CN114344513B - 一种高压脉冲等离子消毒灭菌机及消毒灭菌方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压脉冲等离子消毒灭菌机，其包括包括灭菌腔、管道、等离子发生器、高压电源及脉冲发生器；管道与灭菌腔的空气进口相连通；等离子发生器设置于管道内；高压电源的直流高压经脉冲发生器转换成高压脉冲，脉冲发生器将高压脉冲传导至等离子发生器，使等离子发生器产生等离子体；空气进入管道后，气流将产生的等离子体带到灭菌腔，对灭菌腔内的物件进行消杀；还公开了一种高压脉冲等离子消毒灭菌机及消毒灭菌方法。本发明中消杀方式为空气消杀，并在常温下进行，不仅不会对被消杀物件造成损坏，不会有任何残留，而且消杀的速度快、耗时短，任何空气能到达的地方都可以消杀，不存在消杀死角，可广泛应用于各种消杀场景。

Description

一种高压脉冲等离子消毒灭菌机及消毒灭菌方法

技术领域

本发明涉及消杀技术领域，具体涉及一种高压脉冲等离子消毒灭菌机及消毒灭菌方法。

背景技术

消毒灭菌的工作尤为重要，进口物件、入境行李、冷链食品、物流包裹等各种各样的物品都需要经过消毒，传统的消毒灭菌方式主要有高温消毒、化学药剂灭菌、紫外线灭菌等。其中，高温消毒是利用高温使病毒的蛋白质变性，从而失去活性，来达到杀灭细菌和病毒等微生物的目的；化学药剂灭菌是利用对微生物具有杀灭作用的杀菌剂来灭杀细菌和病毒等微生物；紫外线灭菌是采用紫外灯发出的紫外线来灭杀细菌和病毒等微生物。

传统的消毒灭菌方式存在较大的局限性，不仅易造成残留污染、损坏物件，而且还具有耗时较长、存在灭菌死角等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述现有技术的不足，提供一种高压脉冲等离子消毒灭菌机及消毒灭菌方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高压脉冲等离子消毒灭菌机，包括灭菌腔、管道、等离子发生器、高压电源及脉冲发生器；

所述管道与灭菌腔的空气进口相连通；

所述等离子发生器设置于所述管道内；

所述高压电源的直流高压经所述脉冲发生器转换成高压脉冲，所述脉冲发生器将高压脉冲传导至所述等离子发生器，使所述等离子发生器产生等离子体；

空气进入所述管道后，气流将产生的等离子体带到所述灭菌腔，对所述灭菌腔内的物件进行消杀。

优选地，所述等离子发生器包括绝缘柱体、放电极及接地极，沿着所述绝缘柱体的长度方向设置有若干个所述放电极，所述放电极与脉冲发生器相连，高压脉冲传递到所述放电极后，对所述接地极放电产生等离子体。

优选地，所述放电极包括导电杆、环状电极及放电针，所述绝缘柱体具有若干个安装孔，所述绝缘柱体沿其长度方向设置有若干个安装槽，所述导电杆穿设于所述安装孔中，并与所述脉冲发生器相连，所述环状电极设置于所述安装槽中，并与所述导电杆相连，沿着所述环状电极的周向设置有若干个所述放电针。

优选地，所述环状电极包括两个半圆环，两所述半圆环的端部设置有互相搭接的台阶部，将两所述半圆环的台阶部搭接固定后，连接成一个完整圆环状的所述环状电极，其中一个半圆环上设置有凸台，所述凸台与导电杆相连接。

优选地，所述绝缘柱体沿其长度方向设置有若干个环形凹槽，所述环形凹槽位于所述放电极的下方。

优选地，所述等离子发生器还包括汇流罩和进线保护管，所述绝缘柱体的数量为一个以上，所述汇流罩套设于所述绝缘柱体的上端，所述汇流罩内设有走线槽，所述进线保护管连接于所述汇流罩上，其内部通孔穿入高压进线，所述汇流罩和进线保护管均采用绝缘材料制成。

优选地，所述等离子发生器还包括定位罩，所述定位罩的中部凸出形成有内定位部，所述定位罩的边缘凸出形成有外定位部，所述绝缘柱体的下端套设于所述内定位部中，所述接地极的下端套设于所述外定位部中，所述定位罩上设置有若干个圆孔。

