一种基于电磁感应的空气消毒机及电磁消毒方法与流程

1.本发明属于消毒技术领域，尤其涉及一种基于电磁感应的空气消毒机，还涉及到应用于该空气消毒机的电磁消毒方法。


背景技术：

2.空气杀菌消毒是指对空气中的微生物、细菌进行消毒杀灭处理，目前的空气消毒处理技术中，多是采用向空气中喷洒消毒药液、紫外线直接照射消毒和臭氧消毒等，喷洒药液和臭氧消毒的方法会导致空气中有残留，对人体健康造成一定的影响，而紫外线的直接照射对人体亦有伤害，不能在有人的时候进行消毒。
3.目前也会采用空气消毒机对空气进行消毒，现有的空气消毒机有一部分是固定的，使用不够灵活；另一部分是移动的，但是移动的空气消毒机多是采用带刹车的万向轮，通过锁止万向轮的转动而达到暂时固定的目的。但是对于光滑地板，其形成的摩擦力较小，即使万向轮被锁止，但是其固定效果仍然较差，影响了用户的使用体验。


技术实现要素：

4.基于现有技术存在上述问题，本发明提供一种基于电磁感应的空气消毒机，包括机壳，所述的机壳底部设置有电气室，电气室内固定设置有电路板和设置在电路板上的电气设备，所述的机壳位于电气室上方的部分是进气室，进气室两侧对应的机壳上设置有若干进气孔，所述的机壳在进气室上方可拆卸的安装有过滤层，过滤层上方的机壳上固定的安装有感应线圈，感应线圈上方的机壳处可拆卸的安装有感应载体网，所述的感应载体网与感应线圈相匹配的形成电磁感应使感应载体网上形成感应电流，所述的感应载体网上方的机壳处固定安装有排气扇，所述的排气扇两侧对应的机壳处设置有出气孔，所述的过滤层和感应载体网都横跨机壳内部空间，使机壳内部空间分为上、中和下三部分。
5.其中，所述的过滤层包括粗滤层和精滤层，所述的粗滤层位于下方，所述的精滤层位于上方，粗滤层的滤网网孔直径大于精滤层的滤网网孔直径。
6.其中，所述的机壳底部设置有若干个移动轮，所述的移动轮包括固定安装到机壳下表面的轮架，所述的轮架上转动的安装有滚轮，所述的轮架上还转动的安装有与滚轮相配合的锁止按键；所述的轮架的一侧设置有延伸安装部，轮架设置有延伸安装部的一侧转动的安装有摆杆，所述的摆杆的一端与锁止按键同轴转动连接；所述的延伸安装部上设置有若干导向槽，所述的导向槽内设置有弹簧腔，所述的弹簧腔底部设置有复位弹簧，所述的导向槽内且位于复位弹簧的上方滑动的安装有吸盘连杆的一端，所述的吸盘连杆的一端设置有与导向槽相匹配的导向滑块，所述的导向滑块下表面与复位弹簧顶部接触，所述的吸盘连杆设置有导向滑块的一端上表面设置有按压槽，所述的摆杆远离锁止按键的一端的下部转动的安装有按压滑块，所述的按压滑块滑动的安装到按压槽内，所述的吸盘连杆远离导向滑块的一端连接有负压吸盘，所述的负压吸盘内设置有连通到按压槽的气道；按压滑块完全陷入到按压槽内的时候，按压滑块遮堵气道位于按压槽的出口，按压锁止按键时同
步带动负压吸盘下压吸附地面。
7.其中，所述的按压滑块靠向气道出口的一侧设置有倾斜软垫，所述的倾斜软垫下部与按压槽的内壁间隙配合，倾斜软垫上部与按压槽的内壁过盈配合。
8.其中，所述的感应载体网由感应载体网线编织而成网状，继而通过折弯成形；感应载体网的截面中部成u形，u形的两侧各形成一段第一半圆，第一半圆的末端再沿第一半圆的直径向u形方向延伸形成半圆直径部，半圆直径部的末端再连接有第二半圆，第二半圆和第一半圆组成一个完整的圆形，第二半圆的末端再设置有延伸部，感应载体网通过两侧的延伸部连接有安装架；感应载体网对应半圆直径部的部分的两面、对应第一半圆和第二半圆的部分靠向半圆直径部的一面上都涂有光触媒涂料，感应载体网对应半圆直径部的部分镂空并固定安装有紫外灯，所述的紫外灯通过电源线连接到电源，感应载体网对应u形底部的部分与感应线圈形成电磁感应，并产生感应电动势。
9.其中，所述的感应载体网除u形对应部分外，其余部分通过绝缘隔分成前后两部分，两部分互不连通；所述的紫外灯两端分别固定并电性连接到前部分和后部分。
