一种基于等离子体消杀病原微生物气溶胶的空气净化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于等离子体消杀病原微生物气溶胶的空气净化装置，包括等离子体放电装置和与其连接的强电场收集装置；其中，等离子体放电装置包括旋转场电晕放电装置和空气弥散等离子体射流装置。旋转场电晕放电装置中设置至少1对电晕放电盘；电晕放电盘包括若干根第一电晕放电针和缠绕在相邻第一电晕放电针之间的若干层导电纤维丝。空气弥散等离子体射流装置包括至少1对射流阵列。本发明专利技术中旋转场电晕放电装置产生长寿命活性粒子能有效消杀细菌气溶胶，其将电晕放电针和导电纤维丝结合，加强了放电，提高了荷电效率。空气弥散等离子体射流装置产生短寿命高活性粒子和基团能有效消杀病毒气溶胶。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等离子体消杀病原微生物气溶胶的空气净化装置
本专利技术属于空气净化
，更具体地，涉及一种基于等离子体消杀病原微生物气溶胶的空气净化装置。
技术介绍
等离子体被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态，由阳离子、中性粒子、自由电子等多种不同性质的粒子所组成的电中性物质。等离子体按照热力学性质可分为两种，其一是高温等离子体，其二是低温等离子体。低温等离子体放电过程中虽然电子温度高，但离子和中性粒子等重粒子温度低，整个体系呈现低温状态接近室温。利用低温等离子体可以杀灭空气中的细菌和病毒，但现有等离子体空气消毒净化器杀灭空气中细菌病毒的效率低，处理流动空气的最大风量有限，传统电晕放电装置原理是针对板放电，针尖和板之间距离小，放电区域小，等离子体产生区域有限，产生的等离子体浓度低与空气处理时间少，空气电离比例低，不能快速高效使病原微生物气溶胶均匀荷电，不能对细菌细胞壁和病毒衣壳产生实质破坏，对病原微生物气溶胶的杀灭能力有限。并且，传统等离子体空气消毒净化器中的静电收集装置结构为沿纵向分布多块高压低压电极交替排列的收集极板，利用高低压电极之间的电压差，促使带电空气污染物在强电场的作用下运动轨迹发生改变，增大污染物和高低压电极的碰撞率和收集率，但空气流动在传统静电收集装置中近似层流，带电污染物受风力作用大，存在惯性，传统静电收集结构需要高电场梯度促使带电气溶胶运动轨迹发生偏转，保证带电气溶胶和收集极板发生碰撞，获得稳定的静电收集率，传统静电收集装置中高压电极极性多为一种，不利于带有相同电荷的病原微生物气溶胶吸附收集，仅适合于风速低风量小的场合，不能有效完全地收集吸附空气中带电病原微生物气溶胶。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于等离子体消杀病原微生物气溶胶的空气净化装置，其目的在于将电晕放电针和导电纤维丝结合，加强放电，提高荷电效率，由此解决现有技术不能有效完全地收集吸附空气中带电病原微生物气溶胶的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于等离子体消杀病原微生物气溶胶的空气净化装置，包括等离子体放电装置和与其连接的强电场收集装置；其中，所述等离子体放电装置包括旋转场电晕放电装置和空气弥散等离子体射流装置，所述旋转场电晕放电装置包括壳体、同轴固定在该壳体中的绝缘轴、设置在壳体中且沿绝缘轴的长度方向设置的至少1对电晕放电盘；所述电晕放电盘包括沿绝缘轴圆周方向设置的若干根第一电晕放电针和缠绕在相邻第一电晕放电针之间的若干层导电纤维丝，每对电晕放电盘中的2个电晕放电盘依次连接电源的正极和负极，所述壳体接地；所述空气弥散等离子体射流装置为至少4个，该至少4个空气弥散等离子体射流装置绕所述壳体外壁均匀设置，每个所述空气弥散等离子体射流装置包括沿壳体的长度方向设置的至少1对射流阵列，所述射流阵列包括网状地电极、电极阵列和绝缘圆筒，该网状地电极固定在绝缘圆筒中，电极阵列为插在圆环形陶瓷底座上的若干个放电针，圆环形陶瓷底座固定在绝缘圆筒中，使得放电针面向网状地电极，每对射流阵列中的2个电极阵列依次连接处于正脉冲周期的纳秒脉冲电源和处于负脉冲周期的纳秒脉冲电源，网状地电极接地；所述强电场收集装置包括用于收集带电污染物的收集板。