專利名稱：非熱等離子體凈化單元的制作方法
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，具體涉及非熱等離子體凈化單元。
技術(shù)背景市場(chǎng)上常見(jiàn)的用于半導(dǎo)體廠、制藥廠、食品廠和醫(yī)院手術(shù)室等潔凈室的空氣消毒 凈化單元主要有過(guò)濾吸附型、電子靜電吸附型、臭氧消毒型、紫外線消毒型、光催化凈化等 幾種。過(guò)濾吸附型是目前極大多數(shù)潔凈室選用的空氣消毒凈化單元，常見(jiàn)的有高效空氣 過(guò)濾器、FFU。它利用物體表面間存在的范德華力，吸附空氣中的懸浮顆粒污染物凈化空氣。 它只能濾除灰塵，不能徹底消毒；過(guò)濾阻力隨塵埃顆粒物的增多而增大，容塵量減少，凈化 效率隨之下降。如果不及時(shí)清理或更換，會(huì)造成二次污染；它的空氣阻力大、能耗也大；驅(qū) 動(dòng)風(fēng)機(jī)噪音當(dāng)然也大。電子靜電吸附型通過(guò)電極的靜電放電，借助庫(kù)侖力的作用，將顆粒物從氣流中分 離出來(lái)，達(dá)到凈化空氣目的。它清除粉塵有效，但殺菌效果差，也不能去除甲醛等有害氣體。臭氧消毒型是利用臭氧的不穩(wěn)定特性和強(qiáng)氧化作用殺菌消毒的。臭氧是一種強(qiáng)氧 化劑，不宜在有易燃、易爆氣體直接接觸的場(chǎng)所，也不能集塵。臭氧一旦泄漏，對(duì)人體呼吸道 造成傷害。紫外線消毒型采用波長(zhǎng)253. 7nm的紫外線殺滅細(xì)菌、病毒等微生物。它清除粉塵 無(wú)效；紫外線屬于不可見(jiàn)光，容易泄漏，對(duì)人體眼睛、皮膚會(huì)造成傷害。光催化凈化是光催化劑TiO2在387. 5nm波長(zhǎng)的紫外光線的照射下，使空氣分子產(chǎn) 生具有強(qiáng)氧化能力的空穴，即表面羥基化，其能量相當(dāng)于15000K的高溫，可以直接殺滅細(xì) 菌，分解有機(jī)物為CO2和H2O等無(wú)毒無(wú)害無(wú)機(jī)物。其缺點(diǎn)是光催化反應(yīng)是受光照強(qiáng)度、空氣 流量的制約，TiO2自身的失活現(xiàn)象是光催化凈化效率降低的根本原因；而且光照的紫外線 容易泄漏，同樣存在對(duì)人體皮膚、眼睛的傷害問(wèn)題。鑒于上述潔凈室的凈化單元單個(gè)凈化的局限性，所以有的選用兩個(gè)或兩個(gè)以上單 元組合而成，以彌補(bǔ)其不足。這就使空氣消毒凈化單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積增大、造價(jià)高，使用也 不方便。
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)的不足而提供一種可靠性好、工作壽 命長(zhǎng)、產(chǎn)生等離子體濃度高，提高空氣消毒凈化效率；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、又節(jié)能的非熱等離子 體凈化單元。本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元是由等離子體反應(yīng)器在高壓脈沖電源作用下 產(chǎn)生電暈放電，再由風(fēng)機(jī)組件驅(qū)動(dòng)室內(nèi)空氣多次循環(huán)消毒凈化。設(shè)計(jì)非熱等離子體凈化單 元的關(guān)鍵是反應(yīng)器及其與之匹配的高壓脈沖電源兩個(gè)核心部件。最佳方案試驗(yàn)表明非熱 等離子體凈化單元的反應(yīng)器放電電極選用鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬帶是沿著電極的四周作電暈放電的，產(chǎn)生的等離子體均勻性及強(qiáng)度是最佳的；脈沖電源輸出的放電電流上升幅度 越陡，產(chǎn)生的等離子體濃度越高，所產(chǎn)生的臭氧、氮氧化物等副作用也少，效率高，本發(fā)明作 為優(yōu)先。本實(shí)用新型消毒凈化原理是預(yù)荷電集塵是利用等離子體反應(yīng)器在高壓脈沖電源 的驅(qū)動(dòng)下作電暈放電，產(chǎn)生非熱等離子體，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，荷電粒子向集塵極遷移，最終沉積在集塵極上。其處理過(guò)程分為三個(gè)階段①e+M (氣體分子)一IT ；②+PM(微粒)一(PMM)；③(P匪)_ — PMM (沉積在集塵極上)。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)生一定的清除效果。 本實(shí)用新型非熱等離子體反應(yīng)器內(nèi)的催化凈化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。雖然目前已有大量非熱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，因而深入研究非熱等離子體降解污染物的機(jī)理是應(yīng)用研究方向之一。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析目前多數(shù)廠家用于空氣消毒的反應(yīng)器放電正極不敢再用金屬絲， 是因?yàn)橥ぷ鞑坏饺⑺膫€(gè)月就斷絲，無(wú)可奈何改用鋸齒狀及針尖狀放電正極，被迫接受 產(chǎn)生的等離子體濃度低，所產(chǎn)生的臭氧、氮氧化物等副作用也多的事實(shí)，所以它只能用于電 子靜電吸附型是可想而知的。例如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?00710038821. 4，發(fā)明名稱《拼 裝積木式窄間距靜電場(chǎng)裝置》說(shuō)明書首頁(yè)就提出“細(xì)線容易斷線的缺陷極大地影響了裝置 的可靠性?！庇械募夹g(shù)人員為了解決等離子體反應(yīng)器正、負(fù)電極之間的絕緣問(wèn)題，選用絕緣材 料作支架直接固定等離子體反應(yīng)器金屬絲的正電極。