紧凑型等离子发生装置的制作方法

1.本公开涉及等离子领域，尤其涉及紧凑型等离子发生装置。


背景技术：

2.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。例如，等离子净化技术利用高压放电使空气电离产生大量的电子和离子，这些正负离子相互碰撞湮灭产生的能量能分解空气中的病菌，起到消毒、杀菌的效果。而且，放电过程中激发出的大量 oh、o等自由基，单线态氧等能进一步与甲醛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，实现除尘效果。
3.在等离子发生技术中，空气和等离子场的有效反应容积是决定等离子发生效率的关键。在常规的等离子发生装置中，双极发射端产生正负带电粒子，带电粒子在同性电荷斥力的作用下可以向四周扩散，在空气气流的帮助下，正负带电粒子可以和环境空气充分作用。但是，尽管双极发射端之间分开相当的距离，空气气流产生的阻力也不能完全阻止正负带电粒子在电场的作用下相互吸引。而且，为了减少正负带电粒子的相互湮灭，双极发射端通常需要尽量分开，导致常规的等离子发生装置的体积较大。


技术实现要素：

4.在一些实施例中，本公开提供一种等离子发生装置，包括：一个或多个正离子释放器阵列，所述正离子释放器阵列包括用于释放正离子的多个正离子释放器；一个或多个负离子释放器阵列，所述负离子释放器阵列包括用于释放负离子的多个负离子释放器；以及离子隔挡，位于所述正离子释放器阵列和所述负离子释放器阵列之间。
5.在一些实施例中，所述离子隔挡高于所述正离子释放器阵列和所述负离子释放器阵列。
6.在一些实施例中，所述离子隔挡沿纵向在所述正离子释放器阵列和所述负离子释放器阵列之间延伸，并且所述离子隔挡的横向截面为三角形、矩形、梯形或楔形。
7.在一些实施例中，还包括：基座，用于支承所述正离子释放器阵列或所述负离子释放器阵列并向所述正离子释放器阵列或所述负离子释放器阵列导电。
8.在一些实施例中，还包括：外壳，所述一个或多个正离子释放器阵列或所述一个或多个负离子释放器阵列设置在所述外壳的一个或多个表面处。
9.在一些实施例中，还包括：所述外壳包括第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面相连且呈角度设置；所述正离子释放器设置于所述第一表面处；所述负离子释放器设置于所述第二表面处；以及所述离子隔挡包括所述第一表面和第二表面的接触部。
10.在一些实施例中，所述离子隔挡装配于所述外壳上，或者，所述离子隔挡与所述外壳为一体型结构。
11.在一些实施例中，所述外壳包括安装结构。
12.在一些实施例中，所述安装结构包括：突出所述外壳侧壁的多个第一支撑部，所述第一支撑部设置有螺孔。
13.在一些实施例中，所述安装结构包括：突出所述外壳侧壁的多个第二支撑部；多个磁体，设置于所述多个第二支撑部上，用于吸附安装所述等离子发生装置。
14.在一些实施例中，所述安装结构包括：一个或多个磁体，设置在所述外壳的第三表面处，用于吸附安装所述等离子发生装置。
15.在一些实施例中，还包括：变压器，设置在所述外壳中；以及填充物，包括填充在所述变压器周围的灌封胶。
16.在一些实施例中，还包括设置在所述外壳的一个或多个表面上的一个或多个凹陷，所述正离子释放器阵列或所述负离子释放器阵列设置在所述一个或多个凹陷中。
17.在一些实施例中，所述正离子释放器和所述负离子释放器包括微纳米导电纤维簇，所述微纳米导电纤维簇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；数量在1000-100000范围内的微纳米纤维；或直径在10纳米至100微米范围内的微纳米纤维。
18.在一些实施例中，所述正离子释放器阵列或所述负离子释放器阵列包括线性阵列、弧线形阵列、折线形阵列、矩形阵列、圆形阵列、多边形阵列、曲面形阵列、球形阵列中的一种或多种。
19.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，通过在正离子释放器阵列和所述负离子释放器阵列之间设置离子隔挡，可实现有效减少正、负离子提前中和湮灭的几率，提高等离子发生效率。再例如，等离子发生装置包括安装结构，能够便捷地将等离子发生模块安装到其他设备上，例如空气净化器中、通风管道中等等，大大增强等离子发生装置的应用灵活性。
附图说明
20.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。
21.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；
22.图2示出根据本公开一些实施例的等离子发生装置的工作原理示意图；
23.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；
