旋轉電極的放電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及低溫等離子體技術領域，具體涉及旋轉電極的放電裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，環(huán)境惡化問題的日益突出，低溫等離子體技術在環(huán)保方面的應用也越來越受關注，等離子體有機廢氣凈化、等離子體廢水凈化、等離子體汽車尾氣凈化和等離子體除甲醛、TV0C和PM2.5等相關技術和產品開發(fā)受到空前的重視。
[0003]石化燃料燃燒產生的PM2.5和室內裝修裝修帶來甲醛、TV0C污染，日益成為嚴重影響人民生活質量的重要因素。而以家裝污染為例，以甲醛為首的揮發(fā)性有機氣體在室內空氣中的存在，嚴重危害著人們的身體健康，這些氣體的存在可引起呼吸系統、神經系統、生殖系統等方面的疾病。少量短期的吸入會引起頭暈、頭疼、惡心、胸悶、乏力、意識模糊、記憶力減退、思維及判斷力降低等癥狀；若長期大量的吸入會導致鼻腔、口腔、皮膚和消化道的癌癥，導致新生兒畸形，并影響骨髓造血機能而引起白血病，人類有70%的病癥與這些室內的污染物相關，90 %以上的幼兒白血病都是由室內的污染氣體所引起的。
[0004]為了改善室內空氣品質，人民正在嘗試采用各種各樣的方法:
(1)植物生態(tài)法:綠色植物對室內環(huán)境有一定改善作用，吊蘭、蘆薈等植物可清除甲醛，但綠色植物凈化空氣存在見效慢和吸收疲勞，一段時間后不再發(fā)揮作用，花粉存在會形成新的污染，此外植物夜間呼吸作用會引起植物與人呼吸爭氧，不能去除PM2.5，目前，室內種植綠色植物，對于凈化空氣只是一種輔助手段。
[0005](2)物理吸附法:活性炭、沸石等吸附型材料可有效吸附污染物，目前市場上存在的空氣凈化器多數就是利用此技術。但是吸附材料存在飽和現象，僅是將污染物進行轉移，吸附若干周期將不再發(fā)揮作用，如果頻繁的更換，將會產生巨大的成本支出。目前，市場上的大部分空氣凈化器均采用物理吸附和過濾技術，因此，吸附和過濾效果存在快速衰減的問題，后期需要頻繁更換吸附和過濾材料，使用成本高，且過濾材料氣阻大，能耗也較高，也無法過濾0.3微米以下塵埃，還會產生二次污染。
[0006](3)臭氧氧化法:利用臭氧的強氧化性凈化空氣，可清除空氣中的有害成分，可適用于中度、輕度污染；但臭氧本身就是有害的物質，并且采用此技術對居室進行治理時，人要暫時離開房間，所以，只適用于無人場所，也不能除塵。
[0007](4)低溫等離子體凈化法:利用電暈放電產生非平衡態(tài)等離子體，其中有大量活性粒子和自由基作用于甲醛等污染物，使之分解，并可讓PM2.5帶電而在電場中被電極收集，從而凈化空氣。低溫等離子體凈化作用具有以下優(yōu)點:(a)無衰減一在壽命期內凈化效果幾無衰減；(b)無需耗材一陽極可清洗，反復使用；(c)能耗低一氣阻小，電機功率低；(d)凈化徹底一除Pm2.5、殺菌、除甲醛和TV0C —步到位，對0.3微米以下的塵埃也有非常好的凈化效果(e)無二次污染一病毒和細菌均被殺滅，不是收集。因此，等離子體空氣凈化法正被日益受到廣大空氣凈化人士的關注。
[0008]然而，為了產生電暈放電，需要采用不對稱電極放電結構。目前，已公開的電暈放電裝置均采用固定電極結構，即電子發(fā)射射電極是尖細或纖薄結構，另一個電極一般是板型結構。對于固定電極的電暈放電裝置存在以下問題:(1)由于放電點始終在尖細處，尖細的放電電極容易被燒蝕掉，這是導致放電極壽命短的根本原因；(2)由于尖細處的局域放電，另一板型電極周圍并沒有產生高密度等離子體，而氣流往往是平流過兩組放電電極之間的空間，因此，靠近板型電極的空氣并未能被等離子體充分凈化就離開等離子體發(fā)生器，空氣凈化不徹底；(3)尖細處電極的局域放電較強，導致臭氧產率太高。正是這些問題，限制了等離子體空氣凈化技術更廣泛應用于空氣交貨產品中。尤其是為了控制臭氧產率，只好大幅降低放電功率，導致凈化效果打折扣，這也是市場上部分等離子體空氣凈化器要采用等離子體與吸附和過濾復合技術的原因，依然擺脫不了對耗材的依賴。
