CN113639355B - 一种集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置和方法，圆环设有均匀分布的三个竖直圆孔，每个圆孔内放置一个反应器，在每两个反应器的间隔之间的圆环上设有竖直槽，圆环的中间位置设置有雾化桶，雾化桶外表面和圆环内表面组成等离子体活化水水室，雾化桶底部的底壳上设有多个进水口，水室里的活化水通过进水口流入雾化桶雾化后，以雾的形式存在于加湿器内部，水雾随着风扇气流往上运动，最后从盖子处喷雾口喷出。本发明噪声小，保护电极，扩大等离子体放电区域，产生均匀稳定的等离子体。雾化等离子体活化水用于空气加湿和净化，无异味、无腐蚀性、无化学残留，不产生有毒有害副产物，可以实现广谱性、大面积、不规则空间的消毒灭菌。
Description
技术领域
本发明属于等离子领域，涉及一种集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置和使用方法。
背景技术
受温度影响，冬季人们普遍紧闭门窗，不利于空气流通，流行性感冒频发；超市、商场、医院等室内公共场所人流量大较大，空气中常含有细菌、病菌、感冒病毒等。冬季常用电暖器、空调、取暖气等设备提高温度，易造成空气干燥湿度下降，引起人体不适，增加疾病的发生概率，因此需要对空气进行加湿处理。
普通的空气加湿器一般只具有加湿空气的功能，少数具有杀菌功能，也仅仅是针对水体与喷雾杀菌，并不能够对空气进行杀菌。像CN112833489A专利公开的装置所示，采用低臭氧高强度紫外线灭菌灯对水进行照射，只能对水杀菌，且紫外线照射，要求必须使消毒位充分暴露于紫外线下实现消毒，穿透能力小，灭菌范围有限；像CN213395687U专利公开的装置所示，利用紫外灯分别对水和雾气消毒，降低了输出水雾的含菌量，但是并不能对空气中的细菌进行灭活，而且紫外灯的杀菌能力随时间增加而减小灯管寿命短，更换频繁，费用高；像CN213334765U专利公开的装置所示，加湿器底部设有吸附板，可对杂质进行吸附，但吸附板需要定期更换，进行清洁，不利于便捷生活。
不含有等离子体活化水的空气净化装置，像CN104307275A专利公开的装置所示，需要将待净化的空气送到活化水雾区域，通过多重扰流隔板形成多级净化，一方面增加了空气灭菌的复杂度与难度，另一方面可能带来一定的噪声。
含有等离子体活化水的空气净化装置，大都是直接制备等离子体活化水，电极结构易腐蚀，少数采用间接制备活化水的装置电极结构复杂。如CN110394038A专利公开的装置，高压电极采用电极柱阵列组，电极结构比较复杂；雾化喷口相对来说较小，且只能对准一个方向，不能实现空气灭菌的均匀性与广谱性。如CN104748263A专利公开的装置所示，通过静电雾化空调冷凝水进行空气加湿，用途易受到限制，仅仅针对空调，若更换其他取暖设备，则无法实现加湿。
发明内容
1.所要解决的技术问题：
提供一种集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置及方法，既能实现对加湿器水槽的灭菌又能实现对无规则空间中空气的加湿灭菌。
2.技术方案：
为了解决以上问题，本发明提供了一种集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，包括外壳，所述外壳内设有圆环，圆环设有均匀分布的三个竖直圆孔，每个圆孔内放置一个反应器，所述反应器包括带有线路气路孔的端头、电极，用于连接电极与单向阀的六边形零件、单向阀与曝气头，向单向阀通入气体时，能够将放电区域的等离子体带到曝气头中，在等离子体活化水水室产生气泡，在每两个反应器的间隔之间的圆环上设有竖直槽，分别为高压线槽、低压线槽和气路槽，所述高压线槽里的线路连接高压电极，所述低压线槽里的线路连接低压电极，所述气路槽作为气路槽提供放电反应所需的气体，高压线、低压线、气体均从所述线路气路孔进入反应器，所述圆环的中间位置设置有雾化桶，所述雾化桶外表面和圆环的内表面组成等离子体活化水水室，所述雾化桶底部的底壳上设有多个进水口，所述圆环的底座设有超声波雾化器、电源、风扇、气泵，水室里的水通过雾化桶底部的多个进水口流入雾化桶进行雾化，雾化后的活化水以雾的形式存在于加湿器内部，风扇再将加湿器内部水雾向上吹，最后水雾从加湿器盖子处的喷雾口喷出。
所述电极的结构包括内石英管和外石英管，所述内石英管设置在外石英管内，所述内石英管的内壁有不锈钢网状高压电极作为高压电极与高线线连接，所述内石英管的外壁有不锈钢网状低压电极作为低压电极与低压线连接。
