水下等离子体产生装置的制作方法

1.提供了一种水下等离子体产生装置。


背景技术：

2.等离子体装置被用于表面处理、污水净化、土壤修复和食品杀菌等领域。通常，水下等离子体装置可以通过等离子体与水中存在的各种有害物质发生反应来使废水氧化分解，从而净化废水。
3.作为相关的现有技术文件，韩国专利第1,903,026号公开了“水处理低温等离子体产生装置”。


技术实现要素：

4.技术问题
5.示例性实施例是为了提高等离子体产生效率。
6.除了上述问题之外，根据本公开的示例性实施例可用于实现未具体提及的其他问题。
7.技术手段
8.根据示例性实施例，等离子体产生装置包括其中被注入有源气体的中空内部电极、围绕该内部电极并包括多个孔的外部电介质、围绕该外部电介质并包括多个细孔的涂层，以及向内部电极供电的电源，其中注入内部电极与外部电介质之间的空间中的源气体放电以产生等离子体，等离子体通过外部电介质的多个细孔和涂层的多个细孔排出。
9.等离子体产生装置还可以包括围绕内部电极并位于内部电极与外部电介质之间的中间电介质。
10.等离子体产生装置还可以包括支撑内部电极和外部电介质的支架。
11.该支架可以包括将源气体注入内部电极的气体入口。
12.外部电介质的一个端部可以比内部电极的一个端部更突出并且具有锥形形状。
13.根据示例性实施例，等离子体产生装置包括其中被注入有源气体的中空内部电极、围绕该内部电极并包括多个孔的外部电介质、向内部电极供电的电源以及围绕外部电介质的微气泡发生器，其中注入内部电极与外部电介质之间的空间中的源气体放电以产生等离子体，等离子体通过外部电介质的多个细孔排出，并且等离子体通过微气泡发生器排出。
14.该等离子体产生装置还可以包括围绕外部电介质并包括多个细孔的涂层。
15.有益效果
16.根据示例性实施例，可以增加等离子体产生效率。
附图说明
17.图1是示意性地说明根据示例性实施例的等离子体产生装置的立体图。
18.图2a和图2b是示意性地说明图1的等离子体产生装置的横截面图。
19.图3是示意性地说明根据示例性实施例的等离子体产生装置的立体图。
20.图4a和图4b是示意性地说明图3的等离子体产生装置的横截面图。
21.图5是说明图1的等离子体产生装置在空气中产生等离子体的照片。
22.图6是说明图1的等离子体产生装置在水中产生等离子体的照片。
23.图7是说明图3的等离子体产生装置随时间推移产生等离子体的照片。
24.图8是说明传统等离子体产生装置随时间推移产生等离子体的图表。
具体实施方式
25.在下文中，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例，使得本发明所属领域的技术人员可以轻易地实践本发明。如本领域技术人员将认识到的那样，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。为了在附图中清楚地解释本发明，省略了与说明书无关的部分，并且在整个说明书中对相同或相似的部件使用相同的附图标记。此外，对于众所周知的技术，将省略其详细描述。
26.在整个说明书中，除非有明确的相反描述，否则“包括”一词以及诸如“包含”或“含有”之类的变型将被理解为意味着包含所述元素，并且不排除任何其他元素。
27.接下来，将详细描述根据示例性实施例的等离子体产生装置。
28.图1是示意性地说明根据示例性实施例的等离子体产生装置的立体图。图2a和图2b是示意性地说明图1的等离子体产生装置的横截面图。
29.参见图1、图2a和图2b，等离子体产生装置1包括其中被注入有源气体的中空内部电极10、围绕内部电极10并包括多个孔29的外部电介质20、围绕外部电介质20并包括多个细孔39的涂层30、和向内部电极10供电的电源80。
