專利名稱：隧道空氣消毒凈化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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。
技術(shù)背景目前隧道內(nèi)空氣污染物主要是機(jī)動(dòng)車排出的廢氣和塵埃，包括CCKNO5^nHCt5近來(lái) 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(jī)車開(kāi)過(guò)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?！睋?jù)查核，東山隧道裝有單向排 風(fēng)的風(fēng)機(jī)2組共8臺(tái)。排風(fēng)機(jī)能夠排出廢氣和灰塵，但是風(fēng)機(jī)本身存在著弊端噪音大，電 耗高。其它類似問(wèn)題多有發(fā)生。為此，業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行研究改進(jìn)，例如申請(qǐng)?zhí)柺?00810201240. 2，申請(qǐng)日 2008. 10. 16，發(fā)明名稱為《隧道空氣污染物凈化裝置》，公開(kāi)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(cè)控模塊、至少一個(gè)凈化模塊和至 少一個(gè)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(jìn)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(cè)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(dòng)的靜電場(chǎng)單元及噴淋清洗單元；凈化 模塊包括初級(jí)加熱室和CO凈化室；吸附模塊包括次級(jí)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、NO5^PHC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(cè)控模塊避免溫度失控現(xiàn)象的發(fā)生，通過(guò)測(cè)控模塊進(jìn)行檢測(cè)、 自動(dòng)控制以及安全預(yù)警。但是那么多的加熱室和加熱單元，對(duì)于處理風(fēng)量達(dá)36-72萬(wàn)M3/ h耗電之大可想而知；同時(shí)，年長(zhǎng)月久測(cè)控模塊的溫度控制也不可能萬(wàn)無(wú)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(gè)月必須更換。這不僅設(shè)備龐大， 占地多，能耗大、維護(hù)費(fèi)用高，安裝、使用也不方便。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是為了解決現(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(jī)化合物、污染物，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、節(jié)能，可靠性好、工作壽命長(zhǎng)的隧道空氣 消毒凈化器。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)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(jī)組件、控制器、進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口和外殼，進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口各設(shè)有空氣過(guò) 濾器，等離子體反應(yīng)器和風(fēng)機(jī)組件設(shè)置在氣流之中，控制器的兩個(gè)輸出端分別與脈沖電源、 風(fēng)機(jī)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(gè)組件，共計(jì)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(jí)TiO2, 共計(jì)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(duì) 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(gè)導(dǎo)電軌絕緣支架固定在所述 的反應(yīng)器外殼相對(duì)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(kāi)關(guān)管，脈沖變壓器與脈沖發(fā)生器內(nèi)的開(kāi)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(duì)稱兩個(gè)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(gè)凸出的負(fù)電極固定 梢，反應(yīng)器外殼對(duì)應(yīng)處開(kāi)凹槽對(duì)接緊固。優(yōu)選地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；每段線包的上端各設(shè)有一個(gè)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(jí)線圈和次級(jí)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(jì)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(duì)稱的兩個(gè)凸部彎頭處是按同極性屏蔽效應(yīng)距離設(shè)計(jì)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(jì)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(kāi)關(guān)管是制成 一個(gè)模塊；也可以選用開(kāi)關(guān)電源控制集成電路ICI包括開(kāi)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(kāi)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(hào)為Cr20Ni80的高電阻電熱合金，也可 以是鐵鉻鋁材料的牌號(hào)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。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果本實(shí)用新型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(duì)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(duì)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(qiáng)電場(chǎng)中作穩(wěn)定的電暈放電，獲得高強(qiáng)度等離子體。本實(shí)用新型的金屬外殼左右兩邊與負(fù)電極平衡部分同時(shí)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(jiǎn)單。開(kāi)發(fā)本實(shí)用新型重點(diǎn)關(guān)注的是 正電極的金屬帶在反應(yīng)器中作電暈放電時(shí)，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(yuǎn)，放電電流自然減?。环粗饘賻p耗較少部位放電電流自動(dòng)增大。 這樣，正電極損耗處于自我調(diào)節(jié)狀態(tài)，進(jìn)一步延長(zhǎng)其工作壽命，正電極的有效工作壽命可達(dá) 8-12年，獲得意想不到的效果。特別強(qiáng)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(chǎng)中不影響電暈放電。當(dāng) 等離子體反應(yīng)器作電暈放電時(shí)，反應(yīng)區(qū)發(fā)出的藍(lán)光含有紫外線，波長(zhǎng)為300--400nm，光強(qiáng)峰 值位于357nm。而TiO2的禁帶寬度是3. 2eV,對(duì)應(yīng)紫外線波長(zhǎng)閾值是387. 5nm。實(shí)驗(yàn)表明 TiO2作空氣消毒凈化時(shí)，催化光源波長(zhǎng)最好是< 387. 