專利名稱：空氣凈化和消毒裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空氣凈化和消毒裝置，尤其涉及一種使用等離子體 的空氣凈化和消毒裝置。
背景技術：
市場上現(xiàn)有的空氣凈化裝置可以寬泛地歸類成兩種主要類型i)通 過俘獲和過濾除去不需要的顆粒，以及ii)毀滅或破壞不需要的顆粒，以 消除相關的有害影響或使有害的微生物(例如細菌)不能存活?；谶^ 濾技術的裝置使空氣循環(huán)通過空氣過濾裝置(過濾器)，且大于一定尺 寸的顆粒被過濾器俘獲。根據(jù)構成過濾器的材料及其構造方法，具有幾 微米或更大直徑的顆?？梢詮难h(huán)空氣中除去。 一些過濾裝置結合有附 加的裝置(例如靜電除塵器)，以將電荷施加到顆粒上，從而提高俘獲 效率。病毒通常小到可以通過這些過濾器，且微生物也可被足夠小的浮 質(zhì)攜帶而通過過濾器。過濾器俘獲它們，但不能毀滅它們。 一些現(xiàn)有的 空氣凈化系統(tǒng)結合了紫外(UV)光，以毀滅俘獲的微生物。未俘獲的微 生物留在空氣中。市場上還提供有離子發(fā)生器，以用于除去空氣中攜帶的顆粒。它們 產(chǎn)生負電荷，且當電荷施加到空氣中攜帶的顆粒上時，空氣中攜帶的顆 粒將落下并附著到附近的表面上。因此，這些設備的功能僅僅是分離和除去空氣中攜帶的有害顆粒， 而不是毀滅它們。市場上還存在臭氧(03)發(fā)生器，以用于毀滅空氣中攜帶的微生物。除了在極高和不安全水平、例如超過3,000 ppb的情況下以外，臭氧對于 空氣中攜帶的微生物而言不是有效的殺滅劑。因此，臭氧發(fā)生器不能有 效地毀滅空氣中攜帶的微生物或致病微生物，以獲得任何有益人體健康 的效果。如果這些設備偶然地產(chǎn)生過量的臭氧，則將會對健康有害。事 實上，許多公開出版的文章中給出了關于使用過量臭氧進行空氣消毒方 面的警告。UV已經(jīng)被成功地應用于一些消毒應用中?？諝庵袛y帶的微生物的 UV消毒的研究證明需要數(shù)分鐘和甚至數(shù)小時的駐留時間(即需要用UV 照射氣流的持續(xù)時間)才能得到顯著的消毒水平。在實際應用中，這種 效率水平被認為是很低的。也有文章指出帶電粒子(離子族)可能也具有消毒效果。與UV消毒 類似，這種消毒機理的效率也很低，且典型地需要暴露于離子族下數(shù)小 時。等離子體為電中性、離子化的氣體，其由自由移動的離子、電子和 中性粒子組成。目前等離子體被用于包括空氣凈化和消毒的多種商業(yè)應 用中。根據(jù)工作模式的不同，等離子體可以由帶電粒子(電子和離子)、激發(fā)成分、自由基、臭氧和uv光子組成，其可以分解化合物并毀滅微生物?，F(xiàn)有的可購得等離子體空氣凈化器通過使用由包含在分離裝置中的等離子體產(chǎn)生的臭氧或uv光子間接地工作或者以與離子發(fā)生器工作類似的方式通過對空氣中攜帶的顆粒進行充電而工作。等離子體可以通過電力裝置以氣體放電的方式產(chǎn)生，因而高的電壓 被施加到一組電極、即陽極和陰極上。當施加的電壓足夠高且變得高于 擊穿電壓時，在電極之間開始產(chǎn)生電弧。用于電擊穿或電弧形成的閾值 遵循公知的帕邢定律，即擊穿電壓與電極之間的間隙尺寸和氣體壓力相 關。當施加的電壓或更準確地說局部電場足夠大以使電子可以得到充足 能量從而補償由于撞擊、激發(fā)及其他能量損失過程所引起的能量損失時， 發(fā)生擊穿現(xiàn)象。在外部施加電場的影響下，擊穿過程開始于向陽極加速 的一些自由或殘余電子的出現(xiàn)。隨著它們向著陽極加速，流動電子碰撞 導致通過沖擊直接電離或經(jīng)由光電離間接電離的氣體原子。電子云開始 積聚，并與電子云前面的電離或擊穿前沿一起向著陽極傳播，并在后面 留下離子痕跡，從而產(chǎn)生帶有與所施加的電場相反的電偶極的等離子體 通道。如果沒有限制，這種流束的形成導致電荷密度的快速增加、雪崩 式快速成長，以及將流束轉換為電弧。通過引入適宜的限流或猝熄機理來防止產(chǎn)生大電弧，可以建立準穩(wěn)態(tài)，其中微電弧或絲狀電弧(10_4米量級的尺寸)充滿電極之間的間隙。傳統(tǒng)上這通過布置覆蓋一個或兩個電極的介質(zhì)阻擋件或絕緣體而實現(xiàn)。 在具有結合在一個或兩個電極上的絕緣或介質(zhì)層的放電被稱為介質(zhì)阻擋放電。介質(zhì)或絕緣體層的不導電特性允許電荷積聚在表面上，其產(chǎn)生與 施加的電場相反的電場。另外，鄰近介質(zhì)或絕緣體層積聚的空間電荷增 加了電子排斥電場。