非熱等離子體空氣凈化消毒反應器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及非熱等離子體空氣凈化反應器，包括外殼和正、負電極，外接風機和電源，正電極設置于兩個相鄰負電極板之間且絕緣連接，同時設進風口和出風口，正、負電極的間距不小于發(fā)電距離的2倍，正電極通過正電極連接件固定在絕緣件上，絕緣件包括絕緣環(huán)；正電極包括固定于正電極連接件上的n組金屬帶組，每個金屬帶組設置于兩個相鄰負電極板之間，金屬帶組由耐氧化金屬絲或金屬帶設在同一平面內等間距排列組成；反應器外殼通過負電極連接片固定n+1排沿反應器的通風方向平行設置的負電極板構成負極，負電極板可拆卸地安裝于所述的負電極連接片上，負電極連接片上設有鑲嵌絕緣件的通孔，絕緣環(huán)鑲嵌在該通孔處。本發(fā)明大大提高了凈化效果。
【專利說明】非熱等離子體空氣凈化消毒反應器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于空氣凈化消毒【技術領域】，具體涉及非熱等離子體空氣凈化反應器。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的空氣凈化消毒器所用的非熱等離子體反應器主要是由正電極、負電極和反應器外殼組成。正電極有的用金屬細絲或金屬細帶、有的用不銹鋼皮做成鋸齒狀或尖針狀幾種。
[0003]非熱等離子體空氣凈化消毒的優(yōu)越性也已被業(yè)內外越來越多的人士所認可，但目前上市運用仍不夠廣泛，研究證實其原因是目前非熱等離子體反應器設計不合理、不科學:非熱等離子體反應器的放電正電極選用細金屬絲所產生等離子體濃度雖然高，但是容易被燒斷；為此，放電正電極大多選用不銹鋼制成鋸齒狀或尖針狀結構。雖然鋸齒狀或尖針狀不容易被燒斷，但由于它們放電只是在尖端處電暈放電，會形成放電電流注，放電不均勻，在暗室中可以看到正電極與負電極之間有一條直徑0.2_左右的紫藍光光束，這是空氣中放電不均勻現(xiàn)象。在紫藍光束周圍等離子體濃度高，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的物質；而離開紫藍光束稍遠處的等離子體濃度就很低，空氣凈化消毒效果就差。這類反應器由于產生高濃度的臭氧及氮氧化物而消毒效果受到限制，這也是目前專業(yè)技術比較難以解決的技術問題。其次是鋸齒狀或尖針狀放電尖端處慢慢變鈍，工作不到幾個月凈化效果大大降低，這是由于正電極的放電尖端處的變鈍而曲率半徑變大，起暈電壓變高，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(xiàn)象導致等離子體濃度降低是不容易被使用者發(fā)現(xiàn)的，所以這種凈化器會給使用者造成一定的麻煩或損失。
[0004] 申請人:經過長期反復試驗和調查發(fā)現(xiàn):現(xiàn)在市場上等離子體反應器正、負電極之間的上萬伏左右高電壓的絕緣材料一般選用塑料、有機玻璃、環(huán)氧樹脂等。理想的絕緣體是不導電的，但實際上絕緣體總是有一定的、很弱的導電能力。絕緣體有阻止電流通過的特性，但若加上高電壓時，會有少許的漏電流至絕緣體的內部或表面，當電壓超過絕緣材料的耐壓值時，就會擊穿絕緣材料，在材料表面形成導電碳化膜，這樣就喪失了絕緣功能，且這些絕緣材料作為支架直接用來固定等離子體反應器金屬絲的正、負電極。
[0005]反應器制作的難點是:這些絕緣材料耐壓強度都不高，然而工作時，所受電壓都要在6千伏以上，有的接近2萬伏的電壓，而且每根正電極都是直接與這些絕緣材料連接的，金屬絲又非常的細，金屬絲越細起暈電壓越低，就越容易形成電暈放電，其次是隨著工作時間增加，這些絕緣材料的表面隨空氣濕度變化、塵埃的堆積造成漏電、爬弧，由于諸多的不利因素，所以在細金屬絲與絕緣材料接點處很容易形成電暈放電，電流柱產生，電暈放電產生的高能電子對絕緣材料和金屬導電材料分子的電離、離解和熔解起直接作用，其反應過程復雜，反應產物為金屬的氧化物等，時間稍長些金屬絲就會斷。這就是以往等離子體反應器正電極選用細金屬絲容易被燒斷的根本原因。
[0006]在同樣的高壓脈沖電源下，對鋸齒狀及針尖狀，金屬絲、金屬帶的正極制成同樣規(guī)格的等離子體反應器，所用的絕緣材料是塑料，且金屬絲、金屬帶直接固定在絕緣材料上面，讓其工作，做平行試驗，連續(xù)每日觀察檢測。發(fā)現(xiàn)工作僅20天左右，鋸齒狀及針尖狀反應器工作電流已明顯下降；尖端慢慢變鈍，所產生的等離體濃度下降，這就是鋸齒狀及針尖狀正電極的尖端這個固定點由于電暈放電而尖端最尖的部分慢慢被燒掉而變鈍不尖的結果，金屬絲反應器工作60天左右就出現(xiàn)斷絲；金屬絲燒斷處都是在金屬絲正電極與絕緣材料接觸處，這就是因為該接觸處用來把金屬絲固定在絕緣材料上的點產生電暈放電使金屬絲被燒斷，而金屬帶由于有3毫米左右的寬度而沒有斷，但與絕緣材料接觸處的金屬帶明顯變窄了。所有反應器正電極放電方向附近都有了深遏色略帶油膩壯的物質；金屬絲、金屬帶正電極與絕緣材料接觸點及其附近表面也均有黃遏色的物質，這是由于金屬絲或金屬帶在那接點處電暈放電，而產生的黃遏色物質的導電碳化膜，在與絕緣材料接觸處的不銹鋼金屬絲、金屬帶正電極有明顯腐蝕的跡象。時間再長一點就被燒斷。