所述电极的结构包括内石英管和外石英管，所述内石英管设置在外石英管内，内石英管内壁有紧贴内壁的螺旋状高压电极与高压线相连接，内石英管外壁有紧贴外壁的螺旋状低压电极与低压线相连接。
螺旋状高压电极与螺旋状低压电极均由不锈钢材料制备。
设有三个进水口相隔120°环绕在所述雾化桶底部。
每个所述进水口都为梯形。
所述等离子体活化水水室内设有液位检测传感器，所述外壳或所述盖子或所述底座上设有湿度检测传感器，根据湿度范围的不同，启动反应器的个数与打开进水口的个数。
所述喷雾口为圆形，能够向多个方向喷雾。
本发明还提供了所述的集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置的使用方法
3.有益效果：
本发明提供的一种集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，噪声小，圆形喷口利于多个方向加湿，加湿量大；采用智能控制，安全系数高。本发明与直接制备活化水的方式相比，该装置采用间接方式。设计了双石英管，一方面保护网状电极与螺旋电极，另一方面能够扩大等离子体放电区域，产生均匀稳定的等离子体，可长期使用，节约成本。本发明还融合了超声波雾化技术，将等离子体活化水进行雾化，用于净化空气，无异味、无腐蚀性、无化学残留，不产生有毒有害副产物，可以实现广谱性、大面积、不规则空间的消毒灭菌，扩大了等离子体在消毒灭活领域的应用范围。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的装置俯视图。
图3为电极结构示意图一。
图4为电机结构示意图二。
图5为本发明装置内部结构示意图。
图6为高压放电反应器结构示意图。
图7为使用方法流程图。
图8为大肠杆菌杀菌效果图。
附图标记说明：1.盖子；2.外壳；3.底座；4.圆环；5.高压线槽；6.低压线槽；7.气路槽；8雾化桶；9.底壳；10.喷雾口；11.第一反应器；12.第二反应器；13.第三反应器；14.等离子体活化水室； 16. 线路气路孔；17.内石英管；18.外石英管；19.不锈钢网状高压电极；20.不锈钢网状低压电极；21.高压线；22低压线；23.螺旋状高压电极； 25.螺旋状低压电极； 29.第一圆孔；30.第二圆孔；31.第三圆孔；32.第一进水口；33.第二进水口；34.第三进水口；111.端头； 116.六边形零件；117.单向阀；118.曝气头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明进行详细说明。
如图1、图2和图5所示，本发明提供了一种集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，包括外壳2，外壳2可以由树脂材料制成，对装置的内部构造起到固定和支撑作用。所述外壳2内设有圆环4，所述圆环4设有均匀分布的三个竖直圆孔，分别为第一圆孔29、第二圆孔30、第三圆孔31，每个圆孔内放置一个反应器。反应器也有三个，分别是第一反应器11、第二反应器12和第三反应器13。
在每两个反应器的间隔之间的圆环4上设有竖直槽，分别为高压线槽5、低压线槽6和气路槽7，所述高压线槽5里的线路连接高压电极，所述低压线槽6里的线路连接低压电极，所述气路槽7作为气路槽提供放电反应所需的气体。所述圆环4的中间位置设置有雾化桶8，所述雾化桶8外表面和圆环4的内表面组成等离子体活化水水室14，所述雾化桶8底部的底壳9上设有多个进水口，所述圆环4的底座3设有超声波雾化器、电源、风扇、气泵，所述超声波雾化器将雾化桶8中的水雾化，风扇将雾化后的水雾吹到盖子处，所述雾化桶8上的盖子上设有喷雾口10，雾化后的水雾从喷雾口10喷出。
本发明融合了超声波雾化技术，将等离子体活化水进行雾化，用于净化空气，无异味、无腐蚀性、无化学残留，不产生有毒有害副产物，可以实现广谱性、大面积、不规则空间的消毒灭菌，扩大了等离子体在消毒灭活领域的应用范围。
如图6所示，所述反应器包括带有线路气路孔16的端头111、高压电极、低压电极、内石英管17、外石英管18，用于连接电极112与单向阀117的六边形零件116、单向阀117与曝气头118，向单向阀117通入气体时，能够将放电区域的等离子体带到曝气头118中，在等离子体活化水水室14产生气泡，高压线、低压线、气体均从所述线路气路孔16进入反应器。没有气体通入时，等离子体活化水水室14中的水也不会倒流进单向阀117中，对电极起到了保护作用。
