CN111010791A - 基于多孔介质放电的等离子体发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多孔介质放电的等离子体发生装置，该装置包括：两条电极引出线，两个平板电极，多孔介质，绝缘外壳，进气口，出气口，脉冲电源，其中，两个平板电极保持间距平行设置，两个平板电极中间设置有多孔介质，多孔介质与平板电极紧密贴合；多孔介质内部存在多个毫米级孔洞；绝缘外壳包裹两个平板电极和多孔介质，在绝缘外壳上留有进气孔和出气口；两个平板电极通过卡槽固定在绝缘外壳上；两条电极引出线一端分别与两个平板电极相连，另一端分别与脉冲电源的两极相连；进气口和出气口设置在多孔介质两端的绝缘外壳上。该装置的多孔介质内部布满毫米级的孔洞，气体在多孔介质的孔隙中放电，增大了空气流通的处理量。

Description

基于多孔介质放电的等离子体发生装置

技术领域

本发明涉及气体电离技术领域，特别涉及一种基于多孔介质放电的等离子体发生装置。

背景技术

两块电极之间施加足够高电压导致气体电力击穿可以产生等离子体。等离子体在环境处理、杀菌消毒、制造臭氧、表面改性、照明等等诸多领域有广泛的应用。过去提出了各种方式在大气压下生成等离子体，最典型的是平板介质阻挡放电装置，即在两个电极之间加上至少一片介质来阻挡电弧通道的形成而实现连续的细丝或者均匀放电。而这种结构要产生等离子体需要很高的击穿电压，对放电电压要求很高，因此气体间隙往往只有数毫米，导致处理空气时，处理量很难提高，另外过短的气体间隙使得该结构等效电容很大，则需要更高容量的昂贵电源才能产生稳定放电，使得等离子体放电装置的总体成本居高不下。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于多孔介质放电的等离子体发生装置，该装置的待处理气体在多孔介质的孔隙中放电，增大了空气流通的处理量，回环曲折的孔隙大大地提高的等离子体与待处理气体的作用效果。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于多孔介质放电的等离子体发生装置，包括：两条电极引出线，两个平板电极，多孔介质，绝缘外壳，进气口，出气口和脉冲电源；

其中，所述两个平板电极保持间距平行设置，所述两个平板电极中间设置有所述多孔介质，所述多孔介质与所述平板电极紧密贴合；

所述多孔介质内部存在多个毫米级孔洞；

所述绝缘外壳包裹所述两个平板电极和所述多孔介质，在所述绝缘外壳上留有所述进气孔和所述出气口，供待处理气体通过；

所述两个平板电极通过卡槽固定在所述绝缘外壳上；

所述两条电极引出线一端分别与所述两个平板电极相连，另一端分别与所述脉冲电源的两极相连；

所述进气口和所述出气口设置在所述多孔介质两端的所述绝缘外壳上，待处理气体从所述进气口通过所述多孔介质后从所述出气口排出，待处理气体通过所述多孔介质时产生等离子体。

本发明实施例的基于多孔介质放电的等离子体发生装置，通过在平板电极之间设置多孔介质，气体在多孔介质的孔隙中放电，增大了空气流通的处理量，回环曲折的孔隙大大地提高的等离子体与待处理气流的作用效果，增加待处理气体的反应空间，提高气体处理量。

另外，根据本发明上述实施例的基于多孔介质放电的等离子体发生装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述两个平板电极为导电金属电极。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多孔介质表面涂有催化剂。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：风机，用于通过所述进气口将待处理气体吹进所述等离子体发生装置。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过控制所述多孔介质的孔隙率来调节所述等离子体发生装置的处理速度和效果。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过控制所述多孔介质的厚度来调节所述等离子体发生装置的处理速度和效果。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多孔介质包括但不限于金属氧化物陶瓷。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述绝缘外壳材质包括但不限于ABS工程塑料和有机玻璃。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电的等离子体发生装置的立体图；