[0007]上述等離子體反應器試驗表明，這類反應器由于絕緣材料耐壓值不高，隨著反應器工作時間的延長，絕緣材料表面有聚集著灰塵，水分等雜物，又是正電極金屬絲、金屬帶直接固定連接在絕緣材料上，在接壤處很容易產生電暈放電，產生電流柱，絕緣材料表面被擊穿而形成的導電碳化膜。使有效工作區(qū)的功率下降，而減少了等離子體濃度，使反應器工作效率降低；同時也對反應器的結構造成破壞，縮短了使用壽命。
[0008]例如中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?00710038821.4，發(fā)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(fā)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(qū)，收塵極兩端連接收塵極連接件，放電極連接件和收電極連接件分別連接在絕緣材料上。
[0009]又如中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?00810165890.6，發(fā)明名稱《一種高效電離驅動空氣凈化裝置的電極及電路》公開了空氣凈化裝置的電極為針尖狀電離極的技術方案。
[0010]上述兩個發(fā)明都考慮到“構成低溫等離子體反應器的放電正電極選用細金屬絲所產生等離子體濃度高，但是容易被燒斷”的現(xiàn)實，才無可奈何地選用鋸齒狀或尖針狀的正電極做成等離子體反應器。
[0011]再如中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?00610024299.X，發(fā)明名稱《電離型氣體凈化裝置》權利要求書中載明:一種電離型氣體凈化裝置由若干個相同長度的陰極和陽極兩端分別固定于絕緣板上組成，構成矩型電場；這里的陽極按行列形式排列，兩端分別垂直地固定于兩塊絕緣板上；陽極采用耐腐蝕韌性強的金屬絲，直徑為0.05?0.2mm,陰極采用銅質或不銹鋼的管子，直徑8?30cm。
[0012]上述發(fā)明的電離型氣體凈化裝置的陽極是采用耐腐蝕韌性強的金屬絲，這里的陽極按行列形式排列，兩端分別垂直地固定于兩塊絕緣板上。由于陽極與絕緣板接觸處的電暈放電，和其絕緣板表面的雜質而導電使其被擊穿，使陽極金屬絲僅僅工作幾個月就會被燒斷。
[0013]現(xiàn)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是沒有用好正電極二端連接的絕緣材料、和細金屬絲直接與絕緣板連接。由于細金屬絲直接與絕緣板連接，由于絕緣材料的絕緣性能不好，在高電壓的情況下絕緣材料絕緣性能下降而微導電，因而在連接處的那一點優(yōu)先形成電暈放電(因這個連接處正電極與形成的負電極距離最近)，慢慢地這個點就被熔化變細而最終斷裂。所以用細金屬絲容易被燒斷的根本原因就是連接正電極的絕緣材料絕緣性能不好，細金屬絲直接與絕緣板連接，在細金屬絲與絕緣板連接處產生電暈放電。反應器使用過程中，這些絕緣材料表面會有雜質的存在，在一定的高電壓下絕緣性能下降了，產生電暈放電了，因而好多廠家沒找到原因而放棄細金屬絲作正電極，選用鋸齒狀正電極或針尖狀正電極。鋸齒狀正電極或針尖狀正電極的尖端使用后會慢慢變鈍，正電極放電處的曲率半徑就變越大，起暈電壓變越高，放電電流隨之變越小，空氣凈化消毒效率當然會降越低，還會造成臭氧超標準等問題。
[0014]還有些企業(yè)就放棄掉等離子體反應器，把針尖狀正電極作成靜電放電的電子靜電吸附型凈化裝置，它只能吸附塵埃，細菌、病毒。幾乎不能分解有毒有害的有機化合物。
[0015]目前市場上空氣凈化器一般都是通過濾層過濾，活性碳吸附來凈化空氣，其濾芯要經常換，一、二個月就要換，如不及時更換，會造成二次污染。少數(shù)的用高壓靜電來殺菌消毒，可人和機器共存，它是以物理的變化方式處理污染空氣，將空氣中的污染物轉移到機器內的核心材料上(核心材料即是過濾層和活性碳)，還會造成二次污染。用臭氧、270納米以下的紫外線只是殺滅細菌病毒，不能分解去除甲醛等有機化物，且人和機器是不能共存的。單一用T12光催化來凈化空氣幾乎沒有效果。但這類凈化器卻被廣泛使用著。


【發(fā)明內容】

