CN114452418B - 一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统及方法,包括电子控制中心和分别与电子控制中心相连的离子生成模块和离子喷射模块。在超声加湿近距离击穿技术基础上引进高能离子回授能量强化法,在等离子已经电离成功,并且经过回旋加速器强化获得高能量之后,将等离子引向电离室,在电离室中与大量的空气分子碰撞,激发与电离出更大批量的离子,或者使已经分解的离子获得更高的速度,满足用户需求,同时通过电子控制中心对电磁阀的控制,按照脉冲发生的时间和流量的要求,有节奏的开放和关闭,实现对离子喷射的浓度、间隔和时长的控制。
Description
技术领域
本发明涉及消毒技术领域,尤其涉及一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统及方法。
背景技术
消毒和灭菌的各种方法已经用于不同种类的一次性或者重复使用的医疗设备的消毒和灭菌。在这些方法中,使用蒸汽或者干燥加热来消毒和灭菌的方法已经广泛使用。然而,这种消毒和灭菌的方法对通过这样的加热或者蒸汽相反地产生的物质的消毒没有什么用处。等离子体空气消毒因为其无耗材,低风阻的特性,被广泛用于等离子体空气消毒装置中,以用于杀灭空气中细菌病原体。
中国专利文献CN1450917A公开了一种“等离子体消毒装置”。包括:用于容纳要消毒的物品(9)的反应腔(1),所述的物品被包在包装材料(10)中;分别设置在反应腔(1)内要消毒物品(9)上下的阳极(2)和阴极(3);经质量流量控制器(4)连接到所述阳极(2)的注射加热器(5);经过阻抗匹配电路(6)和阻抗匹配控制器(7)连接所述的阴极(3)的等离子体能量源(8),用来产生高频能量;设在所述反应腔(1)下部的真空泵(11),其中,在用等离子体消毒之前,通过所述的注射加热器液态的过氧化氢溶液(12)转化为气态的过氧化氢,之后,通过所述的质量流量控制器(4)以所需的压力对气态的过氧化氢进行调节和注射,从而完成预处理。上述技术方案中的等离子能量与浓度受限于构建消毒装置的组成部件,难以提高等离子能量与浓度以应对用户更高需求。
发明内容
本发明主要解决原有的技术方案等离子能量与浓度固定,难以应对更高需求的技术问题,提供一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统及方法,在超声加湿近距离击穿技术基础上引进高能离子回授能量强化法,在等离子已经电离成功,并且经过回旋加速器强化获得高能量之后,将等离子引向电离室,在电离室中与大量的空气分子碰撞,激发与电离出更大批量的离子,或者使已经分解的离子获得更高的速度,满足用户需求,同时通过电子控制中心对电磁阀的控制,按照脉冲发生的时间和流量的要求,有节奏的开放和关闭,实现对离子喷射的浓度、间隔和时长的控制。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统,包括:
电子控制中心,用于协调各工作组件并下达控制指令;
离子生成模块,用于生成离子并进行离子强化,与电子控制中心相连;
离子喷射模块,用于接收电子控制中心的指令使喷射的离子流均匀覆盖,分别与电子控制中心、离子生成模块相连。
作为优选,所述的离子生成模块包括:
加压器,用于对空气加压,与电磁阀相连;
电磁阀,用于接受指令进行开放和关闭控制离子喷射的浓度、间隔和时长,与电子控制中心相连;
回授强度控制模块,用于控制回授离子分量,
超声加湿近距离子发生器,用于产生大量的等离子,与加压器相连;
离子电磁场回旋加速器,用于通过电压提升离子的飞行速度能量,与加压器相连。
加压器配合电磁阀产生脉冲式气体压力,驱动后续离子电磁场回旋加速器、超声加湿近距离子发生器等模块,并最后将产生的离子送入大角度扫描控制系统。
作为优选,所述的离子喷射模块包括:
大角度扫描控制系统,用于实现大空间扫描,与离子电磁场回旋加速器相连;
旋转扫描离子喷射头,用于控制离子喷射方向,与大角度扫描控制系统相连。
