CN216673374U - 等离子发生装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种等离子发生装置，包括进气口(10)、出气口(20)和位于所述进气口(10)和所述出气口(20)之间的等离子放电部(30)，所述等离子发生装置还包括设置在所述进气口(10)和所述出气口(20)之间的匀气部(40)，所述匀气部(40)形成有供气流通过的匀气腔(41)，气体在所述匀气腔(41)内的任意两个流动路径的长度的差值不大于气体在所述匀气腔(41)内的任意一个流动路径的长度的15％。根据本申请的等离子发生装置结构简单，且制备物浓度高，能量损耗小。

Description

等离子发生装置

技术领域

本申请涉及等离子发生器领域，尤其涉及一种等离子发生装置。

背景技术

等离子发生技术一般采用正负高压电极板，通过将穿过两极板间的气体电离而激发产生新的气体分子或离子。此技术在例如臭氧发生器和负离子发生器的制备中得到广泛应用。

等离子发生技术目前仍存在多种不足，如发生效率不高，能量损耗大，即正负高压电极板间放电产生的能量只有少部分做功用于产生新的气体分子或离子，大部分能量将转化为热量而损耗。造成上述现象的原因之一是极板间气体流动不均匀，部分区域流量过高、还有部分区域流量过低，这会导致部分区域放电不充分，从而造成能量的损耗。

专利公开CN106032269A公开了一种臭氧发生器，其具有气体通道，进气口和出气口分别设置在气体通道的两端。气体从进气口进入，沿着气体通道通过放电腔体，然后进入另一侧的气体通道后从出气口排出。由于气体的流动遵循“在起点和终点固定的情况下，沿最短路径的流量最高，沿最长路径的流量最低”的规律，即，在起点和终点不变的情况下，最短路径的流量最高，因此在气体通道和放电腔体内部，靠近进气口和出气口的区域气体流量高、流速快，而远离进气口和出气口的区域则相反。这会造成在放电腔体内气体流速不均匀，产生的臭氧浓度和放电效率均不高。

实用新型内容

本申请的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种等离子发生装置。

本申请提供一种等离子发生装置，其包括进气口、出气口和位于所述进气口和所述出气口之间的等离子放电部，其中，

所述等离子发生装置还包括设置在所述进气口和所述出气口之间的匀气部，所述匀气部形成有供气流通过的匀气腔，

气体在所述匀气腔内的任意两个流动路径的长度的差值不大于气体在所述匀气腔内的任意一个流动路径的长度的15％。

在至少一个实施方式中，气体在所述匀气腔内的任意两个流动路径的长度相等。

在至少一个实施方式中，气所述匀气部设置在所述出气口与所述等离子放电部之间。

在至少一个实施方式中，气所述匀气部设置在所述进气口与所述等离子放电部之间。

在至少一个实施方式中，气所述匀气部配置为使得所述等离子发生装置内任意位置的气体流量和气体流速均相等。

在至少一个实施方式中，气所述匀气部包括设置在所述匀气腔内的导流板，所述导流板将所述匀气腔的匀气腔入口和匀气腔出口间隔开，所述导流板包括转向边缘，该转向边缘用于使流过所述匀气腔的气流在该转向边缘处改变流动方向。

在至少一个实施方式中，气所述导流板的所述转向边缘呈弧形、或者包括等腰三角形的两个斜边、或者包括等腰梯形的两个斜边和一个短边，

对于与所述进气口相接的所述匀气部，越远离所述进气口，所述导流板的所述转向边缘距离所述匀气腔出口越近，并且/或者

对于与所述出气口相接的所述匀气部，越远离所述出气口，所述导流板的所述转向边缘距离所述匀气腔入口越近。

在至少一个实施方式中，气所述匀气腔包括多个匀气通道，多个所述匀气通道的长度相等。

在至少一个实施方式中，气所述进气口与所述等离子放电部之间不设置所述匀气部，并且，所述进气口在垂直于气体流动方向上的截面积不小于所述放电部的用于进气的进气端在垂直于气体流动方向上的截面积。

在至少一个实施方式中，气所述放电部形成有放电腔，所述放电腔的进气端和出气端在垂直于气体流动方向上的截面积相等。

根据本申请的等离子发生装置结构简单，且制备物浓度高，能量损耗小。

附图说明

图1是根据本申请的第一实施方式的等离子发生装置的剖视图。

图2是图1的主视图。

图3是图1中的与进气口相连的匀气部的放大的示意图。

图4是图3中的匀气部中气体流动路径的示意图。

图5是根据本申请的第二实施方式的等离子发生装置的剖视图。

图6是图5的主视图。

图7至图11分别是根据本申请的第三实施方式至第七实施方式的等离子发生装置的剖视图。

图12是图11的主视图。

图13是根据本申请的第八实施方式的等离子发生装置的主视示意图。

图14是根据本申请的第九实施方式的等离子发生装置的主视示意图。

附图标记说明：

10进气口；20出气口；30放电部；31放电腔；32高压电极；33地电极；301进气端；302出气端；

40匀气部；41匀气腔；42导流板；410转向间隙；411匀气腔入口；412匀气腔出口；41a匀气通道。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

