CN112072479B - 一种纳米水离子发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米水离子发生器，包括制冷组件、放电电极组件和高压电极，放电电极组件包括冷凝件和持水件，冷凝件，冷凝件的一侧与制冷组件连接，冷凝件的另一侧设有持水件；持水件，持水件设于冷凝件相对高压电极的一侧；高压电极，高压电极与持水件相对设置，高压电极并与高压电源相电连；在高压电极与冷凝件或持水件之间施加高压电场，以电离持水件上的冷凝水或空气中的水分生成纳米水离子。由封装件固定封装制冷组件、放电电极组件和高压电极而成，在所述放电电极组件和高压电极之间施加高压电，形成高压电场，将空气中的水及放电电极组件保持的冷凝水电离生成纳米水离子。
Description
技术领域
本发明属于杀菌消毒、美容美发、健康空气领域，具体涉及一种纳米水离子发生器。
背景技术
由于具有生物活性、粒径小、性能稳定、呈弱酸性、可灭菌除异味等诸多优点，纳米水离子越来越被人们关注。目前根据纳米水离子技术的应用场景，可将纳米水离子技术分为三大类：1)利用冷凝汲取空气的水制造纳米水离子；2)利用外界提供的水源制造纳米水离子；3)利用既有的水蒸汽制造纳米水离子。
本发明提供的纳米水离子发生器即属于第一和第二类技术的综合。目前已有专利公开了一种无需加水的纳米水离子发生器(CN106877179B、CN109980533A)，对比文件1专利CN106877179B提供的纳米水离子发生器的放电电极为金属针，不但用来凝水，还用来放电，长期工作存在放电针腐蚀、老化的问题，影响放电的稳定性，降低纳米水离子发生器的使用寿命和纳米水离子的发生量，冬天还存在放电电极结冰的风险；对比文件2专利CN109980533A提供的纳米水离子发生器的放电电极由绝缘保温层包裹多根导体丝/束形成，导体丝/束由多根碳纤维、富勒烯、石墨烯纤维或泡沫金属等制成，不仅耐腐蚀，还具有亲水性，但其加工、组装的工艺复杂，不利于批量生产，而且容易出现多根导体丝/束与高压电极之间的距离大小不一，影响到纳米水离子的发生量。
本发明提供的纳米水离子发生器，其特征在于放电与冷凝分别进行、可全气候使用，不仅解决放电电极腐蚀、老化等问题，而且生产制造工艺简单，可实现低成本、批量生产，而且可稳定、高效地制造纳米水离子。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种纳米水离子发生器，由封装件固定封装制冷组件、放电电极组件和高压电极而成，在所述放电电极组件和高压电极之间施加高压电，形成高压电场，将空气中的水及放电电极组件保持的冷凝水电离生成纳米水离子。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种纳米水离子发生器，包括制冷组件、放电电极组件和高压电极，其特征在于：
所述放电电极组件包括冷凝件和持水件，
冷凝件，所述冷凝件的一侧与所述制冷组件连接，所述冷凝件的另一侧设有持水件；
持水件，所述持水件设于所述冷凝件相对高压电极的一侧；
高压电极，所述高压电极与所述持水件相对设置，所述高压电极与高压电源相电连；
在所述高压电极与所述冷凝件或持水件之间施加高压电场，以电离持水件上的冷凝水或空气中的水分生成纳米水离子。
进一步，所述持水件采用中空设置，其放电端设有贯通持水件的开口，用以强化冷凝件与高压电极之间的高压电场，并蓄积部分冷凝水。
进一步，所述持水件的一端设于所述冷凝件的上方，所述持水件的另一端为放电端，所述放电端指向所述高压电极。
进一步，所述持水件采用绝缘材料制成。
进一步，所述持水件的放电端采用锥形结构、斜面结构或者平面结构。
进一步，所述冷凝件包括底座和尖针，所述尖针为尖针状的凸起结构、柱状的凸起结构或者锥状的凸起结构，所述尖针垂直于所述冷凝件的底座，并指向所述高压电极。
进一步，所述冷凝件包括底座，底座为无尖针的平面结构。
进一步，所述冷凝件的尖针贯穿所述持水件设置，且所述持水件的高度不低于所述冷凝件的尖针高度。
进一步，所述制冷组件包括半导体制冷组件或者外接冷源，
所述半导体制冷组件包括半导体芯片对和散热板，
所述半导体芯片对由一个P型和一个N型的半导体芯片组成，所述半导体芯片对的一端为制冷端，所述半导体芯片对的另一端为散热端；
所述散热板与所述半导体芯片对的散热端电连接，用以为半导体芯片对供电并散热。
