CN100404077C - 杀菌装置和离子产生装置 - Google Patents

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Abstract

一种杀菌装置和离子产生装置，其在较短的时间内产生充分量的离子并且也将所产生的离子量保持在对人体无害的水平上。杀菌装置和离子产生装置优化电极的位置以最大化活性氢的产生。离子产生装置包括被安置的用于产生氢离子的第一电极和第二电极，这样第二电极从第一电极以指定的距离所分开用于产生电子和过氧化物阴离子。从第一电极所产生的氢离子与从第二电极所产生的电子反应以产生氢原子，并且氢原子与从第二电极所产生的过氧化物阴离子反应以对空气杀菌。

Description

杀菌装置和离子产生装置
技术领域
本发明涉及杀菌装置和离子产生装置，具体而言涉及杀菌装置和离子产生装置，所述离子产生装置产生阳离子和阴离子以对空气杀菌。
背景技术
通常，空气净化器包括：设置在壳体中的过滤器，用于过滤出不同的杂质；空气吹风扇，用于将室内的空气传送到壳体的内部并在空气通过过滤器之后将空气排放到壳体的外部，以及用于产生阴离子的阴离子产生装置。
当空气净化器的空气吹风扇被驱动时，室内空气通过过滤器所净化，并与阴离子一起排放到室内空间中，所述阴离子通过阴离子产生装置所产生。由于具有阴离子产生装置的传统的空气净化器在只使用过滤器和阴离子杀菌时受到限制，用于产生阳离子和阴离子的离子产生装置被研发。日本专利公开出版物No.2003-123940详细公开了一种这样的离子产生装置用于产生阳离子和阴离子。
在上述的传统的离子产生装置中，交流电(AC)被施加到两个电极上以交替地产生阳离子和阴离子，它们然后被供给到室内空气中。所产生的阳离子是氢离子(H+)，所产生阴离子是过氧化物阴离子(O2 -)。当氢离子(H+)和过氧化物阴离子(O2 -)被供给到室内空间时，羟基(OH)或者过氧化氢(H2O2)被产生。羟基(OH)或者过氧化氢(H2O2)粘附到细菌上，由此导致氧化反应，这样摧毁细菌。
但是，上述传统的离子产生装置排放氢离子至室内空间中，这对人体有害。相应地，当氢离子通过用户所吸入，氢离子损害人体的健康。
此外，由于在传统的离子产生装置中，相同的电极交替地产生阳离子和阴离子，相当量的阳离子和阴离子彼此结合，由此在执行杀菌作用之前散发。
此外，由于在传统的离子产生装置中，相同的电机交替地产生阳离子和阴离子，传统的离子产生装置不能产生充分量的离子来在较短的时间内对空气进行杀菌。
发明内容
由此，本发明的一方面是提供一种杀菌装置和离子产生装置，其在较短的时间内产生充分量的离子并且也将所产生的离子量保持在对人体无害的水平上。
本发明的另外一方面是提供一种杀菌装置和离子产生装置，其优化电极的位置以最大化活化(active)氢的产生。
根据本发明的一方面，本发明提供了一种杀菌装置，包括被安置的阳离子产生部分，用于产生阳离子，以及阴离子产生部分，这样阴离子产生部分从阳离子产生部分以指定的距离分开以产生阴离子，阳离子产生部分可以包括放电电极和感应电极，正高压可以在放电电极和感应电极之间施加，阴离子产生部分可以是针状电极，以及负高压可以施加到针状电极。
优选地但是不是必须的，针状电极的尖部可以安装在从阳离子产生部分以25mm-40mm距离分开的位置上。
此外，优选但是不是必须的，针状电极的尖部可以安装在从阳离子产生部分被放置的平面具有15mm-40mm的高度的位置上。
此外，优选但是不是必须的，针状电极可以具有25mm-40mm的长度，至少针状电极的一部分被安置与阳离子产生部分的侧表面成直线。
根据本发明的另外一方面，本发明提供了一种离子产生装置，包括被安置的用于产生氢离子的第一电极和第二电极，这样第二电极从第一电极以预定的距离所分开用于产生电子和过氧化物阴离子。从第一电极所产生的氢离子与从第二电极所产生的电子反应以产生氢原子，并且氢原子与从第二电极所产生的过氧化物阴离子反应以对空气杀菌，第一电极可以包括放电电极和感应电极，其彼此相对，以及第二电极可以包括针状电极。