参照图1至图14，介绍根据本申请的等离子发生装置。除非特别说明，参照图1和图2，L表示等离子发生装置的长度方向，W表示等离子发生装置的宽度方向，D表示等离子发生装置的厚度方向。

(第一实施方式)

首先参照图1至图4，介绍根据本申请的第一实施方式的等离子发生装置。

根据本实施方式的等离子发生装置包括进气口10、出气口20、放电部30和匀气部40。

气体从进气口10进入等离子发生装置，放电部30对等离子发生装置内的气体放电而产生反应气体，反应气体由出气口20流出等离子发生装置。

在本实施方式中，匀气部40有两个，一个匀气部40位于进气口10和放电部30之间，另一个匀气部40位于放电部30和出气口20之间。匀气部40用于使得等离子发生装置内各处的气体流量和流速差异较小、甚至相等。

放电部30具有缝隙状的放电腔31，其中缝隙状表现为放电腔31在厚度方向D上具有较小的尺寸。放电腔31在厚度方向D上的两侧分别为高压电极32和地电极33。通过加载在高压电极32和地电极33之间的高频高电压，能使放电腔31内的气体获得能量从而激发产生新的气体。

放电腔31在长度方向L上的两端分别为进气端301和出气端302。进气端301的截面积与出气端302的截面积相等。

优选地，在长度方向L上的不同位置，放电腔31在宽度方向W上的尺寸均相等，即，进气端301的宽度、出气端302的宽度和放电腔31的中部的宽度均相等，整个放电腔31呈扁平的大致矩形状。

以位于进气口10和放电部30之间的匀气部40为例，介绍本实施方式的匀气部40。位于出气口20和放电部30之间的匀气部40与上述靠近进气口10的匀气部40是对称的，在此不做赘述。

匀气部40形成有匀气腔41，匀气腔入口411与进气口10相连，匀气腔出口412与放电腔31的进气端301相连。匀气腔入口411与进气口10的截面积大致相等，或者，匀气腔入口411与进气口10形成为一体；匀气腔出口412与进气端301的截面积大致相等，或者，匀气腔出口412与进气端301形成为一体。

结合图3和图4，匀气腔41内设有导流板42，导流板42将匀气腔入口411与匀气腔出口412间隔开，使得进入匀气腔41的气体需要沿着导流板42流动至导流板42的转向边缘后发生转向。导流板42的转向边缘与匀气腔41的外壁之间形成缝隙状的转向间隙410。

由于在起点和终点固定的情况下，气体沿最短路径的流量最高，沿最长路径的流量最低，或者可以简单地认为，气体将沿最短路径在起点和终点之间流动。

导流板42的设置使得气体在匀气腔41内的流动分成两个阶段，第一阶段是从匀气腔入口411流至转向间隙410，第二阶段是从转向间隙410流至匀气腔出口412。

将匀气腔入口411与转向间隙410上某一点之间的距离用a(例如为a1、a2、a3……aN)表示，将匀气腔出口412与转向间隙410上某一点之间的距离用b(例如为b1、b2、b3……bN)表示，则气体沿某一流动路径流过匀气腔41的所经历的长度为a+b。

参照图4，由于匀气腔入口411的截面积较小，可以简化为点状；而匀气腔出口412呈狭长状，可以简化为线状。对于例如经过点N而流过匀气腔41的气流，气流在第一阶段的路径可以近似为连接匀气腔入口411和点N的线段，其长度为aN，气流在第二阶段的路径可以近似为从点N向线状的匀气腔出口412所作的垂线段，其长度为bN。由此，经过点N而流过匀气腔41的气流的流动路径长为aN+bN。

在本实施方式中，导流板42的边缘呈弧形，对于图4所示的与进气口10相接的匀气部40，越远离进气口10，导流板42的边缘距离匀气腔出口412越近，并且，对于图4所示的转向间隙410上的每一个点，经过上述每一个点的气流路径的长度满足下式：

a1+b1＝a2+b2＝a3+b3＝……＝aN+bN。

即，气体在匀气腔41内的任意两个流动路径的长度相等。

由此，可以近似认为，匀气腔41内任意位置的气体流量和气体流速均相等。又由于放电腔31的进气端301和出气端302均连接一个匀气腔41，而进气端301与出气端302在垂直于气体流动方向上的截面积相等，因此，可以近似认为，放电腔31内任意位置的气体流量和气体流速均相等。从而根据本申请的设有匀气部40的等离子发生装置能提高等离子发生效率，减少能量损耗。

