用于产生非热大气压等离子体的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于产生非热大气压等离子体的设备，所述设备具有：压电变压器(1)，所述压电变压器构成用于，在工艺介质中点燃非热大气压等离子体；和操控电路(11)，所述操控电路构成用于，将输入电压施加到压电变压器(1)，其中操控电路(11)构成用于，对输入电压进行调制，使得压电变压器(1)由于调制而产生声信号。

Equipment for generating non thermal atmospheric pressure plasma

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生非热大气压等离子体的设备
本专利技术涉及一种用于产生非热大气压等离子体的设备。所述设备尤其具有压电变压器。所述设备此外构成用于，产生声信号。
技术介绍
通过能够实现产生非热大气压等离子体和声信号的设备，在多个应用中能够利用等离子体和声信号之间的协同效应。例如，处于超声频率范围内的非热大气压等离子体和声信号可以用于清洁和消毒。如果现在借助于所述设备产生等离子体以及超声波，那么这二者可以同时用于清洁和消毒，由此实现高效率的清洁和消毒。应用如下设备也是可能的，在所述设备中仅需要将声信号用于所致力于的目的。例如，在等离子体扬声器中能够通过产生等离子体生成声信号。等离子体扬声器的特征在于在宽的频率范围之上的线性的频率特性。线性的频率特性在如下频率范围内存在，在该频率范围内，所产生的声信号的功率在输入功率预设的情况下对于该范围的不同的频率而言不明显变化，例如以小于5dB变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种设备，所述设备能够实现，产生声信号以及非热大气压等离子体。所述目的通过根据权利要求1的设备来实现。提出一种用于产生非热大气压等离子体的设备，所述设备具有：第一压电变压器，所述第一压电变压器构成用于，在工艺介质中点燃非热大气压等离子体；和操控电路，所述操控电路构成用于，将输入电压施加到第一压电变压器上，其中操控电路构成用于，对输入电压进行调制，使得第一压电变压器由于调制而产生声信号。本专利技术因此涉及一种设备，在所述设备中借助于在其输出侧的端侧上可以点燃等离子体的压电变压器，不仅可以产生等离子体而且可以产生声信号。如果对施加到压电变压器上的输入电压进行调制，那么在压电变压器的输出范围内产生的高压具有调制。因此，高压的功率从而还有非热大气压等离子体的幅值波动，所述非热大气压等离子体根据输入电压的调制由压电变压器产生。现在由于在所产生的等离子体的幅值中的波动，产生声信号。在此，包围压电变压器的工艺介质能够振荡。通过改变所产生的等离子体火焰的体积被感知。由于对所产生的等离子体的调制而引起的压力波动因此可以引起工艺介质的振荡，通过所述振荡产生声信号。通过其幅值为了产生声波而被调制的等离子体借助于压电变压器产生，可以实现多个优点。设备的结构大小可以非常小地构成，因为对于传输声信号而言不需要传输构件。此外，系统可以不具有机械惯性，因为在借助于等离子体产生声波时不需要机械膜片，而是可以直接地引起工艺介质的振荡。与此相应地，可以产生在非常大的频率范围内的声信号。与此不同地，在用于产生声音的机械系统中，可实现的上限频率通常通过系统的惯性限制。如果声信号借助于压电变压器产生，那么上限频率受变压器的几何形状限制，使得可以实现非常高的上限频率。此外，在压电变压器中，上限频率也通过变压器的材料和其压电的和机械的性能来确定。如果针对压电变压器使用PZT陶瓷作为压电材料，那么对于30mm的构件长度的情况，上限频率处于130kHz。对于其压电材料是无铅陶瓷的压电变压器，上限频率在压电变压器的长度为50mm时同样大致为130kHz。通过减小变压器的长度，可以进一步地提高上限频率。相对于将线圈变压器用于产生等离子体和声波的系统，借助于压电变压器产生等离子体的设备也具有显著的优点。因为在根据本专利技术的设备中不需要高压变压器，所以设备能够以小的结构大小制成。与此相应地，所述设备能够以简单的方式集成到扬声器或扬声器系统中。此外，压电变压器的能量需求是小的。与此相应地，设备能够借助电池运行。由此与需要电网电压以产生高功率的系统相比表现出安全优点。在所述设备中，足够的可以是，为压电变压器屏蔽主要的电磁波。然而可以放弃为设备的其他元件进行屏蔽。由此也可以实现设备的小的结构大小。设备的小的结构大小以及小的电压和功率要求以及压电变压器对损坏的不灵敏性造成，针对设备可以考虑宽的应用范围。例如可以考虑将设备应用在牙科中。在此，可以借助于在超声频率范围内的声信号和等离子体清洁和消毒牙齿和/或牙龈。需要电网电压以产生等离子体的系统不可用于所述应用或者仅在注意特定的防护措施和与此关联的额外耗费的情况下用于所述应用，因为由于电网电压而出现安全危险。此外，需要电网电压以产生等离子体的系统由于过大的构件大小通常不适合于应用在牙科中。可以将在其中点燃等离子体的介质称作为工艺介质。工艺介质例如可以为压电变压器的环境空气。工艺介质此外可以为任意在应用温度和应用压力下气态存在的物质，所有可考虑的在应用温度和应用压力下气态存在的物质混合物，具有液态和/或固态的在气体中悬浮的微粒的气溶胶，液体或生物组织。应用压力和应用温度说明下述压力或温度，在所述压力或温度下，设备通常用于产生非热大气压等离子体。应用压力尤其可以为大气压。应用压力可以在0.2bar和1.5bar之间，优选在0.8bar和1.2bar之间。应用温度尤其可以为室温。应用温度可以处于在-50℃和+155℃、优选在0℃和45℃的范围内。如果工艺介质为气态存在的物质，那么这例如为纯气体，如纯的He、纯的Ar、纯的N2、纯的O2、纯的CO2、纯的H2或纯的Cl2。此外，工艺介质H2O可以处于超临界的范围内。工艺介质可以具有超临界的、即在应用温度和应用压力下不可冷凝的纯物质。工艺介质能够具有多种上述纯气体或下述气体的一种或多种混合物：空气、保护气体和混合气体。在此，工艺介质选择成，使得在应用温度和应用压力下气体状态保持不变。工艺介质可以具有在气体或气体混合物中的液体气溶胶。其例如可以为在露点之上的空气，饱和蒸汽或汽油/柴油-空气混合物。工艺介质可以具有在气体或气体混合物中的固体气溶胶。该工艺介质例如可以为废气中的炭黑或空气中的精细粉尘。对于医学和技术应用而言，在将气溶胶用作为工艺介质时，可以实现特别好的结果。气溶胶尤其可以为空气中的小水滴。此外，所述气溶胶可以为H2O2或甲醛的小液滴。通过借助等离子体来处理小水滴，可以产生OH自由基。此外，小水滴可以用于，将产生的刺激性气体、例如臭氧或氧化氮化合，从而减少通过这些气体造成的环境负荷，以便提高使用安全性。所述刺激性气体化合能够附加地通过尤其用于消毒的刺激性气体、例如通过在小水滴中溶解的臭氧引起作用提高。设备也可以在废气流中用于颗粒沉积。设备也可以使用在蒸汽循环回路中或在卫生间中以及在其通风循环回路中，其中气溶胶同样可以形成工艺介质。设备可以设置在用于产生等离子体和声波的产生单元中。产生单元例如可以为扬声器、医学设备、用于抵御害虫的设备或管道系统。产生单元可以具有外部壳体，在所述外部壳体中设置有设备。设备但是也能够独立地、即无需具有外部壳体的产生单元就能够使用。如果通过在压电变压器的等离子体产生中的调制产生声波，那么可能出现后续的干扰机制，所述干扰机制可以引起噪声：压电变压器被激励形成振荡。所述振荡可以传递到变压器的固定部和/或其中设置有变压器的壳体上，由此可以产生声信号，所述声信号的频率基本上对应于激励频率，压电变压器借助所述激励频率运行。为了防止由此产生在可声学感知的范围内的噪声，变压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生非热大气压等离子体的设备，所述设备具有：/n第一压电变压器(1)，所述第一压电变压器构成用于，在工艺介质中点燃非热大气压等离子体，和/n操控电路(11)，所述操控电路构成用于，将输入电压施加到所述第一压电变压器(1)上，/n其中所述操控电路(11)构成用于，对所述输入电压进行调制，使得所述第一压电变压器(1)由于所述调制而产生声信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170314 DE 102017105401.41.一种用于产生非热大气压等离子体的设备，所述设备具有：
第一压电变压器(1)，所述第一压电变压器构成用于，在工艺介质中点燃非热大气压等离子体，和
操控电路(11)，所述操控电路构成用于，将输入电压施加到所述第一压电变压器(1)上，
其中所述操控电路(11)构成用于，对所述输入电压进行调制，使得所述第一压电变压器(1)由于所述调制而产生声信号。