图2为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电的等离子体发生装置的正视图；

图3为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电的等离子体发生装置的侧视图；

图4为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电的等离子体发生装置的俯视图；

图5为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电的等离子体发生装置总装置图；

图6为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电的等离子体发生装置的示意图。

附图标记：1-平板电极、2-多孔介质、3-绝缘外壳、4-电极引出线、5-电极引出线、6-进气口、7-出气口、8-等离子体反应器、9-脉冲电源、10-气路、11-风机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于多孔介质放电的等离子体发生装置。

图1为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电的等离子体发生装置的立体图。

如图1所示，该基于多孔介质放电的等离子体发生装置包括：两个平板电极1，两条电极引出线(4和5)，多孔介质2，绝缘外壳3，进气口6，出气口7，脉冲电源(图1未示出)。

根据图1-图5所示，两个平板电极保持间距平行设置，两个平板电极中间设置有多孔介质，多孔介质与平板电极紧密贴合，多孔介质内部存在多个毫米级孔洞；

绝缘外壳包裹两个平板电极和多孔介质，在绝缘外壳上留有进气孔和出气口，供待处理气体通过；

两个平板电极通过卡槽固定在绝缘外壳上；

两条电极引出线一端分别与两个平板电极相连，另一端分别与脉冲电源的两极相连；

进气口和出气口设置在多孔介质两端的绝缘外壳上，待处理气体从进气口通过多孔介质后从出气口排出，待处理气体通过多孔介质时产生等离子体。

在本发明的实施例中，平板电极为导电金属电极，当电极施加足够高电压，在待处理气体通过多孔介质时会产生等离子体。

金属平板电极有较高的强度一方面充当电极导电、另一方面起到固定的防护的作用。

可以理解的是，多孔介质设置在平板电极中间，本发明实施例中的多孔介质厚度可以超过10厘米，在介质内部充满了回环曲折的毫米级孔洞，处理空间增大的10倍以上，多孔介质的孔隙是产生等离子体的主要场所，也是等离子体与待处理气体的主要反应场所，在待处理气体通过多孔介质时，可以更高效的与待处理空气作用，处理效果更好。

使用多孔介质使得放电能够均匀地产生在介质材料的孔洞中，当气流非直线流动经过充满等离子体孔洞时能得到充分地处理。

进一步地，通过控制多孔介质的孔隙率来调节等离子体发生装置的处理速度和效果。通过控制多孔介质的厚度来调节等离子体发生装置的处理速度和效果。

在本发明的一个实施例中，介质厚度可以为1cm-20cm，孔隙率可以为10ppi-50ppi。

进一步地，还可以对多孔介质材料以及待处理气体进行调整，以产生不同参数的等离子体。多孔介质的材料包括但不限于金属氧化物陶瓷。

进一步地，还可以通过多孔介质表面涂敷催化剂等方式提高处理效果。

在本发明的一个实施例中，两条电极引出线一端分别与两个平板电极相连，另一端接脉冲电源的两极，即连接高压电源和接地。

本发明实施例所使用的脉冲电源为脉冲高压电源，其电源参数为：电压峰值20kV-50kV，频率100Hz-13.56MHz，脉宽100ns-10us。

在等离子体发生装置中，使用脉冲电源可以使得放电不转化为电弧。

在本发明的一个实施例中，通过绝缘外壳将平板电极和多孔介质包裹，在绝缘外壳上留有进气口和出气口，绝缘外壳材质包括但不限于ABS工程塑料和有机玻璃。

在绝缘外壳上设置有卡槽，平板电极通过卡槽固定在绝缘外壳上。

在本发明的一个实施例中，进气口和出气口设置在多孔介质的两端，进气的方向与两个平板电极平行。

进一步地，本发明实施例的装置还可以包括风机(图5中的11)，一般采用离心风机，风机设置在进气口处，通过气路(图5中的10)将待处理气体吹入进气口，绝缘外壳充当气体流通的气道。

待处理气体通过进气口进入，经过多孔介质，在平板电极施加高压的情况下，待处理气体在多孔介质中产生等离子体，然后再通过出气口排出。

具体地，气体由风机11吸入，通过气路10，然后鼓入进气口6，气体流动方向平行于平板电极，穿过多孔介质。绝缘外壳3既是绝缘保护也是气道。绝缘外壳包裹住电极和多孔介质，只在进气口6和出气口7两个方向流通气体。

