CN216650077U - 等离子发生装置及等离子处理系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种等离子发生装置及等离子处理系统，包括：用于释放正离子的至少一个微纳米导电纤维正极以及用于释放负离子的至少一个微纳米导电纤维负极。微纳米导电纤维正极和微纳米导电纤维负极包括微纳米导电纤维材料。例如，微纳米导电纤维正极包括微纳米导电纤维片或微纳米导电纤维块。微纳米导电纤维负极也可以包括微纳米导电纤维片或微纳米导电纤维块。

Description

等离子发生装置及等离子处理系统

技术领域

本公开涉及等离子领域，尤其涉及基于微纳米导电纤维材料的等离子发生装置及等离子处理系统。

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。

目前，市场上的常见的等离子发生产品多是采用介质阻挡放电方法 (DielectricBarrier Discharge，DBD)和针尖、锯齿、细丝电晕放电方法获得等离子。例如，DBD放电电极通过在两极之间加入阻挡介质层，在介质表面放电产生等离子体。针尖等放电电极通过尖端放电的方法在针尖附近的电晕区激发等离子体。

采用针尖或锯齿放电电极的等离子发生装置，仅在针尖附近的电晕区激发等离子，范围较小，等离子产量低，且放电尖端使用一段时间后会因溅射效应钝化，效率降低。为获得足够数量的正负离子，通常需要提高电压，既存在火花击穿的风险，又同样会释放臭氧、紫外线或氮氧化物等有害副产物。采用细丝电极的等离子发射器虽相较针尖、锯齿电极的效率有所提高，但细丝容易烧断，细丝结合平板的电极结构也易集尘，极难清洗。

现有的等离子发生电极大多采用固定的形状和结构，这就使得电极无法根据实际实施环境改变结构，限制了等离子发生装置的适应性，使用场景非常有限。

此外，目前的等离子空气净化产品将等离子发生装置安装在出风口，通过向房间中释放正负离子来净化空气。但是，由于房间中的离子浓度低，因此灭菌率低，难以达到理想的灭菌效果，而且增加了病菌传播的风险。

如上所述，现有等离子技术中存在诸多问题，例如产生有害副产物、离子浓度低、杀菌效率低、不易清洗等问题。不仅如此，多数空气消毒净化装置采用数种净化技术联用的策略以达到最佳的实施效果，因此各级净化层累计产生的风阻会对整个设备的能耗及效率有显著的影响。

实用新型内容

在一些实施例中，本公开提供一种等离子发生装置，包括：至少一个微纳米导电纤维正极，用于释放正离子；以及至少一个微纳米导电纤维负极，用于释放负离子，其中微纳米导电纤维正极和微纳米导电纤维负极包括微纳米导电纤维材料。

在一些实施例中，微纳米导电纤维正极包括微纳米导电纤维片或微纳米导电纤维块；和/或微纳米导电纤维负极包括微纳米导电纤维片或微纳米导电纤维块。

在一些实施例中，微纳米导电纤维正极和/或微纳米导电纤维负极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；微纳米导电纤维毡或微纳米导电纤维布；每平米100至10¹⁰根微纳米纤维尖端；长度在1微米至1米范围内的微纳米纤维；直径在10纳米至100微米范围内的微纳米纤维；玻璃纤维掺杂物、陶瓷纤维掺杂物、碳纤维粉末或颗粒、石墨纤维粉末或颗粒、金属纤维粉末或颗粒中的一种或多种；或三角形、矩形、多边形、圆形、椭圆形、球形、弧形、立方体形的微纳米导电纤维材料中的一种或多种。

在一些实施例中，等离子发生装置还包括电源或电源接口，电源或电源接口的正极与至少一个微纳米导电纤维正极连接，并且电源或电源接口的负极与至少一个微纳米导电纤维负极连接。

在一些实施例中，微纳米导电纤维正极和微纳米导电纤维负极的排布包括以下中的至少一种：并排设置、矩阵式设置、交错设置、间隔设置、成角度设置、相对设置、相背设置或者层叠式设置。

在一些实施例中，等离子发生装置还包括：正极基座，用于支承微纳米导电纤维正极并向微纳米导电纤维正极导电；以及负极基座，用于支承微纳米导电纤维负极并向微纳米导电纤维负极导电。

