CN102217154A - 空气离子发生器电极组件 - Google Patents

Abstract

一种空气离子发生器电极组件(10；50；60)包括：内部电极(11；52；66)；至少一个外部电极(14、15；54；61)；以及电介质阻挡件(12、13；53；64)，其夹在内部电极和所述至少一个外部电极之间。内部电极具有连续的整个表面，所述至少一个外部电极具有多个孔(21；56；70)，以提供多个用于产生负离子的离子发生点。

Description

空气离子发生器电极组件

技术领域

概括地说，本发明涉及用于在空气中产生负离子的装置。更具体地，本发明涉及一种用于此种装置的电极组件。

背景技术

在最近几十年中，已发现负空气离子是良好空气质量必需的成分。这些负离子已显示出对植物、动物以及人类具有有益的生理效果。广泛的研究已推定出环境中富含负离子可稳定情绪、促进新陈代谢活动、加速痊愈以及增强运动员运动能力。另外，负离子已显示出具有重要的空气清洁功能，例如除去有害尘粒，除味以及杀死各种微生物。

很多传统空气离子发生器采用了金属销的构造，其中这些销是该装置的固定部分并通常不易更换。因为这些销基本上作用为牺牲阳极，因此这些销经过连续使用趋于钝化。随着这些销的钝化，负离子发生显著地减少，从而导致被产生有效用于其预期目的负离子不足。销的快速钝化意味着经常需要更换这些销，从而增加了拥有这些产品的成本和不便利性。这将意味着，一旦不可更换的销钝化，这可能是几星期或几个月内的事情，具有这些不可更换的销的传统离子发生器的有效性就会结束。考虑的另一方面是离子发生装置中不具有模块性。常用离子发生装置设计用于专门的模型或结合进其它空气清洁产品中，使离子发生装置更具专用性并限制了它们在不同市场上的可用性。

美国专利US 7,365,956B2公开了一种用于大气压下的空气中的负离子的发生器，其中两个电极分别紧邻地置于电介质材料所形成的阻挡件(barrier)的两侧上。这两个电极具有相似结构，且各电极上均具有孔。这两个电极可都为金属网，或两个电极都可直接沉积于阻挡件表面上并制成有不规则的或有序的图案，使得存在无导体的区域。图案可为网格图案。

美国专利US 7,438,747B2公开了一种负离子发生器，其包括具有平面形表面的平坦电介质层和多个附接到该平面形表面以限定多个离子释放点的导线。高压发生电路耦接到导线，用于致动电子从离子释放点的发射。在一个上述构造中，导电性网屏具有多个不同形状的冲压开口。

日本专利公开文献JP 2004-167391A公开了一种具有盒形形状的静电空气清洁装置，该静电空气清洁装置具有用于固定到空调主体的基部、能拆卸地安装在基部下面的高压电源、后盖、以及配合在后盖上的具有空气流入孔的前盖。构成释放电极和反电极的离子发生器和集尘电极容纳在后盖内。

需要一种在控制臭氧的产生的同时能够产生足够量负离子的空气离子发生器。也期望离子发生器的电极可便于使用或可更换以延长产品寿命。考虑到这些需要研发了本发明。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种空气离子发生器电极组件，包括：

内部电极；

至少一个外部电极；以及

电介质阻挡件，其夹在所述内部电极和所述至少一个外部电极之间；

其中，所述内部电极具有连续的整个表面，所述至少一个外部电极具有多个孔，穿过所述孔适于提供多个用于产生负离子的离子发生点。

本发明的空气离子发生器电极组件容许通过多个离子发生点产生负离子，这由的外部电极内的多个孔实现，同时控制臭氧的产生。

具有高度导电性的内部电极，其具有连续的整个导电性表面，该表面在其活性区域内没有开孔口，容许使用较低电压来产生负离子，并且不会出现电压超过分子氧发生离解的阈值；而且借助于该电压控制臭氧的产生。低电压也产生较少的热，这将提高能效。

在一个实施方式中，所述外部电极中的各个所述孔均具有中央开口空隙，所述中央开口空隙由具有多个角边的周缘部分所围绕。

例如，各个所述孔可构造成蜂巢、星或太阳元件的形状。

在一个实施方式中，所有的所述孔具有相同形状。

在一个实施方式中，所述孔呈三维结构的形式。

呈局部三维结构形式的孔可通过成型工艺形成。

另一替代例是所述孔设置在通过压印工艺而形成的外部电极的隆起的凸台表面上。

所述孔可以规则图案或阵列、或不规则地设置。

在金属片材外部电极的示例中，所述孔可通过压印形成。

所述内部电极和/或所述至少一个外部电极可包括金属片材，例如金属箔或板。例如，镍板、铜片材或其它金属片材适用于作为内部电极，而镍板、不锈钢或类似材料适用于作为外部电极。

