CN107528221A - 纳米水离子发生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米水离子发生装置，采用多线程并行放电技术，多线程制造出大量含有羟自由基、氧气自由基等活性氧的纳米水离子，其包括用以固定放电电极和高压电极的固定壳体，高压电极包括环状导体以及多个向环心延展的高压针，高压针均匀分布，顶端采用尖状设计；该高压电极固定在放电电极的正上方；对高压电极和放电电极施加高压电，放电电极向高压电极上的多个高压针放电，形成多线程并行放电，将放电电极表面的水迅速电离分解、击碎，生成纳米水离子群，由于高电压聚集在高压针的针尖处，多线程并行放电强度高，使得放电过程中电离分解出更多的羟自由基、氧气自由基等活性氧，且产生的纳米水离子粒径更小、数量更多。

Description

纳米水离子发生装置及方法

技术领域

本发明涉及一种纳米水离子发生器，属于空气净化和美容美发领域。

背景技术

现有的纳米水离子发生装置的高压电极均采用单点电晕放电的方式，将放电电极表面的水电离分解、击碎，生成含有羟自由基、氧气自由基等活性氧的带电微粒，即纳米水离子群，如专利CN106877179A、CN106936073A、CN103764294B 等。

现有单点电晕放电技术存在以下缺点或不足：1、放电强度较弱，水的电离分解速度较慢，会造成放电电极表面的凝水过量，导致放电不稳定或放电终止； 2、产生的纳米水离子颗粒粒径较大，直径在5～50nm之间，且大部分直径为 30～50nm；3、电离分解得到的羟自由基、氧气自由基等活性氧较少，导致其杀菌、除异味的效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米水离子发生装置，采用全新的放电方式，即多线程并行放电技术，多线程持续制造大量纳米水离子。

本发明给出一种纳米水离子发生装置，包括放电电极、制冷单元和散热导电片；所述制冷单元的制冷端与放电电极连接，散热端与散热导电片连接；所述放电电极的正上方设置有高压电极；所述高压电极由若干并联的高压针构成；所述高压针的数量为至少两个。作为本发明所述的纳米水离子发生装置的改进，所述高压针的针尖指向放电电极。

作为本发明所述的纳米水离子发生装置的进一步改进，所述高压针的尾段通过环状导体固定；所述高压针在环状导体内侧边沿均匀分布。

作为本发明所述的纳米水离子发生装置的进一步改进，所述高压针向环状导体的环心延伸一定距离后，针尖向上或向下翘起。

作为本发明所述的纳米水离子发生装置的进一步改进，所述环状导体的环心在放电电极的中轴线上，所述高压针的针尖均指向环状导体的中轴线。

作为本发明所述的纳米水离子发生装置的进一步改进，所述高压针的针尖均指向放电电极的中轴线，且针尖与放电电极保持一定的间距。

作为本发明所述的纳米水离子发生装置的进一步改进，所述高压针与环状导体的内边沿的连接处采用圆弧过渡设计；所述高压针与环状导体内边沿之间保持水平，或者所述高压针与环状导体内边沿之间自根部向上翻折一定角度，或者所述高压针与环状导体内边沿之间自根部向下翻折一定角度；所述角度小于90°；所述针尖为尖状设计。

一种基于纳米水离子发生装置的纳米水离子发生方法，所述放电电极通过制冷单元冷却后，表面产生冷凝水；此时，放电电极与高压电极的所有高压针之间放电，形成多线程并行放电效应，将放电电极尖端的冷凝水迅速电离分解、击碎，产生纳米水离子群。

作为对本发明所述的一种纳米水离子发生方法的改进，所述放电电极表面产生的冷凝水通过吸收空气中的水分获得，或者通过供水装置供水获得。

作为对本发明所述的一种纳米水离子发生方法的进一步改进，通过调整高压针针尖与放电电极之间的距离，控制纳米水离子发生装置的使用效果。

本发明针对纳米水离子发生装置提供一种全新的放电方式，即多线程并行放电技术，可解决现有技术中的多项技术问题，本发明的原理即为采用多线程源源不断的制造粒径更小、羟自由基等活性氧含量更高的纳米水离子群，以达到提升其空气净化、去除异味(如烟味、甲醛、氨气等)效能的目的。

