本發(fā)明涉及一種基于制冷單元的納米水離子發(fā)生裝置及制冷單元制作方法，屬于空氣凈化和美容美發(fā)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

帕爾貼(peltier)制冷單元作為一種簡單易實現(xiàn)的制冷方式，可用于納米水離子發(fā)生裝置中，用以冷卻電極針，使空氣中的水蒸氣在電極針表面凝結(jié)出水，這樣就可以把免費的空氣作為水源，再利用高壓放電原理制造出納米水離子。但是，現(xiàn)有采用帕爾貼制冷單元的納米水離子發(fā)生裝置存在以下幾點不足：

(1)帕爾貼制冷單元的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性較差，很容易折斷、脫落或斷裂，大大增加了產(chǎn)品的次品率。如，現(xiàn)有技術(shù)中，大量采用焊接固定的方式，將帕爾貼制冷單元與殼體相互固定，但是，帕爾貼制冷單元的構(gòu)成部件較多，焊接固定的方式不僅效率低下，還會由于工藝原因產(chǎn)生如上所述的相關(guān)缺陷。

(2)帕爾貼制冷單元的制冷驅(qū)動電流較大、制冷效率低，不但增加了生產(chǎn)成本，而且電能浪費較多。為了增加制冷效率，現(xiàn)有技術(shù)往往是進行增加電流的處理方式，而廠家對于產(chǎn)品性能的需求，導致相關(guān)產(chǎn)品的電流越來越大，必須選用性能參數(shù)更好的電子元器件和升級導體材質(zhì)，因此，導致了現(xiàn)有產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高昂。

(3)納米水離子發(fā)生裝置的尺寸較大，大大限制了其應(yīng)用場景。由于納米水離子發(fā)生裝置需要長期在潮濕環(huán)境中工作，因此，為了對該裝置進行封裝，現(xiàn)有技術(shù)中一般都是增加防水套件的方式進行，增加了防水套件，會對相關(guān)產(chǎn)品的體積造成較大影響，且會增加其生產(chǎn)成本。

(4)納米水離子發(fā)生裝置制冷效果不可控，凝水可能過量，導致放電不穩(wěn)定或中止。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于制冷單元的納米水離子發(fā)生裝置及制冷單元制作方法，以空氣作為水源載體，利用帕爾貼制冷單元獲得穩(wěn)定凝水，通過高壓放電的方式持續(xù)產(chǎn)生納米水離子。

本發(fā)明給出一種納米水離子發(fā)生裝置，包括設(shè)置在殼體內(nèi)的納米水離子發(fā)生裝置，所述納米水離子發(fā)生裝置包括從下往上依次設(shè)置的制冷單元、放電電極針、高壓電極；所述放電電極針與高壓電極之間設(shè)置有擋水墊片；所述制冷單元為熱電晶粒和散熱導電板構(gòu)成的帕爾貼制冷單元；所述熱電晶粒焊接定位于殼體內(nèi)，再通過光敏性預聚物的交聯(lián)和接支化學反應(yīng)，將其散熱端單體聚合于散熱導電板，其制冷端單體聚合于放電電極針的下端。

作為對本發(fā)明所述的納米水離子發(fā)生裝置的改進，所述納米水離子發(fā)生裝置熱電晶粒的特征尺寸g因子的取值小于0.6mm。

作為對本發(fā)明所述的納米水離子發(fā)生裝置的進一步改進，所述光敏性預聚物采用聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或環(huán)氧丙烯酸酯。

作為對本發(fā)明所述的納米水離子發(fā)生裝置的進一步改進，所述散熱導電板和放電電極針均由具有導電導熱效果的金屬制成；所述散熱導電板外側(cè)電鍍鎳、錫或銀；所述放電電極針外側(cè)電鍍還原性物質(zhì)。

作為對本發(fā)明所述的納米水離子發(fā)生裝置的進一步改進，所述放電電極針包括從下至上依次疊加的電極針底座、柱身和電極針頂端；所述電極針底座為圓盤狀；所述電極針頂端為球狀或橢球狀；所述柱身垂直于電極針底座，所述電極針頂端與柱身連接處采用圓滑過渡處理；所述熱電晶粒的制冷端單體聚合于放電電極針的電極底座。