优选地，还包机壳，所述管道、等离子发生器、高压电源及脉冲发生器均安装于所述机壳内，所述机壳的一侧设置有用于容纳物件的所述灭菌腔，所述机壳的底部有脚轮和脚撑。

优选地，还包括滤网、送风机及抽气泵，所述管道的空气进口处设置有所述滤网，所述管道中设置有所述送风机，所述抽气泵设置于所述机壳内。

一种高压脉冲等离子消毒灭菌机及消毒灭菌方法，使用上述的高压脉冲等离子消毒灭菌机，包括以下步骤：

空气经滤网过滤后由送风机抽送入管道中；

过滤后的空气进入等离子发生器中，等离子体发生器由高压电源提供直流高压，直流高压经脉冲发生器转换成高压脉冲，脉冲发生器将高压脉冲传导至等离子发生器，使等离子发生器放电产生等离子体；

等离子体产生的高活性自由基团被气流带到灭菌腔，对物件进行消杀，消杀后气流从机壳的侧面排出。

采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：

1、本发明通过脉冲发生器将高压电源的直流高压转换成高压脉冲，并将高压脉冲传导至等离子发生器，使等离子发生器产生等离子体，气流将产生的高活性自由基团带到灭菌腔，等离子体的高活性自由基团对灭菌腔内的物件进行消杀，消杀方式为空气消杀，并在常温下进行，不仅不会对被消杀物件造成损坏，用于消杀的等离子体自由基团在消杀停止后就会快速消散，不会有任何残留，而且等离子体自由基团极易与空气中微生物的核酸发生反应而摧毁微生物的生存功能，消杀的速度快、耗时短，任何空气能到达的地方都可以消杀，不存在消杀死角，可广泛应用于各种消杀场景。

2、本发明沿着绝缘柱体的长度方向设置有若干个环状电极，环状电极沿其周向设置有若干个放电针，放电针能够各方位、多层次进行空间覆盖，使放电针对接地极放电时产生大面积全面覆盖的等离子体，进而提高消杀效率和使用效果。

3、本发明还可以应用于室内甲醛净化、吸烟室、酒店客房、餐饮包间等室内空气净化，可在短时间内完成室内空气的多次循环净化，快速完成空气净化。

4、本发明还可以用于滚筒线消杀设备中，用于进口冷链食品、出入境行李物品的消杀，也可以在设备底部增加移动机器人系统，使设备可以根据设定的路径，进行室内空气的消杀工作。

附图说明

图1为本发明的立体示意图之一；

图2为本发明的立体示意图之二；

图3为本发明的剖视图；

图4为本发明气流流向示意图；

图5为本发明的结构示意图之一（去掉机壳）；

图6为本发明的结构示意图之二（去掉机壳）；

图7为本发明中等离子发生器的立体示意图之一；

图8为本发明中等离子发生器的分解示意图之一（部分结构）；

图9为本发明中等离子发生器的立体示意图之二（部分结构）；

图10为本发明中等离子发生器的分解示意图之二；

图11为本发明中等离子发生器的分解示意图之三（部分结构）；

图12为本发明中等离子发生器的立体示意图之三（部分结构）；

图13为本发明中绝缘柱体的结构示意图；

图14为本发明中放电极的结构示意图；

图15为本发明中放电极的分解示意图；

图16为本发明中定位罩的结构示意图。

附图标记说明：

机壳100、灭菌腔110、脚轮120、脚撑130；

管道200；

等离子发生器300、绝缘柱体310、安装孔311、安装槽312、环形凹槽313；放电极320、导电杆321、环状电极322、半圆环3221、台阶部3222、凸台3223、放电针323、连接板324、接地极330、汇流罩340、走线槽341、进线保护管350、定位罩360、内定位部361、外定位部362、圆孔363；

高压电源400；

脉冲发生器500；

滤网600；

送风机700；

抽气泵800。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。另外，需要说明的是：

术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示本发明的装置或者元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

当元件被称为“固定于”或者“设置于”或者“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

实施例

配合图1至图4所示，本发明公开了一种高压脉冲等离子消毒灭菌机，包括机壳100、管道200、等离子发生器300、高压电源400、脉冲发生器500、滤网600、送风机700及抽气泵800。