[0016]本發(fā)明目的在于:提供一種非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，性能可靠、工作壽命長。
[0017]本發(fā)明目的通過下述技術方案實現(xiàn):一種非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，包括反應器的外殼和由金屬絲或金屬帶構成的正電極、負電極板構成的負電極，外接風機和產生7?8千伏直流脈沖電源電壓的電源，正電極設置于兩個相鄰負電極板之間且絕緣連接，前端設有進風口，后端設有出風口，正、負電極的間距不小于發(fā)電距離的2倍，其中，
所述的正電極通過正電極連接件固定在絕緣件上，所述的絕緣件包括絕緣環(huán)；
所述正電極包括固定于正電極連接件上的η組金屬帶組，每個金屬帶組設置于兩個相鄰負電極板之間，所述的金屬帶組由不少于二條的耐氧化金屬絲或金屬帶設在同一平面內等間距排列組成，η為自然數(shù)；
所述反應器外殼通過前、后、上、下對稱設置的負電極連接片固定η+1排沿反應器的通風方向平行設置的負電極板構成負極，所述負電極板可拆卸地安裝于所述的負電極連接片上，所述的負電極連接片上設有鑲嵌絕緣件的通孔，所述的絕緣環(huán)鑲嵌在該通孔處。
[0018]本發(fā)明的正電極不與絕緣件直接接觸，避免了正電極與絕緣體連接處易產生電暈放電，產生電流柱，絕緣材料表面被擊穿而形成的導電碳化膜等現(xiàn)象。從而延長了反應器的使用壽命。直流脈沖電源電壓可以變化，一般為6-20KV，隨著電壓的變化，放電距離也隨之相應變化。
[0019]在上述方案基礎上，本發(fā)明提供了一種具體的正電極連接件，所述正電極連接件至少包括相互垂直設置的正電極連接件A和帶連接孔的正電極連接件B，所述正電極連接件A由不銹鋼螺桿和套嵌于所述不銹鋼螺桿外的多段等長金屬固定圈組成，該正電極連接件A穿過正電極連接件B的連接孔至二端的負電極連接片的鑲嵌絕緣環(huán)的通孔處與絕緣環(huán)固定；多個正電極連接件B嵌于金屬固定圈之間的間隙中，使相鄰的正電極連接件B沿通風方向等距離隔開，金屬帶組固定在正電極連接件B上。所述的不銹鋼螺桿直徑可以為5mm左右，通過所述鋁管固定圈等距離隔開相鄰的正電極連接件B。
[0020]在上述方案基礎上，所述絕緣環(huán)為氧化鋁陶瓷絕緣環(huán)，該絕緣環(huán)里端設有與正電極連接件A連接的螺絲孔，外端通過橡膠絕緣墊片向內封堵，不銹鋼螺桿的端頭緊固在該螺絲孔內，使至少一段金屬固定圈的端頭與絕緣環(huán)的里端抵頂。本發(fā)明所述正電極的連接件A兩端通過耐高壓絕緣材料連接于所述負電極連接片上；所述耐高壓絕緣材料是由氧化鋁陶瓷絕緣環(huán)和硬橡膠絕緣墊片制成，鑲嵌于所述負電極連接片的用于鑲嵌絕緣環(huán)的通孔上。陶瓷絕緣環(huán)可以是99%氧化鋁陶瓷絕緣環(huán)。
[0021]由于金屬帶組通過正電極連接件B與正電極連接件A電聯(lián),正電極連接件A的螺絲桿與絕緣環(huán)固定，這種結構可防止正電極與絕緣材料接觸處的電暈放電，同時，優(yōu)選的絕緣材料也進一步保證絕緣環(huán)耐擊穿性能，提高金屬帶組的使用壽命。
[0022]在上述方案基礎上，所述正電極連接件B是由η個不銹鋼彈簧片和二塊厚度
0.5?2.0mm招板,或厚度為0.3?1.5mm不銹鋼板通過沖壓后拼裝而成的組合件,金屬帶或金屬絲的兩端與呈上、下對應設置的不銹鋼彈片連接形成正電極組網。不銹鋼彈簧片的數(shù)量與金屬帶組的數(shù)量相同。所述正電極金屬帶組的兩端與。
[0023]在上述方案基礎上,所述的金屬固定圈為招管固定圈且管壁厚度不小于1.5mm,套在所述的不銹鋼螺桿外。
[0024]在上述方案基礎上，所述的外殼由分別連接前上、后上負電極連接片的頂蓋和分別連接前下、后下負電極連接片的底框構成，正電極連接件與頂蓋和底框的距離比正、負電極之間的放電距離長5?8mm，其中，所述正電極金屬帶組與負電極板之間的放電距離選在8?18mm,優(yōu)選放電距離為10mm。安裝方法如:所述的正電極連接件A和正電極連接件B的安裝位置距離負電極板要達到20mm以上，且該安裝位置比正電極金屬帶組與負電極板之間的放電距離大5mm以上。由于空氣的耐壓強度是3-4仟伏/mm，提供反應器工作的電源電壓設定為7-8仟伏，電源電壓變了放電距離也相應變化。
[0025]在上述方案基礎上，所述正電極金屬帶組是由耐氧化的高電阻電熱合金鎳鋅白銅金屬絲或鎳鋅白銅金屬材料制成，如牌號為CuNil5Zn21，也可以由鎳鉻合金材料制成高電阻電熱合金，每組正電極金屬帶組由不少于二條的耐氧化金屬絲或金屬帶設在同一平面內按16?26mm間距排列組成，優(yōu)選22mm,其中，所述金屬絲直徑為0.1?0.3mm,優(yōu)選0.2mm ；所述金屬帶的寬度為0.5?3mm,厚度為0.05?0.2mm,優(yōu)選的寬度為2mm,厚度是0.1Omm,所述金屬帶的端面垂直于負電極板的平板面設置。
