CN213374126U - 一种等离子杀毒灭菌装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种等离子杀毒灭菌装置，所述装置包括：电源以及至少一个杀毒灭菌器；所述杀毒灭菌器包括外壳、杀毒灭菌空间；所述杀毒灭菌器的外壳至少包括：第一面以及第二面；所述第一面以及第二面在与第一方向上的截面所形成的两条线之间相互平行；所述杀毒灭菌器的第一面设置正电极，所述杀毒灭菌器的第二面设置负电极；其中，所述杀毒灭菌器，用于在所述第一面的正电极以及所述第二面的负电极通电时，形成等离子场，通过所述等离子场对所述杀毒灭菌空间内的空气进行杀毒灭菌；所述电源，用于为所述至少一个杀毒灭菌器的所述正电极以及所述负电极供电。

Description

一种等离子杀毒灭菌装置

技术领域

本申请涉及电子设备领域，尤其涉及一种等离子杀菌灭菌装置。

背景技术

当前空气的污染很严重，空气中存在很多病毒和细菌，有些病毒是我们从来没有见过的，这些病毒和细菌对人们的健康造成了很大的危害，为保护人们的生命安全，提高健康水平，有必要杀死空气中的病毒，消灭空气中的细菌。然而如何使得等离子杀毒灭菌装置的杀毒以及灭菌的效率更高，或者效果更优，是需要解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种等离子杀毒灭菌装置。

本申请实施例提供的一种等离子杀毒灭菌装置，所述装置包括：电源以及至少一个杀毒灭菌器；所述杀毒灭菌器包括外壳、杀毒灭菌空间；所述杀毒灭菌器的外壳至少包括：第一面以及第二面；所述第一面以及第二面在与第一方向上的截面所形成的两条线之间相互平行；所述杀毒灭菌器的第一面设置正电极，所述杀毒灭菌器的第二面设置负电极；其中，

所述杀毒灭菌器，用于在所述第一面的正电极以及所述第二面的负电极通电时，形成等离子场，通过所述等离子场对所述杀毒灭菌空间内的空气进行杀毒灭菌；

所述电源，用于为所述至少一个杀毒灭菌器的所述正电极以及所述负电极供电。

本申请实施例的技术方案，利用高压放电形成等离子体，在电源的正负极之间形成一个等离子场，当空气通过这个等离子场时，高能的带电粒子将空气中病毒和细菌的分子链击断，破坏病毒和细菌的结构，从而杀死病毒和细菌，另外也能将有机污染物的分子链击断，破坏有机污染物的结构，从而清除有机污染物，如此可以使得等离子杀毒灭菌装置的杀毒以及灭菌的效率更高，或者效果更优。

附图说明

图1为本申请等离子杀毒灭菌装置的示意图；

图2为本申请等离子杀毒灭菌装置的杀毒灭菌器的外壳示意图；

图3为本申请的电极交叉分布的剖面示意图；

图4为本申请电极平行分布的示意图；

图5为图4刨面的示意图；

图6为本申请的曲面结构示意图；

图7为本申请的环形结构示意图；

图8为本申请的螺旋形结构示意图；

图9为本申请的一种组合结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例提供的一种等离子杀毒灭菌装置，如图1所示，所述装置包括：电源11以及至少一个杀毒灭菌器；所述杀毒灭菌器包括外壳1、杀毒灭菌空间；所述杀毒灭菌器的外壳1至少包括：第一面80以及第二面90；所述第一面80以及第二面90在与第一方向上的截面所形成的两条线之间相互平行；所述杀毒灭菌器的第一面80设置正电极81，所述杀毒灭菌器的第二面90设置负电极91；其中，

所述杀毒灭菌器，用于在所述第一面80的正电极81以及所述第二面90 的负电极91通电时，形成等离子场，通过所述等离子场对所述杀毒灭菌空间内的空气进行杀毒灭菌；

所述电源11，用于为所述至少一个杀毒灭菌器的所述正电极以及所述负电极供电。

一种优选的示例中，所述杀毒灭菌器的外壳1在第一方向上的截面呈长方形。

进一步地，所述第一方向上的截面指的是在外壳的第一面或第二面的任意一点上与第一面或第二面垂直的面。还需要理解的是，该第一方向可以理解为与杀毒灭菌空间内的空气的移动方向垂直的方向。

