CN218570530U - 等离子体发热结构及等离子体雾化装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种等离子体发热结构及等离子体雾化装置，等离子体发热结构包括至少一电极对及引弧件，引弧件设于电极对的两个电极之间，以使电极对的两个电极之间具有击穿导通距离及工作导通距离，击穿导通距离小于工作导通距离。由于设置了引弧件在电极对的两个电极之间，其可以传输电场，从而使加载在电极对上的高电压会全部加载到每一电极与引弧件之间，而非直接加载到电极对的两个电极之间，从而减小了电极对的两个电极之间具有的击穿导通距离，而使其小于工作导通距离，故能够大幅降低起始击穿电压，从而减小电源体积，并降低能耗，进而提高等离子体发热结构的发热效率。

Description

等离子体发热结构及等离子体雾化装置

技术领域

本申请涉及电子雾化技术领域，特别是涉及一种等离子体发热结构及等离子体雾化装置。

背景技术

等离子体发热雾化装置通常是利用工作气体电离形成等离子体，等离子体中的自由电子与离子在电场的作用下将电场能转化为自身动能，并最终转化为等离子体内能进行电发热的雾化装置。

根据气体放电伏安特性，在放电间隙内的气体被电离形成等离子体之前，需要在放电间隙上加上强电场以使中性气体转变为等离子体。而一旦产生了等离子体，维持加热所需要的电场强度则会显著下降。前者需要电源输出端必须提供高的开路电压，而后者需要电源维持加热的时候的输出电压显著低于开路电压（相差可达10倍以上）。这两种差异很大的工况会导致电源体积较大，发热效率较低。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有等离子体发热雾化装置，提供一种能减小电源体积，以提升发热效率的等离子体发热结构及等离子体雾化装置。

第一方面，本申请提供一种等离子体发热结构，包括至少一电极对及引弧件，引弧件设于电极对的两个电极之间，以使电极对的两个电极之间具有击穿导通距离及工作导通距离，击穿导通距离小于工作导通距离。

在其中一个实施例中，电极对的两个电极中的至少一者与引弧件之间形成引弧间隙。

在其中一个实施例中，引弧件为半导体引弧件。

在其中一个实施例中，半导体引弧件为锗化合物引弧件、硅化合物引弧件、砷化镓类化合物引弧件、磷化镓类化合物引弧件、硫化镉类化合物引弧件、硫化锌类化合物引弧件、氧化锰引弧件、氧化铁引弧件、氧化铬引弧件、氧化铜引弧件、镓铝砷类化合物引弧件以及镓砷磷类化合物中的一种。

在其中一个实施例中，引弧件为正温度系数的热敏电阻引弧件。

在其中一个实施例中，等离子体发热结构还包括发热件，电极对及引弧件均设于发热件。

在其中一个实施例中，电极对的两个电极中的至少一者呈环状套设于发热件；和/或

引弧件呈环状套设于发热件。

在其中一个实施例中，等离子体发热结构还包括磁性件，磁性件套设于一呈环状的电极。

在其中一个实施例中，电极对的两个电极中的至少一者呈环状套设于发热件的外侧，引弧件呈环状套设于发热件的外侧，磁性件呈环状套设于一呈环状的电极的外侧。

在其中一个实施例中，发热件包括底壁及沿底壁的周向连接于底壁一侧的侧壁，底壁与侧壁围合形成容纳气溶胶生成基质的发热腔体，电极对及引弧件均设于与底壁背向发热腔体的一侧。

在其中一个实施例中，引弧件包括引弧涂覆膜层。

在其中一个实施例中，等离子体发热结构还包括发热件，引弧件被构造为发热件的至少部分。

第二方面，本申请还提供一种等离子体雾化装置，包括以上任意实施例中的等离子体发热结构。

上述等离子体发热结构及等离子体雾化装置，由于设置了引弧件在电极对的两个电极之间，其可以传输电场，从而使加载在电极对上的高电压会全部加载到每一电极与引弧件之间，而非直接加载到电极对的两个电极之间，从而减小了电极对的两个电极之间具有的击穿导通距离，而使其小于工作导通距离，故能够大幅降低起始击穿电压，从而减小电源体积，并降低能耗，进而提高等离子体发热结构的发热效率。