可以理解的是，还可以将上述结构的等离子体产生装置并联层叠使用，多个平板电极保持间距平行设置，每相邻的两个平板电极之间设置多孔介质，通过多条电极引出线连接多个平板电极，多条电极引出线通过汇流母线进行汇总，再与脉冲电源的两极进行连接。由此，等离子体产生装置更加高效的产生等离子体。

需要说明的是，平板电极的材料、进气口和出气口的位置可以根据实际需求进行调整，举例而言，平板电极可以为金属泡沫电极，进气口和出气口还可以设置在平板电极的两侧，使待处理气体垂直于平板电极进入多孔介质。

可以理解的是，过去介质阻挡放电空气入口与放电方向垂直，气流沿直线直接穿过等离子体，作用时间极短。介质阻挡放电要求气隙不能太大，处理气量较小，电源等效电容太大，难以放电。本发明的实施例将过的实心介质-空气-实心介质的结构改进为一块完整的多孔介质。放电形式从原来的介质阻挡放电改变成沿面放电，气隙电场被多孔介质所扭曲和增强。使得结构在较正常放电电压低很多的情况下依然可以产生强烈的放电。使用脉冲电源能够保证放电不转化为电弧，让放电弥散在整个介质内部，与经过的空气能够完全充分的混合。此结构能够在较低的电压下使长达数厘米厚的多孔介质依然保持良好的放电，这样既可以提高气体处理量，也可以减小等效电容。

如图6所示，为本发明实施例的等离子体产生装置的示意图，可以清楚地看出该装置的结构。

根据本发明实施例提出的基于多孔介质放电的等离子体发生装置，通过在平板电极之间设置多孔介质，气体在多孔介质的孔隙中放电，增大了空气流通的处理量，回环曲折的孔隙大大地提高的等离子体与待处理气流的作用效果，增加待处理气体的反应空间，提高气体处理量。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种基于多孔介质放电的等离子体发生装置，其特征在于，包括：

两条电极引出线，两个平板电极，多孔介质，绝缘外壳，进气口，出气口和脉冲电源；

所述两个平板电极保持间距平行设置，所述两个平板电极中间设置有所述多孔介质，所述多孔介质与所述平板电极紧密贴合；

所述多孔介质内部存在多个毫米级孔洞；

所述绝缘外壳包裹所述两个平板电极和所述多孔介质，在所述绝缘外壳上留有所述进气孔和所述出气口，供待处理气体通过；

所述两个平板电极通过卡槽固定在所述绝缘外壳上；

所述两条电极引出线一端分别与所述两个平板电极相连，另一端分别与所述脉冲电源的两极相连；

所述进气口和所述出气口设置在所述多孔介质两端的所述绝缘外壳上，待处理气体从所述进气口通过所述多孔介质后从所述出气口排出，待处理气体通过所述多孔介质时产生等离子体。

2.根据权利要求1所述的基于多孔介质放电的等离子体发生装置，其特征在于，所述两个平板电极为导电金属电极。

3.根据权利要求1所述的基于多孔介质放电的等离子体发生装置，其特征在于，所述多孔介质表面涂有催化剂。

4.根据权利要求1所述的基于多孔介质放电的等离子体发生装置，其特征在于，还包括：风机，用于通过所述进气口将待处理气体吹进所述等离子体发生装置。

5.根据权利要求1所述的基于多孔介质放电的等离子体发生装置，其特征在于，通过控制所述多孔介质的孔隙率来调节所述等离子体发生装置的处理速度和效果。

6.根据权利要求1所述的基于多孔介质放电的等离子体发生装置，其特征在于，通过控制所述多孔介质的厚度来调节所述等离子体发生装置的处理速度和效果。

7.根据权利要求1所述的基于多孔介质放电的等离子体发生装置，其特征在于，所述多孔介质包括但不限于金属氧化物陶瓷。

8.根据权利要求1所述的基于多孔介质放电的等离子体发生装置，其特征在于，所述绝缘外壳材质包括但不限于ABS工程塑料和有机玻璃。

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