比如，通过一个与第一面或第二面垂直的平面A对第一面以及第二面垂直截断，在平面A会产生第一面的第一线、第二面的第二线，不论杀毒灭菌器的外壳哪种形状，只要保证上述第一线以及第二线相互平行即在本申请的保护范围内。

所述杀毒灭菌器的第一面以及第二面，可以为平面；

或者，所述杀毒灭菌器的第一面以及第二面为曲面。

在第一面以及第二面为平面的情况下，杀毒灭菌器的外壳可以为方柱体；

第一面以及第二面为曲面的情况下，杀毒灭菌器的外壳可以为螺旋体，当然，在两个面为曲面的情况下，杀毒灭菌器的外壳可能还可以形成其他的形状，本实施例不做穷举，只要所述第一面80以及第二面90在与截面所形成的两条线之间相互平行就在本申请的保护范围内。

比如，图2-图5所示，外壳1的长2、宽3是直线的。

根据不同的应用场景，外壳1的边缘形状也不同，也就是随着本实施例提供的装置所应用的场景的不同，第一面或第二面可以为平面，也可以为曲面。

比如，用于头盔的场景时，外壳1的各个面就要沿着头盔的曲面制做，如图6所示，其中杀毒灭菌器的外壳1为曲面，曲面的一条边2可以为曲线。

又比如，用于口罩场景时，为了方便外将部的空气7引入到口罩内部，外壳1就要如图8所示制做成螺旋形状的，相应的外壳的边缘2为螺旋形。

也就是，外壳1的边缘，可以以其一条边2为例来说，可以如图6所示是曲面的，也可以如图7所示是环形的、也可以如图8所示是螺旋型的。

在一种示例中，本实施例提供的杀毒灭菌器，可以如图2所示，其中，杀毒灭菌器的外壳1是长方形的；外壳1的长宽高，分别表示为长2、宽3、高4。

杀毒灭菌器的外壳1的两端是开口的，开口的两端分别称为第一开口端5以及第二开口端6；

空气7可以从第一开口端5进入到杀毒灭菌器的外壳1中，然后从第二开口端6出来。

其中，杀毒灭菌器的外壳1是长方形的可以理解为所述杀毒灭菌器的外壳的任意一点的第一方向上的截面呈长方形。所述第一方向的说明与前述实施例的说明相同，不再赘述。

进一步来说，本实施例中，所述正电极包括绝缘层以及覆盖在绝缘层上的正电极导体；所述负电极包括绝缘层以及覆盖在绝缘层上的负电极导体；

其中，所述正电极导体，由以下之一组成：至少壹个金属丝、至少壹个金属片、金属网、导电涂层；

所述负电极导体，由以下之一组成：至少壹个金属丝、至少壹个金属片、金属网、导电涂层。

也就是，正电极81以及负电极91可以是相互连通的金属丝，也可以是金属片，也可以是金属网，也可以是导电涂层，正电极81以及负电极91包括但不局限于上述所说，还可以是任何导电材料。

所述绝缘层的绝缘材料为高分子聚合物、玻璃或陶瓷；

所述绝缘层的厚度大于等于10微米、且小于等于10厘米。

还需要指出的是，所述至少两个正电极导体之间相互平行；所述至少两个负电极导体之间相互平行；所述正电极导体与所述负电极导体在与所述杀毒灭菌器的第一面平行的投影面上所形成的角度大于等于0度、且小于等于90度。

如图1或图4所示，正电极81可以是由多条金属线相互连通彼此相邻平行排列的，负电极91也可以是由多条金属线相互连通彼此相邻平行排列的，正电极81以及负电极91的设置交叉成一定角度，或者也可以如图4所示正电极81 以及负电极91是平行设置的。

一种示例中，结合图1以及图3来说，图1中示意出的一种情况为，正电极81以及负电极91在与所述杀毒灭菌器的第一面平行的投影面上所形成的角度为90度的一种情况，这种情况下，在外壳的任意一点的第一方向的剖面示意图，可以如图3所示。