作为优选,所述的大角度扫描控制系统与旋转扫描离子喷射头之间设有过滤网,用于隔离并杀灭离子流中的病毒。离子流的冲击配合滤网确保离子流的纯净。
一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统的工作方法,包括以下步骤:
S1电子控制中心下达工作指令;
S2超声加湿近距离子发生器根据指令生成离子;
S3加压器与电磁阀配合产生脉冲式气体压力;
S4通过离子电磁场回旋加速器对离子进行回授强化;
S5控制经过回授强化的离子进行离子喷射;
S6通过检测离子浓度实现反馈控制。
作为优选,所述的步骤S4电子控制中心通过回授强度控制模块进行回授离子分量控制,被离子电磁场回旋加速器加速后,能量得到极高提升的离子群,部分送到大角度扫描控制系统,部分被送回超声加湿近距离子发生器以频繁撞击电场中的空气分子,进一步产生了大量的高速等离子。
作为优选,所述的步骤S5大角度扫描控制系统利用电场作用力使离子流产生偏转,从而控制其喷射方向,控制加在电离室的电离电压,因为此地发生的离子浓度与这个外加控制电压成正比,即:
大角度扫描控制系统接收电子控制中心的控制指令,发出发散角5.7°左右的高速离子束,并且使喷射的离子流在空中的浓度分布实现远近均匀;同时实施大角度172°扫描,实现全方位覆盖。其原理是利用电场作用力使离子流产生偏转,从而控制其喷射方向。随时间的变化,控制着喷射离子群函数的浓度。
作为优选,所述的步骤S6设置若干传感器检测离子在杀毒空间各处的浓度,将检测结果反馈到电子控制中心,通过改变对超声功率、击穿电压、回旋升压的控制参数,以保持杀毒空间的等离子浓度。回授离子可以达数十乃至数千电子伏特,不受限制。
作为优选,所述的步骤S4对离子进行回授强化时,回授离子采用的管道内壁带有被输送离子的同极性电,使回授离子在运输回程中不受到衰减。确保进行回授强化的离子保持足够的速度进行喷射。
本发明的有益效果是:在超声加湿近距离击穿技术基础上引进高能离子回授能量强化法,在等离子已经电离成功,并且经过回旋加速器强化获得高能量之后,将等离子引向电离室,在电离室中与大量的空气分子碰撞,激发与电离出更大批量的离子,或者使已经分解的离子获得更高的速度,满足用户需求,同时通过电子控制中心对电磁阀的控制,按照脉冲发生的时间和流量的要求,有节奏的开放和关闭,实现对离子喷射的浓度、间隔和时长的控制。
附图说明
图1是本发明的一种原理连接结构图。
图2是本发明的一种流程图。
图中100电子控制中心,101加压器,102电磁阀,103回授强度控制模块,104超声加湿近距离子发生器,200离子电磁场回旋加速器,300大角度扫描控制系统,301过滤网,400高位旋转扫描离子喷射头,401第一高位传感器,402第二高位传感器,403第三高位传感器,404第四高位传感器,500低位旋转扫描离子喷射头,501第一低位传感器,502第二低位传感器,503第三低位传感器,504第四低位传感器。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例:本实施例的一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统,如图1所示,包括电子控制中心100和分别与电子控制中心100相连的离子生成模块和离子喷射模块。离子生成模块用于生成离子并进行离子强化,离子喷射模块与离子生成模块相连,用于接收电子控制中心的指令使喷射的离子流均匀覆盖。
