CN220934597U - 纳米水离子发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空气调节、空气净化及医养健康领域，具体涉及纳米水离子发生器，包括供水部、电极元件和高压电源。供水部用于为电极元件提供水；电极元件包括放电电极和诱导电极，放电电极和诱导电极对置设置；通过高压电源使放电电极和诱导电极之间产生电场，施加于放电电极的电压的绝对值不小于施加于诱导电极的电压的绝对值。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，通过改变诱导电极的电位极性和电压高低，以此可调节纳米水离子气溶胶中带电粒子和含氧自由基的浓度，大大拓展了其应用场景。

Description

纳米水离子发生器

技术领域

本实用新型属于空气调节、空气净化及医养健康领域，具体涉及纳米水离子发生器。

背景技术

由于具有生物活性、粒径小、渗透能力强、性能稳定、杀菌消毒、除异味、美容美发等诸多优点，纳米水离子越来越被人们关注。既有的纳米水离子发生器或装置，仍存在以下不足：

(1)结构稳固性差

现有的纳米水离子发生器的热电半导体晶粒与放电电极相电连接，且裸露在外界空气中，由于放电电极具有一定的长度，在杠杆效应作用下，其易受到外界因素的冲击而损坏，导致半导体晶粒折断、脱落或断裂，因此现有的纳米水离子发生器的结构稳固性差，产品的故障率高。

(2)热电半导体晶粒易失效

现有的纳米水离子发生器的热电半导体晶粒与放电电极相电连接，这使得放电电极上不能直接加载高电压，另外，放电电极在放电时产生的高电压冲击极易导致热电半导体晶粒被电击穿而失效。

(3)带电粒子的含量不方便调节

由于热电半导体晶粒与放电电极相电连，不能在放电电极上加载高电压，若加载高电压会导致热电晶粒的制冷效果下降，甚至使得热电晶粒被高电压击穿而损坏。因此，需设置对置电极或高压电极，用于加载高电压。此时对置电极或高压电极容易吸附电子雪崩效应作用下产生的带电粒子，大大降低了其释放量，限制了其应用场景。

本实用新型提供纳米水离子发生器可全面解决以上的问题，结构紧凑，安全可靠，同时实现纳米水离子气溶胶中带电粒子和含氧自由基浓度的可调节。

实用新型内容

本实用新型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，利用热电效应等制冷获取冷凝水或者外部供水，该纳米水离子发生器结构稳固、尺寸小、耗电低，可应用于多种应用场景。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

纳米水离子发生器，其包括供水部、电极元件和高压电源；

所述供水部用于为所述电极元件提供水；

所述电极元件包括放电电极和诱导电极，所述放电电极和所述诱导电极对置设置；

通过所述高压电源使所述放电电极和所述诱导电极之间产生电场，施加于所述放电电极的电压的绝对值不小于施加于所述诱导电极的电压的绝对值。

较佳地，所述供水部包括制冷器，所述制冷器为半导体热电制冷装置，所述供水部包括成对的P型/N型热电晶粒和冷却部，所述冷却部的一侧与所述P型/N型热电晶粒的制冷端导热连接，所述冷却部的另一侧与所述放电电极或所述诱导电极导热连接。

较佳地，所述冷却部为高介电常数材料或高导热性材料。

较佳地，所述供水部还包括连接部，所述连接部设置于所述冷却部靠近所述放电电极的一侧，所述连接部分别与所述冷却部和所述放电电极导热连接。

较佳地，所述供水部还包括连接电极，所述连接电极与所述高压电源电连接，所述连接电极设置在靠近所述放电电极的一侧，所述连接电极与所述放电电极相隔设置。

较佳地，所述供水部还包括冷却部导体件、散热部导体对和散热部；所述P型/N型热电晶粒包括P型热电晶粒和N型热电晶粒，所述散热部导体对包括第一散热部导体对和第二散热部导体对，成对的所述P型热电晶粒的制冷端和所述N型热电晶粒的制冷端分别与所述冷却部导体件电连接，所述P型热电晶粒的发热端与所述第一散热部导体对导热连接，所述N型热电晶粒的发热端与所述第二散热部导体对导热连接；所述散热部导体对设置于所述散热部靠近P型/N型热电晶粒的发热端的一侧。

较佳地，所述散热部包括散热板，所述散热板的端部为翅片或肋片；所述冷却部和所述散热部整体封装。

较佳地，所述诱导电极为环形、球形或尖端形，所述诱导电极上至少设置一个释放部。

较佳地，所述诱导电极的电位为零电位或与所述放电电极极性相同的电位或与所述放电电极极性相反的电位。

较佳地，所述放电电极包括放电部和传热部，所述传热部与冷却部导热连接，所述传热部的横截面积大于所述放电部的横截面积；所述放电部为球形、椭球形、圆锥形、多孔状或尖端形状。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