在一些实施例中，正极基座和/或负极基座包括：导体板、导体网或电路板。

在一些实施例中，本公开提供一种等离子处理系统，包括：至少一个根据本公开一些实施例中任一项的等离子发生装置；以及等离子处理区，微纳米导电纤维正极用于向等离子处理区释放正离子，微纳米导电纤维负极用于向等离子处理区释放负离子。

在一些实施例中，等离子处理系统还包括：气流通道，包括气流入口和气流出口，等离子处理区至少部分位于气流通道内。

在一些实施例中，等离子处理系统还包括：气流驱动装置，气流驱动装置设置在气流入口处、气流出口处或者气流通道内，用于驱动气流进入等离子处理区。

在一些实施例中，至少一个等离子发生装置设置在气流通道内或与气流通道连通。

在一些实施例中，等离子处理系统还包括外壳，等离子处理区位于外壳内。

在一些实施例中，气流通道包括直线型、曲线型或折线型通道。

在一些实施例中，等离子处理系统还包括以下中的至少一项：至少一个过滤装置，设置在气流入口处、气流通道中或气流出口处；至少一个集尘装置，设置在等离子发生装置的下游处；或化学处理装置，用于对气流通道中的气流进行化学处理。

在一些实施例中，等离子处理区的平均离子浓度不低于10⁷/cm³。

根据本公开一些实施例的等离子发生装置以及等离子处理系统能够解决现有技术中存在的问题，带来有益的技术效果。例如，根据本公开一些实施例的等离子发生装置或等离子处理系统能够解决常规技术中有害副产物、离子浓度低、杀菌能力不足、电极结构固定却不灵活等问题，可以实现覆盖面积广、适应性强、安装维护便捷、无有害副产品、离子浓度高、处理效果强等技术效果。

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装置的结构示意图；

图2示出根据本公开一些实施例的微纳米导电纤维电极的表面微观示图；

图3示出根据本公开一些实施例的等离子发生装置的电极高压放电曲线图；

图4示出根据本公开一些实施例的另一等离子发生装置的结构示意图；

图5示出根据本公开一些实施例的另一等离子发生装置的结构示意图；

图6示出根据本公开一些实施例的另一等离子发生装置的交错电极排布的结构示意图；

图7示出根据本公开一些实施例的另一等离子发生装置的矩阵电极排布的结构示意图；

图8示出根据本公开一些实施例的等离子处理系统的结构示意图；

图9示出根据本公开一些实施例的另一等离子处理系统的结构示意图。

在上述附图中，各附图标记分别表示：

100、400、500、600、700 等离子发生装置

200 电极的表面微观示图

300 高压放电曲线图

800、900 等离子处理系统

101、401、501、601a-601b、701a-701d、801、901 微纳米导电纤维正极

102、402、502、602a-602b、702a-702d、802、902 微纳米导电纤维负极

103、403、503 正极基座

104、404、504 负极基座

105、405、505 电源或电源接口

106、406、806、906 等离子处理区

201–205 微纳米导电纤维尖端

807、907 外壳

908 气流驱动装置

909 气流通道

9091 气流入口

9092 气流出口

910a-910b 过滤装置

911a-911b 集尘装置

912 化学处理装置

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，例如医疗器械、冷链物流、生鲜处理等等。

图1示出根据一些实施例的等离子发生装置100的结构示意图。如图1 所示，等离子发生装置100可以包括微纳米导电纤维正极101和微纳米导电纤维负极102。微纳米导电纤维正极101可以用于释放正离子，微纳米导电纤维负极102可以用于释放负离子。本领域技术人员可以理解，虽然图1中仅示出单个微纳米导电纤维正极101和单个微纳米导电纤维负极102，但是等离子发生装置100可以包括多个微纳米导电纤维正极101和多个微纳米导电纤维负极102。微纳米导电纤维正极101可以包括微纳米导电纤维材料，例如微纳米导电纤维片、微纳米导电纤维块等。微纳米导电纤维材料可以包括大量微纳米导电纤维尖端，在由电源正极供电的情况下，可以释放正离子。类似地，微纳米导电纤维负极102可以包括微纳米导电纤维材料，例如微纳米导电纤维片、微纳米导电纤维块等。微纳米导电纤维材料可以包括多个微纳米导电纤维尖端，在由电源负极供电的情况下，可以释放负离子。