优选地，所述壳体与电机连接，通过电机驱动壳体绕绝缘轴转动；在壳体的空气进口端处设置圆锥形的导风锥，该导风锥与壳体同轴设置，且导风锥的直径越靠近壳体越大，该导风锥能够调节空气流量；优选地，所述绝缘轴的直径从壳体的空气进口端至空气出口端逐渐增大，所述绝缘轴通过两端的陶瓷支架与壳体连接，所述陶瓷支架与电晕放电盘之间的距离大于10mm。优选地，所述若干根第一电晕放电针为至少6根电晕放电针，缠绕在相邻第一电晕放电针之间的所述若干层导电纤维丝为250-350层导电纤维丝，导电纤维丝的直径为5–10μm，导电纤维丝为碳纤维丝。优选地，所述强电场收集装置包括依次串联设置的第一层流强电场收集组、W型湍流强电场收集组和第二层流强电场收集组；所述第一层流强电场收集组和所述第二层流强电场收集组中的收集板沿平行于绝缘轴的方向设置，所述W型湍流强电场收集组中的收集板倾斜设置，即可与绝缘轴成一定夹角设置。优选地，所述第一层流强电场收集组包括纵向交替设置的第一电极和第三电极，所述第二层流强电场收集组包括纵向交替设置的第二电极和第三电极，其中，所述第一电极连接电源的正极，所述第二电极连接电源的负极；所述W型湍流强电场收集组包括依次连接为W型的四段湍流强电场收集组，每段湍流强电场收集组之间通过绝缘盘连接，每段湍流强电场收集组包括纵向交替设置的湍流段电极和第三电极，属于同一湍流强电场收集组的湍流段电极连接电源的同一级，且四段湍流强电场收集组中的四组湍流段电极交替连接电源的正极和负极；所述第三电极接地。优选地，所述装置还包括与所述强电场收集装置连接的脉冲荷电收集装置，该脉冲荷电收集装置包括依次设置的脉冲荷电装置和电场增强滤网装置，所述脉冲荷电装置包括若干根第二电晕放电针，所述电场增强滤网装置包括依次设置的第一金属丝网、滤网和第二金属丝网；第一金属丝网通过电源连接端连接处于正脉冲周期的脉冲电源，第二金属丝网接地，第二电晕放电针连接处于负脉冲周期的脉冲电源。优选地，该脉冲荷电装置由快前沿陡脉冲电源驱动。优选地，所述脉冲荷电装置包括荷电装置外壳，若干根第二电晕放电针设置在荷电装置外壳内壁上，并使得若干根第二电晕放电针的针尖朝向荷电装置外壳中心；该若干根第二电晕放电针为长度渐变的至少3圈，相邻两圈第二电晕放电针交错设置；所述电场增强滤网装置中滤网为HEPA滤网。优选地，在所述电晕放电盘和电源之间设置限流装置，所述限流装置的阻值为1MΩ～20MΩ,优选地，所述电极阵列301b的长度为20mm～30mm，直径为0.3mm～1.5mm。优选地，所述等离子体射流装置中电极阵列和电源之间设置限流装置，所述限流装置的阻值为1MΩ～20MΩ；优选地，所述电极阵列和网状地电极之间距离为3mm～13mm。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少能够取得下列有益效果。(1)本专利技术采用的旋转场电晕放电装置主要产生长寿命活性粒子如活性氧粒子、活性氮粒子和长寿面活性基团等氧化性的物质，能有效消杀细菌气溶胶。同时，与此同步地，本专利技术采用空气弥散等离子体射流装置主要产生短寿命高活性粒子和基团如过氧亚硝酸离子(ONOO-)、过亚硝酸(ONOOH)和单线态氧(1O2)等氧化性的物质，能有效消杀病毒气溶胶。能够有效完全地收集吸附空气中带电病原微生物气溶胶。(2)本专利技术采用的旋转场电晕放电装置中设置了若干层导电纤维丝，第一电晕放电针产生圆锥状等离子体放电，大量碳纤维丝构成等离子体放电平面，将电晕放电针和导电纤维丝结合，加强了放电，提高了荷电效率。同时等离子体放电装置中壳体可旋转，增大等离子体和流动空气的接触面积和处理时间，使空气充分电离，产生大量自由电子和正负离子，在装置电场的作用下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于等离子体消杀病原微生物气溶胶的空气净化装置，其特征在于，包括等离子体放电装置(1)和与其连接的强电场收集装置(2)；/n其中，所述等离子体放电装置(1)包括旋转场电晕放电装置(11)和空气弥散等离子体射流装置(12)，/n所述旋转场电晕放电装置(11)包括壳体(101)、同轴固定在该壳体(101)中的绝缘轴(102)、设置在壳体(101)中且沿绝缘轴(102)的长度方向设置的至少1对电晕放电盘(103)；所述电晕放电盘(103)包括沿绝缘轴(102)圆周方向设置的若干根第一电晕放电针(103a)和缠绕在相邻第一电晕放电针(103a)之间的若干层导电纤维丝(103b)，每对电晕放电盘(103)中的2个电晕放电盘(103)