(1)结构更稳固和安全：本实用新型为纳米水离子发生器，冷却部的一侧通过冷却部导体件电耦接至P/N型半导体晶粒的制冷端，另一侧热耦接至电极元件的其中一个电极(如放电电极)。如此，热电半导体晶粒与放电电极之间，不但不相电连接，而且不直接接触。由于冷却部和散热部的封装保护和绝缘阻隔，可防止半导体晶粒免受外界因素的冲击而折断、脱落或断裂，增加了装置的稳固性，同时可防止放电电极在放电时产生的高电压冲击导致热电半导体晶粒被电击穿而失效。

(2)纳米水离子气溶胶中带电粒子和含氧自由基的浓度可调节：由于冷却部的绝缘阻隔，使得所述放电电极与半导体晶粒不相电连接，从而可在放电电极上直接加载高电压，同时通过改变所述诱导电极的电位极性和电压大小(所述诱导电极可施加零电位、与所述放电电极极性相同的电位或与所述放电电极极性相反的电位)，以此调节纳米水离子气溶胶中带电粒子和含氧自由基的浓度，大大拓展了其应用场景。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型实施例一中的纳米水离子发生器的整体示意图；

图2是本实用新型实施例一中的纳米水离子发生器的剖面示意图；

图3是本实用新型实施例二中的纳米水离子发生器的剖面示意图；

图4是本实用新型实施例三中的纳米水离子发生器的剖面示意图；

图中附图标记：

放电电极1、诱导电极2、连接部3、冷却部4、高压电源5、冷却部导体件6、散热部9、供水部10、放电部11、传热部12、释放部21、连接电极31、第一导线51、第二导线52、P型热电晶粒71、N型热电晶粒72、第一散热部导体对81、第二散热部导体对82和散热板91。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例1

参看图1-2，根据本实用新型实施例的纳米水离子发生器，其包括：供水部10、电极元件和高压电源5。

供水部10用于为电极元件提供水，水可为外界水源(如自来水等)或者制冷器冷却电极元件以低于露点温度直接从周围空气中获取的冷凝水。

电极元件包括放电电极1和诱导电极2，放电电极1和诱导电极2对置设置，并相互靠近，保持合适的距离，以保证电子雪崩效应的稳定发生。

优选地，供水部10包括制冷器，该制冷器冷用以冷却电极元件，以将水从周围空气中冷凝在电极元件(如放电电极1)上。制冷器包括但不限于半导体热电制冷装置、磁热制冷装置、机械热制冷装置、吸收式制冷装置或压缩机制冷装置中的至少一种。

本实施例中优选地，制冷器为半导体热电制冷装置。供水部10包括一组和多组成对的P型/N型热电晶粒、冷却部4和散热部9，P型/N型热电晶粒7包括成对的P型热电晶粒71和N型热电晶粒72。

冷却部4的一侧热耦合于P型/N型热电晶粒的制冷端，用以实现电极元件与制冷端之间的热传递。冷却部4的一侧热耦合于P型热电晶粒71的制冷端和N型热电晶粒72的制冷端。冷却部4的另一侧热耦合于电极元件的其中一个电极，放电电极1或诱导电极2均可。本实施例优选地，冷却部4的另一侧热耦合于放电电极1，从而冷却放电电极1，以使得放电电极1上能够获取冷凝水或在其周围获得高相对湿度的空气(相对湿度为30～100％)。“热耦合”或“热连接”或“导热连接”是指两者之间存在热量传递。

散热部9热耦合于P型/N型热电晶粒的发热端，用以散热。即散热部9分别与P型热电晶粒71的发热端和N型热电晶粒72的发热端热耦合。

作为对本实施例的进一步说明，P型/N型热电晶粒的制冷端分别与冷却部导体件6相电连接。即P型热电晶粒71的制冷端和N型热电晶粒72的制冷端分别与冷却部导体件6相电连接。P型热电晶粒71的制冷端和N型热电晶粒72的制冷端通过冷却部导体件6相电连接。优选的，冷却部导体件6采用高导热性能的材料制成，如铜、铝、银等。“相电连接”或“电耦接”是指两者之间被电连通。

作为对本实施例的进一步说明，冷却部导体件6覆设于冷却部4靠近P型/N型热电晶粒的制冷端的一侧。即P型热电晶粒71的制冷端和N型热电晶粒7的制冷端均与冷却部导体件6电连接。

