电极组件、电介质阻挡放电系统及其用途技术方案

本发明专利技术涉及一种电极组件，其包括：(a)导电电极，所述导电电极具有：(i)第一电极表面；(ii)第二电极表面，所述第二电极表面与所述第一电极表面相对；(iii)电极边缘，所述电极边缘连接所述第一电极表面和所述第二电极表面；以及(iv)电极突片，所述电极突片用于与所述电极形成电连接。所述电极组件还包括：(b)电介质，所述电介质围封所述第一电极表面和所述第二电极表面以及所述电极边缘；以及(c)在所述第一电极表面上的第一工作表面，其中所述电介质存在于所述第一工作表面与所述第一电极表面之间。所述电介质与所述第一电极表面、所述第二电极表面和所述电极边缘共形。二电极表面和所述电极边缘共形。二电极表面和所述电极边缘共形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极组件、电介质阻挡放电系统及其用途

技术介绍

[0001]等离子体已经用于净化和消毒。通过放电(例如通过气体放电)，可以产生等离子体，该等离子体是不同于气体、液体和固体的第四物质状态。尽管所有等离子体都含有电子、离子和中性物质，但是它们将具有不同的性质，这取决于用于制备等离子体的气体的组成以及用于产生等离子体的装置的电学和结构配置。
[0002]一种类型的等离子体是高压冷等离子体(HVCP)，该高压冷等离子体可以使用电介质阻挡放电(DBD)系统来制备。HVCP可以通常利用DBD系统使用气体的非平衡击穿、使用优选地频率为50Hz或60Hz的30kV至500kV的电压来制备。尚未研究HVCP以及其它类型的等离子体，诸如热等离子体或RF等离子体。因此，目前没有解释这些等离子体的性质的理论，也没有解释在此等离子体中产生的各种受激发和反应物质。在过去十年中，进行了HVCP的实验检查以研究这种等离子体。
[0003]已经对材料直接暴露于HVCP进行了研究。特别相关的是关于将生物产品和污染物暴露于HVCP的研究，其中生物产品被密封在包装内部并且HVCP在包装内部产生。在此类研究中，包装食品(诸如产品和其它材料)在短时间内被消毒。包装内部的产品与等离子体直接接触。因为包装是密封的，所以在等离子体中产生的反应性气体与产品无限期地保持接触，不被稀释或分散，并且保护包装产品不被再次污染，从而显著延长了产品(诸如水果和蔬菜)的保存期限。例如，参见授予Keener等人的美国专利公开案号2013/0189156和2014/0044595两者。
[0004]授予Keener等人的美国专利号10,194,672描述了由HVCP产生的反应性气体的使用。即使从产生等离子体的DBD系统输送相当大的距离，反应性气体也能够对表面进行消毒或巴氏消毒。此外，反应性气体能够分解一些有机和生物材料，诸如真菌毒素。与在包装内部生产的HVCP不同，产品没有直接暴露于HVCP，反应性气体与产品的接触时间是有限的。此外，因为反应性气体被输送远离产生HVCP的DBD系统，所以反应性气体通过扩散到周围气体中并与周围气体和/或工作气体混合而被稀释。因为反应性气体被输送远离DBD系统，所以在分批工艺或连续工艺中，体积大得多的产品可能暴露于反应性气体。另外，也可以进行大规模杀菌，诸如手术室的杀菌。