在一个实施方式中，所述内部电极和所述外部电极包括不同材料。例如，内部电极可包括镍，而外部电极可包括不锈钢。

所述内部电极的厚度可在0.1毫米到0.2毫米范围内。所述外部电极或各个外部电极的厚度可在0.1毫米到0.5毫米范围内。

所述内部电极和/或所述至少一个外部电极还可包括形成在所述金属片材上的导电性涂层。例如，所述至少一个外部电极可包括其上施加有导电性涂层的不锈钢板。

这种导电性涂层可用于涂覆所述一个或多个外部电极以控制臭氧产生。

替代地，所述内部电极和/或所述至少一个外部电极可由这种导电性涂层构成。在这种示例中，导电性涂层可沉积在电介质阻挡件的表面上。在外部电极的示例中，涂层被后续蚀刻以形成多个孔。

导电性涂层是适当地以石墨为基的。一示例是半胶体石墨在热固树脂中的单成分、溶剂基分散系(dispersion)。导电性涂层的另一示例是精细分开的石墨涂剂在环氧树脂溶液中的分散系。例如，导电性涂层厚度可适当地在从12到25微米范围内。

瓷制、玻璃或其它电介质基材所形成的板用作电介质阻挡件，从而将内部电极与所述一个或多个外部电极分隔开。电介质阻挡件的材料厚度可在从0.2毫米到1.5毫米的范围内。

在一个实施方式中，电极组件由大体平面形构造制成。然后，可以存在两个外部电极，所述平面形内部电极的各侧上各设置一个外部电极，且每个外部电极通过相应的电介质阻挡件与内部电极分隔开。替代地，可在内部电极的一侧上仅存在一个外部电极。

在另一个实施方式中，所述电极组件由大体圆筒形构造制成。

电极组件可包括用于容纳所述电极和电介质阻挡件的模块化外壳。

电极适当地包括连接端子，并且通过外壳能够达到所述连接端子。

在另一方面，本发明提供一种空气离子发生器，其包括本文所述的电极组件以及用于将控制电压施加到电极的驱动电路。

内部电极、电介质阻挡件以及至少一个外部电极适当地包封在模块化外壳内，模块化外壳具有集成触头元件以容许连接用于将控制电压施加到电极的驱动电路。提供产生离子所必需的交替高电压的驱动电路在现有技术中是公知的，因此本文无需再对此赘述。

在一个实施方式中，外壳包括两个部件，这两个部件配合在一起以将电极和电介质层保持在位，并具有至少一个窗口以暴露外部电极的离子发生孔。

使用例如由不同材料形成的内部电极和外部电极、和/或调整它们的相对尺寸，提供了根据应用改变和控制离子和臭氧的输出的灵活性。外部电极可由导电性涂层、镍或不锈钢的多种结合形式制成。内部电极或者为导电性涂层或金属片材、或者为涂覆有导电性涂层的金属片材。改变内部电极的组成和/或厚度将改变借助于外部电极进行的负离子发生的特性。

附图说明

当结合附图理解时，根据本发明优选实施方式的以下描述，本发明将变得可更加清楚明白。然而，提供这些实施方式和附图仅用于例示和解释的目的，并且无论如何也不可视为以任何方式限制本发明的范围，本发明的范围由所附的权利要求书确定。

在附图中，相似参考标号用于标示所有这些视图中的相似部件。

图1是具有平面形构造的空气离子发生器电极组件的构成的立体分解图；

图2示出图1的电极组件在其已组装状态下的各个视图；

图3a至3d是图1和2的电极组件的外部电极构造的各种示例的平面图；

图4示出图1和2的电极组件的外部电极构造的三维形状的不同示例；

图5是空气离子发生器电极组件的修改例的立体图；

图6是圆筒形构造的空气离子发生器电极组件的立体图；以及

图7是圆筒形构造的空气离子发生器电极组件的已组装状态的立体图。

具体实施方式

图1以分解立体图的形式图示了平面形构造的电极组件10，电极组件10具有如下部件：一个内部电极11；两个外部电极14、15；以及两个电介质阻挡件12、13，这些部件平行设置并包封在模块化外壳16、17内。

