專利名稱：隧道空氣消毒凈化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空氣消毒凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及隧道空氣消毒凈化器。
背景技術(shù)：
目前隧道內(nèi)空氣污染物主要是機動車排出的廢氣和塵埃，包括C0、N0x和HC。近來 定海的東山隧道口有人反映“隧道內(nèi)灰塵廢氣比較嚴(yán)重，特別是大型柴油機車開過廢氣更 多，車窗玻璃上出現(xiàn)白蒙蒙污染物一片，人感到壓抑不舒服。”據(jù)查核，東山隧道裝有單向排 風(fēng)的風(fēng)機2組共8臺。排風(fēng)機能夠排出廢氣和灰塵，但是風(fēng)機本身存在著弊端噪音大，電 耗高。其它類似問題多有發(fā)生。為此，業(yè)內(nèi)人士進行研究改進，例如申請?zhí)柺?00810201240. 2，申請日 2008. 10. 16，發(fā)明名稱為《隧道空氣污染物凈化裝置》，公開了一種隧道空氣污染物凈化裝 置，包括靜電除塵模塊、空氣循環(huán)模塊、三效催化模塊、測控模塊、至少一個凈化模塊和至 少一個吸附模塊，其中靜電除塵模塊的輸入端接收隧道空氣，靜電除塵模塊的輸出端分別 連接凈化模塊的輸入端和空氣循環(huán)模塊的進氣口，凈化模塊的輸出端連接吸附模塊的輸入 端，吸附模塊的輸出端分別連接空氣循環(huán)模塊的排氣口和三效催化模塊的輸入端，三效催 化模塊的輸出端和空氣循環(huán)模塊的排氣口直接排放至大氣。測控模塊分別連接靜電除塵模 塊的輸入端、三效催化模塊的輸出端和空氣循環(huán)模塊的輸出端。該發(fā)明的靜電除塵模塊包括用高壓電源驅(qū)動的靜電場單元及噴淋清洗單元；凈化 模塊包括初級加熱室和CO凈化室；吸附模塊包括次級加熱室和CO凈化室；三效催化模塊 包括三效催化劑、催化加熱單元。它凈化CO、NOj^n HC有60%以上；但是，凈化室和吸附室 要以耐高溫材料制成，雖然有測控模塊避免溫度失控現(xiàn)象的發(fā)生，通過測控模塊進行檢測、 自動控制以及安全預(yù)警。但是那么多的加熱室和加熱單元，對于處理風(fēng)量達36-72萬M3/h 耗電之大可想而知；同時，年長月久測控模塊的溫度控制也不可能萬無一失。還有，靜電除 塵器用一星期就沖洗；大量的催化劑、活性碳每隔3-12個月必須更換。這不僅設(shè)備龐大， 占地多，能耗大、維護費用高，安裝、使用也不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種等離子體和自由基雙重降解揮發(fā) 性有機化合物、污染物，結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、節(jié)能，可靠性好、工作壽命長的隧道空氣消毒 凈化器。為了達到上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的隧道空氣消毒凈化器，包括等離子體反應(yīng)器、 脈沖電源、風(fēng)機組件、控制器、進風(fēng)口、出風(fēng)口和外殼，進風(fēng)口和出風(fēng)口各設(shè)有空氣過濾器， 等離子體反應(yīng)器和風(fēng)機組件設(shè)置在氣流之中，控制器的兩個輸出端分別與脈沖電源、風(fēng)機 組件的電源控制端電連接。所述的等離子體反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有正電極和負(fù)電極，正電極是由若 干條耐氧化的金屬帶設(shè)在同一平面內(nèi)按等距離平行排列制成一個組件，共計η組(η為50 以內(nèi)整數(shù))。所述的負(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TiO2，共計n+1塊。根據(jù)反應(yīng)器功率要求還設(shè)有若干條由鋁棒或不銹鋼條制成的阻止微放電導(dǎo)電 軌，阻止微放電導(dǎo)電軌上設(shè)有等距離排列的凸部，所述的正電極的兩端是分別固定在相對 應(yīng)導(dǎo)電軌上的凸部頂端，阻止微放電導(dǎo)電軌的兩端各設(shè)置一個導(dǎo)電軌絕緣支架固定在所述 的反應(yīng)器外殼相對應(yīng)安裝孔中；若干條阻止微放電導(dǎo)電軌用耐氧化導(dǎo)線作電連通。優(yōu)選地所述的脈沖電源內(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，脈沖變壓器的高壓輸出端正極接等離子體反應(yīng)器的正電極，高 壓輸出端負(fù)極與等離子體反應(yīng)器的負(fù)電極連通接地；所述的脈沖發(fā)生器內(nèi)設(shè)有的振蕩器、 誤差放大器、PWM比較器及開關(guān)管，脈沖變壓器與脈沖發(fā)生器內(nèi)的開關(guān)管是單端反激式逆變 器設(shè)置的。優(yōu)選地所述的阻止微放電導(dǎo)電軌的凸部是上下對稱兩個設(shè)為一組，每根阻止微放 電導(dǎo)電軌的凸部設(shè)η組，凸部頂端設(shè)置向外側(cè)彎頭；所述的正電極兩端設(shè)有不銹鋼連接框， 不銹鋼連接框中間沖成方孔，所述的凸部頂端彎頭套入不銹鋼連接框方孔內(nèi)；凸部是厚度 0. 