再一种示例中，结合图4、5来说，图4中示意出一种情况为，正电极81 以及负电极91在与所述杀毒灭菌器的第一面平行的投影面上所形成的角度为0 度的一种情况，这种情况下，正电极以及负电极导体相互平行；在外壳的任意一点的第一方向的剖面示意图，可以如图5所示。

上述两个示例仅为0和90度两种情况的示例性说明，实际使用中可以设置为0～90之间的任意角度值，本实施例不对其进行穷举。

另外，外壳1是由绝缘材料制做的，绝缘材料可以是高分子聚合物、玻璃或者陶瓷，为了维持正电极81以及负电极91之间的微小电弧同时又不产生大电弧，根据不同的使用场景和施加电压的数值选用与其相适应的绝缘材料。为了维持正电极81以及负电极91之间的微小电弧同时又不产生大电弧，绝缘材料密度和厚度要根据在不同的使用场景时11施加在正电极81以及负电极91上的电压、电流数值进行调整。一种优选的示例中，绝缘材料的厚度从1毫米到 10厘米。

本申请用在某些对电火花无所谓的场景时，正电极81以及负电极91也可以不用绝缘材料包裹，正电极81以及负电极91之间的介质可以只是空气。图 3、图5所示的是将正电极81以及负电极91镶嵌在外壳1中设置的，外壳1是用绝缘材料制做的。在实施本申请时，并不局限于图3和图5的形式，也可以不用绝缘材料包裹正电极81以及负电极91，也就是说正电极 81以及负电极91之间的介质是空气。

在杀毒灭菌器的外壳1相对的两面(前述第一面和第二面)设置有正电极81、负电极91。所述电源11，用于提供电压和/或电流以产生等离子。

也就是通过与其配套的电源11对正电极81、负电极91施加电压和电流，对正电极81、负电极91施加电压、电流达到某个数值时，就会在正电极81、负电极91之间产生电弧引起气体放电，气体放电会产生等离子体，从而形成电场(即前述等离子场，虽然图中未示出，但为了表述方便后续将其表示为电场10)。

其中，所述电压的范围为大于等于0.1千伏kV、且小于等于1000kV；

所述电流的范围为：大于等于0.01毫安mA、且小于等于10A；

电源11对正电极81、负电极91施加的电压和电流是为了产生有一定能量的等离子，针对不同的目的，所述等离子能量的范围为：大于等于0.1 电子伏特eV。

一种优选的示例中，所述等离子能量的范围为：大于等于0.1电子伏特eV、且小于等于30电子伏特eV。

电流通过气体的现象称为气体放电，从日常生活中的日光灯管、电闪雷鸣，到工业生产中广泛使用的溅射镀膜、离子镀膜、离子轰击等，都与气体放电有关，具有一定能量的电子与中性原子发生非弹性碰撞时，电子把一部分动能传给原子，使该原子激发或电离，即

e^-+G^0→G^*+e^- (1)

e^-+G^0→G⁺+2e^- (2)

激发原子G^＊会产生特定颜色的辉光；产生的气体离子G⁺成为等离子体的一部分，或加速到达阴极而产生溅射作用，除了上述离子产生的机制外，被加速的离子有可能和低能中性原子发生电荷交换碰撞，即

G₁ ⁺+G₂ ⁺→G₂ ⁺+G₁ ⁰ (3)

从而获得大量具有一定能量分布的高能中性原子或高能离子，入射到阴极的离子和高能原子会产生二次电子，产生的二次电子又以与正离子相反的运动方向加速运动，再引起气体电离，以维持放电正常运行。

在2个平行电极(比如本申请实施例中的第一面以及第二面中的正电极以及负电极)加上电压后，在两极间形成均匀电场，在气体成份和电极材料一定、气体恒温、冷电极条件下，击穿电压U是pd的函数。改变pd时，U有一极小值。在均匀电场中，放电电流为

其中α为电子对气体的体积电离系数，即1个电子从阴极到阳极繁衍过程中，单位距离所增加的电子数；I₀为初始电流；d为阴阳极间距离；r为正离子的表面电离系数，即一个正离子轰击阴极表面而发射出r个新的电子。

设

μ＝r[exp(αd)-1] (5)