5nm，反應(yīng)區(qū)發(fā)出的紫外線波長(zhǎng)峰值位 于357nm是符合這一條件的。這樣一來(lái)，紫外光源就可省掉，避免了紫外線放電燈損壞、對(duì) 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(jìn)有機(jī)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(qiáng)的自由基。這些氧化能力極強(qiáng)的自由基幾乎可以分解絕 大部分有機(jī)物質(zhì)與部分無(wú)機(jī)物質(zhì)，產(chǎn)生具有強(qiáng)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(jìn)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(jī)物為CO2和H2O等無(wú)機(jī)無(wú)害小分子，達(dá)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(qiáng)的超微粒子化的二氧化鈦，檢測(cè)中心檢測(cè)結(jié)果表 明光觸媒對(duì)常見(jiàn)的細(xì)菌的殺滅率在99%以上。本實(shí)用新型的光觸媒二氧化鈦(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(bǔ) 了它對(duì)顆粒污染物無(wú)所作為的缺陷，卻使殺滅細(xì)菌和分解有機(jī)物效果加倍。本實(shí)用新型提供的是設(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(jí)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(jī)化合物、污染物，反應(yīng)器內(nèi)的高壓靜電場(chǎng)能吸附顆 粒污染物；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、節(jié)能，可靠性好、工作壽命長(zhǎng)。本實(shí)用新型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(jī)組件設(shè)置在進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口之間。在控制器內(nèi)設(shè)有時(shí)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(shí)把隧道空氣消毒凈化器的進(jìn)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(duì)接就可以使用。等離子體反應(yīng)器在外加電場(chǎng)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?jiǎn)單小分子的安全無(wú)機(jī)物，使有毒的有機(jī)有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無(wú)毒無(wú)害或低毒無(wú)機(jī) 物。當(dāng)高能電子同氣體分子碰撞時(shí)，發(fā)生一系列基元物化過(guò)程-氣體分子電離、分解、 電子態(tài)、振動(dòng)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(duì)有害氣體CO、SO2, NOx的氧化、分解過(guò)程反應(yīng)如下等離子體作用
H2O- r+OH"或 H20+e (激發(fā))- 『+0『+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We —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(wú)毒的簡(jiǎn)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(jī)體作用，其它如0)2、02也屬無(wú)毒氣體?？諝?中的固體粉塵在離子轉(zhuǎn)化過(guò)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(dá)到消毒凈化、清新空氣目的。根據(jù)試驗(yàn)報(bào)告，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)具有吸附可吸 入顆粒物、去異味、降解甲醛、煙霧和TVOC等有機(jī)廢氣的功能。報(bào)告載明，在IOOm3室內(nèi)工 作30min，經(jīng)檢測(cè)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(gè)/1(Φ彡0.5 μ m)；甲醛去除率達(dá)96%以上；空 氣中留存臭氧量彡0. 02mg/m3。節(jié)能是顯而易見(jiàn)的100m3室內(nèi)達(dá)到國(guó)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(duì)于每小時(shí)處理長(zhǎng)隧道360000M3 風(fēng)量測(cè)算，等離子體反應(yīng)器耗電總量不會(huì)超過(guò)2800W。本實(shí)用新型所產(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(jī)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(chǎng)，還能吸附粒徑小至0. 01 μ m顆粒物?？梢?jiàn)，本實(shí)用新型對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員是非顯而易見(jiàn)的，并能夠產(chǎn)生預(yù) 想不到的技術(shù)效果。

圖1是本實(shí)用新型隧道空氣消毒凈化器剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的等離子體反應(yīng)器半剖面的立體結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實(shí)用新型的阻止微放電導(dǎo)電軌結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的脈沖電源的電原理圖；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)用新型脈沖變壓器輸出高壓放電電流波形圖。[0045]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4-控制器5-進(jìn)風(fēng)口6-出風(fēng)口8-外殼9-空氣過(guò)濾器11-中效空氣過(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(cè)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)用新型隧道空氣消毒凈化器剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的等 離子體反應(yīng)器半剖面的立體結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實(shí)用新型的阻止微放電導(dǎo)電軌結(jié)構(gòu)示意圖。 本實(shí)用新型包括等離子體反應(yīng)器1、脈沖電源2、風(fēng)機(jī)組件3、控制器4、進(jìn)風(fēng)口 5、出風(fēng)口 6和 外殼8，進(jìn)風(fēng)口 5和出風(fēng)口 6各設(shè)有空氣過(guò)濾器9，等離子體反應(yīng)器1和風(fēng)機(jī)組件3設(shè)置在氣 流之中，控制器4的兩個(gè)輸出端分別用導(dǎo)線7與脈沖電源2、風(fēng)機(jī)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(gè)組件，共計(jì)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(jí)TiO2，共計(jì)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(duì)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(gè)導(dǎo)電軌絕緣支 架105固定在所述的反應(yīng)器外殼108相對(duì)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(jī)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(jìn)風(fēng) 口端可加設(shè)中效空氣過(guò)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(chǎng)是沿著正電極101的徑向 四周分布均勻。