第一電極結構、第二電極結構、第三電極結構及組合電離模塊的製作方法
2023-07-23 02:53:12 1
1.本實用新型涉及空氣消殺技術領域，特別是涉及一種第一電極結構、第二電極結構、第三電極結構及組合電離模塊。
背景技術：
2.隨著空氣汙染嚴重，國民生活水平提高，空氣淨化器的普及率越來越高。當前市面上的空氣淨化器主要分為過濾式和等離子體式空氣淨化器，等離子體式空氣淨化器因不存在耗材的優勢，現越來越多廠商加入研製此類空氣淨化器。
3.等離子體式空氣淨化器一般採用電極高壓放電的方式將空氣電離，形成大量負離子和正離子，從而起到殺菌、殺毒、除味的目的。但是電極放電需要較高的電離電壓，較高的電離電壓容易產生拉弧問題以及臭氧、氮化物等副產物，臭氧、氮化物濃度過高對會對人體產生傷害。若為了降低臭氧、氮化物產生濃度將電離電壓降低，則會導致離子濃度降低，空氣消殺效果較差。因此，如何在確保離子濃度的同時降低電離電壓是當前空氣電離的關鍵難題。
4.此外，現有技術中，放置在室內的空氣淨化器輸出的離子傳輸距離範圍一定，當室內空間較大時，需要分散放置多個空氣淨化器才能滿足室內全區域的空氣消殺，成本較高。
技術實現要素：
5.本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種電極結構及組合電離模塊。
6.為了實現本實用新型的上述目的，根據本實用新型的第一個方面，本實用新型提供了一種第一電極結構，包括第一電極，所述第一電極外設有補水層。
7.上述技術方案：通過補水層使第一電極表面附著有水，第一電極表面附著的水將第一電極到空氣界面分割成第一電極到水界面和水到空氣界面，第一電極在高壓電作用下電離第一電極到水界面內的水產生正、負離子氣泡，正、負離子氣泡運動至第一電極附著水的表面並帶出水分子團形成大量的正、負水合離子團；正、負水合離子團形成了尖端放電效應，對水到空氣界面的空氣電離產生正、負離子，大量的正、負水合離子團、以及新產生的正、負離子一起構成附著水表面的水合等離子體。這樣與第一電極連接的高壓電源輸出的高壓電信號的電壓幅值遠小於現有的空氣電離電壓7kv到10kv，實現了較低電壓電離產生水合等離子體，節能，同時電壓降低也會減少有害副產物的產生。
8.為了實現本實用新型的上述目的，根據本實用新型的第二個方面，本實用新型提供了一種第二電極結構，包括：分別連接交變脈衝電源的第二電極和第三電極，所述第三電極位於所述第二電極的電壓感應區域內。
9.上述技術方案：在第二電極的電壓感應區域內空氣處於電離或微弱電離狀態，位於第二電極電壓感應區域內的第三電極能夠收集、聚集大量游離離子，使得第三電極周圍電場強度較大，能夠進一步電離其周圍空氣，使得第二電極與第三電極之間區域的空氣電
離度增加，增加了電離率，進而減小第二電極和第三電極的電離電壓，改善拉弧問題、減少臭氧、氮化物等副產物。在各自連接交變脈衝電源的作用下，第二電極和第三電極之間會產生高離子混合度區域，在該區域正、負離子混合充分，空氣經過該區域時即時消殺率高，並且產生的混合離子空間擴散性強。
10.在本實用新型的一種優選實施方式中，第二電極連接第二交變脈衝電源，第三電極連接第三交變脈衝電源，第二交變脈衝電源輸出的脈衝電源信號與第三交變脈衝電源輸出的脈衝電源信號具有相位差。
11.上述技術方案：第二電極和第三電極連接的交變脈衝電源具有相位差，能夠增加第二電極和第三電極之間的高離子混合度區域中正、負離子的混合度，提高即時消殺率。
12.在本實用新型的一種優選實施方式中，第二電極和第三電極相對設置。
13.上述技術方案：第二電極和第三電極的端部相對，便於空氣在兩電極之間的高離子混合度區域內流通。
14.在本實用新型的一種優選實施方式中，在第二電極或第三電極外設有補水層；或者，分別在第二電極外和第三電極外設有補水層。