在图示的示例中，进气端301和出气端302沿着宽度方向W延伸，进气端301为直线状，或者称为条状，出气端302也为直线状，或者称为条状。导流板42为大致圆板的一部分(小于半圆的小半圆形状)，其为一段弧线和连接该弧线的两端的直线限定的部分。匀气腔出口412靠近并沿着该导流板42的直边延伸，转向间隙410沿着该导流板42的弧线边(转向边缘)延伸。匀气腔入口411靠近导流板42的直边并且位于导流板42的对称线(即在宽度方向W上的中间位置)上。

可以理解，导流板42或者匀气腔41不限于上述小半圆形状。而是还可以为例如等腰三角形形状，等腰三角形的两个斜边代替上述弧线边限定转向间隙410的形状，即等腰三角形的两个斜边形成转向边缘；或者，还可以为例如等腰梯形形状，等腰梯形的两个斜边和一个短边代替上述弧线边限定转向间隙410的形状，即等腰梯形的两个斜边和一个短边形成转向边缘。

(第二实施方式)

参照图5和图6，介绍根据本申请的第二实施方式的等离子发生装置。第二实施方式是第一实施方式的变型，两个实施方式中相同或相似的技术特征使用相同的附图标记，并省略对这些技术特征的详细说明。

本实施方式中，进气口10在垂直于气体流动方向上的截面积大于或者等于进气端301在垂直于气体流动方向上的截面积，因此进气口10处的气压不大于进气端301处的气压，从进气口10流至进气端301的气体流动不容易发生不均匀现象。应当理解，图6中各部件的尺寸比例并非用于显示等离子发生装置的各部件的实际尺寸比例，例如，为满足在气体流动方向上进气口10的面积大于或者等于进气端301的面积，装置在宽度方向W上的尺寸可以是非常小的。

因此，在本实施方式中，进气口10直接与进气端301相连，二者之间不设置匀气部40。本实施方式只在出气口20和出气端302之间设置匀气部40。

(第三至第七实施方式)

图7示出了本申请的等离子发生装置的第三实施方式，图8示出了本申请的等离子发生装置的第四实施方式，图9示出了本申请的等离子发生装置的第五实施方式，图10示出了本申请的等离子发生装置的第六实施方式，图11和图12示出了本申请的等离子发生装置的第七实施方式，这些实施方式均是第一实施方式的变型，在此作简要介绍。

参照图7，第三实施方式的等离子发生装置具有两个放电部30，这两个放电部30对称地设置且共用一个高压电极32。每个放电部30各对应一组进气口10和出气口20，即，在本实施方式中，有两个进气口10和两个出气口20。

参照图8，第四实施方式与第一实施方式的区别主要在于匀气部40的设置方向。在本实施方式中，匀气腔41(或者说导流板42)与放电腔31相垂直地设置。进气口10和出气口20的开放方向沿等离子发生装置的长度方向L。

参照图9，第五实施方式是第四实施方式和第一实施方式的变型，在本实施方式中，两个匀气部40中的一个按第一实施方式设置、另一个按第四实施方式设置，其中，与进气口10相连的匀气部40的匀气腔41与放电腔31相垂直地设置，与出气口20相连的匀气部40的匀气腔41与放电腔31平行地设置。进气口10的开放方向沿等离子发生装置的长度方向L，出气口20的开放方向沿等离子发生装置的厚度方向D。

参照图10，第六实施方式是第一实施方式和第三实施方式的变型。在本实施方式中，放电部30有两个，这两个放电部30对称地设置且共用一个高压电极32；并且，两个放电部30的放电腔31是相通的。或者说，高压电极32设置在放电腔31的中部，且高压电极32将进气端301和出气端302间隔开，高压电极32只在长度方向L上的远离进气端301的另一端与放电腔31的外壁之间留有间隙G，使得进入放电腔31的气体需要沿着高压电极32流动、并在间隙G处发生转向。本实施方式的等离子发生装置使用一个进气口10和一个出气口20，进气口10和出气口20关于高压电极32对称。

参照图11和图12，第七实施方式是第一实施方式的变型。在本实施方式中，进气口10和出气口20的开放方向沿等离子发生装置的宽度方向W设置，进气方向、出气方向均与气流在放电腔31内的流动方向相垂直。

(第八实施方式)

参照图13，介绍根据本申请的第八实施方式的等离子发生装置。本实施方式与第一实施方式的区别主要是匀气部40的配置方式。

本实施方式中，匀气部40的匀气腔41包括多个匀气通道41a，至少部分匀气通道41a的路径走向是曲折的，以使得同一个匀气部40的位于不同位置的多个匀气通道41a的长度相等。

