电极结构及静电净化设备的制作方法

本实用新型涉及家用电器技术领域，具体涉及一种电极结构及静电净化设备。

背景技术：

静电净化是一种常用的气体杀菌除尘方法，其原理是对电极通入电离电压，产生等离子体对空气实现高效杀菌消毒，进一步配合集尘板可实现空气除尘。现有市场上的静电空气净化器，电极结构一般为电晕丝，电晕丝为线状电极，其放电面积大，有效放电量可以满足日常净化需求。但是这种电极结构起晕电压很高，如果采用较低的电离电压，等离子体放电强度不够，不能实现高效的杀菌消毒目的；如果采用较高的电离电压，虽然实现了高效杀菌消毒的效果，但是过高的电离电压会产生高浓度的臭氧，对人体造成伤害，并且容易电击穿产生电打火等问题，引发火灾。

技术实现要素：

为解决现有的静电净化器产生的臭氧浓度高且存在电击穿风险的技术问题，本实用新型提供了一种电极结构及具有该电极结构的静电净化设备。

第一方面，本实用新型提供了一种电极结构，包括：

电晕丝，适于在电压作用下产生等离子体；和

若干个电离针，一端接触且固设于所述电晕丝上，另一端朝向背离所述电晕丝的方向延伸。

在一些实施方式中，所述电离针的所述另一端具有电离尖端，所述电离尖端包覆有保护涂层。

在一些实施方式中，所述电离针的长度为1～20mm。

在一些实施方式中，所述电晕丝呈直线状，其上间隔分布若干固定位，在每一固定位，多个所述电离针呈放射状分布。

在一些实施方式中，所述电晕丝呈折线状，若干所述电离针分设于折线的折角位置。

在一些实施方式中，所述电晕丝呈多边形，若干所述电离针均布于多边形的外侧。

第二方面，本实用新型提供了一种静电净化设备，包括根据第一方面任一实施方式中所述的电极结构。

在一些实施方式中，所述的静电净化设备，还包括：

集尘板组件，包括若干集尘板，用于收集粉尘；和

电极组件，包括若干所述电极结构，靠近所述集尘板设置。

在一些实施方式中，所述的静电净化设备，还包括：

若干排斥极板，分别设于两所述集尘板之间。

在一些实施方式中，所述静电净化设备为空气净化器。

本实用新型的技术方案，具有如下有益效果：

1)本实用新型提供的电极结构，包括电晕丝和若干电离针，电晕丝适于在电压作用下产生等离子体，电离针的一端接触且固设于电晕丝上，另一端朝向背离电晕丝的方向延伸。电晕丝和电离针形成多级电离结构，电离针为尖端放电，起晕电压低，因此在低电压下电离针首先形成初级放电。其产生较高浓度的初始放电电子，在放电位置形成较高的初始场强，大量的初始电子碰撞电晕丝产生的电子，从而带动电晕丝产生的电子形成滚雪球式发展，使得电晕丝在较低电压下形成次级放电，产生高浓度和高强度的电离电子，实现对空气的消毒净化。由于本实用新型的电极结构电力电压较低，因此实现较低浓度的臭氧生成或无臭氧生成，24小时臭氧浓度远远低于国家标准，并且有效避免电晕丝在高压下产生电击穿的问题，更加安全可靠。

2)本实用新型提供的电极结构，电晕丝可设置为多种结构，例如直线状、折线状或多边形，从而提高电晕丝的放电面积，提高消毒和除尘效果。同时电离针的放电尖端包覆有保护涂层，保护涂层可采用防氧化和防腐采用，从而保证电极结构的使用寿命。

3)本实用新型提供的电极结构，可利用多级放电实现对空气的杀菌消毒，从而在低电压下即可实现高效果的消毒，同时也可配合集尘板组件实现空气除尘，从而实现空气消毒和除尘两用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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是根据本实用新型一些实施方式中电极结构的结构示意图。

图2是根据本实用新型另一些实施方式中电极结构的结构示意图。

图3是根据本实用新型又一些实施方式中电极结构的结构示意图。

图4是根据本实用新型一些实施方式中静电净化设备的净化单元的结构示意图。

图5是根据本实用新型一些实施方式中静电净化设备的结构示意图。

附图标记说明：

1-电晕丝；2-电离针；3-固定位；4-集尘板；5-排斥极板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。此外，下面所描述的本实用新型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。

本实用新型提供的电极结构，可用于电净化器，从而对空气进行杀菌、消毒、除尘等。电净化器是指电晕丝在起晕电压下发生电离，产生等离子体，等离子体具有很多高能离子，高能离子撞击空气中的污染物分子，使其电离、解离和激发，从而能够直接对空气杀菌灭毒，或者结合接地集尘板，从而对空气中激发的颗粒物进行收集吸附，实现空气除尘。