10.一种电磁消毒方法，其应用于如上所述的空气消毒机，空气消毒机的电气室内设置有谐振电容、igbt模块和中央处理器，感应线圈和谐振电容组成lc串联谐振拓扑，通过控制igbt模块的通断将整流后的直流电源进行逆变，产生高频的交变电流，此交变电流通过lc谐振回路并在感应线圈周围空间产生随电流频率变化的磁场，从而在固定放置于变化磁场中的感应载体网上产生感应电动势，通过此感应电动势形成的电流对空气中的微生物进行杀灭；同时实时检测谐振回路的工作状态，以判断感应负载是否发生变化，中央处理器通过对取样的负载电流相位信号与预设的基准信号进行比较，实时调整igbt模块的开关频率，以保证谐振回路始终工作于偏感性的准谐振状态，从而在感应载体网上产生较大的感应电动势，保证微生物等的杀灭效果。
11.其中，所述的一种电磁消毒方法包括以下详细步骤：
12.步骤s1，空气消毒机接入市电，通过整流器将市电输入的工频交流电整流成直流电，将排气扇并联接入到电路；
13.步骤s2，启动排气扇，带动空气流向感应载体网，使空气流动与感应载体网接触，杀灭空气中的微生物；感应线圈和谐振电容组成lc串联谐振拓扑，通过控制igbt模块的通断将整流后的直流电逆变成高频交流电，谐振回路中的感应线圈周围空间将产生随电流频率变化的磁场，设置于感应线圈上方的感应载体网上就将产生感生电动势，感应载体网上设置若干回路使感应载体网上形成感应电流，并通过感应电流对与其接触的微生物进行灭杀；
14.步骤s3，预设基准相位值，除预设基准相位值外本步骤在电路整个工作阶段不断重复进行，通过负载相位取样模块实时取样负载电流相位，由中央处理器与系统给定的相位基准值进行比较，判断感应负载是否发生变化，并根据负载相位的变化自动调整谐振回路igbt模块的开关频率，若电流相位滞后于电压相位，则中央处理器不予干扰控制，否则进行步骤s4；
15.步骤s4，若电流相位超前于电压相位时，中央处理器将控制自动提升谐振回路的igbt模块的开关频率，使得回路的相位满足给定基准相位值关系式，此时回路电流相位自然滞后于电压相位，重复执行步骤s3。
16.其中，所述的lc串联谐振回路开关频率的调整范围为(15～50)khz，属于低频段，不会产生高能电磁波辐射，电磁场容易屏蔽处理，制作的设备可以放置于人体生活的环境；所述的中央处理器采用高速的单片机、dsp或者其他具有相应处理能力的cpu，保证变频器能实时接收并处理电流和电压相位数据信息，作出相对应的运算。
17.其中，所述的步骤s3中的相位基准值的范围为400-1000，相位基准值通过生产时固定预设，或者根据实际情况在使用现场通过上位机预设，当数值设置越大，电流滞后的角度就越大，系统越可靠。
18.本发明具有的有益效果是：
19.1)将电磁感应技术应用于空气消毒中，为空气杀菌消毒提供一种新的技术方案，且不会造成空气中有残留物质，能在有人的情况下进行消毒杀菌工作，具有安全和高效杀菌消毒的优点。
20.2)整个电磁感应系统实时捕获谐振回路相位变化并自动作出相应的调整，使系统的工作状态更加稳定，可靠度更高，保证能实时感应出高能电动势，且相对于直接连接电源更加可控和高效。
21.3)通过对现有的移动轮的结构进行改进，在现有的移动轮上加装了和锁止按键同步转动的摆杆，摆杆上设置有负压吸盘，通过锁止按键的锁止按压操作带动负压吸盘向光滑地面下压，实现对光滑地面的吸附，提升暂时固定能力；另外，负压吸盘的滑动安装可以实现快速装拆，能适应光滑地面和粗糙地面。
附图说明
22.图1，一种基于电磁感应的空气消毒机的结构示意图，为了方便展示内部结构隐藏了机壳的后盖。
23.图2，移动轮的结构示意图。
24.图3，移动轮在延伸安装部处的俯视结构图，其中位于图示方位上方的导向槽内的复位弹簧进行了隐藏。
25.图4，移动轮的结构示意图，隐藏了轮架和滚轮，图中位于负压吸盘上的虚实线代表隐藏在负压吸盘内的气道，因实际无法从外观看到气道，所以用虚实线表示以方便理解其结构。