30.注入内部电极10和外部电介质20之间的空间中的源气体放电以产生等离子体，并且等离子体通过外部电介质20的多个细孔29和涂层30的多个细孔排出。外部电介质20的多个细孔29和涂层30的多个细孔39相互连接。在使得水压保持恒定的范围内，涂层30的多个细孔39和外部电介质20的多个细孔29也可以在相对的两侧形成。
31.当等离子体产生装置1沿水平方向设置在水中时，涂层30的多个细孔39和外部电介质20的多个细孔29可以被布置成使得水压相等。此外，当等离子体产生装置1沿垂直方向设置在水中时，计算涂层30的多个细孔39和外部电介质20的多个细孔29的大小和水压，因此多个细孔29和39的大小和位置可以设计为不同。
32.涂层30是涂覆外部电介质20的层。由于涂层30围绕外部电介质20，因此源气体可以均匀地放电，由此可以提高等离子体产生效率。
33.例如，涂层30可以包括碳基材料。当涂层30包括碳基材料时，可以增加传热，并且可以提高冷却效率，由此可以进一步提高等离子体产生效率。例如，该碳基材料可以包括石墨、碳纳米管、石墨烯等。此外，涂层还可以包括诸如镍、铜、银或金之类的金属，该金属与碳基材料一起作为辅助成分，由此可以提高涂层的稳定性和传热效率。
34.内部电极10是供源气体通过的空心管。例如，可以将源气体供应到内部电极10的一个端部，并且源气体可以排放到内部电极10的另一个端部。内部电极10连接到电源80，并且内部电极10被供电。内部电极10可以由金属制成。例如，内部电极10可以由不锈钢、钨、
钛、钼或包括其中一种或更多种金属的合金制成。此外，内部电极10可以由具有优异可加工性的不锈钢制成。
35.注入到内部电极10中的源气体可以被气体供应单元注入。例如，源气体可以是惰性气体，例如二氧化碳、氮气、氧气、空气、氩气或氦气，或者这些气体中的一种或更多种的混合物。
36.外部电介质20是围绕内部电极的空心管，并且包括多个孔29，等离子体通过这些孔被排出。外部电介质20可以同时起到电介质和电极的作用，并且是接地的。例如，外部电介质20可以是石英管。
37.外部电介质20的一个端部可以比内部电极10的一个端部更突出。因此，源气体可以更有效地在施加电源的内部电极10和外部电介质20之间放电。例如，外部电介质20的一个端部可以具有锥形形状。此外，涂层30未在外部电介质的一个端部形成。此外，内部电极10在纵向上与涂层30相比具有相同或更小的长度，因此可以有效地产生等离子体。
38.等离子体产生装置1可以包括围绕内部电极10、位于内部电极10和外部电介质20之间并且为空心管的中间电介质40。
39.从内部电极10排出的源气体可以填充在内部电极10和中间电介质40之间并排放至中间电介质40的一个端部，并且源气体可以填充在中间电介质40和外部电介质20之间并可以放电。因此，由于中间电介质40，源气体的放电可以均匀地发生，并且可以提高等离子体产生效率。
40.例如，中间电介质40可以是氧化铝管。当使用氧化铝管时，可以进一步增加放电的均匀性。
41.等离子体产生装置1还可以包括支撑内部电极10和外部电介质20的支架90。支架90通过气体入口95将源气体注入内部电极10中。支架90还可以包括支撑外部电介质20的辅助部件91。
42.图3是示意性地说明根据示例性实施例的等离子体产生装置的立体图。图4a和图4b是示意性地说明图3的等离子体产生装置的横截面图。对于图3的等离子体产生装置的结构，将在图4a和图4b中省略掉与图1和图2的等离子体产生装置重叠的部件的描述。
43.参见图3、图4a和图4b，等离子体产生装置1还包括围绕外部电介质20的微气泡发生器60。
44.微气泡发生器60被配置成多孔膜，并且可以产生微气泡。从外部电介质20排出的等离子体以微气泡的形式通过微气泡发生器60排出。因此，等离子体生成效率可能由于使用微气泡发生器60而进一步提高。
45.微气泡发生器60可以具有诸如多边形管或圆柱管之类的形状。
46.微气泡发生器60可以被盖子70密封。