相反的電場抵消施加的電場，并防止絲狀電弧發(fā)展 成大電弧以及導致放電絲狀電弧熄滅。因此，電介質(zhì)上的低電荷移動性 導致絲狀電弧的自我抑制并限制它們的橫向延伸，從而允許多個絲狀電 弧彼此緊鄰。此外，當發(fā)生多個電離前沿的合并時，絲狀電弧放電轉換為在空間上具有更大均勻性的泛光放電。通過小心地控制施加的電壓以 防止其轉變?yōu)殡娀?，也可以獲得電流驟熄。其可以通過使用針狀電極以 在更小或更尖的電極周圍產(chǎn)生空間電荷區(qū)域而得到。其也可以通過在電 極之間的殘留空隙中包含非導電包裝材料而得到。在接近大氣壓的壓力范圍內(nèi)進行介質(zhì)阻擋放電的情況下，電子能量典型地在1至10 eV的范圍內(nèi)，且離子能量接近周圍氣體溫度。因為電子 和離子成分之間能量的不一致，這些放電被歸類為非熱等離子體。典型 地，帶電粒子的密度比中性周圍氣體少得多，且等離子體行為主要受控 于碰撞作用?？梢岳秒娮拥哪芰考ぐl(fā)原子和分子，從而引發(fā)化學反應 和/或輻射。高能電子可以引起分子的一些化學鍵的斷裂、與本底分子碰 撞，從而導致分子鏈的斷裂、電離和激發(fā)，并產(chǎn)生自由原子和原子團， 如O、 OH或H02。這些原子團可攻擊危險的有機分子，且在分解空氣中 的污染物方面是十分有用的。02的分裂提供了所需的0，以與02結合而形 成臭氧。低能電子可附著到中性原子或分子上，以形成負離子，其可以 促進分解污染物和破壞微生物中的反應。通過碰撞，電子可以直接破壞 包括細菌和病毒的有機化合物。通過復合和弛豫產(chǎn)生的特別是在紫外線 光譜范圍內(nèi)的發(fā)射可以通過打斷分子鍵引發(fā)光物理的和光化學過程，從 而破壞微生物，產(chǎn)生消毒效果。有害的污染物可以被寬泛地按組劃分為化學污染物、揮發(fā)性有機化 合物、細菌、真菌和病毒；每一組的特征表現(xiàn)為組成分子或原子團的數(shù) 量和復雜性。為了破壞和/或防止這些有害污染物的生長，等離子體特性 必須被優(yōu)化。 一個主要的要求是支持用于實際應用的足夠高的流速的同 時，應確保這些有害污染物在反應器裝置內(nèi)具有足夠的停留時間。盡管等離子體可以被用于減少有害顆粒，等離子體的產(chǎn)生也生成可 能有害的副產(chǎn)品氣體。副產(chǎn)品氣體的典型例子為臭氧和二氧化氮(N02)。因此，希望提供一種用于產(chǎn)生等離子體以進行室內(nèi)空氣凈化和消毒 的裝置，其具有充足的停留時間和有效的等離子體能量淀積，以高效地 毀滅污染物，同時使不需要的副產(chǎn)品氣體的產(chǎn)生最小化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種空氣凈化和消毒裝置。在一個方面，該裝置包括至 少一個細長的反應器，該反應器具有細長的內(nèi)部電極和細長的外部電極。 外部電極沿著反應器的縱軸環(huán)繞內(nèi)部電極的至少一部分。外部和內(nèi)部電 極以基本同心的關系定位，并在它們之間限定出反應室。該裝置還包括 在內(nèi)部電極的一端保持內(nèi)部電極的內(nèi)部電極安裝部件和在外部電極的一 端保持外部電極的外部電極安裝部件。該裝置進一步包括電源，其適用 于向內(nèi)部和外部電極供給電能，以在反應室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，從而對流 過反應室的空氣進行凈化和消毒。反應器的反應室可以包括定位在其相反端的進氣口和出氣口。外部 電極安裝部件可以包括與反應器的反應室的進氣口或出氣口相對應的開 □。在一個實施例中，內(nèi)部電極比外部電極長。在另一個實施例中，內(nèi) 部電極安裝部件包括保持內(nèi)部電極的突出部分。在一個實施例中，該裝置包括大體上彼此平行定位的多個細長的反 應器。在一個實施例中，外部電極包括絕緣體層和覆蓋在絕緣體層的外表 面上的電極導體，而內(nèi)部電極包括絕緣體層和覆蓋在絕緣體層的內(nèi)表面 上的電極導體。在另一個實施例中，外部電極包括絕緣體層和嵌入絕緣 體層中的電極導體，而內(nèi)部電極包括絕緣體層和嵌入絕緣體層中的電極 導體。在一個實施例中，電源包括適用于控制向反應器的內(nèi)部和外部電極 供給的電能的控制單元。電能的波形周期和開/關循環(huán)被設定為比空氣停 留在反應室內(nèi)的時間短。在另一方面，該空氣凈化和消毒裝置包括至少一個細長的反應器， 其具有細長的內(nèi)部電極和細長的外部電極。