專利名稱：用于產(chǎn)生離子的陶瓷電極結(jié)構(gòu)和使用它的離子發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生離子的陶瓷電極結(jié)構(gòu)和使用該陶瓷電極結(jié)構(gòu)的離子發(fā)生裝置，更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生離子的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其被設(shè)計成具有改進的電極結(jié)構(gòu)，從而增強離子發(fā)生裝置的性能，以及使用該陶瓷電極結(jié)構(gòu)的離子發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
離子發(fā)生裝置應(yīng)用于空氣清潔器、空調(diào)器、加濕器等。
一般來說，當(dāng)交流電流施加到離子發(fā)生裝置時，離子發(fā)生裝置產(chǎn)生正離子和負離子，生成羥基(OH)或過氧化氫(H2O2)。接著，這些元素被附加于細菌，導(dǎo)致細菌氧化或產(chǎn)生臭氧，從而殺滅細菌。
日本專利公開出版物2003-36954公開了一種應(yīng)用于傳統(tǒng)離子發(fā)生裝置的陶瓷電極結(jié)構(gòu)。盡管該文獻的裝置具有改進的結(jié)構(gòu)以便僅僅有效地產(chǎn)生據(jù)說對健康具有積極作用的負離子，然而高頻AC(交流)電壓施加到裝置的放電電極和感應(yīng)電極，從而產(chǎn)生大量的臭氧。此外，需要進一步提高離子發(fā)生性能。
發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述和其它問題作出了本發(fā)明，本發(fā)明的一個方面是提供一種用于產(chǎn)生離子的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其被設(shè)計為具有改進的電極結(jié)構(gòu)以進一步提高離子發(fā)生性能，并通過對陶瓷電極結(jié)構(gòu)施加矩形脈沖電壓來抑制臭氧的產(chǎn)生，以及使用該陶瓷電極結(jié)構(gòu)的離子發(fā)生裝置。
本發(fā)明的其它方面和/或優(yōu)點部分將在以下的說明中闡述，部分從說明中顯而易見，或者可通過實施本發(fā)明而得知。
根據(jù)本發(fā)明，這些和/或其它方面通過提供一種用于產(chǎn)生離子的陶瓷電極結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，所述陶瓷電極結(jié)構(gòu)包括放電電極；感應(yīng)電極；和位于放電電極和感應(yīng)電極之間的陶瓷介電層，其中感應(yīng)電極的面積是放電電極的面積的2-3.5倍。
所述陶瓷電極結(jié)構(gòu)還包括陶瓷板，用于牢固地安裝感應(yīng)電極，所述放電電極的面積可為陶瓷板的面積的10-20％。
所述放電電極可包括構(gòu)成電極線的圖案框、用于施加電壓的電極部分和至少一個放電針。
所述放電針的長度可為圖案框的厚度的1或2倍，所述放電針可具有40-60度的頂錐角。
所述圖案框可具有0.5-1mm的厚度。
在放電針的遠端和感應(yīng)電極的遠端之間的水平距離可為1.1-2.5mm。
所述圖案框可具有這樣的幾何形狀，其中多邊形互相鄰接。
所述電極可具有20-40pF的電容。
在穩(wěn)定狀態(tài)下施加到電極上的高壓大于初始施加到電極上的操作電壓。
所述高壓是操作電壓的1.2-1.5倍。
根據(jù)另一個方面，離子發(fā)生裝置包括具有多個電極的電極結(jié)構(gòu)，用于通過等離子放電產(chǎn)生離子；和矩形脈沖發(fā)生部分，用于對多個電極施加高壓矩形脈沖，其中所述多個電極包括放電電極和感應(yīng)電極，所述感應(yīng)電極的面積是放電電極的面積的2-3.5倍。
施加到電極的矩形脈沖電壓在穩(wěn)態(tài)下可高于初始狀態(tài)下的電壓。
通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例的描述，本發(fā)明的上述和/或其它方面和優(yōu)點將變得更加明顯和更易于理解。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個典型實施例的用于產(chǎn)生離子的陶瓷電極結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2是平面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個典型實施例的陶瓷電極結(jié)構(gòu)的一部分；圖3a-3e示出了在實驗中使用的放電電極的模型D1-D5；