15.上述技術方案：通過在第二電極和/或第二電極表面設置補水層，在第二電極和/或第三電極表面附著有水，能夠降低第二電極和第三電極的電離電壓，減少或消除副產物，具體原理參照第一電極結構附水降壓原理，在此不再贅述。
16.為了實現本實用新型的上述目的，根據本實用新型的第三個方面，本實用新型提供了一種第三電極結構，包括：連接直流正脈衝電源的第二電極；連接直流負脈衝電源的第三電極；所述第三電極位於所述第二電極的電壓感應區域內。
17.上述技術方案：在第二電極的電壓感應區域內空氣處於電離或微弱電離狀態，位於第二電極電壓感應區域內的第三電極能夠收集、聚集大量游離離子，使得第三電極周圍電場強度較大，能夠進一步電離其周圍空氣，使得第二電極與第三電極之間區域的空氣電離度增加，增加了電離率，進而減小第二電極和第三電極的電離電壓，改善拉弧問題、減少臭氧、氮化物等副產物。此外，第二電極在直流正脈衝電源供電下產生正離子團，第三電極在直流負脈衝電源供電下產生負離子團，正、負離子團近距離內會保持各自的電極性，傳送至遠端空間或遇到障礙物後會發生離子複合效應，可實現遠距離離子傳輸和空氣消殺。
18.在本實用新型的一種優選實施方式中，所述第二電極和第三電極平行設置。
19.上述技術方案：平行設置的第二電極和第三電極，兩個電極產生的離子團接觸區較小，有利於兩種離子保持各自電極性，提高傳輸距離。
20.在本實用新型的一種優選實施方式中，在第二電極或第三電極外設有補水層；或者，分別在第二電極外和第三電極外設有補水層。
21.上述技術方案：通過在第二電極和/或第二電極表面設置補水層，在第二電極和/或第三電極表面附著有水，能夠降低第二電極和第三電極的電離電壓，減少或消除副產物，具體原理參照第一電極結構附水降壓原理，在此不再贅述。
22.為了實現本實用新型的上述目的，根據本實用新型的第四個方面，本實用新型提供了一種組合電離模塊，包括多個電極安裝槽和安裝在每個電極安裝槽內的組合電極；所有組合電極中至少包括第一部分組合電極和第二部分組合電極；第一部分組合電極採用第一電極結構、第二電極結構、第三電極結構中任意一種電極結構，第二部分組合電極採用第
一電極結構、第二電極結構、第三電極結構中任意一種電極結構，且第一部分組合電極和第二部分組合電極採用的電極結構不同。
23.上述技術方案：該組合電離模塊具有至少兩種不同的電極結構，在降低電極電離電壓的同時，不同的電極結構具有不同的空間效應，實現不同距離的離子輸送，如第三電極結構具有長距離離子輸送特性，第二電極結構具有很好的即時消殺特性，在室內空間較大時，該組合電離模塊能夠產生可輸送距離（即複合時間、複合距離）不同的離子，實現全區域空氣消殺，節約了成本。
24.在本實用新型的一種優選實施方式中，還包括第三部分組合電極，第一部分組合電極、第二部分組合電極、第三部分組合電極分別採用第一電極結構、第二電極結構、第三電極結構。
25.上述技術方案：實現了遠、中、近端離子輸送和空氣消殺。
附圖說明
26.圖1是實施例1中第一種電極結構的結構示意圖；
27.圖2是實施例2中第二種電極結構的結構示意圖；
28.圖3是實施例3中第三種電極結構的結構示意圖
29.圖4是實施例4中組合電離模塊的結構示意圖。
30.附圖標記：
31.1第一電極；2第二電極；3第三電極；4補水層；41穿孔；5結構本體；51電極安裝槽；6水解離子發生區域；7水合等離子體區域；8遠端離子複合區；9複合電極。
具體實施方式
32.下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
33.在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「縱向」、「橫 向」、「上」、
「ꢀ
下
ꢀ」
、
「ꢀ
前
ꢀ」
、
「ꢀ
後
ꢀ」
、
「ꢀ
左
ꢀ」
、
「ꢀ
右
ꢀ」
、
「ꢀ
豎直」、
「ꢀ
水平
ꢀ」
、「頂
ꢀ」
、「底
ꢀ」「ꢀ