外部電極沿著反應器的縱軸 環(huán)繞內(nèi)部電極。外部和內(nèi)部電極以基本上同心的關系定位，并在它們之 間限定出反應室。內(nèi)部電極的絕緣體層和外部電極的絕緣體層成一體地 結合在一起。該裝置進一步包括電源，其適用于向內(nèi)部和外部電極供給 電能，以在反應室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，從而對流過反應室的空氣進行凈化 和消毒。反應器的反應室可以包括定位在其相反端的進氣口和出氣口 。 在一個實施例中，內(nèi)部電極的絕緣體層和外部電極的絕緣體層在反 應器的第一端成一體地結合在一起。內(nèi)部電極的絕緣體層和外部電極的 絕緣體層可在反應器的第二端成一體地結合在一起。在另一個實施例中， 內(nèi)部電極的絕緣體層和外部電極的絕緣體層沿著反應器的縱軸成一體地 構造。在一個實施例中，該裝置包括大體上彼此平行定位的多個細長的反 應器。在一個實施例中，外部電極包括絕緣體層和覆蓋在絕緣體層的外表 面上的電極導體，而內(nèi)部電極包括絕緣體層和覆蓋在絕緣體層的內(nèi)表面 上的電極導體。在另一個實施例中，外部電極包括絕緣體層和嵌入絕緣 體層中的電極導體，而內(nèi)部電極包括絕緣體層和嵌入絕緣體層中的電極 導體。在一個實施例中，電源包括適用于控制向反應器的內(nèi)部和外部電極 供給的電能的控制單元。電能的波形周期和開/關循環(huán)被設定為比空氣停留在反應室內(nèi)的時間短。在另一方面，該空氣凈化和消毒裝置包括至少一個細長的反應器， 其具有細長的內(nèi)部電極、細長的外部電極和第一端蓋。外部電極沿著反 應器的縱軸環(huán)繞內(nèi)部電極。外部和內(nèi)部電極以基本上同心的關系定位， 并在它們之間限定出一反應室。第一端蓋在反應器的第一端連接內(nèi)部電 極和外部電極。該裝置進一步包括電源，其適用于向內(nèi)部和外部電極供 給電能，以在反應室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，從而對流過反應室的空氣進行凈 化和消毒。該裝置可包括在反應器的第二端連接內(nèi)部電極和外部電極的第二端蘭反應器的反應室可包括定位在其相反端的進氣口和出氣口 。 在一個實施例中，該裝置包括大體上彼此平行定位的多個細長的反 應器。在一個實施例中，外部電極包括絕緣體層和覆蓋在絕緣體層的外表 面上的電極導體，而內(nèi)部電極包括絕緣體層和覆蓋在絕緣體層的內(nèi)表面 上的電極導體。在另一個實施例中，外部電極包括絕緣體層和嵌入絕緣 體層中的電極導體，而內(nèi)部電極包括絕緣體層和嵌入絕緣體層中的電極 導體。在一個實施例中，電源包括適用于控制向反應器的內(nèi)部和外部電極 供給的電能的控制單元。電能的波形周期和幵/關循環(huán)被設定為比空氣停 留在反應室內(nèi)的時間短。


圖la是空氣凈化和消毒裝置的反應器組件的一實施例的透視圖。 圖lb是圖la中所示反應器組件的圓圈部分的放大圖。圖2是圖la中的反應器組件的分解圖，示出了多個反應器的布置情況。圖3a是圖la中的反應器組件的反應器中的一個的透視圖。 圖3b是圖3a中的反應器的橫剖面前視圖，示出了內(nèi)部和外部電極之 間的反應室。圖3c是圖3a中的反應器的橫剖面?zhèn)纫晥D，示出了兩個電極和兩個電 極之間的反應室。圖4是利用圖3a中的至少一個反應器的空氣凈化和消毒裝置的電路 的示意圖。圖5a是結合有圖la中的反應器組件的空氣凈化和消毒裝置的透視圖。圖5b是圖5a中所示的空氣凈化和消毒裝置的分解圖。圖6a是反應器的另一個實施例的透視圖。圖6b是圖6a中的反應器的橫剖面前視圖。圖6c是圖6a中的反應器的橫剖面?zhèn)纫晥D。圖7a是用于圖6a中所示反應器的相應反應器組件的俯視圖。圖7b是圖7a中的反應器組件的橫剖面?zhèn)纫晥D。圖8a是反應器的另一個實施例的透視圖。圖8b是圖8a中所示反應器的橫剖面前視圖。圖8c是圖8a中所示反應器的分解圖。圖9是用于圖8a中所示反應器的相應反應器組件的透視圖。 圖10是反應器組件的另一個實施例的橫剖面?zhèn)纫晥D，示出了反應器和電極安裝部件。圖lla是反應器組件的另一個實施例的橫剖面?zhèn)纫晥D，示出了反應器和電極安裝部件。圖1 lb是圖1 la的反應器組件的橫剖面前視圖。
具體實施方式