[0026]在上述方案基礎上，所述的負電極連接片內側設有等間距凹槽，凹槽內嵌固矩形負電極板的四個頂角。
[0027]在上述方案基礎上，所述負電極板是由鋁板或不銹鋼板制成。具體地說，如果所述負電極板為招板，厚度為0.5?2.0mm,表面氧化處理；如果所述負電極板為不銹鋼板，其厚度為0.3?1.5mm。
[0028]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:
(I)本發(fā)明所設計的非熱等離子體空氣凈化消毒反應器的正電極金屬帶組是由多數(shù)條鎳鋅白銅金屬絲或鎳鋅白銅金屬帶設在同一平面內按等距離平行排列制成一個組件，空氣經過反應器時就得到了同一平面內多數(shù)條金屬絲或金屬帶產生的等離子連續(xù)的凈化處理，而不是一條的凈化處理，所以大大提高了凈化效果。
[0029](2)由于多數(shù)條鎳鋅白銅絲或鎳鋅白銅金屬帶構成的正電極的兩端是固定在正電極連接件B的不銹鋼彈片上，正電極連接件A與正電極連接件B垂直連接形成整個正電極組網。正電極連接件A兩端通過耐高電壓陶瓷絕緣環(huán)固定在負電極連接片上，多數(shù)塊負電極板的兩端四個角處分別鑲嵌固定在四塊負電極連接片的凹槽上，所以反應器的整個正極和整個負極全部都固定在同一塊負電極連接片上，負電極連接片固定在外殼上，可以說作為外殼的一部分，使反應器作為一個核心部件非常方便靈活地安裝于不同形狀、不同大小、不同處理技術的凈化器內。
[0030](3)正電極連接件B與正交設置的正電極連接件A連接，而只有正電極連接件A通過絕緣件與負電極連接片連接，在反應器一端正電極連接件A只有二根，也就是說整個反應器的正極只有四個端處與負電極連接，大大減少了正、負極的連接點，也就是大大減少了可能發(fā)生的電暈放電點。
[0031](4)正電極連接件B和正電極連接件A截面比鎳鋅白銅絲或鎳鋅白銅金屬帶要大幾十倍，所以正、負極接觸處即使絕緣件絕緣效果不理想也不會產生電暈放電。
[0032](5)再有選用的絕緣件是耐壓值很高的99%氧化鋁陶瓷和硬橡膠，它們的耐壓值分別是8-25千伏/mm和20-38千伏/mm，比空氣的耐壓值3_4千伏/mm高得多的多，陶瓷絕緣環(huán)壁厚是2.2mm,正電極連接件A與陶瓷絕緣環(huán)連接后離外殼的最小距離是6mm,正極與負極的放電距離是10mm，所以7-8千伏工作電壓絕不會造成正電極連接A與絕緣件連接處的電暈放電。也不會與外殼產生任何放電現(xiàn)象。
[0033](6)制成正電極金屬帶組的金屬細絲或金屬細帶是通過截面比其大幾十倍正電極連接件B和正電極連接件A連接,再由正電極連接件A與陶瓷絕緣環(huán)連接，由于正電極連接件A截面比金屬細絲或金屬細帶大幾十倍，其起暈電壓也比金屬細絲或金屬細帶的起暈電壓高好多倍，所以進一步保證了正電極連接件A與陶瓷絕緣環(huán)連接處不會發(fā)生電暈放電。
[0034](7)負電極板的平行設置形成了可通風區(qū)域，該通風區(qū)域離陶瓷絕緣環(huán)有較大的距離(從垂直距離來說，陶瓷絕緣環(huán)距離通風區(qū)域的距離要大于負電極板至正電極連接件A和正電極連接件B的安裝位置)，減少了空氣流過帶來的水和灰塵等而聚集沾污陶瓷絕緣環(huán)上，也就是減少了正電極連接件A與陶瓷絕環(huán)接觸處的電暈放電可能性。
[0035](8)本發(fā)明的正電極連接件A由直徑5mm的不銹鋼螺絲，加上內徑大于5mm的鋁金屬固定圈組成，固定圈的長度按減小同極性電磁場相互屏蔽作用的要求設定。這樣可以等距離隔開相鄰的正電極連接件B，安裝工藝簡單；重要的是使多數(shù)條鎳鋅白銅絲或鎳鋅白銅金屬帶構成的正電極之間的電磁場相互屏蔽作用降低到最低水平，使每根鎳鋅白銅絲或鎳鋅白銅金屬帶在直流強電場中作穩(wěn)定的電暈放電，獲得高濃度等離子體。
[0036](9)由于正電極連接件A和負電極板都是固定在負電極連接片上，這樣整體安裝時確保正電極金屬帶組置于相鄰兩個負電極板中間部位，使放電均勻；還使等離子體反應器的整體結構牢固，整個正電極金屬帶組的金屬絲或金屬帶與負電極板之間的放電距離確保恒定一樣，確保每組正電極金屬帶組，乃至每根正電極金屬絲或金屬帶工作時都能產生均勻的高濃度等離子體。
[0037]( 10)本發(fā)明的金屬外殼左右兩邊與負電極平衡部分同時兼有負電極作用，省略兩片負電極板，負電極連接片同時也兼有外殼的作用，使等離子體反應器的整體結構更緊湊，簡單，獲得了非常好的效果。