管道200与机壳100灭菌腔110的空气进口相连通，等离子发生器300设置于管道200内，高压电源400的直流高压经脉冲发生器500转换成高压脉冲，脉冲发生器500将高压脉冲传导至等离子发生器300，使等离子发生器300产生等离子体。空气进入管道200后，气流将产生的高活性自由基团带到灭菌腔110，对灭菌腔110内的物件进行消杀。利用低温等离子体产生高活性自由基团，由送风机700带动高活性自由基团进入灭菌腔110内，等离子体的高活性自由基团极易与细菌、霉菌、病毒核酸发生反应，能够摧毁微生物的生存功能，使各类微生物死亡。

本发明的消杀方式为空气消杀，消杀在常温下进行，不需要高温，不会对被消杀物件造成损坏，同时，用于消杀的等离子体自由基团在消杀停止后就会快速消散，不会有任何残留，任何空气能到达的地方都可以消杀，不存在死角，可广泛应用于各种消杀场景。

此外，本发明具有空气净化功能，可以用于室内甲醛净化、室内空气除臭等，空气净化的机理是：通过抽气泵800将室内空气经管道200抽入等离子发生器300内，直接由等离子体对空气进行净化，再将净化后的空气排回室内，以循环的方式将室内空气循环净化多遍。本发明还可以在滚筒线设备、移动机器人系统等拓展应用场景。

配合图3至图6所示，管道200、等离子发生器300、高压电源400及脉冲发生器500均安装于机壳100内，机壳100整体的外形尺寸为600mm*600mm*1300mm，确保可以进出各种门和通道，机壳100的一侧设置有用于容纳物件的灭菌腔110，灭菌腔110采用食品级塑料加工制成，内部有塑料托盘，可放置消毒物品，顶部两个圆孔与管道200相接，底部开长条孔排气，带高活性自由基团的气体从顶部圆孔进入灭菌腔110内进行消杀，从底部排到空气中。机壳100的底部有脚轮120和脚撑130，脚轮120便于移动使用，在需要固定时，可将脚撑130支起。本发明采用交流220V供电，只需插上电源即可工作，当然，也可以采用储能电池进行供电，在不便于接插电源的场景也可以进行消杀工作，设备的运行采用触摸屏操作和PLC控制，所有操作都可以在触摸屏上完成，PLC程序带有防误操作安全保护功能，在设备柜门开启的情况下，高压输出会自动停止。

管道200的空气进口处设置有滤网600，滤网600将进入管道200的空气进行过滤，去除掉空气中的粉尘和杂质，保证整个管道200空间的洁净。滤网600由矩形边框和过滤材料组成，矩形边框用铝合金材料制成，过滤材料用玻璃纤维和滤纸制成一个厚20mm的过滤层，可以过滤0.3微米以上的粉尘颗粒，使内部空间达到10万级洁净度。

管道200中设置有送风机700，抽气泵800设置于机壳100内，送风机700为可调速风机，选用8英寸防水管道200风机，送风机700控制线路接到触摸屏，可用触摸屏进行调速，风量可在0-1205m³范围内调节，对应风速为0-10m/s，工作噪声在62分贝以下，噪声和震动小，可长时间工作，根据送风机700的最大风量1205m³，可在短时间内完成室内空气的多次循环净化，快速完成消杀。

高压电源400采用串口通讯的方式，用触摸屏操作界面进行控制，可输出0-100KV可调的直流高压，设定消杀时间00-60分钟，有纳秒级的过压、过流、过温和拉弧保护响应，在脉冲发生器500内部出现击穿时，会立即报警并停止工作，防止器件损坏。脉冲发生器500可以将高压电源400提供的0-100KV直流高压，转换成脉宽0-500ns，0-100KV的高压脉冲，传输到等离子发生器300进行放电。

配合图6至图8所示，等离子发生器300包括绝缘柱体310、放电极320及接地极330，绝缘柱体310采用绝缘树脂制成，且为圆形柱体，沿着绝缘柱体310的长度方向设置有若干个放电极320，放电极320与脉冲发生器500相连，高压脉冲传递到放电极320后，对接地极330放电产生等离子体。

