CN111217337A - 一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及消毒杀菌设备领域，是一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，包括壳体、高电极和地电极，壳体用于固定高电极和地电极，高电极为中空管状，地电极为线状，地电极设置在高电极内部且不与高电极直接接触，高电极内外表面均具有瓷质氧化膜，瓷质氧化膜具有很髙的绝缘电阻和击穿电压，用作等离子发生器的电介质层。本发明结构简单，实现了在常压下用一根线状电极即可以产生宽幅低温等离子体，只需对材料的表面进行阳极氧化，并使其表面附上瓷质膜处理，有效地提高DDBD低温等离子体生产臭氧和净化空气的能力。

Description

一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置

技术领域

本发明涉及消毒杀菌设备领域，尤其是涉及一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置。

背景技术

通常，对于传染力较强的病毒，如冠状病毒，会通过空气等途径传播，很容易发生人传人的现象，因此，对人流量巨大的大型场所、车站，人们不得不间隔一段时间就进行消毒一次，而消毒一般采用的是喷洒酒精或84消毒液，但是酒精或84消毒液喷洒后有残留，还有刺鼻气味，会给人们带来了新的困扰。针对这个问题人们也在不断探索研究新的解决方案，而臭氧作为已知氧化性最强的氧化剂之一，也是国际上公认的绿色环保杀菌剂，其出众的消毒杀菌性能倍受关注， 臭氧的用途广泛，可用于净化空气、漂白饮用水、杀菌、处理工业废物和作为漂白剂等。

臭氧（O₃）又称为超氧，是氧气（O₂）的同素异形体，氧气变为臭氧主要有以下几种形式： 1、光化学法也称为紫外线法：是利用光波中波长小于200nm的紫外线，使空气中的氧气(O₂)分解并聚合生成臭氧(O₃)。

2、电化学法也被称为电解法：利用直流电源电解含氧电解质产生臭氧。

3、气体放电（等离子体）法：最常用的是介质阻挡放电法，简称为DBD法，由单相交变电源在DBD型臭氧发生器的高、低压电极上形成数千伏甚至更高的高电压,在绝缘介质层与电极之间的气隙内建立起交变强电场，电离气隙中的氧分子形成大量的微放电，电离气体中的自由高能电子离解氧分子（O₂）成氧原子(O)经三体碰撞反应又聚合成臭氧(O₂+O=O₃ )。

在DBD方法的基础上发展出了DDBD法，即双介质阻挡放电法，双介质阻挡放电装置的基本结构包括高电极、地电极、介电体与放电间隙四部分。最常见的臭氧发生器大多采用板式结构或组合式板式结构，如图1和图2； CN201710363851.6公开了一种高压电场低温等离子体冷杀菌激发装置，该装置采用的就是典型的板式结构，该装置包括电压调控器；上、下电极和上、下介质阻挡绝缘板；该发明采用导电良好材料作为激发电极与介电常数较高的绝缘材料构建DBD低温等离子体激发装置，提高了高压电场低温等离子体冷杀菌激发装置激发等离子体的强度，但其整体效率不高，且能耗大。

市面上的臭氧发生器，存在不少问题，比如有的光触媒臭氧发生器照射不到空间死角，除菌效果不彻底，还有很多高压静电净化器，因为能够产生极少量的臭氧，也被炒着成了等离子臭氧发生器，总体来说，现有臭氧发生器产品整体效率不高，生产臭氧的能耗大，制作工艺复杂、配件和耗材更换频繁、价钱昂贵、难以普及，限制了产品的推广应用和进一步发展。因此，有必要发明一种结构简单，经济适用性好，生产效率高，能耗低的臭氧发生装置。

发明内容

本发明的目的是:解决背景技术中提出的问题，提供一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置， 可以实现在常压下用一根线状电极即可以产生宽幅低温等离子体，有效地提高了DDBD低温等离子体生产臭氧和净化空气的能力。

本发明的技术方案是：一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，包括壳体、高电极和地电极，高电极和地电极均固定在壳体上，壳体上还包括绝缘材料，用于隔开高电极和地电极，高电极为中空管状，地电极为线状，地电极设置在高电极内部且与高电极平行，高电极内外表面均设有瓷质氧化膜，瓷质氧化膜具有很髙的绝缘电阻和击穿电压，作为等离子发生器的电介质层。

进一步的，瓷质氧化膜通过电镀工艺附加到高电极的内外表面。

进一步的，高电极为正多边形管状或圆形管状，优选的，高电极为菱形管状。

进一步的，高电极为多个，排列形成类蜂窝结构。

进一步的，地电极也为多个，且设置在类蜂窝结构的每个单元结构的正中心，这样提升了空间利用率，可以形成更多的放电间隙。

进一步的，高电极内外表面的瓷质氧化膜厚度相适应。

进一步的，还包括风机，壳体上设有出风口和进风口，进风口和出风口处设有防尘网。

进一步，所述壳体的出风口处设有风管和风机，风机设置在风管内，风管与壳体固定连接，为保证风机内不会累积过多的杂质，一般将风机设置在出风口。

进一步，所述壳体为长方体结构，进风口和出风口设置在壳体两侧，现有技术的为上下设置，下进上出，如果风力够大，容易将地面的灰尘等吸入，增加了装置清洗数量，如果下出上进，那么容易扬起灰尘，故采用两侧设置，不仅设计科学合理，还方便拆卸和清洗。

进一步，所述壳体底面设有多个万向轮，壳体顶面固定设有手柄，整体装置能够移动。

进一步，所述壳体上设有控制单元，壳体出风口处设有检测单元，检测单元检测空气质量参数并输出至控制单元，控制单元根据所述空气质量参数控制高压电源和风机的动作，控制单元和检测单元已为现有技术。