[0038](11)本發(fā)明外接直流高壓脈沖電源，直流高壓電源輸出端的正極與等離子體反應器的正電極作電連通，直流高壓電源輸出端的負極與等離子體反應器的負電極作電連通；將等離子體反應器設置在空氣消毒凈化器的進風口和風機之間，通過風機鼓風加強風流經反應器以達到理想的空器消毒凈化效果。本發(fā)明具有廣譜殺菌效果:對葡萄球菌、大腸桿菌、枯草桿菌、白念株菌、霉菌及支原體、乙肝、流感等病毒均有聞效的滅殺率。同時具有除塵、去血腥、去異味、降解甲醛、煙霧和TVOC等有機廢氣的功能。
[0039](12)安全系數(shù)要求嚴格的外接直流電源的正極高壓導線可以就近連接在任何一根正電極連接件A上，使所有鎳鋅白銅絲或鎳鋅白銅金屬帶構成的正電極全部電連通；夕卜接直流電源的負極導線連接反應器金屬外殼通地線，兼?zhèn)潆姶牌帘巫饔?，符合電磁兼容要求?br> [0040]本發(fā)明精密聯(lián)成一體，就成為一個合理的等離子體反應器，而且具有優(yōu)異的絕緣性能；具有可靠性好、工作壽命長、產生等離子體濃度高，極大地提高了空氣消毒凈化的效率。
[0041]本發(fā)明克服了“細絲容易斷線的技術難題”，終結了“寧可犧牲消毒凈化效果，放棄細金屬絲的正電極而選用鋸齒狀放電極或針尖狀放電極以換取消毒凈化器的可靠性和工作壽命的技術選擇”。
[0042]本發(fā)明配上合適的直流高壓電源及風機，在10m3室內工作30min，經檢測:白色、金黃色葡萄球菌的殺滅率為99.9% ;菌落總數(shù):< 200cfu/m3 ;異味去除率:> 96% ;懸浮粒子數(shù)3500個/!(Φ ^ 0.5 μ m);甲醛去除率達99.8%;空氣中留存臭氧量彡0.05mg/m3。節(jié)能是顯而易見的:100m3室內達到國家衛(wèi)生部關于醫(yī)院II類環(huán)境空氣消毒標準，本發(fā)明制成的空氣消毒凈化器的消耗功率為7-8W，而達到同樣效果的紫外線及臭氧的能耗至少為160W。
[0043]綜上,本發(fā)明杜絕了正電極與正電極鏈接件連接處的電暈放電，杜絕了正電極連接件與絕緣材料接觸處的電暈放電。避免了金屬細絲或金屬細帶正電極與絕緣材料的直接接觸，徹底避免了正電極金屬細絲或金屬細帶由于與絕緣材料直接接觸，在接觸處產生電暈放電導致正電極金屬絲被燒斷而縮短工作壽命。大大提高了反應器產生的等離子體濃度，也就大大提高了消毒凈化空氣的效率，可靠性好，工作壽命長，而且節(jié)能環(huán)保，沒有二次污染，是空氣凈化消毒的首選。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]圖1是本發(fā)明等離子體反應器結構示意圖；
圖2是本發(fā)明等離子體反應器立體圖；
圖3是本發(fā)明負電極平行設置在后上、后下負電極連接板上的結構示意圖；
圖4是本發(fā)明正電極連接件B結構示意圖；
圖5是本發(fā)明正電極連接件A結構示意圖；
圖6是本發(fā)明陶瓷絕緣環(huán)和硬橡膠墊片結構示意圖；
圖7是本發(fā)明正電極為金屬絲或金屬絲的放電工作示意圖； 圖8是本發(fā)明外加直流高壓電源的脈沖波形圖。
[0045]附圖中標記說明:
1-正電極金屬帶組； 2-負電極板；
3——正電極連接件A;
31—不銹鋼螺桿螺絲；
32——招管固定圈；33——與正電極連接件B的連接處；
4——正電極連接件B;
41—連接孔；42—不銹鋼彈片；
5——負電極連接片
501、502、503、504——前上、前下、后上、后下負電極連接片；
51——螺絲孔；
53——絕緣環(huán)；531——螺絲孔；
52,54——第一、第二鑲嵌絕緣環(huán)的通孔；
55-硬橡膠絕緣墊片；56-用于固定負電極板的凹槽；
6-反應器外殼:61、62-頂蓋、底框；
7——進風口；
8——出風口；
9—直流脈沖電源。

【具體實施方式】
[0046]下面請參閱說明書附圖，對本發(fā)明進一步描述。
[0047]如圖1是本發(fā)明的結構示意圖、圖2是本發(fā)明的立體圖、圖3是本發(fā)明負電極平行設置在后上、后下負電極連接板上的結構示意圖所示，一種非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，包括反應器的外殼6和由金屬絲或金屬帶構成的正電極、負電極板構成的負電極，夕卜接風機和產生7?8千伏直流脈沖電源電壓的電源9，正電極設置于兩個相鄰負電極板2之間且絕緣連接，前端設有進風口 7，后端設有出風口 8，正、負電極的間距不小于發(fā)電距離的2倍，其中，
所述的正電極通過正電極連接件固定在絕緣件上，所述的絕緣件包括絕緣環(huán)53 ；所述正電極包括固定于正電極連接件上的η組金屬帶組1，每個金屬帶組I設置于兩個相鄰負電極板2之間，金屬帶組I由不少于二條的耐氧化金屬絲或金屬帶設在同一平面內等間距排列組成，η為自然數(shù)；
