CN109392231A - 一种不产生臭氧的冷等离子体发生装置 - Google Patents

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Abstract

本公开揭示了一种不产生臭氧的冷等离子体发生装置，包括：陶瓷薄片、气室、气泵、单向气流导通喷嘴和高压电源；所述陶瓷薄片位于所述气室内；所述气室的一侧通过玻璃通气管道连接有所述气泵，另一侧通过玻璃通气管道连接有所述单向气流导通喷嘴；所述高压电源分别通过高压电极和地电极与所述陶瓷薄片相连。本公开能够稳定产生几乎不含臭氧的等离子体，避免了人体因长时间暴露在超标浓度的臭氧下造成的损害。

Description

一种不产生臭氧的冷等离子体发生装置
技术领域
本公开属于等离子体应用领域，具体涉及一种不产生臭氧的冷等离子体发生装置。
背景技术
目前，大气压冷等离子体常见的产生方式主要有沿面介质阻挡放电和射流放电两种。沿面介质阻挡放电能够产生大面积、均匀的等离子体。然而，在沿面介质阻挡放电过程中，会伴随产生很高浓度的臭氧，对人体健康会产生不小的损害。特别是对长期使用接触放电装置的人员会带来以下方面的损害：1、强烈刺激人的呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿；2、会造成人的神经中毒，头晕头痛、视力下降、记忆力衰退；3、会对人体皮肤中的维生素E起到破坏作用，致使人的皮肤起皱、出现黑斑；4、会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老。
但是，目前并没有一种等离子体发生装置能够有效的限制臭氧产生的浓度，没有考虑到使用人员的健康问题，更不能达到臭氧浓度的国家标准。因此，改良出一种新型的、不产生或者几乎不产生臭氧的等离子体发生装置是有必要的。
发明内容
针对现有装置存在的臭氧浓度高的问题，本公开的目的在于提供一种不产生臭氧的冷等离子体发生装置。本公开结合了沿面介质阻挡放电和陶瓷片外表面催化剂薄膜对臭氧产生机制的影响的特点，通过调整气泵功率和放电时间来控制等离子射流的流速和其中活性粒子的浓度，能够稳定产生几乎不含臭氧的等离子体。
本公开的目的是通过以下技术方案实现的：
一种不产生臭氧的冷等离子体发生装置，包括：陶瓷薄片、气室、气泵、单向气流导通喷嘴和高压电源；
所述陶瓷薄片位于所述气室内；
所述气室的一侧通过玻璃通气管道连接有所述气泵，另一侧通过玻璃通气管道连接有所述单向气流导通喷嘴；
所述高压电源分别通过高压电极和地电极与所述陶瓷薄片相连。
较佳的，所述陶瓷薄片的外表面镀有Co3O4-MnO2催化剂薄膜。
较佳的，所述气室的制备材料包括石英或其他化学性质稳定的无机绝缘材料。
较佳的，所述气泵为低压直流气泵。
较佳的，所述高压电源包括如下任一：正弦交流电源、高压脉冲电源和高压PWM电源。
较佳的，所述高压电极的制备材料包括如下任一：银、铂、铝。
较佳的，所述高压电极为圆环状。
较佳的，所述地电极的形状包括如下任一：网状四方形、三角形、网状六边形。
较佳的，所述玻璃通气管道的直径为1-1.5cm，长度为5-10cm。
与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
1、本公开能够稳定产生几乎不含臭氧的等离子体，避免了人体因长时间暴露在超标浓度的臭氧下造成的损害；
2、本公开能够控制等离子体的流速和其中活性粒子的浓度，可以调整相应的参数来适用于不同的使用条件，特别是对高精密仪器进行消毒、对伤口进行杀菌处理等对等离子体参数有很高要求的场合具有良好的适用性；
3、本公开相较于传统的放电装置能够有效地降低工作电压，一定程度上降低了电击穿火花放电的风险；
4、本公开具有较低的功率，能耗小，圆环状电极的设计能有效增大放电面积，提高等离子体产生的效率。
附图说明
图1是本公开的一种不产生臭氧的冷等离子体发生装置的结构示意图。
图中标记表示如下：
101、陶瓷薄片；102、气室；103、气泵；104、单向气流导通喷嘴；105、高压电源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开的技术方案进行详细说明。
参见图1，一种不产生臭氧的冷等离子体发生装置，包括：陶瓷薄片101、气室102、气泵103、单向气流导通喷嘴104和高压电源105；所述陶瓷薄片101位于所述气室102内；所述气室102的一侧通过玻璃通气管道连接有所述气泵103，另一侧通过玻璃通气管道连接有所述单向气流导通喷嘴104；所述高压电源105分别通过高压电极和地电极与所述陶瓷薄片101相连。
上述实施例公开了本发明的技术方案，本实施例所述装置能够在常温常压下产生稳定、均匀、几乎不含臭氧的等离子体，能够有效避免臭氧对人体健康的损害，增强环境亲和性并降低工作电压；本实施例所述装置通过控制电极的放电时间和气泵工作的功率，能够调控喷嘴处活性粒子的浓度和流速，使产生的等离子体能够适应各种不同的使用条件。
本实施例的工作过程为：高压电源105开始工作时，气泵103关闭，电极发生沿面介质阻挡放电，陶瓷薄片101外表面产生大量的活性粒子，气室102短时间内储存产生的等离子体。当高压电源105停止工作时，气泵103打开，将产生的几乎不含臭氧的等离子体从单向气流导通喷嘴104处吹出，作用于被处理物。
另一个实施例中，所述陶瓷薄片101的外表面镀有Co3O4-MnO2催化剂薄膜。
本实施例中，催化剂薄膜的厚度为50-100nm，其中MnO2的质量占比约为5％。该催化剂薄膜一方面能够在较低功率密度下均匀产生含有极低臭氧浓度的等离子体而不对其它活性离子产生较大影响；另一方面也增大了电击穿火花放电临界电压，具有更高的安全性。
另一个实施例中，所述气室102的制备材料包括石英或其他化学性质稳定的无机绝缘材料。
本实施例中，优选石英作为制备材料，一方面，石英的化学性质稳定，不会对等离子体造成污染；另一方面，石英的透光度较高，能够监视等离子体的产生情况。
另一个实施例中，所述气泵103为低压直流气泵。
本实施例中，气泵103通过调节不同工作电压控制不同的气体流速，气体流速的调节范围设定为0.2L/min-1.6L/min。
另一个实施例中，所述高压电源105包括如下任一：正弦交流电源、高压脉冲电源和高压PWM电源。
本实施例中，选用正弦交流电源作为高压电源105时，电源的频率设定为10HZ，峰峰值设定为0-10kv，功率设定为0-10W。选用高压脉冲电源作为高压电源105时，电源的频率设定为10kHz-20kHz，峰峰值设定为4kV-8kV，功率设定为4W-8W。
另一个实施例中，所述高压电极的制备材料包括如下任一：银、铂、铝。
另一个实施例中，所述高压电极为圆环状。
本实施例中，高压电极设计为圆环状，能够有效增大放电面积，提高等离子体产生的效率。
另一个实施例中，所述地电极的形状包括如下任一：网状四方形、三角形、网状六边形。
另一个实施例中，所述玻璃通气管道的直径为1-1.5cm，长度为5-10cm。
本公开通过在陶瓷片外表面镀有催化剂薄膜，一方面能够在较低功率密度下均匀产生含有极低臭氧浓度的等离子体而不对其它的活性粒子产生较大影响；另一方面也增大了电击穿火花放电临界电压，具有更高的安全性。高压电极圆环状设计能够有效增大放电面积，提高等离子体产生的效率。此外，本公开能够控制等离子体的流速和其中活性粒子的浓度并调整相应的参数来适用不同的使用条件，特别是对高精密仪器进行消毒、对伤口进行杀菌处理等对等离子体参数有很高要求的场合具有良好的适用性。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本公开的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本公开的限制。

Claims (9)

1.一种不产生臭氧的冷等离子体发生装置，包括：陶瓷薄片、气室、气泵、单向气流导通喷嘴和高压电源；
所述陶瓷薄片位于所述气室内；
所述气室的一侧通过玻璃通气管道连接有所述气泵，另一侧通过玻璃通气管道连接有所述单向气流导通喷嘴；
所述高压电源分别通过高压电极和地电极与所述陶瓷薄片相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，优选的，所述陶瓷薄片的外表面镀有Co3O4-MnO2催化剂薄膜。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气室的制备材料包括石英或其他化学性质稳定的无机绝缘材料。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气泵为低压直流气泵。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压电源包括如下任一：正弦交流电源、高压脉冲电源和高压PWM电源。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压电极的制备材料包括如下任一：银、铂、铝。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述高压电极为圆环状。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述地电极的形状包括如下任一：网状四方形、三角形、网状六边形。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述玻璃通气管道的直径为1-1.5cm，长度为5-10cm。
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