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一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置及方法

摘要本发明公开一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置及方法,包括气流进口依次连接粗过滤网、抽气机后与空气容腔连通,空气容腔连通有A流道和B流道,并分别与第一余热回收区和第二余热回收区连通,第一余热回收区和第二余热回收区之间设置有微波处理区,微波处理区设置有微波产生装置及泡沫陶瓷吸附剂材料,在空气容腔内设置有气体换向系统,气流出口与空气容腔上部连通。通过微波辐射与泡沫陶瓷吸附剂材料的耦合,能够在低压降,低耗能的条件下对空气传播的病毒及致病菌进行高效且快速的杀灭,余热回收机制和湿度控制机制的引入能进一步降低能耗及提升杀菌效果。该系统可以与室内建筑的通风系统结合,应用场景广泛。

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专利类型 发明专利
申请/专利号 CN202211598562.1
申请日期 2022-12-14
公开/公告号 CN115671355A
公开/公告日 2023-02-03
主分类号 A61L9/18(2006.01)(空气的消毒、灭菌或除臭)
分类号 A61L9/18(2006.01) A61L9/16(2006.01) B01D53/04(2006.01) F28D21/00(2006.01)
申请/专利权人 浙江工业大学台州研究院
主申请人地址 318057 浙江省台州市椒江区滨海工业区海丰路2479号
专利代理机构 杭州浙科专利事务所(普通合伙)
代理人 巩延亮
国别省市代码 浙江;33
主权项
1.一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置,其特征在于,包括气流进口(26),所述气流进口(26)依次连接粗过滤网(1)、抽气机(2)后与空气容腔(25)连通,所述空气容腔(25)连通有A流道(23)和B流道(24),所述A流道(23)的A通口(10)和B流道(24)的B通口(17)分别与第一余热回收区(8)和第二余热回收区(27)连通,第一余热回收区(8)和第二余热回收区(27)之间设置有微波处理区(20),所述微波处理区(20)设置有微波产生装置,在空气容腔(25)内设置有气体换向系统,用于控制空气A流道(23)和B流道(24)的流通切换,气流出口(21)与空气容腔(25)上部连通。 2.根据权利要求1所述的一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置,其特征在于,还包括控制系统(13),所述控制系统(13)分别与微波产生装置、气体换向系统以及分布于所述空气杀菌消毒装置内的热电偶电性连通,用于接收信号及反馈控制。 3.根据权利要求2所述的一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置,其特征在于,所述热电偶包括A通口(10)处的第一热电偶(9)、第一余热回收区(8)和微波处理区(20)之间的第二热电偶(11)、第二余热回收区(27)和微波处理区(20)之间的第三热电偶(19)以及B通口(17)处的第四热电偶(18)。 4.根据权利要求1所述的一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置,其特征在于,第一余热回收区(8)和第二余热回收区(27)内设置有泡沫陶瓷材料,微波处理区(20)内设置有泡沫陶瓷吸附材料,在微波处理区(20)的两侧设置有金属网(16)。 5.根据权利要求4所述的一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置,其特征在于,所述泡沫陶瓷材料为SiC、氧化锆、Si3N4、铁氧体、石墨烯、碳纤维、活性炭中的一种;所述泡沫陶瓷吸附材料是将高比表面积的材料或者具有抗病毒活性的材料通过水热合成或者化学气相沉积或者高温烧结方法负载到泡沫陶瓷材料基体上形成的复合材料。 6.根据权利要求4所述的一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置,其特征在于,所述微波产生装置包括磁控管(14)、导波管(15)以及云母片(12),由磁控管(14)产生的微波经导波管(15)透过云母片(12)进入微波处理区(20),泡沫陶瓷吸附材料吸波升温,云母片(12)将微波处理区(20)容腔与磁控管(14)隔绝,金属网(16)与反应腔金属外壳组成法拉第笼。 7.根据权利要求1所述的一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置,其特征在于,所述气体换向系统包括柱塞阀电控装置(7)、第一柱塞阀(5)以及第二柱塞阀(6),所述柱塞阀电控装置(7)控制第一柱塞阀(5)和第二柱塞阀(6)上升或下降,实现空气气流方向的切换。 8.根据权利要求1所述的一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置,其特征在于,在空气容腔(25)上还设置有空气湿度控制系统,包括湿度调节器(3)、湿度控制器(4)以及湿度探头(22)。 9.一种如权利要求1-8任意一项所述的基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置的工艺方法,其特征在于,具体包括如下工艺:气流由气流进口(26)在抽气机(2)的作用下被吸入,首先通过粗过滤网(1)过滤掉较大尺寸颗粒,随后在湿度调节器(3)与湿度控制器(4)及湿度探头(22)的反馈控制作用下使气流相对湿度保持在合适范围之内,之后经过气流换向系统后经过由泡沫陶瓷材料构成的第一余热回收区(8)或第二余热回收区(27)最后进入微波处理区域(20);经过泡沫陶瓷吸附材料的吸附作用,气流中的病毒被捕集在吸附材料表面,同时,由磁控管(14)产生的微波经导波管(15)透过云母片(12)进入微波处理区腔体,泡沫陶瓷吸附材料吸波升温,吸附的病毒及气流中残存的病毒进行消灭;云母片(12)将微波处理区(20)腔体与磁控管(14)隔绝,金属网(16)与反应腔金属外壳组成法拉第笼,将微波辐射限制在微波处理区(20)内,防止微波扩散到其他区域使得加热效率发生下降;热电偶在不同位置测量气流的温度,控制系统(13)根据温度信号对磁控管(14)的功率进行调节,使流出微波处理区(20)的气流终温,即第二热电偶(11)或第三热电偶(19)测量值,维持在合适区间,达到高效灭菌的目的;同时,控制系统(13)也根据第一热电偶(9)和第四热电偶(18)的测量值对气流方向进行调控,使最终流出余热回收区的气温控制在较低值,达到余热回收的节能效果。 10.根据权利要求9所述的一种基于微波辐射耦合泡沫陶瓷吸附剂材料的空气杀菌消毒装置的工艺方法,其特征在于,所述的粗过滤网(1)的孔径大小为4-6um;所述进气的相对湿度范围控制在65%-75%;所述的泡沫陶瓷材料孔径大小为100um-2mm;所述方法流出微波处理区(20)的气流温度在50-60℃之间;所述方法处理气体最终的排出温度在30-40℃之间;处理单位体积气流的电能能耗为20-60J/L。
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