进一步，还包括封装件，所述封装件的一端与所述高压电极相固定连接，所述封装件的另一端与所述散热板相固定连接。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明提供的纳米水离子发生器可在全气候环境下工作，工作模式自动切换：
当周边空气极端干燥或者纳米水离子发生器刚启动时，持水件上无冷凝水，冷凝件对持水件充电、极化，此时持水件作为放电电极，与高压电极之间形成高压放电，持水件采用中空设置且其放电端设有贯通持水件的开口，强化了其与高压电极之间的高压电场，高压电场将空气中的水分电离生成纳米水离子，从高压电极的发射口释放出去。
当周边空气湿润或者纳米水离子发生器已启动并制取冷凝水时，持水件上保持有冷凝水，冷凝件与冷凝水相电连并对其充电，此时冷凝水即为放电电极，直接与高压电极之间高压放电，将冷凝水制造成大量纳米水离子，从高压电极的发射口释放出去。
即，当有冷凝水时冷凝水为放电电极，当无冷凝水时持水件为放电电极，从而做到放电与冷凝分别进行，无论绝缘材料制成的持水件，还是冷凝水，均为耐腐蚀的材料，从而避免放电电极腐蚀、老化等问题，生产制造工艺简单，可实现低成本、批量生产，而且可稳定、高效地制造纳米水离子。本发明提供的纳米水离子发生器可全气候使用，即使在极端气候条件下不能获取冷凝水，仍能稳定发生纳米水离子。此外，持水件采用绝缘材料制成，其表面温度要高于冷凝件，可防止在严寒条件下结霜、结冰，保障纳米水离子发生器的稳定工作。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为实施例一的一种纳米水离子发生器的示意图。
图2为实施例一的一种纳米水离子发生器的剖视图。
图3为实施例一图2中A处的含冷凝水的放电电极组件的放大示意图。
图4为实施例一制冷组件的示意图。
图5为实施例一高压电极的示意图。
图6为实施例二的放电电极组件的示意图。
图7为实施例三的放电电极组件的示意图。
图8是不同放电电极的纳米水离子发生器长期工作时纳米水离子释放量的变化曲线图。
图中：1、封装件，2、持水件，21、开口，3、高压电极，31、发射口，32、高压连通部，4、散热板，41、散热基板，42、散热覆层，43、导体覆层，44、强化散热孔，5、半导体芯片对，6、冷凝件，61、底座，62、尖针，7、冷凝水。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例一
根据本发明实施例一的一种纳米水离子发生器，由封装件(1)固定封装制冷组件、放电电极组件和高压电极(3)而成，在所述放电电极组件和高压电极(3)之间施加高压电，形成高压电场，将空气中的水及放电电极组件保持的冷凝水电离生成纳米水离子。
如图1和图2所示，本实施例的所述制冷组件为半导体制冷组件，所述半导体制冷组件由一对半导体芯片对(5)和散热板(4)组成。所述半导体芯片对(5)由一个P型和一个N型的半导体材料组成，其一端为制冷端，另一端为散热端，制冷端分别与冷凝件(6)相电连，散热端分别与散热板(4)相电连；半导体芯片对(5)在热电效应作用下，制冷冷却冷凝件(6)，冷凝件(6)进一步冷却持水件(2)，导致持水件(2)的温度降低至低于周围空气露点温度，空气中的水蒸气直接在持水件(2)上凝结成冷凝水(7)。此外，冷凝件(6)的表面温度比持水件(2)更低，空气中的水蒸气也会在冷凝件(6)的表面凝结成冷凝水(7)，可被持水件(2)吸收并保持。所述散热板(4)起到导体的作用向半导体芯片对(5)提供制冷电源，同时起到散热的作用，将半导体芯片对(5)散热端产生的热量散发出去，以维持和提高制冷端的制冷效应。
如图2和图4所示，所述散热板(4)包括散热基板(41)、散热覆层(42)、导体覆层(43)以及强化散热孔(44)，起到导体的作用向半导体芯片对(5)提供制冷电源，同时起到散热的作用将半导体芯片对产生的热量散发出去。
所述散热基板(41)采用绝缘材料制成，如导热性能较好的陶瓷、PCB板等。
所述散热覆层(42)敷设于散热基板(41)的下表面，以增强散热。
所述散热覆层(42)采用高散热性能的材料制成，如铜、银、陶瓷等。
所述导体覆层(43)在散热基板(41)上表面左、右敷设，互不连通，P型半导体芯片和N型半导体芯片分别与左右两侧的导体覆层(43)相电连。
所述导体覆层(43)采用导电材料制成，如导电导热性能较好的铜、银等。
所述强化散热孔(44)沿散热板(4)的厚度方向贯通，用以空气流动增强散热板(4)的散热。