作為對本發(fā)明所述的納米水離子發(fā)生裝置的進一步改進，所述擋水墊片由不導電材料制成，其中心設(shè)有圓孔；所述放電電極針的上端貫穿該圓孔。

作為對本發(fā)明所述的納米水離子發(fā)生裝置的進一步改進，所述殼體的前側(cè)和后側(cè)通透，左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)置擋板，所述擋板上分別設(shè)置有通風口；所述殼體底部設(shè)置殼體空腔；所述殼體底部的左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)置有導電板嵌入口與殼體空腔相連通；所述殼體底部設(shè)有架空柱。

作為對本發(fā)明所述的納米水離子發(fā)生裝置的進一步改進，所述高壓電極為環(huán)狀，相對于放電電極針的位置，在高壓電極上設(shè)置有釋放孔。

基于制冷單元的納米水離子發(fā)生裝置及制冷單元制作方法，在殼體的殼體空腔內(nèi)定位熱電晶粒；將完成定位的熱電晶粒通過光敏性預聚物的交聯(lián)和接支化學反應(yīng)，使其散熱端單體聚合于散熱導電板，其制冷端單體聚合于放電電極針的電極底座。

作為對本發(fā)明所述的基于制冷單元的納米水離子發(fā)生裝置及制冷單元制作方法的改進，所述定位為焊接固定方式定位。

本發(fā)明對以上現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷做出改進，為了增加帕爾貼制冷單元與殼體之間的穩(wěn)固性，本發(fā)明采用焊點定位，光敏性預聚物的交聯(lián)和接支化學反應(yīng)的方式將帕爾貼制冷單元進行封裝，實現(xiàn)帕爾貼制冷單元本身的密封防水性能，使得其可以脫離相關(guān)防水套件單獨使用，并且帕爾貼制冷單元的所有模塊之間的穩(wěn)固性更加優(yōu)異，采用這種化學反應(yīng)之后的封裝模式也帶來絕對的防水性能，其相對于現(xiàn)有的防水套件更加穩(wěn)定，基本上解決了因為防水套件故障而導致的產(chǎn)品壽命問題；而由于帕爾貼制冷單元封裝技術(shù)的改進，使得容納本發(fā)明的帕爾貼制冷單元的殼體可以采用敞開式設(shè)計，增加水源的穩(wěn)定性。而由于該帕爾貼制冷單元封裝技術(shù)的改進，使得本發(fā)明可以在現(xiàn)有納米水離子發(fā)生裝置的體積上做出改進，而進一步針對減小體積做出的改進，采用特征尺寸g因子小于0.6mm的熱電晶粒，由于其電流不超過1.5a，使其可以使用較為細小的線材和電子元器件，進一步帶來體積上的改進。同時，為了防止凝水過量、導致放電不穩(wěn)定或中止的問題，本發(fā)明利用穿過放電電極針并置于電極針底座上方的擋水墊片，以隔離電極底座上的凝水，并可調(diào)節(jié)放電電極針尖的冷量，防止針尖過度凝水，以保持放電穩(wěn)定。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細說明。

圖1是本發(fā)明的納米水離子發(fā)生裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中殼體1和p/n型熱電晶粒6和散熱導電板2組合后的結(jié)果示意圖；

圖3是圖1中高壓電極5的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中殼體1的主要結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是p/n型熱電晶粒6和散熱導電板2組合后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是設(shè)置擋水墊片8的納米水離子發(fā)生裝置主要元件示意圖；

圖7是熱電晶粒g因子對帕爾貼制冷效果實驗和理論數(shù)據(jù)分析圖。

具體實施方式

實施例1、圖1-圖6給出一種基于制冷單元的納米水離子發(fā)生裝置及制冷單元制作方法，將空氣作為制造納米水離子所需水源的載體，利用空氣碰到冷表面會凝結(jié)出水的原理以持續(xù)獲得水源，再采用高壓放電原理，將冷凝水電擊生成納米水離子。

本發(fā)明的納米水離子發(fā)生裝置包括殼體1、制冷單元、放電電極針3、高壓電路模塊4、高壓電極5、低壓電路模塊7、擋水墊片8。其中，本發(fā)明采用的制冷單元為熱電晶粒6和散熱導電板2構(gòu)成的帕爾貼制冷單元。