图2示出根据一些实施例的微纳米导电纤维电极的表面微观示图200。微观示图200包括不同密度的微纳米导电纤维材料的微观示图200(a)、200 (b)和200(c)，其中密度依次变高。如图2所示，微纳米导电纤维材料可以包括多个微纳米导电纤维尖端，例如由椭圆标识出的尖端201-205。

在一些实施例中，微纳米导电纤维材料可以包括直径在10纳米至100微米范围内的微纳米纤维。在一些实施例中，微纳米导电纤维材料可以包括长度在1微米至1米范围内的微纳米纤维。在一些实施例中，微纳米导电纤维材料的密度可以在每平米100至10¹⁰根微纳米纤维的范围内。在一些实施例中，微纳米导电纤维材料可以包括厚度在1微米至1米范围内、或者长度或宽度为1微米至100米的微纳米导电纤维片或微纳米导电纤维块。一般而言，微纳米导电纤维材料中的微纳米纤维的直径越小、长度越短、数量越多，则单位面积内的纤维尖端越多，放电尖端越多，等离子发射效率越高。

在一些实施例中，微纳米导电纤维材料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，微纳米导电纤维材料还可以掺杂有玻璃纤维、陶瓷纤维等其他纤维或者碳纤维粉末或颗粒、石墨纤维粉末或颗粒、金属纤维粉末或颗粒等中的一种或多种。例如，微纳米导电纤维材料可以是由各种短切微纳米纤维制成的短切纤维毡，诸如可利用碳纤维制成短切碳纤维毡，可利用金属纤维可以制成金属针刺毡、金属无纺布等。再例如，微纳米导电纤维材料可以是利用金属纤维、碳纤维、石墨纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的多种纤维材料混合制成导电纤维毡。还可以在微纳米导电纤维材料中混合碳纤维粉末或颗粒、石墨纤维粉末或颗粒、金属纤维粉末或颗粒等。在一些实施例中，微纳米导电纤维材料可以是由中长微纳米纤维制成导电纤维布，如碳纤维编织布、石墨纤维编织布、金属纤维编织布等。

在一些实施例中，等离子发生装置100还可以包括电源(例如电池等) 或电源接口(例如插头或接线柱等)105。电源或电源接口105的正极与微纳米导电纤维正极101连接，并且负极与微纳米导电纤维负极102连接，以分别向微纳米导电纤维正极101和微纳米导电纤维负极102供电。在一些实施例中，电源或电源接口105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105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微纳米导电纤维正极101和微纳米导电纤维负极102的电压。在一些实施例中，电源或电源接口105可以提供高压恒流电源，例如电压在3千伏至20千伏范围内，电流在1至100微安范围内，以便有效地激发微纳米导电纤维正极101和微纳米导电纤维负极102，高效地生成等离子。

在一些实施例中，等离子发生装置100还可以包括正极基座103和负极基座104，用于分别支撑微纳米导电纤维正极101和微纳米导电纤维负极102。例如，微纳米导电纤维正极101或微纳米导电纤维负极102可以通过机械安装或者粘贴方式设置在正极基座103或负极基座104上。在一些实施例中，正极基座103或负极基座104可以包括导电材料，例如导电金属，以向微纳米导电纤维正极101或微纳米导电纤维负极102导电。例如，正极基座103 或负极基座104可以包括导体板、导体网或电路板等。电源或电源接口105 的正极可以与正极基座103连接，负极与负极基座104连接，以向微纳米导电纤维正极101或微纳米导电纤维负极102供电。在一些实施例中，微纳米导电纤维正极101或微纳米导电纤维负极102可以通过导电胶粘贴到正极基座103或负极基座104上。在到达使用寿命后，可以方便地去除微纳米导电纤维电极，更换为新的微纳米导电纤维正极101或微纳米导电纤维负极102，而无需对等离子发生装置100的其他部件进行更新，方便、快捷、节约成本。正极基座103或负极基座104可以提高供电电流的稳定性，提高微纳米导电纤维正极101或微纳米导电纤维负极102的安装、维护便利性和稳固性。但是，本领域技术人员可以理解，在一些实施例中，正极基座103和负极基座 104并不是必要部件，可以省去。