3 Imm的不銹鋼彈性片。優(yōu)選地所述的負(fù)電極靠反應(yīng)器外殼邊的上、下兩端各設(shè)一個凸出的負(fù)電極固定 梢，反應(yīng)器外殼對應(yīng)處開凹槽對接緊固。優(yōu)選地所述的脈沖變壓器設(shè)有一個多槽絕緣線圈骨架，次級線圈是分三段至五段 繞制在多槽絕緣線圈骨架相對應(yīng)的凹槽內(nèi)串聯(lián)而成；每段線包的上端各設(shè)有一個高壓快恢 復(fù)二極管，高壓快恢復(fù)二極管的正極接在低電位線包的末端，高壓快恢復(fù)二極管的負(fù)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(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)計用鐵基超微晶鐵心，也可以設(shè)置鐵氧體磁心。優(yōu)選地所述的每組上下對稱的兩個凸部彎頭處是按同極性屏蔽效應(yīng)距離設(shè)計的， 相鄰兩根正電極的金屬帶之間距離范圍是按16 26mm排列；所述的正電極與負(fù)電極之間 的放電距離設(shè)計范圍是8 18mm。優(yōu)選地所述的脈沖發(fā)生器內(nèi)的振蕩器、誤差放大器和PWM比較器及開關(guān)管是制成 一個模塊；也可以選用開關(guān)電源控制集成電路ICI包括開關(guān)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(guān)電源ICl包括MC33374制成。優(yōu)選地所述的正電極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；或所述的正電極是Ti3Al為基 的鈦合金材料制成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果本發(fā)明所述的正電極是由若干條耐氧化的金屬帶制成，負(fù)電極是鋁板制成，還設(shè) 有若干條由鋁棒或不銹鋼條制成的阻止微放電導(dǎo)電軌，正電極的兩端是分別固定在相對應(yīng) 的兩根阻止微放電導(dǎo)電軌的凸部頂端，阻止微放電導(dǎo)電軌的兩端設(shè)置導(dǎo)電軌絕緣支架固定 在外殼相對應(yīng)安裝孔中。所以與現(xiàn)有技術(shù)相比，其微放電效應(yīng)被阻止，使每根耐氧化的金屬 帶在直流強電場中作穩(wěn)定的電暈放電，獲得高強度等離子體。本發(fā)明的金屬外殼左右兩邊與負(fù)電極平衡部分同時兼有負(fù)電極作用，省略兩片負(fù) 電極板，使等離子體反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)更緊湊、簡單。開發(fā)本發(fā)明重點關(guān)注的是正電極的 金屬帶在反應(yīng)器中作電暈放電時，引起濺射導(dǎo)致電極損耗后，金屬帶損耗處因缺損后距離 負(fù)電極板拉遠，放電電流自然減?。环粗饘賻p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(diào)節(jié)狀態(tài)，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。特別強調(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脈沖高壓電場中不影響電暈放電。當(dāng) 等離子體反應(yīng)器作電暈放電時，反應(yīng)區(qū)發(fā)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(yīng)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(yīng)區(qū)發(fā)出的紫外線波長峰值位 于357nm是符合這一條件的。這樣一來，紫外光源就可省掉，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。二氧化鈦(TiO2)光催化凈化技術(shù)是高科技前沿凈化技術(shù)。光觸媒是利用光源做 催化反應(yīng)促進有機物分解的光半導(dǎo)體物質(zhì)，二氧化鈦在紫外光線作用下，光源的能量激發(fā) TiO2周圍的氣體分子產(chǎn)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(zhì)與部分無機物質(zhì)，產(chǎn)生具有強氧化能力的空穴，其能量相當(dāng)于15000K的高 溫；自由基還能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，使細(xì)胞質(zhì)流失，進而氧化細(xì)胞核，而殺死細(xì)菌。它可以直 接殺滅細(xì)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(jié)果表 明光觸媒對常見的細(xì)菌的殺滅率在99%以上。