内部电极11和外部电极14、15是金属片材。在这种示例中，将30毫米×20毫米×0.2毫米的镍板用作内部电极11。将两个30毫米×20毫米×0.2毫米的不锈钢板用作外部电极14、15。将两个40毫米×26毫米×0.8毫米的瓷制板用作电介质阻挡件12、13，以将内部电极11与各个外部电极14、15分隔开。内部电极11与外部电极14、15的结合在周围空气中产生负离子。在内部电极11的各侧上，面对内部电极11的一个外部电极14、15通过一个电介质阻挡件12、13分隔开。

内部电极11具有连续的整体表面，在该表面的活化区域上没有任何孔口或孔。外部电极14、15中的每一个均具有多个孔21以提供多个用于产生负离子的离子发生点，如下文中将继续更详细描述。在此实施方式中，外部电极14、15上存在18个孔21。

内部电极11的一个端部(示于图1中的右侧上)具有T形凸片(tab)，T形凸片使该电极能够配合到模块化外壳16、17，而内部电极11的另一端部(示于图1中的左侧上)具有宽度均匀的凸片，用于连接驱动电路的触头元件20可适当地配合到所述宽度均匀的凸片。

相似地，各个外部电极14、15的一个端部也制成待被配合到模块化外壳16、17的T形凸片的形状。各个外部电极14、15的另一端部提供宽度均匀的凸片，用于待被适当地配合于其上的触头元件18、19。

图2以各种视图图示出具有矩形形状的模块化外壳，模块化外壳包括用于包封电极组件的部件的两个封盖16、17。封盖内部的隔室构造为具有容隙，以容置电介质阻挡件、外部电极、内部电极以及触头元件这些电极组件部件。

如从附图和上述尺寸中将理解的，两个瓷制板设计为相对地适贴配合(snug fit)于由封盖的内部结构所限定的框架内部。另一方面，电极相对于瓷制板而言尺寸较小。电极利用它们端部的凸片而定位于瓷制板的中央处。

每个封盖16、17具有窗口状的开口23、24，以暴露外部电极的离子发生孔。螺钉22用于固定外壳的两个封盖以形成封闭件。明显地，诸如卡合锁定配件的其它装置可用于将外壳的封盖固定在一起。位于模块化外壳内部的集成触头元件的设计容易地使得独立的电源模块能够利用标准连接器被连接从而为电极组件提供电力。

导电性涂层用于提供导电性和耐化学腐蚀的涂层，并具有高的耐溶性能。在这种实施方式中，Dag

EB-815是用于该目的的涂层。该涂层由Acheson Industries，Inc.公司制造。关于物理性能，Dag

EB-815具有1500至4000mPa.s的粘度和1.14kg/l的密度。涂层厚度可在从12微米到25微米的范围内。涂层具有控制臭氧产生的能力。内部电极11的两侧表面全部涂覆有导电性涂层。外部电极14、15的表面可以部分地或全部涂覆。对于部分涂覆的外部电极而言，包含孔的外部电极中仅一些而并非全部表面区域涂覆有导电性涂层。然而，在全部涂覆或部分涂覆的示例中，涂层仅施加到外部电极14、15的、通过模块化外壳的封盖16、17的窗口23、24朝向外部的表面。

可替代地使用由同一制造商制造的另一涂层即Dag

213。关于物理性能，Dag

213具有2800mPa.s的粘度和0.98kg/l的密度。

图3图示外部电极中的孔的一些可能构造。用于以上图1和2的实施方式中的外部电极的孔构造成星形构造，如图3a所示。星形孔的另一形式在图3b中示出，在图3b中角边(pointed edge)包括比图3a中形式的内角大的内角。图3c示出孔的蜂巢构造，这些孔具有六边形形状并以规则阵列设置。图3d示出太阳形构造的孔，其由类似太阳射线一样沿大体径向指向的角边围绕的中央圆孔所限定。

图4以呈限定孔的三维结构的形式图示出外部电极中的孔的其它可能构造。这些孔构造可用作大体平面形孔或大体平面形外部电极的替代例。

图4a示出三维星形结构。首先形成作为圆的一组径向切口的缝隙。然后，通过冲压穿过这些缝隙形成三维星形结构，由此由圆的扇区所形成的星形的角边以倾斜角度的方式从表面突出。角边突出到外部电极14、15的朝向模块化外壳的窗口23、24的表面区域的外侧。

图4b示出通过压印工艺所形成的另一种三维构造。首先，通过产生三维结构的压印工艺，形成外部电极14、15的相对于原表面隆起的凸台表面(plateau surface)。外部电极14、15的隆起的凸台表面朝向模块化外壳的窗口23、24。然后，接下来按压各个凸台表面以形成多个孔。这些孔在外部电极14、15的表面上以每个通道一行或一列孔的方式形成于通道内。