2.根据上一项权利要求所述的设备，
其中所述调制是幅值调制。


3.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述操控电路(11)构成用于，将具有载频的交流电压作为输入电压施加到所述第一压电变压器(1)上，并且借助调制频率调制所施加的所述输入电压的幅值，其中所述调制频率小于所述载频。


4.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述声信号具有在可听到的频率范围内和/或在超声频率范围内的频率。


5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述设备具有壳体(12)，在所述壳体中设置有所述第一压电变压器(1)。


6.根据上一项权利要求所述的设备，
其中所述壳体(12)是谐振体积。


7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述壳体(12)具有催化活性的金属丝编织物。


8.根据权利要求5至7中任一项所述的设备，
其中所述壳体(12)是喇叭状的。


9.根据权利要求5至8中任一项所述的设备，
其中所述壳体(12)构成用于，消除在点燃等离子体时产生的臭氧。


10.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述压电变压器(1)为Rosen型变压器。


11.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述第一压电变压器(1)具有输出区域(3)，在所述输出区域处可产生高压，所述高压足以在没有单独的对应电极的情况下在所述工艺介质中点燃所述非热大气压等离子体。


12.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，
其中所述设备还具有对应电极(13)，并且其中所述设备构成用于，借助于在所述第一压电变压器(1)的输出区域(3)和所述对应电极(13)之间产生的电压点燃所述等离子体。


13.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
所述设备用于实现、加速或催化化学反应。


14.根据上一项权利要求所述的设备，
所述设备用于消除或减少有害物质，例如氧化氮、一氧化碳和/或精细粉尘。


15.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
所述设备设为用于，对表面进行激活或消毒。

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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·皮克勒尔，迈克尔·韦尔古尼，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE