一种一体化可充电可监测便携式等离子体活化水产生装置的制作方法

1.本发明涉及活化水制备技术领域，尤其涉及一种一体化可充电可监测便携式等离子体活化水产生装置。


背景技术：

2.新冠疫情的爆发，对医疗器械以及生活环境的消毒灭菌的需求日益增加，常用的消毒灭菌的方法主要有机械消毒法、物理灭菌法和化学消毒灭菌等，而利用气液放电制备等离子体活化水作为一种新兴的高效杀菌消毒技术，其在实际的生产生活中的应用也将越来越广泛，在等离子体活化水制备过程中，等离子体中的活性粒子与液面发生一系列物理化学反应，传质进入水中后发生进一步的化学反应，生成过氧化氢、超氧阴离子、氢氧自由基、过氧亚硝酸等活性粒子，这些活性粒子可以破坏微生物的细胞膜，改变细胞的通透性致使细胞死亡。等离子体活化水用于杀菌消毒具有高效清洁、节能环保等优势。
3.现有的活化水制备方案主要分为两大类，一类是利用低频共振原理对水进行活化处理，如公开号为：cn106904682a所述的低频共振活化水装置；公开号为：cn105016435a所公开的低频共振活化水装置。另一类是通过等离子体技术对水进行活化，如公开号分别为：cn110461080a和cn108408843a所公开的介质阻挡放电活化水装置；公开号为：cn108383205a中所述的水中放电装置采用水下的金属电极结构。
4.上述传统技术都具有各自优缺点，但总体来说对应的存在以下技术问题：
5.1、低频共振法制备活化水存在磁场空白区域或弱化区域，甚至有可能会因为磁场的过于弱化而不能有效发挥活化作用，且体积大不易运输；
6.2、等离子体法制备活化水采用液相放电这种形式置于水中的高压电极极易被腐蚀，且施加的电压比较高，气体消耗量大，而气液放电这种形式放电只发生于固定区域，处理区域小且不均匀；
7.3、不能做到实时监测水中ph值和温度的变化情况。