本發(fā)明的光觸媒二氧化鈦(TiO2)光催化凈化技術(shù)，是依靠等離子體反應(yīng)器本身產(chǎn) 生紫外線的照射催化作用，避免紫外線放電燈容易損壞及耗電大的弊端；特別是彌補了它 對顆粒污染物無所作為的缺陷，卻使殺滅細(xì)菌和分解有機物效果加倍。本發(fā)明提供的是設(shè)有金屬帶一板結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的隧道空氣消毒凈化器，負(fù)電極板 的兩面敷設(shè)納米級TiO2,消毒因子是低溫等離子體加激發(fā)TiO2所產(chǎn)生的自由基。等離子體 和自由基也是雙重降解揮發(fā)性有機化合物、污染物，反應(yīng)器內(nèi)的高壓靜電場能吸附顆粒污 染物；結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、節(jié)能，可靠性好、工作壽命長。本發(fā)明的高壓脈沖電源輸出端的正極與等離子體反應(yīng)器的正電極作電連通，高壓 電源輸出端的負(fù)極與等離子體反應(yīng)器的負(fù)電極(外殼)作電連通；將等離子體反應(yīng)器及風(fēng) 機組件設(shè)置在進風(fēng)口和出風(fēng)口之間。在控制器內(nèi)設(shè)有時間控制程序，把隧道內(nèi)被污染空氣 在等離子體反應(yīng)器內(nèi)消毒凈化。安裝時把隧道空氣消毒凈化器的進風(fēng)口或出風(fēng)口順氣流與 主隧道、風(fēng)道、風(fēng)井、風(fēng)塔對接就可以使用。等離子體反應(yīng)器在外加電場的作用下作電暈放電，產(chǎn)生大量攜能電子轟擊空氣中 污染物的分子，使其電離、離解和激發(fā)，引發(fā)一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污 染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵涡》肿拥陌踩珶o機物，使有毒的有機有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無毒無害或低毒無機 物。當(dāng)高能電子同氣體分子碰撞時，發(fā)生一系列基元物化過程-氣體分子電離、分解、 電子態(tài)、振動態(tài)激發(fā)，從而產(chǎn)生各種活性自由基(0H、0、H20、H202、O3等)。本發(fā)明用這些活 性自由基對有害氣體CO、SO2, NOx的氧化、分解過程反應(yīng)如下
等離子體作用
H2O- Η+0Η"或 H20+e (激發(fā))- H++0H"+e等離子體作用
O2- 0+0"0>e+H20 — 20F ( α -OF)02+0++e — O3
等離子體作用N2+02+e —鞏 2N0+0 ^_ 2N02Ν02+0Η — HNO3CO+OH — C02+H C0+03 — C02+02C02+H20 — H2CO3上述化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果生成的是無毒的簡單氣體分子和H2CO3，其中0_是負(fù)離子被 稱為空氣維它命。O3少量有滅菌、降解有毒有機體作用，其它如0)2、02也屬無毒氣體。空氣 中的固體粉塵在離子轉(zhuǎn)化過程中殺滅病毒、細(xì)菌后，被吸附在帶負(fù)電的等離子體反應(yīng)器的 金屬板表面，從而達到消毒凈化、清新空氣目的。根據(jù)試驗報告，本發(fā)明具有廣譜殺菌效果對金黃色葡萄球菌、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。同時具有吸附可吸入 顆粒物、去異味、降解甲醛、煙霧和TVOC等有機廢氣的功能。報告載明，在IOOm3室內(nèi)工作 30min，經(jīng)檢測白色、金黃色葡萄球菌的殺滅率為99. 98% ；菌落總數(shù)200cfu/m3 ；異味 去除率彡96% ；懸浮粒子數(shù)彡350個/1(Φ彡0.5 μ m)；甲醛去除率達96%以上；空氣 中留存臭氧量彡0. 02mg/m3。節(jié)能是顯而易見的100m3室內(nèi)達到國家衛(wèi)生部關(guān)于醫(yī)院II類環(huán)境空氣消毒標(biāo) 準(zhǔn)，本發(fā)明制成的空氣消毒凈化器的消耗功率為7-8W ；對于每小時處理長隧道360000M3 風(fēng)量測算，等離子體反應(yīng)器耗電總量不會超過2800W。本發(fā)明所產(chǎn)生的等離子體與二氧化鈦光催化的自由基作為新型空氣消毒凈化因 子，它們均能高效殺滅細(xì)菌病毒，降解揮發(fā)性有機化合物及CO、NOx和HC ；尤其是等離子體 反應(yīng)器內(nèi)含高壓脈沖靜電場，還能吸附粒徑小至0. 01 μ m顆粒物?？梢?，本發(fā)明對于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員是非顯而易見的，并能夠產(chǎn)生預(yù)想不 到的技術(shù)效果。


