CN113521366B - 离子流分离结构及应用其的喷雾型的消毒装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子流分离结构及应用其的喷雾型的消毒装置，离子流分离结构包括：正极隔板，连接有正极端，正极端连接有低压直流电源；负极隔板；连接有负极端，负极端设有接地线；正极隔板和负极隔板之间设有分隔板；正极隔板的一端和负极隔板的一端共同形成喇叭形入口；正极隔板和分隔板之间形成正离子通道；负极隔板和分隔板之间形成负离子通道；正离子通道和负离子通道的一端连通至喇叭形入口且另一端分别为正离子出口和负离子出口。具有如下有益效果：（1）结构简单，稳定可靠，使用安全性高；（2）成本低廉；（3）分离正负离子效率高；（3）消毒效率高且消毒覆盖性更好。

Description

离子流分离结构及应用其的喷雾型的消毒装置

技术领域

本发明涉及离子分离技术领域，具体涉及离子流分离结构以及应用离子流分离结构的喷雾型的消毒装置。

背景技术

原子或原子团失去或获得电子后所形成的带电粒子叫离子，负离子是指带一个或多个负电荷的离子，亦称“阴离子”。某些分子在特殊情况下，亦可形成离子，如氧的离子状态一般就为阴离子，也叫负氧离子。

负离子可以杀菌，负离子杀菌及净化空气功能的主要原理是负离子与细菌结合后，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡，最终降沉于地面，使空气中细菌迅速减少。同时负离子可与空气中的尘埃结合沉淀，达到除尘的目的。

申请号为2017101156896的发明专利公开了一种分离式空气负离子发生装置，其利用永磁铁实现离子分离，一个分离式空气负离子发生装置需要用两块高质量永久磁铁，价钱在200元以上，成本很高，且结构复杂。

申请号为2018219719852的实用新型专利公开了一种分离型空气负离子发生装置，其采用高压直流电源实现正负离子分离，不仅具有一定的危险性，同时需要高绝缘性的绝缘材料进行绝缘，成本非常高。

综上所述，现有的离子分离装置的结构复杂，通常采用永磁铁或高压直流电进行离子分离，其生产成本高，离子分离效率较低，并且使用高压直流电，需要具有高绝缘性的绝缘材料进行绝缘，具有一定的危险性，生产成本还高。同时现有的离子分离装置应用领域局限，在目前新型冠状病毒形势较为严峻的大环境中没有得到高效的利用。

发明内容

发明要解决的技术问题

针对以上的负离子分离效率低，使用安全性不高，结构复杂，生产成本高以及应用领域局限的技术问题，本发明提供了离子流分离结构以及应用其的喷雾型的消毒装置，采用低压直流电源产生电场分离正负离子，结构简单，离子分离效率高，节能环保，使用安全性高，生产成本低，并且能够切实应用到对新型冠状病毒进行杀毒的场景中，能够提高消毒杀菌的效率，以及确保喷雾型的消毒装置的消毒覆盖率。

技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种离子流分离结构，包括：正极隔板，连接有正极端，正极端连接低压直流电源，低压直流电源的电压值范围为大于等于3.6V且小于等于12V；负极隔板；连接有负极端，负极端设有接地线；正极隔板和负极隔板之间设有分隔板；正极隔板的一端和负极隔板的一端具有的斜段共同形成喇叭形入口，斜段的延伸方向与分隔板的延伸方向之间的夹角角度范围为20°-70°；正极隔板和分隔板之间形成正离子通道；负极隔板和分隔板之间形成负离子通道；正离子通道和负离子通道的一端连通至喇叭形入口且另一端分别为正离子出口和负离子出口。

进一步地，正极隔板和分隔板之间的距离范围为1cmm-6cm；负极隔板和分隔板之间的距离范围为1cmm-6cmm。

进一步地，正极隔板、负极隔板和分隔板的厚度值范围均为0.2mm-0.3mm。

进一步地，正极隔板、负极隔板和分隔板的直线段长度均为50mm；喇叭形入口的在分隔板的延伸方向上的深度值范围为78mm-80mm。

进一步地，正极隔板、负极隔板和分隔板的在垂直于分隔板的延伸方向上的宽度值为60mm。

进一步地，离子流采用压缩气流驱动进入喇叭形入口。

进一步地，正极隔板和负极隔板采用金属材料制成。

一种喷雾型的消毒装置，应用上述的离子流分离结构；喷雾型的消毒装置还包括：空气过滤器、空气吸入泵、第一管道和离子流发生装置；空气过滤器连通至空气吸入泵；空气吸入泵通过第一管道连通至离子流分离结构的喇叭形入口；离子流发生装置连通第一管道；负离子通道通过第二管道连通至外部空气以将载有负离子的空气输入至外部空气以对目标物体进行消毒。

