CN114749278A - 电极结构、等离子体发生装置及空气净化器 - Google Patents

电极结构、等离子体发生装置及空气净化器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种电极结构、等离子体发生装置及空气净化器，其中，电极结构包括：电离极，呈螺旋状设置，所述电离极适于与电源连接；集尘极，呈螺旋状设置，所述集尘极适于接地，所述集尘极与所述电离极环绕同一轴线设置，且所述集尘极在所述轴线上的投影与所述电离极在所述轴线上的投影交替设置或者重叠设置。该电极结构有利于实现小间隙放电，小间隙放电不但可以降低放电电压，还能增大放电的电场，在不产生臭氧的条件下，能够实现高效的杀菌消毒效果。

Description

电极结构、等离子体发生装置及空气净化器
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种电极结构、等离子体发生装置及空气净化器。
背景技术
现有的杀菌装置主要是通过紫外、臭氧及电净化装置进行杀菌。其中，紫外杀菌需要照射的时间足够长，且紫外灯的寿命较短；臭氧可以主动杀菌，但是其浓度高，对人体有害；电净化装置利用电晕放电杀菌消毒，现有的电净化装置通常包括线式电极和板式电极，板式电极通常为矩形板，面积比较大，从而导致整个电净化装置的体积较大，同时电晕放电所需放电电压较高，功耗过高。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电净化装置的放电电压较高的缺陷，从而提供一种能够降低放电电压的电极结构、等离子体发生装置及空气净化器。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种电极结构，包括：电离极，呈螺旋状设置，所述电离极适于与电源连接；集尘极，呈螺旋状设置，所述集尘极适于接地，所述集尘极与所述电离极环绕同一轴线设置，且所述集尘极在所述轴线上的投影与所述电离极在所述轴线上的投影交替设置或者重叠设置。
可选地，所述电离极由导电丝或扁平状的导电条螺旋绕制形成；
或者，所述电离极由金属片螺旋绕制形成，所述金属片的两侧设有毛刺或放电针。
可选地，所述导电丝的直径为d，0.01mm≤d≤10mm。
可选地，在与所述轴线相垂直的投影面上，所述电离极的投影为圆形或椭圆形。
可选地，所述集尘极包括导电层和设置在所述导电层外的绝缘层，所述导电层适于接地；
或者，所述集尘极的材料为半导体材料。
可选地，所述导电层为铜箔，所述绝缘层为PTFE层。
可选地，所述集尘极由丝状结构、扁平柱结构、片状结构中的任意一种螺旋绕制形成。
可选地，在与所述轴线相垂直的投影面上，所述电离极的投影与所述集尘极的投影部分重叠。
可选地，至少一个所述电离极与所述集尘极交替螺旋设置。
可选地，所述电离极与所述集尘极的间距为L，1mm≤L≤15mm。
本发明还提供一种等离子体发生装置，包括至少一组所述的电极结构以及与所述电离极相连的电源。
本发明还提供一种空气净化器，包括所述的等离子体发生装置。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的电极结构，由于电离极与集尘极均呈螺旋状设置，集尘极与所述电离极环绕同一轴线设置，且所述集尘极在所述轴线上的投影与所述电离极在所述轴线上的投影交替设置或者重叠设置，集尘极和电离极间的距离能做到很小，有利于实现小间隙放电，小间隙放电不但可以降低放电电压，还能增大放电的电场，在不产生臭氧的条件下，能够实现高效的杀菌消毒效果。同时，由于电离极与集尘极均呈螺旋状设置，在同等放电量的条件下可以大大缩小放电模块的体积，放电模块可以做成任何形状或者任何体积，满足各个场所对高效杀菌消毒的需求。在实际应用时，电离极与电源连接，集尘极接地，电离极能够电离空气，使空气中的颗粒物带电，并将空气中的细菌、病毒杀灭，颗粒物带电后在电场的作用下被集尘极收集，因此，该电极结构既能够净化空气，也能够进行高效杀菌，在较低的电压下就能实现高效杀菌消毒。该电极结构由于空气流可以从各个方向流经该电极结构，可以满足不同方向的放电和杀菌净化需求，因此可以选择任何形式的风机，通过该电极结构实现高效杀菌消毒，没有任何风阻和耗材。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例1中提供的电极结构的结构示意图；