內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
34.在本實用新型的描述中，除非另有規定和限定，需要說明的是，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
35.實施例1
36.本實施例公開了一種第一電極結構，如圖1所示，第一電極結構包括第一電極1，第一電極1外設有補水層4。補水層4由吸水材料製成。吸水材料優選但不限於為吸水海綿或聚氨酯類材料或丙烯酸類材料或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（即abs樹脂）。第一電極1可為
條狀電極或板狀電極。補水層4可為套件，該套件套設在第一電極1外，如圖1所示。補水層4也可為薄膜狀，其覆蓋在第一電極1表面。
37.在本實施例中，為有利於補水層4中的水分流通到第一電極1外表面，在補水層4靠近第一電極1的部分開設很多穿孔41，如圖1所示。
38.在本實施例中，通過表面附著水的第一電極1改變了電離電勢界面，相較於現有的空氣電離技術極大地降低了電離電壓，降低了成本，節能，同時電離電壓的降低也使得不產生或較少產生比如臭氧、氮化物等有害副產物；通過氣泡的擴散作用帶出水中電離產生的正、負離子，進而在第一電極1附著水表面形成等離子體；輸出的水合等離子體以納米尺度的小分子水團為載體，能夠減少使用環境的靜電累積，並延長等離體中正負離子或離子團的複合時間，能夠實現較遠距離傳輸，同時小分子水團還能夠抑制臭氧、氮化物等有害副產物的產生。綜上，本電極結構能夠不產生或產生很少的有害副產物，能夠降低對高壓電源的高壓需求，進而實現環保、人機安全共存、降低成本、節能。
39.在本實施例中，第一電極1可連接高壓電源，高壓電源是指輸出的電源信號的電壓幅值達到1kv以上的電源，高壓電源輸出電源信號為直流或交變信號。本實用新型提供的水合等離子發生器有效地降低了對高壓電源的輸出電壓的大小的要求，如高壓電源的電壓幅值在2kv到6kv時就能高效的生成水合等離子體輸出，而現有的空氣電離電壓一般在7kv到10kv。
40.在本實施例中，優選地，為了提高水合等離子體中正離子、離子團與負離子、離子團的混合度，提高正負離子、離子團複合率，實現進一步節能，高壓電源為高壓交變脈衝電源。高壓交變脈衝電源的脈衝頻率為10khz到60khz。
41.在本實施例中，水優選但不限於為礦泉水、自來水等帶有自由離子的水。
42.在本實施例中，優選地，如圖1所示，補水層4中的水分在電壓電場作用下在第一電極1外圍產生了水解離子發生區域6，在這個區域水分子發生水解，產生很多水分子團。水合等離子體聚集在第一電極1端部形成水合等離子體區域7。在氣流的帶動下水合等離子體區域7的水合等離子體沿氣流方向輸送。
43.實施例2
44.在本實施例公開了一種第二電極結構，如圖2所示，包括：分別連接交變脈衝電源的第二電極2和第三電極3，第三電極3位於第二電極2的電壓感應區域內。
45.在本實施例中，第二電極2和第三電極3連接的交變脈衝電源可為同一交變脈衝電源也可分別連接不同的交變脈衝電源。交變脈衝電源的幅值大於等於1kv。
46.在本實施例中，第二電極2和第三電極3優選但不限於為單電極或分布式電極。具體可為金屬電極或合金電極或石墨電極等。第二電極2通過第二交變脈衝電源供電。第二電極1的電壓感應區域為以第二電極1或第二電極1的中心點為球心、半徑為r的球形區域，r的大小一般與第二電極2連接的交變脈衝電源的電壓幅值大小成正比。當然，第二電極2距離第三電極3的距離太遠，對第二電極2和第三電極3的電離電壓降低作用有限，優選地，r取值在0.001米到0.5米範圍內能獲得較好的降壓效果。
47.在本實施例中，為進一步降低第二電極2、第三電極3的電離電壓，減少副產物，第二電極2和第三電極3具有多個尖銳部，尖銳部更容易收集周圍游離離子，在局部產生較強的電勢差，空氣電離效果更好，能進一步降低第二電極2和第三電極3連接的交變脈衝電源