图3示出根据一些实施例的等离子发生装置的电极高压放电曲线图300。本领域技术人员可以理解，电极高压放电曲线图300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装置(例如，图1中的等离子发生装置100、图4中的等离子发生装置400、图5中的等离子发生装置500、图6 中的等离子发生装置600、图7中的等离子发生装置700、图8中的等离子处理系统800、图9中的等离子处理系统900等)以及一些现有的等离子发生装置的离子释放原理。如图3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，等离子发生装置的电极被击穿，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，微纳米导电纤维电极可以包括微纳米导电纤维材料，其中包含大量微纳米纤维，形成大量的放电尖端(例如，在表面处，每平米100至10¹⁰根微纳米纤维尖端)。在相同电压下，微纳米导电纤维电极产生离子的效率远超单根针尖电极或DBD平板电极。微纳米导电纤维电极通过纤维形成大量尖端放电，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，微纳米导电纤维电极的工作电压V_OP可以低于电晕放电阈值V_S，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。

如图1所示，在工作中，微纳米导电纤维正极101生成大量正离子，微纳米导电纤维负极102生成大量负离子。正负离子被释放到等离子处理区106 中，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106中，正离子在库仑力的作用下，向微纳米导电纤维负极102方向运动，负离子在库仑力的作用下，向微纳米导电纤维正极101 方向运动。在一些实施例中，存在气流，可以从等离子处理区106流过，正负离子可以在气流的驱动下，在等离子处理区106中运动、混合。气流可以包括空气流、氮气流或者其他气体流。

在等离子处理区106中，等离子可以对目标对象进行处理。例如，气流可以进入等离子处理区106，等离子可以对气流进行杀菌、消毒，例如消杀空气中的病毒和细菌。目标对象还可以包括医疗器械、生鲜等。

如图1所示，微纳米导电纤维正极101或微纳米导电纤维负极102可以相对设置。在微纳米导电纤维正极101或微纳米导电纤维负极102之间，可以形成等离子处理区106。

图4示出根据一些实施例的等离子发生装置400的结构示意图。如图4 所示，等离子发生装置400可以包括用于释放正离子的微纳米导电纤维正极 401和用于释放负离子的微纳米导电纤维负极402。微纳米导电纤维正极401 或微纳米导电纤维负极402可以包括微纳米导电纤维材料，例如微纳米导电纤维片、微纳米导电纤维块等。微纳米导电纤维材料可以包括大量微纳米导电纤维尖端，用于在供电情况下，释放离子。

在一些实施例中，等离子发生装置400还可以包括电源或电源接口405。电源或电源接口405的正极与微纳米导电纤维正极401连接，并且负极与微纳米导电纤维负极402连接，以分别向微纳米导电纤维正极401和微纳米导电纤维负极402供电。

在一些实施例中，等离子发生装置400还可以包括正极基座403和负极基座404，用于分别支撑微纳米导电纤维正极401和微纳米导电纤维负极402。正极基座403和负极基座404可以包括导电材料，并且分别与电源或电源接口405的正极和负极连接，以向微纳米导电纤维正极401和微纳米导电纤维负极402导电。如图4所示，正极基座403和负极基座404分别安装在微纳米导电纤维正极101和微纳米导电纤维负极102的一端。在工作中，电源或电源插头405分别通过正极基座403和负极基座404向微纳米导电纤维正极 401和微纳米导电纤维负极402供电。由于微纳米导电纤维正极401和微纳米导电纤维负极402的上下表面都被暴露，因此可以在上下表面处产生大量的正离子和负离子，并在微纳米导电纤维电极周围相互混合，形成等离子处理区406。在等离子处理区406中，等离子可以对目标对象(例如，空气、医疗器械、生鲜等)进行处理。

等离子发生装置400的微纳米导电纤维正极401和微纳米导电纤维负极 402具有更大面积的表面，生成等离子的效率更高。在一些实施例中，可以在微纳米导电纤维正极401和微纳米导电纤维负极402的两端都设置基座，以提高导电效率，从而进一步提高生成等离子的效率。

本领域技术人员可以理解，在一些实施例中，微纳米导电纤维正极101、 401和微纳米导电纤维负极102、402可以采用任何合适的设置方式，例如并排设置、矩阵式设置、交错设置、间隔设置、成角度设置、相对设置、相背设置或者层叠式设置等中的至少一种。其中，成角度设置是指微纳米导电纤维正极101、401和微纳米导电纤维负极102、402的法线方向的取向形成大于0°且小于180°的夹角。例如，微纳米导电纤维正极101、401和微纳米导电纤维负极102、402可以间隔设置，取向大致相同，在取向方向形成等离子处理区106、406。微纳米导电纤维正极101、401和微纳米导电纤维负极102、 402彼此间隔开一定距离，这样有助于防止正负离子过早、过多湮灭，提高等离子处理区106、406中等离子浓度。微纳米导电纤维正极101、401和微纳米导电纤维负极102、402可以成角度设置，取向形成夹角，以便防止正负离子过早、过多湮灭。

