超氧空气净化器的制作方法

本发明涉及空气净化领域，具体说，涉及一种超氧空气净化器。

背景技术：

人类生活居住的环境经常含有对人体健康不利的物质。例如，新装修房内的空气中常含有甲醛、甲苯等致癌物质以及刺激性的能破坏人体粘膜的氨气等；生活工作环境中常产生异味，常有二手烟、灰尘等有害颗粒物。敏感体质人群对环境中的花粉、pm2.5颗粒等敏感，经常有季节性鼻炎困扰；老人、小孩、体弱的人等易受环境中的细菌、病毒等的侵害。大量的困倦疲乏、睡眠困难、代谢紊乱失调等亚健康人群因环境欠佳而备受煎熬。因此，改善环境质量一直是人们努力的目标。

传统的空气净化器通常采用物理方法、化学方法或其组合方法来实现空气净化。例如通过吸附、过滤有害物质来净化空气；通过消毒液杀灭细菌病毒。这些方法要么存在有害物质会重新释放到空气中的情况，要么对人体和环境有一定的伤害。另外，传统的净化器通常需要补充或更换耗材，而且更换或处理用过的耗材有可能导致二次污染。

超氧(也称臭氧，其分子式为o3)能迅速破坏细菌、病毒以及未萌动的孢子，还可以祛除甲醛、苯类、二手烟以及其他异味。而且，超氧在空气中的半衰期为几十分钟，最终将还原成清洁的氧气，无毒无害。

传统超氧净化器通过直接释放超氧分子进行空气净化。然而其缺点是时效性较差，即传统超氧净化器所释放的超氧分子在20-25分钟内就会还原为氧气，因而不能对空气中的细菌病毒、异味颗粒等进行充分而有效的净化。

技术实现要素：

本发明就是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是，提供一种超氧空气净化器，使得超氧的半衰期大大增加，从而使超氧的时效性增加，另外，还使得超氧的活性增强，因此，就可以使空气中的细菌病毒、异味颗粒等得到充分而有效的净化。

为了实现上述目的，本发明提供一种超氧空气净化器，其包括：超氧提供装置，用于提供超氧分子和/或超氧离子；水雾提供装置，用于提供水雾；以及混合区域，接收所述超氧提供装置所提供的超氧分子和/或超氧离子，并接收所述水雾提供装置所提供的水雾，其中，所述混合区域中的所述超氧分子和/或超氧离子与所述水雾进行混合，并且混合产物经所述混合区域的出口释放到所述超氧空气净化器的外部。通过将超氧与水雾混合形成超氧水合物，可以使超氧的半衰期增加到103分钟，从而使超氧的时效性增加，因此，就可以使空气中的细菌病毒、异味颗粒等得到充分而有效的净化。

优选地，在本发明所述的超氧空气净化器中，所述超氧提供装置可以为离子增强超氧发生器。该离子增强超氧发生器包括：第一电子发射极，与第一低电位连接；栅极，与高电位连接，所述高电位高于所述第一低电位；第一磁场区域，设置在所述第一电子发射极与所述栅极之间；电离区域，位于所述栅极附近；超氧发生器，用于主要产生超氧分子。所述第一磁场区域的磁力线周期性地改变方向。所述第一电子发射极所发射的电子在所述第一磁场区域的磁力线的约束下朝向所述栅极加速，并进入所述电离区域。所述超氧发生器产生的超氧分子被引入所述电离区域，并与所述电离区域中的电子碰撞而发生电离，形成超氧离子。所述超氧离子被引出所述离子增强超氧发生器。

进一步优选地，所述离子增强超氧发生器还可以包括：第二电子发射极，设置为使得所述栅极位于所述第一电子发射极和所述第二电子发射极之间，所述第二电子发射极与第二低电位连接，其中，所述高电位高于所述第二低电位；第二磁场区域，设置在所述第二电子发射极与所述栅极之间。其中，所述第二磁场区域的磁力线与所述第一磁场区域的磁力线相对且方向相反，并且周期性地同步改变方向。

本发明所述的离子增强超氧发生器能高效率地产生超氧离子，超氧离子与水雾结合形成的水合超氧离子的活性更强，因而能够更有效地净化空气。

此外，所述离子增强超氧发生器还可以包括气流引导装置，该气流引导装置设置为使得在一定时间内，引入所述电离区域的超氧的数量大于引出所述电离区域的超氧的数量。为此，所述离子增强超氧发生器的系统电源被周期性地断开和周期性地接通。从而既增加了超氧离子的产生效率，又保证所述离子增强超氧发生器中超氧浓度的动态平衡，因此，本发明所述的超氧空气净化器可全天使用，超氧不存在浓度积累递增问题，不会有不适感。

