敞口型等离子发生装置的制作方法

1.本公开涉及等离子领域，尤其涉及一种等离子发生装置。


背景技术：

2.等离子净化技术是利用高压放电使空气电离产生大量的电子和离子，这些正负离子互相碰撞湮灭产生的能量能分解空气中或物体表面的病菌，起到杀菌的效果。同时放电过程中激发出的大量oh、o等自由基能进一步与甲醛、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。此外空气中因此而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，满足除尘的需求。
3.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(dielectric barrier 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。
4.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。因此，采用此种等离子发生装置一般需要辅以清除臭氧的装置使用，从而难以做到设备高效且小型化。而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。
5.如上，现有等离子发生装置中存在诸多问题，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。


技术实现要素：

6.在一些实施例中，本公开提供一种等离子发生装置，包括：至少一个正离子释放器，用于释放正离子；和/或至少一个负离子释放器，用于释放负离子，其中，正离子释放器和/或负离子释放器包括呈敞口状的至少一个微纳米导电纤维片。
7.在一些实施例中，微纳米导电纤维片包括以下中的至少一项：碳纤维、石墨纤维、金属纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、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；每平方米100至10
10
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；或者直径在10纳米至100微米范围内的微纳米纤维。
8.在一些实施例中，至少一个的微纳米导电纤维片呈喇叭形敞口状、锥形敞口状、阶梯形敞口状或梯台形敞口状。
9.在一些实施例中，至少一个的微纳米导电纤维片包括排布成喇叭形敞口状、锥形敞口状、阶梯形敞口状或梯台形敞口状的多个纳米导电纤维环。
10.在一些实施例中，至少一个的微纳米导电纤维片的横截面呈圆形、矩形、梯形或多
边形。
11.在一些实施例中，本公开的等离子发生装置还包括：外壳，其中至少一个正离子释放器和/或至少一个负离子释放器设置在外壳上且敞口端朝外。
12.在一些实施例中，至少一个正离子释放器和至少一个负离子释放器在外壳上的排布包括以下中的至少一种：并排设置、间隔设置、成角度设置、相对设置或者相背设置。
13.在一些实施例中，外壳包括成角度的第一表面和第二表面，至少一个正离子释放器设置在第一表面处，并且至少一个负离子释放器设置第二表面处。
14.在一些实施例中，正离子释放器和/或负离子释放器还包括离子释放器框架，微纳米导电纤维片设置在等离子释放器框架上。
15.在一些实施例中，离子释放器框架可拆卸地安装在外壳上。
16.在一些实施例中，离子释放器框架包括：导电材料，用于向微纳米导电纤维片导电。
17.在一些实施例中，离子释放器框架包括：呈敞口状的表面或网格，用于承载微纳米导电纤维片。
18.在一些实施例中，正离子释放器和/或负离子释放器还包括：接触式电极，设置在离子释放器框架的末端并用于向微纳米导电纤维片导电。
19.在一些实施例中，本公开所涉及的等离子发生装置还包括：插座，设置在外壳上或外壳内，用于承接接触式电极并向接触式电极导电。
20.在一些实施例中，本公开所涉及的等离子发生装置还包括：高压变压器，与至少一个正离子释放器和/或至少一个负离子释放器连接并用于向至少一个正离子释放器和/或至少一个负离子释放器供电。
21.在一些实施例中，本公开所涉及的等离子发生装置还包括：电源或电源接口，用于向至少一个正离子释放器和至少一个负离子释放器供电。
22.根据本公开一些实施例的等离子发生装置能够带来有益的技术效果。例如，本公开一些实施例的等离子发生装置能够解决常规技术中有害副产物、设备繁冗且结构复杂、难以清洗、离子浓度低、杀菌能力不足等问题，可以实现结构简单、体积小巧、安装方便、易清洗维护、无有害副产品、离子浓度高、处理效果强等技术效果。此外，敞口状的离子释放器可以利用同性电场的作用，大大增加离子的运动距离和等离子发生装置的有效作用范围。
附图说明
23.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。
24.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；
25.图2示出根据本公开一些实施例的等离子发生装置的外壳的俯视图；
26.图3示出根据本公开一些实施例的等离子发生装置的离子释放器的结构示意图；
27.图4示出根据本公开一些实施例的等离子发生装置内部的结构示意图；
28.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。
29.在上述附图中，各附图标记分别表示：
30.100、500 等离子发生装置
31.101、501 正离子释放器
32.102、502 负离子释放器
33.103、503 外壳
34.1031、5031 第一表面
35.1032、5032 第二表面
36.104a、104b、504a、504b 离子释放器框架
37.105 接触式电极
38.106 插头
39.107 高压变压器
具体实施方式
40.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。
41.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。