26.图5，按压滑块的立体结构图。
27.图6，吸盘连杆一端的结构示意图。
28.图7，感应载体网的截面结构图。
29.图8，实施例一的感应载体网的结构示意图。
30.图9，实施例二的感应载体网和感应线圈的结构示意图。
31.图10，实施例中变频控制器采用的lc串联谐振的拓扑结构图。
32.图11，电流相位滞后于电压相位示意图，即电流曲线与横坐标轴交点位于电压曲线与横坐标轴交点后。
33.图12，电流相位超前于电压相位示意图，即电流曲线与横坐标轴交点位于电压曲线与横坐标轴交点前。
34.图13，实施例中通过自适应的磁电感应空气消毒方法组成的电磁感应系统示意
图。
35.其中，图10中的：
36.igbt1、d1,igbt2,d2：为模块封装形式，用于高频交流电的开关；
37.cs1、cs2：两igbt模块的缓冲电容，用于实现模块的zvs状态；
38.ls：为线圈与被感应的金属化合物耦合的等效电感量，产生谐振的线圈l；
39.cx1、cx2：产生高压谐振的电容c；
40.tc:电流传感器，用于取样负载电流；
41.rh:为线圈与被感应的金属氧化物耦合的等效电阻。
具体实施方式
42.下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的描述。
43.如附图1-8所示的一种基于电磁感应的空气消毒机，包括机壳1，所述的机壳1底部设置有电气室2，电气室2内固定设置有电路板和设置在电路板上的常规空气消毒机所需的电气设备，所述的机壳1位于电气室2上方的部分是进气室3，进气室3两侧对应的机壳1上设置有若干进气孔31，所述的机壳1在进气室3上方可拆卸的安装有过滤层4，所述的过滤层4包括粗滤层41和精滤层42，所述的粗滤层41位于下方，所述的精滤层42位于上方，粗滤层41的滤网网孔直径大于精滤层42的滤网网孔直径，粗滤层41和精滤层42都是各自固定安装在一个方形架上，机壳1上设置有与方形架相匹配的安装架，粗滤层41和精滤层42通过方形架滑动安装到方形架上，过滤层4上方的机壳1上固定的安装有感应线圈5，感应线圈同样采用一个方形架进行固定，方形架滑动安装到机壳1上，如图9所示感应线圈5的两侧为开孔，空气从感应线圈5两侧流过，感应线圈5上方的机壳1处可拆卸的安装有感应载体网6，所述的感应载体网6与感应线圈5相匹配的形成电磁感应使感应载体网6上形成感应电流，本实施例中的消毒方式以感应电流对微生物进行电击击杀为主，配合电磁感应形成的高温进行辅助灭杀，达到更好的消毒灭菌效果，所述的感应载体网6上方的机壳1处固定安装有排气扇7，所述的排气扇7两侧对应的机壳1处设置有出气孔71，所述的过滤层4和感应载体网6都横跨机壳1内部空间，使机壳1内部空间分为上、中和下三部分，即进入到机壳1内的空气必须经过过滤层4和感应载体网6后才能从出气孔71流出。
44.作为优选实施例，所述的机壳1底部设置有四个移动轮8，所述的移动轮8包括固定安装到机壳1下表面的轮架81，所述的轮架81上转动的安装有滚轮82，所述的轮架81上还转动的安装有与滚轮82相配合的锁止按键83，轮架81、滚轮82和锁止按键83组成常规的带锁止功能的移动轮，锁止按键83和轮架81之间设置有挡位控制结构，即形成锁止状态挡位和自由状态挡位的结构，并具有一定的锁止按键83保持的能力以防止误触发，如常规的弹珠和弹珠槽配合的结构，因属于常规结构在图中没有示出；所述的轮架81的一侧设置有延伸安装部84，轮架81设置有延伸安装部84的一侧转动的安装有摆杆86，所述的摆杆86的一端与锁止按键83同轴转动连接；所述的延伸安装部84上设置有两条导向槽85，所述的导向槽85内设置有弹簧腔87，所述的弹簧腔87底部设置有复位弹簧88，所述的导向槽85内且位于复位弹簧88的上方滑动的安装有吸盘连杆91的一端，所述的吸盘连杆91的一端设置有与导向槽85相匹配的导向滑块92，所述的导向滑块92下表面与复位弹簧88顶部接触，复位弹簧88处于自然延伸状态时，锁止按键83移动到解除锁止状态的位置，所述的吸盘连杆91设置
