求书定义的范围。
权利要求一种等离子体空气消毒净化器，包括等离子体反应器(1)、脉冲电源(2)、风机组件(3)、控制装置(4)、进风口(5)、出风口(6)、电源联接器(7)和外壳(8)，进风口(5)设有空气过滤器(10)，出风口(6)设有空气过滤器(9)，等离子体反应器(1)设置在气流之中，其特征在于所述的等离子体反应器(1)内设有若干条镍铬金属丝或镍铬金属带在同一平面内按等距离平行排列制成的正电极(101)，正电极(101)置于相邻两个负电极(102)中间部位；正电极(101)的两端是固定在阻止微放电导电轨(103)上对应的凹槽内，阻止微放电导电轨(103)的两端再与正交设置在反应器四周的四根正电极金属支架(104)固定，并作电连通；每根正电极金属支架(104)的上、下两端各设一个绝缘连接物(105)与反应器外壳(108)相对应的安装孔固定；所述的负电极(102)的上、下两端是直接固定在金属制成的反应器外壳(108)上，并作电连通；所述的脉冲电源(2)内设有EMC滤波器(201)、整流电路(202)、滤波电路(203)、数字控制电路(204)、脉冲发生器(205)、脉冲变压器(206)依次序作电连接，脉冲变压器(206)的输出端外接等离子体反应器(207)；所述的脉冲发生器(205)输出端设有电流检测电路(208)，将检测到的脉冲发生器输出电流信号送入设在数字控制电路(204)内的振荡器、误差放大器和PWM比较器，转换成数字控制电流后输出至脉冲发生器(205)的输入端；所述的脉冲变压器(206)的初级线圈(214)和次级线圈(215)的同名端a1、a2与异名端b1、b2是反向设置的；次级线圈(215)是分段绕制成至少是两个线包串联而成，每个线包的上端各设有一个高压快恢复二极管(217)；脉冲发生器(205)内设有绝缘栅场效应开关管Q1，漏极接初级线圈(214)的同名端a1，栅极通过电阻器R4与数字控制电路(204)内的集成电路IC1输出端连接，源极接电流检测电路(208)内的电阻器R5。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体空气消毒净化器，其特征在于所述的阻止微放 电导电轨(103)是由铝棒或不锈钢条制成，若干条镍铬金属丝或镍铬金属带制成的正电极 (101)的两端固定在阻止微放电导电轨(103)上对应位置的凹槽内予以定位。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体空气消毒净化器，其特征在于所述的脉冲变压 器(206)设有一个多槽绝缘线圈骨架(212)，次级线圈(215)是分三段至五段绕制在多槽绝 缘线圈骨架(212)相对应的凹槽内串联而成；所述的初级线圈(214)和次级线圈(215)的 内孔中设有铁基超微晶铁心(216)作电磁耦合，铁基超微晶铁心(216)的磁回路中设有磁 气隙(218)。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体空气消毒净化器，其特征在于风机组件(3)中 设有锯齿状边缘风叶的低噪声风机。
5.根据权利要求1所述的一种等离子体空气消毒净化器，其特征在于所述的控制装置(4)设空气质量传感器和单片机控制器，空气质量传感器输出端与单片机控制器输入端作 电连接，控制装置(4)的输出端与脉冲电源(2)的电源开关及风机组件(3)作电连接。
6.根据权利要求1所述的一种等离子体空气消毒净化器，其特征在于所述的脉冲变压 器(206)的输出地电位端接有异常状态保护电路(209)，异常状态保护电路(209)的输出 端与数字控制电路(204)输入端连接，将脉冲变压器(206)送至等离子体反应器(207)的 工作电流取样、光电隔离后的信号电流送入数字控制电路(204)输入端，经数字处理后的 控制电流从数字控制电路(204)输出端送至脉冲发生器(205)输入端，自动控制输出脉冲 宽度；所述的脉冲变压器(206)初级线圈的两端设有脉冲限幅电路(210)，对脉冲变压器(206)初级线圈两端的输出电压峰值箝位。
7.根据权利要求1所述的一种等离子体空气消毒净化器，其特征在于所述的EMC滤波 器(201)设有差模电感器LI和共模电感器L2两者串联，EMC滤波器(201)输入端并联电 容器Cl，EMC滤波器(201)输出端并联电容器C2。
专利摘要本实用新型属于空气消毒净化技术领域，具体涉及一种等离子体空气消毒净化器。它包括等离子体反应器、脉冲电源、风机组件、控制装置、电源联接器和外壳，反应器内设有若干条镍铬金属丝或金属带的正电极，两端固定在阻止微放电导电轨上对应的凹槽内；脉冲电源设有数字控制电路，内设振荡器、误差放大器和PWM比较器，转换成数字控制电流后控制高压脉冲宽度。本实用新型有效阻止反应器的微放电现象，延长了工作寿命，高压脉冲电增强等离子体浓度，提高空气消毒净化效率，而且节能。它广泛用于工厂洁净室、医院手术室、隔离病房等洁净度要求高的场所；也可用于办公大楼、影剧院、火车、汽车、地铁、轮船等公共场所的空气消毒净化。
文档编号B01D53/86GK201586249SQ20092021597
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者周云正 申请人:周云正