圖1是本發(fā)明隧道空氣消毒凈化器剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器半剖面的立體結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的阻止微放電導(dǎo)電軌結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的脈沖電源的電原理圖；圖5是本發(fā)明的脈沖變壓器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的脈沖變壓器電路圖；圖7是本發(fā)明脈沖變壓器輸出高壓放電電流波形圖。主要部件附圖標(biāo)記說明1-等離子體反應(yīng)器 2-脈沖電源3-風(fēng)機組件4-控制器5-進風(fēng)口6-出風(fēng)口8-外殼9-空氣過濾器11-中效空氣過濾器
101-正電極102-負(fù)電極103-阻止微放電導(dǎo)電軌
105-導(dǎo)電軌絕緣支架108-反應(yīng)器外殼109-凸部
110-不銹鋼連接框111-負(fù)電極固定梢
201-EMC濾波器202-整流電路203-濾波電路
204-脈沖發(fā)生器205-脈沖變壓器206-電流檢測電路
211-初級絕緣線圈骨架212-多槽絕緣線圈骨架213-高壓導(dǎo)線
214-初級線圈215-次級線圈216-磁芯
217-高壓快恢復(fù)二極管218-磁氣隙
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的詳細(xì)描述。實施例1 圖1是本發(fā)明隧道空氣消毒凈化器剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的等離子體反 應(yīng)器半剖面的立體結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的阻止微放電導(dǎo)電軌結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明包括等 離子體反應(yīng)器1、脈沖電源2、風(fēng)機組件3、控制器4、進風(fēng)口 5、出風(fēng)口 6和外殼8，進風(fēng)口 5 和出風(fēng)口 6各設(shè)有空氣過濾器9，等離子體反應(yīng)器1和風(fēng)機組件3設(shè)置在氣流之中，控制器 4的兩個輸出端分別用導(dǎo)線7與脈沖電源2、風(fēng)機組件3的電源控制端電連接。所述的反應(yīng) 器1內(nèi)設(shè)有正電極101和負(fù)電極102，正電極101是由若干條耐氧化的金屬帶設(shè)在同一平 面內(nèi)按等距離平行排列制成一個組件，共計η組(η為50以內(nèi)整數(shù))；所述的負(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TiO2，共計η+1塊；根據(jù)反應(yīng)器功 率要求還設(shè)有若干條由鋁棒或不銹鋼條制成的阻止微放電導(dǎo)電軌103，阻止微放電導(dǎo)電軌 103上設(shè)有等距離排列的凸部109，所述的正電極101的兩端是分別固定在相對應(yīng)導(dǎo)電軌上 的凸部109頂端，阻止微放電導(dǎo)電軌103的兩端各設(shè)置一個導(dǎo)電軌絕緣支架105固定在所 述的反應(yīng)器外殼108相對應(yīng)安裝孔中；若干條阻止微放電導(dǎo)電軌103用耐氧化導(dǎo)線作電連 通。風(fēng)機組件3的風(fēng)口與擋風(fēng)板12氣密安裝。等離子體反應(yīng)器1的進風(fēng)口端可加設(shè)中效 空氣過濾器11，可減輕等離子體反應(yīng)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(jié)構(gòu)正電極的反應(yīng)器，正、負(fù)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(yīng)器所產(chǎn)生的等離 子體濃度是鋸齒狀或針尖狀正電極的反應(yīng)器的二倍以上，而且測定的臭氧指標(biāo)只是鋸齒 狀或針尖狀的正電極反應(yīng)器的四分之一，符合國家關(guān)于《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的臭氧量 (0. 16mg/m3 的規(guī)定。反應(yīng)器外殼108可以是涂鋅、鎳等耐氧化層的鐵板，還可用鋁或不銹鋼板軋制而 成。必須說明的是本發(fā)明的反應(yīng)器外殼108與負(fù)電極102平行的兩邊還兼任負(fù)電極功能， 不但結(jié)構(gòu)精巧簡單，節(jié)省材料；而且整體牢固，性能穩(wěn)定。本發(fā)明所述的阻止微放電導(dǎo)電軌103的凸部109是上下對稱的兩個設(shè)為一組，每 根阻止微放電導(dǎo)電軌103的凸部109設(shè)η組，凸部109頂端設(shè)置向外側(cè)彎頭；所述的正電極 101兩端設(shè)有不銹鋼連接框110，不銹鋼連接框110中間沖成方孔，方孔寬度按正電極101 和凸部109的彎頭設(shè)計配合。