經(jīng)發(fā)明人反復(fù)試驗(yàn)研究表明介電常數(shù)高的絕緣材料對(duì)隔離高電位的正、負(fù)極有好處，致命弱點(diǎn)是在等離子體反應(yīng)器內(nèi)就會(huì)產(chǎn) 生微放電現(xiàn)象；其次是隨著工作時(shí)間增加，其表面隨大氣濕度、塵埃的堆積而造成的漏電、 爬弧。介電常數(shù)越高的材料，其表面微放電現(xiàn)象愈甚。為了提升消毒凈化效果，往往提高等 離子體反應(yīng)器的外加電源電壓，是正電極周圍形成的強(qiáng)電場(chǎng)，在等離子體的催化作用下導(dǎo) 致正電極金屬絲與絕緣材料接觸區(qū)域局部產(chǎn)生微放電。這種微放電現(xiàn)象產(chǎn)生的高能電子 對(duì)絕緣材料和金屬導(dǎo)電材料分子的電離和離解起到直接作用，分解產(chǎn)物是它們的氧化物及 水。這就是等離子體反應(yīng)器的放電正電極選用細(xì)金屬絲容易被燒斷的根源所在。發(fā)明人用同一規(guī)格高壓脈沖電源，專對(duì)絲狀、鋸齒狀及針尖狀作電正電極制成的 非熱等離子體反應(yīng)器在密封室內(nèi)連續(xù)通電作對(duì)比試驗(yàn)。工作僅兩個(gè)星期，鋸齒狀及針尖狀 反應(yīng)器工作電流已明顯下降；絲狀反應(yīng)器工作六個(gè)星期出現(xiàn)斷絲。但是，所有反應(yīng)器底部都 流滿了深黑色粘液；正、負(fù)極之間的絕緣物表面均有黃黑色的爬電痕跡，此區(qū)的正電極表面 也出現(xiàn)被腐蝕的跡象。在絕緣支架與金屬絲正電極之間加了細(xì)彈簧的反應(yīng)器所發(fā)生的現(xiàn)象 也相仿，斷絲時(shí)間僅延遲了兩、三個(gè)月左右。這是因?yàn)閺椈刹辉试S太粗，否則金屬絲容易被 拉斷或彈簧不起作用。此彈簧即使是不銹鋼制成也難逃因微放電被侵蝕的厄運(yùn)。再一個(gè)關(guān)鍵就是高壓電源對(duì)于呈容性負(fù)載的等離子體反應(yīng)器匹配問(wèn)題。試驗(yàn)表 明在大氣壓下要想使反應(yīng)器作電暈放電產(chǎn)生高濃度等離子體以提高其殺菌消毒凈化效率 應(yīng)具備兩個(gè)條件。首先是外加高壓電場(chǎng)只對(duì)空氣中的電子施加能量，在瞬間(nS級(jí))增溫、 加速，獲得動(dòng)能，使質(zhì)量很小的電子溫度高達(dá)一萬(wàn)度以上，而其它粒子獲得極低能量。另一 個(gè)條件是外加電場(chǎng)對(duì)電子施加能量的時(shí)間(uS級(jí))要遠(yuǎn)小于不給電子施加能量的時(shí)間，使 氣體獲得的能量能夠及時(shí)傳導(dǎo)出去，防止過(guò)渡到熱等離子體而降低效率。這就要求等離子 體電源不但提供10——20KV的 直流高壓電外，還必需有高的占空比，上升時(shí)間達(dá)到至少是 120nS的高頻窄脈沖電流。同時(shí)考慮到等離子體反應(yīng)器是容性負(fù)載，一般相當(dāng)于幾百至上 千uuF的電容量。正、負(fù)電極長(zhǎng)期工作又難免被意外短路，所有這些對(duì)于等離子體電源的安 全性、穩(wěn)定性要求之苛刻是可想而知的。鑒于目前半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間 是uS級(jí)，采用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法例如半橋逆變、多諧振蕩、間歇振蕩或倍壓整流是很難滿足 上述兩個(gè)條件的。nS級(jí)的耐高壓大功率開(kāi)關(guān)器件價(jià)格昂貴，而且工作壽命短，設(shè)計(jì)在民用產(chǎn) 品上是不切實(shí)際的。市場(chǎng)上多數(shù)選用了簡(jiǎn)單、價(jià)廉的直流高壓電源。眾所周知，直流電暈放電形成的等 離子體活性空間小，僅限于電暈放電附近。當(dāng)直流電壓高于反應(yīng)器正、負(fù)電極臨界值時(shí)氣體 會(huì)被擊穿而形成火花放電，使氣體溫度升高，效率低、能耗大是顯而易見(jiàn)；還會(huì)出現(xiàn)大量臭 氧。被世界上許多廠家所采納用于等離子體反應(yīng)器的交直流疊加電源，是在高壓直流電基 礎(chǔ)上疊加一個(gè)高頻高壓交流電實(shí)現(xiàn)的。它比直流電源的電暈放電峰值電壓低，電壓范圍寬， 但又稍損于窄脈沖電暈放電法，所以活性粒子的數(shù)量及活性空間都介于兩者之間。它作為 等離子體反應(yīng)器的匹配電源也不是理想的?，F(xiàn)有技術(shù)中等離子體反應(yīng)器的正電極選用細(xì)金屬絲容易被燒斷的根本原因—— 微放電效應(yīng)沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，對(duì)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(yīng)的技術(shù)方案。凡是正在實(shí)施等離子體反應(yīng)器放電正電極選用鋸齒狀或尖針狀結(jié)構(gòu)的空氣 消毒凈化器的生產(chǎn)廠家，以前多數(shù)做過(guò)金屬絲作為正電極的等離子體反應(yīng)器。就是因?yàn)椤皵?絲”才無(wú)可奈何改成尖針狀、鋸齒狀電極的靜電吸附型空氣消毒凈化器。寧可犧牲消毒凈化效果，以換取消毒凈化器的可靠性和工作壽命。摒棄細(xì)金屬絲正電極而選用鋸齒狀或針尖 狀放電極的技術(shù)方案是一種偏見(jiàn)。再加上高壓直流電源的不匹配，致使目前的等離子體空 氣消毒凈化器可靠性差、工作壽命短、空氣消毒凈化效率低下，它的推廣應(yīng)用受到限制也是 情理之中。特別是半導(dǎo)體、制藥、食品廠和醫(yī)院手術(shù)室等潔凈室的空氣消毒凈化單元未見(jiàn)等 離子體反應(yīng)器制作凈化單元的。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是非熱等離子體凈化單元包括等離子體反應(yīng)器、脈沖電源、風(fēng)機(jī)組件、進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng) 口、電源聯(lián)接器和外殼。