CN103037611B - 大气压下空气等离子体刷发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大气压下空气等离子体刷发生装置，其包括高压直流电源发生装置以及为其供电的储能电池，还包括阻燃性绝缘介质容器，阻燃性绝缘介质容器内嵌有单个正电极和两个对称分布的负极型电极，从而构成了一个建构简单成本较低的大气压下空气等离子体刷发生装置，由于正电极内嵌于阻燃性绝缘介质容器，其不仅安全而且可以避免发生弧光放电。此外，本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置电离激发时，正电极随机与其中一负电极先行辉光放电，进而激发正电极与另外一负电极放电，最终形成均衡放电的等离子体刷，这与一对正负电极放电相比，其形成的等离子体面增大一倍。

Description

大气压下空气等离子体刷发生装置
技术领域
本发明涉及一种等离子体发生装置，尤其涉及一种大气压下空气等离子体刷发生装置。
背景技术
大多数等离子体辉光放电需要使用惰性气体或者惰性气体和氧气的混合气体，或者需要外加气流来得到稳定的放电效果。传统上，如果用空气作为工作气体，需要很高的电压，或者会产生很高的温度，即热平衡等离子体。这样极大的限制了等离子体射流的应用范围，如人体伤口杀菌的处理、牙齿的美白去污等。因此研究在低温大气压下空气等离子体均衡、稳定的等离子体射流放电技术具有重要的理论价值和现实意义。
目前已经出现几种典型的非热平衡等离子体发生装置：如微波放电非热平衡等离子体发生装置、交流非热平衡等离子体发生装置和脉冲直流非热平衡等离子体发生装置。其中，微波放电非热平衡等离子体发生装置的结构复杂、成本较高，其形成的等离子体面较小且产生的等离子体喷流温度也偏高，这样极大的限制了其应用范围，而且容易发生弧光放电，具体应用时存在安全隐患。交流非热平衡等离子体发生装置的电极通常裸露在外部空间中，并与容纳其的外壳直接接触，在实际应用中极不安全。而脉冲直流非热平衡等离子体射流的结构则更为复杂，其成本也更高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低、形成的等离子体面大且安全性能好的大气压下空气等离子体刷发生装置。
为达到上述目的，本发明提供了一种大气压下空气等离子体刷发生装置，包括高压直流电源发生装置以及为其供电的储能电池，还包括阻燃性绝缘介质容器，所述阻燃性绝缘介质容器的前端面中部开有第一凹槽，所述第一凹槽的槽底中部开有纵向凹槽，所述纵向凹槽内安装有正电极，所述正电极的后端与所述高压直流电源发生装置的正极相连，所述正电极的前端为放电端，所述阻燃性绝缘介质容器的前端面上在位于其第一凹槽的左右两侧分别开有一个横向凹槽，两个所述横向凹槽相对于所述第一凹槽轴对称分布，所述横向凹槽内安装有一负电极，所述负电极的远离所述第一凹槽的一端与所述高压直流电源发生装置的负极相连，而其另一端为放电端。
本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置，所述阻燃性绝缘介质容器可根据需要呈层叠式设置多个，每个所述阻燃性绝缘介质容器的内部设置均与上述的单个阻燃性绝缘介质容器相同。
本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置，所述正电极与高压直流电源发生装置的正极之间，以及所述负电极与高压直流电源发生装置的负极之间串联有限流电阻。
本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置，所述限流电阻的阻值为10M欧姆。
本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置，所述高压直流电源发生装置设置于一个密闭于防火塑料壳体内，其由依次相连的DC-DC变换器、推挽电路和高压直流生成电路构成。
本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置，所述第一凹槽的深度为2mm，所述正电极的放电端与位于同一阻燃性绝缘介质容器上的第一凹槽的开口处之间的距离为3～4mm，同一阻燃性绝缘介质容器上的两个负电极之间的距离为4cm。
本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置，所述第一凹槽内安装有射流喷嘴，所述射流喷嘴的外形为椭圆形、矩形或其他多边形中的一种。
本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置，所述高压直流电源发生装置的输出为12KV～17KV的高压直流或脉冲直流。
本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置包括高压直流电源发生装置以及为其供电的储能电池，还包括阻燃性绝缘介质容器，阻燃性绝缘介质容器内嵌有单个正电极和两个对称分布的负极型电极，从而构成了一个建构简单成本较低的大气压下空气等离子体刷发生装置，由于正电极内嵌于阻燃性绝缘介质容器，其不仅安全而且可以避免发生弧光放电。此外，本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置电离激发时，正电极随机与其中一负电极先行辉光放电，进而激发正电极与另外一负电极放电，最终形成均衡放电的等离子体刷，这与一对正负电极放电相比，其形成的等离子体面增大一倍。