在一些实施例中，等离子发生装置100或400可以分别包括多个微纳米导电纤维正极101或多个微纳米导电纤维负极102、多个微纳米导电纤维正极 401或微纳米导电纤维负极402。例如，微纳米导电纤维正极101、401和微纳米导电纤维负极102、402可以并排设置，以增加离子释放量，增大等离子处理区106、406的容积。

在一些实施例中，微纳米导电纤维正极101、401或微纳米导电纤维负极102、402可以是柔性的。而且，正极基座103、403或负极基座104、404也可以是柔性的，例如柔性电路版、柔性金属板等。微纳米导电纤维正极101、 401或微纳米导电纤维负极102、402以及正极基座103、403或负极基座104、 404可以适应各种安装环境的形状，如曲面、不规则表面等，显著提高等离子发生装置100或400的环境适应性。

此外，微纳米导电纤维正极101、401或微纳米导电纤维负极102、402 可以具有各种合适的形状，例如三角形、矩形、多边形、圆形、椭圆形、球形、弧形、立方体形等规则或不规则的平面、非平面构型。

图5示出根据一些实施例的等离子发生装置500的结构示意图。如图5 所示，等离子发生装置500可以包括用于释放正离子的微纳米导电纤维正极 501和用于释放负离子的微纳米导电纤维负极502。微纳米导电纤维正极501 与微纳米导电纤维负极502彼此平行并且间隔设置，可以包括微纳米导电纤维材料，用于在供电情况下，释放离子。

在一些实施例中，等离子发生装置500还可以包括电源或电源接口505，其正极与微纳米导电纤维正极501连接，并且负极与微纳米导电纤维负极502 连接，以分别向微纳米导电纤维正极501和微纳米导电纤维负极502供电。

在一些实施例中，等离子发生装置500还可以包括正极基座503和负极基座504，分别与电源或电源接口505的正极和负极连接，用于分别支撑微纳米导电纤维正极501和微纳米导电纤维负极502并且向其导电。在工作中，电源或电源插头505分别通过正极基座503和负极基座504向微纳米导电纤维正极501和微纳米导电纤维负极502供电。由于微纳米导电纤维正极501 和微纳米导电纤维负极502的上表面包含大量纤维尖端，因此可以分别在上表面处产生大量的正离子和负离子，并在微纳米导电纤维电极上方相互混合，形成等离子处理区。在等离子处理区中，等离子可以对目标对象(例如，空气、医疗器械、生鲜等)进行处理。

图6示出根据一些实施例的等离子发生装置600的交错电极排布的结构示意图。如图6所示，等离子发生装置600可以包括用于释放正离子的微纳米导电纤维正极601a、601b，以及用于释放负离子的微纳米导电纤维负极 602a、602b。微纳米导电纤维正极601a、601b与微纳米导电纤维负极602a、602b彼此平行并且交错设置。本领域技术人员可以理解，虽然图6仅仅示出两对微纳米导电纤维电极，但是等离子发生装置600还可以包括更多交错设置的微纳米导电纤维电极。图6所示的交错电极排布可以增加电极覆盖的面积，扩大等离子处理区的范围。此外，交错电极排布还可以降低正负离子湮灭的几率，提高等离子的浓度。

图7示出根据一些实施例的等离子发生装置700的电极矩阵排布的结构示意图。如图7所示，等离子发生装置700可以包括用于微纳米导电纤维电极矩阵。微纳米导电纤维电极矩阵可以包括多个微纳米导电纤维正极，例如 701a-d，以及多个微纳米导电纤维负极，例如702a-d。微纳米导电纤维正极 701a-d与多个微纳米导电纤维负极702a-d交错排布成2×4矩阵。但是，本领域技术人员可以理解，等离子发生装置700可以包括其他数量的微纳米导电纤维电极以及其他矩阵排布方式。例如，等离子发生装置700可以包括并排设置的3×3微纳米导电纤维正极矩阵和3×3微纳米导电纤维负极矩阵。或者，等离子发生装置700可以包括相对设置的微纳米导电纤维正极矩阵和微纳米导电纤维负极矩阵。电极矩阵排布可以增加电极排布的灵活性，增大电极的覆盖面积，扩大等离子处理区的范围。