進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口設(shè)有空氣過(guò)濾器，等離子體反應(yīng)器設(shè)置在氣流之中。 所設(shè)計(jì)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。設(shè)計(jì)與等離子體反應(yīng)器匹配的脈沖電源內(nèi)設(shè)有EMC 濾波器、整流電路、濾波電路、數(shù)字控制電路、脈沖發(fā)生器、脈沖變壓器依次序作電連接，脈 沖變壓器的輸出端外接等離子體反應(yīng)器；所述的脈沖發(fā)生器輸出端設(shè)有電流檢測(cè)電路，將 檢測(cè)到的脈沖發(fā)生器輸出電流信號(hào)送入數(shù)字控制電路內(nèi)的振蕩器、誤差放大器和PWM比較 器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制電流后輸出至脈沖發(fā)生器的輸入端；所述的數(shù)字控制電路內(nèi)的振蕩器、 誤差放大器和PWM比較器可以設(shè)置在集成電路ICl內(nèi)。脈沖變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈 的同名端al、a2與異名端bl、b2是反向設(shè)置的；次級(jí)線圈是分段繞制成至少是兩個(gè)線包串 聯(lián)而成，每個(gè)線包的上端各設(shè)有一個(gè)高壓快恢復(fù)二極管。脈沖發(fā)生器內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管 Q1，漏極接初級(jí)線圈的同名端al，柵極通過(guò)電阻器R4與數(shù)字控制電路內(nèi)的集成電路ICl輸 出端連接，源極接電流檢測(cè)電路內(nèi)的電阻器R5，脈沖變壓器與脈沖發(fā)生器內(nèi)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān) 管Ql是反激式逆變器設(shè)置的。優(yōu)先地等離子體空氣消毒凈化器技術(shù)方案二，所述的阻止微放電導(dǎo)電軌是由鋁棒 或不銹鋼條制成，若干條鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬帶制成的正電極的兩端固定在阻止微放電 導(dǎo)電軌上對(duì)應(yīng)位置的凹槽或凸部中予以定位。正電極的鎳鉻金屬絲直徑最佳值是0. 20mm, 或鎳鉻金屬帶最佳寬度是2mm，厚度是0. 08——0. 10mm。優(yōu)先地等離子體空氣消毒凈化器技術(shù)方案三，所述的脈沖變壓器設(shè)有一個(gè)多槽絕 緣線圈骨架，次級(jí)線圈是分三段至五段繞制在多槽絕緣線圈骨架相對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)串聯(lián)而 成；所述的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的內(nèi)孔中設(shè)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(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)先地等離子體空氣消毒凈化器技術(shù)方案四，所述的風(fēng)機(jī)組件中設(shè)有鋸齒狀邊緣 風(fēng)葉的低噪聲風(fēng)機(jī)，鋸齒高度是8mm，齒間距離為12mm。優(yōu)先地等離子體空氣消毒凈化器技術(shù)方案五，所述的脈沖變壓器的輸出地電位端 接有異常狀態(tài)保護(hù)電路，異常狀態(tài)保護(hù)電路的輸出端與數(shù)字控制電路輸入端連接，將脈沖 變壓器送至等離子體反應(yīng)器的工作電流取樣、光電隔離后的信號(hào)電流送入數(shù)字控制電路輸 入端，經(jīng)數(shù)字處理后的控制電流從數(shù)字控制電路輸出端送至脈沖發(fā)生器輸入端，自動(dòng)控制輸出脈沖寬度。脈沖變壓器初級(jí)線圈的兩端設(shè)有脈沖限幅電路，對(duì)脈沖變壓器初級(jí)線圈兩 端的輸出電壓峰值箝位。優(yōu)先地等離子體空氣消毒凈化器技術(shù)方案六，所述的EMC濾波器設(shè)有差模電感器 LI和共模電感器L2兩者串聯(lián)，EMC濾波器輸入端及輸出端各并聯(lián)一只電容器。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發(fā)明采用上述非熱等離子體凈化單元進(jìn)行室內(nèi)空氣消毒凈化，是可以創(chuàng)造性取 代目前潔凈室的過(guò)濾吸附型、電子靜電吸附型、臭氧消毒型、紫外線消毒型、光催化凈化等 幾種凈化單元。本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元內(nèi)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；再是阻止微 放電導(dǎo)電軌的兩端又與正交設(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。 絕緣連接物僅僅是一個(gè)端面與阻止微放電導(dǎo)電軌表面相接觸，所以與現(xiàn)有技術(shù)相比，其微 放電效應(yīng)基本可以忽略。特別要說(shuō)明的是阻止微放電導(dǎo)電軌的截面比起鎳鉻絲或鎳鉻金屬 帶要大得多，即使存在微弱的微放電效應(yīng)，也不會(huì)影響等離子體反應(yīng)器正常工作及其使用 壽命。這樣，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，獲得高濃度等離子 體。克服了 “細(xì)線容易斷線的缺陷”，糾正了 “寧可犧牲消毒凈化效果，摒棄細(xì)金屬絲的正電 極而選用 鋸齒狀放電極或針尖狀電離極以換取消毒凈化器的可靠性和工作壽命的技術(shù)偏 見(jiàn)?！北緦?shí)用新型的每根正電極金屬支架的上、下兩端各設(shè)一個(gè)絕緣連接物與外殼相對(duì) 應(yīng)的安裝孔固定，所述的負(fù)電極的上、下兩端是固定在外殼內(nèi)壁上，并作電連通。