离子生成模块包括依次相连的加压器101、电磁阀102、超声加湿近距离子发生器104、离子电磁场回旋加速器200和回授强度控制模块103,回授强度控制模块103同时经过超声加湿近距离子发生器104与离子电磁场回旋加速器200输入口相连。使返回的高速离子频繁撞击电场中的空气分子,进一步产生了大量的高速等离子。加压器101用于对进入的空气加压,使之达到数个大气压,迫使离子喷射方向集中且满足喷射射程对压力需求。电磁阀102用于接受指令进行开放和关闭控制离子喷射的浓度、间隔和时长。电磁阀接受来自电子控制中心的指令,按照脉冲发生的时间和流量的要求,有节奏的开放和关闭,提供和控制离子喷射的浓度、间隔和时长。回授强度控制模块103用于控制回授离子分量,超声加湿近距离子发生器104用于产生大量的等离子,由超声加湿,在近距离条件下,使空气产生击穿,有利于小体积内采用低电压,产生大量的等离子。离子产生的方法不局限,可用激光,可用超声加湿,或者在电场中进行电离均可。离子电磁场回旋加速器200用于通过电压提升离子的飞行速度能量。离子电场中每回旋一周,经历两次电压的提升,并且飞行速度能量得到极大提高。加压器配合电磁阀产生脉冲式气体压力,驱动后续离子电磁场回旋加速器、超声加湿近距离子发生器等模块,并最后将产生的离子送入大角度扫描控制系统。回授离子可以达数十乃至数千电子伏特。
离子喷射模块包括大角度扫描控制系统300和旋转扫描离子喷射头。大角度扫描控制系统300用于实现大空间扫描,旋转扫描离子喷射头用于控制离子喷射方向。大角度扫描控制系统300与旋转扫描离子喷射头之间设有过滤网301用于隔离并杀灭离子流中的病毒,离子流的冲击配合滤网确保离子流的纯净。
旋转扫描离子喷射头包括高位旋转扫描离子喷射头400和低位旋转扫描离子喷射
头500,所述高位旋转扫描离子喷射头400和低位旋转扫描离子喷射头500上分别设有包括~的若干传感器。设立高位和低位两个旋转扫描离子喷射头,以避开对人身的冲击和
伤害。
一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统的工作方法,包括以下步骤:
S1电子控制中心100下达工作指令;
S2超声加湿近距离子发生器104根据指令生成离子;
S3加压器101与电磁阀102配合产生脉冲式气体压力;
S4通过离子电磁场回旋加速器200对离子进行回授强化。电子控制中心100通过回授强度控制模块103进行回授离子分量控制,被离子电磁场回旋加速器200加速后,能量得到极高提升的离子群,部分送到大角度扫描控制系统300,部分被送回超声加湿近距离子发生器104以频繁撞击电场中的空气分子,进一步产生了大量的高速等离子。对离子进行回授强化时,回授离子采用的管道内壁带有被输送离子的同极性电,使回授离子在运输回程中不受到衰减。确保进行回授强化的离子保持足够的速度进行喷射。
S5控制经过回授强化的离子进行离子喷射,大角度扫描控制系统300利用电场作用力使离子流产生偏转,从而控制其喷射方向,控制加在电离室的电离电压,因为此地发生的离子浓度与这个外加控制电压成正比,即:
其中,为外加直流电压;
大角度扫描控制系统接收电子控制中心的控制指令,发出发散角5.7°左右的高速离子束,并且使喷射的离子流在空中的浓度分布实现远近均匀;同时实施大角度172°扫描,实现全方位覆盖。其原理是利用电场作用力使离子流产生偏转,从而控制其喷射方向。随时间的变化,控制着喷射离子群函数的浓度。
S6通过检测离子浓度实现反馈控制。设置第一高位传感器401,第二高位传感器402,第三高位传感器403,第四高位传感器404,第一低位传感器501,第二低位传感器502,第三低位传感器503,第四低位传感器504。8个传感器检测离子在杀毒空间各处的浓度,将检测结果反馈到电子控制中心100,通过改变对超声功率、击穿电压、回旋升压的控制参数,以保持杀毒空间的等离子浓度。
Claims (9)
1.一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统,其特征在于,包括:
电子控制中心(100),用于协调各工作组件并下达控制指令;
离子生成模块,用于生成离子并进行离子强化,与电子控制中心(100)相连,所述离子生成模块包括:
加压器(101),用于对空气加压,与电磁阀(102)相连;
电磁阀(102),用于接受指令进行开放和关闭控制离子喷射的浓度、间隔和时长,与电子控制中心(100)相连;
回授强度控制模块(103),用于控制回授离子分量;
超声加湿近距离子发生器(104),用于产生大量的等离子,与加压器(101)相连;