图8示出根据一些实施例的等离子处理系统800的结构示意图。本领域技术人员可以理解，图1所示的等离子发生装置100、图4所示的等离子发生装置400、图5所示的等离子发生装置500、图6所示的等离子发生装置600 或图7所示的等离子发生装置700可以整体或部分地应用于图8所示的等离子处理系统800。

如图8所示，等离子处理系统800可以包括等离子发生装置，其包括微纳米导电纤维正极801和微纳米导电纤维负极802。微纳米导电纤维正极801 或微纳米导电纤维负极802可以包括微纳米导电纤维材料，并且分别与电源或电源接口的正极或负极连接，用于释放正离子或负离子。在一些实施例中，等离子处理系统800还可以包括正极基座和负极基座，用于支承微纳米导电纤维正极801和微纳米导电纤维负极802并向其导电。本领域技术人员可以理解，虽然图8示出了微纳米导电纤维正极801和微纳米导电纤维负极802 相对设置，但是微纳米导电纤维正极801和微纳米导电纤维负极802可以采用任何合适的设置方式。

等离子处理系统800还可以包括等离子处理区806。在工作中，微纳米导电纤维正极801向等离子处理区806释放正离子，并且微纳米导电纤维负极802向等离子处理区806释放负离子，在等离子处理区806中形成等离子气氛，以对目标对象进行处理。

等离子处理系统800还可以包括外壳807，用于容纳微纳米导电纤维正极801、微纳米导电纤维负极802以及等离子处理区806。例如，微纳米导电纤维正极801和微纳米导电纤维负极802可以设置在外壳806内壁上。在一些实施例中，等离子处理系统800的外壳806可以是其他设备的部件或建筑物，例如通风管道、密闭腔室、房间等。

在工作中，微纳米导电纤维正极801生成大量正离子，微纳米导电纤维负极802生成大量负离子。正负离子被释放到等离子处理区806中，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806中，正离子在库仑力的作用下，向微纳米导电纤维负极802 方向运动，负离子在库仑力的作用下，向微纳米导电纤维正极801方向运动。在一些实施例中，存在气流，可以从等离子处理区806流过，正负离子可以在气流的驱动下，在等离子处理区806中运动、混合。待处理的目标对象可以引入到或放置在等离子处理区806中，可以包括任何待处理对象，例如空气、医疗器械、冷鲜等。在等离子处理区806中，等离子对目标对象进行等离子处理。例如，目标对象携带有细菌、病毒，正负离子可以吸附在细菌、病毒上，破坏细胞膜，从而消杀病菌。

图9示出根据一些实施例的等离子处理系统900的结构示意图。本领域技术人员可以理解，图1所示的等离子发生装置100、图4所示的等离子发生装置400、图5所示的等离子发生装置500、图6所示的等离子发生装置600 或图7所示的等离子发生装置700可以整体或部分地应用于图9所示的等离子处理系统900。

如图9所示，等离子处理系统900可以包括等离子发生装置，其包括微纳米导电纤维正极901和微纳米导电纤维负极902。微纳米导电纤维正极901 和微纳米导电纤维负极902包括微纳米导电纤维材料，并且分别与电源或电源接口的正极或负极连接，用于释放正离子或负离子。在一些实施例中，等离子处理系900还可以包括正极基座和负极基座，用于支承微纳米导电纤维正极901和微纳米导电纤维负极902并向其导电。本领域技术人员可以理解，虽然图9示出了微纳米导电纤维正极901和微纳米导电纤维负极902相对设置，但是微纳米导电纤维正极901和微纳米导电纤维负极902可以采用任何适合的设置方式。

等离子处理系统900还可以包括等离子处理区906。在工作中，微纳米导电纤维正极901向等离子处理区906释放正离子，并且微纳米导电纤维负极902向等离子处理区906释放负离子，在等离子处理区906中形成等离子气氛，以对目标对象进行处理。

等离子处理系统900还可以包括外壳907，用于容纳微纳米导电纤维正极901、微纳米导电纤维负极902以及等离子处理区906。例如，等离子发生装置可以设置在外壳906内壁上或者外壳906内的适当位置处。在一些实施例中，等离子处理系统900的外壳906可以是其他设备的部件或建筑物，例如通风管道、密闭腔室、房间等。