优选地，所述离子增强超氧发生器还可以包括两端开口的柱状空腔，其中，所述第一磁场区域位于所述柱状空腔的上部，所述第二磁场区域位于所述柱状空腔的下部，所述栅极位于所述柱状空腔的中部。所述超氧发生器位于所述柱状空腔的下方，其产生的超氧分子被引入所述柱状空腔中，并在所述电离区域电离后形成超氧离子，超氧离子被引出到所述柱状空腔的上方。

进一步优选地，所述离子增强超氧发生器还可以包括气流引导装置，该气流引导装置设置为使得在一定时间内，引入所述柱状空腔的超氧的数量大于引出所述柱状空腔的超氧的数量。其中，所述气流引导装置可以为风扇，该风扇可以设置在所述柱状空腔的中部。进一步，所述风扇的表面可以与所述栅极一体形成。

从上面的描述和实践可知，本发明所述的超氧空气净化器所释放的超氧水合物能大大提高超氧的半衰期，使其长达103分钟，从而使超氧的时效性增加，另外，水合超氧离子的活性更强，因此，可以使空气中的细菌病毒、异味颗粒等得到充分而有效的净化。

当本发明所述的超氧空气净化器所释放的超氧离子o3^-的浓度在0.035-0.095ppm范围内时，实验表明，20分钟内，在80-110平方米的房间中，灭菌率可达99.99％，比普通净化器的灭菌速度快600倍；h1n1病毒的去除率可达99.99％；甲醛、甲苯等有害气体的去除率可达98.56％。

本发明所述的超氧空气净化器具有高效、高洁净、方便、经济、高速、安全的优点。除了利用空气和水之外，不需要其他辅助材料或添加剂，因此不存在任何残留物，且没有二次污染问题。超氧消灭细菌病毒彻底，而且有很强的除霉除臭功能。另外，安全浓度的超氧对人体有益，可对呼吸道疾病有预防和辅助治疗的作用。本发明所述的超氧空气净化器可全天使用，超氧不存在浓度积累递增问题，不会有不适感。

附图说明

图1为原理示意图，示出了本发明所述的超氧空气净化器的结构；

图2为原理示意图，示出了本发明的一个优选实施例所述的超氧空气净化器的结构；

图3为原理示意图，示出了本发明的一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器的另一种结构；

图4为曲线图，示出了图3所示的离子增强超氧发生器中的电子发射极所发射的电子的势能随位置的变化；

图5a、图5b为示意图，分别示出了图3所示的离子增强超氧发生器中的第一磁场区域和第二磁场区域中的磁场的第一状态和第二状态；

图6为原理示意图，示出了本发明的又一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器的结构；

图7为原理示意图，示出了本发明的再一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器的结构；

图8为结构示意图，示出了本发明的又一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器的结构；

图9为结构示意图，示出了本发明的另一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器的结构；

图10为结构示意图，示出了本发明所述的超氧空气净化器中的超氧发生器的一种结构。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的超氧空气净化器以及其中使用的离子增强超氧发生器的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。在本说明书及其附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

在下面结合实施例对本发明的描述中，“超氧分子”也称为臭氧分子(其化学式为o3)。“超氧离子”指超氧分子电离后所形成的离子，一般地，超氧离子中大部分为超氧负离子(其化学式为o3^-)，也有小部分为超氧正离子(其化学式为o3⁺)，用o3^-简略地指代超氧离子。“超氧”指超氧分子和超氧离子的混合物。“超氧发生器”主要产生超氧分子，也可能产生少量的超氧离子。“离子增强超氧发生器”可以提供大量的超氧离子，其中也会混有部分超氧分子。

图1为原理示意图，示出了本发明所述的超氧空气净化器的结构。如图1所示，本发明所述的超氧空气净化器100包括：超氧提供装置p、水雾提供装置w、以及混合区域m。超氧提供装置p用于提供超氧分子和/或超氧离子(o3/o3^-)。水雾提供装置w用于提供水雾。混合区域m接收超氧提供装置p所提供的超氧分子和/或超氧离子(o3/o3^-)，并接收水雾提供装置w所提供的水雾，其中，混合区域m中的超氧分子和/或超氧离子(o3/o3^-)与水雾进行混合，并且混合产物(超氧水合物)经混合区域m的出口释放到超氧空气净化器100的外部。