配合图8至图15所示，放电极320包括导电杆321、环状电极322及放电针323，绝缘柱体310具有若干个安装孔311，绝缘柱体310沿其长度方向设置有若干个安装槽312，导电杆321穿设于安装孔311中，并与脉冲发生器500相连，环状电极322设置于安装槽312中，并与导电杆321相连，沿着环状电极322的周向设置有若干个放电针323。

放电极320还包括连接板324，连接板324位于绝缘柱体310的顶部。在本实施例中，绝缘柱体310具有四个安装孔311和四个安装槽312，四个安装孔311中分别穿设有导电杆321，且各安装孔311分别与安装槽312相通，导电杆321的上下两端均为螺杆段，四个导电杆321的上端螺接于连接板324上。

环状电极322包括两个半圆环3221，两半圆环3221的端部设置有互相搭接的台阶部3222，将两半圆环3221的台阶部3222通过插销配合搭接固定后，连接成一个完整圆环状的环状电极322，其中一个半圆环3221上设置有凸台3223，凸台3223的螺纹孔与导电杆321的下端相螺接，导电杆321和环状电极322连接高压后，放电电压最高可达100KV，放电针323可在环状空间产生全面覆盖的等离子体。

在本实施例，绝缘柱体310沿其长度方向设置有若干个环形凹槽313，环槽边角倒圆，环形凹槽313位于放电极320的下方，在本实施例中，环形凹槽313的数量为三个，通过设置的环形凹槽313，可以增加放电针323与接地极330的爬电距离，防止放电针323通过绝缘柱体310表面爬电。

等离子发生器300还包括汇流罩340和进线保护管350，绝缘柱体310的数量为一个以上，汇流罩340套设于绝缘柱体310的上端，汇流罩340内设有走线槽341，进线保护管350连接于汇流罩340上，其内部通孔穿入高压进线，汇流罩340和进线保护管350均采用绝缘材料制成。高压进线从进线保护管350接入，通过汇流罩340的内部线路分接到绝缘柱体310上，再经过绝缘柱体310内的导电杆321传递到环状电极322，由放电针323对接地极330放电，产生等离子体。

进线保护管350主要起遮挡保护作用，防止杂质及水分附着在高压进线上，导致出现爬电。进线保护管350采用绝缘树脂制成，是一个L形的管道200，一头为圆柱端、另一头为带四个固定圆孔的矩形端，圆柱端与汇流罩340嵌套配合，将进线接头盖住，矩形端与管道200用螺纹连接固定，进线保护管350的内部通孔穿入高压进线，将导线保护在内部，防止导线表面附着尘埃和水分发生爬电。

汇流罩340套在绝缘柱体310上，将绝缘柱体310上部的外露可导电部分罩住，同时其内部的走线槽341将高压分接到绝缘柱体310上。汇流罩340采用绝缘树脂制成，其底部设有两个圆形凹槽（图中未示出）、顶部设有走线槽341，走线槽341连通底部凹槽，凹槽与绝缘柱体310嵌套配合，把绝缘柱体310顶部的外露导电部分罩起来，走线槽341放置连接导线，将高压接到绝缘柱体310上。

等离子发生器300还包括定位罩360，定位罩360的中部凸出形成有内定位部361，定位罩360的边缘凸出形成有外定位部362，绝缘柱体310的下端套设于内定位部361中，接地极330的下端套设于外定位部362中，定位罩360上设置有若干个圆孔363。

配合图8、图16所示，定位罩360采用绝缘树脂制成，整体为圆盘状，定位罩360的中心为圆形凹槽状的内定位部361，外缘是圆环形薄壁状的外定位部362，内定位部361与外定位部362之间为圆环孔板，孔板上均布有圆孔363。绝缘柱体310嵌套定位于内定位部361中，接地极330嵌套于外定位部362，这样可以保证绝缘柱体310与接地极330的同心精度，中部孔板的布置是防止异物或人体伸入放电区间内，造成触电危险。

本发明还公开了一种高压脉冲等离子消毒灭菌机及消毒灭菌方法，使用上述的高压脉冲等离子消毒灭菌机，包括以下步骤：

空气经滤网600过滤后由送风机700抽送入管道200中；

过滤后的空气进入等离子发生器300中，等离子体发生器由高压电源400提供直流高压，直流高压经脉冲发生器500转换成高压脉冲，脉冲发生器500将高压脉冲传导至等离子发生器300，使等离子发生器300放电产生等离子体；

