等离子体发生装置和产生等离子体活化雾的静电喷雾器

1.本发明属于等离子体应用技术领域，具体涉及一种等离子体发生装置及静电喷雾器。


背景技术：

2.等离子体(plasma)，是由部分电子被剥夺后的原子、原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体。等离子体产生反应性化学物质，富含大量活性自由基、中性粒子、氧离子、羟基等活性粒子(rons)，例如，羟基自由基(oh)，一氧化二氮(n2o)，一氧化氮(no)，臭氧(o3)，超氧化物(o2)。
3.等离子体是由离子、电子和中子粒子集合组成的电离气体，属于固、液、气三态之外的第四种物质状态，整体呈电中性，具有优良的广谱杀菌特性，可以直接作用于生物组织表面。
4.低温等离子体与水溶液相互作用时，将生成多种活性氧自由基和活性氮自由基。自由基使得等离子体活化水溶液具有较高的氧化还原电位，表现出较强的氧化能力。等离子体与水溶液媒质接触反应，可制备等离子体活化水(plasma-activated water，paw)。利用等离子体制备等离子体活化水，可将气相中多种rons转化为液相中的长寿命离子、自由基和活性成分，克服了等离子体中活性粒子消散迅速的局限。
5.等离子体活化水是通过在水中或水表面进行大气压低温等离子体放电处理后而获得富含活性氧成分的水溶液。将等离子体活化水作为中间媒质对物品进行间接杀菌处理，对多种致病菌具有良好的杀灭效果，且溶液处理均匀性和流动性好。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种等离子体发生装置，用于提高等离子体活化水的雾化性能。
7.本技术提供一种等离子体发生装置，所述装置包括：壳体，壳体的一端与喷头连接，所述壳体内设有等离子发生器；所述等离子发生器呈平板状介质阻挡放电结构；所述等离子发生器包括介质层、地电极和高压电极，所述地电极朝向所述喷头一侧；所述等离子体发生器设置有通孔，所述通孔依次贯穿所述地电极、所述介质层和所述高压电极；所述地电极为风叶结构，所述地电极连接电机的转轴，所述转轴穿过所述通孔。
8.在一个实施例中，所述电机的转轴和接地端通过导电滑环接触连接。这里，导电滑环是用于为位置固定的器件与位置旋转变化的器件提供电源和信号传输的器件。
9.在上述方案中，风叶结构的地电极在转动的过程中，可以形成气流，气流可以将等离子活化气体扩散至雾化室。风叶状电极在转动的过程中，可以对腔体中的气体搅拌，搅拌过程可以对未活化的气体击穿，产生更多的等离子活化气体。
10.在一个实施例中，所述等离子体发生器呈圆盘状；所述等离子体发生器包括盘面和外轮廓面；所述等离子体发生器的外轮廓面和所述壳体的内壁形成间隙配合；所述通孔
和所述喷头中的气流通道同轴。
11.在一个实施例中，所述地电极的一侧表面和介质层的最小间距d小于预设值d0。这里d0可以是产生等离子体放电时的最大击穿距离。
12.在一个实施例中，所述喷头的进液口与水箱连接。
13.本技术提供一种静电喷雾器，包括上述的等离子体发生装置，所述雾化室内设置有高压静电发生器；所述高压静电发生器呈环状结构，所述高压静电发生器位于所述喷嘴和进液口之间。
14.在上述方案中，高压静电发生器的外表面和雾化室的出风口的内表面形成间隙配合。设备工作时，高压静电发生器和雾化室间等效于接入一高压电源。根据感应充电原理，雾化室内的雾态等离子体将带上正电荷，在电场力和气流的作用下从喷头喷出，在定向运动过程中相互排斥，形成细小且分布均匀的雾滴，雾滴均匀吸附于物体表面。