正常工作时，只需要给装置供电即可。高压放电产生的等离子体进入等离子体活化水水室14，此时形成的活化水可以对水室进行杀菌，防止水室内细菌的滋生。活化水从进水口流入雾化桶8进行雾化，产生等离子体活化水雾由喷雾口10喷洒到空气中，进行杀菌与加湿。装置内部的智能控制结构将根据空气湿度与水位高度自行检测，进行装置的运行与关闭。
与直接制备活化水的方式相比，该装置采用间接方式，气相放电相比于液相放电更简便容易。高压放电产生等离子体在通入气体的情况下，进入水室，形成等离子体活化水。一方面形成的活化水可以对水室进行杀菌，防止水室内细菌的滋生，另一方面雾化后的活化水可以对空气杀菌，杀灭空气中的细菌。
在一个实施例中，电极的结构如图3所示，所述电极的结构包括内石英管17和外石英管18，所述内石英管17设置在外石英管18内，所述内石英管17的内壁有不锈钢网状高压电极19作为高压电极与高线线21连接，所述内石英管17的外壁有不锈钢网状低压电极20作为电压电极与低压线22连接。
在一个实施例中，电极的机构如图4所示，所述电极的结构包括内石英管17和外石英管18，所述内石英管17设置在外石英管18内，内石英管17内壁有紧贴内壁的螺旋状高压电极螺旋状高压电极23与高压线21相连接，内石英管17外壁有紧贴外壁的螺旋状低压电极24与低压线22相连接。
在以上两个实施例中，针对反应器易受腐蚀的情况，设计了双石英管，一方面保护网状电极与螺旋电极，另一方面能够扩大等离子体放电区域，产生均匀稳定的等离子体，可长期使用，节约成本。
在一个实施例中，进水口有三个，分别为第一进水口32、第二进水口33和第三进水口34，三个进水口相隔120°环绕在所述雾化桶8底部，每个进水口的形状是梯形。
在一个实施例中，所述等离子体活化水水室14内设有液位检测传感器，所述外壳2或所述盖子1或所述底座15上设有湿度检测传感器，根据湿度范围的不同，启动反应器的个数与打开进水口的个数。
在一个实施例中，所述喷雾口10为圆形，可向多个方向喷雾，实现空气杀菌的广谱性；水室与雾化桶之间设置三个进水口，采用智能控制根据液位、湿度、湿度范围等判断启动反应器的个数与进水口的个数，操作方便简洁安全。
发明还提供了所述的集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置的使用方法，如图7所示，包括以下步骤：第一步：打开电源；第二步：根据液位检测传感器采集的液位数据，判断液位是否在正常范围内，如果是进入下一步，如果不是，关闭电源；第三步：通过湿度传感器采集的数据是否大于等于第一限位值，如果不是大于等于第一限位值，则进入下一步，如果是则关闭电源；第四步：通过湿度传感器采集的数据是否大于等于第二限位值，如果不是大于等于第二限位值，则进入下一步，如果是，一个反应器工作，进水口打开一个,然后回到第二步；第五步：通过湿度传感器采集的数据是否大于等于第三限位值，如果不是大于等于第三限位值，则进入下一步，如果是，两个反应器工作，打开二个进水口，然后回到第二步；第六步：三个反应器同时工作，三个进水口全部打开，然后回到第二步。
所述第一限位值为湿度80%；第二限位值为湿度50%；第三限位值为湿度20%。
在一个实施例中，选取大肠杆菌培养液进行杀菌实验。在电压13kV，频率5kHz下放电10分钟制备等离子体活化水，然后对涂满菌落的培养皿进行喷雾处理，分别记录下不同时间段的菌落情况如图8所示，黑色区域为无菌区。从图8可见，处理5分钟时，菌落几乎布满培养皿底部，无菌区较少；处理15分钟时，菌落数减少较多，无菌区逐渐显现；处理25分钟时，无菌区几乎布满培养皿底部，可见杀菌效果较为明显。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (10)