图2为本发明的实施例1中提供的电极结构的主视图；
图3为本发明的实施例1中提供的电极结构的纵剖图；
图4为本发明的实施例1中提供的电极结构的电离极和接地极的横截面处的示意图。
附图标记说明：
1、电离极；2、集尘极；201、导电层；202、绝缘层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
现有的杀菌装置主要是通过紫外、臭氧及电净化装置进行杀菌。其中，紫外杀菌需要照射的时间足够长，且紫外灯的寿命较短；臭氧可以主动杀菌，但是其浓度高，对人体有害；电净化装置利用电晕放电杀菌消毒，现有的电净化装置通常包括线式电极和板式电极，板式电极通常为矩形板，面积比较大，从而导致整个电净化装置的体积较大，同时电晕放电所需放电电压较高，功耗过高。
为此，本实施例提供一种电极结构，该电极结构可以实现微距离放电，降低放电电压。
在一个实施方式中，如图1至图4所示，电极结构包括电离极1和集尘极2。其中，电离极1呈螺旋状设置，电离极1适于与电源连接，具体可以与2KV－8KV的高压直流电源或者高频交流电源连接；集尘极2呈螺旋状设置，集尘极2适于接地，集尘极2与电离极1环绕同一轴线设置，且集尘极2在轴线上的投影与电离极1在轴线上的投影交替设置或者重叠设置。
由于电离极1与集尘极2均呈螺旋状设置，集尘极2与电离极1环绕同一轴线设置，且集尘极2在轴线上的投影与电离极1在轴线上的投影交替设置或者重叠设置，集尘极2和电离极1间的距离能做到很小，有利于实现小间隙放电，小间隙放电不但可以降低放电电压，还能增大放电的电场，在不产生臭氧的条件下，能够实现高效的杀菌消毒效果。同时，由于电离极1与集尘极2均呈螺旋状设置，在同等放电量的条件下可以大大缩小放电模块的体积，放电模块可以做成任何形状或者任何体积，满足各个场所对高效杀菌消毒的需求。在实际应用时，电离极1与电源连接，集尘极2接地，电离极1能够电离空气，使空气中的颗粒物带电，并将空气中的细菌、病毒杀灭，颗粒物带电后在电场的作用下被集尘极2收集，因此，该电极结构既能够净化空气，也能够进行高效杀菌，在较低的电压下就能实现高效杀菌消毒。该电极结构由于空气流可以从各个方向流经该电极结构，可以满足不同方向的放电和杀菌净化需求，因此可以选择任何形式的风机，通过该电极结构实现高效杀菌消毒，没有任何风阻和耗材。
其中，高压直流电源和高频交流电源均能为电离极1提供高压电，在一个优选的实施方式中，选用高压直流电源为电离极1提供高压电。
其中，高压直流电源或者高频交流电源的电压范围是2KV－8KV，所需的放电电压较小。在一个优选的实施方式中，高压直流电源或者高频交流电源的电压为3KV。
在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，电离极1由导电丝螺旋绕制形成。在该实施方式中，电离极1较细，更容易电离空气，需要说明的是，本实施方式不对电离极1的直径进行限制，电离极1越细越好。在一个可替换的实施方式中，电离极1由扁平状的导电条螺旋绕制形成，在该实施方式中，电离极1同样是越细越好。在另一个可替换的实施方式中，电离极1由金属片螺旋绕制形成，金属片的两侧设有毛刺或放电针，在该实施方式中，金属片与电源连接后，通过金属片两侧的毛刺或者放电针电离空气，使空气中的颗粒物带电，并将空气中的细菌、病毒杀灭，颗粒物带电后在电场的作用下被集尘极2收集。
电离极1的材质为金属或者具有导电性能的非金属材料，在一个优选的实施方式中，电离极1的材质为金属。
在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，电离极1由银丝螺旋绕制形成，银的导电性能优良，可以很好的电离空气。当然，在其他可替换的实施方式中，电离极1可以由铜丝、铁丝、铜丝、碳纤维丝等螺旋绕制形成。
