空气净化的装置及方法

1.一种用于空气净化的装置，其包括具有空气入口、空气出口和位于二者之其间的空气流动通道的壳体，所述壳体包括至少一个位于所述空气入口下游的非加热型等离子室；
其中，所述非加热型等离子室相对于所述壳体的所述内部尺寸大小和位置被设定成：使得从所述空气入口进入所述壳体的一部分空气从所述非加热型等离子室中通过和穿过，并且从所述空气入口进入所述壳体的另一部分空气从所述非加热型等离子室的外部流过。
2.根据权利要求1所述的用于空气净化的装置，进一步包括至少一个UV辐射发射装置和/或至少一个臭氧催化装置，其位于所述壳体的内部，重合、部分重合于所述非加热型等离子室或位于所述非加热型等离子室的下游。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于空气净化的装置，其中，所述空气净化装置的壳体中的空气流动通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道用于输送一部分空气从所述非加热型等离子室中通过和穿过，所述第二通道用于输送另一部分空气从所述非加热型等离子室的外表面的外部流过。
4.根据权利要求3所述的用于空气净化的装置，其中，所述第一通道和所述第二通道可套设，以允许空气在二者之间流动。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的用于空气净化的装置，其中，所述UV辐射发射装置设置于所述第一通道内。
6.根据权利要求3至权利要求5中任一项所述的用于空气净化的装置，其中，所述臭氧催化装置被设置成：使得所述第一通道中的空气从所述臭氧催化装置中通过，且所述第二通道的空气从所述臭氧催化装置的外部流过。
7.根据权利要求3至权利要求6中任一项所述的用于空气净化的装置，其中，所述第一通道的外表面由所述非加热型等离子室的外表面和所述臭氧催化装置的外表面限定。
8.根据权利要求3至权利要求7中任一项所述的用于空气净化的装置，其中，所述壳体是细长的，并且所述第一通道和所述第二通道沿所述壳体的长度方向上延伸布置，其中所述第一通道由所述第二通道包围。
9.根据任意前述权利要求所述的用于空气净化的装置，进一步包括用于将烃输送到所述空气出口附近的烃输送装置，所述烃输送装置具有空气入口、空气出口和位于二者之间的空气流动通道。
10.根据权利要求9所述的用于空气净化的装置，其中，所述烃输送装置包括一种或多种烃的贮存器，设置在所述烃输送装置的空气流动通道中，使得当进入的空气在所述空气流动通道内流动时，收集所述烃，且空气中的烃被输送到所述空气净化装置的壳体的空气出口附近。
11.根据权利要求10所述的用于空气净化的装置，其中，所述烃选自月桂烯、芳樟醇或其混合物之一。
12.根据权利要求9至权利要求11中任一项所述的用于空气净化的装置，其中，所述烃输送装置包括一个压力容器，内含分散在水介质中的一种或多种烃。
13.根据任意前述权利要求所述的用于空气净化的装置，其中，所述壳体进一步包括护罩，所述护罩沿所述空气流动通道的长度方向上延伸布置，所述护罩的内表面将所述非加热型等离子室间隔开，且朝向所述非加热型等离子室，使得从所述空气入口进入所述壳体的空气中的一部分空气从所述护罩的外表面流过，这一部分空气与通过和穿过所述非加热型等离子室的部分空气分隔开，且与流经所述非加热型等离子室的外表面的另一部分空气也分隔开。
14.根据权利要求13所述的用于空气净化的装置，其中，所述壳体进一步包括第三空气通道，所述第三空气通道用于输送流过所述护罩的外表面的所述部分空气。
15.根据权利要求14所述的用于空气净化的装置，其中，所述护罩用于保护在所述第三通道中流动的空气免受来自所述非加热型等离子室的电磁辐射。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的用于空气净化的装置，其中，所述壳体是细长的，且所述第一、第二和第三空气通道沿所述壳体的长度方向延伸布置，其中所述第一通道由所述第二通道包围，且所述第二通道由所述第三空气通道包围。
17.根据任意前述权利要求所述的用于空气净化的装置，进一步包括气流生成器，所述气流生成器位于所述壳体的空气入口处，且布置在所述非加热型等离子室的上游。
18.根据任意前述权利要求所述的用于空气净化的装置，进一步包括空气湍流产生装置，所述空气湍流产生装置布置在所述空气出口处或朝向所述空气出口，且位于所述非加热型等离子室的下游。
19.根据权利要求18所述的用于空气净化的装置，其中，所述空气湍流产生装置的形状和位置被设定成：利用邻近所述壳体的空气出口的至少一个弧形或线形表面，来终止所述壳体的空气流动通道的至少一部分，所述弧形或线形表面用于混合且可重新引导空气通过所述装置。
20.一种空气净化方法，其包括以下步骤：
c)将待净化的气流引导通过穿过非加热型等离子室以产生自由基，通过所述自由基氧化所述气流中的污染物；
d)将待净化的气流引导至非加热型等离子室的外部以产生自由基，通过所述自由基氧化所述气流中的污染物；
c)控制从所述非加热型等离子室中输出的所述气流中的臭氧；及
d)将具有两个或更多碳-碳双键的烃引入所述气流以与残留臭氧反应来控制空气质量，从而使得所述气流适合人类接触。
21.根据权利要求20所述的空气净化方法，其中，所述方法进一步包括将未被非加热型等离子室所净化的气流，引导与由所述非加热型等离子室所净化的气流混合，稀释所述未被非加热型等离子室所净化的气流。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的空气净化方法，其使用了权利要求1至权利要求19中任一项所述的装置。