這樣，若干 條鎳鉻絲或鎳鉻金屬帶構(gòu)成的正電極、阻止微放電導(dǎo)電軌和四根正電極金屬支架與等離子 體反應(yīng)器外殼精密聯(lián)成一體，而且絕緣性能良好。由于負(fù)電極的上、下兩邊也是固定在外殼 上，它在整體安裝時(shí)確保正電極置于相鄰兩個(gè)負(fù)電極中間部位精度高，使放電均勻——這 是衡量等離子體反應(yīng)器的重要指標(biāo)；這樣設(shè)計(jì)還使等離子體反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)牢固。使新 設(shè)計(jì)的等離子體反應(yīng)器順理成章用于非熱等離子體凈化單元。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的脈沖電源中的脈沖發(fā)生器輸出端設(shè)有電流檢測(cè)電路，能自動(dòng) 調(diào)整脈沖發(fā)生器的輸出脈沖寬度。電流檢測(cè)電路與數(shù)字控制電路的默契配合，獲得高頻窄 脈沖驅(qū)動(dòng)電流，使呈容性的等離子體反應(yīng)器產(chǎn)生高濃度等離子體，工作時(shí)的放電電流穩(wěn)定。 脈沖發(fā)生器與脈沖變壓器是按反激式逆變器設(shè)置；所述的次級(jí)線圈是分段繞制成至少是兩 個(gè)線包串聯(lián)而成，每個(gè)線包的上端各設(shè)有一個(gè)高壓快恢復(fù)二極管。這樣設(shè)計(jì)脈沖變壓器的 初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的分布電容按分段繞制線包個(gè)數(shù)的指數(shù)倍率下降，極大地提高其輸出 脈沖電壓的上升、下降速率。輸出脈沖電壓穩(wěn)定，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 接接地，電磁屏蔽、安全性能更好。同時(shí)獲得意想不到的有益效果是可以選用普通高反壓功率晶體管替代價(jià)格昂 貴、工作壽命短的超高速大功率開(kāi)關(guān)器件；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，獲得脈沖上升時(shí)間70nS的高壓 電暈放電電流；再是當(dāng)?shù)入x子體反應(yīng)器意外短路，由于反激式逆變器的隔離作用，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，因而脈沖電源的開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體管工作是安全的。本實(shí)用新型空氣消毒凈化工作時(shí)還有以下優(yōu)點(diǎn)首先是由于反應(yīng)器的正電極是絲狀或帶狀，電暈放電均勻；脈沖電源的窄脈沖電 壓設(shè)計(jì)比常規(guī)電子靜電吸附型的高20%以上，也不容易過(guò)渡到火花放電；可提供的活性粒 子比直流放電法也要高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。其次是在窄脈沖前沿快速上升電場(chǎng)中，非熱等離子體反應(yīng)器內(nèi)電暈區(qū)域大，放電 空間的電子密度也增高，在反應(yīng)器內(nèi)的空間電荷效應(yīng)分布趨于均勻，因而活性空間也比交 直流疊加電源放電法要大。本實(shí)用新型的上述各部件之間相輔相成，有機(jī)聯(lián)系，使本實(shí)用新型為之設(shè)計(jì)的脈 沖電源實(shí)現(xiàn)匹配呈容性的反應(yīng)器工作產(chǎn)生輸出脈沖頻率是20至IOOKHz,占空比20%時(shí)，脈 沖寬度10——2uS，脈沖上升時(shí)間70——120nS，脈沖幅度12——18KVP_P，消毒因子是高濃 度的非熱等離子體。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、去血腥、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20m2密封房間空氣中人工噴染的 白色葡萄球菌，本發(fā)明工作30min后的平均殺滅率為99. 98%，工作60min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. 05mg/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類環(huán)境消毒標(biāo)準(zhǔn)的反應(yīng)器消 耗功率為7-8W，達(dá)到同樣效果的紫外線或臭氧的空氣消毒凈化器能耗至少為160W，而高 效空氣過(guò)濾器、FFU的能耗則更大?？偟恼f(shuō)來(lái)，本實(shí)用新型具有可靠性好、工作壽命長(zhǎng)、產(chǎn)生等離子體濃度高，提高空 氣消毒凈化效率。不難看出，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且功能較齊備、結(jié)構(gòu)精巧、成本 低廉、節(jié)能。

圖1是本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型等離子體反應(yīng)器正面剖視圖；圖3是本實(shí)用新型等離子體反應(yīng)器立體結(jié)構(gòu)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)用新型的脈沖電源輸出的電流波形圖；圖8是本實(shí)用新型的電磁兼容、傳導(dǎo)干擾測(cè)試報(bào)告。