在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，导电丝的直径为d，0.01mm≤d≤10mm。在该实施方式中，导电丝较细，容易电离空气，使空气中的颗粒物带电，并将空气中的细菌、病毒杀灭，颗粒物带电后在电场的作用下被集尘极2收集。在其他可替换的实施方式中，导电丝的直径可以小于0.01mm或者大于10mm。在另一个可替换的实施方式中，当电离极1由扁平状的导电条螺旋绕制形成时，导电条的厚度范围可以是0.01mm－10mm。
在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，在与轴线相垂直的投影面上，电离极1的投影为圆形。在该实施方式中，电离极1在螺旋绕制时，螺旋线平滑且呈圆弧状绕制。在一个可替换的实施方式中，在与轴线相垂直的投影面上，电离极1的投影为椭圆形。在另一个可替换的实施方式中，在与轴线相垂直的投影面上，电离极1的投影为不规则的矩形或多边形。本实施例的电离极1可以采用任意的旋转弧度，从而可以满足不同的放电结构及尺寸设计。
在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，如图4所示，集尘极2包括导电层201和设置在导电层201外的绝缘层202，导电层201适于接地。在该实施方式中，通过在导电层201外设置绝缘层202，电离极1连接电源，导电层201接地后，绝缘层202形成介质阻挡，从而能够在电离极1与集尘极2之间的空间形成辉光放电，电离空气，并将空气中的细菌、病毒杀灭，颗粒物带电后在电场的作用下被集尘极2收集。在一个可替换的实施方式中，集尘极2的材料为半导体材料，在该实施方式中，由于集尘极2的材料为半导体材料，无需再设置绝缘层202。
在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，导电层201为铜箔，绝缘层202为PTFE(聚四氟乙烯)层。在该实施方式中，导电层201为铜箔，厚度很薄，绝缘层202为PTFE层，不易被击穿。在一个可替换的实施方式中，绝缘层202的材料可以是聚酰胺、芳酰胺。在另一个可替换的实施方式中，导电层201的材质为纳米级纤维。
在一个实施方式中，PTFE层的厚度为0.01mm，可通过喷涂工艺将聚四氟乙烯均匀地喷涂在铜箔外表面以形成绝缘层202。绝缘层202的厚度与放电模块的结构设置及放电体积相关，当电离极1与集尘极2之间的间距较小时，可以使绝缘层202的厚度稍厚，当电离极1与集尘极2之间的间距较大时，可以使绝缘层202的厚度稍薄，本领域技术人员可以根据具体情况选择绝缘层202的厚度。
在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，集尘极2由丝状结构、扁平柱结构、片状结构中的任意一种螺旋绕制形成。在该实施方式中，对集尘极2的横截面形状不作限制，可以根据需要自由选择。需要说明的是，不论集尘极2是由丝状结构、扁平柱结构还是片状结构螺旋绕制形成，集尘极2均包括导电层201和设置在导电层201外的绝缘层202，或者是集尘极2的材料为半导体材料。
在一个优选的实施方式中，集尘极2由片状结构螺旋绕制形成，在该实施方式中，与电离极1相比，集尘极2的表面积较大，从而能够更好的吸附空气中的颗粒物以及杀灭后的细菌、病毒。
在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，在与轴线相垂直的投影面上，电离极1的投影与集尘极2的投影部分重叠。在该实施方式中，在与轴线相平行的方向上，电离极1与集尘极2交替间隔设置，电离极1的两侧设有集尘极2，或者集尘极2的两侧设有电离极1，集尘极2与电离极1之间的距离可以很近，有利于实现小间隙放电，小间隙放电不但可以降低放电电压，还能增大放电的电场，在不产生臭氧的条件下，能够实现高效的杀菌消毒效果。在一个可替换的实施方式中，在与轴线相垂直的投影面上，电离极1与集尘极2不重叠，电离极1可以设在集尘极2的内侧或者外侧，可以进一步缩小电极结构的体积。
其中，电离极1和集尘极2均等距螺旋绕制，从而可以确保电离极1与集尘极2之间有间距。