作为对本实施例的进一步说明，P型热电晶粒71的发热端和N型热电晶粒7的发热端分别与散热部导体对8相电连接。优选地，散热部导体对8采用高导热性能的材料制成，如铜、铝、银等。具体的，参看图2，散热部导体对8包括第一散热部导体对81和第二散热部导体对82。P型热电晶粒71的发热端与第一散热部导体对81导热连接，N型热电晶粒7的发热端与第二散热部导体对82导热连接。

作为对本实施例的进一步说明，散热部导体对8覆设于散热部9靠近P型/N型热电晶粒的发热端的一侧。

作为对本实施例的进一步说明，冷却部4由高介电常数或高导热性能的材料构成，可采用高导热性能的绝缘材料制成(如陶瓷、氧化铝等)，也可采用局部被绝缘材料覆盖的导体材料制成(如铝基板等)。如此，不但可对放电电极1或诱导电极2高效传热，而且可绝缘隔离热电晶粒7与放电电极1或诱导电极2之间的工作电压，防止热电晶粒7被电击穿而失效，也可防止漏电。此外，冷却部4还用以封装保护P/N型半导体晶粒7，防止其折断、脱落、断裂或腐蚀。

作为对本实施例的进一步说明，散热部9采用高导热性能的材料制成，如陶瓷、铝、铜等。散热部9包括散热板91，散热板91的端部可设计成翅片或肋片式，以强化对外散热，进一步降低冷却部4的表面温度，以增加冷凝水。

通过高压电源5将高电压施加在放电电极1和诱导电极2上，且施加于放电电极1的电压的绝对值不小于施加于诱导电极2的电压的绝对值，以使得在电子雪崩效应作用下能电离放电电极1上的水及周围的空气，从而获取带电粒子和含氧自由基中的至少一种纳米粒径的气溶胶，即为纳米水离子气溶胶。“带电粒子”为带负电或正电荷的微小粒子。“含氧自由基”为羟基(·OH)、双氧水、一氧化氮、臭氧、水合自由基(如·OOH等)等含氧的氧化性物质。

进一步，高压电源5的一侧通过第一导线51与诱导电极2电连接，高压电源5还通过第二导线52与放电电极1电连接。

放电电极1包括放电部11和传热部12，传热部12热耦接至冷却部4，传热部12的横截面积可设置为大于放电部11的横截面积，以增加接触面积、加强向放电部11传递冷量，从而在放电部11上直接冷却获取冷凝水或高湿度的空气，放电部11不限于球形、椭球形、圆锥形、多孔状或存有尖端的其他形状，以形成局部集中的强化电场，增加带电粒子或含氧自由基的生成量。

诱导电极2用以形成局部集中电场，并引导纳米水离子气溶胶的释放方向。诱导电极2为环形、球形或尖端形，可设有至少一个贯通口即释放部21，并从释放部21喷出纳米水离子气溶胶。诱导电极2可为但不限于针尖形或多个尖端并联组成的阵列(图中未示意出)，设置于放电电极1的一侧、一端或周围，以形成局部集中电场，引导纳米水离子气溶胶的释放方向。

诱导电极2可被施加零电位(包括但不限于接地、GND或虚拟的GND)、与放电电极1极性相同的电位或与放电电极1极性相反的电位，通过改变诱导电极2的电位极性和/或电压大小，以吸附或排斥放电电极1上的水或周围的空气被电离释放出来的带电粒子，以此来调节纳米水离子气溶胶中带电粒子和含氧自由基的浓度，从而满足不同的场景需求。

由于冷却部4和散热部9的联合封装保护，可防止半导体热电晶粒免受外界因素的冲击而折断、脱落或断裂，增加了装置的稳固性。经实测，热电半导体晶粒和装置之间的结合强度大大增加，抗外界冲击力的能力增加了5-10倍。

如果不设置冷却部4，此时放电电极1与P型/N型热电晶粒相电连接，此时在放电电极1上加载高电压，当高电压的绝对值超过100V时，P型/N型热电晶粒将不再制冷、甚至被击穿而损坏，而且出现严重的漏放电情况。由于设置了冷却部4，如陶瓷、氧化铝或铝基板，即使在放电电极1上加载的高电压绝对值达10kV(如-10kV或+10kV)，P型/N型热电晶粒都能维持正常工作和制冷，而不会发生漏放电的情况。正是由于冷却部4的存在，才可在放电电极1上直接加载高电压。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于：