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5-進(jìn)風(fēng)口6-出風(fēng)口確7-電源聯(lián)接器8-外殼809、810_空氣過(guò)濾器 101-正電極102-負(fù)電極103-阻止微放電導(dǎo)電軌104-正電極金屬支架[0062]105-絕緣連接物106-絕緣連接物固定栓107-導(dǎo)電軌固定圈108-反應(yīng)器外殼201-EMC濾波器202-整流電路203-濾波電路204-數(shù)字控制電路205-脈沖發(fā)生器206-脈沖變壓器208-電流檢測(cè)電路209-異常狀態(tài)保護(hù)電路210-脈沖限幅電路211-初級(jí)絕緣線圈骨架212-多槽絕緣線圈骨架213-高壓導(dǎo)線214-初級(jí)線圈215-次級(jí)線圈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是本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型等離 子體反應(yīng)器正面剖視圖；圖3是本實(shí)用新型等離子體反應(yīng)器立體結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)用新型非熱 等離子體凈化單元包括等離子體反應(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、電源 聯(lián)接器7和外殼8，進(jìn)風(fēng)口 5設(shè)有空氣過(guò)濾器809，出風(fēng)口 6設(shè)有空氣過(guò)濾器810，等離子體 反應(yīng)器1設(shè)置在氣流之中。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。負(fù)電極102是鋁板或不銹鋼板制成，厚度設(shè)計(jì)為0.8——1.5mm。正電極101和負(fù)電極 102按氣流方向平行設(shè)置，風(fēng)阻小、消毒均勻。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)的凹槽內(nèi)，另一種技術(shù)方案正電極101的兩端是固定在阻止微放電導(dǎo)電軌103 上對(duì)應(yīng)的凸部中，凸部是設(shè)計(jì)成梢釘或彈性不銹鋼片。阻止微放電導(dǎo)電軌103的兩端設(shè)有 Φ4. Imm圓孔，再與正交設(shè)置在反應(yīng)器四周的四根Φ4mm圓柱體正電極金屬支架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，由絕緣連接柱固定栓106把絕緣連接物105緊固在反應(yīng)器外 殼108上。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內(nèi)壁上，并作 電連通。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的正電極金屬支架104外緣設(shè)有內(nèi)孔徑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。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40以下正整數(shù))；負(fù)電 極102是金屬板為η+1塊；正電極101與負(fù)電極102之間的最佳距離是12mm。本實(shí)用新型在進(jìn)風(fēng)口 5、出風(fēng)口 6下部設(shè)有氣密用的導(dǎo)風(fēng)板15。等離子體反應(yīng)器 1、風(fēng)機(jī)組件3固定在導(dǎo)風(fēng)板812上。導(dǎo)風(fēng)板812左右兩邊是各設(shè)有固定螺釘813與外殼8 相連。為了減少等離子體反應(yīng)器1吸附的灰塵量，在空氣過(guò)濾器809下部再設(shè)一層中效空 氣過(guò)濾器811。脈沖電源2的輸入端設(shè)有電源聯(lián)接器7，脈沖電源2安裝在外殼8的上部。 外殼8腰間部位設(shè)有固定裝置814，以便將本發(fā)明非熱等離子體凈化單元固定在潔凈室天 花板上。當(dāng)外殼8尺寸與原來(lái)使用的高效空氣過(guò)濾器、FFU的大小相同時(shí)可直接更新替換。對(duì)照?qǐng)D4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、數(shù)字控制電路204、脈沖發(fā)生器205、脈沖變壓器206依次序作 電連接，脈沖變壓器206的正、負(fù)輸出端分別接等離子體反應(yīng)器1對(duì)應(yīng)的正、負(fù)兩個(gè)電極。正 極是高電位，選用高壓導(dǎo)線213連接。脈沖發(fā)生器205輸出端設(shè)有電流檢測(cè)電路208，將檢 測(cè)到的脈沖發(fā)生器輸出電流信號(hào)送入數(shù)字控制電路204內(nèi)的振蕩器、誤差放大器和PWM比 較器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制電流后輸出至脈沖發(fā)生器205的輸入端，以自動(dòng)調(diào)整脈沖發(fā)生器205 的輸出脈沖寬度，維持等離子體反應(yīng)器1放電穩(wěn)定性。 脈沖發(fā)生器205內(nèi)設(shè)有絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管Q1，漏極接初級(jí)線圈214的同名端 al，柵極通過(guò)電阻器R4與數(shù)字控制電路204內(nèi)的集成電路ICl輸出端連接，源極接電流檢 測(cè)電路208內(nèi)的電阻器R5。開(kāi)關(guān)管Ql也可設(shè)絕緣柵雙極型晶體管，功能腳集電極對(duì)應(yīng)漏 極，發(fā)射極對(duì)應(yīng)源極。絕緣柵雙極型晶體管的道通壓降低，逆變效率稍高。脈沖發(fā)生器205 與脈沖變壓器206是按反激式逆變器設(shè)置，脈沖變壓器206的初級(jí)線圈214和次級(jí)線圈215 的同名端al、a2和異名端bl、b2是反向設(shè)置的。次級(jí)線圈215是分段繞制成至少是兩個(gè)線 包串聯(lián)而成，每個(gè)線包的上端各設(shè)有一個(gè)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。