本实用新型提供的电极结构，包括电晕丝和若干电离针，电晕丝适于在电压作用下产生等离子体，电离针一端接触且固设在电晕丝上，另一端朝向背离电晕丝的方向延伸。

需要说明的是，对于电离净化器，起晕电场强度和电压是净化器的两个重要参数，根据多依奇安德鲁森(deutschanderson)效率公式：

式中，a为集尘极面积，η为净化效率，q为气体流量，ω为驱进速度。

通过式(1)可以看出，在集尘面积a和气体流量q一致的情况下，驱进速度ω是影响净化效率的主要因素，驱进速度越大，集尘效果越高。其中驱进速度ω表示为：

式中，ω为荷电粒子的驱进速度，dp为粉尘粒径，μ为气体黏度，q为烟尘荷电量，e为起晕电场强度。通过式(2)可以看出，在同等条件下，起晕电场强度越大，越有利于集尘。

起晕电场强度与电极形状和几何尺寸相关，在同等电压下，电极的尺寸越细小，产生的电场强度越高，因此放电产生的等离子体浓度也越高，杀菌消毒效果越好，同等条件下去除颗粒物的效果也越好。

因此，实现相同的电场强度，针电极的起晕电压远远低于线电级和面电极，即针电极可以在较低电压下实现高浓度的等离子体放电，一般电离针的起晕电压低于4kv。但是对于空气净化，电离针的作用面积小，有效放电量难以满足空气净化的需求，因此现有技术中的电净化器一般采用线电级，例如电晕丝等。电晕丝放电大大增加了放电面积，其有效放电量可以满足空气净化需求，但是同时这种电极结构起晕电压较高，一般超过8kv，甚至达到10kv以上。在较高的电离电压下，空气中的氧气电离产生高浓度的臭氧，甚至超过国家标准，对于有人居住的室内，长期产生臭氧，会对人体造成危害。

为了在保证净化效果的同时，降低臭氧的产生浓度，现有的净化器的发展方向是在净化器上增加臭氧网，从而对臭氧进行分解或吸收，降低室内的臭氧浓度，使净化器产生的臭氧浓度符合国家标准。但是这种结构的净化器需要增加臭氧网，提高了成本，并且臭氧网对臭氧的消除能力有限，其难以在现有的标准下大幅降低臭氧浓度，也是现有技术中电离式净化器的发展瓶颈。

本实用新型的电极的结构正是基于上述，将现有的电晕丝改进为新型的多级电离结构，电离针作为初级电极，在较低起晕电压下形成初级放电，产生高浓度的初始放电电子，在放电位置形成较高的初始场强。大量的初始电子碰撞电晕丝产生的电子，加速电晕丝的电离，形成滚雪球及雪崩式发展，使电晕丝形成次级放电，从而在较低的起晕电压下即可产生高浓度的等离子体，满足对空气杀菌消毒的需求。由于本实用新型的电极结构起晕电压低，因此可实现较少或者无臭氧生成，24小时臭氧浓度远远低于国家标准，减少对人体的伤害。

图1中示出了根据本实用新型一些实施方式中的电极结构。

如图1所示，在一些实施方式中，本实用新型的电极结构包括电晕丝1和若干电离针2。电晕丝1可以是采用银、钨、钼、铜等金属材料制成的电离极，电晕丝1为线状电极，在本实施方式中，电晕丝1设置为折线状结构，折线状的结构相较直线结构，电晕丝1长度更长，放电面积更大，相应的电离效果更好。在一些实施方式中，以一般家庭常用的净化器为例，单根电晕丝1直径可设置在0.08mm～2mm。同时电晕丝1可采用实心的金属线材，也可采用中空或者特殊芯体(如金属银、铂等芯体)的金属线，在一个示例性的实施中，电晕丝1采用钨丝中间芯体银的结构。

电离针2设置在电晕丝1上，电离针2采用能够实现高效放电而且不容易发生电化学腐蚀的金属材料制成，例如不锈钢、碳纤维等材料。电离针2为针状电极，其一端接触设于电晕丝1上，另一端向外延伸。电离针2设置在折线结构的拐角处，如图1所示，电晕丝1的折线结构的每一拐角位置的外侧，设置有一电离针2。电离针2的另一端具有电离尖端，电离尖端在电压作用下产生电离放电，形成初始电极。在一个示例性的实施中，电离针2采用直径小于等于0.05mm的碳纤维制成，超细的电离针2在较低的电压下产生高浓度的初始电子，再通过次级电晕丝1实现初级电子与次级电子的碰撞，产生电子雪崩，从而形成高浓度的等离子体。

