專利名稱：改進(jìn)的空氣凈化裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于空氣和表面凈化的改進(jìn)裝置。
背景技術(shù)：
空氣純凈和能夠一直去除空氣中攜帶的污染物是非常重要的，尤其是在被認(rèn)為是無菌或者衛(wèi)生的環(huán)境下，比如醫(yī)院和廚房。在醫(yī)生手術(shù)室以及工作環(huán)境中具有凈化的空氣也是有好處的，其使細(xì)菌和疾病難以傳播。除微生物污染物之外，作為工業(yè)加工的副產(chǎn)品或作為恐怖主義或化學(xué)戰(zhàn)的惡意攻擊，化學(xué)氣體或蒸汽能造成嚴(yán)重的危險。申請人:較早的專利(EP1799330)提供一種有效的方法，并且活性組分是羥基 (OH)，羥基作為氧化種類僅次于氟，但其優(yōu)點(diǎn)是對高等生物沒有明顯的毒性、而對致病菌和病毒是致命的。由于相關(guān)的對流層組分(主要是臭氧和不飽和烴)的存在，因此對流層空氣中的羥基濃度很高。這些組分在室內(nèi)空氣中消失或被大量減少，所以導(dǎo)致羥基的濃度相應(yīng)較低。 申請人:早先的發(fā)明再造室內(nèi)對流層條件以增加羥基的數(shù)量，所述羥基用于降低室內(nèi)或封閉環(huán)境內(nèi)有害污染物(特別是致病菌和病毒)的水平。同時申請人早先的發(fā)明的過程和裝置已發(fā)現(xiàn)能高效地在室內(nèi)再造一個室外環(huán)境， 總是有用于增強(qiáng)效率和可靠性的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種用于空氣和表面凈化的改進(jìn)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于凈化空氣的設(shè)備，該設(shè)備包括殼體，殼體具有空氣入口和空氣出口、以及在空氣入口和空氣出口之間的空氣通道，用于引導(dǎo)空氣流穿過殼體的裝置，殼體包括非熱能等離子體單元、紫外線發(fā)射裝置和臭氧分解催化劑，非熱能等離子體包括陽極、介電體和陰極，陰極采用網(wǎng)狀罩的形式，所述網(wǎng)狀罩圍繞紫外線發(fā)射裝置和臭氧分解催化劑以形成反應(yīng)室和法拉第籠。優(yōu)選地，在殼體內(nèi)反應(yīng)室的下游設(shè)置烴發(fā)射器，優(yōu)選鄰近或者靠近出口。替換性地或者另外地，設(shè)有優(yōu)選為噴霧器形式的水滴發(fā)射器，以將去離子水的超精細(xì)噴霧輸送到反應(yīng)室內(nèi)?？梢岳斫獾氖?，烴發(fā)射器和水滴發(fā)射器可以連接到具有合適的輸送機(jī)構(gòu)的適當(dāng)源容器。殼體還可包括用于給反應(yīng)室發(fā)送某個波長的微波的裝置，比如磁控管。這就不需要為紫外線發(fā)射裝置提供分開的電源電路。優(yōu)選在入口處或者入口附近設(shè)有用于引導(dǎo)空氣經(jīng)過通道的風(fēng)扇或者葉輪。陽極優(yōu)選包括網(wǎng)狀的導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件，比如碳鋁合成物。介電體可以是任何合適的非導(dǎo)電材料或絕緣體。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，介電體包括激活的氧化鋁顆粒(alumina pellet)。所述材料可以涂覆催化材料。在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，介電體包括去離子水滴或蒸汽。為此，提供一種用于凈化空氣的設(shè)備，所述設(shè)備包括殼體，殼體具有空氣入口和空氣出口、以及在空氣入口和空氣出口之間的空氣通道，用于引導(dǎo)空氣流通過殼體的裝置，殼體包括非熱能等離子體單元、紫外線發(fā)射裝置和臭氧分解催化劑，非熱能等離子體包括陽極、介電體和陰極，介電體包括去離子水滴或蒸汽。