离子电磁场回旋加速器(200),用于通过电压提升离子的飞行速度能量,与超声加湿近距离子发生器(104)相连;
离子喷射模块,用于接收电子控制中心的指令使喷射的离子流均匀覆盖,分别与电子控制中心(100)、离子生成模块相连,电子控制中心(100)通过回授强度控制模块(103)进行回授离子分量控制,被离子电磁场回旋加速器(200)加速后,能量得到极高提升的离子群,部分送到大角度扫描控制系统(300),部分被送回超声加湿近距离子发生器(104)以频繁撞击电场中的空气分子,进一步产生了大量的高速等离子。
2.根据权利要求1所述的一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统,其特征在于,所述离子喷射模块包括:
大角度扫描控制系统(300),用于实现大空间扫描,与离子电磁场回旋加速器(200)相连;
旋转扫描离子喷射头,用于控制离子喷射方向,与大角度扫描控制系统(300)相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统,其特征在于,所述大角度扫描控制系统(300)与旋转扫描离子喷射头之间设有过滤网(301),用于隔离并杀灭离子流中的病毒。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统,其特征在于,所述旋转扫描离子喷射头包括高位旋转扫描离子喷射头(400)和低位旋转扫描离子喷射头(500),所述高位旋转扫描离子喷射头(400)和低位旋转扫描离子喷射头(500)上分别设有若干传感器。
5.根据权利要求1所述的一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1电子控制中心(100)下达工作指令;
S2超声加湿近距离子发生器(104)根据指令生成离子;
S3加压器(101)与电磁阀(102)配合产生脉冲式气体压力;
S4通过离子电磁场回旋加速器(200)对离子进行回授强化;
S5控制经过回授强化的离子进行离子喷射;
S6通过检测离子浓度实现反馈控制。
6.根据权利要求5所述的一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统的工作方法,其特征在于,所述步骤S4电子控制中心(100)通过回授强度控制模块(103)进行回授离子分量控制,被离子电磁场回旋加速器(200)加速后,能量得到极高提升的离子群分别送到大角度扫描控制系统(300)和超声加湿近距离子发生器(104),被送回超声加湿近距离子发生器(104)的离子群频繁撞击电场中的空气分子,进一步产生了大量的高速等离子。
7.根据权利要求5所述的一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统的工作方法,其特征在于,所述步骤S5大角度扫描控制系统(300)利用电场作用力使离子流产生偏转,从而控制其喷射方向,控制加在电离室的电离电压,因为此地发生的离子浓度与这个外加控制电压成正比,即:
f(t)=niρε
其中,ni为离子浓度,ρ为离子流动速率,单位为m3/s,ε为离子能量,单位为eV;
ni(t)∝kVt
其中,k为外加直流电压系数,V为外加直流电压;
f(t)=kVtρε。
8.根据权利要求5或7所述的一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统的工作方法,其特征在于,所述步骤S6设置若干传感器检测离子在杀毒空间各处的浓度,将检测结果反馈到电子控制中心(100),通过改变对超声功率、击穿电压、回旋升压的控制参数,以保持杀毒空间的等离子浓度。
9.根据权利要求5所述的一种基于高能离子回授技术的等离子消毒系统的工作方法,其特征在于,所述步骤S4对离子进行回授强化时,回授离子采用的管道内壁带有被输送离子的同极性电,使回授离子在运输回程中不受到衰减。
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