一种离子发生器的制作方法

本发明涉及一种离子发生器，该发生器可用于灭菌、净化空气、净化水、促进燃烧等。

背景技术：

等离子群在净化空气、灭菌方面效果好，得到了实际应用。所谓等离子群，是指由数量相近或相等的正离子和负离子组成的离子群体。现有技术是利用一组加载高电压的电极使空气电离来获得等离子群。用此方法在获得等离子群的同时还会产生臭氧，使得它在家用空气净化器等领域的应用受到限制。因此，开发新的离子发生技术，在产生等离子群时不产生臭氧，具有实用价值。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是，提供一种离子发生器，该发生器在产生等离子群的同时，不产生臭氧。

为了解决上述问题，本发明提供一种离子发生器，其特征在于，所述离子发生器由磁场生成器1和与该磁场生成器1生成的磁场2相交的二氧化钛器件3组成，所述磁场2具备适用的强度和方向，足以使所述二氧化钛器件3周围的离子快速离开所述二氧化钛器件3，所述二氧化钛器件3由纳米二氧化钛及对其起固定支撑作用的构架组成，所述构架表面分布着所述纳米二氧化钛。

所述构架为不锈钢丝网或钛金属丝网或泡沫镍网或泡沫铁镍网或泡沫钛金属网或不锈钢丝网、钛金属丝网、泡沫镍网、泡沫铁镍网、泡沫钛金属网的任意组合。

所述磁场生成器1为永磁体，所述二氧化钛器件3为纳米二氧化钛泡沫镍网，所述永磁体贴附或压嵌在所述纳米二氧化钛泡沫镍网上。

所述纳米二氧化钛泡沫镍网为双层结构，层之间留有间隙，所述永磁体夹在所述纳米二氧化钛泡沫镍网之间或压嵌在所述纳米二氧化钛泡沫镍网上。

本发明的有益效果如下：

本发明利用二氧化钛具有化学反应强、对氧气敏感、易于还原的特性，以及带电粒子在磁场力作用下产生运动的特性，通过将磁场与二氧化钛的有效结合来产生包含氧负离子和正离子的离子群。在常温常压下，当二氧化钛分子与氧分子接触时，便发生快速的氧化还原反应，电子从二氧化钛分子上转移到氧分子上，使氧分子离子化，形成氧负离子，同时，二氧化钛分子失去电子后的空穴从外部空气中包括水分子在内的电子供体获取电子，使二氧化钛分子得到复原，失去电子后的电子供体形成正离子。反应结果所形成的氧负离子和正离子在磁场的作用下快速离开二氧化钛分子，使反应不断重复快速进行，源源不断地产生包含氧负离子和正离子的离子群。由上述可知，在产生离子群的过程中，不存在空气电离现象，不会产生臭氧，从而克服了现有技术的缺陷。所产生的离子群不但可杀灭细菌，氧负离子还可去除空气中的有机气体化合物，因而可以用于净化空气中包括细菌和有机气体的多种污染物。可见，本发明具有技术先进性和实用性强。

本发明取材容易，结构简单，经济性好。生成磁场的方式有电磁和采用永磁材料等，纳米二氧化钛在空气净化领域已有广泛应用，取材容易、经济。用永磁材料生成磁场，便可组成无源离子发生器，使离子发生器的结构更加简单，这种离子发生器还可不用采取防水措施，直接置于水中，对水进行净化。

本发明已经过验证，性能稳定，效果优良，可单独作为离子发生器使用，或作为一个部件，应用于空气净化装置、除菌装置、净水装置、促进燃烧装置等，适用范围广，能够产生明显的经济效益和社会效益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明实施例1的离子发生器的基本构造示意图。