超氧空气净化器100还可以包括传感器s，传感器s可以设置在混合区域m的出口附近，用于探测超氧分子和/或超氧离子的浓度。超氧空气净化器100可以根据传感器s的反馈信号来调节其所释放的超氧分子和/或超氧离子的浓度。优选地，本发明所述的超氧空气净化器100所产生的超氧离子o3^-的浓度可以在0.035-0.095ppm范围内。

图2为原理示意图，示出了本发明的一个优选实施例所述的超氧空气净化器的结构。如图2所示，本发明的一个优选实施例所述的超氧空气净化器200与图1所示的超氧空气净化器100的区别在于，超氧空气净化器200中的超氧提供装置p为离子增强超氧发生器p10。离子增强超氧发生器p10包括第一电子发射极e1、栅极g、第一磁场区域b1、电离区域a和超氧发生器x。

具体说，第一电子发射极e1用于发射电子，另外，第一电子发射极e1可以与第一低电位vl1连接。

栅极g用于收集电子。另外，栅极g可以与高电位vh连接，高电位vh高于第一低电位vl1。例如，第一低电位vl1可以为7kv，高电位vh可以为10kv。

第一磁场区域b1设置在第一电子发射极e1与栅极g之间，优选地，第一磁场区域b1的磁力线可以在指向栅极g和背向栅极g之间周期性地改变方向。

电离区域a形成在栅极g附近。第一电子发射极e1所发射的电子e^-进入第一磁场区域b1后绕磁力线做螺旋运动，从而受到第一磁场区域b1中的磁场约束。同时这些电子e^-在第一电子发射极e1与栅极g之间的电场作用下朝着栅极g做加速运动，并进入电离区域a。

超氧发生器x用于主要产生超氧分子o3。超氧发生器x可以为，例如，低温等离子体超氧发生器。

当超氧空气净化器200工作时，超氧发生器x产生的超氧分子被引入电离区域a，并与电离区域a中的电子碰撞而发生电离，形成超氧离子o3^-，最终，形成的超氧离子o3^-被引出离子增强超氧发生器p10。另外，引出离子增强超氧发生器p10的，还有一部分未发生电离的超氧分子o3。

图3为原理示意图，示出了本发明的一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器的另一种结构。图3所示的离子增强超氧发生器p20相对于图2中的离子增强超氧发生器p10的不同之处在于，离子增强超氧发生器p20除了包括第一电子发射极e1、栅极g、第一磁场区域b1、电离区域a和超氧发生器x外，还包括第二电子发射极e2和第二磁场区域b2。

具体说，第二电子发射极e2用于发射电子，其设置使得栅极g位于第一电子发射极e1和第二电子发射极e2之间，第二电子发射极e2与第二低电位vl2连接，其中，高电位vh高于第二低电位vl2，而第二低电位vl2与第一低电位vl1可以相同，也可以不同。

第二磁场区域b2设置在第二电子发射极e2与栅极g之间。第二磁场区域b2的磁力线与第一磁场区域b1的磁力线相对且方向相反，并且周期性地同步改变方向。

第一电子发射极e1所产生的电子e^-受到第一磁场区域b1中的磁场约束，同时这些电子e^-在第一电子发射极e1与栅极g之间的电场作用下朝着栅极g做加速运动。当这些电子的一部分穿过电离区域a进入第二磁场区域b2并远离栅极g时，其受到第二磁场区域b2中的磁场约束，并在第二电子发射极e2与栅极g之间的电场作用下背着栅极g做减速运动。如此往复，从而部分电子就以栅极g为中心进行振荡。

图4为曲线图，示出了图3所示的离子增强超氧发生器p20中的电子发射极所发射的电子的势能随位置的变化。如图4所示，电子可以在图4曲线所示的势阱(阱底势能umin，阱沿势能umax)中往复振荡。根据同样道理，第二电子发射极e2产生的部分电子同样也可以栅极g为中心进行振荡。因此，在栅极g周围就汇聚了更多的高速电子，从而形成更高效的电离区域a。

另外，实验发现，当第二磁场区域b2的磁力线与第一磁场区域b1的磁力线相对且方向相反，并且周期性地同步改变方向时，超氧分子的电离效率大幅增加。图5a、图5b为示意图，分别示出了图3所示的离子增强超氧发生器p20中的第一磁场区域b1和第二磁场区域b2中的磁场的第一状态和第二状态。当第一磁场区域b1和第二磁场区域b2中的磁场在所示第一状态(图5a)和所示第二状态(图5b)之间周期性的变换时，超氧分子的电离效率大幅增加。这可能是由于磁场方向的急剧改变导致电子旋转状态的急剧改变，从而进一步使得电子与超氧分子的碰撞效率大幅提高。