所述反應器外殼6為上下頂蓋61和底框62、通過對稱設置的前上、前下、后上、后下負電極連接片501、502、503、504 (共同形成負電極連接片5)固定η+1排沿反應器的通風方向平行設置的負電極板2構成負極，所述負電極連接片5由鋁板沖壓制成，可以為氧化鋁板。如圖3所示，η+1排負電極板2可拆卸地安裝于所述的后上、后下負電極連接片503、504上，如后上負電極連接片503上設有二個鑲嵌絕緣件的通孔，為第一、第二鑲嵌絕緣環(huán)的通孔52、54，每個通孔內均鑲嵌所述的絕緣環(huán)53。
[0048]所述前上、前下、后上、后下負電極連接片501、502、503、504通過位于其四個頂點的螺絲孔51與反應器外殼6螺接。
[0049]所述正電極連接件至少包括相互垂直設置的正電極連接件A3和帶連接孔41的正電極連接件B4，所述正電極連接件A3由不銹鋼螺桿31和套嵌于所述不銹鋼螺桿31外的多段等長金屬固定圈32組成，該正電極連接件A3穿過正電極連接件B4的連接孔41至前、后二端的負電極連接片的鑲嵌絕緣環(huán)的通孔處與絕緣環(huán)53固定；多個正電極連接件B4嵌于金屬固定圈32之間的間隙33中，使相鄰的正電極連接件B4沿通風方向等距離隔開，金屬帶組I固定在正電極連接件B4上。本實施例有三個平行設置的正電極連接件B。
[0050]所述絕緣環(huán)53為氧化鋁陶瓷絕緣環(huán)，該絕緣環(huán)53里端設有與正電極連接件A3連接的螺絲孔531，外端通過橡膠絕緣墊片55向內封堵，不銹鋼螺桿31的端頭緊固在該螺絲孔531內，至少一段金屬固定圈32的端頭與絕緣環(huán)53的里端抵頂(如圖6所示)。
[0051]如圖4所示，所述正電極連接件B4是由不銹鋼彈簧片42和二塊厚度0.5?2.0mm鋁板，或厚度為0.3?1.5_不銹鋼板通過沖壓后拼裝而成的組合件，所述金屬帶或金屬絲的兩端與呈上、下對應設置的不銹鋼彈片連接形成正電極組網。
[0052]如圖5所示，所述的金屬固定圈32為鋁管固定圈且管壁厚度不小于1.5mm。
[0053]具體來說，所述正電極連接件至少包括正電極連接件A3和正電極連接件B4 ;所述正電極連接件A3為由直徑5mm的不銹鋼螺桿螺絲31和套嵌于所述不銹鋼螺桿螺絲31外且管壁不小于1.5mm的鋁管固定圈32組成；所述正電極連接件B4嵌于所述鋁管固定圈32之間的間隙中，即圖5中的與正電極連接件B的連接處33，所述鋁管固定圈32等距離隔開相鄰的所述的正電極連接件B4 ;所述正電極連接件B4為由不銹鋼彈片42和1.5mm鋁板通過沖壓后拼裝而成的組合件；在所述正電極連接件B4上設有與所述正電極連接件A3連接的連接孔41 ;在所述正電極連接件B4上設有不銹鋼彈片42 ;所述正電極金屬帶組I的兩端與呈上、下對應設置的不銹鋼彈片42連接形成正電極組。
[0054]所述正電極連接件B4中使用的不銹鋼彈片42為硬彈片即可，不限于不銹鋼材質。如圖5所示，本發(fā)明所設計的正電極連接件A3上的鋁管固定圈32，等距離隔開正電極連接件B4，固定圈32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。
[0055]正電極連接件B4、正電極連接件A3和固定圈32都是由鋁或不銹鋼材料制成。固定圈32內孔直徑大于正電極連接件A3的外徑0.2mm。
[0056]在本實施例中，所述的外殼6由分別連接前上、后上負電極連接片的頂蓋和分別連接前下、后下負電極連接片的底框構成，正電極連接件與頂蓋和底框的距離比正、負電極之間的放電距離長5?8mm，其中，所述正電極金屬帶組與負電極板之間的放電距離選在8 ?18mm0
[0057]所述正電極金屬帶組I是由耐氧化的高電阻電熱合金鎳鋅白銅金屬絲或鎳鉻合金材料制成，每組正電極金屬帶組I由不少于二條的耐氧化金屬絲或金屬帶設在同一平面內按16?26mm間距排列組成,其中，所述金屬絲直徑為0.1?0.3mm ;所述金屬帶的寬度為0.5?3mm,厚度為0.05?0.2mm,所述金屬帶的端面垂直于負電極板2的平板面設置。
[0058]所述的負電極連接片5內側設有等間距凹槽56，凹槽56內嵌固矩形負電極板2的四個頂角。
[0059]所述的正電極金屬帶組I,每個所述正電極金屬帶組I由至少二條耐氧化金屬絲或金屬帶設在同一平面內按16?26mm等距離平行排列組成，優(yōu)選按22mm等距離平行排列組成。
[0060]在上述方案基礎上，所述正電極金屬帶組I是由耐氧化的高電阻電熱合金鎳鋅白銅金屬絲或鎳鋅白銅金屬帶制成(牌號為CuNil5Zn21)，也可以由鎳鉻合金材料制成高電阻電熱合金。具體地說，如果所述正電極金屬帶組I為金屬絲，其直徑為0.1?0.3mm，最佳值為0.2mm ;如果所述正電極金屬帶組I為金屬帶，其寬度為0.5?3mm,厚度為00.05?