空气净化的装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及改进的空气净化的装置和方法。
背景技术
[0002] 本发明人已经在空气处理领域工作了多年，特别是获得了专利号为EP 1799330 B1的空气净化装置和方法的欧洲专利，其内容在此被引入作为参考。
[0003] 该早期在先发明的净化装置包括非加热型等离子过滤器、紫外线辐射发射装置、臭氧催化装置、烃发射器和气流生成器，通过该气流生成器可以生成气流并将其引导通过和穿过非加热型等离子过滤器、UV辐射发射装置、臭氧催化装置和烃发射器。
[0004] 关于该在先发明的净化装置的净化方法包括以下步骤：
[0005] a)将待净化的气流引导通过非加热型等离子过滤器以产生自由基，通过该自由基中和待净化的气流中的污染物；
[0006] b)分解从非加热型等离子过滤器输出的气流中的臭氧，并增加所述自由基的含量水平；及
[0007] c)将具有碳-碳双键的烃引入气流，以优先地与残留臭氧反应并引起自由基级联，从而使得输出的气流变得适合人类接触。
[0008] 该在先的发明寻求增加室内环境中羟基的含量水平，这是因为在室外空气中羟基充足，并已知可以有效降低空气污染物(包括病原菌和病毒)含量水平。与此同时，需要考虑消除采用该方法已处理的空气中的任何不期望的副产物，诸如臭氧或甲醛。
发明内容
[0009] 本发明寻求提供一种改进的用于空气净化的装置，虽然该在先发明的装置可以有效地提供净化的空气并适合人类接触。本发明人寻求改进其性能，例如，在净化效率、能量利用和噪音含量水平方面。特别地，本发明人寻求实现具有最小臭氧和烃含量水平的活性自由基的有效输出，以满足最严苛的国际室内空气质量标准。此研发工作已经进行并形成了本发明的基础发现。
[0010] 根据本发明，提供了一种用于空气净化的装置，该空气净化装置包括具有空气入口、空气出口和位于二者之间的空气流动通道的壳体，该壳体包括至少一个位于空气入口下游的非加热型等离子室；其中，等离子室相对于壳体的内部尺寸的大小和位置被设定成：
使得从空气入口进入壳体的一部分空气从非加热型等离子室中通过和穿过，并且从空气入口进入壳体的另一部分空气从非加热型等离子室的外表面的外部流过。
[0011] 本发明的装置可以是独立式和/或便携式单元；其可以被安装在支架上或地面上。
例如，其被优选地配置为净化室内的空气，而不是被配置为形成加热、通风和/或空气调节系统的一部分。该装置可以在任何期望的方向上使用，包括水平或垂直方向。该装置壳体的大体形状可以为圆柱形或矩形、棱柱形。
[0012] 非加热型等离子室的大小优选地设定成使得其不延伸至壳体的全部或一部分内壁，从而在等离子室的外表面和壳体内壁之间限定至少一个槽道或通道。超出非加热型等离子室，该槽道或通道沿壳体的长度的方向继续延伸，尽管其可能无法到达装置的空气出口处。非加热型等离子室优选地大致在壳体的宽度方向上居中布置。
[0013] 在一个实施例中，非加热型等离子室包括：由绝缘材料形成的环形体，该环形体的环壁部具有多个通孔；以及安装在绝缘体的环壁部的相对面上的一对可透过空气的电极。
这样的非加热型等离子室在发明人的英国专利申请GB 2496888 A中进行了描述，其内容在此引入作为参考。
[0014] 非加热型等离子室优选地采用电子控制，使得来自空气净化装置的残留臭氧排放处于限定的参数之内，该参数与由该装置排放的空气体积有关，例如在25m3/hr的气流中不小于5ppb(十亿分之一)且不超过45ppb。在一个示例中，来自本发明的空气净化装置的残留臭氧排放在25m3/hr的气流中大约为5ppb。
[0015] 本发明在非常小的腔室内是安全和有效的。输出的气流中减少了不期望的副产物。
[0016] 在装置使用时，空气在其中流动通过。例如，优选地不使用分流器(诸如可枢转安装的栅门)以引导部分空气进入旁路导管。优选地，就空气通过其中流动而言，该装置不适于与周围环境隔离。
[0017] 在发明人在先发明的装置和方法中，生成气流使得空气流过非加热型等离子室的外电极的表面，并随后通过绝缘体和内电极之间的空隙。所有的空气均不从等离子室的外部流过：那里没有单个的空气流动通道，也没有多个空气流动通道以允许空气流经非加热型等离子室的外表面和臭氧催化装置的外表面。相反，在生成气流的引导下，从非加热型等离子过滤器中通过或穿过。在一个示例中，非加热型等离子室在圆柱形空气净化装置的完整直径上延伸，且气流被相应地引导从非加热型等离子室中通过。从而在该气流中生成自由基，包括O·(氧基)和OH·(羟基)。这些自由基是强力的氧化剂且可以氧化烃、有机气体和微粒，通常为PM2.5(尺寸达到2.5微米的颗粒物)及以下，诸如细菌、病毒、孢子、酵母霉菌、恶臭物和小的碳粒，其直接与心肺疾病相关。
[0018] 本发明做出令人惊奇的发现，自由基可以在没有流经非加热型等离子室外电极表面并随后通过其绝缘体和内电极之间的空隙的空气中生成，只要该空气大体流经非加热型等离子室附近。这是由于由非加热型等离子室产生的等离子场被发现比等离子室本身的尺寸更大。因此，根据本发明，进入用于空气净化的装置中的空气不必如其在先发明的装置中那样全部从非加热型等离子室中通过且穿过。
[0019] 根据本发明的优选实施例，空气净化装置的壳体内的空气流动通道包括第一通道和第二通道，该第一通道用于输送一部分空气通过和穿过非加热型等离子室，且该第二通道用于输送另一部分空气从等离子室外表面的外部流过。第一和第二通道两者都可以在壳体的长度的方向上沿着空气流动通道延伸，并超出非加热型等离子室。