依次连接电源的正极和负极，所述壳体(101)接地；/n所述空气弥散等离子体射流装置(12)为至少4个，该至少4个空气弥散等离子体射流装置(12)绕所述壳体(101)外壁均匀设置，每个所述空气弥散等离子体射流装置(12)包括沿壳体(101)的长度方向设置的至少1对射流阵列(301)，所述射流阵列(301)包括网状地电极(301a)、电极阵列(301b)和绝缘圆筒(301c)，该网状地电极(301a)固定在绝缘圆筒(301c)中，电极阵列(301b)为插在圆环形陶瓷底座(301d)上的若干个放电针，圆环形陶瓷底座(301d)固定在绝缘圆筒(301c)中，使得放电针面向网状地电极(301a)，每对射流阵列(301)中的2个电极阵列(301b)依次连接处于正脉冲周期的纳秒脉冲电源和处于负脉冲周期的纳秒脉冲电源，网状地电极(301a)接地；/n所述强电场收集装置(2)包括用于收集带电污染物的收集板。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于等离子体消杀病原微生物气溶胶的空气净化装置，其特征在于，包括等离子体放电装置(1)和与其连接的强电场收集装置(2)；
其中，所述等离子体放电装置(1)包括旋转场电晕放电装置(11)和空气弥散等离子体射流装置(12)，
所述旋转场电晕放电装置(11)包括壳体(101)、同轴固定在该壳体(101)中的绝缘轴(102)、设置在壳体(101)中且沿绝缘轴(102)的长度方向设置的至少1对电晕放电盘(103)；所述电晕放电盘(103)包括沿绝缘轴(102)圆周方向设置的若干根第一电晕放电针(103a)和缠绕在相邻第一电晕放电针(103a)之间的若干层导电纤维丝(103b)，每对电晕放电盘(103)中的2个电晕放电盘(103)依次连接电源的正极和负极，所述壳体(101)接地；
所述空气弥散等离子体射流装置(12)为至少4个，该至少4个空气弥散等离子体射流装置(12)绕所述壳体(101)外壁均匀设置，每个所述空气弥散等离子体射流装置(12)包括沿壳体(101)的长度方向设置的至少1对射流阵列(301)，所述射流阵列(301)包括网状地电极(301a)、电极阵列(301b)和绝缘圆筒(301c)，该网状地电极(301a)固定在绝缘圆筒(301c)中，电极阵列(301b)为插在圆环形陶瓷底座(301d)上的若干个放电针，圆环形陶瓷底座(301d)固定在绝缘圆筒(301c)中，使得放电针面向网状地电极(301a)，每对射流阵列(301)中的2个电极阵列(301b)依次连接处于正脉冲周期的纳秒脉冲电源和处于负脉冲周期的纳秒脉冲电源，网状地电极(301a)接地；
所述强电场收集装置(2)包括用于收集带电污染物的收集板。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体(101)与电机连接，通过电机驱动壳体(101)绕绝缘轴(102)转动；在壳体的空气进口端(101a)处设置圆锥形的导风锥(104)，该导风锥(104)与壳体(101)同轴设置，且导风锥(104)的直径越靠近壳体(101)越大，该导风锥(104)能够调节空气流量；优选地，所述绝缘轴(102)的直径从壳体的空气进口端(101a)至空气出口端(101b)逐渐增大，所述绝缘轴(102)通过两端的陶瓷支架(102a)与壳体(101)连接，所述陶瓷支架(102a)与电晕放电盘(103)之间的距离大于10mm。


3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述若干根第一电晕放电针(103a)为至少6根电晕放电针，缠绕在相邻第一电晕放电针(103a)之间的所述若干层导电纤维丝(103b)为250-350层导电纤维丝，导电纤维丝(103b)的直径为5–10μm，导电纤维丝(103b)为碳纤维丝。


4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述强电场收集装置(2)包括依次串联设置的第一层流强电场收集组(201)、W型湍流强电场收集组(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大伟，卢新培，陈宏翔，张焱哲，李嘉诚，高皓天，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42