陰極優(yōu)選包括導(dǎo)電材料制成的多孔網(wǎng)，其形成用于圍繞UV發(fā)射裝置和催化劑的籠狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，陰極還容納有用于發(fā)送特定波長的微波以激活UV發(fā)射裝置的微波發(fā)射器。優(yōu)選地，微波發(fā)射器產(chǎn)生的波長在2000-2600MHZ的射頻范圍內(nèi)，比如M50MHz。優(yōu)選的是，催化劑圍繞UV發(fā)射裝置。優(yōu)選地，UV發(fā)射裝置是管狀的，并且被臭氧催化裝置的網(wǎng)所圍繞。優(yōu)選地，在網(wǎng)上的涂層形成催化劑。在籠子和UV發(fā)射器/催化劑之間、和/或在發(fā)射器和催化劑之間設(shè)置有合適的支承件。支承元件優(yōu)選涂覆有作為反應(yīng)催化劑的材料，并被構(gòu)形為給通過反應(yīng)室的空氣施加渦旋運(yùn)動?？梢砸越惶娴男问教峁┯糜谠O(shè)備的等離子體單元以提高裝置的效率。介電體用精細(xì)的去離子水滴(優(yōu)選具有通常為18M Ω/cm的最小電阻)來代替，使得空氣輸送系統(tǒng)的背壓最小化，從而減少所需的能量和噪音，并且還提高OH ·基的產(chǎn)量。為此，本發(fā)明的第三方面是提供一種用于空氣凈化設(shè)備的非熱能等離子體單元， 等離子體單元包括陽極、陰極以及陽極和陰極之間的介電體，介電體包括去離子水滴或蒸汽?？梢岳斫獾氖牵鰡卧獞?yīng)當(dāng)具有給陽極的合適電源。優(yōu)選地，陰極接地。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明第三方面的非熱能等離子體單元的陰極包括導(dǎo)電材料制成的空心管。陽極優(yōu)選設(shè)置在所述管內(nèi)，與形成陰極的壁隔開，從而在它們之間形成介電空間。 更優(yōu)選地，陽極固定在所述管的中間。優(yōu)選地，水容器被連接到介電空間。設(shè)有用于向容器輸送空氣的空氣入口。可以設(shè)有用于在所述空間內(nèi)提供精細(xì)的水滴霧的噴霧器。優(yōu)選設(shè)有合適的空氣運(yùn)動裝置(比如風(fēng)扇)以將水滴推進(jìn)介電空間。等離子體單元還可以設(shè)有另一個空氣入口用于將來自可替代空氣源的空氣(比如來自周圍環(huán)境的空氣)輸送到介電空間。同樣，可設(shè)有空氣運(yùn)動裝置以輔助該輸送?？梢岳斫獾氖牵鶕?jù)本發(fā)明第三方面的等離子體單元可以設(shè)在空氣凈化裝置內(nèi)， 該空氣凈化裝置包括具有空氣入口和空氣出口以及在空氣入口和空氣出口之間的空氣通道的殼體，用于引導(dǎo)空氣流穿過殼體的裝置，殼體包含有非熱能等離子體單元、紫外線發(fā)射裝置和臭氧分解催化劑。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種包括柱狀單元的非熱能等離子體單元，所述柱狀單元具有陰極包圍的陽極、以及在陰極和陽極之間的介電體。優(yōu)選地，陰極形成柱的壁。所述柱可以是任何三維形狀但是優(yōu)選為圓柱形?？商娲?，所述柱可以是具有至少五個側(cè)面的多邊形。優(yōu)選地，所述多邊形是正多邊形。優(yōu)選的是，陰極包括導(dǎo)電材料制成的網(wǎng)，其圍繞設(shè)在陰極和陽極之間的介電體。任何非導(dǎo)電的材料可用于介電體，但是優(yōu)選是激活的氧化鋁顆粒或去離子水滴。合適的電源應(yīng)當(dāng)被提供給陽極，并且陰極優(yōu)選接地。
