一种家用电器、交变电极杀菌装置及杀菌元件的制作方法

本实用新型属于杀菌设备技术领域，具体地说，是涉及一种家用电器、交变电极杀菌装置及杀菌元件。

背景技术：

现有家用电器，例如：热水器、饮水机、洗衣机、果蔬清洗机、冰箱、空调等，由于具有富水环境或积垢环境，存在细菌等微生物大量滋生的问题。以热水器为例，其储水内胆中的细菌菌落总数可高达10³-10⁵ CFU/mL，细菌滋生会危害人体健康，引起皮肤过敏、哮喘、肺结核等病症。

当前，在水体和空气等流体的细菌去除方面，公知的电极杀菌方法是采用直流电电源对一对电极分别施加正负高电压，利用正电极与负电极之间的电场梯度或电极上的电脉冲击穿细菌细胞膜使细菌死亡，其弊端主要有： 1、高电压耗能，对人体安全具有危害性；2、高电压下的金属电极在水体环境中会发生阳极溶解，向水体中释放重金属离子，危害人体健康和环境；3、高电压下水会发生电解，生成氢气和氧气，对于热水器等密闭环境存在爆炸等安全风险；4、极性恒定的电极表面易沉积死亡的细菌，显著降低杀菌效率；5、结构复杂。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种家用电器、交变电极杀菌装置及杀菌元件，解决了电极溶解、表面沉积死亡细菌的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种交变电极杀菌元件，包括电源、电源控制模块和两个平行且具有一定间距的电极，所述电极表面形成分立芒刺结构，所述电极上具有若干通孔；两个所述电极分别与所述电源的正极、负极连接，所述电源控制模块用于定时切换所述电源施加在两个所述电极上的极性。

如上所述的交变电极杀菌元件，所述电源施加在所述电极上的电压≤1V，所述电源控制模块控制所述电源施加在两个所述电极上的极性的切换频率为1-50Hz。在交变电极杀菌装置工作过程中，电极两端的最大电源仅为1V，小于水的氧化还原电位，不存在气体生成，对密闭体系不会造成安全隐患。

如上所述的交变电极杀菌元件，两个所述电极之间的间距为1-100mm。

如上所述的交变电极杀菌元件，所述通孔的孔径尺寸在50μm-500μm之间，孔隙率为95%-97%，单位英寸长度上的平均孔数为100-150。

如上所述的交变电极杀菌元件，所述电极为泡沫电极，所述泡沫电极包括基体及其表面形成的分立芒刺结构，所述基体和分立芒刺结构具有导电性。

本实用新型还提出了一种交变电极杀菌装置，所述交变电极杀菌装置包括杀菌容器和上述的杀菌元件，所述杀菌元件的电极位于所述杀菌容器内。

如上所述的交变电极杀菌装置，所述杀菌容器包括进口和出口，待杀菌流体从所述进口进入所述杀菌容器，并从所述出口流出，所述待杀菌流体的流动方向与所述电极垂直。

本实用新型还提出了一种家用电器，所述家用电器包括上述的交变电极杀菌装置。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型交变电极杀菌元件的电源控制模块用于定时切换电源施加在两个电极上的极性，在该交变电场的作用下，电极为阳极时，金属将有发生阳极氧化和溶解的倾向，电极上的金属原子会被氧化但来不及释放到流体环境中，电极极性在短时间内进行切换，电极从阳极变为阴极，使电极氧化后的金属原子又被快速还原为金属原子。其益处在于：1、避免重金属离子对流体的污染；2、保证电极结构的稳定性；3、保持电极表面清洁度，不会沉积死亡的细菌。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例的附图。