其中，μ称为倍增系数，即1个电子从阴极到阳极会使气体电离出现exp(α d)-1个正离子，这些正离子轰击阴极表面会打出μ个二次电子。

当μ＝1时，放电气体本身就可以维持放电。因此μ＝1称为自持放电的必要条件。这个条件的物理意义是，从阴极放出1个电子，在与中性原子碰撞时产生了exp(αd)-1个正离子，当这些正离子到达阴极后，能再放出1个电子，使气体放电能持续下去。此时的电压称为击穿电压。

定性地说，电子碰撞电离与它在一个自由程中所获得的能量有关。电离系数α与电场强度E及气体压力p有密切关系。设气体中电子的平均自由程为λ，则电子走1cm路程的碰撞次数为N＝1/λ，而在碰撞过程中，电子的能量必须大于某一临界值U_i才会引起原子电离，即只有满足条件λ_e＞λ_i(λ_i＝Ui/E)的电子才能引起电离。在N次碰撞中，有N_exp(-λ_i/λ_e)次的电子，其自由程大于λ_i，只有这部分电子才能引起电离。为了使问题简化，作如下假定：

1)电子以定向运动为主，忽略无规则运动；

2)电离概率为1；

3)忽略激发碰撞；

4)每次非弹性碰撞时，电子都失去所积累的全部动能。

在以上假定条件下，有

显然，电子与中性原子的碰撞次数N与气体压力p成正比，设N＝N_op， N₀为电子在单位压力下1cm路程内碰撞次数。在均匀电场情况下，E＝U/d，U为极间电压。当r为常量时，在发生自持放电的条件μ＝1的条件下，由(5) 式和(6)式得

可见U是pd的函数。为了求得电压最小值，对(7)式求导数，并令dU/d(pd)＝ 0，得

把(8)式代入(7)式中，可求得电压最小值为：

如果电源11对正电极81、负电极91施加的电压和电流不当会出现三个问题：

(一)当电源11对正电极81以及负电极91施加的电压、电流、时间低于某个数值时，正电极81以及负电极91之间就不会产生电弧，不产生电弧就不会引起气体放电，没有气体放电就不会产生有足够能量的等离子体，等离子体的能量达不到某个数值对外壳1里的空气7进行杀毒灭菌的效果就不好；

(二)当电源11对正电极81以及负电极91施加的电压、电流、时间高于某个数值时，产生的等离子的能量又会过高，造成正电极81以及负电极91之间的小电弧就会演变成大电弧，大电弧伴有电火花出现，于安全不利；

(三)大电弧还会产生过多的臭氧，臭氧对人身体不利。

本申请通过电源11对正电极81以及负电极91施加上的电压、电流的大小和时长进行控制来解决上述三个问题。

具体的，解决第一个问题的方法是电源11施加在正电极81以及负电极91上电压、电流的大小刚好产生微小的电弧，微小的电弧可以产生满足能量要求的等离子。

解决第二个问题的方法有以下三种中至少之一：

(1)、当正电极81以及负电极91之间的微小电弧就要形成大电弧时，电源11立即切断施加在正电极81以及负电极91上的电压和电流，避免产生大电弧，电源11切断施加在正电极81以及负电极91上的电压和电流后，马上再次给正电极81以及负电极91施加电压和电流，再次产生微小电弧，当微小电弧再次要产生大电弧时，则电源11再次切断给正电极 81以及负电极91供电；

如此多次的反复，就能既可以产生符合能量要求的等离子，又能避免产生大电弧。

要根据电场10的长度计算出一个频率，让电源11以这个频率给正电极81以及负电极91供电。

(2)、通过电源11控制施加在正电极81以及负电极91上电流的大小，电源11给出的电流既要满足能够产生足够能量的等离子，又不至于产生电火花。

(3)、将正电极81以及负电极91用绝缘材料包裹起来，这在一定程度上可以避免大电弧的产生。只要是不产生大电弧，那么臭氧的产生量就会极大地降低，第三个问题也就随之解决。