0.2_，所述金屬帶的端面垂直于負電極板2的平板面設置，金屬帶放電損耗時，其放電端面表面積保持不變，有效工作壽命可達10年左右。所述金屬帶優(yōu)選的寬度為2_，厚度是0.10mnin
[0061]所述正電極金屬帶組I固定于所述正電極連接件B4上，所述正電極組連接件B4的連接孔41連接與其垂直設置的所述正電極組連接件A3，并作電連通；所述正電極的連接件A3兩端通過耐高壓絕緣材料連接于所述負電極連接片5上。
[0062]正電極金屬帶組I的鎳鋅白銅金屬絲或鎳鋅白銅金屬帶的厚度與鎳鋅白銅金屬絲直徑相仿，但是鎳鋅白銅金屬帶的寬度是鎳鋅白銅金屬絲直徑的數(shù)倍。金屬帶正電極在反應器中作電暈放電時，濺射所引起的電極損耗相同的狀態(tài)下，其工作壽命也將延長數(shù)倍。
[0063]與金屬絲的正電極不同之處在于金屬帶寬度是金屬絲的二十倍左右，電暈放電引起濺射導致電極損耗后，金屬帶損耗處因缺損距離負電極遠，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。如此，電極損耗處于自我調節(jié)狀態(tài)，進一步延長其工作壽命，獲得意想不到的效果。
[0064]所述負電極板2為鋁板，厚度為0.5?2.0mm,工作壽命長，外觀亮麗；如果所述負電極板2為不銹鋼板，其厚度為0.3?1.5mm，結構輕巧牢固。若將本發(fā)明安裝完成，所述負電極板2也是個組件，多數(shù)塊間隔距離相等且平行放置。負電極板2的上、下兩端四個角鑲嵌于負電極連接片5的用于固定負電極的凹槽56上。
[0065]本發(fā)明中的負電極板2雖然也可用其它金屬板表面涂鎳鉻替代，但是性價比不如鋁板或不銹鋼板。多數(shù)條鎳鋅白銅金屬絲的正電極的電暈放電電場是沿著金屬絲的徑向向四周均勻分布；鎳鋅白銅金屬帶的正電極的電暈放電電場是沿著金屬帶兩側邊緣徑向向四周均勻分布；而鋸齒狀及針尖狀的正電極在反應器中工作時僅在頂尖處放電，放電電場極不均勻，鋸齒狀及針尖狀的頂尖處在暗室中可以看到發(fā)光亮點就是例證。在本實施例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相同，鎳鋅白銅金屬絲或鎳鋅白銅金屬帶作正電極金屬帶組I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三倍以上，而且測定的臭氧指標低于鋸齒狀或針尖狀的正電極反應器的五分之一，符合國家關于《室內空氣質量標準》中的空氣臭氧量< 0.16mg/m3的規(guī)定。
[0066]本發(fā)明按下列安裝參數(shù)進行安裝:
第一，所述的正電極連接件A和正電極連接件B的安裝位置距離負電極板要達到20mm以上，且比正電極金屬帶組與負電極板之間的放電距離大5mm以上。
[0067]第二,所述的正電極連接件A和正電極連接件B須遠離外殼15mm以上。
[0068]第三，用非熱等離子體反應器來凈化室內空氣，因空氣中有氧化能力極強的臭氧等會與一些金屬反應，所以必須選用耐氧化的金屬細絲或金屬細帶、耐氧化的鋸齒狀或尖針狀金屬作正電極材料，必須選用耐氧化金屬板作為負電極。這類非熱等離子體反應器，細金屬絲和金屬細帶電暈放電均勻，產生的電磁場密度高，產生非熱等離子體濃度就高。
[0069]本發(fā)明結構設計需要遵循以下原則:
第一要選好用好絕緣材料；
第二是減少正電極與絕緣材料的直接接觸；
第三是杜絕細金屬絲或細金屬帶直接與絕緣材料的接觸；
第四是選用耐壓值高的絕緣材料，其擊穿電壓必須大大高于發(fā)應器的工作電壓；
第五是需要合理空氣流向，使進出的空氣不經過正電極與絕緣材料接觸處，減少或避免灰塵等雜物聚集該處；
第六是控制正電極與負電極之間的放電距離。距離太近會放電，產生電流柱，距離關系到整機的安全性和功效，根據(jù)空氣耐壓強度和反應器工作電壓，如果脈沖電壓為6?20KV，則放電距離一般為6?20mm，目前大多數(shù)電子元器件、部件都能勝任。
[0070]第七是本發(fā)明中正電極鎳鋅白銅金屬絲直徑或鎳鋅白銅金屬帶厚度與寬度。正電極金屬絲直徑越細，金屬帶越薄起暈電壓越低，等離子體濃度越高；但是要兼顧機械強度及工作壽命，鎳鋅白銅金屬絲直徑是0.1?0.3_或鎳鋅白銅金屬帶厚度是0.05?0.2_為好。
[0071]第八是設計本發(fā)明各正電極間的間距。根據(jù)正電極與負電極之間的放電距離來確定，一般是放電距離的二倍以上，如果放電距離是10mm，則正電極與正電極間的距離應大于 20mm。
[0072]圖7是本發(fā)明正電極為金屬絲或金屬帶的放電工作示意圖，圖8是本發(fā)明外加直流高壓電源的脈沖波形圖。
[0073]本發(fā)明外接直流高壓電源9及風機，直流高壓電源輸出端的正極與等離子體反應器的正電極金屬帶組I作電連通，直流高壓電源9輸出端的負極與等離子體反應器的負電極板2作電連通。直流高壓脈沖電源為7至8千伏。將等離子體反應器設置在空氣消毒凈化器的進風口和風機之間，正電極金屬帶組I和負電極板2按氣流方向平行設置。不難看出，無論是正電極金屬帶組I的金屬絲或金屬帶，對于負電極板2放電都要比鋸齒狀或針尖狀正電極的反應器均勻得多。本發(fā)明能對室內空氣在動態(tài)狀況下作全天候消毒凈化，對人體和電器設備無任何危害。
[0074]本發(fā)明的殺菌原理:采用雙極等離子體靜電場對帶負電細菌分解與擊破，將塵埃極化并吸附，再組合藥物浸潰型活性炭、靜電網、光觸媒催化裝置等組件進行二次殺菌過濾，經過處理的潔凈空氣大量快速循環(huán)流動，使受控環(huán)境保持在“無菌無塵室”標準。