單獨(dú)的柱單元可以被布置成陣列以形成擴(kuò)大的非熱能等離子體。所述陣列可以包含進(jìn)空氣凈化裝置中以向待凈化的空氣的通過提供等離子場，所述等離子場具有降低的阻礙空氣流動的背壓。為此，本發(fā)明的第五方面提供一種非熱能等離子體單元的陣列，所述陣列包括多個非熱能等離子體單元。所述非熱能等離子體單元陣列可以設(shè)在空氣凈化裝置中，該空氣凈化裝置包括具有空氣入口和空氣出口以及在空氣入口和空氣出口之間的空氣通道的殼體，用于引導(dǎo)空氣流穿過殼體的裝置，殼體包含有非熱能等離子體單元的陣列、紫外線發(fā)射裝置和臭氧分解催化劑。所述陣列優(yōu)選包括多個根據(jù)本發(fā)明第四方面的柱單元的行，相鄰行彼此交錯。構(gòu)成陣列的單獨(dú)的單元可以以足以保持單獨(dú)單元中非熱能等離子體的頻率被順序開關(guān)，即使是單元在短時間內(nèi)沒有電源。這種順序的開關(guān)可以通過現(xiàn)有技術(shù)中任何合適的裝置獲得， 比如使用機(jī)電的或固態(tài)的專有汽車分布技術(shù)(automotive distribution technology)。優(yōu)選地是，容納等離子體單元陣列的外壁是絕緣的，例如通過諸如硅橡膠的分層結(jié)構(gòu)?？蛇x地，可以在陣列內(nèi)或者圍繞陣列設(shè)置隔板以幫助空氣流過所述陣列。


參考下列附圖，本發(fā)明將被更詳細(xì)地說明，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一方面的空氣凈化裝置的縱向剖視圖；圖2是圖1中所示裝置的橫向剖視圖；圖3a是根據(jù)本發(fā)明另一方面的非熱能等離子體單元的示意圖；圖北是沿圖3a中A-A的橫向剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明再一個方面的非熱能等離子體單元的陣列的縱向剖視俯視圖；圖5是圖4中所示陣列的單個等離子體單元的垂直剖視圖；圖6是圖4中所示的非熱能等離子體單元陣列的局部端部示意圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖1和2，示出根據(jù)本發(fā)明第一方面的空氣凈化裝置，所述空氣凈化裝置包括具有流動通道2的殼體1、進(jìn)入流動通道2的空氣入口 4和離開通道2的空氣出口 6。設(shè)置風(fēng)扇或葉輪20形式的空氣流發(fā)生器用于驅(qū)使空氣穿過殼體1。作為安全措施，格柵(未示出)橫跨空氣入口 4設(shè)置防止在運(yùn)行中意外接觸到葉輪。電源(未示出)可以是一種專有產(chǎn)品，但是應(yīng)當(dāng)能提供12-2^(v，10-30KHZ的功率。圖1中整體用30標(biāo)示的非熱能等離子體過濾器包括陽極或高壓電極31，介電體 32，和既作為陰極又作為反應(yīng)室端部的籠狀多孔網(wǎng)33。陽極31包括網(wǎng)狀(三維多孔)導(dǎo)電元件，在該情況下是碳鋁合成物。但是，可以使用任何剛性網(wǎng)狀的導(dǎo)電或者半導(dǎo)電材料。介電體32是激活的氧化鋁顆粒，標(biāo)稱直徑為3 到4毫米。但是，同樣地，介電體32可以是任何合適的材料以適于不同的應(yīng)用場合和特定的要求。介電體可以包括不導(dǎo)電的多孔泡沫基質(zhì)和/或可以涂覆有催化材料。催化劑可以針對特定化合物或化合物組的破壞來選擇。陰極33包括導(dǎo)電材料的多孔網(wǎng)，比如展開的不銹鋼網(wǎng)，其基本上沿著殼體的內(nèi)輪廓以形成空心籠子。這能作為“法拉第籠”用于屏蔽外部靜電場，并且只允許某個波長的輻射進(jìn)入籠內(nèi)。所述籠子具有UV催化材料的內(nèi)部涂層，在該情況下是銳鈦型二氧化鈦(Anatase form Titanium dioxide)。由陰極33形成的籠子包含紫外線輻射發(fā)射裝置40，所述紫外線輻射發(fā)射裝置40 包括被光催化元件42圍繞的紫外線管?；\子還收納有連接到磁控管62的微波發(fā)射器60。 另外，排出噴嘴或噴孔70設(shè)在籠子中，所述籠子連接到去離子水容器72用于輸送去離子水 75的精細(xì)噴霧。