圖4中的表示出了用于圖3a-3e的實驗中的陶瓷電極結(jié)構(gòu)的尺寸及其實驗結(jié)果；圖5和6是描繪圖4的實驗結(jié)果的圖形表示；圖7示出了符合本發(fā)明的感應(yīng)電極的另一個典型實施例；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的離子發(fā)生裝置；和圖9示出了使用根據(jù)本發(fā)明實施例的離子發(fā)生裝置殺滅細菌的操作。
具體實施例方式
以下將詳細說明本發(fā)明的實施例，其例子在附圖中示出，其中相同的附圖標記在全文中表示相同的元件。以下對實施例的描述旨在參照
本發(fā)明，而不是為了以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個典型實施例的用于產(chǎn)生離子的電極結(jié)構(gòu)1包括陶瓷涂層2、放電電極4、陶瓷介電層3、感應(yīng)電極6和陶瓷板5，它們按照上述順序從上到下層疊。覆蓋放電電極4的陶瓷涂層2保護放電電極4的表面，陶瓷絕緣層3設(shè)置在放電電極4和感應(yīng)電極6之間，從而使放電電極4和感應(yīng)電極6互相絕緣。
圖2的平面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個典型實施例的陶瓷電極結(jié)構(gòu)的一部分。
參照圖2，感應(yīng)電極6被牢固地安裝在陶瓷板5上，并在其上部安裝有對應(yīng)感應(yīng)電極6的放電電極4。由于放電電極4和感應(yīng)電極6用電導(dǎo)體鎢印刷，因此施加到電極兩端的高壓引起電暈放電，從而產(chǎn)生離子。放電電極4包括構(gòu)成具有幾何形狀的電極線的圖案框4c、在圖案框4c的一側(cè)上形成的電極部分4a和多個放電針4b。
與決定離子發(fā)生效率的放電電極4有關(guān)的各個部件將在下面進行描述。首先，放電電極4的面積是陶瓷板5的面積5a×5b的10-20％。圖案框4c具有0.5-1.0mm的厚度。每個放電針4b的長度是圖案框厚度的1到2倍，并具有40-60度的頂錐角。在每個最外側(cè)放電針4b的遠端和感應(yīng)電極6的遠端之間的水平距離4e是1.1-2.5mm。此外，圖案框4c具有如下幾何形狀，其中多邊形互相鄰接，并形成有多個放電針4b。
同時，關(guān)于圖3a所示的第一模型D1、圖3b所示的第二模型D2、圖3c所示的第三模型D3、圖3d所示的第四模型D4以及圖3e所示的第五模型D5，進行實驗以說明感應(yīng)電極與放電電極的面積比與離子發(fā)生效率之間的關(guān)系、陶瓷板的總面積、感應(yīng)電極與放電電極的面積比與離子發(fā)生效率之間的關(guān)系、放電電極4的面積、感應(yīng)電極6的面積以及離子發(fā)生效率之間的關(guān)系，以及初始施加到電極上的操作電壓、在穩(wěn)定狀態(tài)下施加到電極的高壓和離子發(fā)生效率之間的關(guān)系，等等，實驗結(jié)果在圖4-6中示出。
根據(jù)實驗結(jié)果，第四模型D4和第五模型D5顯示了顯著提高的離子發(fā)生效率。作為共同應(yīng)用于模型D4和模型D5的條件，放電電極具有40-80mm2的面積，感應(yīng)電極與放電電極的面積比為2-3.5。初始施加到電極的操作電壓為2.4KV或以上，高壓為3.0KV或以上。優(yōu)選較低的操作電壓，高壓是所述操作電壓的1.2-1.5倍。
如圖7所示，如果槽6b形成在板狀感應(yīng)電極6的主體6a上，則感應(yīng)電極6可被用作優(yōu)選的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，只要感應(yīng)電極6滿足上述條件。
如圖8所示，具有如上結(jié)構(gòu)的陶瓷電極結(jié)構(gòu)1可被應(yīng)用于離子發(fā)生裝置。
離子發(fā)生裝置包括支撐板11、位于支撐板11一側(cè)的陶瓷電極結(jié)構(gòu)1、位于支撐板11另一側(cè)的針狀電極12、連接到電導(dǎo)線的矩形脈沖發(fā)生部分14，所述電導(dǎo)線分別連接到陶瓷電極結(jié)構(gòu)1的放電電極4和感應(yīng)電極6，以及包括連接到針狀電極12和接地的另一電導(dǎo)線的直流電源裝置13。
直流電源裝置13將預(yù)定的DC電力(DC 12V)供給矩形脈沖發(fā)生部分14。這時，矩形脈沖發(fā)生部分14將直流電源轉(zhuǎn)換成矩形脈沖電壓，并升高(boost)矩形脈沖電壓。接著，矩形脈沖發(fā)生部分14通過導(dǎo)線在放電電極4和感應(yīng)電極6之間施加升高的高壓矩形脈沖。當(dāng)高壓矩形脈沖被施加到陶瓷電極結(jié)構(gòu)1上時，抑制了臭氧的產(chǎn)生。接著，直流電發(fā)生部分13將直流電源的極性改變?yōu)樨摌O性，同時升高直流電，并將負極性的被升高直流電施加到針狀電極12上。