24.图4示出根据本公开一些实施例的离子释放器阵列的结构示意图；
25.图5示出根据本公开一些实施例的安装结构的结构示意图；
26.图6示出根据本公开另一些实施例的安装结构的结构示意图。
27.在上述附图中，各附图标记分别表示：
28.100 等离子发生装置
29.300 高压放电曲线图
30.101、401 正离子释放器阵列
31.1011、4011 正离子释放器
32.1012、4012 正极基座
33.102、402 负离子释放器阵列
34.1021、4021 负离子释放器
35.1022、4022 负极基座
36.103 外壳
37.104 凹陷
38.105 离子隔挡
39.106、301、302 安装结构
40.110 气流
41.120 等离子处理区
42.3011 第一支撑部
43.3012 螺孔
44.3021 第二支撑部
45.3021 磁体
具体实施方式
46.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。
47.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”、“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。
48.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，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。
49.图1示出根据本公开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阵列101和负离子释放器阵列102。具体地，如图1所示，正离子释放器阵列101为一维阵列，可以包括多个线性排列的正离子释放器1011。类似地，负离子释放器阵列 102可以为一维阵列，包括多个线性排列的负离子释放器1021。
50.正离子释放器阵列101可以与负离子释放器阵列102基本上平行，并且间隔开一定距离。正离子释放器1011和负离子释放器1021的取向可以大致相同或者成角度。在一些实施例中，正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102可以包括二维阵列。
51.在一些实施例中，等离子发生装置100可以包括多个正离子释放器阵列 101和多个负离子释放器阵列102。
52.在本公开的实施例中，正离子释放器阵列或负离子释放器阵列可以包括一维、二维或三维阵列，并且可以具有各种合适的形状，例如线性阵列、弧线形阵列、折线形阵列、矩
形阵列、圆形阵列、多边形阵列、曲面形阵列、球形阵列等等中的一种或多种。本领域技术人员可以理解，正离子释放器阵列或负离子释放器阵列可以适应安装环境的形状，随型地设置在不平坦的表面上，阵列中离子释放器的取向也可以随着表面的起伏而变化。
53.具体地，正离子释放器1011和/或负离子释放器1021可以包括微纳米导电纤维簇。微纳米导电纤维簇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，微纳米导电纤维簇可以包括直径在10纳米至100微米范围内的微纳米纤维。在一些实施例中，微纳米导电纤维簇可以包括数量在1000-100000范围内的微纳米纤维。
54.图2示出根据本公开一些实施例的等离子发生装置100的工作原理示意图。向正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102供电时，正离子释放器1011和负离子释放器1021被激发，分别释放正离子和负离子。例如，正离子释放器1011的微纳米导电纤维簇被激发发电，释放正离子，而负离子释放器1021的微纳米导电纤维簇被激发发电，释放负离子。
55.正负离子被释放到等离子处理区120，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120中，正离子在库仑力的作用下，向负离子释放器阵列102方向运动，负离子在库仑力的作用下，向正离子释放器阵列101方向运动。在一些实施例中，气流110 可以从等离子处理区120流过，如图2所示，正负离子可以在气流110的驱动下，在等离子处理区120中运动、混合。气流110可以包括空气流、氮气流或者其他气体流。
56.在等离子处理区120中，等离子可以对目标对象进行处理。例如，气流 110可以进入等离子处理区120，等离子可以对气流110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。