圖1中整體用50標(biāo)示的烴發(fā)射器設(shè)在法拉第籠的下游鄰近或者靠近殼體1的出口 6。烴發(fā)射器50包括可再裝料(rechargeable)的烴容器55，所述烴容器55含有液體芳烴，例如，諸如萜烯的烯烴。烴發(fā)射器50的輸送系統(tǒng)包括穿過步進(jìn)馬達(dá)53的螺紋桿52。所述桿穿過容器55推動活塞M以驅(qū)使烴經(jīng)過管56并離開噴灑頭57。但是，可以理解的是， 也可以使用其他適合給空氣流供應(yīng)揮發(fā)芳烴的設(shè)備。空氣凈化裝置可以由主電源單獨(dú)供電，由可充電電池組單獨(dú)供電，或者可以由兩種電源選擇性地供電。空氣凈化裝置能以便攜式裝置的形式生產(chǎn)，并且采用小公文包大小或基本上小公文包大小的尺寸?；蛘?，空氣凈化裝置能被生產(chǎn)為較大的裝置，所述較大的裝置意欲在安裝后就保持在一個位置上。后一種裝置更適合但不限于工業(yè)或商業(yè)設(shè)施和場所。使用中，空氣凈化裝置被放置在待凈化的地方。所述裝置意欲凈化建筑物、腔室、 罩、管道、管件、通道或者其他封閉或基本封閉區(qū)域內(nèi)的空氣。但是，在具有足夠的通流能力的情況下，其還能凈化開放外部環(huán)境中的空氣。裝置被供電，風(fēng)扇20沿著殼體1的通道2產(chǎn)生環(huán)境空氣流，如圖1中箭頭所示。 空氣流最初遇到形成非熱能等離子體過濾器的陽極31、介電體32和陰極33。過濾器利用非熱能等離子體的特性在介電體核心內(nèi)使空氣的組成成分“等離子化”。一般來說，構(gòu)成空氣的元素(主要是氧和氮)的原子結(jié)構(gòu)中的外環(huán)電子被由非熱能等離子體產(chǎn)生的強(qiáng)電場 (通常是20KHz下IOKv) “激活”。被激勵的電子通過碰撞釋放能量。但是，由于電子的非實(shí)體質(zhì)量且隨后沒有發(fā)生離子化，因此不會發(fā)出熱量或發(fā)出很少的熱量。釋放出的能量足以在空氣流中產(chǎn)生自由基，比如0+和0H_。自由基是強(qiáng)氧化劑，并且將烴、有機(jī)氣體和通常 PM2.5Q.5X10_6米)及以下的粒子(比如細(xì)菌、病毒、孢子、酵母霉菌和臭氣)氧化。只有大部分的惰性元素或化合物能抗氧化。因?yàn)榫哂辛阏羝麎毫?，所以通過在整個或者部分非熱能等離子體的介電材料上設(shè)置分子厚度催化涂層，氧化反應(yīng)的很多產(chǎn)物是臨時的和表面作用的，因此，能夠在非熱能等離子體內(nèi)針對特殊的分子和化合物(例如神經(jīng)毒氣劑)進(jìn)行氧化。非熱能等離子體過濾器30所產(chǎn)生的其中一個副產(chǎn)物是臭氧。臭氧的半衰期依賴于大氣條件，并且，本身是強(qiáng)氧化劑的臭氧在普通環(huán)境下離開等離子體核心很久后會在空氣中繼續(xù)反應(yīng)。這對于由人操作的裝置和附近有人的裝置來說是不能接受的。所以，等離子體過濾器的陰極所形成的法拉第籠收納被臭氧催化裝置的網(wǎng)42所圍繞的UV光線發(fā)射管 40。UV光線發(fā)射管內(nèi)的水銀被具有固定或可變輸出的磁控管62所產(chǎn)生的兆赫頻率的微波激活。通常在2Μ和313納米波長處為峰值的紫外輻射用于分解空氣流中攜帶的臭氧。網(wǎng) 42上的涂層催化該分解。使用微波來激活UV光線省卻給UV管供電的分開電路，由此減少部件的復(fù)雜性和數(shù)量。微波還用于激活由于烴氧化在等離子體單元的排放物中存在的水分子，這還有利于提高等離子體單元的效率。這要求陰極部件的網(wǎng)33足夠?qū)?，以允許微波能量穿過籠子進(jìn)入等離子體單元。另外，眾所周知的是，該頻率的微波增大非熱能等離子場的強(qiáng)度，由此用于提高裝置的總體效率。從容器72引入去離子水霧75 (可選的)足以將經(jīng)過裝置的空氣的相對濕度增大到大于90%。