所述的凸部109頂端彎頭套入不銹鋼連接框110方孔內(nèi)；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(shè)計長度加工好，再把兩端的不銹鋼連接框110套入相應(yīng)的阻止微放電導(dǎo)電軌的 凸部109彎頭，操作簡便，技術(shù)指標(biāo)一致性好。實施例2 圖4是本發(fā)明的脈沖電源電原理圖；圖5是本發(fā)明的脈沖變壓器結(jié)構(gòu)示意圖；圖 6是本發(fā)明的脈沖變壓器電路圖。圖中所示脈沖電源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的高 壓輸出端正極接等離子體反應(yīng)器1的正電極101，高壓輸出端負(fù)極與等離子體反應(yīng)器1的負(fù) 電極102連通接地。脈沖發(fā)生器204內(nèi)設(shè)有的振蕩器、誤差放大器、PWM比較器及開關(guān)管， 脈沖變壓器205與脈沖發(fā)生器204內(nèi)的開關(guān)管是單端反激式逆變器設(shè)置的。脈沖電源2與 等離子體反應(yīng)器正電極101用高壓導(dǎo)線213連接。脈沖變壓器205與脈沖發(fā)生器204內(nèi)的 開關(guān)管是單端反激式逆變器設(shè)置的。本發(fā)明所設(shè)計的脈沖電源中的脈沖發(fā)生器與脈沖變壓器按反激式逆變器設(shè)置，獲 得高頻窄脈沖驅(qū)動電流，在呈容性的等離子體反應(yīng)器工作中不會出現(xiàn)打火之類故障。必須 說明的是，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)斷時使存儲在脈沖變壓器初級繞組內(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)閉時脈沖變壓器的次級才 導(dǎo)通輸出，因而脈沖電源的半導(dǎo)體開關(guān)管工作是安全的，保護電路只作輔助用。此設(shè)計可靠 性高，開關(guān)管可以選用耐壓600V的普通功率半導(dǎo)體管。實施例3 本發(fā)明所述的負(fù)電極102靠反應(yīng)器外殼108邊的上、下兩端各設(shè)一個凸出的負(fù)電 極固定梢111，反應(yīng)器外殼108對應(yīng)處開凹槽對接緊固。負(fù)電極鋁板厚度設(shè)1 2. 0mm，表 面氧化處理，工作壽命長，外觀亮麗?；蛑瞥韶?fù)電極102的不銹鋼板厚度0. 5 1. 5mm。實 施中用焊接技術(shù)，有翹邊現(xiàn)象出現(xiàn)。把負(fù)電極102彎邊擰鑼釘會出現(xiàn)裝配誤差，工藝上都不 如本優(yōu)先實施例。所述的負(fù)電極102的兩面敷設(shè)納米級TiO2是帶隙能3. 2eV的銳鈦礦型 催化劑。本發(fā)明所述的正電極101是由耐氧化的高電阻電熱合金鎳鉻金屬帶制成，也可以 是鐵鉻鋁合金材料制成。正電極101的金屬帶寬度是0. 5 3mm，厚度是0. 05 0. 3mm,金 屬帶厚度是0. 05 0. 3mm的端面對準(zhǔn)負(fù)電極102的平板面設(shè)置。厚度越薄，起暈電壓越低， 產(chǎn)生的等離子體濃度高；但是機械強度差。設(shè)計中取0.08 0.12mm效果佳。金屬帶正極 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8-12年。本實施例的另一種 技術(shù)方案是所述的正電極101是由鐵鉻鋁材料制成金屬帶，外形尺寸與上述方案相同，只 是成本略低，帶有磁性，性能稍差。實施例4 圖5中，本發(fā)明所述的脈沖變壓器205設(shè)有一個多槽絕緣線圈骨架212，次級線圈215是分三段至五段繞制在多槽絕緣線圈骨架212相對應(yīng)的凹槽內(nèi)串聯(lián)而成；每段線包的 上端各設(shè)有一個高壓快恢復(fù)二極管217，高壓快恢復(fù)二極管217的正極接在低電位線包的 末端，高壓快恢復(fù)二極管217的負(fù)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(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。磁芯 216最佳設(shè)計用鐵基超微晶鐵心，也可以設(shè)置鐵氧體磁心。脈沖變壓器205的輸出端設(shè)有 高壓導(dǎo)線213與等離子體反應(yīng)器1的正極連接。高壓快恢復(fù)二極管217的耐電壓參數(shù)至少 是12KV，恢復(fù)時間小于SOnS ；初級線圈214是繞在初級絕緣線圈骨架211內(nèi)，初級絕緣線圈 骨架211和多槽絕緣線圈骨架212的內(nèi)孔中設(shè)有鐵基超微晶鐵心216作電磁耦合。鐵基超 微晶鐵心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。