有导向滑块92的一端上表面设置有按压槽93，所述的摆杆86远离锁止按键83的一端的下部转动的安装有按压滑块89，所述的按压滑块89滑动的安装到按压槽93内，所述的吸盘连杆91远离导向滑块92的一端连接有负压吸盘9，所述的负压吸盘9内设置有连通到按压槽93的气道94；按压滑块89完全陷入到按压槽93内的时候，按压滑块89遮堵气道94位于按压槽93的出口，按压锁止按键83时同步带动负压吸盘9下压吸附地面；所述的按压滑块89靠向气道94出口的一侧设置有倾斜软垫891，所述的倾斜软垫891下部与按压槽93的内壁间隙配合，倾斜软垫891上部与按压槽93的内壁过盈配合。
45.空气消毒机移动到合适的位置上时，若地面表面是光滑的，则可以使用负压吸盘9。将锁止按键83下压对滚轮82锁止，同时摆杆86转动并通过按压滑块89和吸盘连杆91的传动带动负压吸盘9下压，复位弹簧88被压缩，由于按压滑块89嵌入到按压槽93内并对气道94的出口进行封堵，气道94不通，负压吸盘9内的空气随着下压而流出并形成负压吸附的作用，加强对消毒机的临时固定作用。当需要再次移动消毒机的时候，抬起锁止按键83，滚轮82解除锁止，同时摆杆86向上摆动并稍微离开按压槽93，不在封堵气道94，空气从气道94进入到负压吸盘9内，消除负压吸附效果，在复位弹簧88的作用下，负压吸盘上升，从而可以再次自由移动消毒机，负压吸盘9和锁止按键83的联动使操作更加方便简单。
46.若地面不是光滑表面，可以稍微向上抬起锁止按键83，继而将负压吸盘9向上滑动并拆除，避免影响使用。
47.作为优选实施例，所述的感应载体网6由感应载体网线编织而成网状，继而通过折弯成形；感应载体网6的截面中部成u形61，u形61的两侧各形成一段第一半圆62，第一半圆62的末端再沿第一半圆62的直径向u形61方向延伸形成半圆直径部63，半圆直径部63的末端再连接有第二半圆64，第二半圆64和第一半圆62组成一个完整的圆形，第二半圆64的末端再设置有延伸部65，感应载体网6通过两侧的延伸部65连接有安装架66；感应载体网6对应半圆直径部63的部分的两面、对应第一半圆62和第二半圆64的部分靠向半圆直径部63的一面上都涂有光触媒涂料，感应载体网6对应半圆直径部63的部分镂空并固定安装有紫外灯67，所述的紫外灯67通过电源线连接到电源，通过紫外灯67和光触媒的配合对空气中的有机物进行分解和达到一定的消毒效果，同时紫外灯67的四周是圆柱状的感应载体网6使紫外灯67的紫外线几乎都能发挥作用，在一定程度上避免浪费，也能避免紫外线的泄露对人体造成影响，同时圆柱状的结构设置，使穿过该部分的空气相当于经过三层感应载体网6，能提升灭菌消毒效果，感应载体网6对应u形61底部的部分与感应线圈5形成电磁感应，并产生感应电动势，其余部分在磁场外且相互连通，整个感应载体网6形成多个并联回路，使感应载体网6上形成电流，对与其接触的微生物进行电击击杀。
48.上述空气消毒机采用如下电磁消毒方法，并对感应电路进行实时自动调整，使其一直处于最高效状态，空气消毒机的电气室2内设置有谐振电容、igbt模块和中央处理器，感应线圈5和谐振电容组成lc串联谐振拓扑，通过控制igbt模块的通断将整流后的直流电源进行逆变，产生高频的交变电流，此交变电流通过lc谐振回路并在感应线圈5周围空间产生随电流频率变化的磁场，从而在固定放置于变化磁场中的感应载体网6上产生感应电动势，通过此感应电动势形成的电流对空气中的微生物进行杀灭；同时实时检测谐振回路的工作状态，以判断感应负载是否发生变化，中央处理器通过对取样的负载电流相位信号与预设的基准信号进行比较，实时调整igbt模块的开关频率，以保证谐振回路始终工作于偏