在图3所示的离子增强超氧发生器p20中，超氧发生器x位于第二磁场区域b2的下方，其产生的超氧可以经第二磁场区域b2引入电离区域a。电离后的超氧离子o3^-和少量未电离的超氧分子o3可以经第一磁场区域b1引出离子增强超氧发生器p20。

实验表明，本发明所述的超氧空气净化器所释放的超氧水合物能大大提高超氧的半衰期，使其长达103分钟，从而使超氧的时效性增加，另外，水合超氧离子的活性更强，因此，就可以使空气中的细菌病毒、异味颗粒等得到充分而有效的净化。

当本发明所述的超氧空气净化器所释放的超氧离子o3^-的浓度在0.035-0.095ppm范围内时，实验表明，20分钟内，在80-110平方米的房间中，灭菌率可达99.99％，比普通净化器的灭菌速度快600倍；h1n1病毒的去除率可达99.99％；甲醛、甲苯等有害气体的去除率可达98.56％。

以上根据图2-5描述了本发明所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器的结构和工作原理。然而本发明不限于此。

图6为原理示意图，示出了本发明的又一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器p30的结构。

图6所示的离子增强超氧发生器p30与图3所示的离子增强超氧发生器p20的不同之处在于，在离子增强超氧发生器p30中，超氧发生器x产生的超氧可以不经第二磁场区域b2引入电离区域a中，而电离区域a中产生的超氧离子o3^-也可以不经第一磁场区域b1引出离子增强超氧发生器p30。

图7为原理示意图，示出了本发明的再一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器p40的结构。在图7中，省略了超氧发生器x。

图7所示的离子增强超氧发生器p40相对于图3中的离子增强超氧发生器p20的不同之处在于，离子增强超氧发生器p40除了包括第一电子发射极e1、第二电子发射极e2、第一磁场区域b1、第二磁场区域b2、栅极g、电离区域a和超氧发生器x外，还包括第三电子发射极e3和第三磁场区域b3。

具体说，第三电子发射极e3用于发射电子，其可以与第三低电位vl3连接，高电位vh高于第三低电位vl3，而第三低电位vl3与第一低电位vl1或第二低电位vl2可以相同，也可以不同。

第三磁场区域b3设置在第三电子发射极e3与栅极g之间。第三磁场区域b3的磁力线周期性地改变方向。

第三电子发射极e3所发射的电子在第三磁场区域b3的磁力线的约束下朝向栅极g加速，并进入电离区域a。第三电子发射极e3和第三磁场区域b3的设置可以进一步提高电离区域a的电离效率。

图8为结构示意图，示出了本发明的又一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器p50的结构。图8中，省略了超氧发生器x。

图8所示的离子增强超氧发生器p50与图7所示的离子增强超氧发生器p40的不同之处在于，离子增强超氧发生器p50除了包括第一电子发射极e1、第二电子发射极e2、第三电子发射极e3、第一磁场区域b1、第二磁场区域b2、第三磁场区域b3、栅极g、电离区域a和超氧发生器x外，还包括第四电子发射极e4和第四磁场区域b4。

第四电子发射极e4用于发射电子，其设置使得栅极g位于第三电子发射极e3和第四电子发射极e4之间，第四电子发射极e4与第四低电位vl4连接，其中，高电位vh高于第四低电位vl4，而第四低电位vl4与第一低电位vl1、第二低电位vl2、第三低电位vl3可以相同，也可以不同。

第四磁场区域b4设置在第四电子发射极e4与栅极g之间。第四磁场区域b4的磁力线与第三磁场区域b3的磁力线相对且方向相反，并且周期性地同步改变方向。

在图8所示的离子增强超氧发生器p50中，第三电子发射极e3和第四电子发射极e4构成的电子发射极对，与第一电子发射极e1和第二电子发射极e2构成的电子发射极对类似。具体不再赘述。由于另外增加了一对电子发射极e3、e4，因此，可以进一步增加电离区域a中的电离效率。

另外，在图2-3、图6-8所示的离子增强超氧发生器p10-p50中，还可以包括气流引导装置(未示出)，例如风扇，该气流引导装置设置为使得在一定时间内，引入电离区域a的超氧的数量大于引出电离区域a的超氧的数量。

本发明所述的离子增强超氧发生器中，由于引入电离区域a的超氧的数量可以大于引出电离区域a的超氧的数量，因而在一定的时间内，电离区域a中的超氧的浓度会逐渐增加，从而使得超氧的电离效率更大。