下面將詳細參考本發(fā)明的一些實施例，其中的一些實例也在下面的 描述中給出。以下將詳細描述本發(fā)明的示范性實施例，盡管對于本領域 的普通技術人員而言，很明顯，為清楚起見，對于理解本發(fā)明而言不是 特別重要的一些特征可能未示出。此外，應當理解，本發(fā)明不限于下述實施例，且本領域的普通技術 人員在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下可以進行各種變化和修改。 例如，在本說明書和所附權利要求的范圍內(nèi)，不同例證性實施例的元件 和/或特征可以彼此組合和/或彼此替代。另外，在閱讀本說明書、附圖以及所附權利要求之后對于本領域的 普通技術人員而言顯而易見的改進和修改均應視為落在本發(fā)明的實質(zhì)和 范圍內(nèi)。現(xiàn)在參看附圖，圖la示出了空氣凈化和消毒裝置的反應器組件10。 反應器組件10包括多個反應器11，這些反應器ll是細長的，且可彼此大 體平行地排列。反應器可通過安裝部件20、 21和支承部件22、 23固定在 反應器組件10中。如圖lb所示，每個反應器11包括細長的外部電極13和 細長的內(nèi)部電極16。每個外部電極13可由至少一個外部電極安裝部件20 保持就位，且每個內(nèi)部電極16可由至少一個內(nèi)部電極安裝部件21保持就 位。圖2示詳細示出了圖la所示的反應器組件10的結構。外部電極13可由 具有開口24的外部電極安裝部件20在兩端保持就位。內(nèi)部電極I6可由具 有開口25的內(nèi)部電極安裝部件2l在兩端保持就位。兩個外部電極安裝部 件20可由多個支承部件22保持在一起。內(nèi)部電極安裝部件21可通過多個支承部件23固定到外部電極安裝部件20上。反應器ll的大致平行結構可 以獲得用于有效破壞污染物的期望停留時間水平。停留時間為流過外部 電極13和內(nèi)部電極16之間的空間的空氣的持續(xù)時間。圖3a-3d示出了圖la的反應器組件的反應器l 1的一個實施例。在所示 的實施例中，反應器U呈圓柱狀。反應器11包括外部電極13和內(nèi)部電極 16。外部電極13沿著反應器11的縱軸環(huán)繞(或包圍)內(nèi)部電極的一部分。 外部電極13和內(nèi)部電極16可以呈基本上同心的關系。外部電極13和內(nèi)部 電極16在它們之間限定出反應室12，該反應室12將外部電極13和內(nèi)部電 極16隔離。在反應室12中，放電被激發(fā)，以產(chǎn)生等離子體。反應器ll包 括進氣口52和空氣出口53。進氣口52和空氣出口53朝向彼此相反的方向。在所示的實施例中，內(nèi)部電極16比外部電極13長。內(nèi)部電極16的兩 端在沒有被外部電極13環(huán)繞的情況下定位。因此，如圖2所示，內(nèi)部電極 16和外部電極13可分別由外部電極安裝部件20和內(nèi)部電級安裝部件21保 持就位。進氣口 52和空氣出口 53對應于外部電極安裝部件20上的開口24， 以使得待凈化空氣可以流過開口24。外部電極13包括絕緣體層15和覆蓋在絕緣體層15的外表面上的電極 導體14。導體14可以由多種不同方式例如機械力、粘附等保持就位?？?選地，導體14可以嵌入絕緣體15內(nèi)。內(nèi)部電極16包括絕緣體層18和覆蓋 在絕緣體層18的內(nèi)表面上的電極導體17。與外部電極的結構相似，導體 17可由多種不同方式例如機械力、粘附等保持就位，或者其可以嵌入絕 緣體18內(nèi)。在所示的實施例中，內(nèi)部和外部絕緣體18和15由例如玻璃的 絕緣材料制成，且可呈管狀。電極導體14和17可以由導電板、網(wǎng)狀物或 覆層制成。在反應室12中進行放電，以產(chǎn)生等離子體，從而用于空氣消毒和凈 化。高能電子激發(fā)原子和分子，從而引發(fā)化學反應和發(fā)出輻射。所產(chǎn)生的輻射可以導致分子的一些化學鍵斷裂。高能電子與本底分子碰撞，導致分子鏈的斷裂、電離和激發(fā)，并產(chǎn)生自由原子和原子團，例如O、 OH 或HCb。這些產(chǎn)品和反應可離解有害的有機分子并分解空氣中的污染物。 通過使空氣循環(huán)通過充滿等離子體的反應室12，空氣中.的污染物顆粒和 微生物將被毀滅。反應器組件10內(nèi)的反應器11的數(shù)目可以被調(diào)節(jié)，以與空氣凈化和消 毒裝置的總體氣流需求相匹配。這種可升級調(diào)整和模塊化的設計允許構 造上的靈活性，由此使得反應器組件10可以很容易地結合為中央通風系 統(tǒng)或空氣調(diào)節(jié)器的一部分，或者作為獨立的空氣凈化器。