[0020] 在第二通道中流动的空气流过并充分接近非加热型等离子室的外表面，以生成自由基。优选地，第一通道和第二通道可套装以允许空气在二者之间流动。
[0021] 空气净化装置优选地包括至少一个UV辐射发射装置和/或至少一个臭氧催化装置，这些装置位于壳体内，与非加热型等离子室重合或部分重合，或位于非加热型等离子室的下游。这些装置用于控制从非加热型等离子室输出的气流中的臭氧，并用于产生羟基自由基以加强更多氧化自由基(例如OH·(羟基)和OOH·(氢过氧自由基))的产生。优选地，UV辐射发射装置和臭氧催化装置两者均布置在壳体中，其中UV光入射到该臭氧催化装置上。
在一个实施例中，UV辐射发射装置至少部分地被臭氧催化装置包围。UV辐射发射装置可以设置在壳体的空气流动通道中，与非加热型等离子室重合或部分重合，或位于非加热型等离子室的下游，并且它可以大致上与臭氧催化装置重合。在一个优选实施例中，UV辐射发射装置至少部分地位于非加热型等离子室的环形截面内，由此该区域中由等离子室所产生的等离子场引起辐射发射，而UV辐射发射装置无需使用独立电源。
[0022] UV辐射发射装置优选地位于壳体的第一通道内。臭氧催化装置优选地设置成：使得第一通道中的空气通过臭氧催化装置，并且第二通道中的空气从臭氧催化装置的外表面流过。
[0023] 在一个实施例中，第一通道的外表面由等离子室的外表面和臭氧催化装置的外表面限定。优选地，第二通道的内表面由等离子室的外表面和臭氧催化装置的外表面限定，并且第二通道的外表面由壳体的内表面限定。在这方面，术语“内”和“外”是指(例如，在轴向或宽度方向上)装置的表面到中心的距离。桥接件可以位于等离子室和臭氧催化装置之间，以有助于支撑第一和第二通道。
[0024] 优选地，虽然并非必要的，等离子室、UV辐射发射装置和臭氧催化装置均沿壳体长度方向大致上成一直线布置，其中臭氧催化装置优选地至少部分地包围UV辐射发射装置。
在一个实施例中，等离子室、UV辐射发射装置和臭氧催化装置大致在壳体的宽度内居中设置，其中限定至少一个槽道或通道用于保持空气流动通畅。UV辐射发射装置可以至少部分地被非加热型等离子室包围。
[0025] 在一个优选实施例中，壳体是细长的，并且第一和第二通道在壳体的长度方向上延伸布置。第一通道可以被第二通道包围。例如，第一通道可位于第二通道内，从而形成内通道和外通道。优选地，UV辐射发射装置和/或臭氧催化装置是细长的，并且它们也在壳体长度方向上延伸布置。这有助于形成有效的第一和第二通道。这还有助于增加UV辐射发射装置和臭氧催化装置附近的空气的停留时间，从而有助于去除副产物。
[0026] 在一个实施例中，UV辐射发射装置居中设置在等离子室内，并无需任何电接触就可以从等离子场直接得到电能。这个布置对于使臭氧催化装置的长度相较于其它实施例更小而言是非常有益的。
[0027] 第一和第二通道可以或不延伸到壳体的空气出口处，因为这些通道不到该空气出口处就终止了，这样以便于在空气离开壳体前，各气流在壳体内混合。虽然第一和第二通道有可能比以下情况要短：优选地，第一和第二通道的长度大于壳体长度的一半，但它们可大致上沿着装置的整个长度延伸布置。在一个优选实施例中，第一和第二通道各自具有沿它们长度的大致上一致的尺寸。优选地，第一通道具有在垂直于壳体长度的方向上大致圆形的截面，并且第二通道具有在垂直于壳体长度的方向上大致环形的截面，其中第一通道位于第二通道的环形截面内。
[0028] 作为示例，大约25-30％的进入气流被引导进入第一通道，并且大约70-75％的进入气流被引导进入第二通道。可选地，对于大空气流量模型，可以根据操作需要改变比率。
[0029] 在一个实施例中，第二通道中大约33％的空气在等离子室的外，接触该等离子室的外表面。
[0030] 在一个实施例中，等离子场通常以递减的强度延伸到第二通道的内、外表面之间的大约中间点。等离子场的延伸距离和等离子场的密度可以通过调节非加热型等离子室的供电电源进行控制。
[0031] 在另一个实施例中，壳体进一步包括在空气流动通道方向上延伸布置的护罩，该护罩的内表面将非加热型等离子室间隔开，并朝向该非加热型等离子室，使得从空气入口进入壳体的部分空气从该护罩的外表面的外部流过，这部分空气与从非加热型等离子室的通过和穿过的部分空气分开，并与从非加热型等离子室外表面的外部的经过部分空气分开。护罩优选地位于非加热型等离子室和壳体的之间，并与其间隔开。
[0032] 壳体优选地进一步包括第三空气通道，其用于输送从护罩外表面外部的流过部分空气。
[0033] 护罩优选地用于保护在第三空气通道内流动的空气免受非加热型等离子室的电磁辐射。它还可提供阻挡紫外线(UV)辐射发射装置发出的UV射线的不透光屏障。
[0034] 护罩可用于形成静电表面，作为静电净化装置，其用于由于靠近等离子室而带电的第一和第二通道中的颗粒沉积。在这个方面，护罩可以接地。
[0035] 护罩优选地不透空气，以防止空气从第一通道或第二通道流入第三空气通道。
[0036] 护罩的内表面可涂覆有催化剂，例如二氧化钛，以进一步增强过量臭氧的分解，并利用入射UV光产生更大量羟基自由基。
[0037] 在一个实施例中，第三空气通道的内表面由护罩的外表面限定，并且第三空气通道的外表面由壳体的内表面限定。优选地，第二通道的内表面由等离子室的外表面和臭氧催化装置的外表面限定，并且第二通道的外表面由护罩的内表面限定；并且优选地，第一通道的外表面由等离子室的外表面和臭氧催化装置的外表面限定。