且由于大幅降低起始击穿电压，故能够降低等离子体发热结构的放电绝缘要求，可简化或小型化绝缘结构。

附图说明

图1示出了本申请一实施例中的等离子体发热结构的结构示意图；

图2示出了本申请另一实施例中的等离子体发热结构的结构示意图。

附图标记：

等离子体发热结构100；

电极对10；

电极11；

引弧体20；

引弧间隙30；

发热件40；

发热腔体41；

底壁42、侧壁43；

磁性件50。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

附图并不是1：1的比例绘制，并且各元件的相对尺寸在附图中仅以示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。

图1示出了本申请一实施例中的等离子体发热结构的结构示意图。为便于描述，附图仅示出了与本申请实施例相关的结构。

参阅附图，本申请一实施例提供一种等离子体发热结构100，包括电极对10及引弧件20，引弧件20设于电极对10的两个电极11之间，以使电极对10的两个电极11之间具有击穿导通距离及工作导通距离，击穿导通距离小于工作导通距离。

可以理解，电极对10包括两个电极11，分别为一个正极和一个负极。

引弧件20是指具有与电极对10配合，以实现引燃电弧功能的部件，具体地，引弧件20为半导体引弧件。

优选地，半导体引弧件为锗化合物引弧件、硅化合物引弧件、砷化镓类化合物引弧件、磷化镓类化合物引弧件、硫化镉类化合物引弧件、硫化锌类化合物引弧件、氧化锰引弧件、氧化铁引弧件、氧化铬引弧件、氧化铜引弧件、镓铝砷类化合物引弧件以及镓砷磷类化合物中的一种。此类半导体材料能够耐受高温，提高了等离子体发热结构100的发热可靠性。

还需要指出的是，在等离子体发热结构100的发热过程中，首先应当向电极对10加载了击穿电压以产生起始电弧（起弧），也即在放电间隙上加上强电场，击穿导通距离则是指在起弧时击穿产生放电的距离，起弧成功后，也即产生了等离子体后，可使得电弧达到预定电弧加热长度后，以持续维持放电加热，故工作导通距离则是指起弧后电弧能够持续维持放电加热的距离。

可以理解的是，击穿的产生是由于向电极对10加载了击穿电压实现的，故电极对10的一端应当与电源相连，电源用于向电极对10提供击穿电压。并且，在击穿完成后，电源还应当为电极对10继续提供工作电压，以实现电弧的加热功能。

本申请由于设置了引弧件20在电极对10的两个电极11之间，其可以传输电场，从而使加载在电极对10上的高电压会全部加载到每一电极11与引弧件20之间，而非直接加载到成对的两个电极11之间，从而减小了电极对10的两个电极11之间具有的击穿导通距离，而使其小于工作导通距离，故能够大幅降低起始击穿电压，从而减小电源体积，并降低能耗，进而提高等离子体发热结构100的发热效率。

且由于大幅降低起始击穿电压，故能够降低等离子体发热结构100的放电绝缘要求，可简化或小型化绝缘结构。

还需要指出的是，当引弧件20为半导体引弧件时，在较小的击穿导通距离下击穿后，温度升高，半导体引弧件的周围的空气会被电离，最终会形成不经过半导体引弧件的电弧。

在本申请的另一些实施例中，引弧件20为正温度系数的热敏电阻引弧件。

正温度系数的热敏电阻的材料效果更好，低温时，正温度系数的热敏电阻引弧件是导体，在较小的击穿导通距离下击穿后，温度升高，正温度系数的热敏电阻引弧件变为了不良导体，使得电子无法通过，叠加空气电离，从而形成不经过正温度系数的热敏电阻引弧件的电弧，正温度系数的热敏电阻引弧件相较于半导体引弧件的电弧产生更加容易。

在本申请的实施例中，电极对10的两个电极11中的至少一者与引弧件20之间具有引弧间隙30。

由于设置了引弧件20在电极对10的两个电极11之间，其可以传输电场，从而起到了减小电极对10的两个电极11之间的放电间隙的作用，从而使加载在电极11上的高电压会全部加载到电极11与引弧件20之间的引弧间隙30内，引弧间隙30显著小于放电间隙长度，因此，电场强度也会大幅增强。

当加载的外部电压足以击穿电极11与引弧件20的时候，就会首先击穿这一引弧间隙30产生放电，以形成第一放电通道。

而由于引弧件20串联在两个电极11之间的电路中，因此，该引弧件20的两端会有较大的电压差。与此同时，由于引弧件20的一端或两端已经发生放电，产生了大量的热量、光辐射、电荷等有利于降低击穿电场强度的成分，因此经过一段时间的累积，就会在引弧件20表面附近形成从引弧件20一端到另一端的第二放电通道，这一通道与最初产生于引弧件20与电极11之间的第一放电通道贯通，最终形成了贯穿整个放电间隙的总放电通道。因此，通过将引弧件20材料置于放电间隙内，可以大幅度降低给定放电间隙的击穿电压。

