一种振荡调控式复合等离子体放电装置

本发明属于放电装置领域，具体涉及一种振荡调控式复合等离子体放电装置。

背景技术：

1、流行性病毒具有快速复制繁殖能力，可通过飞沫、气溶胶、直接和间接接触等多种渠道传播，病毒寄宿于宿主呼吸道等系统并产生致病性危害。针对该类病毒流行性特征，阻断其空间快速传播最有效的途径就是及时、快速且有效的杀菌消毒，特别是地铁、高铁、飞机、游船、地下商超等人流密集、物品繁复且空间密闭的特殊工作环境的杀菌消毒尤为重要。

2、大气压低温等离子体可通过强电场作用将放电通道内的工作气体解离、激发、电离，其中含有大量的电子、离子、激发态活性物种和氧化性自由基团以及紫外射线等活性成分，该类活性成分可作用于病毒、细菌和真菌，透过菌体破坏其内部结构和组分，具有快速高效病菌杀灭能力，同时其仅存在于放电通道有限范围内，存活寿命短并可与周围气体分子快速复合，在杀菌消毒过程中无二次残留危害，是一种理想的杀菌消毒手段。但目前等离子体杀菌消毒技术多采用单一且固定放电结构和放电形式，为提高应用效率常与催化剂连同使用，该类技术手段具有明显应用环境和应用对象针对性，但相对也具有明显的应用条件局限性，导致了具有强杀菌消毒潜质的等离子体技术在复杂工作环境下应用效果不理想，在一定程度上限制了等离子体在杀菌消毒领域的应用和推广。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种高效、安全、可靠、可振荡调节、应用普适性强的复合等离子体放电装置。