例如，对于图13中与进气口10相连的匀气部40，其包括的多个匀气通道41a的两端分别连接进气口10和进气端301。进气口10较小，被简化为点状；进气端301较大，被简化为线状。连接进气口10和进气端301的多个匀气通道41a形成为辐射状。在图13中，位于宽度方向W上中部的匀气通道41a的两端之间的直线距离较小，而位于宽度方向W上两端的匀气通道41a的两端之间的直线距离较大。上述两端之间直线距离越小的匀气通道41a的路径走向越曲折，以使得这些匀气通道41a具有相同的长度。

(第九实施方式)

参照图14，介绍根据本申请的第九实施方式的等离子发生装置。

本实施方式中的匀气部40的匀气腔41呈扁平的大致三角形形状。该匀气部40虽然不能实现内部各处气流的完全匀速，但是相比于不设置匀气部40的等离子发生装置，根据本实施方式的等离子发生装置能减小各处气流的流量差和流速差。

例如，对于匀气部40内靠近三角形的匀气腔41的中部的流动路径，其长度较短；对于匀气部40内靠近三角形的匀气腔41的两个斜边的流动路径，其长度较长。三角形的匀气腔41在长度方向L上的尺寸越大，则上述两个路径的长度差越小，因此，通过调整匀气腔41的形状和尺寸，可以使得流过匀气部40的气流在各处的流量差和流速差都较小。

优选地，匀气腔41的设计满足：气体在匀气腔41内的任意两个流动路径的长度的差值不大于任意一个流道路径的长度的15％。

应当理解，上述实施方式及其部分方面或特征可以适当地组合。

本申请至少具有以下优点中的一个优点：

(i)根据本申请的等离子发生装置结构简单，能使得气体在放电部的流动更加均匀，有利于提高放电部的工作效率。

(ii)由于气体在等离子发生装置内的流动均匀，能防止或减轻放电部内的局部热量积聚而导致的散热不匀现象。

当然，本申请不限于上述实施方式，本领域技术人员在本申请的教导下可以对本申请的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本申请的范围。例如：

对于例如具有根据本申请的第一至第八实施方式的结构的等离子发生装置，其匀气腔41也可以不设计成内部任意两个流动路径的长度均相等，而是使得任意两个流动路径的长度的差值较小，例如匀气腔41内的任意两个流动路径的长度的差值不大于任意一个流道路径的长度的15％。

Claims (10)

1.一种等离子发生装置，其包括进气口、出气口和位于所述进气口和所述出气口之间的等离子放电部，其特征在于，

所述等离子发生装置还包括设置在所述进气口和所述出气口之间的匀气部，所述匀气部形成有供气流通过的匀气腔，

气体在所述匀气腔内的任意两个流动路径的长度的差值不大于气体在所述匀气腔内的任意一个流动路径的长度的15％。

2.根据权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，气体在所述匀气腔内的任意两个流动路径的长度相等。

3.根据权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，所述匀气部设置在所述出气口与所述等离子放电部之间。

4.根据权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，所述匀气部设置在所述进气口与所述等离子放电部之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的等离子发生装置，其特征在于，所述匀气部配置为使得所述等离子发生装置内任意位置的气体流量和气体流速均相等。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的等离子发生装置，其特征在于，所述匀气部包括设置在所述匀气腔内的导流板，所述导流板将所述匀气腔的匀气腔入口和匀气腔出口间隔开，所述导流板包括转向边缘，该转向边缘用于使流过所述匀气腔的气流在该转向边缘处改变流动方向。

7.根据权利要求6所述的等离子发生装置，其特征在于，所述导流板的所述转向边缘呈弧形、或者包括等腰三角形的两个斜边、或者包括等腰梯形的两个斜边和一个短边，

对于与所述进气口相接的所述匀气部，越远离所述进气口，所述导流板的所述转向边缘距离所述匀气腔出口越近，并且/或者

对于与所述出气口相接的所述匀气部，越远离所述出气口，所述导流板的所述转向边缘距离所述匀气腔入口越近。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的等离子发生装置，其特征在于，所述匀气腔包括多个匀气通道，多个所述匀气通道的长度相等。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的等离子发生装置，其特征在于，所述进气口与所述等离子放电部之间不设置所述匀气部，并且，所述进气口在垂直于气体流动方向上的截面积不小于所述放电部的用于进气的进气端在垂直于气体流动方向上的截面积。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的等离子发生装置，其特征在于，所述放电部形成有放电腔，所述放电腔的进气端和出气端在垂直于气体流动方向上的截面积相等。

Images