此外，优选但是不是必须的，针状电极的尖部可以设置在对于从第一电极的25mm-40mm的分离距离和从第一电极被安置的平面15mm-40mm的分离高度的范围内的位置上。针状电极可以具有长度25mm-40mm，并且至少针状电极的一部分被设置与第一电极的侧表面成直线。
优选但是不是必须的，离子产生装置还可以包括用于限制从第一电极所产生的氢离子的扩散范围的盖并用于限制从第二电极所产生的电子和过氧化物阴离子至指定的空间。
根据本发明的另外一方面，本发明提供了一种离子产生装置，包括用于产生阳离子的阳离子产生部分，以及用于产生阴离子的阴离子产生部分。阳离子和阴离子产生部分被设置这样它们没有安置在相同的平面上，阳离子产生部分可以安置在一个平面上，阴离子产生部分可以从阳离子产生部分以指定的距离分开。
此外，优选但是不是必须的，阴离子产生部分的尖部可以安装在对应从阳离子产生部分的25mm-40mm的分离距离、从阳离子产生部分被安置的平面15mm-40mm的分离高度的范围之内的位置上。阴离子产生部分可以具有25-40mm的长度，且所述阴离子产生部分的至少一部分设置与阳离子产生部分的侧表面成直线。
根据本发明的一方面，提供了一种杀菌装置，包括：阳离子产生部分，用于产生阳离子；以及阴离子产生部分，所述阴离子产生部分被设置这样阴离子产生部分从阳离子产生部分以指定的距离分开用于产生阴离子，其中，阳离子产生部分包括放电电极和感应电极，并被构造这样在放电电极和感应电极之间施加正高压，阴离子产生部分是针状电极，并被构造这样负高压被施加到针状电极，其中针状电极的尖部安装在从阳离子产生部分以25mm-40mm距离分开的位置上，针状电极的尖部安装在从阳离子产生部分被放置的平面以15mm-40mm分开的位置上，针状电极具有25mm-40mm的长度，至少针状电极的一部分被安置与阳离子产生部分的侧表面成直线。
根据本发明的另外一方面，提供了一种离子产生装置，包括：产生氢离子的第一电极；以及第二电极，所述第二电极被安置这样第二电极从第一电极以指定的距离所分开并产生电子和过氧化物阴离子，其中离子产生装置被构造这样从第一电极所产生的氢离子与从第二电极所产生的电子反应以产生氢原子，并且氢原子与从第二电极所产生的过氧化物阴离子反应以对空气杀菌，其中，第一电极包括彼此相对的放电电极和感应电极，以及第二电极包括针状电极，针状电极的尖部设置在从第一电极25mm-40mm和从第一电极被安置的平面15mm-40mm的位置上，以及其中针状电极具有长度25mm-40mm，并且至少针状电极的一部分被设置与第一电极的侧表面成直线，第二电极的一端被安置在所述位置上。
根据本发明的再一方面，提供了一种离子产生装置，包括：产生阳离子的阳离子产生部分，以及产生阴离子的阴离子产生部分，其中阳离子和阴离子产生部分之一被安置在通过一个平面限定的位置上，并且阳离子和阴离子产生部分的另外一个被安置在没有位于所述平面上的位置上，其中，阳离子产生部分被安置在所述平面上，阴离子产生部分从阳离子产生部分以指定的距离从所述平面分开，阴离子产生部分的尖部被设置在从阳离子产生部分25-40mm的位置以及在阳离子产生部分被放置的平面15-40mm的位置上；以及其中所述阴离子产生部分具有长度25mm-40mm，所述阴离子产生部分的至少一部分与所述阳离子产生部分的侧表面成直线。
附图说明
本发明的这些和/或者其它方面将从下述实施例并结合附图的说明变得显而易见并更容易理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的杀菌装置；
图2是从图1的杀菌装置所产生的离子的示意图；
图3A-3E显示了使用图1的杀菌装置的杀菌过程；
图4是根据湿度的变化显示了离子粘结容量的变化的视图；
图5是根据空气体积的变化和杀菌装置的电极的位置的变化说明离子结合能力中的变化的视图；
图6是说明图1的杀菌装置的针状电极的安装位置的透视图；以及