图1是本实用新型具体实施例交变电极杀菌装置的示意图。

图2是本实用新型具体实施例杀菌元件的部分结构示意图。

图3是本实用新型具体实施例电极的微观结构示意图。

图中，

1、电极；11、分立芒刺结构；12、通孔；

2、电源；3、电源控制模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图3所示，本实施例提出了一种交变电极杀菌元件，包括电源2、电源控制模块3和两个平行且具有一定间距的电极1。其中，电极1表面形成分立芒刺结构11，电极1上具有若干通孔12。两个电极1分别与电源2的正极、负极连接，电源控制模块3用于定时切换电源2施加在两个电极1上的极性。电极1与电源2的正极连接时，作为阳极，电极1与电源2的负极连接时，作为阴极。本实施例的电源控制模块定时切换电源施加在两个电极上的极性，因而，在两个电极1之间形成交变电场，在该交变电场的作用下，电极为阳极时，金属将有发生阳极氧化和溶解的倾向，电极上的金属原子会被氧化但来不及释放到流体环境中，电极极性便在短时间内进行切换，电极从阳极变为阴极，使电极氧化后的金属原子又被快速还原为金属原子。因而，本实施例可以避免重金属离子对流体的污染；保证电极结构的稳定性；保持电极表面清洁度，不会沉积死亡的细菌。

其中，电源2施加在电极1上的电压≤1V。电极1表面带有纳米级分立芒刺结构11，纳米级分立芒刺结构11能够显著增强电极1之间电场的强度。两片电极1通过导线与低压电源2连接，通电后，纳米级分立芒刺结构11的尖端可形成高压，两片电极1之间的电场强度可以达到电穿孔效应所需电场强度，进而可杀灭待杀菌流体中的细菌等微生物。由于水电解生成氢气和氧气的直流电压≥1.24V，电源2正负电极之间的电压高于此值时将会大量生成气体，对于封闭管道或容器带来安全风险。因此，本实施例电源2施加在电极1上的电压≤1V可完全避免水电解。

由于绝大多数的细菌其表面带有负电荷，若电源2采用直流电压给电极1供电，则阳极电极表面易沉积细菌，进而影响杀菌电极1结构的性能；除此之外，由于电极1具有导电性，非贵金属材质的金属电极1接电源2的正极后会导致金属溶解，Cu、Ni等重金属的溶解会污染水，进而影响人体健康。因而，本实施例中，电源控制模块3控制电源2施加在两个电极1上的极性的切换频率为1-50Hz。电极1为阳极时，金属将有发生阳极氧化和溶解的倾向，但由于电极极性在短时间内进行切换，有被氧化和溶解倾向的金属原子又重新被还原，因此，本实施例可以保持电极结构的稳定性和使用安全性，同时电极结构表面不易沉积大量的死亡细菌。

在本实施例中，两个电极1之间的间距为1-100mm，以保证两个电极1形成的电场强度足够，从而保证灭菌效果。

其中，通孔12的孔径尺寸在50μm-500μm之间，孔隙率为95%-97%，单位英寸长度上的平均孔数为100-150。

供电后，两个平行的电极1之间形成交变电场，待杀菌流体依次穿过其中一个电极、交变电场、另一个电极，待杀菌流体流动方向与电场方向平行。图1中箭头方向即为流体流动方向。

电极1为泡沫电极，泡沫电极包括基体及其表面形成的分立芒刺结构11，基体和分立芒刺结构11具有导电性。

实验证明，本实施例杀菌元件可以有效杀灭流体中的微生物，杀灭率高达99.9%，并且体积小、能耗小、安全性能高。

基于上述杀菌元件的设计，本实施例还提出了一种交变电极杀菌装置，交变电极杀菌装置包括杀菌容器和杀菌元件，杀菌元件的电极位于杀菌容器内。

其中，杀菌容器包括进口和出口，待杀菌流体从进口进入杀菌容器，并从出口流出，待杀菌流体的流动方向与电极垂直，也即待杀菌流体的流动方向与电极的电场方向平行。

其中，交变电极杀菌装置可广泛应用于水、气环境杀菌消毒设备。

本实施例还提出了一种家用电器，家用电器包括上述的交变电极杀菌装置。其中，家用电器可以是热水器、饮水机、洗衣机、果蔬清洗机、冰箱、空调等。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。