要注意的是，空气7在通过外壳1里面的电场10的这段路程内，电源11必须要完成一次完整的供电。

这里，一次完整的供电是指电源11施加在正电极81以及负电极91 上的电压从0升到设计的数值，然后再降到0。

因为在电源11切断给正电极81以及负电极91供电的这段时间内，外壳1内不产生等离子体，那么此时进入到外壳1内的空气7就不会被进行杀毒灭菌的处理，如果电源11不能及时给正电极81以及负电极91供电，就不能及时产生等离子体，这部分没有经过杀毒灭菌处理的空气7就会从第二开口端6出去。要保证从第一开口端5进入到外壳1里的每一部分的空气7都经过杀毒灭菌处理，就要做到空气7在通过外壳1内电场10 的这段路程内，电源11给正电极81以及负电极91的供电至少要完成一次完整的供电，通常要完成大于一次完整的供电。换句话说就是11给正电极81以及负电极91一次完整的供电的时长要小于空气7在外壳1内通过电场10这段路程的时长。

值得注意的是，如图1或图4所示，正电极81以及负电极91的长度是小于外壳的长2(或宽3)的，相应的，在正电极81以及负电极91之间形成的电场10的长度也小于外壳的长2(或宽3)，在设计外壳的长2 的尺寸、正电极81以及负电极91的长度和电源11给正电极81以及负电极91供电的频率的时候要考虑周全。基于此，本申请提供的一种示例中，所述电源，还用于基于预设频率为杀毒灭菌器进行供电。

其中，所述预设频率，与所述杀毒灭菌器的杀毒灭菌空间的长度、以及空气在所述杀毒灭菌空间内的移动速度相关；

所述预设频率的取值，大于空气在所述杀毒灭菌空间内的移动速度与杀毒灭菌空间的长度相除的结果。

具体来说，不同的应用场景中，外壳1的尺寸会不同，电源11要根据外壳1的尺寸给出相应的电压、电流和频率的数值，也就是说对不同型号的产品，电源11给出的电压、电流和频率的数值也不同。在生产过程中，会考虑温度、湿度、环境压力、绝缘材料、需要处理的空气流量、长 2、高4的尺寸等等诸多因素，产生出很多个型号，对于每一个不同型号的产品，电源11都会提供不同的电压、电流和频率的数值，鉴于此种情况，本申请实施例不限定电源11给出的具体的电压、电流和频率的数值，而是给出电压、电流的范围和频率的计算的方法，具体说明如下：

设：L为外壳1中电场10的长度，因为正电极81以及负电极91是小于外壳1中的长度2，所以L＜外壳1中的长度2；V为空气7通过外壳1中时的速度；T为空气7通过外壳1中电场10的时长；F(也就是所述预设频率)为在一秒钟内电源11给正电极81以及负电极91完整的供电的次数。由于V＝L/T， F＝1/T，由此可以推导出F＝V/L Hz，为提高保险系数实际应用中F＞V/L。

本申请可以应用在很多场景中，分别举例来说：

如将本申请应用在口罩的场景时，要处理的空气7的流量很小，要将等离子杀毒灭菌装置12做的非常小，高度4的数值相应的也很小。

或者，用在油漆车间的等离子清除有机物处理器的场景时，要处理的空气 7的流量稍微大一些，那么等离子杀毒灭菌装置13也会稍微大一些，高度4的数值也相应加大。

用在办公室、或者居住房屋的场景时，要处理的空气7的流量更大，高度 4的数值相应更大。

用在更大的空间中，比如商场、机场等场景时，要处理的空气7的流量巨大，高度4的数值相应增加很多。

本实施例提供的装置应用的场景不同，空气流量、温度、气压、气体成分、电极材料以及长宽高2、3、4的数值都会不同，根据空气流量、温度、气压、气体成分、电极材料以及高度4的大小这些数值的变化，电压也要随之调整。其它条件确定后，高度4越小，电源11为正电极81以及负电极91施加的电压就越低，4越大，电源11为正电极81以及负电极91施加的电压也越高，电压调整的范围在0.1kV到1000kV之间。根据空气流量、温度、气压、气体成分、电极材料以及4的大小这些数值的变化，电流也要随之调整，其它条件确定后， 4越小，电源11为正电极81以及负电极91施加的电流就越小，4越大，电源 11为正电极81以及负电极91施加的电流也越大，电流调整的范围在0.01mA 到10A之间。根据空气流量、温度、气压、气体成分、电极材料以及4大小这些数值的变化，11施加在正电极81以及负电极91上电压和电流的数值需要同时调整才能达到理想的效果，电压调整的范围在0.1kV到1000kV之间，电流调整的范围在0.01mA到10A之间，产生等离子的能量要在0.1eV至30eV之间。

