CN217589774U - 扁平电极、离子发生元件、电离装置和通风设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及用于离子发生元件(1)的扁平电极(4)、离子发生元件(1)、用于处理气流的电离装置和通风设备。扁平电极(4)包括环形电极结构(7)，其中在环形电极结构(7)的至少一部分的内部设置金属氧化物层(23)。离子发生元件(1)具有该扁平电极(4)及接地电极(8)。电离装置包括：送风连接；离子发生元件(1)；和回风连接。通风设备具有该电离装置。

Description

扁平电极、离子发生元件、电离装置和通风设备
技术领域
本发明涉及用于离子发生元件的扁平电极以及离子发生元件、用于处理气流的电离装置和通风设备。通过该扁平电极可以有效避免在产生离子时产生臭氧。离子发生元件、用于处理气流的电离装置和通风设备分别具有此类扁平电极。
背景技术
通常，在不常通风的封闭空间中(例如在办公室或者会议室中)，由呼吸排出的空气污染物、抽烟烟雾和灰尘会积累增加。空气净化装置是已知的，空气净化装置例如在室内通过空气的电离，并且通过由此产生的带电的空气成分处理和/或去除颗粒物、微尘、病毒、霉菌和/或孢子，并提供富含离子的气流。
高离子含量(尤其是负氧离子的高离子含量)还和能提高人的舒适度的积极属性相关联。此外，负氧离子能提高天然免疫力，中和气味，最小化过敏反应的风险，提高专注力，以及具有对抗压力的积极效果。
在通过相应的电离装置产生可以导致其他空气成分形成自由基的带电离子时，一般也总会产生高活性的臭氧。尤其地，在室内导致高能放电(碰撞电离 (Stoβionisation))时，产生臭氧。但是，当超过0.2mg/m3的值时，臭氧分子由于其氧化作用对人是有毒的。此外，即使在吸收较少量的臭氧时，也经常会导致严重的偏头疼。
在文献EP0634205A1中，已知一种裂解臭氧的催化剂，用作裂解臭氧的不加热的催化剂，该催化剂由其上涂覆有贵金属的、网状的载体组成。
在文献DE19651402A1中，已知一种用于在空气中产生活性氧离子的电离设备，由一个或多个电离设备和产生高电压的变压器，以及作用于电子控制单元的传感器单元组成，其中，电离设备由两个或多个导电且扁平的结构组成，这些结构通过电介质彼此分离。其中，控制电子元件可以设置为，在严重空气污染或者大空气体积的情况下，驱动所有的电离设备，而在干净空气的情况下，仅驱动单个电离设备或者不驱动电离设备，以避免产生过量的离子和/或避免臭氧化的危险。
在文献DE60207725T2中，已知一种具有离子发生器的空调设备，其中，离子发生器具有离子发生元件，并且其中，该离子发生元件包括电介质体、形成在电介质体内的内部电极，以及形成在电介质体的表面上的表面电极。其中，表面电极以网格图案形成，该网格图案具有网格方块，其中，每个网格方块均具有锥形延伸的部分。
在文献EP0208169B1中，已知一种静电高电压电极，其利用设置为针状的、非封装的多个单电极来电离空气，每个多个单电极都具有尖端，多个单电极布置在多个相同设置的行中。其中，所有单电极相同地设置，彼此平行地延伸，并且它们的尖端均位于一个平面上，并且其中，每行的单电极均与相应相邻行的电极之间的间隙相对，单电极相对彼此具有为至少单电极的半个自由长度的间距，并且的自由长度与电极的直径比至少为50：1。
发明内容
本发明的各实施例的目的在于，提供一种用于离子发生元件的扁平电极，该扁平电极在运行时形成尽量少的臭氧。
该目的通过所附的权利要求的内容而实现。从属权利要求的内容为其他有利的改进。
根据本发明的一实施例，该目的通过用于离子发生元件的扁平电极而实现，其中，扁平电极包括环形电极结构。
扁平电极理解为从空间上观察为扁平的电极，即，具有较小的高度。这类扁平电极用于例如离子发生元件。
离子发生元件进一步地用于产生电离的空气成分，尤其地通过电离电压或者高电压。离子发生元件使用例如在1.5kV至15kV范围的高电压。离子发生元件可以尤其地与高电压生成单元(例如，变电器、压电变电器、反激式转换器(Sperrwandler)和/或高压级联(Hochspannungskaskade))连接。在离子发生元件的离子发射器(尤其是扁平电极)上，发生向周围的空气的电离电压放电并由此使空气成分电离。例如通过电晕放电(Coronaentladung)和/或场致发射(Feldemission)可以产生可直接进入空气环境中的离子。