在一些实施方式中，为防止电离针2氧化腐蚀，在电离针2的电离尖端包覆有保护涂层，保护涂层采用具有防腐和防氧化的材料，从而保护电离针2，提高使用寿命。同时，在一些实施方式中，对电离针2的电离尖端进行防腐疏水处理，确保电离尖端放电寿命长，放电无损耗。

在一些实施方式中，为提高电极结构的放电效果，电离针2的长度优选为1～20mm，在一个示例性的实施中，电离针2的长度优选为5mm。

本实用新型一些实施方式中提供的电极结构，采用多级放电结构，可以在较低的电压下实现高效的放电效果。通过实验对比，本实用新型的电极结构的起晕电压低于4kv，相较普通的净化器起晕电压降低超过50％，同时在没有任何去处臭氧部件的情况下，24小时的臭氧浓度低于35ppb，远远低于国家标准。并且，在模拟常规气流速度的条件下，本实用新型的电极结构1小时杀灭h1n1病毒、大肠杆菌、以及金黄色葡萄球菌等达到100％。再有，本实用新型的电极结构可以实现超薄结构，可以应用于多种狭小空间，实现狭小空间的高效杀菌消毒。

图2中示出了根据本实用新型另一些实施方式中的电极结构。

如图2所示，在一些实施方式中，本实用新型的电极结构包括电晕丝1和若干电离针2，电晕丝1设置为多边形结构。例如图2所示，电晕丝1编制或成型为蜂窝状，空心六边形的电晕丝1结构进一步提高放电面积，提高净化效果。电离针2设置在电晕丝1的多边形结构的外侧，电晕丝1和电离针2的材料及原理与上述实施方式相同即可，在此不再赘述。

图3中示出了根据本实用新型又一些实施方式中的电极结构。

如图3所示，在本实施方式中，本实用新型的电极结构包括电晕丝1和电离针2，电晕丝1为直线状，直线上间隔一定距离分布有若干个固定位3，在每一个固定位3上，多个电离针2以固定位3为中心呈空间放射状分布。由于每一固定位3的电离针2数量增多，因此电离针2尖端电离产生的初始电子浓度更高，进一步提高电离效果。电晕丝1和电离针2的材料及原理与上述实施方式相同即可，在此不再赘述。

需要说明的是，上述给出了多种根据本实用新型电极结构的实施方式，本领域技术人员应当理解，在上述公开的基础上，本实用新型的电极结构还可以有其他可替代的实施方式。例如电晕丝1的结构还可以是s型、其他多边形、圆形等任何结构，电离针2在电晕丝1上的布置形式也可以是任意形式，本实用新型对此不作限制。

再有，本实用新型的电极结构可作为消毒电极单独使用，例如使用上述任一实施方式或多种实施方式的组合中的电极结构，实现在较低起晕电压下对空气进行高效杀菌消毒。同时，本实用新型的电极结构也可结合集尘极，实现对空气的除尘。例如图4示出了根据本实用新型一些实施方式中静电净化设备的净化单元。

本实用新型提供的静电净化设备包括电极组件和集尘板组件，集尘板组件包括若干集尘板4，电极组件包括上述任一实施方式的电极结构。在图4示出的净化单元中，电极结构靠近集尘板4设置，基于上述原理，电极结构在较低起晕电压下即可产生高浓度的等离子体，高能等离子体撞击空气中的污染物分子，例如灰尘，从而使其带电，集尘板4接地形成低电势，从而带电污染物分子从高电势移动至集尘板4，吸附在集尘板4上，从而实现空气除尘净化。

在一些实施方式中，本实用新型的静电净化设备还包括排斥极板5，排斥极板5设于集尘板4之间，排斥极板5接高电势，从而在排斥极板5与集尘板4之间形成电势差，加速污染物分子的运动，实现更快的除尘效果。

如图5所示，三组净化单元串联设置，实现净化设备的高效杀菌和除尘。净化单元数量可根据具有需要设置，不局限于三组。净化设备的多个电极结构也可采用多种实施方式组合的形式，实现不同场所的应用，本实用新型对此不作限制。

在一些实施方式中，本实用新型的静电净化设备可以是家用的空气净化器、空气消毒设备等。本实用新型的净化设备步进可以实现低电压下高效的杀菌消毒，还可以实现高效除尘，去除空气中的颗粒物，实现无臭氧或少臭氧的电离净化技术。

显然，上述实施方式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实用新型创造的保护范围之中。