技术实现要素：

8.本发明的目的是为了解决现有技术中存在“1、低频共振法制备活化水存在磁场空白区域或弱化区域，甚至有可能会因为磁场的过于弱化而不能有效发挥活化作用，且体积大不易运输；2、等离子体法制备活化水采用液相放电这种形式置于水中的高压电极极易被腐蚀，且施加的电压比较高，而气液放电这种形式放电只发生于固定区域，处理区域小且不均匀；3、不能做到实时监测水中ph值和温度的变化情况”的缺点，而提出一种一体化可充电可监测便携式等离子体活化水产生装置。
9.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
10.一种一体化可充电可监测便携式等离子体活化水产生装置，包括盛水器与容器密封盖，所述盛水器内设置有温度、ph测试仪，所述温度、ph测试仪上连接有温度、ph传感器，所述温度、ph传感器延伸至盛水器底部，所述盛水器的外侧壁设置有液晶显示屏，所述液晶
显示屏与温度、ph测试仪电性连接，所述容器密封盖内设置有等离子体发生器与气泵，所述等离子体发生器通过气泵输入气体，所述等离子体发生器上连接有高压发生器，所述高压发生器的一侧连接有升压装置，所述容器密封盖的内侧还设置有锂电池，所述锂电池的一侧连接有pwm脉冲发生装置，所述pwm脉冲发生装置通过igbt驱动电路模块与升压装置电性连接。
11.优选的，所述等离子体发生器包括固定在圆柱体外壳内的聚四氟介质板，所述聚四氟介质板底侧固定连接有多个陶瓷管，每个所述陶瓷管内均穿插有高压电极，所述高压电极穿过聚四氟介质板通过金属板连接主高压电极。
12.优选的，所述主高压电极通过橡胶塞固定连接在圆柱体外壳的上顶面，所述圆柱顶外壳顶面分别预设有电极固定孔与通气孔，所述主高压电极穿过电极固定孔与高压发生器相连接，所述通气孔通过管路与气泵的气体输出端相连接。
13.优选的，所述陶瓷管与高压电极的数量均为七根，所述高压电极呈正六边形分布，七根所述高压电极与活化水反应液面的距离为5
‑
8mm。
14.优选的，所述容器密封盖的外侧分别设置有电源开关与锂电池充电接口，其中所述锂电池充电接口用于锂电池的充电。
15.优选的，所述盛水器外侧壁固定连接有杯柄，且杯柄为c字形结构，所述杯柄表面设有防滑纹路。
16.优选的，所述容器密封盖底边设置有环形密封圈，所述盛水器的上侧面开设有与环形密封圈相配合的嵌入槽。
17.优选的，所述锂电池的容量为7000mah，且供电电压为7.4v，所述pwm脉冲发生装置产生的方波信号的幅值为7
‑
25v，占空比为1％
‑
90％，频率为1hz。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、本发明将驱动电源、供电系统与等离子体发生装置一体化，采用可充电电池供电，不依赖市电，可在室外无电源的情况下正常工作，适用场景广泛。
20.2、本发明通过液晶显示屏实时监测活化水参数的ph传感器和温度传感器，可以根据不同的处理需求制备出合适ph值和温度的活化水，且体积比现有装置更轻巧，拆装方便，操作简便，使用灵活性高，提高了活化水制备的便捷性。
21.3、本发明采用脉冲功率技术，融合了自制的小型高压脉冲电源，该电源体积小、重量轻，非常方便于维护安装，开关电源采用高频变压器制成，提高了转换效率，且其输出波形易于调制，而且节能效果好，输出稳定性高，能对负载的变化具有较强的适应性。
22.4、本发明放电发生在气相，高压电极和地电极全程不与液体接触，有效避免了电极被腐蚀，可长时间连续工作，且等离子体发生器结构设计巧妙，出气孔均匀分布且大小适中，小流量工作气体也可均匀从每个气孔流出，具有较高的气体利用率。
23.5、本发明的密闭性较好，通入的工作气体可均匀从陶瓷管流出，充分于参与放电反应，提高气体的利用率，在较小的气体流量下即可达到良好的效果，较好的降低气体消耗，节约成本，且高压电极的高度可根据液面的位置灵活调整，且通入的工作气体流量可调，适用于制备不同容量的活化水。
附图说明
24.图1为本发明提出的一种一体化可充电可监测便携式等离子体活化水产生装置的结构示意图；
25.图2为等离子体发生器结构示意图；
26.图3为图2的仰视结构示意图；
27.图4为本发明提出的一种一体化可充电可监测便携式等离子体活化水产生装置的整体外部示意图；
28.图5为高压发生器工作状态下的等效电源原理图。
29.图中：1
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温度、ph传感器，2
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温度、ph测试仪，3
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液晶显示屏，4
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盛水器，5
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等离子体发生器，501
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陶瓷管，502
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聚四氟介质板，503
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高压电极，504
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主高压电极，505
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通气孔，6
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气泵，7
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高压发生器，8
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升压装置，9
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igbt驱动电路模块，10
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电源开关，11
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锂电池充电接口，12
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锂电池、13
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pwm脉冲发生装置，701
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充电口，702
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直流蓄电池，703
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升压模块，704
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pwm脉冲发生器，705
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igbt电路开关，706
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高频变压器，707
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等效接地端，708
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反应器等效负载。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.参照图1
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4，一种一体化可充电可监测便携式等离子体活化水产生装置，包括盛水器4与容器密封盖，盛水器4的一侧固定连接有杯柄，盛水器4内设置有温度、ph测试仪2，温度、ph测试仪2上连接有温度、ph传感器1，温度、ph传感器1延伸至盛水器4底部，盛水器4的外侧壁设置有液晶显示屏3，液晶显示屏3与温度、ph测试仪2电性连接，容器密封盖内设置有等离子体发生器5与气泵6，等离子体发生器5包括固定在圆柱体外壳内的聚四氟介质板502，聚四氟介质板502底侧固定连接有多个陶瓷管501，每个陶瓷管501内均穿插有高压电极503，高压电极503穿过聚四氟介质板502通过金属板连接主高压电极504，陶瓷管501与高压电极503的数量均为七根，高压电极503呈正六边形分布，七根高压电极503与活化水反应液面的距离为5
‑
8mm并可调，主高压电极504通过橡胶塞固定连接在圆柱体外壳的上顶面，圆柱顶外壳顶面分别预设有电极固定孔与通气孔505，主高压电极504穿过电极固定孔与高压发生器7相连接，通气孔505通过管路与气泵6的气体输出端相连接，等离子体发生器5通过气泵6输入气体，等离子体发生器5上连接有高压发生器7。
33.高压发生器7的一侧连接有升压装置8，容器密封盖的内侧还设置有锂电池12，锂电池12的一侧连接有pwm脉冲发生装置13，锂电池12的容量为7000mah，且供电电压为7.4v，pwm脉冲发生装置13产生的方波信号的幅值为7
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25v，占空比为1％
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90％，频率为1hz，一次充满电可以连续工作6
‑
8个小时，pwm脉冲发生装置13通过igbt驱动电路模块9与升压装置8电性连接，容器密封盖的外侧分别设置有电源开关10与锂电池充电接口11，其中锂电池充
电接口11用于锂电池12的充电，使得装置呈一体化可充电，方便携带，不受环境的约束，可以做到随地制备活化水，盛水器4外侧壁固定连接有杯柄，且杯柄为c字形结构，杯柄表面设有防滑纹路，容器密封盖底边设置有环形密封圈，盛水器4的上侧面开设有与环形密封圈相配合的嵌入槽，容器密封盖盖上盛水器4后，使得装置的密封性好。
34.更具体的来说：其中高压发生器7的高压脉冲电源输出的原理具体如图5所示，其基本原理电路是由充电口701、直流蓄电池702、升压模块703、pwm脉冲发生器704、igbt电路开关705、高频变压器706、等效接地端707、反应器等效负载708组成，直流蓄电池702的供电电压为7.4v，它直接给pwm信号发生器704和igbt驱动电路供电，igbt驱动电路再给igbt电路开关705供电，直流电经过升压模块boost升压后电压升至30v，pwm信号发生器704可以产生幅值为7
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25v，占空比为1％
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90％，频率为1hz的方波信号，电流再次经过升压模块703升压后，传输至升压变压器706，其最终输出和反应器等效负载708、等效接地707相连，当接通电源开关后，脉冲电路可以产生0
‑
10kv的高电压，电压波形为正弦交流、单极性脉冲或双极性脉冲。
35.本发明的具体工作原理为：高压发生器7输出高压，往通气孔505通入工作气体流通至陶瓷管501被贯穿，反生放电，在液面与电极之间产生等离子体，在液体界面发生一系列的物理化学反应，等离子体中的羟基自由基、亚硝酸根、臭氧等活性粒子在工作气体气流下传质到液体中，这些活性粒子可以破坏微生物的细胞膜，改变细胞的通透性致使细胞死亡，其中工作气体流量可以在0
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1800ml/min范围内调节，并根据处理活化水的程度，制备不同ph值和温度的活化水，同时还可以调节气体的流量和种类实现产生不同种类的活性粒子。
36.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。