外部电极孔的上述示例性构造可用于本发明的任一实施方式中。一般而言，各孔均设有由具有多个角边的周缘部分所围绕的中央开口空隙(central open space)。不希望被理论所限制，可以相信，不同形状的角边对于产生负离子是重要的。因此，满足这些标准的其它形状和结构也可用于本发明。

替代地，另一实施方式具有与平行设置并包封于模块化外壳内的一个内部电极、两个外部电极以及两个电介质阻挡件的、如图1和2中所示的相同构造。在这种实施方式中，外部电极的表面全部涂覆有导电性涂层。

图5以立体分解图的形式图示第二实施方式50，其包括如下部件：包封于模块化外壳51、55内并且平行设置的一个内部电极52、一个外部电极54以及一个电介质阻挡件53。内部电极52和外部电极54是金属片材。在这种示例中，16毫米×15毫米×0.15毫米的镍板用作内部电极52。16毫米×14.5毫米×0.15毫米的不锈钢板用作外部电极54。21毫米×16毫米×0.5毫米的一个瓷制板用作电介质阻挡件53，以将内部电极52与外部电极54分隔开。

外部电极54放置于内部电极52的一侧上，并通过电介质阻挡件53分隔开。内部电极52具有连续的整个表面，其活化区域上无任何孔口或孔。外部电极54具有多个孔56以提供多个用于产生负离子的离子发生点。在这种实施方式中，在外部电极54上具有9个孔。这种实施方式中的用于外部电极54的孔56构造成星形构造。模块化外壳包括两个用于包封电极组件的多个部件的封盖51、55。一个封盖55具有窗口状开孔57以暴露外部电极的离子发生孔，而一个封盖51具有实心壁以防止暴露内部电极52。由非导电性材料制成的封盖51、55作用为绝缘体。在这种实施方式50中，仅内部电极52的具有外部电极54和电介质阻挡件53的一侧能够产生离子。内部电极52的表面全部涂覆有导电性涂层。然而，涂层仅施加到内部电极52的朝向电介质阻挡件53和外部电极54的表面。外部电极54的表面被部分地涂覆。然而，涂层仅施加到外部电极54的通过模块化外壳的封盖55的窗口57朝向外部的表面。

替代地，另一实施方式具有相同构造，但外部电极的表面全部涂覆有导电性涂层。

该实施方式的另一构造是具有内部电极和两个电介质阻挡件的构造。内部电极是金属片材，其具有连续的整个表面，该表面上无任何孔口或孔。该外部电极实现为在电介质阻挡件上所形成的导电性涂层，所述电介质阻挡件在平面形内部电极各侧上均放置一个。导电性涂层可沉积在电介质阻挡件的表面上，并被后续蚀刻以形成多个孔。

在一个实施方式中，电极组件由大体平面形构造制成。然后，可存在两个外部电极，在平面形内部电极各侧上各放置一个外部电极，且每个外部电极通过相应的电介质阻挡件与内部电极分隔开。替代地，可在内部电极的一侧上存在仅一个外部电极。

仅具有一个外部电极的平面形构造实施方式适用于诸如电极模块待大体平坦地配合到机柜壁等壁的应用中。另一方面，两个外部电极形式适用于垂直安装到机柜壁，由此离子可从模块的两侧产生并自由地释放。

如由图6以立体图图示的第三实施方式是具有大体圆筒形构造的电极组件60。主要部件是内部电极66、外部电极61、电介质阻挡件64、绝缘体65、两个触头盖62、68以及两个衬套63、67。外部电极61具有多个孔70，以提供多个用于产生负离子的离子发生点。这些孔可采用已经描述过的任何形式。

内部电极66和外部电极61通过电介质阻挡件64分隔开。首先，将内部电极66插入电介质阻挡件64。然后，将橡胶衬套63、67插入内部电极66和电介质阻挡件64所形成此配置的相应端部内。电介质阻挡件64、内部电极66以及橡胶衬套63、67所形成的这种配置在一端处由触头盖68包封(encapsulated)。然后，将绝缘体65和外部电极61在电介质阻挡件64的外侧上滑过。绝缘体65将触头盖68从外部电极61绝缘开。内部电极66、外部电极61、电介质阻挡件64、橡胶衬套63、67、绝缘体65以及端盖68所形成的这种配置的另一端部由触头盖62进一步包封。电介质阻挡件64的、定位有内部电极66的内表面提供气密性或真空室，以保护内部电极66使其不被氧化和/或腐蚀。任选地，外部电极61部分地69或全部涂覆(未示出)有导电性涂层。