在實(shí)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(cè)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(guó)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(shuō)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(jiǎn)單，節(jié)省材料；而且整體牢固，性能穩(wěn)定。[0062]本實(shí)用新型所述的阻止微放電導(dǎo)電軌103的凸部109是上下對(duì)稱的兩個(gè)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(jì)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(shí)，把不銹鋼連接框110與正電極 101兩端依照所設(shè)計(jì)長(zhǎng)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(jiǎn)便，技術(shù)指標(biāo)一致性好。實(shí)施例2 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(kāi)關(guān)管，脈沖變壓器205與脈沖發(fā)生器204內(nèi)的開(kāi)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(kāi)關(guān)管是單端反激式逆變器設(shè)置的。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)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(dòng)電流，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安全接地，電磁 屏蔽性能更好。同時(shí)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(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，獲得輸出18KVP_P，工作頻率 40KHZ，脈沖寬度4μ S，上升時(shí)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(shí)脈沖變壓器的次級(jí)才 導(dǎo)通輸出，因而脈沖電源的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管工作是安全的，保護(hù)電路只作輔助用。此設(shè)計(jì)可靠 性高，開(kāi)關(guān)管可以選用耐壓600V的普通功率半導(dǎo)體管。實(shí)施例3 本實(shí)用新型所述的負(fù)電極102靠反應(yīng)器外殼108邊的上、下兩端各設(shè)一個(gè)凸出的 負(fù)電極固定梢111，反應(yīng)器外殼108對(duì)應(yīng)處開(kāi)凹槽對(duì)接緊固。負(fù)電極鋁板厚度設(shè)1 2. Omm, 表面氧化處理，工作壽命長(zhǎng)，外觀亮麗。或制成負(fù)電極102的不銹鋼板厚度0. 5 1. 5mm。 實(shí)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(huì)出現(xiàn)裝配誤差，工藝上都 不如本優(yōu)先實(shí)施例。所述的負(fù)電極102的兩面敷設(shè)納米級(jí)TiO2是帶隙能3. 2eV的銳鈦礦 型催化劑。本實(shí)用新型所述的正電極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(duì)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(jī)械強(qiáng)度差。設(shè)計(jì)中取0.08 0.12mm效果佳。金屬帶正 極放電損耗時(shí)，其放電端面表面積保持不變，有效工作壽命可達(dá)8-12年。本實(shí)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(shí)施例4 圖5中，本實(shí)用新型所述的脈沖變壓器205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；每段線 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；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。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。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(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(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。脈沖變壓器205輸出低電位端設(shè)有電流檢測(cè)電路206，將檢測(cè)到的脈沖變壓器205 輸出電流信號(hào)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(kāi)關(guān)管。振蕩器、誤差放大器、PWM比較器及開(kāi)關(guān)管是設(shè)置在一個(gè)模塊內(nèi)的，也 可以集成在集成電路ICl內(nèi)，ICl內(nèi)的開(kāi)關(guān)管D極接脈沖變壓器205初級(jí)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(cè)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(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。脈沖變壓器205與集成電路ICl內(nèi)的開(kāi)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(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。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(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)處理，PWM比較器的輸出脈寬為零，開(kāi)關(guān) 管被關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)。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(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整脈沖電源2輸出功率。本實(shí)用新型所述的脈沖發(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(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，電容 器C4與瞬變二極管D5并連?？旎謴?fù)二極管D6的正極與開(kāi)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(shí)產(chǎn)生的反向超過(guò)閾值的峰值電壓，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。 整流電路202是由二極管Dl、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)。[0075]本實(shí)用新型脈沖電源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(kāi)關(guān)管被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205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 性瞬間反向，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是本實(shí)用新型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(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。