1.一种集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，包括外壳（2），其特征在于：所述外壳（2）设有圆环（4），圆环（4）设有均匀分布的三个竖直圆孔，每个圆孔内放置一个反应器，所述反应器包括带有线路气路孔（16）的端头（111）、电极（112），用于连接电极（112）与单向阀（117）的六边形零件（116）、单向阀（117）与曝气头（118），向单向阀（117）通入气体时，能够将放电区域的等离子体带到曝气头（118）中，在等离子体活化水水室（14）产生气泡，在每两个反应器的间隔之间的圆环（4）上设有竖直槽，分别为高压线槽（5）、低压线槽（6）和气路槽（7），所述高压线槽（5）里的线路连接高压电极，所述低压线槽（6）里的线路连接低压电极，所述气路槽（7）作为气路槽提供放电反应所需的气体，高压线、低压线、气体均从所述线路气路孔（16）进入反应器，所述圆环（4）的中间位置设置有雾化桶（8），所述雾化桶（8）外表面和圆环（4）的内表面组成等离子体活化水水室（14），所述雾化桶（8）底部的底壳（9）上设有多个进水口，所述圆环（4）的底座（3）设有超声波雾化器、电源、风扇、气泵，水室里的水通过雾化桶底部的多个进水口流入雾化桶（8）进行雾化，雾化后的活化水以雾的形式存在于加湿器内部，风扇再将加湿器内部水雾向上吹，最后水雾从加湿器盖子处的喷雾口喷出，所述加湿器上的盖子（1）上设有喷雾口（10），雾化后的水从喷雾口（10）喷出。
2.如权利要求1所述的集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，其特征在于：所述电极的结构包括内石英管（17）和外石英管（18），所述内石英管（17）设置在外石英管（18）内，所述内石英管（17）的内壁有不锈钢网状高压电极（19）作为高压电极与高压线（21）连接，所述内石英管（17）的外壁不锈钢网状低压电极（20）作为低电极与低压线（22）连接。
3.如权利要求1所述的集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，其特征在于：所述电极的结构包括内石英管（17）和外石英管（18），所述内石英管（17）设置在外石英管（18）内，内石英管（17）内壁有紧贴内壁的螺旋状高压电极（23）与高压线（21）相连接，内石英管（17）外壁有紧贴外壁的螺旋状低压电极（24）与低压线（22）相连接。
4.如权利要求3所述的集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，其特征在于：螺旋状高压电极（23）与螺旋状低压电极（24）均由不锈钢材料制备。
5.如权利要求1-3任一项权利要求所述的集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，其特征在于：设有三个进水口相隔120°环绕在所述雾化桶（8）底部。
6.如权利要求4所述的集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，其特征在于：每个所述进水口都为梯形。
7.如权利要求1-3任一项权利要求所述的集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，其特征在于：所述等离子体活化水水室（14）内设有液位检测传感器，所述外壳（2）或所述盖子（1）或所述底座（3）上设有湿度检测传感器，根据湿度范围的不同，启动反应器的个数与打开进水口的个数。
8.如权利要求1-3任一项权利要求所述的集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置，其特征在于：所述喷雾口（10）为圆形，能够向多个方向喷雾。
9.一种如权利要求1-8任一项权利要求所述的集加湿与灭菌功能于一体的等离子体装置的使用方法，包括以下步骤：第一步：打开电源；第二步：根据液位检测传感器采集的液位数据，判断液位是否在正常范围内，如果是进入下一步，如果不是，关闭电源；第三步：通过湿度传感器采集的数据是否大于等于第一限位值，如果不是大于等于第一限位值，则进入下一步，如果是则关闭电源；第四步：通过湿度传感器采集的数据是否大于等于第二限位值，如果不是大于等于第二限位值，则进入下一步，如果是，一个反应器工作，进水口打开一个,然后回到第二步；第五步：通过湿度传感器采集的数据是否大于等于第三限位值，如果不是大于等于第三限位值，则进入下一步，如果是，两个反应器工作，打开二个进水口，然后回到第二步；第六步：三个反应器同时工作，三个进水口全部打开，然后回到第二步。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于；所述第一限位值为湿度80%；第二限位值为湿度50%；第三限位值为湿度20%。
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