进一步地，喷雾型的消毒装置还包括：用于为载有负离子流的空气提供前进动力的负离子输出泵和用于将载有负离子流的空气分散到空气中的分散电扇；分散电扇设置于第二管道的远离负离子通道的一端的端部；负离子输出泵设置于第二管道且位于负离子通道和分散电扇之间。

进一步地，喷雾型的消毒装置还设有用于收集正离子的正离子收集装置；正离子收集装置通过第三管道连通至正离子通道。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）本申请实施例提出的离子流分离结构，结构简单，稳定可靠，加工工艺要求较低，生产效率高且工作精度高。由于离子流分离结构的结构简单，耗材较少，所以生产成本低廉。本方案采用3.6v的直流电压，无需使用较高绝缘性的绝缘材料，在降低了使用风险的同时进一步降低了生产成本。同时，该离子流分离结构分离正负离子效率高，从而保证了负离子的使用效力，避免负离子使用时混入正离子进行还原的情况出现。

（2）本申请实施例提出的喷雾型的消毒装置将负离子应用到消毒的装置中，能够提高消毒杀菌的效力，以及确保喷雾型的消毒装置的消毒覆盖率。将负离子应用到加湿的装置中，能够提高加湿空气以及物体的效果。

附图说明

图1为本发明实施例提出的离子流分离结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提出的离子流分离结构安装于喷雾型的消毒装置内的结构示意图；

图3为采用离子流分离结构进行离子分离的原理示意图；

图4为采用离子流分离结构进行离子分离的电路示意图。

正极隔板1，负极隔板2，正离子通道3，负离子通道4，喇叭形入口5，正极端6，负极端7，空气过滤器8，离子流发生装置9，空气吸入泵10，第一管道11，第二管道12，第三管道13，分散电扇14，负离子输出泵15，正离子收集装置16，分隔板17。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。本发明中所述的第一、第二等词语，是为了描述本发明的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本发明的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本发明要求保护的范围内。

实施例1

如图1所示，为本发明的一种离子流分离结构及应用其的喷雾型的消毒装置。离子流分离结构包括：正极隔板1，其连接有正极端6，正极端6连接低压直流电源，低压直流电源的电压值范围为大于等于3.6V且小于等于12V，在本实施例中，优选3.6V，更加经济安全。当然，对小型的离子分离装置，应用本申请的离子流分离结构所使用的低压电源的电压下限不做限定；负极隔板2，其连接有负极端7，负极端7设有接地线。正极隔板1和负极隔板2之间设有分隔板17。正极隔板1的一端和负极隔板2的一端具有的斜段共同形成喇叭形入口5，斜段的延伸方向与分隔板17的延伸方向之间的夹角角度范围为20°-70°。正极隔板1和分隔板17之间形成正离子通道。负极隔板2和分隔板17之间形成负离子通道。正离子通道和负离子通道的一端连通至喇叭形入口5且另一端分别为正离子出口和负离子出口。正极端6连接有3.6V直流电源，负极端7设有接地线。这样使用低压直流电，安全性更高，并且能耗较低，能源容易获得，使用方便。同时，采用3.6v的直流电压，无需使用较高绝缘性的绝缘材料，以及替换了高价的永磁铁，在降低了使用风险的同时进一步降低了生产成本。实际生产中，采用3.6V低压直流电，仅需要加用一个简单的DC/DC电压变换装置，大约60元不到的批量成本，使用时还不耗电，这相对于200元以上的高质量永久磁铁，成本低很多。

具体地，绝缘度不一样的绝缘材料的价格可相差10倍，也就是说，高电压使用的高绝缘性元原材料的价格要1000元，而改进后的低电压使用的低绝缘性绝缘材料只需要100元， 售价上差别是巨大的。根据现有销售数据统计，这种设备每年需求至少是500万套，生产成本的差距约为150个亿，20年就是3000个亿，同样，永磁铁的售价也是非常昂贵的。所以本方案的改进具有巨大的经济效益。