扁平电极包括环形电极结构还意味着，扁平电极由单个、连续的、圆形的电极结构构成，这些电极结构不具有棱边或者尖端，其中，各圆形电极结构优选地具有同心的环形截面的形状。
与用于离子发生元件的传统的扁平电极(例如，由网状或网格状电极结构形成的扁平电极)相比，这类扁平电极的优点在于：具有更小的场强度，由此避免了碰撞电离，而且还形成了较少的臭氧。如此，电场线的密度最大，并由此一般在高电压下的电导线或电极的尖端的电场强度最大。在大约低于击穿电压下发生辉光放电，该辉光放电是如此强，以至于氧分子的键被破坏而形成臭氧。由于根据本发明的电极由单个、连续的、圆形的电极结构构成，且这些电极不具有棱边或者尖端，因此可以有效避免这类高能放电，以及与此相关的臭氧的形成。此外，这还实现了更小的电极烧损，提高了扁平电极的使用寿命。
在一实施例中，环形电极结构还由催化活性地裂解(spalten)臭氧的电极材料制成。
催化活性的材料加速化学反应，尤其地，加速催化反应，而自身不会被消耗。
扁平电极由催化活性地裂解臭氧的电极材料构成，由此在生成离子时产生的臭氧被裂解和分解，而不会消耗电极材料，并且不会减少扁平电极的使用寿命。
尤其地，环形电极结构可以由铂或钯制成。通过选择铂或钯作为电极材料，即使在更低的温度的情况下也能达到较高的催化效果。
根据本发明，在环形电极结构的至少一部分的内部设置有金属氧化物层。
在环形电极结构的内部意味着，金属氧化物层相应地设置在由对应的环形电极结构围绕且限定的区域内。
同样地，金属氧化物，尤其是过渡金属氧化物(如，氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化铜或氧化镍)，作为分解或裂解臭氧的催化活性材料而言是已知的，并且以单一形式或者混合形式应用为催化剂(例如采用用于分解臭氧的本体催化剂(Schüttgutkatalysator)、载体催化剂)中的催化活性的成分。由此总体上，可以再进一步优化对在生成离子时产生的臭氧进行的裂解和分解。
环形电极结构还可以分别至少部分地由电介质覆盖件覆盖，使得等离子体相应地主要形成在环形电极结构的内部。
此处，电介质覆盖件理解为电介质阻隔件，该电介质阻隔件在运行时在空间上限制放电以及生成离子。这类电介质阻隔件的常见材料为玻璃、石英、陶瓷或者珐琅。还可以使用合成材料，例如特氟龙或者硅胶。
在环形电极结构的内部还意味着，电介质覆盖件设置为，等离子体相应地主要(即，大致上或者大部分)在由对应的电极结构围绕或限定的区域内产生，即，离子主要在该区域内生成，并且至少离子的大部分的生成均在该区域中出现。
这样的优点在于，所产生的等离子体与电极直接接触，并由此与催化活性的电极材料直接接触，并且有必要的话还与设置在电极结构的内部的金属氧化物直接接触。由此，可以又再进一步地优化对在生成离子时产生的臭氧进行的裂解和分解。
在本发明的另一个实施例中，还提供了通过电离电压生成离子的离子发生元件，该离子发生元件具有上述扁平电极以及接地电极(Masselelektrode)。
接地电极是接地的电极。当在扁平电极上施加高电压时，在接地的接地电极的另一端上产生电场。这导致了产生了等离子体放电以及空气中的分子电离，由此可以产生正、负离子。
这类离子发生元件的优点在于，该离子发生元件包括扁平电极，与用于离子发生元件的传统扁平电极(例如，由网状或网格状电极结构形成的扁平电极) 相比，该扁平电极具有更小的场强，并由此避免了碰撞电离，而且形成较少的臭氧。如此，电场线的密度最大，并由此一般在高电压下的电导线或电极的尖端的电场强度最大。在大约低于击穿电压下发生辉光放电，该辉光放电是如此强，使得氧分子的键被破坏，形成臭氧。由于本发明的电极由单个、连续的、圆形的电极结构构成，且这些电极不具有棱边或者尖端，因此可以有效避免这类放电，以及相关的臭氧的形成。此外，这还实现了更小的电极烧损，提高了扁平电极的使用寿命。
接地电极可以设置为线形。
将接地电极设置为线形意味着，接地电极并非作为块状电极设置为实心的，而是设置为线形，并且尤其是具有蜿蜒形
Figure DEST_PATH_GDA0003805693460000061
结构。
这样的优点在于，减少了电容，并由此减少了两个电极上的电场。由此，这反过来又可以避免发生高能放电，并由此减少产生臭氧。
进一步地，接地电极可以由电阻合金制成。
此处，电阻合金可以理解为由两种或多种金属制成的合金，这些合金具有相对较高的比电阻，具有较低的氧化倾向，并且将电能转换为热量。此处，电阻合金可以是银钯合金，如Ag3Pd或Ag6Pd。