盡管如圖2所示外部電極13和內(nèi)部電極16分別由電極安裝部件20和 21保持就位，但應當理解，外部電極13和內(nèi)部電極16也可以通過其他安裝結構保持就位。如圖4的示意圖所示，電極13和16可以與高壓交流(AC)電源40相 連。在所示的實施例中，電源40包括電子控制單元41和高壓發(fā)生器42。 電源40可以提供足夠的電壓，以在反應室12中導致?lián)舸┖彤a(chǎn)生等離子體。 在反應室12的環(huán)形空間典型地在2毫米到20毫米的范圍內(nèi)的情況下，施加 電壓可以在10-50 kV的范圍內(nèi)。波形周期(典型地在10"到l(^ms的范圍 內(nèi))和形狀可以被選擇為與反應室12的環(huán)形空間和電極的尺寸以及穿過 反應室12的空氣的停留時間相匹配。例如，在反應室為12mm寬、外部電 極的內(nèi)部半徑為18 mm的情況下，反應室12的橫截面積約為9 cm2。對于 支持IOOO 1/min的空氣流量的反應器ll而言，停留時間約為8 ms且波形周 期可以為8ms或更短。電子控制單元41可以產(chǎn)生所需的波形形狀和周期，以驅動高壓發(fā)生 器42，該高壓發(fā)生器42可產(chǎn)生所需的高電壓，以產(chǎn)生等離子體，并可維 持反應器以特定的分解和毀滅效果工作。電能的波形周期和開/關循環(huán)是可調(diào)節(jié)的，并可以被設定為比氣流停留在反應室內(nèi)的時間短?？梢酝ㄟ^ 調(diào)節(jié)施加的高壓以及在停留時間內(nèi)開通循環(huán)與關斷循環(huán)的比率來控制等 離子體強度。圖5a示出了結合有反應器組件10的空氣凈化和消毒裝置。圖5b為圖 5a中的空氣凈化和消毒裝置的分解圖。在所示的實施例中，空氣凈化和 消毒裝置包括鼓風機33和安裝在反應器殼體30內(nèi)部的反應器組件10?？?選地，空氣凈化和消毒裝置包括安裝在過濾器殼體31內(nèi)部的過濾器32和 粗過濾器34。在工作期間，待凈化空氣35通過粗過濾器34吸入，以在其被吸入到 反應室12中之前除去大的顆粒和灰塵，其中在反應室12中進行消毒和凈 化。處理過的空氣接著被抽吸通過一組過濾器32，并最后作為凈化空氣 36由鼓風機33排出。圖6a-6c示出了反應器l 11的另一個實施例。在該實施例中，反應器l 11 是細長的并呈圓柱狀。反應器111包括細長的外部電極113和細長的內(nèi)部 電極116。外部電極113沿著反應器111的縱軸環(huán)繞內(nèi)部電極。外部電極113 和內(nèi)部電極116可基本上呈同心關系。外部電極113和內(nèi)部電極116在它們 之間限定出反應室112，該反應室112將外部電極113和內(nèi)部電極116隔離。 在反應室112中，放電被激發(fā)，以產(chǎn)生等離子體。內(nèi)部電極116包括內(nèi)部絕緣體118和覆蓋在內(nèi)部絕緣體118的內(nèi)表面 上的內(nèi)部電極導體117。外部電極113包括外部絕緣體115和覆蓋在外部絕 緣體115的外表面上的外部電極導體114。內(nèi)部和外部絕緣體118和115由 例如玻璃的絕緣材料制成，且可呈管狀。電極導體114和117可以由導電 薄板、網(wǎng)狀物或覆層制成。在所示的實施例中，反應器lll為一整體單元，其中內(nèi)部和外部絕緣 體118和115在反應器111的兩個端部172和174處結合在一起。導體114和117可以通過多種不同方式在與它們相應的絕緣體115和118上保持就位， 這些方式例如為機械力、粘附等，或者可選地，它們可以嵌入相應的絕 緣體115和118內(nèi)。多個這樣的反應器1U可以大體平行的結構保持在安裝 部件上，以獲得用于對污染物進行有效毀滅的期望停留時間。在使用中，空氣通過進氣口152進入反應室112中，并通過出氣口153 排出，其中該進氣口152設置于朝向第一方向的外部管115的一側，該出 氣口153設置于朝向第二方向的外部管115的另一側。在所示的實施例中， 進氣口152朝向與反應器111的縱軸大體垂直的第一方向，出氣口153朝向 也與反應器lll的縱軸大體垂直的第二方向。通過使空氣循環(huán)通過整體絕 緣體內(nèi)的充滿等離子體的反應室112，可以毀滅空氣中的污染物顆粒和細 菌。進氣口152和出氣口153可以沿不同的方向定位，以便適應所需的氣 流通路。圖7a和圖7b示出了用于反應器lll的實施例中的相應反應器組件 110。