技术实现思路

[0005]在第一方面中，本专利技术是一种电极组件，所述电极组件包括：(a)导电电极，所述导电电极具有：(i)第一电极表面；(ii)第二电极表面，所述第二电极表面与所述第一电极表面相对；(iii)电极边缘，所述电极边缘连接所述第一电极表面和所述第二电极表面；以及(iv)电极突片，所述电极突片用于与所述电极形成电连接。所述电极组件还包括：(b)电介质，所述电介质围封所述第一电极表面和所述第二电极表面以及所述电极边缘；以及(c)在所述第一电极表面上的第一工作表面，其中所述电介质存在于所述第一工作表面与所述第一电极表面之间。所述电介质与所述第一电极表面、所述第二电极表面和所述电极边缘共形。
[0006]定义
[0007]本文描述的所有电流都是交流电，被指定为伏特(V)和千伏(kV)均方根(RMS)。
[0008]冷等离子体是指温度比用于制备等离子体的气体(即，工作气体)的温度高至多40℃、更优选地比用于制备等离子体的气体的温度高至多20℃的等离子体。
[0009]高压冷等离子体(HVCP)是指使用电介质阻挡放电(DBD)系统、使用频率为至多1000Hz的至多500kV的电压制备、从压力为10托至50000托(诸如760托(大气压))的气体制备的冷等离子体。HVCP不是热等离子体，不是微波等离子体，也不是射频(RF)等离子体。在非平衡击穿条件下制备HVCP等离子体。
[0010]反应性气体是指由HVCP产生的气体，包含受激发的和化学反应的物质，但不包含在0.2秒或更短时间内消散的那些物质。随着受激发的物质的消散和反应性气体发生化学反应，反应性气体的组成将随时间变化。反应性气体是可从产生HVCP的DBD系统移开的气体。如果可使用光谱学检测到反应性物质或受激发的物质，则认为其存在于反应性气体中。
[0011]电介质阻挡放电(DBD)或DBD系统是指具有由电介质阻挡分隔的至少两个电极的系统，并且可以具有多个电极，其中在每个电极之间存在电介质阻挡以防止由放电在气体中生成的电荷到达电极。
[0012]“电极”是连接到电源或接地的导电材料。
[0013]“共形”是指共形材料完全与材料或其上存在所述材料的物体的表面完全接触，在其表面之后包含弯曲、凹陷和凸起。
[0014]术语“热”用于表示连接到高压的电极，而“接地”用于表示连接到地面的电极。在使用来产生HVCP时，这些术语还用于表示分别连接到高压和接地的电极。
[0015]“平行于电极表面的曲率半径”是指所有的曲率半径都平行于电极表面。当向下看电极表面时(诸如在图1中)，曲率是在该表面的拐角处的观察到的曲率。
[0016]“垂直于电极表面的曲率半径”是指并非所有曲率半径都平行于电极表面。曲率是在观察电极边缘时(诸如在图2中)观察到的曲率。
附图说明
[0017]提供以下附图以帮助说明本申请案的产品、装置和方法，但是其它变化和配置也是可能的。附图没有按比例绘制，为了清楚起见增加或减小一些部件的尺寸。
[0018]图1是从上面观察的电极的图示。
[0019]图2是通过截面E
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E观察的电极的截面的图示。
[0020]图3是从上面观察的电极组件的图示。
[0021]图4是通过截面A
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A观察的电极组件的截面的图示。
[0022]图5是电极保持器组件的图示。
[0023]图6是电极保持器组件的剖视图的图示。
[0024]图7是反应性气体生成器组件的图示，其中反应性气体生成器的剖视图示出了内部结构。
[0025]图8是反应性气体生成器组件的侧视图的图示。
[0026]图9是反应性气体生成器组件的局部视图的图示，示出了任选的鼓风机和鼓风机排气装置。
[0027]图10是反应性气体生成器组件和调节器的示意图。
[0028]图11是产品处理组件的示意图。
[0029]图12是用反应性气体处理房间或其它围封空间的两种配置的图示。
具体实施方式