15.本技术提供一种静电喷雾器，所述装置包括壳体，所述壳体的一端与喷头连接，所述壳体内设有等离子发生器；所述等离子发生器呈平板状介质阻挡放电结构；所述等离子发生器包括：石英管、地电极和高压电极；所述石英管通过定位件固定在所述壳体内；所述石英管的出风口与雾化室连通；所述地电极包覆在所述石英管的外表面，所述高压电极放置在石英管管内。
16.在一个实施例中，上述石英管朝向所述雾化室的一端呈锥形开口结构。
17.在一个实施例中，上述石英管的进风口连接送风机构或者增压泵，所述雾化室的进液口连接水箱。
18.在一个实施例中，上述高压电极包括螺旋状结构部分和针状尖端部分，所述螺旋状结构部分设置在石英管内，针状尖端部分延伸于雾化室。
19.(1)本发明提供的等离子体发生装置，其风叶状地电极在转动的过程中，可以形成气流，气流可以将等离子活化气体扩散至雾化室。风叶状电极在转动的过程中，可以对腔体中的气体搅拌，搅拌过程可以对未活化的气体击穿，产生更多的等离子活化气体。
20.(2)本发明提供的静电喷雾器，在喷嘴部分增加高压电场，使等离子体射流距离增长，高压气流和高压电场的双重作用下，等离子体喷射距离更远，产生效率更高。
21.(3)本发明提供的静电喷雾器，等离子体活化溶液形成的雾滴带有同种电荷，在定向运动过程中相互排斥，形成细小且分布均匀的雾滴，雾滴均匀吸附于物体表面，可以提高等离子体活化水的雾化性能，适用于不规则物体表面的消杀清洁。
附图说明
22.图1为本技术实施例提供的等离子体发生装置的一个实施例的结构图；
23.图2为本技术实施例提供的介质阻挡放电结构的示意图；
24.图3为本技术实施例提供的静电喷雾器的一个实施例的结构图；
25.图4为本技术实施例提供的静电喷雾器的另一个实施例的结构图；
26.图5为本技术实施例提供的静电喷雾器的另一个实施例的结构图；
27.图6为本技术实施例提供的图5的另一个方向的结构示意图；
28.图7为本技术实施例提供的图5中的等离子发生器的示意图；
29.图8为本技术实施例提供的图5中的喷头示意图。
30.其中:1、壳体；2、喷头；3、介质层；4、地电极；5、高压电极；6、雾化室；7、进液口；8、手柄；9、水箱；10、高压静电发生器；11、石英管；12、定位件；13、增压泵。
具体实施方式
31.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
32.在相关技术中，静电喷雾器在产生静电喷雾时，水溶液未经过等离子活化处理，因此，雾滴的溶液不含有等活性自由基、中性粒子、氧离子、羟基等活性粒子(rons)，难以将等离子体活化水作为中间媒质对物品进行间接杀菌处理。
33.现有的等离子体发生器在产生等离子体活化水时，介质阻挡放电装置产生等离子体活性物质，经由沸石通入水中。然而，未考虑对等离子体活化水进行雾化，在等离子体活化水未形成静电喷雾的情况下，无法在静电作用下均匀附着在不规则物体表面。
34.本技术提供一种等离子体发生装置，装置包括：壳体1，壳体1的一端与喷头2连接，壳体1内设有等离子发生器；等离子发生器呈平板状介质阻挡放电结构；等离子发生器包括介质层3、地电极4和高压电极5，地电极4朝向喷头2一侧；等离子体发生器设置有通孔，通孔依次贯穿地电极4、介质层3和高压电极5；地电极4为风叶结构，地电极4连接电机的转轴，转轴穿过通孔。
35.在一个实施例中，电机的转轴和接地端通过导电滑环接触连接。这里，导电滑环是用于为位置固定的器件与位置旋转变化的器件提供电源和信号传输的器件。
36.在上述方案中，风叶结构的地电极在转动的过程中，可以形成气流，气流可以将等离子活化气体扩散至雾化室。风叶状电极在转动的过程中，可以对腔体中的气体搅拌，搅拌过程可以对未活化的气体击穿，产生更多的等离子活化气体。
37.在一个实施例中，等离子体发生器呈圆盘状；等离子体发生器包括盘面和外轮廓面；等离子体发生器的外轮廓面和壳体的内壁形成间隙配合；通孔和喷头2中的气流通道同轴。