上部安裝部件150和下部安裝部件151—起將反應器111保持就位， 并形成反應器組件IIO。圖8a-8c示出了反應器211的另一個實施例。在該實施例中，反應器211 是細長的，并呈圓柱狀。反應器211包括細長的外部電極213和細長的內(nèi) 部電極216。外部電極213沿著反應器211的縱軸環(huán)繞內(nèi)部電極。外部電極 213和內(nèi)部電極216可呈大體同心的關系。外部電極213和內(nèi)部電極216在 它們之間限定出反應室212，該反應室212將外部電極213和內(nèi)部電極216 隔離。在反應室212中，放電被激發(fā)，以產(chǎn)生等離子體。端蓋221和222在 反應器211的兩端保持外部電極216和內(nèi)部電極213。外部電極216的長度 大體上等于內(nèi)部電極213的長度。內(nèi)部電極216包括內(nèi)部絕緣體218和覆蓋在內(nèi)部絕緣體218的內(nèi)表面 上的內(nèi)部電極導體217。外部電極包括外部絕緣體215和覆蓋在外部絕緣體215的外表面上的外部電極導體214。導體214和217可以通過多種不同 方式，例如機械力、粘附等在它們相應的絕緣體215、 218上保持就位， 或者可替換地，它們可以嵌入相應的絕緣體215、 218內(nèi)。多個這樣的反應器可以大體平行的結構安裝在安裝部件上，以獲得 用于有效毀滅污染物的期望停留時間。圖9示出了用于反應器211的實施 例中的相應反應器組件240。第一安裝部件241和第二安裝部件242—起將 反應器211保持就位，并形成反應器組件240。反應器211包括進氣口252和出氣口253，其中進氣口252設置于反應 器211的一端，出氣口253設置于反應器211的另一端。進氣口252和出氣 口253朝向彼此相反的方向。在使用中，空氣通過進氣口252進入反應室212中，并通過出氣口253 排出。通過使空氣循環(huán)通過子組件反應器內(nèi)的充滿等離子體的反應室 212，空氣中的污染物顆粒和微生物可以被毀滅。圖10是反應器組件的另一個實施例的橫剖面?zhèn)纫晥D。在該實施例中， 反應器311是細長的并呈圓柱狀。反應器311包括外部電極313和內(nèi)部電極 316。外部電極313沿著反應器311的縱軸環(huán)繞內(nèi)部電極。外部電極313和 內(nèi)部電極316可呈大體同心的關系。外部電極313和內(nèi)部電極316在它們之 間限定出反應室312，該反應室312將外部電極313和內(nèi)部電極316隔離。 在反應室312中，放電被激發(fā)，以產(chǎn)生等離子體。內(nèi)部電極316包括內(nèi)部絕緣體和內(nèi)部電極導體。外部電極313包括外 部絕緣體和外部電極導體。內(nèi)部和外部絕緣體由例如玻璃的絕緣材料制 成，且可呈管狀。電極導體可以由導電薄片、網(wǎng)狀物或覆層制成。在該實施例中，反應器311通過電極安裝部件320、 321固定在反應器 組件中。反應器311包括細長的外部電極313和細長的內(nèi)部電極316，它們 限定出反應室312。外部電極313可由外部電極安裝部件320保持就位，每個內(nèi)部電極316可由內(nèi)部電極安裝部件321保持就位。每個內(nèi)部電極安裝 部件321包括適用于將內(nèi)部電極316保持就位的突出部分335。突出部分 335大體上垂直于內(nèi)部電極安裝部件321的主表面356并沿著反應器311的 縱軸定位。反應器311包括進氣口352和出氣口353。進氣口352和出氣口 353朝向彼此相反的方向。多個這樣的反應器311可以大體平行的結構保持在安裝部件320和 321上，以獲得用于對污染物進行有效毀滅的期望停留時間水平。通過使 空氣循環(huán)通過整體絕緣體內(nèi)的充滿等離子體的反應室312，空氣中的污染 物顆粒和微生物可以被毀滅。圖Ila和llb示出了反應器組件的另一個實施例。在該實施例中，反 應器411是細長的并呈圓柱狀。反應器411包括外部電極413和內(nèi)部電極 416。外部電極413沿著反應器411的縱軸環(huán)繞內(nèi)部電極。外部電極413和 內(nèi)部電極416可呈大體同心的關系。外部電極413和內(nèi)部電極416在它們之 間限定出反應室312。在反應室412中，放電被激發(fā)，以產(chǎn)生等離子體。內(nèi)部電極416包括內(nèi)部絕緣體和內(nèi)部電極導體。