47.图5是说明图1的等离子体产生装置在空气中产生等离子体的照片。图6是说明图1的等离子体产生装置在水中产生等离子体的照片。
48.参见图5和图6，可以通过等离子体产生装置1在空气中或在水中产生等离子体。
49.图7是说明图3的等离子体产生装置随时间推移产生等离子体的照片。图8是说明传统等离子体产生装置随时间推移产生等离子体的图表。
50.参见图7，它示出了包括微气泡发生器60的图3的等离子体产生装置随时间推移产
生等离子体。此处，施加100w的功率，使用20lpm的空气作为源气体，处理的水量为20l。
51.然而，对于图8的传统等离子体产生装置，施加120w的功率，使用20lpm的空气作为源气体，处理的水量为2l。
52.将图7和图8的等离子体产生装置进行相互比较，与相关技术相比，每单位瓦特处理的水量增加了约12倍，并且结果表明，根据示例性实施例的等离子体产生装置的等离子体产生效率增加。
53.尽管已在上文中详细描述了本发明的示例性实施例，但本发明的保护范围并不局限于此。也就是说，由本领域普通技术人员使用权利要求中所定义的本发明的基本构思所做的若干修改和改变都落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种等离子体产生装置，包括：其中被注入有源气体的中空内部电极；围绕所述内部电极并包括多个孔的外部电介质；围绕所述外部电介质并包括多个细孔的涂层；和向所述内部电极供电的电源，其中，注入所述内部电极与所述外部电介质之间的空间中的源气体放电以产生等离子体，并且所述等离子体通过所述外部电介质的多个细孔和所述涂层的多个细孔排出。2.如权利要求1所述的等离子体产生装置，还包括：围绕所述内部电极并位于所述内部电极与所述外部电介质之间的中间电介质。3.如权利要求2所述的等离子体产生装置，还包括：支撑所述内部电极和所述外部电介质的支架。4.如权利要求3所述的等离子体产生装置，其中：所述支架包括气体入口，所述源气体通过所述气体入口注入所述内部电极中。5.如权利要求1所述的等离子体产生装置，其中：所述外部电介质的一个端部比所述内部电极的一个端部更突出，并且具有锥形形状。6.一种等离子体产生装置，包括：其中被注入有源气体的中空内部电极；围绕所述内部电极并包括多个孔的外部电介质；向所述内部电极供电的电源；和围绕所述外部电介质的微气泡发生器，其中，注入所述内部电极与所述外部电介质之间的空间中的源气体放电以产生等离子体，所述等离子体通过所述外部电介质的多个细孔排出，并且所述等离子体通过所述微气泡发生器排出。7.如权利要求6所述的等离子体产生装置，还包括：围绕所述外部电介质并包括多个细孔的涂层。8.如权利要求6所述的等离子体产生装置，还包括：围绕所述内部电极并位于所述内部电极与所述外部电介质之间的中间电介质。9.如权利要求8所述的等离子体产生装置，还包括：支撑所述内部电极和所述外部电介质的支架。10.如权利要求9所述的等离子体产生装置，其中：所述支架包括气体入口，所述源气体通过所述气体入口注入所述内部电极中。11.如权利要求6所述的等离子体产生装置，其中：所述外部电介质的一个端部比所述内部电极的一个端部更突出，并且具有锥形形状。

技术总结
一种等离子体产生装置包括其中被注入有源气体的中空内部电极、围绕所述内部电极并包括多个孔的外部电介质、围绕所述外部电介质并包括多个细孔的涂层、以及向所述内部电极供电的电源，其中，被注入的源气体在所述内部电极与所述外部电介质之间的空间中放电以产生等离子体，并且所述等离子体通过所述外部电介质的多个细孔和所述涂层的多个细孔排出。的多个细孔和所述涂层的多个细孔排出。的多个细孔和所述涂层的多个细孔排出。


技术研发人员：洪镛澈 李羲宰 申镕旭
受保护的技术使用者：韩国核融合能源研究院
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2023/10/5