一种新型纳米水离子发生装置的制作方法

本发明涉及一种新型纳米水离子发生装置，属于空气净化、杀菌消毒、美容美发和保湿保鲜领域。

背景技术：

纳米水离子具有粒径小5-60nm、寿命长传播半径达10米、含水量高为负离子的1000倍、呈弱酸性亲和发肤、高效清洁、分解甲醛vocs、除异味、除雾霾pm2.5、杀菌消毒、美容美发、保湿保鲜等诸多优点，逐渐成为空气净化、除甲醛去异味、杀菌消毒、保湿保鲜、美容美发、个人护理等领域的研究热点。既有纳米水离子发生装置，如对比文件1申请号201620403170.9提供了一种纳米水离子空气净化装置，对比文件2申请号201710597533.6提供了一种基于制冷单元的纳米水离子发生装置及制冷单元制作方法，对比文件3申请号201710238050.7提供了一种无需加水的纳米水离子发生方法及装置，均能够实现从空气中冷凝取水，制造纳米水离子，但主要存在以下三大不足：

1、制冷或散热效率低：如对比文件1中冷却器制得的冷量首先传递到帕尔贴模块的表面层、再传递到放电电极，冷量经历了二次传递，效率极低，同时所需的散热量也变大，需要设置尺寸很大的散热翅/鳍片，还需同时设置风机来散热。对比文件2和对比文件3中一对p/n型热电晶粒制取的冷量直接传递一次传递给放电电极，冷量传递效率高，但散热端主要依靠狭小的壳体空腔/槽来散热，散热效率较低，需要设置较大体积的散热导电板来吸热，不但浪费金属材料，而且在狭小的壳体空腔/槽中焊接固定热电晶粒对很难操作。

2、高压电场不稳定：在对比文件1-3中，由于缺乏必要的高电压定压定位装置，对放电电极和高压电极之间加载高电压时，很容易发生高压电压漂移或放电电流冲击，导致与放电电极直接相电连接的半导体热电晶粒被击穿失效，存在安全隐患。

3、纳米水离子制造效率较低：在对比文件1-3中，放电电极不仅用来凝水，还用来放电，为了防止放电电极上凝水过量，需设置专门的吸水或挡水机构，不但增加了装配或加工的难度，而且外覆的吸水、挡水机构或放电电极内部中空形成的吸水结构常常失灵、不能发挥吸水/挡水功效，随着放电电极上凝水的增多或凝水不足，会影响高压电场的稳定性，导致纳米水离子制造量降低。

本发明通过合理设置纳米水离子发生装置的结构，解决了以上问题并很大程度上简化了其生产工艺，可实现小型化、批量生产，更利于将该装置适用于更多的应用场景。

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术的不足，提供一种新型纳米水离子发生装置。

本发明采用的技术方案为：

一种新型纳米水离子发生装置，包括由一个p型半导体和一个n型半导体组成的半导体晶粒对,所述半导体晶粒对一端为制冷端，另一端为散热端；还包括供水电极和定压电极，所述供水电极包括凝水盘和供水针，所述凝水盘设置于所述供水针下方，其中，所述凝水盘与半导体晶粒对的制冷端电连接；所述定压电极设置于所述供水电极侧部。

进一步地，还包括基板，所述基板与所述半导体晶粒对的散热端电连接，所述基板上、下表面均设有左右对称的导体覆层，所述导体覆层之间电连接，其中，靠近半导体晶粒对一侧的导体覆层与所述半导体晶粒对的散热端电连接，且所述基板上均匀设有多个贯穿所述导体覆层的散热孔。

进一步地，还包括设置于所述供水针上方的接收电极。

进一步地，所述接收电极包括环状的水离子发射口和凸出的接线端，所述接线端设置于所述水离子发射口的侧部，其中，所述接线端与高压电源电连接。

进一步地，所述定压电极为一根与所述供水电极平行的导体，所述定压电极上端指向所述接收电极，所述定压电极下端与导体覆层电连接。

进一步地，所述定压电极为一根与所述供水电极垂直的导体，所述定压电极指向所述供水电极的一端与所述靠近半导体晶粒对一端的导体覆层电连接，所述定压电极另一端与稳压电源电连接。