[0038] 在一个优选实施例中，壳体是细长的，并且第一、第二和第三空气通道在壳体长度方向上延伸，其中第一通道被第二通道包围，并且第二通道被第三空气通道包围。
[0039] 第一、第二和第三空气通道可或可不延伸到壳体的空气出口，因为这些通道不到该空气出口就终止了，这样以便于在空气流出壳体前，各气流在壳体内混合。第一、第二和第三空气通道的各气流的混合使得来自第三空气通道的气流去稀释来自第一和第二通道的气流，从而有助于排出例如就臭氧含量而言空气质量合格的空气。
[0040] 虽然第一、第二和第三空气通道有可能比以下情况要短：优选地，第一、第二和第三空气通道的长度大于壳体长度的一半，但它们可大致上沿着装置的整个长度延伸。在一个优选实施例中，第一、第二和第三空气通道各自具有沿它们长度的大致上一致的尺寸。
[0041] 流向壳体的空气出口处的不同部分空气，优选地在位于或邻近空气出口处被混合在一起，以提供所期望的稀释作用：在这个方面，来自第三空气通道的未处理空气稀释来自第一和第二通道的已处理(已净化)空气。
[0042] 优选地，第一通道具有在垂直于壳体长度的方向上大致圆形的截面，并且第二通道具有在垂直于壳体长度的方向上大致环形的截面，其中第一通道位于第二通道的环形截面内。优选地，第三空气通道具有在垂直于壳体长度的方向上大致环形的截面，其中第一和第二通道位于第三空气通道的环形截面内。
[0043] 在一个示例中，大约50％的进入气流被引导进入第一和第二通道，并且大约50％的进入气流被引导进入第三空气通道。
[0044] 护罩的长度优选地从至少非加热型等离子室的基底延伸到远离非加热型等离子室的至少臭氧催化装置的端部和/或延伸到远离非加热型等离子室的至少紫外线(UV)辐射发射装置的端部。
[0045] 本发明的空气净化装置可以进一步包括用于将烃输送到空气净化的装置的壳体的空气出口附近的装置。这个烃输送装置可具有空气入口、空气出口和位于二者之间的空气流动通道。烃输送装置优选地利用进入并离开烃输送装置的未处理的气流来输送烃，该未处理空气为并未在非加热型等离子室的作用下得到净化的空气；作为示例，该未处理空气不流经该空气净化装置的第一和第二通道。
[0046] 在一个实施例中，烃输送装置位于第三空气通道内：该第三空气通道可在烃输送装置的空气入口和空气出口之间提供空气流动通道。烃可以通过空气流动通道中的空气流动或通过虹吸效应进行输送。
[0047] 在另一个实施例中，烃输送装置的空气流动通道在烃输送装置的空气入口和空气出口处与空气净化装置的空气流动通道流体连通，且该烃输送装置的空气流动通道可另外位于空气净化装置壳体外部。
[0048] 因此该空气流动通道可至少部分位于空气净化装置壳体外部。该空气流动通道可仅仅在烃输送装置的空气入口和空气出口处与空气净化装置的空气流动通道流体连通。烃输送装置的空气入口优选地从空气净化装置壳体的空气入口附近抽吸空气，以便防止萜烯(例如)在释放点发生聚合或氧化。
[0049] 烃输送装置优选地包括一种或多种烃(例如液态烃)的贮存器，其位于烃输送装置的空气流动通道中，使得进入空气在其流经空气流动通道时将烃收集起来。该空气中的烃被输送到空气净化装置的壳体的空气出口附近，以与残留臭氧发生反应，从而控制空气质量。所得的气流适合人体接触，同时提供了在被处理的腔室/区域中生成氧化自由基的能力：烃可以与该装置生成的臭氧相互作用，以引发该装置外的自由基链式反应。优选地，当距离空气净化装置1米的地方进行测定时，通过激光诱导荧光光谱分析法(LIFS)测定，已处理空气中自由基的含量水平不少于106/cc空气。优选地，已处理空气中羟基自由基的浓度范围是每cc空气1x106至6x107。例如，已处理空气中自由基的浓度范围是每cc空气4x106至
6x106。
[0050] 烃优选地具有至少两个碳-碳双键。它优选地是直链烯烃。在一个实施例中，烯烃是萜烯，其可以是月桂烯或芳樟醇，使得烃选自月桂烯、芳樟醇及其混合物之一。
[0051] 在一个实施例中，烃输送装置被设计为大致上位于空气净化装置的壳体外，以避免受到等离子室、UV辐射发射装置和/或臭氧催化装置的干扰。
[0052] 在另一个实施例中，如上所述，烃输送装置被设计为位于空气净化装置的壳体内，并位于第三空气通道内而避免受到等离子室、UV辐射发射装置和/或臭氧催化装置的干扰，在该第三空气通道内，该烃输送装置受到护罩的保护。
[0053] 应注意到，烃输送装置可以是喷雾器或其它加压容器，其装配在空气净化装置的空气出口附近。
[0054] 因此，烃输送装置可包括包含分散于水介质中的一种或多种烃的加压容器。
[0055] 烃输送装置的压力意味着：如果UV辐射发射装置因某些原因出现故障，已处理空气中的残留臭氧含量水平处于适合人体接触的可接受含量水平范围内。
[0056] 优选地，空气净化装置包括气流生成器，其可位于壳体的空气入口处，位于等离子室的上游。该气流生成器可与等离子室间隔开；可以使用支架或另一种间隔结构来实现这个目的。
[0057] 在设置有护罩的一个实施例中，护罩的长度优选地从至少气流生成器延伸到远离非加热型等离子室的至少臭氧催化装置的端部和/或延伸到远离非加热型等离子室的至少紫外线(UV)辐射发射装置的端部。
[0058] 空气净化装置还包括空气湍流产生装置，其位于壳体内在空气出口处或朝向空气出口，且位于非加热型等离子室的下游。
[0059] 优选地，气流生成器是风扇。湍流产生装置也可以是风扇。例如，使用两个风扇(一个靠近壳体的空气入口，一个靠近壳体的空气出口)与在空气入口处使用一个大风扇相比较，有助于改进空气流动且可以降低噪音含量水平。