2、本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种振荡调控式复合等离子体放电装置，包括负压过滤系统、放电模块ⅰ、放电模块ⅱ、腔壁外壳、振荡驱动模块以及通气孔道；负压过滤系统位于整个放电装置上端，最顶部为生物滤膜，生物滤膜下端风扇，风扇均匀排布于放电模块ⅰ顶部气孔垂直正上方；放电模块ⅰ由多孔电极板、柱形电极、异形板材a和异形板材b组成，其上端为多孔电极板，多孔电极板的孔洞中心均匀分布于风扇下方，孔径内开有螺纹，且固定于整个振荡调控式复合等离子体放电装置腔壁外壳上，其外置端子与驱动高压相连，柱形电极上端开有螺纹，与放电模块a上端多孔电极板孔洞同轴对应固定，该柱形电极中心贯穿，呈管状，柱形侧壁孔形镂空，柱形电极与多孔板固定，柱形电极下端与多片三角形金属薄片相连，且金属薄片均向柱形电极中心轴位置倾斜，异形板材a位于柱形电极正下端，异形板材a上表面为柱形孔洞，孔洞位置与柱形电极同轴对应，孔洞尺寸略大于柱形电极，孔洞内部均有锥形凸起，异形板材a下表面刻有矩形凹槽，凹槽位置与上表面孔洞交替错位排列，下表面凹槽和上表面孔洞均未完全贯穿异形板材a；异形板材b位于异形板材a的正下端，其整体边缘尺寸与上方异形板材a相同，两短边侧中心位置有长方体延伸，且该延伸体上有两圆孔贯穿，靠近主体位置的圆孔与弹簧杆相连同轴，另一圆孔与地线相连，使整个异形板材b连同与异形板材b相连接的板材共同构成地电极，在异形板材b中心区域有多排圆孔镂空，多孔中心位置呈线性排列，纵向同排列孔径尺寸相同，横向同排列孔径呈现中间向两侧孔径尺寸依次增大，纵向排列的同孔径孔洞形成排列与上方异形板材a下表面凹槽位置相对应。放电模块ⅱ由异形板材b、异形板材c和异形板材d以及异形电极组成，其中异形板材c与异形板材b边缘尺寸相同，异形板材c上表面刻有矩形凹槽，该凹槽矩形区域范围涵盖异形板材b中心区域的多孔阵列，异形板材c下表面为多个等间距排列的矩形金属板，异形板材c中心位置有一矩形镂空，矩形尺寸与下表面矩形金属板边缘尺寸相同，镂空深度达到下表面中央位置矩形金属板顶端略下处，在金属板顶端与异形板材c下表面形成一定缝隙，异形板材d呈h型，h型上表面有多个等间距排列矩形金属板，该矩形金属板与异形板材c下表面矩形金属板尺寸相同，且高度略低于异形板材d两侧边缘板材，该结构使异形板材d与异形板材c边缘对齐连接后，异形板材d上表面矩形金属板与异形板材c下表面矩形金属板形成交差排列，异形板材d横梁位置开有等间距圆孔阵列，圆孔阵列位置与金属板交差排列间隙相对应，异形板材d下方h形边沿两侧下端位置开有矩形通孔，异形板材a、异形板材b、异形板材c、异形板材d连接构成可移动式接地电极，异形板材d下端为异形电极，异形电极下端矩形板长边略短于异形板材d长边，两边各短一个异形板材d边缘厚度，使可移动式接地电极可上下移动，异形电极短边一侧沿中心位置拉出矩形接线端子，接线端子上留有圆形孔洞，其拉出的接线端子尺寸以及孔洞位置与上方多孔异形电极上的接线端子尺寸以及孔洞位置相同，该处接线端子与高压相连，异形电极上表面有柱形金属棒阵列，该柱形金属棒阵列轴心位置与异形板材d横梁通孔轴心位置相对应，且金属棒直径小于通孔直径，金属棒长度小于异形板材d上表面矩形金属板与异形板材c下表面矩形金属板形成交差排列腔隙深度，异形电极固定于整个振荡调控式复合等离子体放电装置腔壁外壳，复合等离子体放电装置腔壁外壳整体呈中空矩形壳体，把负压过滤系统、放电模块ⅰ、放电模块ⅱ、完全包覆在其内部，短边侧壁一侧上端和下端底部中心位置开矩形孔洞，固定上端多孔异形电极接线端子和下端异形电极接线端子，长边侧壁两侧中心位置开有长条形矩形通孔，其宽度与异形板材b上长方体延伸相对于，异形板材b上长方体延伸由此处伸出，两侧孔道上下端各邻近位置设有一对固定端子，复合等离子体放电装置腔壁外壳长边两侧下端靠上位置开有多条长条形通孔，形成通气孔道，振荡驱动模块由弹簧和连接杆组成连接杆穿过异形板材b上的预留孔道，固定在复合等离子体放电装置腔壁外壳上，弹簧与连接杆同轴，内径与连接杆外径相近似，分别固定于上端固定端子和异形板材b上的预留孔道上表面，以及下端固定端子和异形板材b上的预留孔道下表面。

4、进一步的，所述负压过滤系统采用生物滤膜和风扇配合复合等离子体放电装置气道设计，主体为高压绝缘材质。

5、进一步的，所述负压过滤系统风扇数目为4个，且根据应用情况设计风扇数目不仅限于4个，要求风扇需对称分布。

6、进一步的，所述复合等离子体放电装置气道是指气体通过放电装置腔壁外壳长边两侧下端靠上位置所开有的多条长条形通孔，流经放电模块ⅱ中异形板材d上的气体通孔，再经异形板材c和异形板材d构成的折返形式的挡板通路，由异形板材c中心位置的矩形通孔流入异形板材c和异形板材b构成的气体匀流腔室，再由异形板材b上的孔洞流入至异形板材a下表面矩形凹槽，再由异形板材a上表面的柱形凹槽流出进入到中空柱形电极侧壁的孔洞中，通过多孔电极板经风扇最终由生物膜流出，整个气体流动过程构成复合等离子体放电装置气体流动通道。

7、进一步的，所述多孔电极板位于负压系统中风扇位置的正下方，几何尺寸与风扇固定平板的边沿一致，其中一侧侧壁设有突出来的接线端子，多孔电极板中间设有通孔，通孔呈阵列排布，通孔孔径一致，通孔内部设有螺纹，通孔均位于风扇下方，即风扇完全覆盖下方通过，多孔电极板整体为金属材质。