具体的，如图4，所述半导体芯片对(5)与散热板(4)组成制冷组件，用以制取冷量。
所述冷凝件(6)采用导电材料制成，冷凝件(6)的一侧与所述半导体芯片对(5)的制冷端电连接，冷凝件(6)的另一侧设有所述持水件(2)。
所述持水件(2)采用绝缘材料制成，如耐腐蚀的材料(硅胶等)或吸水性材料，其一端设于所述冷凝件(6)的上方，另一端为放电端，指向所述高压电极(3)。
如图3，半导体芯片对(5)在热电效应作用下，制冷冷却冷凝件(6)，冷凝件(6)进一步冷却持水件(2)，导致持水件(2)的温度降低至低于周围空气露点温度，空气中的水蒸气直接在持水件(2)上凝结成冷凝水(7)，冷凝水(7)被持水件(2)保持。此外，冷凝件(6)的表面温度比持水件(2)更低，空气中的水蒸气也会在冷凝件(6)的表面凝结成冷凝水(7)，若持水件(2)采用吸水性材料，冷凝件(6)表面凝结成的冷凝水(7)可被持水件(2)吸收并保持。
所述冷凝件(6)与持水件(2)及冷凝水(7)组成放电电极组件。
优选地，所述持水件(2)的中空腔内储存冷凝件(6)表面的冷凝水(7)，放电端指向高压电极(3)，所述持水件(2)的放电端上设有贯通持水件(2)的开口(21)，用于强化放电电极或者冷凝水(7)与高压电极(3)之间的高压电场。
作为对本实施例的一种改进，优选地，所述冷凝件(6)包括底座(61)和尖针(62)，所述尖针(62)为尖针状的凸起结构、柱状的凸起结构或者锥状的凸起结构，所述尖针(62)垂直于所述冷凝件(6)的底座(61)，并指向所述高压电极(3)的发射口(31)。
优选地，尖针(62)，所述尖针(62)垂直于所述冷凝件(6)的底座(61)，并指向高压电极(3)的发射口(31)。
优选地，所述持水件(2)采用中空结构，其放电端设有贯通持水件(2)的开口(21)，用以强化放电电极与高压电极(3)之间的高压电场，增加纳米水离子的发生量，并蓄积部分冷凝水。
优选地，所述持水件(2)的开口(21)高度不低于所述冷凝件(6)的尖针(62)高度。
如图5所示，所述高压电极(3)包括发射口(31)和高压连通部(32)，其中，所述发射口(31)的中轴线与持水件(2)的中轴线在同一条直线上；所述高压连通部(32)用于连接高压电源。
所述高压电极(3)采用导电材料制成，如铜、不锈钢、碳等。
所述封装件(1)用于固定封装制冷组件、放电电极组件和高压电极(3)，所述制冷组件固定于封装件(1)的底部，散热板(4)朝下，所述高压电极(3)固定于封装件(1)的顶部，所述放电电极组件贯穿封装件(1)与高压电极(3)相对立固定。固定方式采用螺丝固定、贯穿固定、卡扣固定等方式。
所述封装件(1)采用绝缘材料制成，如塑料等。
本发明提供的纳米水离子发生器可在全气候环境下工作，工作模式自动切换：
当周边空气干燥或者纳米水离子发生器刚启动时，持水件(2)上无冷凝水(7)，此时，冷凝件(6)对持水件(2)充电、极化，持水件(2)作为放电电极，与高压电极(3)之间形成高压放电，持水件(2)采用中空设置且其放电端设有贯通持水件(2)的开口(21)，强化了其与高压电极(3)之间的高压电场，高压电场将空气中的水分电离生成纳米水离子，从高压电极(3)的发射口(31)释放出去。
当周边空气湿润或者纳米水离子发生器已启动并制取冷凝水时，持水件(2)内保持有冷凝水(7)，冷凝件(6)与冷凝水(7)相电连并对其充电，此时冷凝水(7)即为放电电极，直接与高压电极(3)之间高压放电，将冷凝水制造成大量纳米水离子，从高压电极(3)的发射口(31)释放出去。
实施例二：
作为对实施例一的一种简化变形，如图6，所述冷凝件包括底座，底座为无尖针的平面结构。持水件(2)通过打胶等方式固定于冷凝件(6)之上，或通过弹性变形套在冷凝件(6)外。
实施例三：
作为对实施例一的一种改进，如图7，所述持水件的放电端采用锥形结构、斜面结构或者平面结构(图中仅仅给出了斜面结构)，其中锥形结构或斜面结构可有效避免冷凝水(7)在放电端大量聚集造成放电不稳定。
实施例四：
作为对实施例一的一种改进，半导体制冷组件可通过外接冷源来替代。
本发明实施例提供的纳米水离子发生器，相对于对比文件1和对比文件2，可释放更多的纳米水离子，且工作稳定，图8为不同放电电极的纳米水离子发生器连续工作14天的纳米水离子发生量的对比曲线图。