38.在一个实施例中，喷头2包括雾化室6和喷嘴；雾化室与壳体1连通，雾化室和壳体1的连接部呈喇叭状腔体；喇叭状腔体靠近雾化室一侧形成收缩口；收缩口和喷嘴间设置有雾化室6，雾化室6的侧壁设有进液口7。
39.在一个实施例中，地电极的一侧表面和介质层的最小间距d小于预设值d0。这里，d0可以是产生等离子体放电时的最大击穿距离。
40.在一个实施例中，喷头的进液口8与水箱9连接。
41.本技术提供一种静电喷雾器，包括上述的等离子体发生装置，雾化室6内设置有高压静电发生器10；高压静电发生器10呈环状结构，高压静电发生器10位于喷嘴和进液口7之间。
42.在上述方案中，高压静电发生器的外表面和雾化室的出风口的内表面形成间隙配
合。设备工作时，高压静电发生器和雾化室间等效于接入一高压电源。根据感应充电原理，雾化室内的雾态等离子体将带上正电荷，在电场力和气流的作用下从喷头喷出，在定向运动过程中相互排斥，形成细小且分布均匀的雾滴，雾滴均匀吸附于物体表面。
43.本技术提供一种静电喷雾器，装置包括壳体1，壳体1的一端与喷头2连接，壳体1内设有等离子发生器；等离子发生器呈平板状介质阻挡放电结构；等离子发生器包括：石英管11、地电极4和高压电极5；石英管11通过定位件12固定在壳体1内；石英管11的出风口与雾化室6连通；地电极4包覆在石英管11的外表面，高压电极5放置在石英管11管内。
44.在一个实施例中，上述石英管11朝向雾化室6的一端呈锥形开口结构。
45.在一个实施例中，上述石英管11的进风口连接送风机构或者增压泵13，雾化室6的进液口7连接水箱9。
46.在一个实施例中，上述高压电极5包括螺旋状结构部分和针状尖端部分，螺旋状结构部分设置在石英管11内，针状尖端部分延伸于雾化室6。
47.参见图1和图2，一种等离子体发生装置，包括壳体1，壳体1的一端与喷头2连接，壳体1内设有柱状腔体，柱状腔体内设置有介质层3，介质层3的两侧分别设有地电极4和高压电极5，地电极4位于靠近喷头2一侧；介质层3和高压电极5均为圆盘结构，两个圆盘结构设置在柱状腔体的径向截面上，介质层3和高压电极5的中心设有通孔；地电极4为风叶结构，地电极4连接转轴，转轴穿过通孔，转轴带动地电极4转动。
48.在示例中，喷头2的两端呈喇叭状腔体，其中一个喇叭状腔体与壳体1的柱状腔体连通，另一个喇叭状腔体为喷嘴；两个喇叭状腔体之间设有通道，该通道为雾化室6，通道的侧壁设有进液口7。
49.在一个实施例中，壳体1内设有电机，电机位于高压电极一侧，电机带动地电极4转动。电机的转轴与地电极所在平面垂直，电机的转轴与气流通道的轴线同轴。喷头2的进液口7与水箱9连接。
50.在示例中，风叶状电极在转动的过程中，可以形成气流，气流可以将等离子活化气体扩散至雾化室。风叶状电极在转动的过程中，可以对腔体中的气体搅拌，搅拌过程可以对未活化的气体击穿，产生更多的等离子活化气体。雾化室内气流加速的同时气压减小，在进液口7形成负压，水箱9中的水经导管从进液口7以雾状的形式进入雾化室，与等离子体结合形成等离子体活化雾雾态等离子体。
51.在一个实施例中，壳体1上远离喷头2一端连接有手柄8，方便操作人员手持。
52.在一个实施例中，地电极4的一侧表面和介质层3的最小间距d小于预设值d0，d0为产生等离子体放电时的最大击穿距离。
53.本公开实施例提供一种静电喷雾器，参见图3，包括上述的等离子体发生装置，在雾化室6内设置有高压静电发生器10，高压静电发生器10呈环状结构，高压静电发生器10位于喷嘴和进液口7之间。
54.在示例中，高压静电发生器的外表面和雾化室的出风口的内表面形成间隙配合。静电喷雾器工作时，高压静电发生器和雾化室间等效于接入一高压电源。根据感应充电原理，雾化室内的雾态等离子体将带上正电荷，在电场力和气流的作用下从喷头喷出，在定向运动过程中相互排斥，形成细小且分布均匀的雾滴，雾滴均匀吸附于物体表面。