[0060] 在一个可选实施例中，空气湍流产生装置不是风扇而是以下结构，该结构的形状和位置被设定成利用邻近壳体的空气出口的至少一个弧形或线形表面来终止壳体的空气流动通道的至少一部分，该弧形或线形表面用于混合且可重新引导空气流经该装置。例如，可以横向地或倾斜地重新引导空气沿壳体长度方向流动。
[0061] 该空气湍流产生装置可与具有第一通道和第二通道的装置的实施例一起使用；它也可以与具有第一、第二和第三空气通道的装置的实施例一起使用。
[0062] 空气湍流产生装置优选地具有位于其基底上方的顶；其中基底形状可以是圆形、方形、椭圆形或矩形。空气湍流产生装置的形状可大致为圆锥形、喇叭形或角锥形。另外或可选地，空气湍流产生装置还可以是螺旋形或具有扭曲结构。
[0063] 空气湍流产生装置的一个作用是混合来自相应空气通道的气流。另一个可能作用是防止来自UV辐射发射装置的UV光从该装置的外部可见。
[0064] 本发明也提供了一种优选使用本发明装置来净化空气的方法，该方法包括以下步骤：
[0065] a)将待净化的气流引导通过并穿过非加热型等离子室以产生自由基，通过该自由基氧化气流中的污染物；
[0066] b)将待净化的气流引导至非加热型等离子室的外部以产生自由基，通过该自由基氧化气流中的污染物；
[0067] c)控制从非加热型等离子室中输出的气流中的臭氧；及
[0068] d)将具有两个或更多碳-碳双键的烃引入气流以与残留臭氧反应来控制空气质量，从而使得气流适合人类接触。
[0069] 该方法进一步包括将气流(其未被非加热型等离子室的作用所净化)引导至与由非加热型等离子室的作用所净化的气流混合且稀释该气流。
[0070] 非加热型等离子室可连续地或按时间间隔操作。按时间间隔操作非加热型等离子室来产生处理空气的脉冲；处理空气的这种脉冲(其每个产生自由基的级联)在净化空气方面是有效的，同时使用了较少的能量。
[0071] 控制从非加热型等离子室中输出的气流中的臭氧的步骤优选地通过使气流经受UV辐射和/或通过将气流暴露给催化剂以加速臭氧的分解来实现。
[0072] 本发明也提供了空气净化装置，其包括非加热型等离子室、紫外线辐射发射装置、臭氧催化装置、烃输送装置和气流生成器，通过该气流生成器可以生成气流并将其引导通过并穿过非加热型等离子室；其中等离子室被设定尺寸和布置在空气净化装置内，使得一些气流可引导通过空气净化装置而不会通过并穿过非加热型等离子室。
[0073] 在一个实施例中，装置进一步包括至少一个护罩，其布置成使得一些气流远离非加热型等离子室，且使其从非加热型等离子室产生的等离子屏蔽开。
[0074] 非加热型等离子室优选地与UV辐射发射装置重合或部分地重合，或位于其上游，且烃输送装置具有烃发射器，其优选地位于UV辐射发射装置的下游。等离子室可位于臭氧催化装置的上游，且烃发射器可位于臭氧催化装置的下游。
[0075] 本发明的装置和方法提供了优于现有技术的优点。作为示例，工作中的装置产生较少的背压，从而需要更少的能量以维持通过非加热型等离子室的气流。降低背压也减少了噪音含量水平。
[0076] 进一步地，与现有技术相比，更大体积的空气可通过该装置，这是因为不必要迫使所有的进入空气都通过等离子室。这具有的益处在于空气净化装置内的空气中不期望的副产物的浓度是较低的(即，存在稀释作用)。在一个示例中，与发明者先前发明的装置中使用
16w的风扇可使18m3/h的空气从中通过相比，本发明的装置使用4w的风扇能使24m3/h的空气从中通过。
[0077] 也已经发现，本发明使得级联反应在装置外部腔室中的空气中更有效。例如，通过空气净化装置的空气进一步投射进入腔室中。
[0078] 另外，烃输送装置可防止烃过早氧化，使得烃更能有效净化空气。将烃输送装置的空气出口布置在壳体出口附近，有助于自由基级联反应，进入被处理的腔室中。
[0079] 与许多用于净化空气的装置相比，本发明的不同之处在于：更大量的净化空气从装置中无污染地排出，即在非加热型等离子室中被处理并排放到露天中。
[0080] UV光催化的基本作用是来控制在正常工作中，由非加热型等离子室的工作而产生的不期望的副产物，诸如甲醛。UV光催化对被处理腔室的整体净化无显著贡献。
附图说明
[0081] 现在将参照所附示意图仅通过示例来描述本发明，其中：
[0082] 图1示出了根据本发明的第一实施例的空气净化装置的示意性截面侧视图；
[0083] 图2示出了氧化过氧化氢化学过程；
[0084] 图3示出了根据本发明的第二实施例的空气净化装置的示意性截面侧视图；
[0085] 图4示出了沿图3的线X-X的截面图；
[0086] 图5示出了根据本发明的第三实施例的空气净化装置的示意性截面侧视图；及[0087] 图6示出了根据本发明的第三实施例的空气净化装置的部分的透视图。
具体实施方式
[0088] 参照图1，其示出了本发明的空气净化的装置，包括壳体10，该壳体10具有空气流动通道12、进入空气流动通道12的空气入口14和从空气流动通道12离开的空气出口16、以及与空气流动通道12相邻的隔室18。气流生成器20、非加热型等离子室22、紫外线(UV)辐射发射装置24、臭氧催化装置26和烃发射器28都位于空气流动通道12中。烃发射器构成了烃输送装置52的一部分。空气流动通道12具有第一(内)通道12a和第二(外)通道12b。
[0089] 气流生成器20邻近空气流动通道12的空气入口14设置。在该实施例中，气流生成器20是由设置在壳体10的隔室18中的市电或电池组(未示出)提供动力的电风扇30。作为安全措施，格栅32横穿空气入口14设置，以防止操作时意外接触风扇30。