图7A-7C是说明了图1的杀菌装置的特征的视图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例和附图进行说明，其中相似的参考数字引用相似的部件。下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1、2中所示，根据本发明的实施例的杀菌装置包括：安装在基部10的上表面上的陶瓷板11；针状电极12，从陶瓷板11以指定距离分开，这样所述针状电极12被安置在三维的位置上；以及用于限制从陶瓷板11和针状电极12所产生的离子的扩散范围的盖13。
用于容纳陶瓷板11的凹陷空间被形成在基部10的上表面内，陶瓷板11被插入到凹陷空间中。陶瓷板11是产生阳离子的装置的一部分。放电电极14被设置在陶瓷板11的上部部分之内，并且感应电极15被设置在陶瓷板11的中心部分之内。除了放电电极14和感应电极15的陶瓷板11的其它部分被填充陶瓷，由此形成保护层。
正高电压(大约3.9kV～4.3kV)施加在放电电极14和感应电极15之间。当正高压被施加在放电电极14和感应电极15之间时，板11通过等离子放电离子化空气中的湿气(H2O)，由此产生氢离子(H+)。
另一方面，负高压(大约3.2kV～3.6kV)在针状电极12和地电极17之间施加。当负高压被施加在针状电极12上时，阳离子通过等离子放电而围绕针状电极12所集中，针状电极12将大量的电子排放到空气中。但是，从空气所发射的较大量的电子是不稳定的，并且通过氧分子(O2)所捕获，由此产生过氧化物阴离子(O2 -)。相应地，当负高压被施加到针状电极12时，针状电极12产生电子和过氧化物阴离子(O2 -)。
当电子从针状电极12发射时，这些电子与氢离子结合，所述氢离子从陶瓷板11产生并通过针状电极12的周围，由此产生氢原子(或者活性氢)。此处，为了牢固地将从陶瓷板11所产生的氢离子与从针状电极12所产生的电子相结合，空气吹送装置18被安装在杀菌装置的一侧上，并且空气吹送装置18被驱动以强力地将氢离子朝向针状电极12传送。
如上所述，由于氢原子通过将从陶瓷板11所产生的氢离子与从针状电极12所产生的电子相结合，最终杀菌装置所排放的物质是氢原子和过氧化物阴离子。
盖13具有管道结构，并且盖13的两个下端被可滑动地连接到盖轨16，并从盖轨16所拆下，所述盖轨16被形成在纵向方向上的基部10的上表面的两侧内。当氢离子被产生并且空气从具有盖13连接到基部10的盖13的一侧吹送时，盖13中的氢离子朝向针状电极12传送。然后氢离子与从针状电极12所发射的电子结合，这样产生氢原子。然后，氢原子被传送到盖13的另外一侧。此外，与氢原子一起从针状电极12所产生的过氧化物离子通过空气吹送装置18被传送到盖13的另外一侧。
此后，参照图3A-3E，使用图1的杀菌装置的杀菌方法将被说明。
氢离子通过在板11的放电电极14和感应电极15之间施加正高压而产生，并且电子和过氧化物阴离子通过将负高压施加到板11的针状电极12而产生。此外，氢离子通过从盖13的一侧通过空气吹送装置18所传输，这样氢离子通过针状电极12或者周围。
当氢离子靠近针状电极12时，氢离子与出现在针状电极12的周围的电子相结合，由此产生氢原子。然后，与通过针状电极12所产生的过氧化物阴离子一起的氢原子通过空气吹送装置18被排放到盖13之外。
如图3A中所示，当氢原子和过氧化物阴离子被排放到杀菌装置之外时，具有与出现在空气中的细菌的静电(+)的极性相反的过氧化物阴离子以及过氧化物阴离子连接到细菌的表面。当过氧化物阴离子连接到细菌的表面上时，如图3B、3C所示，氢原子连接到过氧化物阴离子。
当过氧化物阴离子和氢原子彼此连接时，细菌的表面被显示在如图3D、3E所示的状态中，通过下述反应公式在下面给出。
H+O2 -→HO2(过氧氢自由基)+e+细菌的静电
HO2+3H(构成细菌细胞薄膜的蛋白质的氢原子)→2H2O
即，彼此接触的过氧化物阴离子和氢原子产生过氧氢自由基，过氧化物阴离子的电子抵消细菌的静电。此外，过氧氢自由基从构成细菌细胞薄膜的蛋白质取走三个氢原子，由此产生两个水分子。然后，现在没有氢原子的细菌细胞薄膜的蛋白质分子被摧毁。相应地，细胞薄膜被摧毁并且空气被杀菌。