作为一种优选的实施方式，正极隔板1和分隔板17之间的距离范围为1cmm-6cmm。负极隔板2和分隔板17之间的距离范围为1cmm-6cmm。正极隔板1、负极隔板2和分隔板17的厚度值范围均为0.2mm-0.3mm。正极隔板1、负极隔板2和分隔板17的直线段长度均为50mm。喇叭形入口5的在分隔板17的延伸方向上的深度值范围为78mm-80mm，本实施例中优选78mm。正极隔板1、负极隔板2和分隔板17的在垂直于分隔板17的延伸方向上的宽度值60mm。这样的正极隔板1、负极隔板2和分隔板17的安装结构简单，耗材成本低，加工工艺要求也比较低。根据这样的结构进行安装后，在保证低成本的前提下，还能够对离子流进行高效的正负离子分离。

作为一种具体的实施方式，离子流采用压缩气流驱动进入喇叭形入口5。该方案中，压缩气流的气压大小为10^5N/m^2，这样能够保证离子流的供应充足。

作为一种具体的实施方式，正极隔板1和负极隔板2采用金属材料制成。金属材料可以通过施加电压，得到电场。

在工作过程中，压缩气流的气压驱使正离子和负离子分别朝前运动，电场力倾向于吸引带电粒子向异极性电极板运动，所以离子流中的正离子和负离子进行分离并从离子通道的另一端输出，负离子输出后用于杀毒，正离子输出后回收进行再利用。喇叭形入口5作为一个开口引导段，用于使正负离子在此间有一个过渡时间，足以让不同极性的离子分离，分离出的正离子和负离子分别从正离子通道和负离子通道输出。

如图3和图4所示，基于上述的正极隔板1、负极隔板2和分隔板17的设计参数及安装结构，该离子流分离结构在进行正负离子分离的原理具体分析如下：

典型的以氢氧根离子为例，研究其在电场中的以及在磁场中的行为，欲将氢氧根离子从零点过渡到正极板，需要建立磁场，其磁铁的磁场强度，现已知的氢氧根离子的质量m_OH带电量为一个电子带电量q。

设外加电场为3.6VDC,由

粒子的纵向运动，跨越0.06m，令纵向飞行时间为Ty

根据运动学关系运算，有：

由于横向飞行时间也定为560us，则飞行距离L_X:

可以求磁场强度B：

用电场力的话需要两个分压电阻，以方便从已有的直流电源Vin中通过简单的分压提取出本技术方案所建议的3.6V（DC），使用不耗电能，只提供分离机型离子需要的电场，其价钱约不超过1.00元。反观用磁场力分离离子极性的技术方案需2块6250GS永磁铁配合，其成本约为200元以上，故采用直流低压的成本为永磁铁方案的：

。

基于上述计算可证明离子流在走完喇叭形入口5前已完全实现分离，即正离子和负离子实现完全分离，从而保证负离子使用的安全性能，对于消毒杀菌的安全性更高。

上述方案提出的离子流分离结构的结构简单，稳定可靠，加工工艺要求较低，生产效率高且工作精度高。由于离子流分离结构的结构简单，耗材较少，所以生产成本低廉。同时，该离子流分离结构分离正负离子效率高，从而保证了负离子的使用效力，避免负离子使用时混入正离子进行还原的情况出现。

如图2所示，本发明还提供了一种喷雾型的消毒装置，该喷雾型的消毒装置可以喷射消毒液体以对空气或物体进行消毒，也可以喷射纯净水为空气进行加湿。该喷雾型的消毒装置应用上述的离子流分离结构。

具体地，该喷雾型的消毒装置包括：空气过滤器8、空气吸入泵10、第一管道11和离子流发生装置9。空气过滤器8连通至空气吸入泵10，空气吸入泵10通过第一管道11连通至离子流分离结构的喇叭形入口5。离子流发生装置9连通第一管道11以将离子流混合到被过滤的空气中以跟随空气进行流动。这样，被过滤的空气载有负离子进入喇叭形入口5进行正负离子分流。负离子在电场作用下进入负离子通道4，正离子在电场作用下进入正离子通道3。负离子通道4通过第二管道12连通至外部空气。上述的压缩气流的气压就是指空气吸入泵10的压缩气流的气压。