[0090] 非加热型等离子室22邻近风扇30设置，位于空气入口14的下游。在一个实施例中，非加热型等离子室22包括环形的陶瓷绝缘体，其沿周向均布有多个圆孔或纵向槽(轴向)。
金属电极片(其形成了阴极34和阳极36)包裹在其圆周。因此，绝缘体优选为多孔陶瓷材料环，其沿周向穿设多个内、外电极。阴极34和阳极36通过容纳在壳体10的隔室18中的调频电源单元(PSU)提供电力。
[0091] 阴极34和阳极36为网状(三维多孔)导电元件，在这种情况下，其为陶瓷和不锈钢复合材料。然而，可以使用任意刚性网状导体或半导体材料。
[0092] 绝缘体38可以是陶瓷。然而，此外绝缘体38可以是任何适合不同应用和特定要求的合适材料。绝缘体38材料可以涂覆有催化材料。
[0093] UV辐射发射装置24包括由容纳在隔室18中的PSU 44(电源单元)提供电力的紫外光发射装置。UV光发射装置设置在空气流动通道12中，并位于非加热型等离子过滤器22的下游，且与臭氧催化装置26重合。UV光发射装置可以包括一个或多个UV管或UVLED。
[0094] 臭氧催化装置26包括穿设于空气流动通道12中，并环绕UV辐射发射装置24的网
46。网46包括臭氧催化材料涂层，诸如钛、铅和锰的氧化物的混合物。
[0095] 烃输送装置52包括一个烃发射器28，由设置在蒸发室50中的可反复充料的烃贮存器48供料，蒸发室50用于蒸发保存在贮存器48中的液态烃。液态烃优选地容纳在薄膜内。烃输送装置具有空气入口54、空气出口56和设置在二者之间的空气流动通道58。空气流动通道至少部分地位于空气净化装置壳体的外部。烃贮存器和蒸发室沿空气流动通道设置，使得通过空气流动通道的空气收集排放的气态烃并将其输送至烃发射器28。气流生成器(风扇30)有助于将含烃的空气驱动通过烃输送装置。
[0096] 在此实施例中，烃输送装置中的空气流动通道仅仅在烃输送装置的空气入口和空气出口处与空气净化装置的空气流动通道连通。这具有以下优点：从烃输送装置的空气入口54进入烃输送装置的空气流动通道58的空气基本上不含有由非加热型等离子室产生的臭氧，这意味着由气流收集的烃并未立即被臭氧和其它副产物氧化。因此，当被烃发射器释放时，烃有效地与将要离开空气净化装置的气流中的残留臭氧反应并且控制该残留臭氧。
[0097] 烃输送装置的空气入口优选地从空气净化装置的壳体的空气入口附近抽取空气。
由气流生成器产生的气流在烃输送装置的空气入口(具有正压)与空气出口(具有负压)之间形成压力差。此压力差用于将烃驱动通过烃输送装置，从而使得烃足够恒定地输送通过烃发射器。
[0098] 烃贮存器48容纳液态烃，例如，诸如萜烯的烯烃，并且更具体地为月桂烯或芳樟醇。
[0099] 烃发射器28的出口位于壳体10的空气流动通道12的中心处或附近，且位于UV光发射装置和臭氧催化装置26的网46的下游。因此，烃发射器28的出口位于壳体10的空气流动通道12的空气出口16附近。
[0100] 优选地，烃发射的速率与由空气净化装置产生的臭氧的输出量相匹配，使得在平衡状态下，最少的剩余臭氧(5ppb至45ppb)与最少的烃反应，以实现不小于106/cc的羟基自由基数值。
[0101] 可使用将挥发的烃供应至烃发射器28的出口的任何其它合适的装置，条件是烃源的供应有不受非加热型等离子室或UV催化的影响。
[0102] 例如，烃输送装置可以为喷雾器或其它加压容器，其设置在空气净化装置的空气出口附近。
[0103] 在这方面，诸如萜烯(例如，芳樟醇)的烃可以与诸如表面活性剂或化学品的试剂混合，该试剂具有可使萜烯与水互溶，但不会与萜烯反应的特性，不具有损害装置的性能或安全性的特性。有许多符合这些要求的合适的商用表面活性剂。烃接着与预先被脱气并去离子的水混合。
[0104] 水介质中的烃将使得能够使用诸如喷雾器的加压分配器。这些加压分配器可以具有设计为与空气净化装置的电子控制装置共同工作的出口，以便精确地加入稀释在水中的极少量的萜烯，达到有效性所需要的该极少量的萜烯(通常小于50毫克/天)难以利用诸如在早期装置中使用的简易蒸发技术来控制。加压分配器可以利用防止萜烯降解(如去离子水的脱气一样)的惰性气体来加压。
[0105] 烃混合物可以从恰当构造的喷头或其它符合高精确配量以产生通常小于0.5微米的微小水滴的系统中喷出。
[0106] 去离子水用以避免与萜烯的反应或者存储和输送系统的腐蚀，但具有对装置的排放物增湿的优点，这可促进羟基自由基的输出。
[0107] 由于萜烯和表面活性剂混合物略微降低了喷雾中水滴的表面张力，因此，可以达到此目的。这样做具有增加气态臭氧在水滴中的溶解度的作用。臭氧在自然状态下仅微溶于水中。当臭氧气体包围微小水滴时，臭氧分子穿过充当薄膜的水滴的表面张力，从而与水分子或萜烯发生反应。当与水反应时，臭氧将会产生氧化过氧化氢(H2O3)，其具有高反应性，并且随后产生过氧化氢；臭氧与萜烯的反应产生羟基和氢过氧自由基，这些自由基反过来与过氧化氢反应以产生更多的羟基自由基。此反应所释放出的水分子也提供了氢和氧原子的来源，以便进一步产生羟基和氢过氧自由基。
[0108] 图2示出了氧化过氧化氢的化学过程，其中包括从O3形成H2O3和环-(HO2)(HO3)。
[0109] 利用诸如喷雾器等加压容器可以简化某些烃输送过程，但这并不是普遍适用的，尤其是在装置在一段较长时间内保持隔离的情况。
[0110] 在壳体的空气出口16处可以任选地设置有第二风扇60或其它产生空气湍流的装置，诸如障碍物(例如，非机动旋转叶片)。这样做是旨在提供已经通过空气净化装置的壳体的空气，与正在输送烃的空气的更好的混合，从而使得净化空气具有可接受含量水平的臭氧和甲醛(例如)。