进一步地，所述定压电极为一根l型导体，所述定压电极一端与所述供水针电连接，所述定压电极另一端与所述靠近半导体晶粒对一侧的导体覆层电连接。

进一步地，所述定压电极靠近所述供水电极一侧的外周上设有蓄水组件。

进一步地，还包括支撑固定机构，所述支撑固定机构由从下往上依次设置的螺丝孔柱、支撑台面和支撑柱一体注塑成型而成，其中，所述螺丝孔柱与基板固定连接，所述支撑柱与所述接收电极固定连接。

进一步地，所述支撑台面中部设有调节孔，所述调节孔内设有吸水蓄水层，以实现冷凝水量的蓄积和自平衡调节。

进一步地，所述供水针贯穿所述调节孔。

采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为一种新型纳米水离子发生装置，与现有的纳米水离子发生装置相比，本发明采用的技术方案通过巧妙设计各部件结构以及布置，在提高装置整体效能的同时大大简化了装置结构，本技术方案主要创新性如下：

1、提高了制冷和散热的效率，实现高效凝水和稳定供水：半导体晶粒对的制冷端通过焊接直接与供水电极相电连，半导体晶粒对的制冷端在热电效应下产生的冷量直接传递给供水电极，极大的提高了冷量的传递效率，实现高效凝水，且只需一对半导体晶粒即可满足相应的制冷量需要，进而可极大的降低所需的散热量。此外，半导体晶粒的散热端通过焊接直接与基板上的4个带有散热孔且表面积较大的导体覆层电连接，热电效应产生的热量可以迅速、高效地散发出去，可进一步提高制冷效率。同时，在调节孔和定压电极上设置双重蓄水调节机构，以蓄水、双重保障冷凝水量的自平衡调节，避免凝水过量或不足，维持放电的稳定。

2、稳定高压电场，保障装置的长期安全运行：设置定压电极，维持高压电场的稳定和恒定，同时分担放电电流，从而避免高压电压漂移或放电电流的冲击，导致半导体晶粒对被击穿的风险，保障纳米水离子发生装置的长期、安全、稳定的运行。

3、强化高压电场，增加纳米水离子的发生量：设置供水电极、定压电极和接收电极三个电极，供水电极负责从空气冷凝取水和供水，蓄水调节机构负责蓄水和自平衡调节凝水量，定压电极负责维持高压电场的稳定和恒定，同时分担放电电流，对定压电极和接收电极之间施加高电压，在接收电极、供水电极和定压电极三者之间形成一个强化的稳定的高压电场，从而可以更高效地把冷凝水电离分裂成纳米水离子。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一中的一种新型纳米水离子发生装置的结构示意图；

图2为实施例一中局部a的结构示意图；

图3为实施例三中的一种新型纳米水离子发生装置的结构示意图；

图4为实施例五中的一种新型纳米水离子发生装置的结构示意图；

图5为实施例六中的一种新型纳米水离子发生装置的结构示意图；

图6为实施例六中局部b的结构示意图。

图中：1a-p型半导体；1b-n型半导体；2-基板；21-导体覆层；31-凝水盘；32-供水针；4-接收电极；41-水离子发射口；42-接线端；5a-定压电极；5b-定压电极；5c-定压电极；6-蓄水组件；71-螺丝孔柱；72-支撑台面；73-支撑柱；721-调节孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例一：

参阅图1、2，本实施例提供了一种新型纳米水离子发生装置，包括由一个p型半导体1a和一个n型半导体1b组成的半导体晶粒对,所述半导体晶粒对一端为制冷端，另一端为散热端；还包括供水电极和定压电极，所述供水电极包括凝水盘31和供水针32，所述凝水盘31设置于所述供水针32下方，其中，所述凝水盘31与半导体晶粒对的制冷端电连接；所述定压电极设置于所述供水电极侧部。