本发明所述的纳米水离子发生装置及方法中，高压针的数量可为2个及以上，使得在高压电极与放电电极之间形成多线程并行放电，高压电在多个高压针的尖端处聚集后，从多个角度对放电电极进行多线程放电，放电强度大大提升，极大提高了纳米水离子的发生速度及发生量，将放电电极表面的水迅速电离分解、击碎成纳米水离子，避免了因水量过多引起的放电不稳定等情况。同时，由于多线程并行放电强度大，大大提升了羟自由基、氧气自由基等活性氧的产生量，这些活性氧可分解异味、甲醛、细菌等污染物，从而极大提升了纳米水离子发生装置的空气净化、去除异味(如烟味、甲醛、氨气等)的效能。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的纳米水离子发生装置的示意图。

图2是图1的主视图角度的剖面示意图。

图3是图1中的高压电极(2个高压针)的示意图。

图4是3个高压针的高压电极示意图。

图5是4个高压针的高压电极示意图。

图6是4个折形高压针的高压电极示意图。

图7是本发明的纳米水离子发生装置产生的纳米水离子粒径及数量与现有发生装置的实验数据对比。

图8是本发明的纳米水离子发生装置去除异味的效果与现有发生装置的实验数据对比。

具体实施方式

图1-图6给出一种纳米水离子发生装置及方法，采用多线程并行放电技术，将水源迅速电离分解、击碎，大量制造纳米粒径的富含羟自由基、氧气自由基等活性氧的带电微粒，即纳米水离子群。

本发明的一种纳米水离子发生装置包括固定壳体1、高压电极2、高压针201、放电电极3、制冷单元4、散热导热片5(两片)。

以上所述的固定壳体1采用不导电的材料制成，两片散热导电片5分别嵌入固定壳体1，且互不接触，制冷单元4由一对P/N结晶粒组成，制冷单元4的散热端分别连接两片散热导电片5，其制冷端连接放电电极3的底端，高压电极2 固定在固定壳体1顶端，且置于放电电极3的正上方。

实施例1、该高压电极2由若干数量并联的高压针201(通过导线或者相关导电模块并联)构成，该高压针201的数量为至少两个以上。

本发明的使用方法如下：

制冷单元4制冷冷却放电电极3，将放电电极3表面温度降低至空气露点温度以下，使得空气中的水蒸气在放电电极3表面凝结出冷凝水，在放电电极3(放电电极3向高压针201放电)和高压针201之间施加高压电，高压电负荷在高压针201的尖端聚集，进而与放电电极3之间形成多线程并行放电(高压针201 的数量为至少两个以上)，将放电电极3表面的水迅速电离分解、击碎，产生富含羟自由基、氧气自由基等活性氧的纳米粒径水离子群，然后释放出去。

以上步骤实施过程中，如果要增加放电电极3的供水量，则只要通过供水装置对放电电极3进行供水即可完成。

实施例2、基于实施例1的基层上，通过导电圆环规定若干数量的高压针201，高压针201的尾段固定于导电圆环内侧边沿，且均匀分布；利用刚性的圆环体构造，可以方便安装，并且，有利于设置高压针201，便于高压针201的有规则布局，便于精确的性能调整。

实施例3、在实施例2的基础上，导电圆环的环心设置在放电电极3的中轴线上，若干个(如图2所示，本实施例采用的数量为2个)高压针201的尖端均指向放电电极3的中轴线，并与放电电极3保持一定的间距。进一步的，其环状导体的环心可以在放电电极3的中轴线上，进而，高压针201的针尖均指向环状导体的中轴线(该中轴线即环状导体的环心所在的位置)。

实施例4、在实施例3的基础上，高压电极2的高压针201个数可为2个或更多，通过增加高压针201的个数，可以得到更加好的使用效果。

实施例5、在实施例4的基础上，高压针201根部(尾段)由导电圆环过渡延伸(水平、以小于90°角度向上、以小于90°角度向下中的任意一种方式延伸)而出，高压针201的顶端采用尖状设计，更有利于高压电在此聚集，增强放电强度。

实施例5、如图4和图5，高压针201个数分别为3个、4个或者更加多，高压针201在环状基体结构上均匀分布，该高压针201的数量越多，可增强放电强度。

实施例6、如图6所示，高压电极2的高压针201也可采用折形针状设计，先从环状基体水平向内延伸，然后向下或向上弯曲。

以上所述任意实施例中，高压针201根部与环状导体的内边沿相固定连接，且高压针201与环状导体的内边沿的连接处采用圆弧过渡设计，便于工业批量加工。

而任意高压针201与环状导体内边沿之间保持水平，或者所述高压针201 与环状导体内边沿之间自根部向上翻折一定角度，或者所述高压针201与环状导体内边沿之间自根部向下翻折一定角度；其角度小于90°，而以上的针尖均为尖状设计，便于电荷向高压针尖聚集。