在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，至少一个电离极1与集尘极2交替螺旋设置。如图1所示，一个电离极1对应一个集尘极2，一个电离极1与一个集尘极2交替螺旋设置。在一个可替换的实施方式中，两个电离极1对应一个集尘极2，两个电离极1与一个集尘极2交替螺旋设置。在另一个可替换的实施方式中，三个电离极1对应一个集尘极2，三个电离极1与一个集尘极2交替螺旋设置。本实施例优选一个电离极1对应一个集尘极2，一个电离极1与一个集尘极2交替螺旋设置。
在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，电离极1与集尘极2的间距为L，1mm≤L≤15mm。在该实施方式中，电离极1与集尘极2之间的间距较小，在较低的电压下可以实现电离空气和对空气中的颗粒物进行收集。
如图3所示，电极结构的剖视图为依次交替设置的半个圆电离极1和半个圆集尘板，电离极1与集尘板之间具有间距。
在一个优选的实施方式中，电离极1与集尘极2之间的间距为2mm－3mm，由于间距较小，对应的电源电压优选为3KV。
实施例2
本实施例提供一种等离子体发生装置，包括至少一组上述实施例中提供的电极结构以及与电离极1相连的电源。电源具体可以是高压直流电源，也可以是高频交流电源，本实施例优选采用高压直流电源。高压直流电源的电压范围是2KV－8KV，本实施例优选为3KV。
本实施例提供的等离子体发生装置，可以根据成品需求选择多组电极结构进行组合，可以采用一层多组电极结构并联也可以采用多层多组电极结构组合，具体可以根据实际需要选择组合。
实施例3
本实施例提供一种空气净化器，包括上述实施例中提供的等离子体发生装置。本实施例提供的空气净化器，可以选择任何形式的风机，空气流经电极结构时，没有任何风阻及耗材，该空气净化器可以实现高效杀菌消毒。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种电极结构，其特征在于，包括：
电离极(1)，呈螺旋状设置，所述电离极(1)适于与电源连接；
集尘极(2)，呈螺旋状设置，所述集尘极(2)适于接地，所述集尘极(2)与所述电离极(1)环绕同一轴线设置，且所述集尘极(2)在所述轴线上的投影与所述电离极(1)在所述轴线上的投影交替设置或者重叠设置。
2.根据权利要求1所述的电极结构，其特征在于，所述电离极(1)由导电丝或扁平状的导电条螺旋绕制形成；
或者，所述电离极(1)由金属片螺旋绕制形成，所述金属片的两侧设有毛刺或放电针。
3.根据权利要求2所述的电极结构，其特征在于，所述导电丝的直径为d，0.01mm≤d≤10mm。
4.根据权利要求1所述的电极结构，其特征在于，在与所述轴线相垂直的投影面上，所述电离极(1)的投影为圆形或椭圆形。
5.根据权利要求1－4中任一项所述的电极结构，其特征在于，所述集尘极(2)包括导电层(201)和设置在所述导电层(201)外的绝缘层(202)，所述导电层(201)适于接地；
或者，所述集尘极(2)的材料为半导体材料。
6.根据权利要求5所述的电极结构，其特征在于，所述导电层(201)为铜箔，所述绝缘层(202)为PTFE层。
7.根据权利要求5所述的电极结构，其特征在于，所述集尘极(2)由丝状结构、扁平柱结构、片状结构中的任意一种螺旋绕制形成。
8.根据权利要求5所述的电极结构，其特征在于，在与所述轴线相垂直的投影面上，所述电离极(1)的投影与所述集尘极(2)的投影部分重叠。
9.根据权利要求8所述的电极结构，其特征在于，至少一个所述电离极(1)与所述集尘极(2)交替螺旋设置。
10.根据权利要求8所述的电极结构，其特征在于，所述电离极(1)与所述集尘极(2)的间距为L，1mm≤L≤15mm。
11.一种等离子体发生装置，其特征在于，包括至少一组权利要求1－10中任一项所述的电极结构以及与所述电离极(1)相连的电源。
12.一种空气净化器，其特征在于，包括权利要求11所述的等离子体发生装置。
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