42.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。例如，空气净化、医疗器械、冷链物流、生鲜处理等等。
43.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可以包括正离子释放器101和/或负离子释放器102。正离子释放器101可以用于释放正离子，负离子释放器102可以用于释放负离子。正离子释放器101包括呈敞口状的至少一个微纳米导电纤维片，负离子释放器102包括呈敞口状的至少一个微纳米导电纤维片。
44.本领域技术人员可以理解，虽然图1中仅示出一个正离子释放器101和一个负离子释放器102，但是等离子发生装置100还可以包括多个正离子释放器101和多个负离子释放器102。
45.本领域技术人员可以理解，虽然图1中示出的正离子释放器101的微纳米导电纤维片呈一端大一端小的喇叭形敞口状，但是正离子释放器101的微纳米纤维片也可以呈锥形敞口状、阶梯形敞口状或梯台形敞口状，而且横截面可以呈各种形状，例如圆形、矩形、多边形等等。在一些实施例中，正离子释放器101可以包括排布成上述形状的多个纳米导电纤维环，多个纳米导线纤维环之间可以彼此接触导电，也可以通过导线等进行导电。类似地，虽然图1中示出的负离子释放器102的微纳米导电纤维片呈一端大一端小的喇叭形敞口状，但是负离子释放器102的微纳米纤维片也可以呈锥形敞口状、阶梯形敞口状或梯台形敞口状，
而且横截面可以呈各种形状，例如圆形、矩形、多边形等等。在一些实施例中，负离子释放器102可以包括排布成上述形状的多个纳米导电纤维环。
46.微纳米导电纤维片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，在由电源负极供电的情况下，可以释放负离子。敞口状的正离子释放器101或负离子释放器102产生的同性电场能有效地使得正离子释放器101或负离子释放器102生成的正/负离子向外部空间扩散，大大增加离子的运动距离和等离子发生装置的有效作用范围。
47.在一些实施例中，微纳米导电纤维片可以包括直径在10纳米至100微米范围内的微纳米纤维。在一些实施例中，微纳米导电纤维片可以包括长度在1微米至1米范围内的微纳米纤维。在一些实施例中，微纳米导电纤维片的密度可以在每平米100至10
10
根微纳米纤维的范围内。在一些实施例中，微纳米导电纤维片可以包括厚度在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。采用不同数目的导电纤维制成的微纳米导电纤维片具有不同的面密度，纤维数目越多，导电纤维的直径越小，长度越短，则单位面积内的导电纤维末端越多，即平面上的放电尖端越多，等离子发射效率越高。
48.在一些实施例中，微纳米导电纤维片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。例如，微纳米导电纤维片可以是利用碳纤维、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纤维材料混合制成导电纤维毡，如石墨纤维毡。在一些实施例中，微纳米导电纤维片可以是由碳纤维、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。
49.如图1所示，在一些实施例中，等离子发生装置100还可以包括外壳103。图2示出根据本公开一些实施例的等离子发生装置100的外壳的俯视图。如图1或图2所示，外壳103包括成角度的第一表面1031和第二表面1032，正离子释放器101设置在第一表面1031处且敞口端朝外，负离子释放器102设置在第二表面1032处且敞口端朝外。第一表面1031和第二表面1032呈角度设置，使得正离子释放器101和负离子释放器102的敞口也成一定角度，能够避免因正负离子向异性电极运动而造成的正负离子提前复合的问题。
50.本领域技术人员可以理解，虽然图2中示出的外壳103整体呈梯台状，正离子释放器101和负离子释放器102成角度分别设置在外壳103的第一表面1031和第二表面1032处，但是，在一些实施例中，正离子释放器101和负离子释放器102在外壳103上的排布也可以为并排设置、间隔设置、相对设置或者相背设置中的任意一种。
51.如图2所示，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)或电源接口(如插头或接线柱等)，例如图2所示的插头106，用于向正离子释放器101和负离子释放器102供电。
52.图3示出根据本公开一些实施例的等离子发生装置的离子释放器的结构示意图。如图3所示，在一些实施例中，正离子释放器101还包括离子释放器框架104a。类似地，负离子释放器102还包括离子释放器框架104b。微纳米导电纤维片设置在等离子释放器框架104a、104b上，离子释放器框架104a、104b可拆卸地安装在外壳103上。本领域技术人员可以理解，在一些实施例中，离子释放器框架104a、104b也可以与外壳103固定连接或一体成型。
53.在一些实施例中，离子释放器框架104a、104b包括可以用于向微纳米导电纤维片导电的导电材料。在一些实施例中，离子释放器框架104a、104b包括可以用于承载微纳米导电纤维片的、呈敞口状的表面或网格。在一些实施例中，正离子释放器101和/或负离子释放器102还包括接触式电极105。如图3所示，接触式电极105可以设置在离子释放器框架104a、104b的末端，可以用于向微纳米导电纤维片导电。本领域技术人员可以理解，在一些实施例中，接触式电极105并不是必要的，也可以使用导线向微纳米导电纤维片导电。在一些实施例中，离子释放器框架104a、104b可以包括导电材料，并且接触式电极105可以与离子释放器框架104a、104b固定导电连接或者一体成型。
54.在一些实施例中，微纳米导电纤维片可以通过导电胶粘贴到离子释放器框架104a、104b上，在微纳米导电纤维片达到使用寿命后，可以方便地除去微纳米导电纤维片，更换为新的微纳米导电纤维片，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。