其殼體1采用不導電的材料制成，如圖4所示，殼體1底部中心位置設(shè)有殼體空腔101，用于容納帕爾貼制冷單元并散熱，該殼體1本身為為開敞式設(shè)計，即前后通透，左、右側(cè)分別設(shè)置擋板，左、右側(cè)的擋板上分別設(shè)置有通風口104(這種設(shè)計使得源源不斷的空氣流經(jīng)殼體1內(nèi)置的納米水離子發(fā)生裝置，并充分與裝置內(nèi)的放電電極針3接觸，為制造納米水離子提供穩(wěn)定水源)，而殼體1底部的左、右側(cè)分別設(shè)置有導電板嵌入口105，該兩側(cè)的導電板嵌入口105貫穿殼體1的底部后均與殼體空腔101相連通。在殼體1底部左、右側(cè)的導電板嵌入口105內(nèi)分別嵌入散熱導電板2，兩塊散熱導電板2暴露在殼體空腔101，且相互不接觸。而在兩塊散熱導電板2暴露在殼體空腔101的部分，進行熱電晶粒6的設(shè)置，其通過焊接預處理(即完成散熱導電板2、熱電晶粒6以及放電電極針3之間的相互定位處理，便于后續(xù)操作)，然后通過光敏性預聚物的交聯(lián)和接支化學反應(yīng)，其散熱端分別單體聚合于兩片散熱導電板2上，其制冷端分別單體聚合于放電電極針3的電極底座301上，構(gòu)成一個穩(wěn)固的帕爾貼制冷單元。以上所述的光敏性預聚物可采用聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯等，用于化學聚合帕爾貼制冷單元，降低接觸電阻，從而提高其制冷效果，還對暴露在殼體空腔101內(nèi)的散熱導電板2以及熱電晶粒6進行絕緣和密封處理(現(xiàn)有技術(shù)中，需要采用其他工藝完成絕緣和密封，如外置密封盒等方式，大大增加了裝置的體積和制造成本)，防止凝水灑落造成電路短路，保證電路安全運行，同時可增強熱電晶粒6的穩(wěn)固性和防水性，防止其折斷與受潮，從而大大提高熱電晶粒6的制冷效果和使用壽命。

以上所述的散熱導電板2可由銅等導電導熱效果好的金屬制成，同時在其外面電鍍鎳、錫或銀等，以提高其與熱電晶粒6聚合的穩(wěn)固性。散熱導電板2不僅起到連通電路的作用，還起到散熱作用，因此散熱導電板2不宜采用線的形式，而是采用片的形式，以增加散熱面積。另外考慮到方便外部接線，且節(jié)省納米水離子發(fā)生裝置空間，散熱導電板2采用圖3所示的折形設(shè)計，并做了防插反設(shè)計。

以上所述的放電電極針3包括電極針底座301、電極針頂端302和柱身303；電極針底座301上表面垂直固定柱身303，柱身303上端設(shè)置電極針頂端302；其中，電極針底座301呈圓盤狀，且直徑較大，用以聚合連接熱電晶粒6，電極針頂端302呈球狀或橢球狀，且直徑大于柱身303，有利于放電時形成穩(wěn)定的泰勒錐；電極針頂端302與柱身303連接處采用圓滑過渡處理，減小虹吸阻力，當電極針頂端凝結(jié)水生成納米水離子而釋放出去時，柱身表面的凝結(jié)水自動補充，從而維持放電穩(wěn)定。

放電電極針3的表面溫度宜為5～10℃之間，滿足冷凝出空氣中的水蒸氣需要的溫度，同時防止結(jié)冰而影響納米水離子的制造。

在熱電晶粒6的材料和使用條件一定的情況下，為了增加制冷效果，現(xiàn)有技術(shù)中往往是采用增加電流的方式，因此，導致現(xiàn)有的相關(guān)產(chǎn)品其體積不斷增大，其使用功率不斷增大，在獲得較好效果的同時，其耗能更大。本發(fā)明由于封裝技術(shù)的改進，使得其結(jié)構(gòu)可以不斷的縮小，而在結(jié)構(gòu)縮小的同時，對熱電晶粒6的特征尺寸g因子(即橫截面積與高度的比值)進行調(diào)整，其調(diào)整為小于0.6mm(即圖7中兩曲線的交點a對應(yīng)的g因子)，此時帕爾貼制冷單元的驅(qū)動電流較小(小于1.5a)、制冷性能較好(制冷系數(shù)大于0.2)，見圖7，在實現(xiàn)優(yōu)異的制冷效果的同時，其體積相對現(xiàn)有技術(shù)中的可以獲得相同制冷效果的裝置明顯縮小，可以使用的場景更多，且在本發(fā)明的相關(guān)封裝技術(shù)前提下，這種小尺寸的熱電晶粒6的封裝成功率明顯增加，且其用料更省。