因此，主要由于臭氧的形成或臭氧的产生与当前温度成反比的原因,由此可以实现加热效果，并进一步降低臭氧的产生。
此外，在本发明的另一个实施例中，提供了一种处理气流的电离装置，其中，电离装置具有：送风连接，其用于将气流送入电离装置；上述离子发生元件，其通过电离电压电离气流的空气成分；以及回风连接，其用于将处理过的气流从电离装置送回。
这类电离装置的优点在于，该电离装置包括扁平电极，与用于离子发生元件的传统扁平电极(例如，由网状或网格状电极结构形成的扁平电极)相比，该扁平电极具有更小的场强，并由此避免了碰撞电离，而且形成较少的臭氧。如此，电场线的密度最大，并由此一般在高电压下的电导线或电极的尖端的电场强度最大。在大约低于击穿电压下发生辉光放电，该辉光放电是如此强，使得氧分子的键被破坏，形成臭氧。由于本发明的电极是由单个、连续的、圆形的电极结构构成，且这些电极不具有棱边或者尖端，因此可以有效避免这类放电，以及相关的臭氧的形成。此外，这还实现了更小的电极烧损，提高了扁平电极的使用寿命。
此外，在本发明的另一个实施例中，还提供了一种通风设备，该通风设备具有上述电离装置。
这类通风设备的优点在于，该通风设备包括一种扁平电极，与离子发生元件的传统扁平电极(例如，由网状或网格状电极结构形成的扁平电极)相比，该扁平电极具有更小的场强，并由此避免了碰撞电离，而且形成较少的臭氧。如此，电场线的密度最大，并由此一般在高电压下的电导线或电极的尖端的电场强度最大。此时，在大约低于击穿电压下发生辉光放电，该辉光放电是如此强，使得氧分子的键被破坏，形成臭氧。由于本发明的电极是由单个、连续的、圆形的电极结构构成，且这些电极不具有棱边或者尖端，因此可以有效避免这类放电，以及相关的臭氧的形成。此外，这还实现了更小的电极烧损，提高了扁平电极的使用寿命。
该通风设备可以例如是用于封闭空间、车辆或者飞机机舱的通风设备。
总而言之，根据本发明提供了用于离子发生元件的扁平电极，通过该扁平电极可以有效避免在产生离子时产生臭氧。
这通过扁平电极的特定几何设计来实现，其中，扁平电极包括环形电极结构。
避免臭氧产生的效果还可以通过使用特定材料和/或催化物质或者活性催化材料进一步加强。
附图说明
下面，结合所附附图对本发明进行进一步地说明。
图1示出了根据本发明实施例的离子发生元件的透视示意图；
图2示出了根据图1的离子发生元件的上侧的俯视图；
图3示出了根据图1的离子发生元件的接地电极的俯视图；
图4示出了不具有金属氧化物层的环形电极结构的俯视图；
图5示出了具有金属氧化物层的环形电极结构的俯视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的离子发生元件的透视示意图。
根据图1的实施例，其中，离子发生元件1具有离子产生元件，根据图1 的实施例，该离子产生元件是设置在离子发生元件1的上侧2上的，尤其是设置在电介质体3(例如是陶瓷电介质)的表面上的扁平电极4。扁平电极4通过绝缘的电导线5(例如，电缆)与供电电源(图1未示出)连接。此外，扁平电极4还可以进一步地与图1中未示出的控制单元和调节单元，以及在图1中未示出的数据接口相连接。
进一步地，根据图1的实施例，离子发生元件具有设置在电介质体3中的、图1中未示出的接地电极，该接地电极通过相应的接头6导通地电势并由此接地。
当在扁平电极4上施加高电压时，在接地的接地电极的另一端上形成电场。这导致形成等离子体放电以及空气中的水分子的电离，由此可以产生正、负离子。
在产生可以导致其他空气成分形成自由基的带电离子时，一般也总会产生高活性的臭氧。尤其地，当在室内发生高能放电(碰撞电离(Stoβionisation)) 时，产生臭氧。但是，当超过0.2mg/m3的值时，由于臭氧分子的氧化作用，臭氧分子对人来说是有毒的。此外，即使在吸收较少量的臭氧时，也经常会导致严重的偏头疼。
如图1所示，扁平电极3包括环形电极结构7，或者该扁平电极3由连续的环形电极结构7构成。
这类扁平电极3的优点在于，与离子发生元件的传统扁平电极(例如，由网状或网格状电极结构形成的扁平电极)相比，扁平电极3具有更小的场强，并由此避免了碰撞电离，而且形成较少的臭氧。如此，电场线的密度最大，并由此一般在高电压下的电导线或电极的尖端的电场强度最大。在大约低于击穿电压下发生辉光放电，该辉光放电是如此强，使得氧分子的键被破坏，形成臭氧。由于本发明的电极是由单个、连续的、圆形的电极结构构成，且这些电极不具有棱边或者尖端，因此可以有效避免这类高能放电，以及相关的臭氧的形成。此外，这还实现了更小的电极烧损，提高了扁平电极的使用寿命。