附图说明
图1为本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置的一种结构示意图；
图2为本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置中阻燃性绝缘介质容器的结构剖视图(未安装电极和射流喷嘴)；
图3为本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置中高压直流电源发生装置的电路结构框图；
图4为本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：
参考图1和图2所示，本实施例的大气压下空气等离子体刷发生装置包括高压直流电源发生装置2以及为其供电的储能电池1，还包括阻燃性绝缘介质容器4，阻燃性绝缘介质容器4的前端面中部开有深度为2mm的第一凹槽401，第一凹槽401的槽底中部开有纵向凹槽402，纵向凹槽402内安装有正电极6，正电极6的放电端与第一凹槽401的开口处之间的距离为约3～4mm，正电极6的后端与高压直流电源发生装置2的正极相连，正电极6的前端为放电端，阻燃性绝缘介质容器4的前端面上在位于其第一凹槽401的左右两侧分别开有一个横向凹槽403，两个横向凹槽403相对于第一凹槽401轴对称分布，横向凹槽403内安装有一负电极5，负电极5的远离第一凹槽401的一端与高压直流电源发生装置2的负极相连，而其另一端为放电端，两个负电极5之间的距离为4cm。其中，正电极6与高压直流电源发生装置2的正极之间，以及负电极5与高压直流电源发生装置2的负极之间串联有阻值为10M欧姆的限流电阻3，以利于限制放电电流，同时减小等离子体刷喷出的射流间电位差，便于人体直接接触。此外，第一凹槽401内可以安装有控制射流面的射流喷嘴7，该射流喷嘴7的外形为椭圆形、矩形或其他多边形中的一种。
结合图3所示，其中，高压直流电源发生装置2设置于一个密闭于防火塑料壳体内以便于携带。高压直流电源发生装置2由依次相连的DC-DC变换器、推挽电路和高压直流生成电路构成，高压直流电源发生装置2的输出为12KV～17KV的高压直流或脉冲直流。
如图4所示，在本发明的另一实施例中，上述的阻燃性绝缘介质容器4可根据需要呈层叠式设置多个，每个阻燃性绝缘介质容器4的内部设置均与上述单个阻燃性绝缘介质容器4相同，从而进一步扩展了形成的等离子体的面积。
本发明的大气压下空气等离子体刷发生装置的射流强度较大、放电均匀，同时喷射出来的等离子体属于非热力学平衡的低温等离子体。根据不同的具体应用，选择不同的驱动电源和不同的工作气体，喷射出来的等离子体喷流温度可以改变，可以低于室温、接近室温或高于室温。同时喷射出来的等离子体含有的活性物质成份的种类及数量也可以根据具体应用进行选择，并可以实现常温常压下、空气中大规模大面积的具体应用。因此可以很方便的在常温常压下对物品或各种异形物品进行刻蚀、镀膜、表面改性、表面冶金和杀菌消毒等处理，极大的拓宽了等离子体射流技术的应用范围，具有很强的现实意义和美好的应用前景。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种大气压下空气等离子体刷发生装置，其特征在于，包括高压直流电源发生装置(2)以及为其供电的储能电池(1)，还包括阻燃性绝缘介质容器(4)，所述阻燃性绝缘介质容器(4)的前端面中部开有第一凹槽(401)，所述第一凹槽(401)的槽底中部开有纵向凹槽(402)，所述纵向凹槽(402)内安装有正电极(6)，所述正电极(6)的后端与所述高压直流电源发生装置(2)的正极相连，所述正电极(6)的前端为放电端，所述阻燃性绝缘介质容器(4)的前端面上在位于其第一凹槽(401)的左右两侧分别开有一个横向凹槽(403)，两个所述横向凹槽(403)相对于所述第一凹槽(401)轴对称分布，所述横向凹槽(403)内安装有一负电极(5)，所述负电极(5)的远离所述第一凹槽(401)的一端与所述高压直流电源发生装置(2)的负极相连，而其另一端为放电端，所述第一凹槽(401)的深度为2mm，所述正电极(6)的放电端与位于同一阻燃性绝缘介质容器(4)上的第一凹槽(401)的开口处之间的距离为3～4mm，同一阻燃性绝缘介质容器(4)上的两个负电极(5)之间的距离为4cm，所述正电极(6)与高压直流电源发生装置(2)的正极之间，以及所述负电极(5)与高压直流电源发生装置(2)的负极之间串联有限流电阻(3)，所述限流电阻(3)的阻值为10M欧姆，所述高压直流电源发生装置(2)的输出为12KV～17KV的高压直流或脉冲直流，所述高压直流电源发生装置(2)设置于一个密闭于防火塑料壳体内，其由依次相连的DC-DC变换器、推挽电路和高压直流生成电路构成。
2.根据权利要求1所述的大气压下空气等离子体刷发生装置，其特征在于，所述阻燃性绝缘介质容器(4)可根据需要呈层叠式设置多个，每个所述阻燃性绝缘介质容器(4)的内部设置均与上述的单个阻燃性绝缘介质容器(4)的内部设置相同。
3.根据权利要求2所述的大气压下空气等离子体刷发生装置，其特征在于，所述第一凹槽(401)内安装有射流喷嘴(7)，所述射流喷嘴(7)的外形为椭圆形或矩形。
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