优选地，电极对10中的每一电极11均与引弧件20之间形成引弧间隙30。如此，起始电弧在电极11和引弧件20与电极11之间具有引弧间隙30的两端击穿产生。优选地，各引弧间隙30的尺寸相等。

在其他实施例中，电极对10中的仅有一电极11与引弧件20之间形成引弧间隙30。

在一些实施例中，引弧间隙30不小于0.5毫米且不大于3毫米。如此，使得在起弧时成对的电极10之间的距离足够小，以大幅降低起始击穿电压。

请参阅图2，在一些实施例中，引弧件20的中心线与对应的成对的电极10之间的连线的中心点重合。

如此，通过设置引弧件20的中心线与电极对10的两个电极11之间的连线的中心点重合，当电极对10的两个电极11与处于引弧状态的引弧件20之间均具有引弧间隙时，能够使两处的引弧间隙30的电弧击穿发生一致，进而使起始击穿电压平稳。

请参阅图1，在一些实施例中，等离子体发热结构100还包括发热件40，电极对10及引弧件20均设于发热件40。

电极对10及引弧件20均设于发热件40上是指，电极对10与发热件40之间具有一定的位置设置关系，该设置关系可以是连接关系、接触关系、套设关系或者容纳关系等，在此不作限制。

故通过设置电极对10及引弧件20均设于发热件40上，能够使电弧直接作用在发热件40上，避免热量流失，进而提高了发热效率。

并且通过加热发热件40，以间接地加热与发热件40接触的气溶胶生成基质，进而雾化气溶胶生成基质，以产生气溶胶。

具体地，发热件40可以具有容纳气溶胶生成基质的发热腔体41，在其他实施方式中，发热件40也可以伸入容纳气溶胶生成基质的容置仓内，进而通过发热件40间接地加热气溶胶生成基质。

具体地，发热件40可以由石英、陶瓷等绝缘材料制成。

请继续参阅图1，具体到本申请的一实施方式中，电极对10的两个电极11中的至少一者呈环状套设于发热件40。同样的，在其他实施方式中，也可设置引弧件20呈环状套设于发热件40。

通过设置套设的形式，一方面能够简化设置方式，另一方面，由于电极11或者引弧件20是呈环状的，故能够沿周向的任意处形成放电电弧，因此，提高了起弧和维持电弧的可靠性。

优选地，电极对10的两个电极11均呈环状套设于发热件40，故进一步地能够提高起弧和维持电弧的可靠性。

进一步地，等离子发热结构100还包括磁性件50，磁性件50套设于一呈环状的电极11。

电极对10的两个电极11之间会高压击穿产生的电弧，通过设置磁性件50套设于一呈环状的电极11，能够产生垂直于该电弧的磁场，在该磁场的作用力下，电弧能够绕电极对10旋转，在发热件40的周向上均匀地进行加热。

优选地，电极对10的两个电极11中的至少一者呈环状套设于发热件40的外侧，磁性件50呈环状套设于一呈环状的电极11中的外侧。通过套设在发热件40的外侧的方式简单。

在其他实施方式中，电极对10的两个电极11均呈环状套设于发热件40的内腔，磁性件50呈环状或者柱状，电极对10的两个电极11中的一者套设在的磁性件50的外侧。

优选地，电极对10的两个电极11、磁性件50及发热件40均同轴设置。

参阅图2，在本申请的又一实施例中，发热件40包括底壁42及沿底壁42的周向连接于底壁42的一侧的侧壁43，底壁42与侧壁43围合形成容纳气溶胶生成基质的发热腔体41，电极对10及引弧件20均设于底壁42背向发热腔体41的一侧。

通过设置电极对10及引弧件20设于底壁42背向发热腔体21的一侧，能够使电极对10产生电弧并加热底壁42，进而加热底壁42另一侧的气溶胶生成基质。

具体地，电极对10的两个电极11中的至少一者呈条状，且其延伸方向底壁42相平行。

在其他实施例中，电极对10或者引弧件20也可以不设于发热件40上，可以设置在靠近发热件40的部件上，在此不作限制。

在一些实施例中，引弧件20包括引弧涂覆膜层。具体地，引弧件20被构造为涂覆在发热件40上的引弧涂覆膜层。

通过设置引弧涂覆膜层，能够简化结构，减小了等离子体发热结构100的占用空间，且与被加热物体之间的关系更加紧密，提高了加热可靠性。

在另一些实施例中，等离子体发热结构100还包括发热件40，引弧件20被构造为发热件40的至少部分。具体地，引弧件20被构造为发热件40的一部分，或者整个发热件40可作为引弧件20。