具体地，所述供水针32和凝水盘31一体成型或所述供水针32焊接固定于所述凝水盘31上部的中心。

具体地，所述供水针32等同于放电电极。

具体地，工作过程中，所述凝水盘31处的温度略低于所述供水针32处的温度，有利于更多的水蒸气在凝水盘31处凝结。例如当供水针32处的温度为5℃时，凝水盘31处的温度仅为3℃。

进一步地，还包括基板2，所述基板2上、下表面均设有左右对称的导体覆层21，所述导体覆层21之间电连接，其中，靠近半导体晶粒对一侧的导体覆层21与所述半导体晶粒对的散热端电连接，且所述基板2上均匀设有多个贯穿所述导体覆层21的散热孔。

具体地，所述导体覆层21通过焊接等方式分别与所述半导体晶粒对的散热端电连接；所述凝水盘31通过焊接等方式分别与所述半导体晶粒对的制冷端电连接，半导体晶粒对的制冷端在热电效应下产生的冷量直接传递给凝水盘31，并由凝水盘31向供水针32传递，空气中的水蒸气在凝水盘31和供水针32上同时冷凝以高效制取冷凝水。

具体地，所述基板2采用绝缘材料制成，如导热性能较好的陶瓷、pcb板等。

具体地，所述导体覆层21采用导电材料制成，如导电导热性能较好的铜、银等，并通过dbc、dpc、电镀等技术覆于基板2上。

具体地，所述供水电极采用导电材料制成，如导电导热性能较好的铜、不锈钢、钛、银、镍等。

具体地，所述定压电极采用耐腐蚀的导电材料制成，如不锈钢、钛、银、镍等。

可选地，本实施例中，所述定压电极5a为一根与所述供水电极平行的导体，所述定压电极5a上端指向所述接收电极4，所述定压电极5a下端与导体覆层21电连接。

进一步地，还包括设置于所述供水针32上方的接收电极4。

具体地，所述接收电极4采用耐腐蚀的导电材料制成，如不锈钢、钛等。

进一步地，所述接收电极4包括环状的水离子发射口41和凸出的接线端42，所述接线端42设置于所述水离子发射口41的侧部，其中，所述接线端42与高压电源电连接。

进一步地，还包括支撑固定机构，所述支撑固定机构包括从下往上依次设置的螺丝孔柱71、支撑台面72和支撑柱73，其中，所述螺丝孔柱71与基板2固定连接，所述支撑柱73与所述接收电极4固定连接，所述支撑台面72分别与所述螺丝孔柱71、支撑柱73固定连接。

可选地，所述支撑固定机构可由从下往上依次设置的螺丝孔柱71、支撑台面72和支撑柱73一体成型组成。

进一步地，所述支撑台面72中部设有调节孔721，所述调节孔721内设有吸水蓄水层，以实现冷凝水量的蓄积和自平衡调节。

具体地，调节孔721内的吸水蓄水层内填充有吸水或亲水性材料，例如海绵、毛毡或吸水树脂等，以蓄积冷凝水、实现冷凝水量的自平衡调节，避免冷凝水过量或不足，维持放电的稳定。

进一步地，所述供水针32贯穿所述调节孔721。

具体地，该纳米水离子发生装置利用基板上的4个带有散热孔且表面积较大的导体覆层21强化散热，提高制冷和散热效率，使得空气中的水蒸气在凝水盘31和供水针32上高效冷凝以获取冷凝水，设置调节孔721，以蓄水、自平衡调节冷凝水量，对定压电极和接收电极4之间施加高电压，在接收电极4、供水电极和定压电极三者之间形成一个强化的高压电场，从而可以更高效地把冷凝水电离分裂成纳米水离子，同时由于定压电极的存在，可以维持高压电场的稳定和恒定，分担放电电流，从而避免高压电压漂移或放电电流的冲击，导致半导体晶粒对被击穿失效，保障纳米水离子发生装置的长期、安全、稳定的运行，从水离子发射口41持续、稳定、高效的释放大量纳米水离子。

