CN215675682U - 双侧型等离子发生模块以及具有等离子发生模块的净化装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种等离子发生模块，包括：模块外壳；正离子释放器阵列，设置在模块外壳的第一侧并且包括用于释放正离子的多个正离子释放器；以及负离子释放器阵列，设置在模块外壳的第二侧并且用于释放负离子的多个负离子释放器。

Description

双侧型等离子发生模块以及具有等离子发生模块的净化装置

技术领域

本公开涉及等离子领域，尤其涉及双侧型等离子发生模块以及具有等离子发生模块的净化装置。

背景技术

等离子在诸多领域都有广泛应用。例如，低温等离子在杀菌、消毒或消除异味方面具有广阔的应用前景。

在气体净化领域，等离子是有效的净化手段，例如等离子空气净化技术。等离子净化技术利用高压放电使空气电离产生大量的电子和离子，这些正负离子相互碰撞湮灭产生的能量能分解空气中的病菌，起到消毒、杀菌的效果。而且，放电过程中激发出的大量OH、O等自由基，单线态氧等能进一步与甲醛SO₂、NO₂等有害的有机分子发生后续反应，达到分解污染物的目的。此外，空气中带异号电荷的颗粒物相互吸引，颗粒物能由小粒径变为较大粒径，转化为降尘，实现除尘效果。

对通风管道和空调系统，尤其是在大型公共场所，传统的等离子发生装置功耗较高、体积庞大，而且采用这类等离子发生模块可能需要高昂的改造成本以及对原有设施的破坏性改造。

实用新型内容

针对传统等离子发生装置的诸多缺陷，本公开提供一种结构简单、易于安装、改造方便的等离子发生模块以及具有等离子发生模块的净化装置。

在一些实施例中，本公开提供一种等离子发生模块，包括：模块外壳；正离子释放器阵列，设置在模块外壳的第一侧并且包括用于释放正离子的多个正离子释放器；以及负离子释放器阵列，设置在模块外壳的第二侧并且用于释放负离子的多个负离子释放器。

在一些实施例中，正离子释放器和负离子释放器包括微纳米导电纤维簇，微纳米导电纤维簇包括以下中的至少一项：碳纤维、石墨纤维、金属纤维、短钨丝、掺杂碳纤维的聚丙烯或聚乙烯细丝中的一种或多种；数量在1000-100000范围内的微纳米纤维；或直径在10纳米至100微米范围内的微纳米纤维。

在一些实施例中，正离子释放器阵列和/或负离子释放器阵列包括线性阵列、弧线形阵列、折线形阵列、矩形阵列、圆形阵列、多边形阵列、曲面形阵列中的一种或多种。

在一些实施例中，模块外壳的第一侧与第二侧相背。

在一些实施例中，等离子发生模块还包括：正极基座，用于支承正离子释放器阵列并向正离子释放器阵列导电；和/或负极基座，用于支承负离子释放器阵列并向负离子释放器阵列导电。

在一些实施例中，等离子发生模块还包括设置在外壳的上表面上的至少一个凹陷，正离子释放器阵列或负离子释放器阵列设置在至少一个凹陷中。

在一些实施例中，凹陷包括倾斜且向外扩张的侧面。

在一些实施例中，本公开还提供一种等离子净化装置，包括：净化装置外壳，包括入口和出口；至少一个根据本公开一些实施例中任一项的等离子发生模块，设置在外壳上；以及气流驱动装置，设置在外壳的入口处并且用于驱动气流通过至少一个等离子发生模块。

在一些实施例中，等离子净化装置还包括用于容纳由至少一个等离子发生模块生成的正离子和负离子的等离子处理区。

在一些实施例中，等离子发生模块包括尺寸大于模块外壳的电源或电源接口，电源或电源接口设置在净化装置外壳外侧，并且模块外壳伸入净化装置外壳内。

在一些实施例中，等离子净化装置还包括与外壳固定连接的支架，并且气流驱动装置包括涡轮风扇。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对本公开的附图作简单地介绍。可以理解，这些附图仅仅是示例性的，并不构成对本公开的实施例的任何限制。