55.在一些实施例中，等离子发生装置100还包括插座(未示出)，插座设置在外壳103上，可以用于承接接触式电极105并向接触式电极105导电。本领域技术人员可以理解，在一些实施例中，插座也可以设置在外壳103内。
56.图4示出根据本公开一些实施例的等离子发生装置100内部的结构示意图。如图4所示，在一些实施例中，等离子发生装置100还可以包括高压变压器107、电源(例如电池)或电源接口(如插头或接线柱等)106。正离子释放器101和负离子释放器102通过引线或接触式电极(例如接触式电极105)与高压变压器107连接，高压变压器107可以用于向正离子释放器101和负离子释放器102供电。电源接口106与高压变压器107连接，通过高压变压器107向正离子释放器101和负离子释放器102供电，例如提供高压恒流电源。正离子释放器101和负离子释放器102接通高压电源时，微纳米导电纤维片通过大量的纤维尖端放电，可以保证足够的放电通道，从而稳定地释放高浓度的等离子体。在一些实施例中，电源或电源接口106可以包括电池，例如可充电电池。
57.常规技术中，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，采用此种等离子发生装置一般需要辅以清除臭氧的装置使用，从而难以做到设备高效且小型化。
58.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10
10
根微纳米纤维尖端)。在相同电压下，离子释放器产生离子的效率远超单根针尖电极或dbd平板电极。离子释放器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，还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，且省去清除臭氧的装置，使设备更加简单小型。
59.在工作中，正离子释放器101生成大量正离子，负离子释放器102生成大量负离子。正负离子被释放到空气中，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。等离子可以对目标对象进行处理。例如，等离子可以对空气进行杀菌、消毒。目标对象还可以包括医疗器械、生鲜等。本领域技术人员可以理解，等离子发生装置100也可以仅
包括正离子释放器101或负离子释放器102。这样，正离子释放器101生成大量正离子或者负离子释放器102生成大量负离子。正离子或负离子可以对目标对象进行处理。
60.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。如图5所示，等离子发生装置500可以包括正离子释放器501和/或负离子释放器502。正离子释放器501可以用于释放正离子，负离子释放器502可以用于释放负离子。正离子释放器501包括呈敞口状的至少一个微纳米导电纤维片，负离子释放器502包括呈敞口状的至少一个微纳米导电纤维片。
61.作为示例，如图5所示，正离子释放器501和负离子释放器502的呈敞口状的至少一个微纳米导电纤维片为圆锥状敞口。本领域技术人员可以理解，与正离子释放器101或负离子释放器102类似，正离子释放器501和负离子释放器502的至少一个微纳米导电纤维片可以呈其他形式的敞口状。
62.在一些实施例中，等离子发生装置500还可以包括外壳503。外壳503包括成角度的第一表面5031和第二表面5032。正离子释放器501设置在第一表面5031处且敞口端朝外，负离子释放器502设置在第二表面5032处且敞口端朝外。
63.本领域技术人员可以理解，与外壳103类似，虽然图5中示出的外壳503整体呈梯台状，正离子释放器501和负离子释放器502成角度分别设置在外壳503的第一表面5031和第二表面5032上，但是，在一些实施例中，正离子释放器501和负离子释放器502在外壳503上的排布也可以为并排设置、间隔设置、相对设置或者相背设置中的任意一种。
64.在一些实施例中，正离子释放器501还包括离子释放器框架504a，类似的，负离子释放器502还包括离子释放器框架504b。微纳米导电纤维片设置在等离子释放器框架504a、504b上。离子释放器框架504a、504b可拆卸地安装在外壳503上。本领域技术人员可以理解，在一些实施例中，离子释放器框架504a、504b也可以与外壳503固定连接或一体成型。在一些实施例中，离子释放器框架504a、504b包括可以用于向微纳米导电纤维片导电的导电材料。在一些实施例中，离子释放器框架504a、504b包括可以用于承载微纳米导电纤维片的，呈敞口状的表面或网格。
65.在一些实施例中，正离子释放器101、501或负离子释放器102、502均可以是柔性的，从而可以适应各种安装环境的形状，如敞口状的曲面、不规则表面等，显著提高等离子发生装置100或500的环境适应性。
66.常规的等离子发生技术，设备繁冗，不易清洗，产生的离子浓度低，从而造成杀菌效率低，且容易产生有害副产物。本公开一些实施例的等离子发生装置能够解决常规技术中有害副产物、设备繁冗且结构复杂、难以清洗、离子浓度低、杀菌能力不足等问题，可以实现结构简单、体积小巧、安装方便、易清洗维护、无有害副产品、离子浓度高、处理效果强等技术效果。
67.在常规技术中，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。本公开的实施例采用基于微纳米导电纤维材料的正负离子释放器，产生的等离子浓度高，且通过等离子发生器的喇叭或圆锥状之类的敞口，产生的同性电场能有效使得正/负离子释放器生成的正/负离子向外部空间扩散，大大增加离子的运动距离和等离子发生装置的有效作用范围。
68.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5所示的等离子发生装置500可以部分地或整体地进行调整、组合。
69.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。