实施例二：

在实施例一的基础上，为了蓄积冷凝水，实现冷凝水量的自平衡调节，避免冷凝水过量或者不足，从而维放电能够持续进行，本实施例中还设置了蓄水组件6，所述蓄水组件6设置于所述定压电极5a靠近所述供水电极一侧上(视图省略)。

具体地，所述蓄水组件6的外周采用绝缘材料、内芯采用吸水或者亲水性的材料,如海绵等材料。

实施例三：

参阅图3，在实施例一的基础上，本实施例中采用的定压电极5b为一根与所述供水电极垂直的导体，所述定压电极5b指向所述供水电极的一端与所述靠近半导体晶粒对一侧的导体覆层21电连接，所述定压电极5b另一端与稳压电源电连接。

具体地，所述定压电极5b指向供水电极的一侧通过螺丝钉固定于所述支撑台面72上，并与所述靠近半导体晶粒对一侧的导体覆层21电连接。

实施例四：

在实施例三的基础上，为了蓄积冷凝水，实现冷凝水量的自平衡调节，避免冷凝水过量或者不足，从而维放电能够持续进行，本实施例中还设置了蓄水组件6，所述蓄水组件6设置于所述定压电极5b靠近所述供水电极一侧上(视图省略)。

具体地，所述蓄水组件6的外周采用绝缘材料、内芯采用吸水或者亲水性的材料,如海绵等材料。

实施例五：

参阅图4，在实施例一的基础上，本实施例中采用的定压电极5c为一根l型导体，所述定压电极5c一端与所述供水针32电连接，所述定压电极5c另一端与所述靠近半导体晶粒对一侧的导体覆层21电连接。

具体地，所述定压电极5c远离供水针32的一端通过螺丝钉固定于所述支撑台面72上，并与所述靠近半导体晶粒对一侧的导体覆层21电连接。

实施例六：

参阅图5、6，在实施例五的基础上，为了蓄积冷凝水，实现冷凝水量的自平衡调节，避免冷凝水过量或者不足，从而使放电能够持续进行，本实施例中还设置了蓄水组件6，所述蓄水组件6设置于所述定压电极5c靠近所述供水电极一侧上。

具体地，所述蓄水组件6的外周采用绝缘材料、内芯采用吸水或者亲水性的材料，如海绵等材料。

可选地，实施例一至实施例六中，供水针32均采用1根金属针，供水针32所加载的高压电压为+4v，稳压电源均采用12v直流电源。

具体实验数据如表1所示：

具体地，背景技术中的对比文件1-3中的数据也在表1中有所体现。

表1.不同类型的纳米水离子发生装置实验数据表

由表1可得出如下结论：

(1)对比文件1所述装置，由于制冷和散热效率低下，需要多次传热，导致其功率非常大，为本实施案例的6倍多，所需散热量巨大，在没有外置风机加速散热的情况下，针尖的凝水会被迅速蒸发或者针尖的温度降低不下来而不能凝水，无法长期稳定的工作；对比文件2和3所述装置，长期工作时会使冷凝水过量，导致放电终止，即使设置了防止冷凝水过量的挡水垫片，仍然无法保证针尖的长期稳定放电，而且由于均未对放电电极设置定压/稳压电源，导致半导体晶粒有被击穿失效的风险，无法长期安全、稳定的运行。

(2)实施案例1-6中均设置定压电极，加载低压稳压电源，长期运行时，不但功率低，仅为对比文件1的16％，为对比文件2和3的40％左右，而且可长期、安全、稳定、高效地制造纳米水离子，纳米水离子的发生量均优于对比文件1-3所述装置，为对比文件1的2倍以上，为对比文件2和对比文件3的1.1倍以上。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，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，皆涵盖于本发明的保护范围之中。