图1示出根据本公开一些实施例的等离子发生模块的结构示意图；

图2示出根据本公开一些实施例的离子释放器阵列的结构示意图；

图3示出根据本公开一些实施例的具有等离子发生模块的净化装置的结构示意图；

图4示出根据本公开一些实施例的净化装置的工作原理示意图；

图5示出根据本公开一些实施例的等离子发生模块的电极高压放电曲线图。

在上述附图中，各附图标记分别表示：

100等离子发生模块

300净化装置

500高压放电曲线图

101、201、301正离子释放器阵列

1011、2011、3011正离子释放器

102、202、302负离子释放器阵列

1021、2021、3021负离子释放器

103、303电源或电源接口

104、304模块外壳

105凹槽

2012正极基座

2022负极基座

306气流驱动装置

307净化装置外壳

308支架

309气流

310等离子处理区

具体实施方式

下面将结合附图对本公开一些实施例进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开示例性实施例，而不是全部的实施例。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”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公开和简化描述，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公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

本领域技术人员可以理解，本公开的实施例可以广泛应用于各种领域。在本公开的描述中，以空气净化领域为例，仅仅是出于描述简洁、清楚的目的，而并非构成对本公开实施例的限制。相反，本公开的实施例可以用于其他领域，例如冷链物流、生鲜处理等等。

图1示出根据本公开一些实施例的等离子发生模块100的结构示意图。如图1所示，等离子发生模块100可以包括正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102。正离子释放器阵列101可以包括多个正离子释放器1011。多个正离子释放器1011可以形成一维或二维阵列。类似地，负离子释放器阵列102可以包括多个负离子释放器1021。多个负离子释放器1021可以形成一维或二维阵列。正离子释放器1011和/或负离子释放器1021可以包括微纳米导电纤维簇。微纳米导电纤维簇可以包括各种合适的材料，例如碳纤维、石墨纤维、金属纤维、短钨丝、掺杂碳纤维的聚丙烯或聚乙烯细丝中的一种或多种。在一些实施例中，微纳米导电纤维簇可以包括直径在10纳米至100微米范围内的微纳米纤维。在一些实施例中，微纳米导电纤维簇可以包括数量在1000-100000范围内的微纳米纤维。

在一些实施例中，等离子发生模块100还可以包括电源或电源接口(例如插头或接线柱等)103。电源或电源接口103的正极与正离子释放器阵列101连接，并且负极与负离子释放器阵列102连接，以向正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102供电。在一些实施例中，电源或电源接口103可以包括电池，例如可充电电池。在一些实施例中，电源或电源接口103可以包括变压器，用于将电池或外接电源的电压转换成驱动正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102的电压。在一些实施例中，电源或电源接口103可以提供高压恒流电源，例如电压高于2000伏，以便向正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102供电，有效地激发等离子。

在一些实施例中，正离子释放器阵列101或负离子释放器阵列102可以安装在基座(未示出)上。例如，正离子释放器阵列101的多个正离子释放器1011或负离子释放器阵列102的多个负离子释放器1021可以安装在基座上。在一些实施例中，基座可以包括导电材料，例如导电金属。多个正离子释放器1011或多个负离子释放器1021的微纳米导电纤维簇可以固定在基座上，并且基座可以与电源或电源接口103连接，以向微纳米导电纤维簇导电。基座可以提高供电电流的稳定性，提高正离子释放器阵列101或负离子释放器阵列102的安装维修便利性和稳固性，进一步防止产生臭氧等有害副产物。

如图1所示，等离子发生模块100还可以包括模块外壳104。正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102可以设置在模块外壳104上，例如设置在模块外壳104的两侧。在一些实施例中，模块外壳104可以包括设置在两侧表面上的凹陷105。多个正离子释放器1011和多个负离子释放器1021可以设置在凹陷105中。在一些实施例中，多个正离子释放器1011和多个负离子释放器1021的尖端低于模块外壳104的侧表面，以便保护离子释放器。用于容纳多个正离子释放器1011或多个负离子释放器1021的凹陷105可以是连通的凹陷，也可以是独立的多个凹陷。凹陷可以具有倾斜且向外扩张(例如，锥形或梯台形)的侧壁，以便于正、负离子的向外释放。等离子发生模块100还可以包括基座(未示出，可参照图2的基座2012、2022)，可以设置在模块外壳104的侧表面上或者模块外壳104内，用于支承多个正离子释放器1011和多个负离子释放器1021。本领域技术人员可以理解，虽然图1示出正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102设置在模块外壳104的相背两侧，但是这仅仅是示例性而非限制性的，正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102可以设置在模块外壳104的任意侧。

在一些实施例中，电源或电源接口103可以设置在模块外壳104顶部，如图1所示。本领域技术人员可以理解，电源或电源接口103可以设置在模块外壳104的底部或者模块外壳104内。

