CN111637714A - 基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置 - Google Patents

基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置中，外壳包括用于对种子干燥杀菌的空腔；多组电极单元设在所述空腔中以电晕放电生成等离子体，高压电极板连接高压脉冲电源，所述高压电极板均匀分布多个第一孔，多个针电极设在所述第一孔中，接地电极板相对所述高压电极板设置且与所述高压电极板距离可调节，所述接地电极板均匀分布多个第二孔，所述种子承载在所述接地电极板上；搅拌装置设在所述接地电极板上方以搅匀种子分布。

Description

基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置
技术领域
本发明属于农业种子干燥杀菌技术领域，特别是一种基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置。
背景技术
植物种子的品质是农业领先和发展的关键。在筛选种子的过程中，干燥和杀菌是确保筛选优良种子的重要环节，也是种子良好贮藏的方法。通过对产品的干燥和杀菌，不仅可以得到符合含水量要求的产品，而且可以避免种子的霉变，提高种子发芽率。自然晾晒是获取最佳效果的途径，能够在干燥的同时利用太阳辐照进行杀菌，但是30℃的晴朗天气条件往往难以保持，因此，出现了以热风干燥为主的现代干燥技术。然而，热风干燥无法解决杀菌问题，同时，高能耗与节能降耗的绿色发展趋势相冲突，过度脱水使得种子龟裂、品质降低。在此背景下，近年来出现了电场干燥技术，主要利用高电场下的“浅川效应”原理进行冷干燥，常用的结构为线板、针板结构，优势渐显，但是目前概念混淆、产品鱼目混杂、能够连续工作的技术和装备甚少，成为了该技术的瓶颈和市场诟病的根源。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，该装置结构简单、能耗低、兼顾高效干燥和杀菌、容易模块化、工作在室温。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置包括：
外壳，其包括用于对种子干燥杀菌的空腔；
多组电极单元，其设在所述空腔中以电晕放电生成等离子体，电极单元包括，
高压电极板，其连接高压脉冲电源，所述高压电极板均匀分布多个第一孔，多个针电极设在所述第一孔中，
接地电极板，其相对所述高压电极板设置且与所述高压电极板距离可调节，所述接地电极板均匀分布多个第二孔，所述种子承载在所述接地电极板上；
搅拌装置，其设在所述接地电极板上方以搅匀种子分布。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置中，位于两个接地电极板之间的高压电极板的针电极具有分别朝向两个接地电极板的第一极和第二极。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置中，所述针电极对准所述第二孔。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置中，所述干燥杀菌装置还包括，
湿度测量单元，其设在所述空腔中以测量湿度数据，
处理单元，所述处理器连接所述湿度测量单元和所述高压脉冲电源，响应于湿度数据，处理单元调节电压以控制等离子体强度。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置中，所述干燥杀菌装置还包括基于湿度数据绘制水分含量曲线的录波模块，录波模块连接所述湿度测量单元和处理单元，当水分达到预定值，处理单元切断高压脉冲电源的连接。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置中，高压电极板和接地电极板分别经由滑轨连接于外壳内壁上。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置中，所述高压脉冲电源的电压幅值0-100kV可调，频率0.1Hz-100kHz。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置中，，基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置包括用于调节功率的等离子体强度调节单元、用于控制干燥杀菌装置运行的运行单元和开关。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置中，第一孔和/或第二孔直径为0.2mm-10mm，针电极之间的间隙为10mm-50mm，针电极的长度为0.5mm-30mm。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置中，接地电极板为抽屉状安置在支撑滑轨上。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的等离子体中含有大量高能活性粒子、伴随强大的离子风，能够加速种子干燥的同时进行高效杀菌，既可以杀菌表面的细菌，也可以杀灭胚胎中的细菌，在干燥的同时确保种子质量，温度工作在室温，能耗低(几瓦至几十瓦每小时)；由于伴随强劲的离子风，因此在干燥的同时可以不加额外的抽风装备。在种子干燥杀菌方面具有重要的潜在应用价值，将推动干燥行业的产业升级和更新换代，驱动我国由传统农业走向科技、智慧农业新常态。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的高压电极板结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的针电极结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的搅拌装置结构示意图；