的電壓。尖銳部可以是球形或圓形或三角形或鋸齒形或針尖狀的凸起。
48.在本實施例中，如圖2所示，第二電極2和第三電極3相對設置，在第二電極2端部和第三電極3端部之間的區域產生了高離子混合度區域，在該區域正、負離子混合度高，對途徑的空氣具有很好的即時消殺功能。
49.在本實施例中，第二電極2和第二電極3可同時通過一臺高壓交變脈衝電源供電，也可分別由不同的交變脈衝電源供電。優選地，為第二電極2和第二電極3供電的交變脈衝電源信號具有相位差，具體地，可將第二電極2和第三電極3分別連接同一交變脈衝電源的正極輸出端和負極輸出端，兩者具有180度的相位差，也可將第二電極2連接第二交變脈衝電源，第三電極3連接第三交變脈衝電源，第二交變脈衝電源輸出的脈衝電源信號與第三交變脈衝電源輸出的脈衝電源信號具有相位差，該相位差不能是360度的整數倍。因為該相位差，第二電極2和第三電極3產生的正離子、負離子時間不同步，能夠提高第二電極2和第三電極3之間高離子混合度區域的離子混合度，提高即時消殺功能。因此，進一步優選地，第二交變脈衝電源輸出的脈衝電源信號與第三交變脈衝電源輸出的脈衝電源信號的相位差為180度或180度的奇數倍。
50.在本實施例中，為進一步降低第二電極2、第三電極3的電離電壓，降低或消除副產物，在第二電極2或第三電極3外設有補水層4；或者，分別在第二電極2外和第三電極3外設有補水層4。
51.在本實施例中，補水層4由吸水材料製成。吸水材料優選但不限於為吸水海綿或聚氨酯類材料或丙烯酸類材料或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（即abs樹脂）。第二電極2/第三電極3可為條狀電極或板狀電極或分布式電極。分布式電極包括多個子電極，並且多個子電極在空間分散布置。補水層4可為套件，該套件套設在第二電極2/第三電極3外，如圖3所示。補水層4也可為薄膜狀，其覆蓋在第二電極2/第三電極3表面。
52.在本實施例中，為有利於補水層4中的水分流通到第二電極2/第三電極3外表面，在補水層4靠近第二電極2/第三電極3的部分開設很多穿孔41。
53.在本實施例中，通過表面附著水的第二電極2/第三電極3改變了電離電勢界面，相較於現有的空氣電離技術極大地降低了電離電壓，降低了成本，節能，同時電離電壓的降低也使得不產生或較少產生比如臭氧、氮化物等有害副產物；通過氣泡的擴散作用帶出水中電離產生的正、負離子，進而在第二電極2/第三電極3附著水表面形成等離子體；輸出的水合等離子體以納米尺度的小分子水團為載體，能夠減少使用環境的靜電累積，並延長等離體中正負離子或離子團的複合時間，能夠實現較遠距離傳輸，同時小分子水團還能夠抑制臭氧、氮化物等有害副產物的產生。綜上，本電極結構能夠不產生或產生很少的有害副產物，能夠降低對高壓電源的高壓需求，進而實現環保、人機安全共存、降低成本、節能。
54.實施例3
55.本實施例公開了一種第三電極結構，包括：連接直流正脈衝電源的第二電極2；連接直流負脈衝電源的第三電極3；第三電極3位於第二電極2的電壓感應區域內，第二電極2的電壓感應區域為以第二電極2為球心、半徑為r的球形區域，r取值在0.001米到0.5米。
56.在本實施例中，如圖3所示，第二電極2接直流正脈衝電源，第二電極2電離空氣產生正離子、正離子團。第三電極3接直流負脈衝電源，第二電極2電離空氣產生負離子、負離子團。圖3中標記出了氣流方向，在氣流作用下，正負離子、離子團沿氣流方向傳播，在傳播
過程中會保持各自的極性，在傳送到遠端或遇障礙物時兩者複合，形成遠端離子複合區8，利用複合能對空氣進行消殺，實現遠端輸送和消殺。
57.在本實施例中，如圖3所示，第二電極2和第三電極3平行設置。這樣在氣流流動方向平行與第二電極2/第三電極3時，在正、負離子在氣流帶動下能夠有較少的混合，有利於遠距離傳輸。