从图8和表1可以看出，在加载相同的高压(+5kV)时，对比文件1(放电电极为金属针)的纳米水离子发生器连续工作14天后纳米水离子释放量有所衰减，对比文件2(放电电极为6k碳纤维束)的纳米水离子发生器连续工作14天后纳米水离子释放量虽无衰减，但波动较大、稳定性差，而三个实施例的纳米水离子发生器连续工作14天纳米水离子释放量稳定，且高于对比文件1和对比文件2。
表1不同放电电极的纳米水离子发生器连续工作14天的纳米水离子发生量
可选的，持水件与冷凝件分别设置，通过装配将持水件覆盖在冷凝件上。
可选的，持水件与冷凝件通过注塑等方式一体成型。
可选的，持水件与封装件一体成型或者相固定连接。
可选的，所述持水件的放电端上设有贯通持水件的开口，开口形状为圆形，也可为椭圆、多边等形状。
可选的，所述持水件的放电端上设有贯通持水件的开口，开口数量为1个，也可为多个。
可选的，冷凝件的底座和尖针一体成型，也可由多件组合而成。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种纳米水离子发生器，包括制冷组件、放电电极组件和高压电极，其特征在于：
所述放电电极组件包括冷凝件和持水件，
所述冷凝件的一侧与所述制冷组件连接，所述冷凝件的另一侧设有持水件；
所述持水件设于所述冷凝件与高压电极相对的一侧；
所述高压电极与所述持水件相对设置，所述高压电极与高压电源相电连；
在所述高压电极与所述冷凝件或持水件之间施加高压电场，持水件或持水件内的冷凝水作为放电电极，与高压电极之间形成高压放电，以电离持水件上的冷凝水或空气中的水分生成纳米水离子；
所述持水件采用中空设置，用以强化放电电极与高压电极之间的高压电场，并蓄积部分冷凝水；
所述持水件采用绝缘材料制成；
当周边空气极端干燥或者纳米水离子发生器刚启动时，持水件上无冷凝水，冷凝件对持水件充电、极化，此时持水件作为放电电极，与高压电极之间形成高压放电，持水件采用中空设置且其放电端设有贯通持水件的开口，强化了其与高压电极之间的高压电场，高压电场将空气中的水分电离生成纳米水离子，从高压电极的发射口释放出去；
当周边空气湿润或者纳米水离子发生器已启动并制取冷凝水时，持水件上保持有冷凝水，冷凝件与冷凝水相电连并对其充电，此时冷凝水即为放电电极，直接与高压电极之间高压放电，将冷凝水制造成大量纳米水离子，从高压电极的发射口释放出去。
2.根据权利要求1所述的一种纳米水离子发生器，其特征在于：所述持水件的一端设于所述冷凝件的上方，所述持水件的另一端为放电端，所述放电端指向所述高压电极。
3.根据权利要求1所述的一种纳米水离子发生器，其特征在于：所述持水件的放电端采用锥形结构、斜面结构或者平面结构。
4.根据权利要求1或2所述的一种纳米水离子发生器，其特征在于：所述冷凝件包括底座和尖针，所述尖针为尖针状的凸起结构、柱状的凸起结构或者锥状的凸起结构，所述尖针垂直于所述冷凝件的底座，并指向所述高压电极。
5.根据权利要求1或2所述的一种纳米水离子发生器，其特征在于：所述冷凝件包括底座，底座为无尖针的平面结构。
6.根据权利要求4所述的一种纳米水离子发生器，其特征在于：所述冷凝件的尖针贯穿所述持水件设置，且所述持水件的高度不低于所述冷凝件的尖针高度。
7.根据权利要求1所述的一种纳米水离子发生器，其特征在于：所述制冷组件包括半导体制冷组件或者外接冷源，
所述半导体制冷组件包括半导体芯片对和散热板，
所述半导体芯片对由一个P型和一个N型的半导体芯片组成，所述半导体芯片对的一端为制冷端，所述半导体芯片对的另一端为散热端；
所述散热板与所述半导体芯片对的散热端电连接，用以为半导体芯片对供电并散热。
8.根据权利要求7所述的一种纳米水离子发生器，其特征在于：还包括封装件，所述封装件的一端与所述高压电极相固定连接，所述封装件的另一端与所述散热板相固定连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: A nano water ion generator Effective date of registration: 20230908 Granted publication date: 20221115 Pledgee: Bank of Hangzhou Limited by Share Ltd. science and Technology Branch Pledgor: HANGZHOU DAZHAN ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980055800 |