图5是根据本发明一个实施例的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的种子重量和电离时间关系曲线示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
下面将参照附图1至附图5更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
为了更好地理解，参见图1至图3，基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置包括，
外壳1，其包括用于对种子干燥杀菌的空腔；
多组电极单元，其设在所述空腔中以电晕放电生成等离子体，电极单元包括，
高压电极板2，其连接高压脉冲电源5，所述高压电极板2均匀分布多个第一孔11，多个针电极10设在所述第一孔11中，
接地电极板3，其相对所述高压电极板2设置且与所述高压电极板2距离可调节，所述接地电极板3均匀分布多个第二孔，所述种子承载在所述接地电极板3上；
搅拌装置9，其设在所述接地电极板3上方以搅匀种子分布。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的优选实施例中，位于两个接地电极板3之间的高压电极板2的针电极10具有分别朝向两个接地电极板3的第一极和第二极。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的优选实施例中，所述针电极10对准所述第二孔。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的优选实施例中，所述干燥杀菌装置还包括，
湿度测量单元7，其设在所述空腔中以测量湿度数据，
处理单元，所述处理器连接所述湿度测量单元7和所述高压脉冲电源5，响应于湿度数据，处理单元调节电压以控制等离子体强度。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的优选实施例中，高压电极板2和接地电极板3分别经由滑轨4连接于外壳1内壁上。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的优选实施例中，所述高压脉冲电源5的电压幅值0-100kV可调，频率0.1Hz-100kHz。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的优选实施例中，基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置包括用于调节功率的等离子体强度调节单元、用于控制干燥杀菌装置运行的运行单元和开关。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的优选实施例中，第一孔11和/或第二孔直径为0.2mm-10mm，针电极10之间的间隙为10mm-50mm，针电极10的长度为0.5mm-30mm。
所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置的优选实施例中，接地电极板3为抽屉状安置在支撑滑轨4上。
在一个实施例中，基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置包括液晶显示屏6以显示湿度数据、电压和时间。
在一个实施例中，所述接地电极板3上方设有用于搅匀种子分布的搅拌装置9。
在一个实施例中，如图4所示，搅拌装置9相对于所述接地电极板可往复运动，所述搅拌装置包括多个梳齿。进一步，所述搅拌装置9为绝缘材料制成。
在一个实施例中，所述干燥杀菌装置还包括基于湿度数据绘制水分含量曲线的录波模块8，录波模块8连接所述湿度测量单元7和处理单元，当水分达到预定值，处理单元切断高压脉冲电源5的连接。
如图5所示，装置设有测量种子重量的测重单元，录波模块8基于重量数据绘制等离子体电离时间和种子重量的关系曲线，当重量达到预定值，处理单元切断高压脉冲电源5的连接。