這用于增加羥基(0H ·)的產(chǎn)量，并且降低等離子體單元的排放物中自由臭氧和氮氧化物(NOx)的濃度。去離子水應(yīng)具有18. 2M Ω/cm或大約18. 2M Ω/cm的電阻。在過程的該階段增加OH ·自由基的數(shù)量會增加反應(yīng)的動力路徑中后續(xù)階段的效率，由此降低空氣中所述過程排放臭氧的需要。雙功能的法拉第籠/反應(yīng)室還包括用于UV發(fā)射管40的支承件90。這些支承件都涂有能催化利用水分子將臭氧分解成OH ·自由基的材料，并且支承件的形狀被設(shè)計成使流經(jīng)反應(yīng)室的空氣發(fā)生渦旋或旋轉(zhuǎn)。一種合適的涂層材料是銳鈦型二氧化鈦。優(yōu)選的是所有內(nèi)表面11都被相同地進(jìn)行涂覆。臭氧的這種破壞(光-氧化)增加空氣流內(nèi)自由基的濃度，特別是羥基0H_的濃度。這些自由基還有力地將空氣流內(nèi)殘余的污染物氧化。試驗(yàn)已顯示，在空氣流后等離子體過濾中駐留的自由基顯著提高光-氧化過程中羥基的生成率。已經(jīng)過反應(yīng)室并從網(wǎng)33排出的被處理過的空氣富含OH 基，并且包含有通常小于 IOOppb的少量臭氧，以及水蒸汽。為確保沒有大量的臭氧進(jìn)入待處理的腔室，排出的空氣與通過噴灑頭57引入的測定容積的烴混合。所述烴優(yōu)選是公知不具有毒性的萜烯，通常是月桂烯。萜烯分子中的不飽和雙鍵優(yōu)先和臭氧反應(yīng)，產(chǎn)生更多的OH ·基。這種臭氧-萜烯反應(yīng)發(fā)生在本發(fā)明的裝置內(nèi)，以使得只有接下來產(chǎn)生OH ·基的反應(yīng)產(chǎn)物被排到待處理的腔室 /罩中。烴發(fā)射器50的步進(jìn)馬達(dá)53的轉(zhuǎn)速控制萜烯的輸送率。通過將步進(jìn)馬達(dá)聯(lián)接到控制板(未示出)能夠精確地控制萜烯的輸送速率，由此確保排出的空氣中的自由臭氧能與適量的萜烯反應(yīng)。這些反應(yīng)所產(chǎn)生的空氣流包含模擬室外空氣中自然過程的公知為“開放空氣因子”的級聯(lián)反應(yīng)，其負(fù)責(zé)連續(xù)凈化室外空氣。這些優(yōu)先反應(yīng)的產(chǎn)物具有零蒸汽壓力，并且因此凝結(jié)在空氣流中任何殘余的微粒上或者表面上。結(jié)果，一旦凈化過的空氣流經(jīng)過殼體1的出口 6離開，在表面上不會很快發(fā)生環(huán)境空氣內(nèi)污染物的凈化。凈化裝置外的這些初始凝結(jié)反應(yīng)可導(dǎo)致小微粒“生長”，在極端情況下會導(dǎo)致可見的霧氣或薄霧。這是不希望的。但是，由于空氣凈化裝置有效地將環(huán)境內(nèi)的空氣再循環(huán)和再凈化，所以這些小微粒在任何情況下都會在非熱能等離子體過濾器22內(nèi)被去除。小微粒的實(shí)際好處在于一旦被再循環(huán)，它們?yōu)楫a(chǎn)生等離子體過濾器30內(nèi)的羥基提供燃料。因此，雖然導(dǎo)致可見霧氣的可能性是不希望的，但是它對提高凈化裝置的效率是有益的，并且因此對環(huán)境空氣的安全有利。用于裝置的電源優(yōu)選包括反饋電路，其能使非熱能等離子體單元在各種不同的環(huán)境條件下以最佳諧振頻率運(yùn)行。已經(jīng)觀察到在試驗(yàn)中，當(dāng)流經(jīng)所述單元的空氣組分本身從標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化時，單元的諧振頻率和電容會發(fā)生很大的變化。因此使電源持續(xù)匹配不斷變化的諧振能確保最佳效率。另外，電源優(yōu)選包含監(jiān)視電容和諧振頻率變化的探測器電路(未示出)。來自該電路的信號可要求被放大。所述信號可以被用于驅(qū)動指示器，所述指示器給操作者發(fā)送空氣組分狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生改變的信號，例如，發(fā)出氣體或生化攻擊的警告。