如圖圖7所示，為本發(fā)明的相關(guān)裝置在測試時候記錄的數(shù)據(jù)，該測試的環(huán)境為室內(nèi)溫度25℃、相對濕度55％。

當驅(qū)動電流大于1.5a時，電路板需采用性能更高的電子元器件，才能維持其制冷效率，會導致制造成本大大增加，同時電路板的發(fā)熱損耗會大大增加，不但造成電能的大量浪費，而且會嚴重影響帕爾貼制冷單元的制冷效果，導致納米水離子發(fā)生裝置無法做到小型化。

放電電極針3垂直于殼體1的底面，電極針頂端302向上。放電電極針3可由銅等導電導熱效果好的金屬制成，同時在其外面電鍍鎳、銀或金等還原性物質(zhì)，不僅提高其導熱性和放電穩(wěn)定性，而且可激發(fā)出還原性粒子。

如圖6，本發(fā)明實施例的納米水離子發(fā)生裝置設(shè)有擋水墊片8，其中心設(shè)有圓孔，并穿過放電電極針3置于電極針底座301上方，以隔離電極底座301上的凝水，并可調(diào)節(jié)放電電極針尖的冷量，防止針尖過度凝水，以保持放電穩(wěn)定。

擋水墊片8采用不導電材料制成，可采用防水材料，或者具有吸水性的材料制成。

殼體1頂部設(shè)有高壓電極固定柱103，高壓電極5通過固定孔502穿過高壓電極固定柱103而固定在殼體1的上方，位于放電電極針3的正上方。

高壓電極5采用環(huán)狀設(shè)計，中間設(shè)有釋放孔501，釋放孔501的中心在放電電極針3中心線上。高壓電極5采用導電材料制成，設(shè)有高壓接線處503用以連接高壓電路模塊4，通過高壓電路模塊4對高壓電極5與放電電極針3之間施加高壓。

開啟低壓電路模塊7和高壓電路模塊4，低壓電路模塊7驅(qū)動帕爾貼制冷單元制冷，此時熱電晶粒6的底端散熱，頂端制冷，熱量通過散熱導電板2從殼體空腔101中散出，冷量通過電極針底座301傳遞給放電電極針3，使得放電電極針3表面溫度降低至低于周圍空氣露點溫度，空氣接觸到放電電極針3時，在其表面產(chǎn)生凝結(jié)水。高壓電路模塊4對高壓電極5與放電電極針3之間施加高電壓，在高電壓作用下，放電電極針3表面的凝結(jié)水向上凸起形成泰勒錐，進而產(chǎn)生納米水離子，通過釋放孔501向外釋放。

殼體1底部設(shè)有架空柱102，用以架空殼體1的底部，更利于帕爾貼制冷單元通過散熱導電板2向外散熱。

可選的，熱電晶粒6與散熱導電板2和放電電極針3，可先通過焊接預處理，然后通過光敏性預聚物的交聯(lián)和接支化學反應(yīng)，其散熱端分別單體聚合于兩片散熱導電板2上，其制冷端分別單體聚合于放電電極針3的電極底座301上，以構(gòu)成一個穩(wěn)固的帕爾貼制冷單元。

可選的，熱電晶粒6的特征尺寸g因子的取值優(yōu)選0.3mm左右(如圖7所示的b點)，此時制冷系數(shù)達最大值，帕爾貼制冷單元的制冷效率最高。

可選的，帕爾貼制冷單元的熱電晶粒6的個數(shù)可根據(jù)制冷量要求選擇。

可選的，散熱導電板2為折形也可根據(jù)實際情況設(shè)計，以方便接線。

可選的，殼體1上的通風口104、固定柱、架空柱等個數(shù)、尺寸、形狀以及位置可根據(jù)需要進行設(shè)計。

可選的，本發(fā)明實施例的殼體空腔101為方形，也可為其他形狀。

可選的，熱電晶粒6選用p/n型熱電晶粒。

可選的，低壓電路模塊7和高壓電路模塊4可集成為一個電路模塊。

最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。