在高壓矩形脈沖被施加到陶瓷電極結(jié)構(gòu)1的情況下，并且直流電源被施加到針狀電極12上時，如圖9所示，氫離子H+在陶瓷電極結(jié)構(gòu)1處產(chǎn)生，電子和過氧離子O2-在針狀電極12處產(chǎn)生。在陶瓷電極結(jié)構(gòu)1處產(chǎn)生的氫離子H+和從針狀電極12放出的電子起反應(yīng)，生成氫原子。
這樣，當(dāng)氫原子和過氧離子O2-被形成時，形成過氧氫自由基(O-O-H)。過氧離子O2-的電子被細菌的靜電偏移。過氧氫自由基從表示細菌的細胞膜的結(jié)構(gòu)組份的蛋白質(zhì)中取走氫原子，從而形成水。被取走氫原子的細胞膜的蛋白質(zhì)分子被破壞，細胞膜也被破壞，從而進行消毒。
從上面的描述中很明顯，根據(jù)本發(fā)明的實施例，陶瓷電極結(jié)構(gòu)具有改進的形狀，提高了離子發(fā)生效率，從而顯著增加離子發(fā)生性能，高壓矩形脈沖被施加到陶瓷電極結(jié)構(gòu)上，從而有效地抑制臭氧的發(fā)生。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的典型實施例特別示出和描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，在不偏離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的情況下可對這些實施例進行改變，其范圍限定在權(quán)利要求及其等同物中。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生離子的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，包括放電電極；感應(yīng)電極；和位于放電電極和感應(yīng)電極之間的陶瓷介電層，其中感應(yīng)電極的面積是放電電極的面積的2-3.5倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述陶瓷電極結(jié)構(gòu)還包括陶瓷板，用于牢固地安裝感應(yīng)電極，所述放電電極的面積是陶瓷板的面積的10-20％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述放電電極包括構(gòu)成電極線的圖案框、用于施加電壓的電極部分和至少一個放電針。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述放電針的長度為圖案框的厚度的1或2倍，所述放電針具有40-60度的頂錐角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述圖案框具有0.5-1mm的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，在放電針的遠端和感應(yīng)電極的遠端之間的水平距離為1.1-2.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述圖案框具有這樣的幾何形狀，其中多邊形互相鄰接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電極具有20-40pF的電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，在穩(wěn)定狀態(tài)下施加到電極上的高壓大于初始施加到電極上的操作電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述高壓是操作電壓的1.2-1.5倍。
11.一種離子發(fā)生裝置，包括具有多個電極的電極結(jié)構(gòu)，用于通過等離子放電產(chǎn)生離子；和矩形脈沖發(fā)生部分，用于對多個電極施加具有矩形脈沖的高壓，其中所述多個電極包括放電電極和感應(yīng)電極，所述感應(yīng)電極的面積是放電電極的面積的2-3.5倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的離子發(fā)生裝置，其特征在于，施加到電極的矩形脈沖電壓在穩(wěn)態(tài)下高于初始狀態(tài)下的電壓。
全文摘要
一種陶瓷電極結(jié)構(gòu)，其被設(shè)計為具有改進的電極結(jié)構(gòu)，其中感應(yīng)電極的面積大于放電電極的面積。高壓矩形脈沖被施加到改進的陶瓷電極結(jié)構(gòu)上，從而提高了離子發(fā)生效率，并有效地抑制了臭氧的產(chǎn)生。
文檔編號H01T19/00GK1728481SQ20051000838
公開日2006年2月1日 申請日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
發(fā)明者樸來垠, 河恩珠, 權(quán)埈鉉 申請人:三星電子株式會社