图2示出根据本公开一些实施例的离子释放器阵列201或202的结构示意图。本领域技术人员可以理解，离子释放器阵列201或202可以应用于图1所示的等离子发生模块100、图3所示的净化装置300或本公开其他实施例。

如图2所示，正离子释放器阵列201可以包括多个正离子释放器2011，或者负离子释放器阵列202可以包括多个负离子释放器2021。多个正离子释放器2011或多个负离子释放器2021可以设置在正极基座2012或负极基座2022上。在一些实施例中，基座2012/2022可以包括导电材料，例如导电金属。多个正离子释放器或者多个负离子释放器的微纳米导电纤维簇可以固定在基座2012/2022上，并且基座2012/2022可以与电源或电源接口(未示出)连接，以向微纳米导电纤维簇导电。基座2012/2022可以提高供电电流的稳定性，提高正离子释放器阵列201或负离子释放器阵列202的安装维修便利性和稳固性，进一步防止产生臭氧等有害副产物。

在一些实施例中，多个正离子释放器2011或多个负离子释放器2021可以交错排列成多行，形成交错式矩阵阵列。交错排列可以提高离子释放器阵列201或202产生离子的效率，而且使气流与离子释放器阵列201或202充分接触，提高细菌、病毒的消杀效果。

在一些实施例中，基座2012/2022可以包括多个凹陷，多个正离子释放器2011或多个负离子释放器2021可以设置在基座2012/2022的凹陷中。凹陷可以具有锥形的侧壁，以便于正、负离子的向外释放。

本领域技术人员可以理解，在本公开的实施例中，正离子释放器阵列或负离子释放器阵列可以包括一维或二维阵列，并且可以具有各种合适的形状，例如线性阵列、弧线形阵列、折线形阵列、矩形阵列、圆形阵列、多边形阵列、曲面形阵列等等中的一种或多种。

图3示出根据本公开一些实施例的具有等离子发生模块的净化装置300的结构示意图。如图3所示，净化装置300可以包括等离子发生模块(例如图1所示的等离子发生模块100)。等离子发生模块可以包括正离子释放器阵列301和负离子释放器阵列302。正离子释放器阵列301可以包括多个正离子释放器3011，负离子释放器阵列302可以包括多个负离子释放器3021。多个正离子释放器3011或多个负离子释放器3021可以形成一维或二维阵列。正离子释放器3011和/或负离子释放器3021可以包括微纳米导电纤维簇。等离子发生模块还可以包括电源或电源接口303以及模块外壳304。如图3所示，正离子释放器阵列301和负离子释放器阵列302可以位于模块外壳304的左右两侧，并且从模块外壳304的两侧表面突出。

如图3所示，净化装置300还可以包括气流驱动装置306，例如风扇、涡轮风扇、或风机。气流驱动装置306可以安装在等离子发生模块后方，用于驱动气体(例如，空气)从后方流入，流经正离子释放器阵列301和负离子释放器阵列302，从而使正离子释放器阵列301和负离子释放器阵列302释放的正、负离子混合，形成等离子气氛，对气体进行处理，例如消毒、杀菌、除尘等。

如图3所示，净化装置300还可以包括净化装置外壳307，用于容纳等离子发生模块和气流驱动装置306。外壳307可以包括气流的入口和出口。等离子发生模块可以安装在净化装置外壳307上。例如，电源或电源接口303尺寸可以大于模块外壳304，使得模块外壳304伸入净化装置外壳307，而电源或电源接口303设置在净化装置外壳307外侧，并固定在其上，如图3所示。气流驱动装置306安装在净化装置外壳307内，例如气流入口处。在一些实施例中，净化装置300还可以包括设置在净化装置外壳307的气流入口处的百叶窗口。

在一些实施例中，净化装置300还可以包括与净化装置外壳307固定连接的支架308，用于支撑净化装置300并将其设置在其他设施上，例如安装在通风管道中。

在一些实施例中，净化装置300可以包括多个等离子发生模块。例如，多个等离子发生模块可以沿净化装置外壳307的长度方向分散设置，以增加离子释放量，增大等离子处理区的容积。

图4示出根据本公开一些实施例的净化装置的工作原理示意图。当电源或电源接口303向正离子释放器阵列301和负离子释放器阵列302供电时，正离子释放器3011和负离子释放器3021被激发，分别释放正离子和负离子。例如，正离子释放器3011的微纳米导电纤维簇被激发发电，释放正离子，而负离子释放器3021的微纳米导电纤维簇被激发发电，释放负离子。