57.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。本领域技术人员可以理解，电极高压放电曲线图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vs时，电流随着电压的升高而缓慢增大，其中，阈值vs是指电晕放电的起始电压。当电压v超过阈值vs时，发生电晕放电，导致随着电压的升高，电流从放电电流is开始快速增大。当电压v到达击穿电压vr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，电流从击穿电流ir迅速增大。
58.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vs但不超过击穿电压vr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。
59.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簇，其中包含大量(例如1000-100000根)微纳米纤维，形成大量的放电尖端。在相同电压下，微纳米导电纤维簇产生离子的效率远超单根针尖电极或dbd平板电极。微纳米导电纤维簇通过大量纤维形成的尖端放电，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，离子释放器的工作电压v
op
可以低于电晕放电阈值vs，如图3所示，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。
60.继续参考图1，等离子发生装置100还可以包括离子隔挡105，位于正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102之间。离子隔挡105可以对正离子和负离子的相遇起到阻挡作用，减少了正负离子在进行处理(例如杀菌、消毒)之前过早湮灭的几率，此外，因为设置了离子隔挡105，正离子释放器1011与负离子释放器1021之间的间距可以减小，从而提高了等离子发生装置的紧凑性。
61.本公开中，正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102的末端同向地露出表面，离子隔挡105凸出于该表面设置，从而使离子隔挡105在空间上对尖端放电产生的正负离子起到了阻挡的作用。
62.在一些实施例中，离子隔挡105高于正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102。此处高于的含义为：离子隔挡105的顶部高于正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102的末端，从而提高离子隔挡105的阻挡作用。
63.继续参考图1，离子隔挡105沿纵向y在正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102之间延伸，并且离子隔挡105的横向x截面为矩形。在一些实施例中，离子隔挡105为沿纵向y延伸的平板结构，结构较为简单。
64.在一些实施例中，离子隔挡105的横向x截面还可以为三角形、梯形或楔形。这种形状的离子隔挡105同样能起到减少离子湮灭的作用。
65.继续参考图1，等离子体发生装置还可以包括外壳103。一个或多个正离子释放器阵列101或一个或多个负离子释放器阵列102可以设置在外壳103的一个或多个表面处。例如，正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102可以设置在外壳的相同表面处，如图1所示的上表面处。或者，正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102也可以设置在外壳的不同表面处。
66.外壳103可以起到保护正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102 的作用。
67.图1中，正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列102设置在外壳 103的上表面处。例如设置在外壳103上表面的两侧。
68.在一些实施例中，外壳103包括第一表面和第二表面(例如：顶表面包括第一顶表面和第二顶表面)，第一表面和第二表面相连且呈角度(例如呈钝角)设置。正离子释放器101可以设置于第一表面处，且负离子释放器可以设置于第二表面处。离子隔挡105可以包括第一表面和第二表面的接触部。在一些实施例中，通过外壳103本体的两个表面相接触，构成凸出于正离子释放器101和负离子释放器阵列102之间的离子隔挡105。正离子释放器101和负离子释放器阵列102可以分别垂直于第一表面和第二表面，取向形成夹角。正离子释放器101和负离子释放器阵列102的取向之间的夹角进一步降低了正负离子的湮灭几率，增强了等离子处理效果。