外部電極413包括外 部絕緣體和外部電極導體。內(nèi)部和外部絕緣體由例如玻璃的絕緣材料制 成，且可呈管狀。電極導體可以由導電薄片、網(wǎng)狀物或覆層制成。在該實施例中，反應器411通過電極安裝部件429固定在反應器組件 中。內(nèi)部電極416的絕緣體層和外部電極418的絕緣體層沿著反應器411的 縱軸成一體地構造。結果， 一個安裝部件429可以在反應器411的一端同 時保持內(nèi)部電極416和外部電極418。如圖llb所示，反應室412的橫剖面 前視圖呈字母"C"形。反應器411包括進氣口452和出氣口453。進氣口 452和出氣口453朝向彼此相反的方向。多個這樣的反應器411可以大體平行的結構保持在安裝部件429上， 以獲得用于對污染物進行有效毀滅的期望停留時間水平。通過使空氣循環(huán)通過整體絕緣體內(nèi)部的充滿等離子體的反應室412，空氣中的污染物顆粒和微生物可以被毀滅。反應器組件或反應器可以結合到傳統(tǒng)的空氣通風系統(tǒng)中。例如，反 應器組件或反應器可以與空氣通風系統(tǒng)中常用的過濾裝置進行替換或一 起工作。反應器組件或反應器可以安裝到空氣循環(huán)或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中， 如空氣調(diào)節(jié)器、空氣加濕器、空氣除濕器和中央空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。類似 地，反應器組件或反應器可以安裝到空氣通風單元中，例如辦公室中使 用的通氣器中，以改善進入房間中的空氣和從房間返回主空氣循環(huán)系統(tǒng) 的空氣的質(zhì)量。因此，在進入房間之前，污染的空氣可以被消毒，并且 在進入主空氣通風回路之前，污染的空氣可以被消毒，以避免向同一空 氣通風回路覆蓋的其他區(qū)域傳播污染物。從上述例子中可以看出，等離子(體)裝置可以安裝在任何空氣通 風系統(tǒng)中，以毀滅空氣中的細菌，從而獲得期望的凈化和消毒效果。應當理解，這里使用的措辭和術語僅僅用于描述的目的，而不應被 視為進行限制。因此，上述內(nèi)容應當被看作僅僅是對本發(fā)明原理的解釋 性描述。進一步地，對于本領域的普通技術人員而言，可以很容易地進 行多種修改和變化，并且不希望將本發(fā)明限制于所描述和示出的精確結 構和操作，因此，所有適宜的修改和等同替換均可視為落在本發(fā)明的范 圍內(nèi)。
權利要求
1.一種空氣凈化和消毒裝置，包括(a)至少一個細長的反應器，該反應器包括細長的內(nèi)部電極和細長的外部電極，外部電極沿著反應器的縱軸環(huán)繞內(nèi)部電極的至少一部分，外部和內(nèi)部電極以基本上同心的關系定位，并在它們之間限定出反應室；(b)在內(nèi)部電極的一端保持內(nèi)部電極的內(nèi)部電極安裝部件；(c)在外部電極的一端保持外部電極的外部電極安裝部件；以及(d)電源，其適用于向內(nèi)部和外部電極供給電能，以在反應室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，從而對流過反應室的空氣進行凈化和消毒。
2. 如權利要求l所述的裝置，其特征在于-外部電極包括絕緣體層和覆蓋在絕緣體層的外表面上的電極導體；以及內(nèi)部電極包括絕緣體層和覆蓋在絕緣體層的內(nèi)表面上的電極導體。
3. 如權利要求l所述的裝置，其特征在于 外部電極包括絕緣體層和嵌入絕緣體層中的電極導體；以及 內(nèi)部電極包括絕緣體層和嵌入絕緣體層中的電極導體。
4. 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，反應器的反應室包括定 位在其相反端的進氣口和出氣口。
5. 如權利要求4所述的裝置，其特征在于，外部電極安裝部件包括 與反應器的反應室的進氣口或出氣口相對應的開口。
6. 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，內(nèi)部電極比外部電極長。
7. 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，內(nèi)部電極安裝部件包括 保持內(nèi)部電極的突出部分。
8. 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述至少一個細長的反應器包括大體上彼此平行定位的多個細長的反應器。