此外，离子发生元件1还可以串联有图1中未示出的催化机械组件，例如活性炭或者对应的金属网。
图2示出了示出了根据图1的离子发生元件的俯视图。这里具有与图1中相同功能或结构的部件和组件使用相同的附图标记，并不再赘述。
如尤其在图2中可见的，扁平电极4由连续的环形电极结构7构成。
根据图2的实施例，环形电极结构7由催化活性地裂解臭氧的电极材料制成。
尤其地，环形结构7优选地由具有5μm和14μm之间的层厚的铂或钯制成。
图3示出了示出了根据图1的离子发生元件1的接地电极8的俯视图。这里具有与图1中相同功能或结构的部件和组件使用相同的附图标记，并不再赘述。
如图3所示，在离子发生元件1的电介质体3中嵌入另一个电极，尤其是接地电极8。
如可见的，接地电极8设置为线形，尤其是蜿蜒形。
根据图3的实施例，接地电极8还由电阻合金制成，并且尤其由具有8μm 和17μm之间的层厚的银钯合金(如Ag3PD或Ag6PD)制成。
图4示出了不具有金属氧化物层的环形电极结构7的俯视图。
如此，根据本发明的扁平电极包括多个环形电极结构，其中在图4中示出了一个环形电极结构7。
环形电极结构7以同心的环形截面的形状构成。
如图4进一步所示，在环形电极结构7上安装电介质覆盖件11，或者通过电介质覆盖件11覆盖环形电极结构7，使得在运行时主要在环形电极结构7的内部形成等离子体。
尤其地，通过电介质覆盖件11或电介质阻隔件包覆环形电极结构7的全部外部区域12。
这类电介质阻隔件11的常见材料为玻璃、石英、陶瓷或者珐琅。还可以使用合成材料，例如特氟龙或者硅胶，其中，电介质覆盖件11优选地具有9μm 和20μm之间的层厚。
图5示出了具有金属氧化物层的环形电极结构7的俯视图。
环形电极结构7还是以同心的环形截面的形状构成。
同样地，通过电介质覆盖件11覆盖环形电极结构7，使得等离子体主要形成在环形电极结构7的内部。
与图4示出的第一实施例不同，在图5所示的环形电极结构7的内部(即，在由环形电极结构7围绕或由环形电极结构7限定的区域22)设置金属氧化物层23。金属氧化物尤其是过渡金属氧化物，如氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化铜或氧化镍。同样地，这类金属氧化物作为在分解或裂解臭氧时的催化活性材料而言是已知的，并且以单一形式或混合形式应用为催化剂(例如采用用于分解臭氧的本体催化剂、载体催化剂形式)中的催化活性成分。由此总体上，可以再进一步优化对在生成离子时产生的臭氧进行的裂解和分解。
附图标记列表
1.离子发生元件；
2.上侧；
3.电介质体；
4.扁平电极；
5.电导线；
6.接地电极接头；
7.环形电极结构；
8.接地电极；
11.电介质覆盖件；
12.外部区域；
22.区域；
23.金属氧化物层。

Claims (9)

1.一种扁平电极，用于离子发生元件，其特征在于，所述扁平电极(4)包括环形电极结构(7)，其中，在所述环形电极结构(7)的至少一部分的内部相应地设置金属氧化物层(23)。
2.根据权利要求1所述的扁平电极，其特征在于，所述环形电极结构(7)由催化活性地裂解臭氧的电极材料制成。
3.根据权利要求2所述的扁平电极，其特征在于，所述环形电极结构(7)由铂或钯制成。
4.根据权利要求2或3所述的扁平电极，其特征在于，所述环形电极结构(7)分别由电介质覆盖件(11)覆盖，使得等离子体主要形成在所述环形电极结构(7)的内部。
5.一种离子发生元件，用于通过电离电压生成离子，其特征在于，所述离子发生元件(1)具有根据权利要求1至4中任一项所述的扁平电极(4)及接地电极(8)。
6.根据权利要求5所述的离子发生元件，其特征在于，所述接地电极(8)设置为线形。
7.根据权利要求5或6所述的离子发生元件，其特征在于，所述接地电极(8)由电阻合金制成。
8.一种电离装置，用于处理气流，其特征在于，所述电离装置包括：送风连接，其用于将气流送入所述电离装置；根据权利要求5或6所述的离子发生元件(1)，其通过电离电压电离所述气流的空气成分；以及回风连接，其用于将处理过的气流从所述电离装置送回。
9.一种通风设备，其特征在于，所述通风设备具有根据权利要求8所述的电离装置。
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