69.如图1所示，离子隔挡105可以设置在外壳103的顶表面上，且是与外壳103相互独立的结构。
70.在一些实施例中，离子隔挡105与外壳102为一体型结构。离子隔挡 105和外壳103可以为绝缘材料(例如塑料)。可以通过注塑等工艺，形成一体型结构。
71.在一些实施例中，外壳103可以包括设置在上表面上的凹陷104。多个正离子释放器1011和多个负离子释放器1021可以设置在凹陷104中。正离子释放器1011和多个负离子释放器1021的末端可以从凹陷104露出。
72.在一些实施例中，多个正离子释放器1011和多个负离子释放器1021的末端低于外壳103的上表面，以便保护离子释放器。多个正离子释放器1011 或多个负离子释放器1021的凹陷104可以是连通的凹陷，也可以是独立的多个凹陷104。
73.图1的本公开中，正离子释放器阵列101或负离子释放器阵列102设置在外壳103的上表面处。在一些实施例中，外壳103的多个表面处设置有正离子释放器阵列101或负离子释放器阵列102。相应地，外壳103的多个表面上设置有凹陷。
74.在一些实施例中，外壳103还用于容纳变压器(图未示)。变压器设置于外壳103内，通过填充物固定在外壳中，以避免与外界发生漏电。变压器可以用于将电源电压转换成驱动正离子释放器阵列101和负离子释放器阵列 102的电压，从而实现离子释放。
75.在一些实施例中，填充物为填充在变压器等电性部件周围的灌封胶。灌封胶能起到绝缘和固定的作用，且灌封胶形成的工艺不受填充空间的限制。灌封胶可以在保护内部结构的同时，还起到防水、防潮、防尘的作用。此外，填充的灌封胶能有效的隔绝高压变压器在使用过程中产生的噪音，起到降噪的效果。用灌封胶封存，仅露出不易受腐蚀的微纳米导电纤维簇作为放电尖端。灌封胶封存的等离子体发生装置适合工作在各种湿度的条件下。具体地，灌封胶可以为环氧灌封胶、有机硅灌封胶等。
76.等离子发生装置100还可以包括基座1012或1022，如图2所示(图1未示出)。基座可以设置在外壳103的上表面上或者外壳103内，用于支承多个正离子释放器1011和多个负离子释放器1021并向其导电。
77.图4示出根据本公开一些实施例的等离子发生装置中基座4012或4022 的结构示意图。本领域技术人员可以理解，基座4012或4022可以用于基座 1012或1022。正离子释放器阵列401或负离子释放器阵列402可以安装在基座4012或4022上。正离子释放器阵列401可以包括安装在基座上的多个正离子释放器4011，负离子释放器阵列402可以包括安装在基座上的多个负离子释放器4021。
78.在一些实施例中，基座可以包括导电材料，例如导电金属。多个正离子释放器的微纳米导电纤维簇可以固定在基座上，并且基座可以与电源或变压器(未示出)连接。基座包括正极基座4012和负极基座4022，以向微纳米导电纤维簇导电，可以提高供电电流的稳定性，提高正离子释放器阵列401或负离子释放器阵列402的安装维修便利性和稳固性，进一步防止产生臭氧等有害副产物。
79.继续参考图1，外壳103可以包括安装结构106，用于将等离子发生装置安装到对应位置处。例如，将等离子体发生装置安装到风道出口处的壳体内壁，或者，将等离子体发生装置安装建筑物顶壁。
80.参考图5，示出根据本公开一些实施例的安装结构的结构示意图。安装结构301包括突出外壳侧壁的多个第一支撑部3011，第一支撑部3011中设置有螺孔3012。安装时，可以通过螺钉穿过该螺孔3012，将等离子发生装置安装到固定位置。如图5所示，在螺孔3012的位置处，还示出了螺钉和与第一支撑部3011对应的安装块。但是，本领域技术人员可以理解，等离子发生装置可以不包括螺钉和安装块。
81.在图5中，相对的两个侧壁上分别设置有一对第一支撑部3011，每个第一支撑部3011上均设置有螺孔3012，通过四点固定的方式安装等离子体发生装置，提高了安装牢固性。
82.参考图6，示出根据本公开另一些实施例的安装结构的结构示意图。安装结构302包括突出外壳侧壁的多个第二支撑部3021以及多个磁体3022。多个磁体3022设置于多个第二支撑部3021上，用于吸附安装等离子发生装置。
83.磁体3022可以为强磁铁，通过磁吸的方式安装等离子体发生装置，无需在待安装位置上打孔，提高了安装灵活性。
84.在一些实施例中，安装结构还可以包括一个或多个磁体，设置在外壳 103的第三表面(例如底面)或棱角处，用于吸附安装等离子发生装置100。
85.例如，安装位置处可以包括金属材料，外壳103的底面上设置一个或多个磁体(例如磁片)。磁体一面吸附外壳，另一面吸附待固定的部件，通过这种方式，无需再在外壳103的侧壁上设置支撑部，可以提高等离子发生装置的结构紧凑性。
86.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。