[0111] 空气净化装置可以通过市电单独提供电力、通过可充电的电池组单独提供电力、或者选择性地通过两种电源提供电力。
[0112] 空气净化装置可以是便携装置的形式。可选地，空气净化装置可以生产成较大的装置，安装之后保留在一个位置上。后述装置更适于但不限于工业或商业装置和建筑。
[0113] 使用中，空气净化装置位于待净化的位置处。该装置旨在净化建筑物、腔室、封闭空间、线槽、管道、槽道或者其它封闭或大致封闭区域内的空气。该装置应调整为适合要处理的腔室尺寸，从而使得平衡状态下的臭氧含量水平在任何其它部件故障的情况下应该都不会上升到预设含量水平之上。
[0114] 该装置优选地设计为每立方厘米空气中发射不少于106个羟基自由基。
[0115] 使用中，对该装置提供能量，并且风扇30沿着壳体10的第一通道12a和第二通道
12b产生空气流。第一通道中的空气流从非加热型等离子室22中通过。第二通道中的空气流从非加热型等离子室22的外表面的外部流过。
[0116] 非加热型等离子室利用非加热型等离子的特征使空气的组成部分“等离子化”。一般来说，包括空气(主要为氧气和氮气)的元素的原子结构中的外环电子通过由非热等离子所产生的强电场(20-30KHz下通常为10Kv)“激发”。激发的电子通过碰撞释放能量。然而，由于电子没有实质质量以及随之发生的电离不足，极少或没有热量排放出。释放能量足以在空气流中产生自由基，如O·和OH·。自由基为强力的氧化剂，并且将会氧化烃、有机气体和通常为2.5pm及以下的颗粒，诸如细菌、病毒、孢子、酵母菌、恶臭物和碳粒。一般只有最惰性的元素或化合物会抵抗氧化。
[0117] 因为零压力的缘故，许多氧化反应的结果都是短暂的和作用于表面的，因此，通过在一些或全部非热等离子的绝缘体材料上提供分子厚度的催化涂层，可以实现在非热等离子内的特定分子或化合物(例如神经性毒气剂)的氧化。
[0118] 非加热型等离子室22产生的副产物之一为臭氧，其夹带在离开非加热型等离子室
22的气流中。臭氧的半衰期取决于大气条件，且其自身是强力的氧化剂，在正常情况下，在它离开非加热型等离子室很久之后还会在空气中持续反应。初期控制过量的臭氧，通过等离子室电源40的参数、通过调节电压/电流的输入以及通过控制气流生成器20来调节空气的输入来实现。
[0119] 在第一通道中离开非加热型等离子室22的气流，经过被包围在臭氧催化装置26内的UV辐射发射装置24。在第二通道中离开非加热型等离子室22附近的气流经过臭氧催化装置26的外表面。尽管在图1的示意图中未示出，但臭氧催化装置优选地靠近非加热型等离子室或与其接触以有助于形成第一和第二通道；在这方面，桥接件(诸如在图6中所示的环形件)可布置在臭氧催化装置和非加热型等离子室之间以有助于形成第一和第二通道。第一通道和第二通道可套设，使得流动空气可在它们之间流过，这意味着第二通道中的气流也受到UV辐射发射装置和臭氧催化装置的影响。
[0120] 由UV光发射装置以253.4-378纳米波长发射的紫外线辐射用于分解一些气流中夹带的臭氧。网46上的涂层用于催化该分解过程。
[0121] 臭氧的破坏(光氧化)使气流内的自由基含量水平(具体地说为羟基自由基OH)增加。这些射线也强烈地氧化了保留在气流内的污染物。
[0122] 次级风扇60在已处理空气到达烃发射器28之前，向其提供能量和湍流。这旨在确保空气良好的混合。
[0123] 试验已经显示，在“等离子化”之后留在气流中的羟基和其它自由基在光氧化过程期间大大地增大了自由基的生成速率。
[0124] 利用UV辐射发射装置24和臭氧催化装置26来破坏所有来自等离子室22的气流中夹带的臭氧，这是不期望的。
[0125] 第一通道和第二通道中的气流离开臭氧催化装置26的区域，由次级风扇60进行混合，并沿空气流动通道12进入到烃发射器28。烃发射器28将挥发掉的烃排放至气流中，以控制剩余的残留臭氧来达到期望含量水平。由于月桂烯自然生成，没有已知毒性，所以推荐月桂烯，并且被广泛应用于“增强”香味和香气。优选使用芳樟醇。
[0126] 芳樟醇在其分子结构中包含两个碳-碳双键。
[0127]
[0128] 臭氧优先与蒸发到气流中的芳樟醇反应。当芳樟醇与臭氧反应时，触发“自由基级联”。发生三十多个相关反应，其中的很多反应产生了一系列短半衰期的氧化剂，诸如氢过氧化物、超氧化物、羟基过氧化物、和氢氧基过氧化物。这些氧化剂中的每一个分解，释放另外的自由基，其反过来又增强了这些氧化种类的产生。在被处理腔室/区域中继续这一过程，直到通过的臭氧与烃的碳-碳双键反应使臭氧在其排放和破坏之间达到平衡。
[0129] 这些优先反应的产物具有零压力，因而凝结于气流中的任意颗粒的表面上。因此，一旦净化气流通过壳体10的空气出口16离开，则实现了环境空气中污染物的净化。
[0130] 由于空气净化装置在使用环境(例如腔室/区域)内有效地循环空气并对其进行净化，小颗粒由于非加热型等离子室22的作用而除去，使得该装置具有空气过滤作用。
[0131] 气流生成器可进行反吹，通过将气流中夹带的过量自由基抽吸回通过装置而实现装置内部的净化。因而，该装置很大程度上可以自洁。
[0132] 参照图3和图4，在本发明的第二实施例中，空气净化装置包括壳体10，其具有空气流动通道12、进入空气流动通道12的空气入口14和从空气流动通道12离开的空气出口。该装置还具有类似第一实施例的隔室和烃输送装置，但其在图3或图4中未示出。气流生成器(例如，风扇30)、非加热型等离子室22、紫外线(UV)辐射发射装置24、臭氧催化装置26和烃发射器28都设置在空气流动通道12中。空气流动通道12具有第一(内)通道12a和第二(外)通道12b。