該信號也可以被用于操作開關(guān)，以接合位于裝置內(nèi)的多重或者雙重部件，從而根據(jù)任務(wù)難度的增大來增大凈化能力?？諝饬靼l(fā)生器能被反向驅(qū)動，從而能夠通過將空氣流中攜帶的過量的自由基倒吸穿過所述裝置來實(shí)現(xiàn)對裝置內(nèi)部的凈化。所以，所述裝置具有很強(qiáng)的自我清潔能力。圖3a和北示出本發(fā)明的可替代方面，其中等離子體單元的介電體被精細(xì)的去離子水霧所取代。該實(shí)施例將空氣輸送系統(tǒng)的背壓最小化，從而降低能量要求和噪音。另外， 在非熱能等離子體中水滴的存在明顯地增加OH ·基的產(chǎn)量，還通過將過氧化氫的濃度和過氧化氫與臭氧的聯(lián)合體(peroxone (或peroxozone))增加到超過之前采用的傳統(tǒng)“介電三明治，，等離子體設(shè)計的方式降低臭氧的濃度。在其他細(xì)節(jié)中，等離子體單元200包括管狀部件201，其中管壁作為陰極，所述管具有連接到高壓/高頻電源205的中心固定的陽極203，從而需在陽極和陰極之間的介電空間210中產(chǎn)生非熱能等離子體。陰極212接地。通過精細(xì)的去離子水霧在介電空間210內(nèi)設(shè)置介電體。水滴應(yīng)當(dāng)足夠小以在空氣中自由漂浮，并且這可以通過使用例如設(shè)置在容器220中的專有超聲波噴霧器來實(shí)現(xiàn)。風(fēng)扇222驅(qū)使去離子水蒸汽從容器進(jìn)入介電空間210，并且空氣入口 230往容器內(nèi)供應(yīng)空氣， 空氣在所述容器內(nèi)飽含水霧并如B所示被推進(jìn)管狀等離子體單元200。來自周圍環(huán)境(也就是待凈化的房間或腔室)的空氣C通過分開的入口 240被引入，并被風(fēng)扇245推進(jìn)介電空間。對風(fēng)扇222，245的相對速度的控制能控制和調(diào)整介電空間中去離子水滴的數(shù)量。圖4到6根據(jù)本發(fā)明另一方面示出可替代的等離子體單元300，以及這種單元的陣列400。陣列400的每個等離子體單元300為柱狀且具有中心的高壓高頻電極302，所述電極302由激活的氧化鋁顆粒介電體304圍繞，通常直徑是5-6mm。激活的氧化鋁顆粒借助于尺寸適于保持所述顆粒的陰極網(wǎng)306相對于中心陽極保持就位。當(dāng)適當(dāng)?shù)碾娫?15(通常是ΙΟΚν，20KHz)供電給電極時，在陽極302和陰極306之間的介電體304中產(chǎn)生非熱能等離子體。經(jīng)試驗(yàn)證明，有效的非熱能等離子場308(在圖4和5中用虛線表示)某種程度上延伸超出單元的物理尺寸，這可能是因?yàn)閱卧獌?nèi)產(chǎn)生的能量所釋放的電子。如圖4所示，單獨(dú)的柱狀單元以交錯行形式進(jìn)行的布置使用“延伸的”等離子場 308來處理直接經(jīng)過陣列的空氣(圖4中箭頭所示)，同時使凈化系統(tǒng)內(nèi)的背壓最小化。還有，這提供一種更有效更經(jīng)濟(jì)的裝置。所述陣列的每個外壁以例如硅橡膠的分層結(jié)構(gòu)310 的形式設(shè)有絕緣體，如圖5所示。另外，隔板312設(shè)在陣列400的壁以內(nèi)且在單元的行之間，以引導(dǎo)單獨(dú)的等離子體單元300之間的空氣。等離子場308接觸或者重疊(根據(jù)單元和所施加場的間距)，并且因此空氣不進(jìn)入等離子體狀態(tài)就不能流過陣列?？諝獾奈锢砜刂埔龑?dǎo)在等離子體柱處的空氣流，從而確保較大的微粒和分子被部分地吸收到介電材料304上，允許較長時間暴露于等離子場308，以及分解這些較大的污染物的內(nèi)在氧化反應(yīng)。構(gòu)成陣列的單獨(dú)單元可以以足夠維持單獨(dú)單元中非熱能等離子體的頻率被順序開關(guān)，即使單元短時間內(nèi)沒有電源。