本實(shí)用新型脈沖 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(shí)施例5 本實(shí)用新型所述的負(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(jí)Ti02。特別強(qiáng)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(chǎng)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(shí)，反應(yīng)區(qū)發(fā)出的藍(lán)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(duì)人體的傷害及紫外光源耗電量大的弊端。實(shí)施例6 本實(shí)用新型所述的每組上下對(duì)稱的兩個(gè)凸部109彎頭處是按同極性屏蔽效應(yīng)距 離設(shè)計(jì)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(jì)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(chǎng)強(qiáng)度設(shè)定的。實(shí)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(kāi)關(guān)管是制成 一個(gè)模塊；也可以選用開(kāi)關(guān)電源控制集成電路ICI包括開(kāi)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(kāi)關(guān)電源ICl包括MC33374制成。實(shí)施例8 本實(shí)用新型所述的正電極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(hào)為Cr20Ni80的高電阻電熱合金，也可以是鐵鉻鋁材料的牌號(hào)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(diǎn)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(qiáng)、抗蠕變性能好和重量輕。本實(shí)用新型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(duì)細(xì)菌細(xì)胞膜構(gòu)成嚴(yán)重?fù)舸┖推茐?；再是它能打開(kāi)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(qiáng)的活化和氧化能力。它 對(duì)細(xì)菌、病毒具有很強(qiáng)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(jī)物，轉(zhuǎn)化成低分子無(wú)毒無(wú)味的無(wú)機(jī)物，如炭、水等；內(nèi)部設(shè)置的等離子體反應(yīng) 器含靜電場(chǎng)，能吸附小至0. Ol μ m粒徑的顆粒物，進(jìn)一步凈化空氣。 本實(shí)用新型再加上二氧化鈦(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(qiáng)的自由基。這些氧化能力極強(qiáng)的自由基幾乎 可以分解絕大部分有機(jī)物質(zhì)與部分無(wú)機(jī)物質(zhì)，達(dá)到殺菌，除臭，空氣凈化加倍的效果。本實(shí)用新型使用范圍主要是隧道、地鐵、地下車庫(kù)，也可用于影劇院、火車、汽車、 艦船等公共場(chǎng)所及家庭的空氣消毒凈化。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(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)。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(jī)組件(3)、控制器(4)、進(jìn)風(fēng)口(5)、出風(fēng)口(6)和外殼(8)，進(jìn)風(fēng)口(5)和出風(fēng)口(6)各設(shè)有空氣過(guò)濾器(9)，等離子體反應(yīng)器(1)和風(fēng)機(jī)組件(3)設(shè)置在氣流之中，控制器(4)的兩個(gè)輸出端分別與脈沖電源(2)、風(fēng)機(jī)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(gè)組件，共計(jì)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(jí)TiO2，共計(jì)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(duì)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(gè)導(dǎo)電軌絕緣支架(105)固定在所述的反應(yīng)器外殼(108)相對(duì)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(kāi)關(guān)管，脈沖變壓器(205)與脈沖 發(fā)生器(204)內(nèi)的開(kāi)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(duì)稱兩個(gè)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(gè)凸出的負(fù)電極固定梢(111)，反應(yīng)器外殼(108)對(duì) 應(yīng)處開(kāi)凹槽對(duì)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(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；每段線包的上端各設(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；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。
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(duì)稱的兩個(gè) 凸部(109)彎頭處是按同極性屏蔽效應(yīng)距離設(shè)計(jì)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(jì) 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(kāi)關(guān)管是制成一個(gè)模塊；也可以選用開(kāi)關(guān)電源控 制集成電路ICl包括開(kāi)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(kāi)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(hào)為Cr20Ni80的高電阻電熱合金，也可以是鐵鉻鋁材料的牌號(hào)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。
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(jī)組件、控制器、進(jìn)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(gè)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(jí)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(duì)應(yīng)導(dǎo)電軌上的凸部頂端。本實(shí)用新型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(jiǎn)單、安裝方便、節(jié)能，可靠性好、工作壽命長(zhǎng)。使用范圍主要是隧道、地鐵、地下車庫(kù)，也可用于影劇院、火車、汽車、艦船等公共場(chǎng)所及家庭的空氣消毒凈化。
文檔編號(hào)A61L101/02GK201586248SQ20092021597
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, 陳愛(ài)芝 申請(qǐng)人:周云正