在一些实施例中，等离子处理系统900可以包括气流通道909，具有气流的入口9091和出口9092。等离子处理系统900还可以包括气流驱动装置 908，例如一个或多个风机或风扇。等离子发生装置(例如，微纳米导电纤维正极901和微纳米导电纤维负极902)可以设置在气流通道909内或者与气流通道909连通。等离子处理区906也可以至少部分位于气流通道909内。气流驱动装置908可以设置在入口9091处，气流通道909内，或者也可以设置在出口9092处。气流驱动装置908可以驱动气体从入口9091流入外壳907，进入等离子处理区906，随后从出口9092流出。可以调节气流驱动装置908 的功率，以控制气流的流速或流量，实现在等离子处理区906中对气流的有效处理。

在一些实施例中，外壳907是房间的通风管道。在等离子处理系统900 的工作中，微纳米导电纤维正极901和微纳米导电纤维负极902分别向等离子处理区906中释放正离子和负离子，形成等离子体气氛。气流驱动装置908 包括一个或多个风机，设置在通风管道9091的入口处，驱动空气气流沿气流通道909流动，通过等离子处理区906，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908的转速，可以控制单位时间内通过通风管道907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908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906后，从通风管道出口 9092流出，带动等离子处理区906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907，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。

在一些实施例中，等离子处理系统900还可以包括过滤装置910，可以设置在气流入口9091处、气流通道909中或气流出口9092处。例如，设置在入口9091处的过滤装置910a或设置在出口9092处的过滤装置910b。过滤装置910可以包括滤网，用于对气流进行过滤。

在一些实施例中，等离子处理系统900还可以包括集尘装置911，例如集尘装置911a-b。集尘装置911可以包括静电集尘装置等。集尘装置911可以设置在微纳米导电纤维正极901和/或微纳米导电纤维负极902下游，用于收集等离子处理区906中被消杀的细菌以及气流中的灰尘，以防再次进入气流。

在一些实施例中，等离子处理系统900还可以包括化学处理装置912，用于辅助等离子处理区906中的等离子处理，对目标对象进行化学处理。化学处理装置912可以设置在等离子处理区906中或者与之相邻。化学处理装置906可以包括化学释放器，用于向等离子处理区906中释放化学气体、液体(例如杀菌气体、消毒液等)，以对目标对象进行化学处理，例如杀菌、消毒等。

采用过滤装置910、集尘装置911或化学处理装置912中的一种或多种，可以辅助等离子处理区906中的等离子处理，进一步改进等离子处理系统900 对目标对象的处理效果。

在一些实施例中，外壳807、907或气流通道909沿长度方向可以是任意形状，例如直线型、曲线型或折线形。

在一些实施例中，等离子处理系统800或900可以是空气净化设备，用于对空气流进行等离子处理。例如，等离子处理系统800或900可以是空气净化器，外壳807或907可以限定空气流动的气流通道909，等离子处理区 806或906可以由外壳限定，位于空气流动的通道中。在应用于建筑物的实施例中，外壳807或907可以是通风管道(例如通风系统、空调等的风道)。等离子处理系统800或900也可以不包括外壳，而是设置在通风管道中，通风管道可以限定气流通道909。气流通道或通风管道的尺寸、形状由应用场景及需要净化空间的大小确定，气流通道或通风管道的结构可设计为多种形式以兼容不同的安装环境。根据本公开一些实施例的等离子发生装置和等离子处理系统可以根据实际情况设置在通风管道中。气流通道或通风管道内可以产生等离子气氛，形成等离子处理区，可以消杀空气流中的细菌、病毒，还可以抑制各类霉菌、真菌的生长，避免对空气净化器、空调或通风系统造成二次污染，减轻维护负担。此外，通过改变气流通道或通风管道的结构也可控制空气在气流通道或通风管道内的运动轨迹和停留时间，从而获得期望的净化效果。例如，气流通道或通风管道可以设计成直线型、曲线型或折线型，以改变空气在气流通道或通风管道内的流通路线。本领域技术人员可以理解，任何对气流通道或通风管道的修改都落在本公开要求保护的范围内。