图4是根据湿度的变化而说明离子结合能力的变化的视图。图4说明了从针状电极12所发出的电子和通过针状电极12的周围的氢离子的结合速率根据湿度而变化。在杀菌装置中电子和氢离子彼此粘结之后剩余的氢离子的量在测试室(未示出)中的湿度变化时进行测量。如图4所示，当测试室中的湿度更高时，电子和氢离子之间的离子结合很容易实现并且剩余的氢离子的数目很小。
测试室中的湿度与空气速度(空气体积)紧密相关。当空气速度较高时，湿度较低。相应地，当空气速度(空气体积)较高时，杀菌装置的湿度较低，这样离子结合速率降低。当产品的空气速度(空气体积)不是很高时，诸如电冰箱或者清洁器，湿度没有降低。另一方面，当产品的空气速度(空气体积)较高时，诸如空气清洁器或者空调，湿度被降低，这样在离子结合能力上产生问题。
因此，必须设置针状电极12和陶瓷板11的位置，这样最佳离子结合能力被保持。图5说明了用于设置针状电极12和陶瓷板11的位置的测试结果。在上述的测试中，杀菌装置被应用到空气清洁器，在离子结合之后的剩余的氢离子量被测量。此处，其中针状电极12与陶瓷板11共面的模型A以及其中陶瓷板被设置在平面上并且针状电极12没有设置在所述平面上的模型B被测试。在此测试的过程中，测试室中的湿度被设置到20％RH，这降低了离子结合能力。空气速度和空气体积被变化，在模型A、B中的离子结合之后的剩余氢离子的量被测量。
如图5所示，当空气速度和空气体积较低(LOW MODE)，模型A的离子结合能力和模型B的离子结合能力相似。另一方面，当空气速度和空气体积较高(TURBO MODE)，在离子结合之后模型A的剩余氢离子量高于模型B在离子结合之后的量。即，模型B的离子结合能力高于模型A的离子结合能力。
图6显示了模型B的陶瓷板11和针状电极12的结构。在模型B中，如图6所示，陶瓷板和针状电极12没有设置在相同的平面上。针状电极的尖部安置在X轴上，即陶瓷板11的中心线上，并安装在通过X轴和Y轴(以斜线表示)所形成的空间的范围中的位置上，这样针状电极12的尖部20沿着X轴的方向与陶瓷板11的距离是25mm-40mm，针状电极12的尖部20的高度与陶瓷板11放置在其上的平面在Z轴方向上是15mm-40mm。此处，在Y轴方向上的针状电极12的长度是25mm-40mm。
图7A-7C是说明了用于确定图6的针状电极12的最佳三维位置的测试结果的视图。即，测试被执行来设置针状电极12的针尖20(其用作产生离子的主要部分)的位置，其中离子结合速率是最佳的。
图7A是说明了离子结合之后的剩余的氢离子的量的变化作为从陶瓷板11在X轴的方向上到针状电极12的针尖20的分离距离的函数的视图。图7A的视图显示了当从陶瓷板11到针状电极12的针尖20的分离距离大于25mm时离子结合速率较高。另一方面，当从陶瓷板11到针状电极12的针尖20的分离距离大于40mm时，在实现离子结合时导致问题的可能性更大。优选地，但是不是必须的，从陶瓷板11到针状电极12的针尖20的分离距离在25mm-40mm之间。
图7B显示了当从陶瓷板11到针状电极12的针尖20的分离距离在25mm-40mm的范围之内时，离子结合之后的剩余的氢离子的量的变化对图6所示的Y轴的方向上的针状电极12的长度的变化的视图。图7B中的视图显示了当Y轴的方向上的针状电极12的长度大于25mm时离子结合速率较高。如图7A中的相同原因，Y轴的方向上的针状电极12的长度必须不能超过40mm。优选但不是必须地，针状电极12的尖部20在Y轴的方向上的长度在25mm-40mm的范围之内。
图7C是当从陶瓷板11到针状电极12的针尖20的分离距离在25mm-40mm的范围之内时，显示了在离子结合之后的剩余氢离子的量作为从陶瓷板11在如图6所示的Z轴的方向上被安置的平面的针状电极12的分离高度的函数的视图。图7C中的图形显示了当Z轴方向上的针状电极12的分离高度超过15mm时离子结合速率较高。与图7A中的原因相同，在Z轴方向上的针状电极12的分离高度必须不能超过40mm。优选但是不是必须地，在Z轴方向上的针状电极12的高度在15mm-40mm的范围之内。