高 壓快恢復(fù)二極管217將次級(jí)線圈215每個(gè)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(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。濾波電容器C3與整流電路202直流輸出端并聯(lián)。降壓電阻器Rl串聯(lián)在數(shù)字控制 電路204供電回路中，濾波電容器C4與數(shù)字控制電路204供電回路并聯(lián)。數(shù)字控制電路 204內(nèi)的振蕩器回路外接振蕩電阻器Rs和振蕩電容器Cs。整流電路202是由二極管Dl、 D2、D3和D4按橋式整流電路連接。本發(fā)明非熱等離子體脈沖電源的L、N輸入端設(shè)有電源 聯(lián)接器7。本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元的脈沖電源2工作原理當(dāng)脈沖發(fā)生器205中 的開(kāi)關(guān)管Ql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206初級(jí)線圈的兩端，此時(shí)初級(jí)線圈214相當(dāng)于一 個(gè)純電感，流過(guò)初級(jí)線圈214的電流線性上升，電源能量以磁能形式存儲(chǔ)在初級(jí)線圈214的 電感中；當(dāng)開(kāi)關(guān)管Ql截止時(shí)，由于電感電流不能突變，初級(jí)線圈214兩端電壓極性反向，次 級(jí)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?jí)線圈214儲(chǔ)存的能 量傳送到次級(jí)線圈215，提供輸出脈沖電流給外接的等離子體反應(yīng)器1供電。本實(shí)用新型所述的電流檢測(cè)電路208內(nèi)電阻器R5既是絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管Ql的 源極電阻器，又是電流檢測(cè)電路208的電流取樣電阻器。電阻器R5上的取樣電流送入數(shù)字 控制電路204的誤差放大器，由設(shè)在數(shù)字控制電路204內(nèi)部的振蕩器和PWM比較器處理，轉(zhuǎn) 換成數(shù)字控制電流后輸出至脈沖發(fā)生器205的輸入端，自動(dòng)調(diào)整脈沖發(fā)生器205的輸出脈 沖寬度，進(jìn)一步自動(dòng)控制等離子體反應(yīng)器1工作電流穩(wěn)定性能。本實(shí)用新型所述的脈沖限幅電路210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?？?恢復(fù)二極管D6的正極與絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管Ql漏極連接，電容器C6與瞬變二極管D5并 連。瞬變二極管D5在脈沖限幅電路210中起箝位作用，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。[0080]圖7是本實(shí)用新型的脈沖電源輸出的電流波形圖。此放電電流波形是在脈沖變壓 器206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(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。圖8是本實(shí)用新型的電磁兼容、傳導(dǎo)干擾測(cè)試報(bào)告。由于本發(fā)明非熱等離子體脈 沖電源設(shè)有EMC濾波器201，脈沖變壓器206初級(jí)線圈的兩端設(shè)有脈沖限幅電路210，脈沖 發(fā)生器205與脈沖變壓器206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。測(cè)試報(bào)告顯示本發(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。實(shí)施例2 本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元所設(shè)置的阻止微放電導(dǎo)電軌103是由鋁棒或 不銹鋼條制成，若干條鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬帶制成的正電極101的兩端固定在阻止微放 電導(dǎo)電軌103上對(duì)應(yīng)位置的凹槽內(nèi)予以定位；也可以是凸梢替代凹槽，對(duì)于固定鎳鉻金屬 絲尚可，固定鎳鉻金屬帶會(huì)出現(xiàn)歪斜弊端。發(fā)明人設(shè)計(jì)過(guò)用彈簧、不銹鋼片替代阻止微放電 導(dǎo)電軌103上對(duì)應(yīng)位置的凹槽部位固定鎳鉻金屬絲、鎳鉻金屬帶，均出現(xiàn)上述缺陷；特別嚴(yán) 重的是當(dāng)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟，由于彈簧、不銹鋼片存在彈性的不穩(wěn)定性導(dǎo)致鎳鉻金屬絲、金屬帶晃動(dòng) 更甚，嚴(yán)重時(shí)正電極101工作打 火，影響等離子體反應(yīng)器放電穩(wěn)定性在所難免。正電極101 選用高電阻電熱合金的鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬帶；鎳鉻金屬絲直徑最佳值是0. 20mm，或鎳 鉻金屬帶最佳寬度是2mm，厚度是0. 08——0. 10mm。實(shí)施例3 本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元所設(shè)置的脈沖變壓器206設(shè)有一個(gè)多槽絕緣 線圈骨架212，次級(jí)線圈215是分三段、四段或五段繞制在多槽絕緣線圈骨架212相對(duì)應(yīng)的 凹槽內(nèi)串聯(lián)而成。一般地說(shuō)，線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。