58.在本實施例中，為進一步降低第二電極2/第三電極3的電離電壓，降低或消除副產物，在第二電極2或第三電極3外設有補水層4；或者，分別在第二電極2外和第三電極3外設有補水層4。補水層4的具體結構在實施例2中進行了詳細說明，在此不再贅述。
59.在本實施例中，通過表面附著水的第二電極2/第三電極3改變了電離電勢界面，相較於現有的空氣電離技術極大地降低了電離電壓，降低了成本，節能，同時電離電壓的降低也使得不產生或較少產生比如臭氧、氮化物等有害副產物；通過氣泡的擴散作用帶出水中電離產生的正/負離子，進而在第二電極2/第三電極3附著水表面形成正/負離子體。
60.實施例4
61.本實施例公開了一種組合電離模塊，如圖4所示，包括多個電極安裝槽51和安裝在每個電極安裝槽51內的組合電極9。可在結構本體5上開設多個電極安裝槽51，電極安裝槽51可排成一列或一行或陣列狀等。電極安裝槽51的形狀優選但不限於為方形槽或圓柱形槽。所有組合電極9中至少包括第一部分組合電極9和第二部分組合電極9；第一部分組合電極9採用第一電極結構、第二電極結構、第三電極結構中任意一種電極結構，第二部分組合電極9採用第一種電極結構、第二電極結構、第三電極結構中任意一種電極結構，且第一部分組合電極9和第二部分組合電極9採用的電極結構不同。
62.在本實施例中，第一部分組合電極9和第二部分組合電極9有六種組合形式，分別為（第一電極結構、第二電極結構）、（第一電極結構、第三電極結構）、（第二電極結構、第一電極結構）、（第二電極結構、第三電極結構）、（第三電極結構、第一電極結構）和（第三電極結構、第二電極結構）。第一電極結構產生的水合等離子體正、負離子複合時間因為水被延長，可傳輸的較遠距離進行複合後進行空氣消殺。第二電極結構，具有很好的即時消殺效果，其正、負離子混合度高，即使加入補水層4後，其在正、負離子複合之前可傳輸的距離是三種電極結構中最近的。第三電極結構，因為正、負離子能夠保持較長時間的極性，特別是加入補水層4後，其可在正、負離子複合前可傳輸的距離最遠。因此，組合電離模塊可根據預設的消殺範圍大小，設置不同的電極結構組合。
63.在本實施例中，進一步優選地，還包括第三部分組合電極，第一部分組合電極、第二部分組合電極、第三部分組合電極分別採用第一電極結構、第二電極結構、第三電極結構，實現了長、中、近距離傳輸和空氣消殺。
64.在本實施例中，如圖4中的箭頭所示，複合電極9可直接插入電極安裝槽51內。對於第一電極結構，可將外部套設有補水層4的第一電極1直接插入電極安裝槽51完成安裝。對於第二電極結構/第三電極結構，可將第二電極2和第三電極3中的一個電極設於電極安裝槽51的內側壁上，優選但不限於通過粘貼的形式安裝，另一個電極直接插入電極安裝槽51內完成安裝。
65.在本實施例中，進一步優選地，為便於產生的離子擴散和輸送，如圖4所示，將電極安裝槽51上下兩側壁鏤空或開口或不設置上下兩側壁。
66.實施例5
67.本實施例公開了一種離子發生器，包括實施例4中的組合電離模塊、風機和電源包，電源包具有交流脈衝電源輸出端、直流正脈衝輸出端、直流負脈衝輸出端，組合電離模塊中第一電極1可連接交流脈衝電源輸出端，組合電離模塊中第二電極機構的第二電極2和第三電極3分別連接一個交流脈衝電源輸出端，組合電離模塊中第二電極機構的第二電極2和第三電極3分別連接直流正脈衝輸出端和直流負脈衝輸出端。風機用於將組合電離模塊中產生的離子定向吹送出去。如圖4所示的，電極安裝槽41上下側壁鏤空或開口時，風機可在上下方向吹風，吹出產生的離子。
68.在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
69.儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由權利要求及其等同物限定。