还需要指出的是，所述至少一个杀毒灭菌器为至少两个杀毒灭菌器；

其中，所述至少两个杀毒灭菌器为并行排列；或者所述至少两个杀毒灭菌器之间串行排列。

将施加在正电极81以及负电极91上的电压、电流调整到最大，4的数值也不会无限制地加大，所以说高度4是有限制的，相应地所处理的空气流量也是有限制的，如果要处理空气的流量比较大，可以将多个杀毒灭菌器如图9所示排列组合，处理的空气流量越大，杀毒灭菌器的数量就越多。

Claims (10)

1.一种等离子杀毒灭菌装置，其特征在于，所述装置包括：电源以及至少一个杀毒灭菌器；所述杀毒灭菌器包括外壳、杀毒灭菌空间；所述杀毒灭菌器的外壳至少包括：第一面以及第二面；所述第一面以及第二面在与第一方向上的截面所形成的两条线之间相互平行；所述杀毒灭菌器的第一面设置正电极，所述杀毒灭菌器的第二面设置负电极；其中，

所述杀毒灭菌器，用于在所述第一面的正电极以及所述第二面的负电极通电时，形成等离子场，通过所述等离子场对所述杀毒灭菌空间内的空气进行杀毒灭菌；

所述电源，用于为所述至少一个杀毒灭菌器的所述正电极以及所述负电极供电。

2.根据权利要求1所述的一种等离子杀毒灭菌装置，其特征在于，

所述正电极包括绝缘层以及覆盖在绝缘层上的正电极导体；所述负电极包括绝缘层以及覆盖在绝缘层上的负电极导体；

其中，所述正电极导体，由以下之一组成：至少壹个金属丝、至少壹个金属片、金属网、导电涂层；

所述负电极导体，由以下之一组成：至少壹个金属丝、至少壹个金属片、金属网、导电涂层。

3.根据权利要求2所述的一种等离子杀毒灭菌装置，其特征在于，绝缘层的绝缘材料为高分子聚合物、玻璃或陶瓷；

所述绝缘层的厚度大于等于10微米、且小于等于10厘米。

4.根据权利要求2所述的一种等离子杀毒灭菌装置，其特征在于，

所述至少两个正电极导体之间相互平行；所述至少两个负电极导体之间相互平行；

所述正电极导体与所述负电极导体在与所述杀毒灭菌器的第一面平行的投影面上所形成的角度大于等于0度、且小于等于90度。

5.根据权利要求1所述的一种等离子杀毒灭菌装置，其特征在于，所述电源，用于提供电压和/或电流以产生等离子；

其中，所述电压的范围为大于等于0.1千伏kV、且小于等于1000kV；

所述电流的范围为：大于等于0.01毫安mA、且小于等于10A；

所述等离子能量的范围为：大于等于0.1电子伏特eV。

6.根据权利要求5所述的一种等离子杀毒灭菌装置，其特征在于，

所述电源，还用于基于预设频率为杀毒灭菌器进行供电。

7.根据权利要求6所述的一种等离子杀毒灭菌装置，其特征在于，

所述预设频率，与所述杀毒灭菌器的杀毒灭菌空间的长度、以及空气在所述杀毒灭菌空间内的移动速度相关；

所述预设频率的取值，大于空气在所述杀毒灭菌空间内的移动速度与杀毒灭菌空间的长度相除的结果。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种等离子杀毒灭菌装置，其特征在于，所述杀毒灭菌器的外壳在第一方向上的截面呈长方形。

9.根据权利要求8所述的一种等离子杀毒灭菌装置，其特征在于，

所述杀毒灭菌器的第一面以及第二面为平面；

或者，所述杀毒灭菌器的第一面以及第二面为曲面。

10.根据权利要求8所述的一种等离子杀毒灭菌装置，其特征在于，所述至少一个杀毒灭菌器为至少两个杀毒灭菌器；

其中，所述至少两个杀毒灭菌器为并行排列；或者所述至少两个杀毒灭菌器之间串行排列。

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