当喷雾型的消毒装置内装有消毒液体时，该喷雾型的消毒装置为消毒装置，负离子通道4通过第二管道12连通至外部空气以将载有负离子的空气输入至外部空气以对目标物体进行消毒；当喷雾型的消毒装置内装有纯净水时，该喷雾型的消毒装置为加湿装置，负离子通道4通过第二管道12连通至外部空气以将载有负离子的空气输入至外部空气以对目标物体进行加湿。

进一步地，喷雾型的消毒装置还包括：负离子输出泵15和分散电扇14。分散电扇14设置于第二管道12的远离负离子通道的一端的端部，以用于将载有负离子流的空气分散到空气中，从而确保喷雾型的消毒装置的消毒覆盖率。负离子输出泵15设置于第二管道12且位于负离子通道4和分散电扇14之间，以用于为载有负离子流的空气提供前进动力，使载有负离子的空气通过分散电扇14分散输出到外部空气以对目标物体进行消毒。

更进一步地，喷雾型的消毒装置还设有正离子收集装置16，以用于收集正离子。正离子收集装置16通过第三管道13连通至正离子通道3，以将离子分离结构分离的正离子进行收集，进行再利用。

在本方案中，正离子通道的另一端和负离子通道的另一端均设有分别用于引导正离子流和负离子流的引导壳体。引导壳体引导正离子流进入第三管道，以及引导负离子流进入第二管道。

该引导壳体的内壁可以设置为流线形，即具有一定的弧度，这样能够保证载有离子的气流的流畅性，使得离子进入第二管道或第三管道时更加流畅。在生产时，可以将引导壳体的壳壁整体直接加工为流线形。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种离子流分离结构，其特征在于，包括

正极隔板，连接有正极端，所述正极端连接有低压直流电源，所述低压直流电源的电压值范围为大于等于3.6V且小于等于12V；

负极隔板；连接有负极端，所述负极端设有接地线；

所述正极隔板和所述负极隔板之间设有分隔板；所述正极隔板的一端和所述负极隔板的一端具有的斜段共同形成喇叭形入口，所述斜段的延伸方向与所述分隔板的延伸方向之间的夹角角度范围为20°-70°；

所述正极隔板和所述分隔板之间形成正离子通道；

所述负极隔板和所述分隔板之间形成负离子通道；

所述正离子通道和所述负离子通道的一端连通至所述喇叭形入口且另一端分别为正离子出口和负离子出口；

所述正极隔板和所述分隔板之间的距离范围为1cm-6cm；所述负极隔板和所述分隔板之间的距离范围为1cm-6cm；

所述正极隔板、所述负极隔板和所述分隔板的厚度值范围均为0.2mm-0.3mm；

所述正极隔板、所述负极隔板和所述分隔板的直线段长度均为50mm；所述喇叭形入口的在所述分隔板的延伸方向上的深度值范围为78mm-80mm；

所述正极隔板、所述负极隔板和所述分隔板的在垂直于所述分隔板的延伸方向上的宽度值为60mm。

2.根据权利要求1所述的离子流分离结构，其特征在于，

离子流采用压缩气流驱动进入所述喇叭形入口。

3.根据权利要求2所述的离子流分离结构，其特征在于，

所述正极隔板和负极隔板采用金属材料制成。

4.一种喷雾型的消毒装置，其特征在于，应用权利要求1至3中任一项所述的离子流分离结构；所述喷雾型的消毒装置还包括：空气过滤器、空气吸入泵、第一管道和离子流发生装置；所述空气过滤器连通至所述空气吸入泵；所述空气吸入泵通过第一管道连通至所述离子流分离结构的所述喇叭形入口；所述离子流发生装置连通所述第一管道；所述负离子通道通过第二管道连通至外部空气以将载有负离子的空气输入至外部空气以对目标物体进行消毒。

5.根据权利要求4所述的喷雾型的消毒装置，其特征在于，

所述喷雾型的消毒装置还包括：用于为载有负离子流的空气提供前进动力的负离子输出泵和用于将载有负离子流的空气分散到空气中的分散电扇；所述分散电扇设置于所述第二管道的远离所述负离子通道的一端的端部；所述负离子输出泵设置于所述第二管道且位于所述负离子通道和分散电扇之间。

6.根据权利要求5所述的喷雾型的消毒装置，其特征在于，

所述喷雾型的消毒装置还设有用于收集正离子的正离子收集装置；所述正离子收集装置通过第三管道连通至所述正离子通道。

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