然而，电离区域a中的超氧浓度的增加不能无限进行，因此，本发明所述的离子增强超氧发生器的系统电源被周期性地断开和周期性地接通。

当本发明所述的离子增强超氧发生器的系统电源断开时，电离区域a消失，且其中的超氧会逐渐散去，而当该系统电源重新接通时，电离区域a重新形成，且其中的超氧浓度会逐渐增大，如此反复，从而保证所述离子增强超氧发生器中超氧浓度的动态平衡。

下面结合图9更具体地描述本发明的离子增强超氧发生器的结构实施例。图9为结构示意图，示出了本发明的另一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器p60的结构。

如图9所示，本发明的另一个实施例所述的超氧空气净化器中的离子增强超氧发生器p60包括两端开口的柱状空腔d。在柱状空腔d的上部可缠绕有线圈c1，从而在柱状空腔d的上部可以形成第一磁场区域b1；而在柱状空腔d的下部可缠绕有线圈c2，从而在柱状空腔d的下部可以形成第二磁场区域b2。栅极g可以位于柱状空腔d的中部，而第一电子发射极e1和第二电子发射极e2可以分别位于柱状空腔d的上端口d1和下端口d2的附近。

超氧发生器x可以位于柱状空腔d的下方，其产生的超氧分子可被引入柱状空腔d中。超氧分子经过电离区域a后，电离形成的超氧离子和少量未电离的超氧分子可被引出到柱状空腔d上方。

离子增强超氧发生器p60中的第一磁场区域b1的磁力线与第二磁场区域b2的磁力线相对且方向相反，并且周期性地同步改变方向。

另外，离子增强超氧发生器p60还可以包括气流引导装置，该气流引导装置设置为使得在一定时间内，引入柱状空腔d的超氧的数量大于引出柱状空腔d的超氧离子的数量。

为此，离子增强超氧发生器p60的系统电源被周期性地断开和周期性地接通，从而使电离区域a中的超氧浓度不会无限制地增加。

具体地，所述气流引导装置可以为风扇f。风扇f可以设置在柱状空腔d的中部。另外，风扇f的表面可以与栅极g一体形成，即可以将高电位vh施加在风扇f的表面上。

图10为结构示意图，示出了本发明所述的超氧空气净化器中的超氧发生器的一种结构。如图10所示，本发明所述的离子增强超氧发生器p70中的超氧发生器x可以为条形低温等离子体超氧发生器。一种条形低温等离子体超氧发生器的结构是，在氧化锆绝缘片上形成一组平行相隔的锆线，当在锆线上施加高压时，在锆线之间的空间中可以因放电而产生超氧。

在所述条形低温等离子体超氧发生器x的上部可通过缠绕第五线圈c5来形成第五磁场区域b5，在所述条形低温等离子体超氧发生器x的下部可通过缠绕第六线圈c6来形成第六磁场区域b6。

第五磁场区域b5的磁力线与第六磁场区域b6的磁力线相对且方向相反，并且周期性地同步改变方向。另外，第五磁场区域b5的磁力线方向与柱状空腔d下部的第二磁场区域b2的磁力线的方向一致。实验发现，这样配置的第五磁场区域b5和第六磁场区域b6可以显著提高本发明所述的离子增强超氧发生器所产生的超氧离子的浓度。

从上面的描述和实践可知，本发明的所述的超氧空气净化器具有高效、高洁净、方便、经济、高速、安全的特点。具体说，本发明所述的超氧空气净化器除了利用空气和水之外，不需要其他辅助材料或添加剂，因此不存在任何残留物，且没有二次污染问题。超氧消灭细菌病毒更彻底，而且有很强的除霉除臭功能。超氧灭菌灭病毒的速度是氯的800-3500倍，且所需浓度仅是氯浓度的十万分之4.8。另外，安全浓度的超氧对人体有益，可对呼吸道疾病有预防和辅助治疗的作用。本发明的超氧空气净化器可全天使用，不存在超氧浓度积累递增问题，不会有不适感。

根据检测结果，本发明所述的超氧空气净化器所释放的超氧水合物能大大提高超氧的半衰期，使其长达103分钟，从而使超氧的时效性增加，另外，超氧离子与水雾结合形成的水合超氧离子的活性更强，因此，就可以使空气中的细菌病毒、异味颗粒等得到充分而有效的净化。

当本发明所述的超氧空气净化器所释放的超氧离子o3^-的浓度在0.035-0.095ppm范围内时，实验表明，20分钟内，在80-110平方米的房间中，灭菌率可达99.99％，比普通净化器的灭菌速度快600倍；h1n1病毒的去除率可达99.99％；甲醛、甲苯等有害气体的去除率可达98.56％。

本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的超氧空气净化器，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进和组合。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。