這依賴于脈沖的非熱能等離子體狀態(tài)的存在時間比產(chǎn)生它所需的電能脈沖的時間要長百分之幾秒(several hundredths of second)。這種順序的開關(guān)能通過使用機(jī)電的或固態(tài)的專有汽車分配技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。以上所描述的實(shí)施例僅僅是示范，并且各種改動在不偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的前提下對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于空氣凈化的設(shè)備，所述設(shè)備包括具有空氣入口和空氣出口以及在所述空氣入口和所述空氣出口之間的空氣通道的殼體，用于引導(dǎo)空氣流穿過殼體的裝置，所述殼體包括非熱能等離子體單元、紫外線發(fā)射裝置和臭氧分解催化劑，所述非熱能等離子體包括陽極、介電體和陰極，所述陰極采用網(wǎng)狀罩的形式，所述網(wǎng)狀罩圍繞所述紫外線發(fā)射裝置和所述臭氧分解催化劑以形成反應(yīng)室和法拉第籠。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中在所述殼體內(nèi)所述反應(yīng)室的下游設(shè)置烴發(fā)射器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中在所述殼體內(nèi)設(shè)置水滴發(fā)射器以用于將精細(xì)的水霧輸送進(jìn)所述反應(yīng)室中。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其中所述殼體包括用于給所述反應(yīng)室發(fā)送某個波長的微波的裝置。
5.如上述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述介電體包括激活的氧化鋁顆粒。
6.如權(quán)利要求1至4任一項所述的設(shè)備，其中所述介電體包括去離子水滴或水蒸汽。
7.如上述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述陰極包括導(dǎo)電材料制成的多孔網(wǎng)，所述多孔網(wǎng)形成用于圍繞所述UV發(fā)射裝置和催化劑的籠狀結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述陰極容納有用于發(fā)送某個波長的微波以激活所述UV發(fā)射裝置的微波發(fā)射器。
9.如上述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述催化劑圍繞所述UV發(fā)射裝置。
10.一種用于空氣凈化設(shè)備的非熱能等離子體單元，所述等離子體單元包括陽極和陰極，在所述陽極和所述陰極之間具有介電體，所述介電體包括去離子水滴或蒸汽。
11.如權(quán)利要求10所述的等離子體單元，其中所述非熱能等離子體單元的陰極包括導(dǎo)電材料制成的空心管。
12.如權(quán)利要求11所述的等離子體單元，其中所述陽極設(shè)置在所述管內(nèi)且與形成所述陰極的壁隔開，從而在所述陽極和所述陰極之間提供介電空間。
13.如權(quán)利要求10，11或12所述的等離子體單元，其中水容器連接到所述介電體用于向所述介電體輸送水。
14.如權(quán)利要求13所述的等離子體單元，其中設(shè)有用于向所述容器輸送空氣的空氣入
15.如權(quán)利要求10至14中任一項所述的等離子體單元，其中設(shè)有用于產(chǎn)生精細(xì)的水滴霧的噴霧器。