9. 如權利要求l所述的裝置，其特征在于所述電源包括適用于控制向反應器的內(nèi)部和外部電極供給的電能的 控制單元；以及所述裝置的消毒作用通過調(diào)節(jié)所述電能的電壓以及開通循環(huán)與關斷 循環(huán)的比率進行控制。
10. 如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述電能的波形周期和 開/關循環(huán)被設定為比空氣停留在反應室內(nèi)的時間短。
11. 一種空氣凈化和消毒裝置，包括(a) 至少一個細長的反應器，該反應器包括細長的內(nèi)部電極和細長 的外部電極，外部電極沿著反應器的縱軸環(huán)繞內(nèi)部電極，外部和內(nèi)部電 極以基本上同心的關系定位，并在它們之間限定出反應室，內(nèi)部電極的 絕緣體層和外部電極的絕緣體層成一體地結合在一起；以及(b) 電源，其適用于向內(nèi)部和外部電極供給電能，以在反應室內(nèi)產(chǎn) 生等離子體，從而對流過反應室的空氣進行凈化和消毒。
12. 如權利要求ll所述的裝置，其特征在于，內(nèi)部電極的絕緣體層和外部電極的絕緣體層在反應器的第一端成一體地結合在一起。
13. 如權利要求12所述的裝置，其特征在于，內(nèi)部電極的絕緣體層和外部電極的絕緣體層在反應器的第二端成一體地結合在一起。
14. 如權利要求ll所述的裝置，其特征在于，內(nèi)部電極的絕緣體層 和外部電極的絕緣體層沿著反應器的縱軸成一體地構造。
15. 如權利要求ll所述的裝置，其特征在于，反應器的反應室包括 定位在其相反端的進氣口和出氣口。
16. 如權利要求ll所述的裝置，其特征在于所述電源包括適用于控制向反應器的內(nèi)部和外部電極供給的電能的控制單元；以及所述裝置的消毒作用通過調(diào)節(jié)所述電能的電壓以及開通循環(huán)與關斷 循環(huán)的比率進行控制。
17. 如權利要求16所述的裝置，其特征在于，所述電能的波形周期 和開/關循環(huán)被設定為比空氣停留在反應室內(nèi)的時間短。
18. —種空氣凈化和消毒裝置，包括(a) 至少一個細長的反應器，該反應器包括細長的內(nèi)部電極、細長的外部電極和第一端蓋，外部電極沿著反應器的縱軸環(huán)繞內(nèi)部電極，外 部和內(nèi)部電極以基本上同心的關系定位，并在它們之間限定出反應室，第一端蓋在反應器的第一端連接內(nèi)部電極和外部電極；以及(b) 電源，其適用于向內(nèi)部和外部電極供給電能，以在反應室內(nèi)產(chǎn) 生等離子體，從而對流過反應室的空氣進行凈化和消毒。
19. 如權利要求18所述的裝置，其特征在于，進一步包括在反應器 的第二端連接內(nèi)部電極和外部電極的第二端蓋。
20. 如權利要求18所述的裝置，其特征在于，反應器的反應室包括 定位在其相反端的進氣口和出氣口。
21. 如權利要求18所述的裝置，其特征在于所述電源包括適用于控制向反應器的內(nèi)部和外部電極供給的電能的 控制單元；以及所述裝置的消毒作用通過調(diào)節(jié)所述電能的電壓以及開通循環(huán)與關斷 循環(huán)的比率進行控制。
22. 如權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述電能的波形周期 和開/關循環(huán)被設定為比空氣停留在反應室內(nèi)的時間短。
全文摘要
提供一種空氣凈化和消毒裝置。該裝置包括至少一個細長的反應器，該反應器具有細長的內(nèi)部電極和細長的外部電極。外部電極沿著反應器的縱軸環(huán)繞內(nèi)部電極的至少一部分。外部和內(nèi)部電極以基本上同心的關系定位，并在它們之間限定出反應室。該裝置還包括內(nèi)部電極安裝部件和外部電極安裝部件，該內(nèi)部電極安裝部件在內(nèi)部電極的一端保持內(nèi)部電極，該外部電極安裝部件在外部電極的一端保持外部電極。該裝置進一步包括電源，其適用于向內(nèi)部和外部電極供給電能，以在反應室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，從而對流過反應室的空氣進行凈化和消毒。
文檔編號F24F3/16GK101223403SQ200680026329
公開日2008年7月16日 申請日期2006年6月5日 優(yōu)先權日2005年7月20日
發(fā)明者徐奕偉 申請人:艾爾廸科技有限公司