[0133] 除非另有说明，否则该装置的第二实施例以与该装置的第一实施例相同的方式操作。
[0134] 在该第二实施例中，UV辐射发射装置包括紫外光发射管，其至少部分设置在非加热型等离子室的环形截面的中心区域内。除了空气净化之外，在该环形环内的等离子场还可用来激发在汞蒸汽管中提供的汞，来发射UV辐射。这意味着不需要用于UV辐射发射装置的独立电源。
[0135] 参照图5，在本发明的第三实施例中，空气净化装置包括壳体10，其具有空气流动通道12、进入空气流动通道12的空气入口14和从空气流动通道12离开的空气出口16。
[0136] 除非另有说明，否则该装置的第三实施例以与该装置的第一实施例相同的方式工作。尽管第三实施例的紫外线(UV)辐射发射装置未布置在非加热型等离子室内，但根据第二实施例，第三实施例的紫外线(UV)辐射发射装置布置在非加热型等离子室内是可能的。
[0137] 气流生成器(例如，风扇30)、非加热型等离子室22、紫外线(UV)辐射发射装置24、臭氧催化装置26和烃输送装置都位于流动通道12中。流动通道12具有第一(内)通道12a、第二(中)通道12b和第三(外)通道12c。
[0138] 气流生成器的直径优选地大于第一实施例中的直径以使空气能够流进所有的三个通道。气流生成器在壳体的轴向上与非加热型等离子室间隔开。
[0139] 护罩62设置在第二(中)通道12b和第三(外)通道12c之间。
[0140] 护罩62在空气流动通道的方向上延伸布置，该护罩布置在非加热型等离子室22的外壁和壳体10的内壁之间，且将非加热型等离子室22和壳体10间隔开。
[0141] 因此，从空气入口14进入壳体的部分空气经由第三通道12c由护罩外表面的外部流过，这部分空气与经由第一通道12a通过并穿过非加热型等离子室的部分空气分离，且与经由第二通道12b流经非加热型等离子室外表面的外部的部分空气分离。
[0142] 空气出口16处的流向壳体出口的空气的不同部分在位于或邻近空气出口处被混合在一起，以提供稀释作用：在这个方面，来自第三通道的未处理空气稀释来自第一和第二通道的已处理(已净化)空气。
[0143] 在该实施例中，第三通道12c的内表面由护罩62的外表面限定，且第三通道的外表面由壳体10的内表面限定。同样，第二通道12b的内表面由非加热型等离子室22的外表面和臭氧催化装置26的外表面限定，且第二通道12b的外表面由护罩62的内表面限定。
[0144] 壳体是细长的，且第一、第二和第三通道在壳体的长度方向上延伸布置，其中第一通道12a被第二通道12b包围，且第二通道被第三通道12c包围。
[0145] 护罩优选地不透空气，以防止空气从第一通道12a或第二通道12b移动进入第三空气通道12c。
[0146] 优选地护罩由金属或金属化塑料制成。其形状可以为圆柱形。其优选地具有从气流生成器的区域至少延伸至远离非加热型等离子室的臭氧催化装置的端部和/或至少延伸至远离非加热型等离子室的紫外线(UV)辐射发射装置的端部的长度。
[0147] 护罩用于保护在第三通道12c中流动的空气免受来自非加热型等离子室的电磁辐射。它还可提供阻挡来自紫外线(UV)辐射发射装置24的UV射线的不透光屏障。
[0148] 护罩的内表面可涂覆有催化剂，例如二氧化钛，以进一步增强过量臭氧的分解，并利用入射UV光产生更大量羟基自由基。
[0149] 护罩可用于形成静电表面，能够作为静电净化装置，其用于由于靠近等离子室而带电的第一和第二通道中的颗粒沉积。在这个方面，护罩可以接地。
[0150] 烃输送装置位于第三通道12c中，以例如通过使用流动通过第三通道的未处理气流的冲力或使用虹吸作用力向烃发射器提供烃。
[0151] 空气流动通道12在空气出口16处由空气湍流产生装置64终止(至少部分地)。该空气湍流产生装置可以是锥形或喇叭形：其具有位于其基底上方的顶，该基底形状可以是圆形、方形或矩形。
[0152] 空气湍流产生装置的作用为，将来自第一、第二和第三通道的气流混合，并且还改变这些气流的方向以使得空气可以从装置倾斜地排出(如果期望的话)。空气湍流产生装置还可以与不具有第三通道的发明实施例一起使用。
[0153] 空气湍流产生装置64优选地通过盖66附接至紫外线(UV)辐射发射装置24。空气湍流产生装置64可以被设计和布置成防止UV光由装置使用者在外部可见。
[0154] 参照图6，空气净化装置包括壳体，该壳体具有空气流动通道12、进入空气流动通道12的空气入口和从空气流动通道12离开的空气出口16。请注意，为了清楚起见一些特征在图6中省略了。
[0155] 气流生成器、非加热型等离子室22、紫外线(UV)辐射发射装置24和臭氧催化装置
26位于空气流动通道12中。空气流动通道12具有第一(内)通道12a、第二(中)通道12b和第三(外)通道12c。第一(内)通道12a的外表面和第二(中)通道12b的内表面由非加热型等离子室的外表面和臭氧催化装置的外表面限定；环形桥接件(作为示例)设置在非加热型等离子室和臭氧催化装置之间，以有助于形成第一(内)通道和第二(中)通道。护罩62设置在第二(中)通道12b和第三(外)通道12c之间。
[0156] 上述实施例仅仅通过示例来给出，且在不偏离由所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。