本实施方式的另一修改例是具有内部电极和电介质阻挡件的构造。外部电极实现为形成在电介质阻挡件外表面上的导电性涂层。

本实施方式的另一修改例是具有外部电极和电介质阻挡件的构造。内部电极实现为形成在电介质阻挡件内表面上的导电性涂层。

替代地，内部电极和外部电极的功能可各自实现为形成在电介质阻挡件的内表面和外表面上的导电性涂层。

与平面形构造相比，具有圆筒形形状的内部电极66、外部电极61以及电介质阻挡件64产生更均匀分布的离子，导致负离子在周围空气中更好地分布。圆筒形构造容许离子在电极组件60周围成360度地均匀地扩散。

根据本发明的这些实施方式可成比例缩放成适合用户的应用的尺寸。根据应用需要、通过相应地改变部件的尺寸，结合进离子发生模块的电极组件提供缩放模块尺寸的灵活性。

电极组件包括无任何孔口或孔的内部电极、至少一个具有多个孔的外部电极以及至少一个居间的电介质阻挡件的结合形式，以产生期望的负离子。

本发明的电极模块可结合到离子发生产品。本发明的模块化将提高其可用性，并容许离子发生产品具有单一或多个离子发生模块，以提高其离子产量从而供应不同的市场需求，不管是消费者需求、还是商业或工业需求。多个电极模块可连接到一个或多个电源模块。

根据本发明使用一个或多个电极模块的空气离子发生器将提供比传统销型离子发生器更长的工作寿命，同时，可通过从驱动电路简单地拔去模块、移除并更换模块而容易地更换各模块。也可以容易地拆卸电极模块的部件，以根据需要清洁和/或更换电极部件和电介质部件。然后，可以容易地重新安装和重新连接经过维修的模块。

在不脱离本发明的范围的情况下，本发明也可以不同于本文所具体阐述的其它很多方式实施。

Claims (16)

1.一种空气离子发生器电极组件，包括：

内部电极(11；52；66)；

至少一个外部电极(14、15；54；61)；以及

电介质阻挡件(12、13；53；64)，其夹在所述内部电极和所述至少一个外部电极之间；

其中，所述内部电极具有连续的整个表面，所述至少一个外部电极具有多个孔(21；56；70)，穿过所述孔适于提供多个用于产生负离子的离子发生点。

2.如权利要求1所述的电极组件，其中，各个所述孔(21；56；70)均具有中央开口空隙，所述中央开口空隙由具有多个角边的周缘部分所围绕。

3.如权利要求1或2所述的电极组件，其中，各个所述孔构造成蜂巢、星或太阳元件的形状。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电极组件，其中，各个所述孔由所述外部电极的局部三维结构限定。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电极组件，其中，各个所述孔设置在所述外部电极的隆起的凸台表面上。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电极组件，其中，所述内部电极和/或所述至少一个外部电极包括金属片材。

7.如权利要求6所述的电极组件，其中，所述内部电极和/或所述至少一个外部电极(11、14、15；52、54；66、61)还包括形成在所述金属片材上的导电性涂层。

8.如权利要求1至5中任一项所述的电极组件，其中，所述内部电极和/或所述至少一个外部电极(11、14、15；52、54；66、61)包括导电性涂层。

9.如权利要求8所述的电极组件，其中，所述导电性涂层形成在所述电介质阻挡件(12、13；53；64)的表面上。

10.如前述权利要求中任一项所述的电极组件，其中，所述电极组件由大体平面形构造制成。

11.如权利要求10所述的电极组件(10)，其中，存在两个所述外部电极(14、15)，各个所述外部电极通过相应的所述电介质阻挡件(12、13)与所述内部电极(11)分隔开。

12.如权利要求10所述的电极组件(50)，其中，存在一个所述外部电极(54)，其位于所述电介质阻挡件(53)的一个面上。

13.如权利要求1至9中任一项所述的电极组件，其中，所述电极组件(60)由大体圆筒形构造制成。

14.如前述权利要求中任一项所述的电极组件，还包括用于容纳所述电极(11、14、15；52、54；66、61)和所述电介质阻挡件(12、13；53；64)的外壳(16，17；51，55；62，68)。

15.如权利要求14所述的电极组件，其中，所述电极(11、14、15)包括连接端子(18、19、20)，并且通过所述外壳(16、17)能够达到所述连接端子(18、19、20)。

16.一种空气离子发生器，其包括如前述权利要求中任一项所述的电极组件(10；50；60)以及用于将控制电压施加到所述电极的驱动电路。

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