通过设置引弧件20被构造为发热件40的至少部分，能够使等离子体发热结构100的结构更加紧凑，且能够直接加热气溶胶生成基质，提高了加热效率。

在其他实施例中，引弧件20也能够通过其他固定方式设于发热件40上，例如焊接等，具体不限定。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种等离子体雾化装置，包括上述任意实施例中的等离子体发热结构100。

具体地，等离子体雾化装置还包括吸嘴以及电源。

在一些实施例中，电源包括电池、控制电路以及升压器，电池和升压器均与控制电路通讯相连，电池与升压器电连接。通过控制电路调制供电到升压器，升压器将电压升高到电弧要求的工作电压供电给电极对10。

本申请实施例提供的等离子体发热结构100以及等离子体雾化装置具有以下有益效果：

由于设置了引弧件20在电极对10的两个电极11之间，其可以传输电场，从而使加载在电极对10上的高电压会全部加载到每一电极11与引弧件20之间，而非直接加载到电极对10的两个电极11之间，从而减小了电极对10的两个电极11之间具有的击穿导通距离，而使其小于工作导通距离，故能够大幅降低起始击穿电压，从而减小电源体积，并降低能耗，进而提高等离子体发热结构100的发热效率。

且由于大幅降低起始击穿电压，故能够降低等离子体发热结构100的放电绝缘要求，可简化或小型化绝缘结构。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种等离子体发热结构，其特征在于，包括至少一电极对及引弧件，所述引弧件设于所述电极对的两个电极之间，以使所述电极对的两个所述电极之间具有击穿导通距离及工作导通距离，所述击穿导通距离小于所述工作导通距离。

2.根据权利要求1所述的等离子体发热结构，其特征在于，所述电极对的两个所述电极中的至少一者与所述引弧件之间形成引弧间隙。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体发热结构，其特征在于，所述引弧件为半导体引弧件。

4.根据权利要求3所述的等离子体发热结构，其特征在于，所述半导体引弧件为锗化合物引弧件、硅化合物引弧件、砷化镓类化合物引弧件、磷化镓类化合物引弧件、硫化镉类化合物引弧件、硫化锌类化合物引弧件、氧化锰引弧件、氧化铁引弧件、氧化铬引弧件、氧化铜引弧件、镓铝砷类化合物引弧件以及镓砷磷类化合物中的一种。

5.根据权利要求1或2所述的等离子体发热结构，其特征在于，所述引弧件为正温度系数的热敏电阻引弧件。

6.根据权利要求1所述的等离子体发热结构，其特征在于，所述等离子体发热结构还包括发热件，所述电极对及所述引弧件均设于所述发热件。

7.根据权利要求6所述的等离子体发热结构，其特征在于，所述电极对的两个所述电极中的至少一者呈环状套设于所述发热件；和/或

所述引弧件呈环状套设于所述发热件。

8.根据权利要求7所述的等离子体发热结构，其特征在于，所述等离子体发热结构还包括磁性件，所述磁性件套设于一呈环状的所述电极。

9.根据权利要求8所述的等离子体发热结构，其特征在于，所述电极对的两个所述电极中的至少一者呈环状套设于所述发热件的外侧，所述引弧件呈环状套设于所述发热件的外侧，所述磁性件呈环状套设于一呈环状的所述电极的外侧。

10.根据权利要求6所述的等离子体发热结构，其特征在于，所述发热件包括底壁及沿所述底壁的周向连接于所述底壁一侧的侧壁，所述底壁与所述侧壁围合形成容纳气溶胶生成基质的发热腔体，所述电极对及所述引弧件均设于与所述底壁背向所述发热腔体的一侧。

11.根据权利要求6～10任一项所述的等离子体发热结构，其特征在于，所述引弧件包括引弧涂覆膜层。

12.根据权利要求6～10任一项所述的等离子体发热结构，所述等离子体发热结构还包括发热件，所述引弧件被构造为所述发热件的至少部分。

13.一种等离子体雾化装置，其特征在于，包括如权利要求1～12任一项所述的等离子体发热结构。

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