[0030]用反应性气体经济有效地工业处理产品、表面或空间需要具有合理使用寿命并有效生成反应性气体的DBD系统。DBD系统的实验测试将电极组件表示为DBD系统的最短使用寿命部件。通过11次以上的迭代对电极组件的替代设计、材料和构造进行广泛测试已经识别出不仅用于延长电极组件的使用寿命而且从包括电极组件的DBD系统有效地生成反应性气体的重要元件。此外，对反应性气体生成器和调节器的替代设计、材料和构造的广泛测试已经识别出用于有效反应性气体生成的重要元件。本专利技术利用这些测试结果来提供创新的电极和电极组件。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极组件，其包括：(a)导电电极，所述导电电极具有(i)第一电极表面，(ii)第二电极表面，所述第二电极表面与所述第一电极表面相对，(iii)电极边缘，所述电极边缘连接所述第一电极表面和所述第二电极表面，以及(iv)电极突片，所述电极突片用于与所述电极形成电连接，(b)电介质，所述电介质围封所述第一电极表面和所述第二电极表面以及所述电极边缘，以及(c)在所述第一电极表面上的第一工作表面，其中所述电介质存在于所述第一工作表面与所述第一电极表面之间，其中所述电介质与所述第一电极表面、所述第二电极表面和所述电极边缘共形。2.一种电极组件，其包括：(a)导电电极，所述导电电极具有(i)第一电极表面，(ii)第二电极表面，所述第二电极表面与所述第一电极表面相对，(iii)电极边缘，所述电极边缘连接所述第一电极表面和所述第二电极表面，以及(iv)电极突片，所述电极突片用于与所述电极形成电连接，(b)电介质，所述电介质围封所述第一电极表面和所述第二电极表面以及所述电极边缘，(c)在所述第一电极表面上的第一工作表面，其中所述电介质存在于所述第一工作表面与所述第一电极表面之间，其中所述电极组件在60kV时具有至少300小时的使用寿命。3.根据权利要求1或2所述的电极组件，其中所述第一电极表面和所述第二电极表面是平面的。4.根据权利要求1或2所述的电极组件，其还包括(d)在所述第二电极表面上的第二工作表面，其中所述电介质存在于所述第二工作表面与所述第二电极表面之间。5.根据权利要求1或2所述的电极组件，其中所述第一工作表面包括玻璃。6.根据权利要求4所述的电极组件，其中所述第一工作表面包括玻璃，并且所述第二工作表面包括玻璃。7.根据权利要求6所述的电极组件，其中所述玻璃具有至少1mm的厚度。8.根据权利要求3所述的电极组件，其中所述电极边缘的与所述第一电极表面和所述第二电极表面平行的曲率半径为至少1英寸。9.根据权利要求3所述的电极组件，其中所述电极边缘的与所述第一电极表面和所述第二电极表面垂直的曲率半径为至少0.25英寸。10.根据权利要求8所述的电极组件，其中所述电极边缘的与所述第一电极表面和所述第二电极表面垂直的曲率半径为至少0.25英寸。11.根据权利要求1或2所述的电极组件，其中所述第一工作表面具有至少359in2的面积。12.根据权利要求6所述的电极组件，其中所述玻璃具有斜边缘。
13.根据权利要求1或2所述的电极组件，其还包括围封所述电介质的电介质框架。14.根据权利要求1或2所述的电极组件，其中：所述电极边缘的与所述第一电极表面和所述第二电极表面平行的曲率半径为至少12mm；所述电介质具有至少6mm的厚度；所述电极具有至少2.5mm的厚度；并且所述电极边缘的与所述第一电极表面和所述第二电极表面垂直的曲率半径为至少6.3mm。15.一种电极保持器组件，其包括：(1)电极保持器底座，(2)在所述电极保持器底座上的电极保持器框架，以及(3)在所述电极保持器框架中的多个电极组件，其中所述电极保持器底座和所述电极保持器框架包括绝缘无机材料，每个电极组件之间的电极间隙尺寸为至少0.5英寸，并且每个电极组件包括(a)导电电极，所述导电电极具有(i)第一电极表面，(ii)第二电极表面，所述第二电极表面与所述第一电极表面相对，(iii)电极边缘，所述电极边缘连接所述第一电极表面和所述第二电极表面，以及(iv)电极突片，所述电极突片用于与所述电极形成电连接，(b)电介质，所述电介质围封所述第一电极表面和所述第二电极表面以及所述电极边缘，(c)在所述第一电极表面上的第一工作表面，其中所述电介质存在于所述第一工作表面与所述第一电极表面之间，以及(d)在所述第二电极表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：纳诺嘉德技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：