高壓快恢復(fù)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(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。 脈沖變壓器205輸出低電位端設(shè)有電流檢測電路206，將檢測到的脈沖變壓器205 輸出電流信號送入脈沖發(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比較器及開關(guān)管。振蕩器、誤差放大器、PWM比較器及開關(guān)管是設(shè)置在一個模塊內(nèi)的，也 可以集成在集成電路ICl內(nèi)，ICl內(nèi)的開關(guān)管D極接脈沖變壓器205初級繞組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(shè)置的。脈沖變壓器205與集成電路ICl內(nèi)的開關(guān)管是單端反激式逆變器設(shè)置的。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的次級線圈 異名端b2連接，光耦I(lǐng)C2輸出端3腳接整流電路202的負(fù)輸出端，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I(lǐng)C2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 作時被損壞、老化、短路時的異常狀態(tài)信號電流經(jīng)過處理，PWM比較器的輸出脈寬為零，開關(guān) 管被關(guān)閉，實現(xiàn)自動保護。同樣，當(dāng)?shù)入x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，控制開關(guān)管導(dǎo)通時間，實現(xiàn)自動調(diào)整脈沖電源2輸出功率。本發(fā)明所述的脈沖發(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) 后與初級線圈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C4 與瞬變二極管D5并連。快恢復(fù)二極管D6的正極與開關(guān)管漏極連接。瞬變二極管D5吸收 脈沖發(fā)生器204關(guān)斷時產(chǎn)生的反向超過閾值的峰值電壓，起箝位作用。本實施例當(dāng)市電電 壓為220V時，瞬變二極管D5優(yōu)選1. 5KE250A型，工作電流4. 2k,限幅電壓237—263V。整 流電路202是由二極管D1、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)。本發(fā)明脈沖電源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中的開關(guān)管被PWM脈沖激勵而導(dǎo)通時，次級高壓快恢復(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初級線圈的兩端，此時初級線圈214相當(dāng)于一個純電感，流過初級線圈214的電流線性上升，電源能量以磁能形式存儲在初 級線圈214的電感中；當(dāng)開關(guān)管截止時，由于電感電流不能突變，初級線圈214兩端電壓極 性瞬間反向，次級線圈215上的電壓極性顛倒使高壓快恢復(fù)二極管217正向?qū)?，初級線圈 214儲存的能量傳送到次級線圈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1作電暈放電。圖7是本發(fā)明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上測得的。數(shù)字式示波器顯 示表明脈沖占空比為16%，脈沖寬度是3uS，脈沖上升時間為70nS。本發(fā)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(yīng)器1的電暈放電穩(wěn)定。實施例5 本發(fā)明所述的負(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Ti02。特別強調(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僅3-4 μ m，層面薄，在18KVP_P窄脈沖高壓電場中不影 響電暈放電。當(dāng)?shù)入x子體反應(yīng)器作電暈放電時，反應(yīng)區(qū)發(fā)出的藍光含有紫外線，紫外光源就 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。實施例6 本發(fā)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(yīng)距離設(shè) 計的，每根正電極101的金屬帶之間距離范圍是按16 26mm排列。正電極101與負(fù)電極 102之間的放電距離設(shè)計范圍是8 18mm。