感性的准谐振状态，从而在感应载体网6上产生较大的感应电动势，保证微生物等的杀灭效果，其包括以下详细步骤：
49.步骤s1，空气消毒机接入市电，通过整流器将市电输入的工频交流电整流成直流电，将排气扇7并联接入到电路；
50.步骤s2，启动排气扇7，带动空气流向感应载体网6；感应线圈5和谐振电容组成如图10所示的lc串联谐振拓扑，通过控制igbt模块的通断将整流后的直流电逆变成高频交流电，谐振回路中的感应线圈5周围空间将产生随电流频率变化的磁场，设置于感应线圈5上方的感应载体网6上就将产生感生电动势，感应载体网6上设置若干回路使感应载体网6上形成感应电流，并通过感应电流对与其接触的微生物进行灭杀；
51.步骤s3，生产时预设相位基准值为500，除预设基准相位值外本步骤在电路整个工作阶段不断重复进行，通过负载相位取样模块实时取样负载电流相位，由中央处理器与系统给定的相位基准值进行实时比较，判断感应负载是否发生变化，并根据负载相位的变化自动调整谐振回路igbt模块的开关频率，开关频率的调整范围为15～50khz，若电流相位滞后于电压相位，如图11所示，则中央处理器不予干扰控制，否则进行步骤s4，所述的中央处理器采用高速的单片机、dsp或者其他具有相应处理能力的cpu；
52.步骤s4，若电流相位超前于电压相位时，如图12所示，中央处理器将控制自动提升谐振回路的igbt模块的开关频率，使得回路的相位满足给定基准相位值关系式，此时回路电流相位自然滞后于电压相位，重复执行步骤s3。
53.消毒机内的电气设备的连接方式如图13所示，以中央处理器为核心，与隔离驱动模块、igbt模块、lc谐振回路和负载相位取样模块依次首尾连接组成一个相位闭环控制系统，桥式整流器一端连接外部电源，另一端将直流电输出到igbt模块，所述的igbt模块根据中央处理器的控制将直流电逆变成(15～50)khz的交流电，所述的lc谐振回路再通过线圈形成变化的磁场，使感应载体网6产生感应电动势，继而形成感应电流，中央处理器选择60mhz的控制频率，能通过相位取样模块实时获取及处理负载电流相位的信息，在电磁感应系统中，ls与cx组成串联谐振，f为固有的谐振频率，其大小与ls与cx有关，见下式：
54.从谐振频率的公式可以看出，系统的固有谐振频率在l、c一定的情况下，f的值是一个确定的值，本系统中，c是一个固定值，ls是一个等效参数，影响ls参数的主要因素有：
55.1、不同材质的金属化合物与线圈的耦合系数不一致；
56.2、变频器线圈与金属化合物之间的距离不一致，耦合的系数也不一致；
57.3、工作过程中，线圈温度的变化也会引起等效的参数发生变化。
58.这三个因子是引起ls发生变化的主要因子，因此系统的固有谐振频率也在动态的变化，体现为电压和电流相位之间的变化。
59.通过对相位的监测，一旦电流的相位超前于电压相位时，中央处理器会及时调整，升高igbt模块的开关频率，让系统重新回到偏感性的准谐振状态。
60.对空气消毒机进行杀毒效果试验，结果如下：
61.本次试验前菌落数测得是64800个/立方米；试验后菌落数测得1120个/立方米，消杀率为(64800-1120)/64800＝98.2716％。
62.实施例二：
63.如图9所示，本实施例与实施例一相比的不同之处在于，空气消毒机的感应载体网
6除u形61对应部分外，其余部分通过绝缘隔68分成前后两部分，两部分互不连通；所述的紫外灯67两端分别固定并电性连接到前部分和后部分，即通过紫外灯67形成回路，使紫外灯67可以利用感应载体网6上形成的电能，这种连接方式需要特定设计的紫外灯67，以便能适应到感应载体网6上的电压和电流，这种设计方式可以令紫外灯67无需电线连接到外部电源，减少了线路，使整个感应载体网6处于一个可以随时拆卸的状态，方便安装拆装和维护。
64.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。