脈沖變壓器206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(shí)間小于SOnS ；初級(jí)線圈214是繞在初級(jí)絕緣線圈骨架211內(nèi)，初級(jí)絕緣線圈骨 架211和多槽絕緣線圈骨架212的內(nèi)孔中設(shè)有磁芯216作電磁耦合。磁芯216是鐵基超微 晶鐵心，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206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。實(shí)施例4 本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元的風(fēng)機(jī)組件3內(nèi)設(shè)有鋸齒狀邊緣風(fēng)葉的低噪 聲風(fēng)機(jī)，鋸齒高度是8mm，齒間距離為12mm。風(fēng)機(jī)組件3由風(fēng)機(jī)固定板812用固定螺釘813 被固定在外殼8上。依照仿生學(xué)的觀點(diǎn)，鳥(niǎo)類翅膀邊緣羽毛尖端呈鋸齒狀，翅膀上下波動(dòng) 與高速氣流磨擦噪音是極低的。鋸齒狀邊緣風(fēng)葉的低噪聲風(fēng)機(jī)與同樣功率、風(fēng)量的普通 風(fēng)機(jī)對(duì)比，平均噪聲指標(biāo)要低3-5dB。一種普通風(fēng)機(jī)外徑為220mm，風(fēng)管長(zhǎng)60mm，額定電壓 220V/50HZ，工作電流0. 60A，風(fēng)量1200m3/h時(shí)的噪聲是59. 5dB (A)，換上同樣大小的鋸齒狀邊緣風(fēng)葉后實(shí)測(cè)噪聲為54. 8dB(A)。實(shí)施例5 本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元所設(shè)的脈沖變壓器206的輸出地電位端接有 異常狀態(tài)保護(hù)電路209，異常狀態(tài)保護(hù)電路209內(nèi)設(shè)有光耦I(lǐng)C2，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206的次級(jí)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。光耦I(lǐng)C2的2、3腳并聯(lián)高壓電 容器C7，取樣電阻R6并聯(lián)在光耦I(lǐng)C2的輸入端。流經(jīng)取樣電阻R6上是脈沖變壓器206送 至等離子體反應(yīng)器1的工作時(shí)取樣電流，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的工作信號(hào)電流送至數(shù)字控制電路204內(nèi)的誤差放大器和PWM比較器。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)光耦I(lǐng)C2轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，進(jìn)行 光電隔離后再還原成電信號(hào)送至數(shù)字控制電路204處理，PWM比較器的脈寬為零，絕緣柵場(chǎng) 效應(yīng)開(kāi)關(guān)管Ql被關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)。實(shí)施例6 本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元所設(shè)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。去除由整流電路202、開(kāi)關(guān)管Q1，和脈沖變壓器206工作所引起的大部分差 模、共模干擾信號(hào)。本實(shí)用新型非熱等離子體凈化單元是裝置在潔凈室天花板上，使室內(nèi)空氣以每秒 0. 3-0. 6米的速度通過(guò)反應(yīng)器，流經(jīng)非熱等離子體凈化單元的流量按每小時(shí)計(jì)算，至少是室 內(nèi)空氣總量的十倍；當(dāng)潔凈室空間大，一個(gè)非熱等離子體凈化單元的容量不夠時(shí)，可以多個(gè) 并列安裝使用。根據(jù)上述本實(shí)用新型將電暈放電所產(chǎn)生的等離子體應(yīng)用于空氣消毒凈化，不但可 以殺死病毒、細(xì)菌之類微生物，分解氣態(tài)污染有機(jī)物，還可從氣流中分離出可吸入顆粒物。本實(shí)用新型使用范圍是工廠潔凈室食品廠、電子、光學(xué)、精密儀器、車間生物制藥 研究室、實(shí)驗(yàn)室及醫(yī)院手術(shù)室、隔離病房等潔凈度要求較高的場(chǎng)所；也可用于辦公大樓、會(huì) 議室、影劇院、火車、汽車、地鐵、艦船等公共場(chǎng)所的空氣消毒凈化，避免交叉感染。尤其是當(dāng) 今全球甲型Hmi流感疫情嚴(yán)重，死亡病例近萬(wàn)人，出現(xiàn)疫情的國(guó)家和地區(qū)達(dá)到了 199個(gè)之 多，已經(jīng)到達(dá)高發(fā)期，本實(shí)用新型的意義重大。以上所述，僅僅是參照附圖的實(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實(shí)用 新型所設(shè)計(jì)的等離子體反應(yīng)器內(nèi)阻止微放電技術(shù)及其脈沖電源內(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)。例如所述的正電極 是若干條鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬帶，可以改為鉬、鎢制成棱型、橢圓型、三角形作等同替代。 但是鉬、鎢材料的機(jī)械強(qiáng)度及空氣中耐氧化性能差；棱型、橢圓型、三角形的正電極加工困 難。四根正電極金屬支架可以減少至兩根甚至一根，這種結(jié)構(gòu)的電連通困難，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)出 現(xiàn)電接觸不良。脈沖發(fā)生器內(nèi)設(shè)有絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管Ql可以用雙極型晶體管或IGBT替