8、进一步的，所述柱形电极上端有螺纹，尺寸与多孔电极板孔内螺纹匹配，柱形电极内部由上至下中空，柱形电极侧壁开有孔洞阵列，孔洞贯通柱形电极侧壁，柱形电极下端与多片三角形薄片相连，且薄片均向柱形电极中心轴位置倾斜，在下端形成锥形结构，该结构与硬物接触可向内凹陷，柱形电极和三角形薄片为金属材质。

9、进一步的，所述异形板材a，尺寸与上方多孔电极板边沿尺寸一致，异形板材a为介孔吸附材料与催化材料压制板材，其上表面开有柱形凹槽，与多孔电极板孔洞共轴，且柱形直径略大于柱形电极直径，柱形凹槽底部有锥形凸起，锥形凸起与柱形电极尺寸相一致，上表面其他部分为致密薄膜(即气体仅能由柱形凹槽流出)，异形板材a下表面开有矩形凹槽，凹槽位置与上表面孔洞交替错位排列，下表面凹槽和上表面孔洞均未完全贯穿异形板材，下表面其他部分为致密薄膜(即气体仅能由矩形形凹槽流入)。

10、进一步的，所述异形板材b，尺寸与上方异形板材a主体边沿尺寸一致，在异形板材b中心区域有多排圆孔镂空，多孔中心位置呈线性排列，且中间排列位置向两侧排列位置孔径依次增大，同孔径孔洞形成排列与上方异形板材a下表面凹槽位置相对应，异形板材b两侧面对称设有外部延伸，延伸部分开有圆形孔洞，距离异形板材b近处孔洞固定弹簧固定杆，远处孔洞连接大地，为接地端子，异形板材b为金属材质。

11、进一步的，所述异形板材c尺寸与上方异形板材b主体边沿尺寸一致，上表面刻有矩形凹槽，该凹槽呈现的矩形区域整体涵盖了异形板材b上的多孔阵列，异形板材c下表面为多个等间距排列的矩形金属板，异形板材c中心位置有一矩形镂空，矩形尺寸与下表面矩形金属板边缘尺寸相同，镂空深度达到下表面中央位置矩形金属板顶端略下处，在金属板顶端与异形板材c下表面形成一定缝隙，异形板材c为金属材质。

12、进一步的，所述异形板材d呈h型，h型上表面有多个等间距排列矩形金属板，该矩形金属板与异形板材c下表面矩形金属板尺寸相同，且高度略低于异形板材d两侧边缘板材，使异形板材d上表面矩形金属板与异形板材c下表面矩形金属板形成交差排列，异形板材d横梁位置开有等间距圆孔阵列，圆孔阵列位置与金属板交差排列间隙相对应，异形板材d下方h形边沿两侧下端位置开有矩形通孔，异形板材d为金属材质。

13、进一步的，异形电极下端矩形板长边略短于异形板材d长边，两边各短一个异形板材d边缘厚度，使可移动式接地电极可上下移动，异形电极短边一侧沿中心位置拉出矩形接线端子，接线端子上留有圆形孔洞，其拉出的接线端子尺寸以及孔洞位置与上方多孔异形电极上的接线端子尺寸以及孔洞位置相同，该处接线端子与高压相连，异形电极上表面有柱形金属棒阵列，该柱形金属棒阵列轴心位置与异形板材d横梁通孔轴心位置相对应，且金属棒直径小于通孔直径，金属棒长度小于异形板材d上表面矩形金属板与异形板材c下表面矩形金属板形成交差排列腔隙深度，异形电极固定于整个振荡调控式复合等离子体放电装置腔壁外壳。

14、进一步的，所述腔壁外壳呈中空矩形壳体，把负压过滤系统、放电模块ⅰ、放电模块ⅱ、完全包覆在其内部，短边侧壁一侧上端中心位置和下端底部中心位置开矩形孔洞，分别固定上端多孔异形电极接线端子和下端异形电极接线端子，长边侧壁两侧中心位置开有长条形矩形通孔，其宽度与异形板材b上长方体延伸相对于，异形板材b上长方体延伸由此处伸出，腔壁外壳长边两侧下端靠上位置开有多条长条形通孔，腔壁外壳为绝缘材质。