为了进一步理解本发明，在一个实施例中，基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置包括干燥杀菌腔体，该腔体内部设有多层板电极，板电极数量可根据处理需求量任意增减，每个板电极均匀设有小孔，孔的直径0.2mm-10mm可调，但孔的尺寸要小于种子的平均尺寸，高压电极板2单面或双面布置均匀的金属针电极10，接地板或负板电极上只设置均匀分布的小孔，孔的尺寸如上述。高压板电极上布置的针间隙可调，10mm-50mm之间，针的长度0.5mm-30mm可调，针端部形状从平顶到不同曲率半径可调；板电极上设置孔可增加干燥杀菌效率，实现双面处理。高压或正电极板基于卡扣固定在支撑滑轨4上，便于处理时均匀处理，维修时方便装卸；接地或负板电极为抽屉状，安置在支撑滑轨4上，可盛装植物种子，方便抽拉取出，同时设置自动搅拌装置，定时搅拌。使用的电源5可产生高压脉冲波形，大小可调，频率可调，高压模块输入电压为1-24V AC-DC开关输入，可以直接插在市电插座，也可以用充电宝、干电池等直接驱动，尺寸为64cm3-1000cm3可调，方便操作、占用空间小、无安全隐患，可7天*24小时不间断工作，能够大幅提升工作效率。本装置制造和使用成本均大幅降低，不高于热风相关技术干燥装置成本的五分之一。
在一个实施例中，装置集成了干燥水分传感器，配备数据采集软件系统，每隔30分钟收集水分含量一次，并绘制水分含量曲线，水分达到标准要求数值自动切断电晕放电等离子体，实现在线监测和智能反馈。在干燥过程中，抽检两次种子，做杀菌效果测试和发芽率测试。
在一个实施例中，装置包括干燥、杀菌处理腔体，该处理腔体的设置有柜式外壳1，内部有多层高压电极板2和接地电极板3间隔分布，高压电极板2和接地电极板3之间距离可调，各自置于支撑滑轨4上，两者均带有均匀分布的孔，孔的直径在0.2mm-10mm之间可调，高压板电极孔位置安装针电极或柱电极，针间隙10mm-50mm可调，针的长度0.5mm-30mm可调，在接地电极板3上方安置可移动的搅拌装置9，对处理的产品进行定时搅拌，以便干燥、杀菌均匀、充分。在高压或正板电极连接高压脉冲电源模块，电压幅值0-100kV可调，频率0.1Hz-100kHz可调。接地电极板3设计为抽屉状，用于盛装待处理的植物种子。施加高电压驱动高压电极，在针、柱电极末端产生电晕放电等离子体，对待处理的植物种子进行干燥和杀菌。
本装置能够在室温下实现高效干燥、杀菌，大幅缩短处理时间，能耗低，成本低，使用方便、环保等显著优势。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，其包括，
外壳，其包括用于对种子干燥杀菌的空腔；
多组电极单元，其设在所述空腔中以电晕放电生成等离子体，电极单元包括，
高压电极板，其连接高压脉冲电源，所述高压电极板均匀分布多个第一孔，多个针电极设在所述第一孔中，
接地电极板，其相对所述高压电极板设置且与所述高压电极板距离可调节，所述接地电极板均匀分布多个第二孔，所述种子承载在所述接地电极板上，
搅拌装置，其设在所述接地电极板上方以搅匀种子分布。
2.根据权利要求1所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，其中，优选的，位于两个接地电极板之间的高压电极板的针电极具有分别朝向两个接地电极板的第一极和第二极。
3.根据权利要求1所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，其中，所述针电极对准所述第二孔。
4.根据权利要求1所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，其中，所述干燥杀菌装置还包括，
湿度测量单元，其设在所述空腔中以测量湿度数据，
处理单元，所述处理器连接所述湿度测量单元和所述高压脉冲电源，响应于湿度数据，处理单元调节电压以控制等离子体强度。
5.根据权利要求4所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，其中，所述干燥杀菌装置还包括基于湿度数据绘制水分含量曲线的录波模块，录波模块连接所述湿度测量单元和处理单元，当水分达到预定值，处理单元切断高压脉冲电源的连接。
6.根据权利要求1所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，其中，高压电极板和接地电极板分别经由滑轨连接于外壳内壁上。
7.根据权利要求1所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，其中，所述高压脉冲电源的电压幅值0-100kV可调，频率0.1Hz-100kHz。
8.根据权利要求1所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，其中，基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置包括用于调节功率的等离子体强度调节单元、用于控制干燥杀菌装置运行的运行单元和开关。
9.根据权利要求1所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，其中，第一孔和/或第二孔直径为0.2mm-10mm，针电极之间的间隙为10mm-50mm，针电极的长度为0.5mm-30mm。
10.根据权利要求1所述的基于电晕放电等离子体的种子干燥杀菌装置，其中，接地电极板为抽屉状安置在支撑滑轨上。
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