等离子体产生的高活性自由基团被气流带到灭菌腔110，对物件进行消杀，消杀后气流从机壳100的侧面排出。

Claims (8)

1.一种高压脉冲等离子消毒灭菌机，其特征在于，包括灭菌腔、管道、等离子发生器、高压电源及脉冲发生器；

所述管道与灭菌腔的空气进口相连通；

所述等离子发生器设置于所述管道内；

所述高压电源的直流高压经所述脉冲发生器转换成高压脉冲，所述脉冲发生器将高压脉冲传导至所述等离子发生器，使所述等离子发生器产生等离子体；

空气进入所述管道后，气流将产生的等离子体带到所述灭菌腔，对所述灭菌腔内的物件进行消杀；

所述等离子发生器包括绝缘柱体、放电极及接地极，沿着所述绝缘柱体的长度方向设置有若干个所述放电极，所述放电极与脉冲发生器相连，高压脉冲传递到所述放电极后，对所述接地极放电产生等离子体；

所述放电极包括导电杆、环状电极及放电针，所述绝缘柱体具有若干个安装孔，所述绝缘柱体沿其长度方向设置有若干个安装槽，所述导电杆穿设于所述安装孔中，并与所述脉冲发生器相连，所述环状电极设置于所述安装槽中，并与所述导电杆相连，沿着所述环状电极的周向设置有若干个所述放电针。

2.如权利要求1所述的一种高压脉冲等离子消毒灭菌机，其特征在于，所述环状电极包括两个半圆环，两所述半圆环的端部设置有互相搭接的台阶部，将两所述半圆环的台阶部搭接固定后，连接成一个完整圆环状的所述环状电极，其中一个半圆环上设置有凸台，所述凸台与导电杆相连接。

3.如权利要求2所述的一种高压脉冲等离子消毒灭菌机，其特征在于，所述绝缘柱体沿其长度方向设置有若干个环形凹槽，所述环形凹槽位于所述放电极的下方。

4.如权利要求3所述的一种高压脉冲等离子消毒灭菌机，其特征在于，所述等离子发生器还包括汇流罩和进线保护管，所述绝缘柱体的数量为一个以上，所述汇流罩套设于所述绝缘柱体的上端，所述汇流罩内设有走线槽，所述进线保护管连接于所述汇流罩上，其内部通孔穿入高压进线，所述汇流罩和进线保护管均采用绝缘材料制成。

5.如权利要求4所述的一种高压脉冲等离子消毒灭菌机，其特征在于，所述等离子发生器还包括定位罩，所述定位罩的中部凸出形成有内定位部，所述定位罩的边缘凸出形成有外定位部，所述绝缘柱体的下端套设于所述内定位部中，所述接地极的下端套设于所述外定位部中，所述定位罩上设置有若干个圆孔。

6.如权利要求5所述的一种高压脉冲等离子消毒灭菌机，其特征在于，还包括机壳，所述管道、等离子发生器、高压电源及脉冲发生器均安装于所述机壳内，所述机壳的一侧设置有用于容纳物件的所述灭菌腔，所述机壳的底部有脚轮和脚撑。

7.如权利要求6所述的一种高压脉冲等离子消毒灭菌机，其特征在于，还包括滤网、送风机及抽气泵，所述管道的空气进口处设置有所述滤网，所述管道中设置有所述送风机，所述抽气泵设置于所述机壳内。

8.一种高压脉冲等离子消毒灭菌方法，其特征在于，使用如权利要求1-7任一项所述的高压脉冲等离子消毒灭菌机，包括以下步骤：

空气经滤网过滤后由送风机抽送入管道中；

过滤后的空气进入等离子发生器中，等离子体发生器由高压电源提供直流高压，直流高压经脉冲发生器转换成高压脉冲，脉冲发生器将高压脉冲传导至等离子发生器，使等离子发生器放电产生等离子体；

等离子体产生的高活性自由基团被气流带到灭菌腔，对物件进行消杀，消杀后气流从机壳的侧面排出。