15、进一步的，所述振荡驱动模块由弹簧和连接杆组成连接杆穿过异形板材b上的预留孔道，固定在复合等离子体放电装置腔壁外壳上，弹簧与连接杆同轴，内径与连接杆外径相近似，分别固定于上端固定端子和异形板材b上的预留孔道上表面，以及下端固定端子和异形板材b上的预留孔道下表面。

16、本发明与现有技术相比的有益效果是：

17、(1)低能耗、高效率，放电功率低，应用处理效果好；

18、(2)多重放电模式，应用普适性强。

19、放电模块ⅰ中柱形电极固定于多孔电极板上，多孔电极固定于腔壁外壳上不可移动，异形板材a、异形板材b、异形板材c、异形板材d构成振荡电极可上下移动。1)柱形电极位于异形板材a孔洞上方，柱形电极下端三角形金属薄片与异形孔洞形成丝状放电，可实现异形板材a中催化材料的温控和介孔材料的吸附与解吸附处理并具有一定的杀菌作用；2)柱形电极部分至于异形板材a孔洞中，柱形电极下端三角形金属薄片与异形孔洞侧壁及下方锥形凸起形成丝状放电，作用与1)类似，柱形电极侧壁与柱形孔洞侧壁在小间隙下形成丝状放电，产生活性物种与催化剂协同作用，强化下端金属薄片的丝状放电杀菌作用；3)柱形电极完全至于异形板材a孔洞中，在柱形凹槽底部锥形凹槽作用下，三角形金属薄片向柱形电极内部凹陷，放电形式仅为柱形电极侧壁与柱形孔洞侧壁在小间隙下形成丝状放电，完全由放电活性物种与催化剂协同实现杀菌作用，放电强烈，处理面积大，处理效率高。

20、放电模块ⅱ异形电极固定于腔壁外壳，异形板材a、异形板材b、异形板材c、异形板材d构成振荡电极可上下移动。1)异形电极上表面柱形异形电极棒阵列位于异形板材d孔洞下方，电极棒前端与孔洞边沿产生丝状放电，具有一定的杀菌作用，并对气体产生活化；2)异形电极上表面柱形异形电极棒阵列部分没于异形板材d孔洞，即部分介入异形板材d和c金属板所形成的折返气体通道，放电形成于异形板材d孔洞边沿和金属棒与折返金属板通道内，强化放电杀菌作用和气体活化作用；3)金属棒最大限度的没于异形板材d孔洞，增加了金属棒与作用与折返金属板通道内放电面积，强化放电处理效果，放电作用与2)类似。在放电模块ⅰ和放电模块ⅱ多重放电模式协同作用下，可适用于低-高不同浓度微生物或有机成分气体处理，能耗低，效率高，应用普适性强。

21、(3)振荡调节，稳定性高，可操控性强。异形板材a、异形板材b、异形板材c、异形板材d构成振荡电极，由振荡驱动模块驱动，实现放电模块ⅰ和放电模块ⅱ振荡调节，放电模块ⅰ压缩和放电模块ⅱ拉伸，气体由腔壁外壳侧壁长条形通孔流入，放电模块ⅱ处于放电模式1)，放电模块ⅰ处于放电模式3)，放电模块ⅱ弱化放电处理作用，实现气体活化和一定杀菌作用，放电模块ⅰ强化放电处理作用，实现解吸附及与催化剂协同作用强效杀菌；放电模块ⅰ拉伸和放电模块ⅱ压缩，放电模块ⅱ处于放电模式3)，放电模块ⅰ处于放电模式1)，在异形板材d特殊设计下，气体无法由腔壁外壳侧壁长条形通孔流入，在振荡带动下和负压作用下，放电模块ⅱ强化放电处理作用，放电模块ⅰ弱化杀菌处理作用，实现异形板材a催化和吸附作用；弹簧其他拉伸状态放电模块ⅱ处于放电模式2)，放电模块ⅰ处于放电模式2)，作用效果介于两者之间，在振荡调节作用下，振荡悬浮电极移动导致放电模式不断转变，电极固定位置放电烧蚀削弱，放电可操控性强，在气体活化，放电强化，催化吸附，解吸附放电催化协同多种处理模式切换处理下，作用效率高，作用效果稳定。