如上所述，针状电极12的针尖20的位置通过三维位置范围所限定，即针状电极12的尖部20具有从25mm-40mm的陶瓷板11的分离距离和15mm-40mm的分离高度，且针状电极12具有长度范围25mm-40mm，针状电极的至少一部分被设置与陶瓷板11的侧面成直线。当针状电极被安置靠近在此位置范围之内时，保持了最佳的离子结合能力。
尽管本发明的实施例描述了具有盖13的杀菌装置，所述盖13方便氢离子和电子之间的反应以及氢离子和过氧化物阴离子之间的反应，杀菌装置的盖13可以被省略。
如上述说明书中明显可见，本发明提供了一种杀菌装置和离子产生装置，其使用氢原子来杀菌而不是对人体有害的氢离子。因此，杀菌装置和离子产生装置防止用户被暴露到有害的氢离子，以及具有杀菌效果。
与本发明相一致，杀菌装置和离子产生装置可以包括阴离子产生部分和阳离子产生部分，其单独安装，由此允许产生足量的离子来在较短的时间周期内对空气杀菌，这样改良了杀菌效果。
与本发明相一致，杀菌装置和离子产生装置可以包括被设置构成阴离子产生部分的针状电极，这样针状电极没有位于与阳离子产生部分相同的平面上。针状电极的位置被优化以增加氢离子和电子之间的离子结合能力以及最大化氢离子量，这样最大化了杀菌效果和细菌移除效果。
尽管对本发明的一些实施例进行了说明，普通技术人员可以理解在不背离本发明的精神和原则的情况下可以对本发明进行修改和变化，其范围由所附权利要求书所限定。

Claims (4)

1.一种杀菌装置，包括：
阳离子产生部分，用于产生阳离子；以及
阴离子产生部分，所述阴离子产生部分被设置这样阴离子产生部分从阳离子产生部分以指定的距离分开用于产生阴离子，其中，阳离子产生部分包括放电电极和感应电极，并被构造这样在放电电极和感应电极之间施加正高压，阴离子产生部分是针状电极，并被构造这样负高压被施加到针状电极，其中针状电极的尖部安装在从阳离子产生部分以25mm-40mm距离分开的位置上，针状电极的尖部安装在从阳离子产生部分被放置的平面以15mm-40mm分开的位置上，针状电极具有25mm-40mm的长度，至少针状电极的一部分被安置与阳离子产生部分的侧表面成直线。
2.一种离子产生装置，包括：
产生氢离子的第一电极；以及
第二电极，所述第二电极被安置这样第二电极从第一电极以指定的距离所分开并产生电子和过氧化物阴离子，
其中离子产生装置被构造这样从第一电极所产生的氢离子与从第二电极所产生的电子反应以产生氢原子，并且氢原子与从第二电极所产生的过氧化物阴离子反应以对空气杀菌，其中，第一电极包括彼此相对的放电电极和感应电极，以及第二电极包括针状电极，针状电极的尖部设置在从第一电极25mm-40mm和从第一电极被安置的平面15mm-40mm的位置上，以及
其中针状电极具有长度25mm-40mm，并且至少针状电极的一部分被设置与第一电极的侧表面成直线，第二电极的一端被安置在所述位置上。
3.根据权利要求2所述的离子产生装置，
其特征在于，还包括用于限制从第一电极到指定空间所产生的氢离子的扩散空间至指定的空间的盖并用于限制从第二电极所产生的电子和过氧化物阴离子至指定空间。
4.一种离子产生装置，包括：
产生阳离子的阳离子产生部分，以及
产生阴离子的阴离子产生部分，
其中阳离子和阴离子产生部分之一被安置在通过一个平面限定的位置上，并且阳离子和阴离子产生部分的另外一个被安置在没有位于所述平面上的位置上，其中，阳离子产生部分被安置在所述平面上，阴离子产生部分从阳离子产生部分以指定的距离从所述平面分开，阴离子产生部分的尖部被设置在从阳离子产生部分25-40mm的位置以及在阳离子产生部分被放置的平面15-40mm的位置上；以及
其中所述阴离子产生部分具有长度25mm-40mm，所述阴离子产生部分的至少一部分与所述阳离子产生部分的侧表面成直线。
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