16.如權(quán)利要求10到15任一項所述的等離子體單元，其中設(shè)有適當(dāng)?shù)目諝膺\(yùn)動裝置以將所述水滴推進(jìn)所述介電空間。
17.如權(quán)利要求14到16任一項所述的等離子體單元，其中所述單元設(shè)有用于將來自可替代空氣源的空氣輸送到所述介電空間的第二空氣入口。
18.一種空氣凈化裝置，所述空氣凈化裝置包括具有空氣入口和空氣出口以及在所述空氣入口和所述空氣出口之間的空氣通道的殼體，用于引導(dǎo)空氣流穿過所述殼體的裝置， 所述殼體包括根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項所述的非熱能等離子體單元、紫外線發(fā)射裝置和臭氧分解催化劑。
19.一種非熱能等離子體單元，所述非熱能等離子體單元包括柱狀單元，所述柱狀單元具有由陰極圍繞的基本位于中心的陽極，在所述陽極和所述陰極之間具有介電體。
20.如權(quán)利要求19所述的等離子體單元，其中所述陰極形成柱的壁。
21.如權(quán)利要求19或20所述的等離子體單元，其中所述柱是圓柱形。
22.如權(quán)利要求19或20所述的等離子體單元，其中所述柱是具有至少五條邊的多邊形。
23.如權(quán)利要求20至22中任一項所述的等離子體單元，其中所述陰極包括導(dǎo)電材料制成的網(wǎng)，所述網(wǎng)圍繞設(shè)在所述陽極和所述陰極之間的介電體。
24.一種非熱能等離子體單元的陣列，所述陣列包括多個根據(jù)權(quán)利要求19至23中任一項所述的非熱能等離子體單元。
25.如權(quán)利要求M所述的陣列，其中所述陣列包括多個柱狀單元的行，相鄰的行彼此交錯。
26.如權(quán)利要求M或25所述的陣列，其中所述陣列是絕緣的。
27.如權(quán)利要求M至沈中任一項所述的陣列，其中至少一塊隔板設(shè)在所述陣列內(nèi)或者圍繞所述陣列，以幫助空氣流過所述陣列。
28.一種空氣凈化裝置，所述空氣凈化裝置包括具有空氣入口和空氣出口以及在所述空氣入口和所述空氣出口之間的空氣通道的殼體，用于引導(dǎo)空氣流穿過殼體的裝置，所述殼體包括根據(jù)權(quán)利要求M至27中任一項所述的非熱能等離子體單元的陣列、紫外線發(fā)射裝置和臭氧分解催化劑。
29.一種用于空氣凈化的設(shè)備，所述設(shè)備包括具有空氣入口和空氣出口以及在所述空氣入口和所述空氣出口之間的空氣通道的殼體，用于引導(dǎo)空氣流穿過所述殼體的裝置，所述殼體包括非熱能等離子體單元、紫外線發(fā)射裝置和臭氧分解催化劑，所述非熱能等離子體包括陽極、介電體和陰極，所述介電體包括去離子水滴或蒸汽。
30.一種基本上如之前描述并參考所附附圖的圖1和2的空氣凈化設(shè)備。
31.一種基本上如之前描述并參考所附附圖的圖3a和北或圖5的非熱能等離子體單兀。
32.—種基本上如之前描述并參考所附附圖的圖4和6的非熱能等離子體單元的陣列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于空氣凈化的設(shè)備，該設(shè)備包括具有空氣入口(4)和空氣出口(6)以及在空氣出入口之間的空氣通道(2)的殼體(1)，用于引導(dǎo)空氣流穿過殼體的裝置(20)，殼體包括非熱能等離子體單元(30)、紫外線發(fā)射裝置(40)和臭氧分解催化劑(42)，所述非熱能等離子體包括陽極(32)、介電體(32)和陰極(33)，所述陰極采用網(wǎng)狀罩的形式，所述網(wǎng)狀罩圍繞所述紫外線發(fā)射裝置和所述臭氧分解催化劑以形成反應(yīng)室和法拉第籠。非熱能等離子體單元也可以設(shè)為形成單元陣列的柱狀單元，所述介電體可包括水滴以改進(jìn)所述裝置的效率。
文檔編號H05H1/24GK102427831SQ201080021405
公開日2012年4月25日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者A·莫爾 申請人:特利埃爾發(fā)展有限公司