图5示出根据本公开一些实施例的等离子发生模块的电极高压放电曲线图500。本领域技术人员可以理解，电极高压放电曲线图500是示例性而非限制性的，用于示意性地说明本公开的等离子发生模块以及一些现有的等离子发生模块的离子释放原理。如图5所示，当电极的电压V小于阈值V_S时，电流随着电压的升高而缓慢增大，其中，阈值V_S是指电晕放电的起始电压。当电压V超过阈值V_S时，发生电晕放电，导致随着电压的升高，电流从放电电流I_S开始快速增大。当电压V到达击穿电压V_R时，等离子发生模块的电极被击穿，从电晕放电过渡到火花放电，导致电压迅速下降，电流也从击穿电流I_R开始迅速增大。

常规技术中，为了获得足够的离子浓度且避免火花放电的形成，DBD及单尖端放电方法均是在高于阈值V_S但不超过击穿电压V_R的条件下工作。但是，在电晕放电的电压下，DBD及单尖端放电方法在电离气体的同时，会形成紫外线、臭氧及氮氧化物等副产物。此外，即便采用高电压，DBD平板电极和单根针尖电极的放电效率依然较低。

然而，在本公开的实施例中，离子释放器可以包括微纳米导电纤维簇，其中包含大量(例如1000-100000根)微纳米纤维，形成大量的放电尖端。在相同电压下，微纳米导电纤维簇产生离子的效率远超单根针尖电极或DBD平板电极。微纳米导电纤维簇通过大量纤维形成的尖端放电，以形成足够的放电通道，提高了离子发生效率。而且，在本公开的实施例中，离子释放器的工作电压V_OP可以低于电晕放电阈值V_S，如图5所示，仍然能稳定地释放高浓度的离子。这样，可以缓解甚至避免由于电压过高而产生紫外线、臭氧及氮氧化物等有害副产物，更加环保安全。

此外，在一些实施例中，电源(例如，图1的电源或电源接口103、图3的电源或电源接口303)可以是高压恒流电源(例如，电压高于2000伏)，使得离子释放器阵列被有效地激发并且工作在恒流模式，从而保持离子浓度的高效和稳定。

如图4所示，正离子释放器阵列301的正离子释放器3011生成大量正离子，负离子释放器阵列302的负离子释放器3021生成大量负离子。正负离子被释放到等离子处理区310，相互混合，形成高浓度的等离子，例如平均离子浓度可以不少于10⁷/cm³。例如，在等离子处理区310中，气流309可以从等离子处理区310流过，如图4所示，正负离子可以在气流309的驱动下，在等离子处理区310中运动、混合。气流309可以包括空气流、氮气流或者其他气体流。

在等离子处理区310中，等离子可以对气流309进行处理。例如，气流309可以进入等离子处理区310，等离子可以对气流309进行杀菌、消毒等，例如消杀空气中的病毒和细菌。

在一些实施例中，净化装置300可以安装在房间的通风管道中。在净化装置300的工作中，正离子释放器阵列301和负离子释放器阵列302分别向等离子处理区310释放正离子和负离子，形成高浓度等离子体。气流驱动装置306包括一个或多个风机，驱动空气气流通过等离子处理区310，在高浓度等离子气氛下，细菌和病毒暴露在高浓度的正负离子及抗菌基团下，被迅速消杀。调节风机306的转速，可以控制单位时间内通过通风管道的风量。通过对整个房间多次循环换气，可以达到合格的环境标准。风机306的转速可以基于待净化空间的大小来适应性地调节。此外，气流经过等离子处理区310后，从通风管道出口流出，带动等离子处理区310内的高浓度等离子流动。没有复合且没有被捕获的正负离子，会随着气流流出通风管道，并扩散到整个室内空间。这些扩散的正负离子主动对室内空间再一次进行处理，对细菌、病毒进行消杀。净化装置300可以适用于通风风量大、换气次数多的人员密集场所，例如公共交通、医院、学校或商场等。此外，净化装置300位于通风管道内，抑制了通风管道内的霉菌、真菌的滋生，防止二次污染。

常规的等离子发生技术，产生的等离子浓度低，无法高效地对细菌、病毒等微生物进行消杀，而且会产生有毒副产品。而对于通过风机或其他装置将等离子吹入空间中进行细菌、病毒的消杀的技术，由于离子在空间中的存在时间比较短，限制了病菌消杀的效果。本公开的一些实施例包括等离子处理区，用等离子气氛对目标对象进行集中处理，显著提高病菌消杀的效率和效果。在本公开的一些实施例中，可以实现快速等离子处理，例如病菌的快速消杀，效果好、无需耗材、耐火防水、连续运行时间长、环境适应性强、维护方便、清洗容易。