55.本公开实施例提供一种静电喷雾器，参见图4，包括壳体1，壳体1的一端与喷头2连
接，壳体1内设有柱状腔体，喷头2的两端呈喇叭状腔体，其中一个喇叭状腔体与壳体1的柱状腔体连通，另一个喇叭状腔体为喷嘴；两个喇叭状腔体之间设有通道，该通道为雾化室6，通道的侧壁设有进液口7。
56.在示例中，柱状腔体内设置有石英管11，石英管11通过圆盘状的定位件12固定在柱状腔体内，圆盘状定位件的中心设置有定位孔。石英管11贯穿圆盘状定位件中心设置的定位孔，石英管11的外表面和定位孔的内表面形成间隙配合。
57.在示例中，石英管11的一端与雾化室6连通，另一端为进风口，与柱状腔体连通；石英管11作为介质阻挡层，地电极4包覆在石英管11的外表面，高压电极5放置在石英管11管内；高压电极5包括螺旋状结构部分和针状尖端部分，螺旋状结构部分设置在石英管11内，针状尖端部分伸入雾化室6。石英管11的进风口连接送风机构或者增压泵13，雾化室6的进液口7连接水箱9。
58.在示例中，高压电极、介质阻挡层、地电极构成介质阻挡放电结构，石英管介质阻挡层。在介质阻挡放电结构中，高压电极和地电极被绝缘电介质隔开，当高压电极和地电极间施加高压脉冲激励时，高压电极和石英管间的气体会被击穿而形成低温等离子体。
59.在一个实施例中，石英管11朝向雾化室6的一端直径逐渐变小，呈锥形开口结构。壳体1上远离喷头2一端连接有手柄8。
60.在相关技术中，静电喷雾器通常通过高压直流电源，以接触充电、感应充电等方式对水雾进行静电充能，而本发明通过单极性正向脉冲交流电源的方式，对水雾进行充能，气水电路一体化设计；本发明的高压电极，螺旋状部分产生等离子体，针状尖端对水雾进行充能，使其带电。
61.参见图4，石英管的内部形成气流通道，在送风机构或者增压泵向石英管内输送气体时，高速流动的气流在雾化室中形成低压，在注水孔形成负压，储水室中的水经注水孔以雾状的形式进入雾化室，与等离子体结合形成等离子体活化雾可以向石英管内的腔体增压，在雾化室形成气流。
62.在示例中，气流在经过雾化室的时候，在负压作用下经进液口将水箱中的液体吸入雾化室，高速流动的气流在伯努利效应下，对注入雾化室的水滴产生雾化。伯努利效应适用于沿着一条流线的稳定、非黏滞、不可压缩流。在同一流质里，流速大，压强小；流速小，压强大。流体会自动从高压流向低压。
63.在示例中，静电喷雾器工作时，高压电极的尖端延伸至雾化室，这样，高压电极和雾化室间等效于接入一高压电源，高压电极的尖端等效于高压静电发生器。根据感应充电原理，雾化室内的雾态等离子体将带上正电荷，在电场力和气流的作用下从喷头喷出，在定向运动过程中相互排斥，形成细小且分布均匀的雾滴，雾滴均匀吸附于物体表面。
64.本公开实施例提供一种静电喷雾器，参见图5至图8，由等离子体发生部分、电路部分、喷头部分、供电部分、供气部分、加压部分组成，具体包括等离子体发生部分101，等离子体发生装置放置在等离子体发生部分101中；电路部分102，等离子体电源电路板、气泵电路板均放置在电路部分102中；喷头部分103；供电部分104，电池仓放置在供电部分104中；供气部分105，气泵放置在供气部分105中；导管106，连接等离子体发生装置和喷头；导管107，连接气泵和等离子体发生装置；水箱108；金属条109；导管1010，连接水箱和喷头；高压电极1011；喷头进气口1012；喷头注水孔1013；喷头雾化室1014；喷嘴1015。
65.以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。