正電極101與負(fù)電極102之間的距離是根據(jù)外 加高壓電源的電場強度設(shè)定的。本發(fā)明最佳設(shè)計是正電極101是由若干條鎳鉻金屬帶設(shè)在同一平面內(nèi)，相鄰兩根 正電極101最佳值按22mm等距離排列制成一個組件；正電極101與負(fù)電極102之間的最佳 放電距離是12mm。實施例7 所述的脈沖發(fā)生器204內(nèi)的振蕩器、誤差放大器和PWM比較器及開關(guān)管是制成 一個模塊；也可以選用開關(guān)電源控制集成電路ICI包括開關(guān)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(guān)電源ICl包括MC33374制成。實施例8 本發(fā)明所述的正電極101金屬帶最佳寬度是2mm，厚度是0. 08mm。正電極101金屬帶是鎳鉻金屬帶，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；它的最高使用溫度是1400°C，耐氧 化。正電極101是Ti3Al為基的鈦合金材料制成。鈦鋁化合物為基的鈦合金。與一般 鈦合金相比，鈦鋁化合物為基的Ti3Al(a2)和TiAl(Y)金屬間化合物的最大優(yōu)點是高溫 性能好，最高使用溫度分別為816°C和982°C，抗氧化能力強、抗蠕變性能好和重量輕。本發(fā)明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。等離子體對細(xì)菌細(xì)胞膜構(gòu)成嚴(yán)重?fù)舸┖推茐?；再是它能打開氣體分子鍵，生成單 原子分子、負(fù)氧離子、OH離子和自由氧原子、H2O2等自由基，具有極強的活化和氧化能力。它 對細(xì)菌、病毒具有很強的殺傷力；它還能分解甲醛、苯、氡、氨氣、一氧化碳、煙氣、TVOC等高分子有毒有機物，轉(zhuǎn)化成低分子無毒無味的無機物，如炭、水等；內(nèi)部設(shè)置的等離子體反應(yīng) 器含靜電場，能吸附小至0. 01 μ m粒徑的顆粒物，進一步凈化空氣。本發(fā)明再加上二氧化鈦(TiO2)光催化在等離子體反應(yīng)器發(fā)出的紫外光線作用下， 激發(fā)TiO2周圍的氣體分子產(chǎn)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(zhì)與部分無機物質(zhì)，達到殺菌，除臭，空氣凈化加倍的效果。本發(fā)明使用范圍主要是隧道、地鐵、地下車庫，也可用于影劇院、火車、汽車、艦船 等公共場所及家庭的空氣消毒凈化。以上所述，僅僅是參照附圖的實施例對本發(fā)明作了進一步說明，并非對本發(fā)明的 限定。在本發(fā)明的技術(shù)理念范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以按上述揭示的阻止微放電技術(shù)、負(fù) 電極板涂敷二氧化鈦、窄脈沖電源等內(nèi)容作出包括材質(zhì)在內(nèi)的各種方式簡單變形或等同替 代，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。不言而喻，都屬于本發(fā)明的技術(shù)理念范圍內(nèi)的，并不 會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書定義的范圍。
權(quán)利要求
隧道空氣消毒凈化器，包括等離子體反應(yīng)器(1)、脈沖電源(2)、風(fēng)機組件(3)、控制器(4)、進風(fēng)口(5)、出風(fēng)口(6)和外殼(8)，進風(fēng)口(5)和出風(fēng)口(6)各設(shè)有空氣過濾器(9)，等離子體反應(yīng)器(1)和風(fēng)機組件(3)設(shè)置在氣流之中，控制器(4)的兩個輸出端分別與脈沖電源(2)、風(fēng)機組件(3)的電源控制端電連接，其特征在于所述的等離子體反應(yīng)器(1)內(nèi)設(shè)有正電極(101)和負(fù)電極(102)，正電極(101)是由若干條耐氧化的金屬帶設(shè)在同一平面內(nèi)按等距離平行排列制成一個組件，共計n組(n為50以內(nèi)整數(shù))；所述的負(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TiO2，共計n+1塊；根據(jù)反應(yīng)器功率要求還設(shè)有若干條由鋁棒或不銹鋼條制成的阻止微放電導(dǎo)電軌(103)，阻止微放電導(dǎo)電軌(103)上設(shè)有等距離排列的凸部(109)，所述的正電極(101)的兩端是分別固定在相對應(yīng)導(dǎo)電軌上的凸部(109)頂端，阻止微放電導(dǎo)電軌(103)的兩端各設(shè)置一個導(dǎo)電軌絕緣支架(105)固定在所述的反應(yīng)器外殼(108)相對應(yīng)安裝孔中；若干條阻止微放電導(dǎo)電軌(103)用耐氧化導(dǎo)線作電連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道空氣消毒凈化器，其特征在于所述的脈沖電源(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)的高壓輸出端正極接等離子體反應(yīng)器(1)的正電 