代......上述各種方式的簡(jiǎn)單變形或等同替代僅僅是舉例。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)利要求書定義的范圍。
權(quán)利要求非熱等離子體凈化單元，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)、電源聯(lián)接器(7)和外殼(8)，進(jìn)風(fēng)口(5)設(shè)有空氣過(guò)濾器(809)，出風(fēng)口(6)設(shè)有空氣過(guò)濾器(810)，等離子體反應(yīng)器(1)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)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；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)、數(shù)字控制電路(204)、脈沖發(fā)生器(205)、脈沖變壓器(206)依次序作電連接，脈沖變壓器(206)的輸出端外接等離子體反應(yīng)器(1)；所述的脈沖發(fā)生器(205)輸出端設(shè)有電流檢測(cè)電路(208)，將檢測(cè)到的脈沖發(fā)生器輸出電流信號(hào)送入設(shè)在數(shù)字控制電路(204)內(nèi)的振蕩器、誤差放大器和PWM比較器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制電流后輸出至脈沖發(fā)生器(205)的輸入端；所述的脈沖變壓器(206)與脈沖發(fā)生器(205)內(nèi)設(shè)有絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管Q1是反激式逆變器設(shè)置的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的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)是由鋁棒或不銹鋼條制成，若干條鎳鉻金屬絲或鎳鉻金屬帶制成的正電極 (101)的兩端固定在阻止微放電導(dǎo)電軌(103)上對(duì)應(yīng)位置的凹槽或凸部中予以定位；正 電極(101)的鎳鉻金屬絲直徑最佳值是0.20mm，或鎳鉻金屬帶最佳寬度是2mm，厚度是 0. 08-0. 10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體空氣消毒凈化器，其特征在于所述的脈沖變壓器 (206)設(shè)有一個(gè)多槽絕緣線圈骨架(212)，次級(jí)線圈(215)是分三段至五段繞制在多槽絕 緣線圈骨架(212)相對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)串聯(lián)而成；所述的初級(jí)線圈(214)和次級(jí)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(jì)用鐵基超微晶鐵心，也可以設(shè)置鐵氧體磁心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體空氣消毒凈化器，其特征在于風(fēng)機(jī)組件(3)中設(shè)有 鋸齒狀邊緣風(fēng)葉的低噪聲風(fēng)機(jī)，鋸齒高度是8mm，齒間距離為12mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體空氣消毒凈化器，其特征在于所述的脈沖變壓器 (206)的輸出地電位端接有異常狀態(tài)保護(hù)電路(209)，異常狀態(tài)保護(hù)電路(209)的輸出端與 數(shù)字控制電路(204)輸入端連接，將脈沖變壓器(206)送至等離子體反應(yīng)器(1)的工作電 流取樣、光電隔離后的信號(hào)電流送入數(shù)字控制電路(204)輸入端，經(jīng)數(shù)字處理后的控制電 流從數(shù)字控制電路(204)輸出端送至脈沖發(fā)生器(205)輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體空氣消毒凈化器，其特征在于所述的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。
專利摘要本實(shí)用新型屬于空氣消毒凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及非熱等離子體凈化單元。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、電源聯(lián)接器和外殼。反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有若干條鎳鉻金屬絲或金屬帶的正電極，兩端固定在阻止微放電導(dǎo)電軌上對(duì)應(yīng)的凹槽或凸部中；脈沖電源設(shè)有數(shù)字控制電路，內(nèi)設(shè)振蕩器、誤差放大器和PWM比較器，把等離子體反應(yīng)器工作電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制電流后控制輸出脈沖寬度。本實(shí)用新型有效阻止反應(yīng)器的微放電現(xiàn)象，延長(zhǎng)了工作壽命，高壓脈沖電流能增強(qiáng)等離子體濃度，提高空氣消毒凈化效率，而且節(jié)能。它廣泛用于工廠潔凈室、醫(yī)院手術(shù)室、隔離病房等潔凈度要求高的場(chǎng)所；也可用于辦公大樓、影劇院、火車、汽車、地鐵等場(chǎng)所的空氣消毒凈化。
文檔編號(hào)A61L9/22GK201586246SQ200920215699
公開(kāi)日2010年9月22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 申請(qǐng)人:周云正