[0009]采用脈沖放電方式替代直流放電和增大氣流速度，均可有效降低臭氧產率，并能延長陰極壽命。放電頻率低于20kHz時，臭氧產率較高，脈沖頻率高于40kHz時，才能有效抑制臭氧的產生，延長陰極壽命，并且，相同放電功率條件下，頻率越高，臭氧產率越低，陰極壽命越長。然而，超高頻高壓脈沖電源的制造難度大、成本高、體積大、可靠性差、能效和壽命偏低，同時實現10kV和50kHz以上的電壓和頻率是非常困難，因而，即使承受高頻高壓電源的高成本，希望通過提高電源頻率進一步抑制臭氧產率和延長陰極壽命的空間非常有限，大大限制了其廣泛應用。相同放電功率條件下的氣流速度越大，臭氧產率越低，陰極壽命越長，但是，氣流速度太大，一方面需要大功率強力風機，大大增加能耗，另一方面，氣流速度過快，在等離子體區(qū)停留時間過于短暫，使氣體凈化處理不徹底。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的在于不增加氣流速度和能耗，也不采用高成本的超高頻高壓脈沖電源的前提下，解決上述等離子體空氣凈化方法存在的尖細或纖薄結構陰極壽命短、等離子體不均勻和陰極附近臭氧產率過高的問題，既要獲得均勻的大面積等離子體，又要抑制臭氧產率，還要減少陰極的快速燒蝕。為了解決這些問題，本發(fā)明采用了旋轉電極的放電裝置，通過旋轉的陰極實現超高頻脈沖放電和相對高速的氣流:將旋轉電極設置在離心風機、軸流風機、橫流風機的風輪上，或者固定在離心風機或者軸流風機的轉軸上，電機驅動電極旋轉，使放電點不會長時間停留在旋轉電極的一個點上，而是隨風輪旋轉在電極的尖端上滑動，因而利于保護電極，并且可以產生大面積均勻的等離子體；一方面旋轉的電極使尖端附近的電暈彌散開，利于降低尖端溫度和臭氧發(fā)生率，也降低了電極的燒蝕速度，另一方面旋轉的電極可獲得大面積均勻等離子體，充滿整個進氣截面，避免了空氣從無等離子體區(qū)“逃逸”的可能。
[0011]本發(fā)明設計的旋轉電極的放電裝置，包括葉輪1、旋轉電極2、固定電極3和電機4，旋轉電極2設置在葉輪1和固定電極3之間，旋轉電極2固定在電機4的轉軸上，或者固定在葉輪1上，旋轉電極2與電機4或者葉輪1的金屬軸承保持良好電氣連接，在旋轉電極2與固定電極3之間加高電壓，兩組電極之間產生電暈放電，電機4驅動葉輪1和旋轉電極2高速旋轉，高速旋轉的旋轉電極2帶動電暈旋轉，使電暈放電產生的等離子體均勻分布于兩組電極之間的整個氣流截面，氣流在經過電暈放電區(qū)時，有機污染物被等離子體中的高能粒子分解成無害物質，顆粒物會帶上電荷，帶電顆粒易于被高電場集塵器收集，或者被其他表面吸附。
[0012]優(yōu)選地，所述的旋轉電極2設置在電機4的轉軸上，或者固定在葉輪1上，旋轉電極2與電機4的金屬軸承保持良好電氣連接。最緊湊的設計就是將旋轉電極2設置在金屬葉輪上，直接解決了電極旋轉和電氣連接問題。作為放電的一個電極，連接電機軸，因此，可連接地線，確保安全。
[0013]優(yōu)選地，所述旋轉電極2是在旋轉運動的狀態(tài)下對固定電極3放電的。傳統放電裝置都采用雙固定電極結構，放電點長時間停留在尖端電極固定點上，熱量和離子濺射集中在尖端上，使電極尖端燒蝕率高，極易于鈍化而導致放電停止或流注微放電，放電均勻性劣化、臭氧產率大幅上升。而旋轉電極則可使放電點運動起來，利于降低尖端的平均熱量累積和離子濺強度，從而降低電極尖端燒蝕速率，并且，旋轉電極可使放電更均勻，使處理不留死角，這些是雙固定電極的放電裝置難以做到的。
[0014]優(yōu)選地，所述旋轉電極2是由細金屬絲網或者導電纖維絲網制成，氣阻極低。不管旋轉電極設置在葉輪上還是設置在電機軸上，氣流都需要流經旋轉電極，因此，旋轉電極必須有良好透氣性，其存在不應顯著增大氣流通道的氣阻。導電絲網制成的旋轉電極，不僅有解決了氣阻問題，更重要的是，導電絲網邊緣的細絲末端是極好的尖端電暈放電電極，有極高的電場增益效應，并且，適度的燒蝕，即使細絲末端變短，也不改其尖銳度，不會影響電暈放電穩(wěn)定性。在壽命、放電穩(wěn)定性、臭氧產率和抑制微放電等方面，導電絲網電極均顯著優(yōu)于傳統的電暈電極，包括易斷的細金屬絲電極、易鈍