如图3所示，供水部还设有连接部3，连接部3覆设于冷却部4靠近放电电极1的一侧，并分别与冷却部4和放电电极1相热耦接。放电电极1和高压电源5(第二导线52)通过焊接、压接等方式分别与连接部3相电连接，如此，不但方便装配，增加结构的稳固性，而且可减少接触热阻，强化冷却部4向放电电极1的冷量传输，增加放电电极1上的冷凝水量，进而提高带电粒子和含氧自由基的浓度。

实施例3

本实施例与实施例2不同之处在于：

如图4所示，供水部还设有连接电极31，连接电极31设置于放电电极1的一侧，连接电极31与高压电源5(第二导线52)相电连接，并与放电电极1相隔一定的距离(d)。在非工作状态时，连接电极31与放电电极1不相电连接；在工作状态时，由于连接电极31和放电电极1之间的空气被高压电源5电离击穿或者冷凝水的存在，连接电极31间歇性与放电电极1相电连接，进而在连接电极31、放电电极1和诱导电极2三者之间形成电子雪崩效应而放电，以提高含氧自由基的浓度。此外，由于连接电极31设置于放电电极1的一侧，不但增加了装配的灵活性，而且可使得高压电源5远离P型/N型热电晶粒，进一步防止漏电、保障产品的可靠性。

其他实验数据如表1所示：

表1.不同纳米水离子发生器的对比实验数据表(环境温度为25℃，相对湿度为55％)

由表1可知：

(1)与背景技术方案相比，带电粒子的释放量增加了110倍以上，同时含氧自由基的浓度、杀菌消毒的效果也得到了增加。

(2)通过调整诱导电极的电位极性和/或电压大小，以此可调节纳米水离子气溶胶中带电粒子和含氧自由基的浓度，大大拓展了其应用场景。

以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，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，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.纳米水离子发生器，其特征在于，其包括供水部、电极元件和高压电源；

所述供水部用于为所述电极元件提供水；

所述电极元件包括放电电极和诱导电极，所述放电电极和所述诱导电极对置设置；

通过所述高压电源使所述放电电极和所述诱导电极之间产生电场，施加于所述放电电极的电压的绝对值不小于施加于所述诱导电极的电压的绝对值。

2.如权利要求1所述的纳米水离子发生器，其特征在于，所述供水部包括制冷器，所述制冷器为半导体热电制冷装置，所述供水部包括成对的P型/N型热电晶粒和冷却部，所述冷却部的一侧与所述P型/N型热电晶粒的制冷端导热连接，所述冷却部的另一侧与所述放电电极或所述诱导电极导热连接。

3.如权利要求2所述的纳米水离子发生器，其特征在于，所述冷却部为高介电常数材料或高导热性材料。

4.如权利要求2所述的纳米水离子发生器，其特征在于，所述供水部还包括连接部，所述连接部设置于所述冷却部靠近所述放电电极的一侧，所述连接部分别与所述冷却部和所述放电电极导热连接。

5.如权利要求2所述的纳米水离子发生器，其特征在于，所述供水部还包括连接电极，所述连接电极与所述高压电源电连接，所述连接电极设置在靠近所述放电电极的一侧，所述连接电极与所述放电电极相隔设置。

6.如权利要求2-5任一所述的纳米水离子发生器，其特征在于，所述供水部还包括冷却部导体件、散热部导体对和散热部；所述P型/N型热电晶粒包括P型热电晶粒和N型热电晶粒，所述散热部导体对包括第一散热部导体对和第二散热部导体对，成对的所述P型热电晶粒的制冷端和所述N型热电晶粒的制冷端分别与所述冷却部导体件电连接，所述P型热电晶粒的发热端与所述第一散热部导体对导热连接，所述N型热电晶粒的发热端与所述第二散热部导体对导热连接；所述散热部导体对设置于所述散热部靠近P型/N型热电晶粒的发热端的一侧。

7.如权利要求6所述的纳米水离子发生器，其特征在于，所述散热部包括散热板，所述散热板的端部为翅片或肋片；所述冷却部和所述散热部整体封装。

8.如权利要求1所述的纳米水离子发生器，其特征在于，所述诱导电极为环形、球形或尖端形，所述诱导电极上至少设置一个释放部。

9.如权利要求1所述的纳米水离子发生器，其特征在于，所述诱导电极的电位为零电位或与所述放电电极极性相同的电位或与所述放电电极极性相反的电位。

10.如权利要求1所述的纳米水离子发生器，其特征在于，所述放电电极包括放电部和传热部，所述传热部与冷却部导热连接，所述传热部的横截面积大于所述放电部的横截面积；所述放电部为球形、椭球形、圆锥形、多孔状或尖端形状。