在常规技术中，等离子发生模块大多采用电晕放电的方式获得等离子，电晕放电区局限在电极附近，离开电极，离子浓度迅速降低。为扩大电晕放电区与空气的接触面积，大多采用在垂直风道的立面或者风道中间排布电极的方式提高等离子发生效率，如垂直风道设置网状电极和细丝-蜂窝状电极，以及在风道中间设置管状电极。这类方式均会产生很大的风阻，而且安装和后期维护难度高。

本公开的实施例采用正、负离子释放器阵列，环境适应性强、占据空间小、产生的等离子浓度高、安装简便，可固定在风道内侧，形成等离子处理区，可以在风阻很小的情况下实现对气流的处理。而且，正负离子可以随着气流很好地扩散，等离子处理区的范围随着气流运动而扩大，进一步增强了病菌消杀效果，且气流带着正负离子进入室内空间，可以再一次对室内空间进行主动消毒杀菌。

本公开的一些实施例可解决常规技术中会产生有害副产物、离子浓度低、杀菌能力不足的问题，也可以解决常规设备中杀菌时间长、效率低、空气阻力大、安装复杂的问题。本公开的一些实施例可以快速杀菌、改善空气质量、防止二次污染和避免有害副产物。

本公开的一些实施例可以全部或部分地与另一些实施例的全部或部分进行组合。例如，图1所示的等离子发生模块100和图2所示的离子释放器阵列可以整体或部分地应用于图3所示的等离子净化装置300。

应当理解，本公开所描述的实施例仅仅是示例性实施例，并不构成对本公开的限制。在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应落在本公开的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种等离子发生模块，包括：

模块外壳；

正离子释放器阵列，设置在所述模块外壳的第一侧并且包括用于释放正离子的多个正离子释放器；以及

负离子释放器阵列，设置在所述模块外壳的第二侧并且用于释放负离子的多个负离子释放器。

2.如权利要求1所述的等离子发生模块，其特征在于，所述正离子释放器和所述负离子释放器包括微纳米导电纤维簇，所述微纳米导电纤维簇包括以下中的至少一项：

碳纤维、石墨纤维、金属纤维、短钨丝、掺杂碳纤维的聚丙烯或聚乙烯细丝中的一种或多种；

数量在1000-100000范围内的微纳米纤维；或

直径在10纳米至100微米范围内的微纳米纤维。

3.如权利要求1所述的等离子发生模块，其特征在于，所述正离子释放器阵列和/或所述负离子释放器阵列包括线性阵列、弧线形阵列、折线形阵列、矩形阵列、圆形阵列、多边形阵列、曲面形阵列中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的等离子发生模块，其特征在于，所述模块外壳的所述第一侧与所述第二侧相背。

5.如权利要求1所述的等离子发生模块，其特征在于，还包括：

正极基座，用于支承所述正离子释放器阵列并向所述正离子释放器阵列导电；和/或

负极基座，用于支承所述负离子释放器阵列并向所述负离子释放器阵列导电。

6.如权利要求5所述的等离子发生模块，其特征在于，还包括设置在所述外壳的上表面上的至少一个凹陷，所述正离子释放器阵列或所述负离子释放器阵列设置在所述至少一个凹陷中。

7.如权利要求6所述的等离子发生模块，其特征在于，所述凹陷包括倾斜且向外扩张的侧面。

8.一种等离子净化装置，包括：

净化装置外壳，包括入口和出口；

至少一个如权利要求1-7中任一项所述的等离子发生模块，设置在所述外壳上；以及

气流驱动装置，设置在所述外壳的入口处并且用于驱动气流通过所述至少一个等离子发生模块。

9.如权利要求8所述的等离子净化装置，其特征在于，还包括用于容纳由所述至少一个等离子发生模块生成的正离子和负离子的等离子处理区。

10.如权利要求8所述的等离子净化装置，其特征在于，所述等离子发生模块包括尺寸大于所述模块外壳的电源或电源接口，所述电源或电源接口设置在所述净化装置外壳外侧，并且所述模块外壳伸入所述净化装置外壳内。

11.如权利要求8所述的等离子净化装置，其特征在于，还包括与所述外壳固定连接的支架，并且所述气流驱动装置包括涡轮风扇。

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