極(101)，高壓輸出端負(fù)極與等離子體反應(yīng)器(1)的負(fù)電極(102)連通接地；所述的脈沖發(fā) 生器(204)內(nèi)設(shè)有的振蕩器、誤差放大器、PWM比較器及開關(guān)管，脈沖變壓器(205)與脈沖 發(fā)生器(204)內(nèi)的開關(guān)管是單端反激式逆變器設(shè)置的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道空氣消毒凈化器，其特征在于所述的阻止微放電導(dǎo)電軌(103)的凸部(109)上下對稱兩個設(shè)為一組，每根阻止微放電導(dǎo)電軌(103)的凸部(109)設(shè) η組，凸部(109)頂端設(shè)置向外側(cè)彎頭；正電極(101)兩端設(shè)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(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道空氣消毒凈化器，其特征在于所述的負(fù)電極(102)靠反 應(yīng)器外殼(108)邊的上、下兩端各設(shè)一個凸出的負(fù)電極固定梢(111)，反應(yīng)器外殼(108)對 應(yīng)處開凹槽對接緊固。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道空氣消毒凈化器，其特征在于脈沖變壓器(205)設(shè) 有一個多槽絕緣線圈骨架(212)，次級線圈(215)是分三段至五段繞制在多槽絕緣線圈骨 架(212)相對應(yīng)的凹槽內(nèi)串聯(lián)而成；每段線包的上端各設(shè)有一個高壓快恢復(fù)二極管(217)， 高壓快恢復(fù)二極管(217)的正極接在低電位線包的末端，高壓快恢復(fù)二極管(217)的負(fù)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(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)；所述的磁芯(216)最佳設(shè)計 用鐵基超微晶鐵心，也可以設(shè)置鐵氧體磁心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的隧道空氣消毒凈化器，其特征在于每組上下對稱的兩個 凸部(109)彎頭處是按同極性屏蔽效應(yīng)距離設(shè)計的，相鄰兩根正電極(101)的金屬帶之間 距離范圍是按16 26mm排列；所述的正電極(101)與負(fù)電極(102)之間的放電距離設(shè)計 范圍是8 18mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道空氣消毒凈化器，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比較器及開關(guān)管是制成一個模塊；也可以選用開關(guān)電源控 制集成電路ICl包括開關(guān)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(guān)電源ICl包括MC33374制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道空氣消毒凈化器，其特征在于正電極(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；或所述的正電極(101)是Ti3Al為基的鈦合金材料制成。
全文摘要
本發(fā)明屬于空氣消毒凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及隧道空氣消毒凈化器。它包括等離子體反應(yīng)器、脈沖電源、風(fēng)機組件、控制器、進風(fēng)口、出風(fēng)口和外殼。等離子體反應(yīng)器內(nèi)的正電極是由若干條耐氧化的金屬帶設(shè)在同一平面內(nèi)按等距離平行排列制成一個組件；負(fù)電極是表面氧化處理的鋁板制成，兩面敷設(shè)納米級TiO2。還設(shè)有若干條由鋁棒或不銹鋼條制成的阻止微放電導(dǎo)電軌，正電極的兩端是分別固定在相對應(yīng)導(dǎo)電軌上的凸部頂端。本發(fā)明等離子體和自由基是雙重殺菌消毒、降解污染物、吸附顆粒物。結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、節(jié)能，可靠性好、工作壽命長。使用范圍主要是隧道、地鐵、地下車庫，也可用于影劇院、火車、汽車、艦船等公共場所及家庭的空氣消毒凈化。
文檔編號A61L101/02GK101920026SQ20091026377
公開日2010年12月22日 申請日期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, 陳愛芝 申請人:周云正