在使用的过程中，只要调整高压针201的针尖与放电电极3之间的距离，如，将针尖与放电电极3调整更近的距离，此时，放电更强，效果更好，而如，将针尖与放电电极3调整更远的距离，此时，放电更弱，效果更差；根据实际使用的情况，进行相关的调整。

对比例1、通过实验测试，验证多线程放电的纳米水离子发生装置对比现有技术构建装置的性能优势。

本实施案例所使用的装置如图5所示，为采用含4个高压针201的高压电极 2的纳米水离子发生装置；对比案例为采用单点电晕放电的纳米水离子发生装置 (现有的常规结构)。

羟自由基测试实验(羟自由基数量采用ESR分析法测定)：

对比案例的纳米水离子发生装置每秒可制造6千亿个羟自由基，而实施案例每秒可制造6兆个以上的羟自由基，单位时间的羟自由基发射量提高了10倍。

纳米水离子产生量实验：

在3m³的密封舱里，检测纳米水离子发生装置的纳米水离子产生量。

持续运行对比案例的纳米水离子发生装置20分钟后，检测密封舱里的纳米颗粒物浓度，纳米颗粒物的粒径大多处于5～50nm之间，其中，40nm粒径的浓度最高，为220万个/m³；

相同检测条件下，实施案例产生的纳米水离子颗粒物的粒径大多处于 5～20nm之间，数量远多于对比案例，其中，15nm粒径的浓度最高，为1000万个/m³。

如图7所示，实施案例制造的纳米水离子粒径更小、数量更多。

去除异味实验：

采用氨气浓度作为异味指标，在3m³的密封舱里释放氨气，初始浓度为 1.4mg/m³。运行对比案例的纳米水离子发生装置一小时后密封室里的氨气浓度降低为1.121mg/m³，去除率为20％；而相同实验条件下，运行实施案例的纳米水离子发生装置一小时后密封舱里的氨气浓度降低为0.074mg/m³，氨气去除率为 95％，如图8所示。实施案例的氨气去除速率提高近5倍。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种纳米水离子发生装置，包括放电电极(3)、制冷单元(4)和散热导电片(5)；所述制冷单元(4)的制冷端与放电电极(3)连接，散热端与散热导电片(5)连接；其特征在于，所述放电电极(3)的正上方设置有高压电极(2)；

所述高压电极(2)由若干并联的高压针(201)而成；

所述高压针(201)的数量为至少两个。

2.按照权利要求1所述的纳米水离子发生装置，其特征在于，所述高压针(201)的针尖指向放电电极(3)。

3.按照权利要求1所述的纳米水离子发生装置，其特征在于，所述高压针(201)的针尖均指向放电电极(3)的中轴线，且针尖与放电电极(3)保持一定的间距。

4.按照权利要求1所述的纳米水离子发生装置，其特征在于，所述高压针(201)的尾段通过环状导体固定；

所述高压针(201)在环状导体内侧边沿均匀分布。

5.按照权利要求4所述的纳米水离子发生装置，其特征在于，所述环状导体的环心在放电电极(3)的中轴线上，所述高压针(201)的针尖均指向环状导体的中轴线。

6.按照权利要求4所述的纳米水离子发生装置，其特征在于，所述高压针(201)向环状导体的环心延伸一定距离后，针尖向上或向下翘起。

7.按照权利要求4、5、6中任意一项所述的纳米水离子发生装置，其特征在于，所述高压针(201)与环状导体的内边沿的连接处采用圆弧过渡设计；

所述高压针(201)与环状导体内边沿之间保持水平，或者所述高压针(201)与环状导体内边沿之间自根部向上翻折一定角度，或者所述高压针(201)与环状导体内边沿之间自根部向下翻折一定角度；

所述角度小于90°；

所述针尖为尖状设计。

8.一种基于步骤1所述的纳米水离子发生装置的纳米水离子发生方法，其特征在于，所述放电电极(3)通过制冷单元(4)冷却后，表面产生冷凝水；

此时，放电电极(3)与高压电极(2)的所有高压针(201)之间放电，形成多线程并行放电效应，将放电电极(3)尖端的冷凝水迅速电离分解、击碎，产生纳米水离子群。

9.按照权利要求8所述的一种纳米水离子发生方法，其特征在于，所述放电电极(3)表面产生的冷凝水通过吸收空气中的水分获得，或者通过供水装置供水获得。

10.按照权利要求8所述的一种纳米水离子发生方法，其特征在于，通过调整高压针(201)针尖与放电电极(3)之间的距离，控制纳米水离子发生装置的使用效果。