本发明的原理：本发明通过高电极和地电极的排列形成蜂窝高压电场，利用外加电场或高频感应电场使气体导电，即气体放电，气体放电是产生等离子体的重要手段之一。被外加电场加速的部分电离气体中的电子与中性分子碰撞，把从电场得到的能量传给气体。电子与中性分子的弹性碰撞导致分子动能增加，表现为温度升高；而非弹性碰撞则导致激发（分子或原子中的电子由低能级跃迁到高能级）、离解（分子分解为原子）或电离（分子或原子的外层电子由束缚态变为自由电子）。电子和重粒子（离子、分子和原子）间能量传递的速率与碰撞频率(单位时间内碰撞的次数)成正比。在稠密气体中，碰撞频繁，大量的携能电子在极短的时间内裂解病毒，放电过程同时能产生大量的臭氧，臭氧是一种强氧化剂，在消毒学上属于过氧化学类消毒剂，臭氧会在蜂窝高压电场和臭氧通道内对空气进一步杀灭细菌和病毒，排出去的臭氧也实现对空间杀灭细菌和病毒，达到对大型空间进行净化消毒的作用。

本发明的有益效果：本发明结构简单，采用双介质阻挡放电合成臭氧消毒和杀灭病毒，在常压下用一根线状电极即可以产生宽幅低温等离子体，只需对材料的表面进行阳极氧化，并使其表面附上瓷质膜处理，有效地提高DDBD低温等离子体生产臭氧和净化空气的能力，采用蜂窝结构的高压电场，风量大，净化效率高，功率大。与现有技术相比，经济适用性好，生产效率更高，使用寿命长，产品质量稳定，有利于推动臭氧发生器的普及。

附图说明

图1是现有技术中板式臭氧发生器的结构示意图；

图2是现有技术中组合式板式臭氧发生器的结构示意图；

图3 是本发明实施例1中单个高电极与地电极的横截面图；

图4 是本发明实施例1中臭氧发生装置中高电极与地电极组成蜂窝结构时的示意图；

图中： 1-高电极， 2-地电极，3-电介质层， 4-高压电源， 5-放电间隙。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，本实施例中未具体说明的部件或系统，均为现有技术。

实施例1

如图3-4所示，本发明实施例是一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，包括壳体、高压电源4、高电极1和地电极2，壳体用于固定高电极1和地电极2，并且高电极1与地电极2端部间通过绝缘材料分隔，高电极1为菱形管状，地电极2为线状，地电极2设置在高电极1内部且与高电极1平行，高电极1内外表面均通过电镀工艺附加有瓷质氧化膜，瓷质氧化膜具有很髙的绝缘电阻和击穿电压，用作等离子发生器的电介质层3。

如图4所示，本实施例的高电极1，高电极1为多个，排列形成类蜂窝结构，地电极2设置在类蜂窝结构的每个单元结构的正中心，地电极与周围的高电极间形成更多的放电间隙5。

本实施例还包括壳体和风机，壳体上设有出风口和进风口，进风口和出风口处设有防尘网，所述壳体固定在壳体上，壳体的出风口处设有风管和风机，风机设置在风管内，风管与壳体固定连接，为保证风机内不会累积过多的杂质，一般将风机设置在出风口。

本实施例的壳体为长方体结构，进风口和出风口设置在壳体两侧，方便拆卸和清洗，壳体底面还设有多个万向轮，壳体顶面固定设有手柄，整体装置能够移动。

壳体上连接有控制单元，壳体出风口处设有检测单元，检测单元检测空气质量参数并输出至控制单元，控制单元根据所述空气质量参数来控制高压电源4和风机的动作，控制单元和检测单元已为现有技术。

显然，以上仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有前述各种技术特征的组合和变型，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的改进、变型、等同替换，或者将本发明的结构或方法用于其它领域以取得同样的效果，都属于本发明包括的保护范围。

Claims (10)

1.一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，包括壳体、高压电源(4)、高电极(1)和地电极(2)，高电极(1)和地电极(2)均固定在壳体上，壳体上包括有绝缘材料，高电极(1)和地电极(2) 的端部由绝缘材料隔绝开，其特征在于：高电极(1)为中空管状，地电极(2)为线状，地电极(2)设置在高电极(1)内部且与高电极(1)平行，高电极(1)的内外表面均设有电介质层(3)。

2.根据权利要求1所述的一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，其特征在于：所述电介质层(3)为瓷质氧化膜，采用电镀工艺附加在高电极(1)的内外表面。

3.根据权利要求1所述的一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，其特征在于：臭氧发生装置的有效输出功率不低于1200w。

4.根权利要求2所述的一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，其特征在于：所述高电极(1)为菱形管状。

5.根据权利要求2所述的一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，其特征在于：所述高电极(1)的形状是正方形管、正六边形管、圆形管中的一种。

6.根据权利要求4或5所述的一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，其特征在于：所述高电极(1)为多个，排列形成类蜂窝结构。

7.根据权利要求5所述的一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，其特征在于：所述地电极(2)设置在类蜂窝结构的每个单元结构的正中心。

8.根据权利要求1所述的一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，其特征在于：高电极(1)内外表面的瓷质氧化膜厚度相适应。

9.根据权利要求1所述的一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，其特征在于：所述壳体为长方体结构，壳体上设有进风口和出风口，且均设置在壳体两侧。

10.根据权利要求8所述的一种单电极双介质阻挡放电的低温等离子体臭氧发生装置，其特征在于：所述壳体上还设有控制单元，壳体出风口处设有检测单元，检测单元检测得到空气质量参数并输出至控制单元，控制单元根据所述空气质量参数控制高压电源(4)以及风机的动作。

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