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采用微纳米导电纤维电极，并且包括等离子处理区，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，等离子发生装置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基于微纳米导电纤维材料的正负极，环境适应性强、占据空间小、产生的等离子浓度高，可以方便地安装、固定在气流通道中或待处理目标对象附近，形成等离子处理区。在对气流进行处理的应用中，可以实现小风阻、高效率。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以单独使用，也可以设置在其他装置中使用。例如，应用于空调中，根据国家规定，空调表冷器的风量为2.5m/s-3m/s，可以根据风量大小来选择微纳米导电纤维正极和微纳米导电纤维负极的数量、距离、排布等，具有良好的适应性。

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所示的等离子发生装置100、图4所示的等离子发生装置 400、图5所示的等离子发生装置500、图6所示的等离子发生装置600、图7 所示的等离子发生装置700、图8所示的等离子处理系统800以及图9所示的等离子处理系统900可以部分地或整体地进行调整、组合。

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 (15)

1.一种等离子发生装置，其特征在于，包括：

至少一个微纳米导电纤维正极，用于释放正离子；以及

至少一个微纳米导电纤维负极，用于释放负离子，其中所述微纳米导电纤维正极和所述微纳米导电纤维负极包括微纳米导电纤维材料。

2.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，

所述微纳米导电纤维正极包括微纳米导电纤维片或微纳米导电纤维块；和/或

所述微纳米导电纤维负极包括微纳米导电纤维片或微纳米导电纤维块。

3.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，所述微纳米导电纤维正极和/或所述微纳米导电纤维负极包括：

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；

微纳米导电纤维毡或微纳米导电纤维布；

每平米100至10¹⁰根微纳米纤维尖端；

长度在1微米至1米范围内的微纳米纤维；

直径在10纳米至100微米范围内的微纳米纤维；

玻璃纤维掺杂物、陶瓷纤维掺杂物、碳纤维粉末或颗粒、石墨纤维粉末或颗粒、或者金属纤维粉末或颗粒；或

三角形、矩形、多边形、圆形、椭圆形、球形、弧形、或立方体形的微纳米导电纤维材料。

4.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，还包括电源或电源接口，所述电源或电源接口的正极与所述至少一个微纳米导电纤维正极连接，并且所述电源或电源接口的负极与所述至少一个微纳米导电纤维负极连接。

5.如权利要求1-4中任一项所述的等离子发生装置，其特征在于，所述微纳米导电纤维正极和所述微纳米导电纤维负极的排布包括以下中的至少一种：

并排设置、矩阵式设置、交错设置、间隔设置、成角度设置、相对设置、相背设置或者层叠式设置。

6.如权利要求1-4中任一项所述的等离子发生装置，其特征在于，包括：

正极基座，用于支承所述微纳米导电纤维正极并向所述微纳米导电纤维正极导电；以及

负极基座，用于支承所述微纳米导电纤维负极并向所述微纳米导电纤维负极导电。

7.如权利要求6所述的等离子发生装置，其特征在于，所述正极基座和/或负极基座包括：导体板、导体网或电路板。

8.一种等离子处理系统，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1-7中任一项所述的等离子发生装置；以及

等离子处理区，所述微纳米导电纤维正极用于向所述等离子处理区释放正离子，所述微纳米导电纤维负极用于向所述等离子处理区释放负离子。

9.如权利要求8所述的等离子处理系统，其特征在于，还包括：

气流通道，包括气流入口和气流出口，所述等离子处理区至少部分位于所述气流通道内。

10.如权利要求9所述的等离子处理系统，其特征在于，还包括：

气流驱动装置，所述气流驱动装置设置在所述气流入口处、所述气流出口处或者所述气流通道内，用于驱动气流进入所述等离子处理区。

11.如权利要求9所述的等离子处理系统，其特征在于，所述至少一个等离子发生装置设置在所述气流通道内或与所述气流通道连通。

12.如权利要求9-11中任一项所述的等离子处理系统，其特征在于，还包括外壳，所述等离子处理区位于所述外壳内。

13.如权利要求9-11中任一项所述的等离子处理系统，其特征在于，所述气流通道包括直线型、曲线型或折线型通道。

14.如权利要求9-11中任一项所述的等离子处理系统，其特征在于，还包括以下中的至少一项：

至少一个过滤装置，设置在所述气流入口处、所述气流通道中或所述气流出口处；

至少一个集尘装置，设置在所述等离子发生装置的下游处；或

化学处理装置，用于对所述气流通道中的气流进行化学处理。

15.如权利要求8所述的等离子处理系统，其特征在于，所述等离子处理区的平均离子浓度不低于10⁷/cm³。

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