[0075]本發(fā)明的殺菌效果:殺菌快速徹底，對空氣中自然菌殺菌率30分鐘達到100%，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌40分鐘內達到99%以上。開機45分鐘空氣沉降菌(15 CFU/皿？?30MIN、空氣中浮游菌< 800個/m&sup3 ;空氣潔凈度達到30萬等級(IS09級標準)以上，最高可達到百級。
[0076]另外，還能分解甲醛、甲苯、氡、氨氣、一氧化氮、煙氣、二惡英、TVOC等有毒有害的有機化合物質，分解后經重新組合成水、二氧碳、氧氣等無毒無害的無機物質。等離子體反應器內的高能電磁場，能吸附擊毀除去不同um粒徑的顆粒物，除去PM2.5，具有非常好的凈化效果。
【權利要求】
1.一種非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，包括反應器的外殼(6)和由金屬絲或金屬帶構成的正電極、負電極板構成的負電極，外接風機和產生7?8千伏直流脈沖電源電壓的電源(9)，正電極設置于兩個相鄰負電極板(2)之間且絕緣連接，前端設有進風口(7)，后端設有出風口(8)，其特征在于，正、負電極的間距不小于發(fā)電距離的2倍，其中， 所述的正電極通過正電極連接件固定在絕緣件上，所述的絕緣件包括絕緣環(huán)(53)； 所述正電極包括固定于正電極連接件上的η組金屬帶組(I )，每個金屬帶組(I)設置于兩個相鄰負電極板(2)之間，金屬帶組(I)由不少于二條的耐氧化金屬絲或金屬帶設在同一平面內等間距排列組成，η為自然數(shù)； 所述反應器外殼(6)通過前、后、上、下對稱設置的負電極連接片(5)固定η+1排沿反應器的通風方向平行設置的負電極板(2)構成負極，所述負電極板(2)可拆卸地安裝于所述的負電極連接片(5)上，所述的負電極連接片(5)上設有鑲嵌絕緣件的通孔，所述的絕緣環(huán)(53)鑲嵌在該通孔處。
2.根據(jù)權利要求1所述的非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，其特征在于，所述正電極連接件至少包括相互垂直設置的正電極連接件A (3)和帶連接孔(41)的正電極連接件B(4)，所述正電極連接件A (3)由不銹鋼螺桿(31)和套嵌于所述不銹鋼螺桿(31)外的多段等長金屬固定圈(32)組成，該正電極連接件A (3)穿過正電極連接件B (4)的連接孔(41)至二端的負電極連接片的鑲嵌絕緣環(huán)的通孔處與絕緣環(huán)(53)固定；多個正電極連接件B (4)嵌于金屬固定圈(32)之間的間隙(33)中，使相鄰的正電極連接件B (4)沿通風方向等距離隔開，金屬帶組(I)固定在正電極連接件B (4)上。
3.根據(jù)權利要求2所述的非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，其特征在于，所述絕緣環(huán)(53)為氧化鋁陶瓷絕緣環(huán)，該絕緣環(huán)(53)里端設有與正電極連接件A (3)連接的螺絲孔(531)，外端通過橡膠絕緣墊片(55)向內封堵，不銹鋼螺桿(31)的端頭緊固在該螺絲孔(531)內，至少一段金屬固定圈(32)的端頭與絕緣環(huán)(53)的里端抵頂。
4.根據(jù)權利要求2所述的非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，其特征在于，所述正電極連接件B (4)是由不銹鋼彈簧片(42)和二塊厚度0.5?2.0mm鋁板，或厚度為0.3?1.5mm不銹鋼板通過沖壓后拼裝而成的組合件，所述金屬帶或金屬絲的兩端與呈上、下對應設置的不銹鋼彈片連接形成正電極組網。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，其特征在于， 所述的金屬固定圈(32)為招管固定圈且管壁厚度不小于1.5mm。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，其特征在于，所述的外殼(6)由分別連接前上、后上負電極連接片的頂蓋和分別連接前下、后下負電極連接片的底框構成，正電極連接件與頂蓋和底框的距離比正、負電極之間的放電距離長5?8mm，其中，所述正電極金屬帶組與負電極板之間的放電距離選在8?18mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，其特征在于，所述正電極金屬帶組(I)是由耐氧化的高電阻電熱合金鎳鋅白銅金屬絲或鎳鉻合金材料制成，每組正電極金屬帶組(I)由不少于二條的耐氧化金屬絲或金屬帶設在同一平面內按16?26mm間距排列組成，其中，所述金屬絲直徑為0.1?0.3mm ;所述金屬帶的寬度為0.5?3mm，厚度為0.05?0.2mm,所述金屬帶的端面垂直于負電極板(2)的平板面設置。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，其特征在于，所述的負電極連接片(5)內側設有等間距凹槽(56)，凹槽(56)內嵌固矩形負電極板(2)的四個頂角。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，其特征在于，所述的正電極金屬帶組(I)，每個所述正電極金屬帶組(I)由至少二條耐氧化金屬絲或金屬帶設在同一平面內按16?26mm等距離平行排列組成。
10.根據(jù)權利要求1所述的非熱等離子體空氣凈化消毒反應器，其特征在于，所述負電極板是由招板或不銹鋼板制成，為招板時，厚度為0.5?2.0mm,表面氧化處理為不銹鋼板，其厚度為0.3?1.5mm。
【文檔編號】A61L9/22GK104127907SQ201410383495
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權日:2014年8月6日
【發(fā)明者】吳志梯, 陳軍 申請人:上海侃億諾紡織品有限公司