图2是本发明实施例2的离子发生器应用于净化空气的结构示意图之一。

图3是本发明实施例2的离子发生器应用于净化空气的结构示意图之二。

图4是本发明实施例3的离子发生器应用于净化空气的结构示意图之一。

图5是本发明实施例3的离子发生器应用于净化空气的结构示意图之二。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明的离子发生器的基本构造有两部分，即磁场生成器1和二氧化钛器件3。所述磁场生成器1生成的磁场2(图中以带箭头的曲线表示，仅画出部分磁场，箭头表示磁场的方向)和所述二氧化钛器件3相交。所述磁场2具备适用的强度和方向，足以使所述二氧化钛器件3周围的离子快速离开所述二氧化钛器件3，所述磁场生成器1可以是由电子元器件构成的电磁铁或者由永磁材料制成的永磁体。电磁铁具有可调控、制作灵活的优点，而采用永磁体则可使离子发生器的结构简洁紧凑且不消耗电。所述二氧化钛器件3由纳米二氧化钛和用来固定支撑所述纳米二氧化钛的构架组成，所述构架的表面分布着所述纳米二氧化钛。采用纳米二氧化钛的目的是为了大幅度增加二氧化钛与外界空气的接触面积以及利用纳米材料具有强吸附能力的特性。构架的形式可以多种多样，形状可以是规则或不规则的，板状、网状或者泡沫网状的等等，用来充当构架的实用性强的材料有金属丝网、泡沫金属网，可优选不锈钢丝网、钛金属丝网、泡沫镍网、泡沫铁镍网、泡沫钛金属网，当然，可以将这些材料任意组合起来使用，即可将同种、两种或两种以上的材料组合起来充当所述二氧化钛器件3的构架。由于二氧化钛具有化学反应强、对氧气敏感、易于还原的特性，在所述二氧化钛器件3与外界空气接触的界面上，空气中的氧分子与二氧化钛分子发生快速氧化还原反应，二氧化钛分子上的电子转移到氧分子上，使氧分子离子化，形成氧负离子，同时，二氧化钛分子失去电子后的空穴从外界空气中包括水分子在内的电子供体获取电子，使二氧化钛分子恢复到原来状态，而失去电子后的电子供体则形成正离子，这就是本发明的离子发生器生成离子的机理，每次反应可生成一个氧负离子和一个正离子。由此可见，本发明的离子发生器生成的离子形成等离子群。在没有外力干预的情况下，上述反应所生成的氧负离子和正离子将在二氧化钛器件3周围积聚，并不断复合成为中性分子，而且形成屏蔽层，抑制反应快速进行。由于所述磁场2的存在，反应所生成的氧负离子和正离子在磁场力(洛仑兹力)作用下朝不同方向运动，大大降低其复合的几率，并且不断地向外扩散远离二氧化钛器件3的周围，从而形成能满足使用要求的高浓度离子群。由上述可知，本离子发生器在生成氧负离子和正离子的过程中不涉及高电压，不存在空气电离现象，不会产生臭氧，与现有技术相比，具有明显的技术先进性。

实施例2

如图2、图3所示是本发明的离子发生器应用于净化空气的结构示意图。为方便描述，以剖面图表示。磁场生成器1选用规则形状的永磁体，其形状可为方形、圆形、多边形等，以便于安装，永磁体材料常见的有合金永磁材料、铁氧体永磁材料，常用的永磁体有钕铁硼、橡胶磁等等。二氧化钛器件3选用表面覆盖纳米二氧化钛的泡沫镍网，即纳米二氧化钛泡沫镍网。所述永磁体贴附在所述纳米二氧化钛泡沫镍网上，如图2所示，或者是，所述永磁体压嵌在所述纳米二氧化钛泡沫镍网上，如图3所示，以便使所述永磁体生成的磁场2穿过所述二氧化钛器件3(纳米二氧化钛泡沫镍网)，实现所述磁场2与所述二氧化钛器件3相交。由于永磁体磁性强，实践表明，如图2、图3配置永磁体，永磁体生成的磁场的强度及方向能满足使用要求。选择泡沫镍网作为所述二氧化钛器件3的构架，是因为泡沫镍网的比表面积大，加工性能好。同时由于纳米材料具有强吸附能力的特性，纳米二氧化钛泡沫镍网能够充分发挥二氧化钛的特性，大幅度提高氧负离子和正离子的生成量。所述纳米二氧化钛泡沫镍网可以是方形、圆形、圆筒形、波浪形等。在进行应用设计时，可根据设计要求对泡沫镍网的孔径、厚度、大小，纳米二氧化钛的粒径、分布密度，永磁体的材料、形状、大小，永磁体和纳米二氧化钛泡沫镍网的结合方式及离子发生器在设备(如空气净化器)中的安装固定方式等作合理选择，可通过试验的方式加以确定。在需要大量氧负离子和正离子的场合，可通过加大纳米二氧化钛泡沫镍网的面积、厚度以及增加永磁体的数量来实现。多个永磁体可均匀或不均匀地分布在纳米二氧化钛泡沫镍网上，永磁体的分布方式将影响整体磁场的形态，具体设置可依据实际需要而定。所谓磁场的形态，是指磁场有效作用空间所呈现的形状。对于一个固定的磁场，其有效作用空间内的每一点，均有确定的磁场方向。

实施例3

如图4、图5所示是本发明的离子发生器应用于净化空气的结构示意图。磁场生成器1采用永磁体，所述永磁体可以是强磁钕铁硼、橡胶磁等，二氧化钛器件3为双层结构的纳米二氧化钛泡沫镍网，层之间留有间隙，所述双层结构由两块所述纳米二氧化钛泡沫镍网组成(如图4所示)或由一块所述纳米二氧化钛泡沫镍网弯折而成(如图5所示)，所述永磁体压嵌在所述纳米二氧化钛泡沫镍网上(如图4所示)或夹在所述纳米二氧化钛泡沫镍网之间(如图5所示)，其生成的磁场2与所述二氧化钛器件3相交。图5示出永磁体多于一个的情形，多个永磁体可根据设计要求以某种方式进行分布。采用上述双层结构的好处是当需要气流穿过二氧化钛泡沫镍网时，能有效减小气流阻力。当然，依此方式还可扩展出多层结构。实践表明，由于氧负离子和正离子与空气中的细菌和气体污染物会起快速作用，现有市售的离子测量仪不能准确测量本发明的离子发生器的离子生成量。在一个密闭的足够大的房间内使用本发明的离子发生器，由于房间内存在自然菌、有机气体等污染物，离子发生器生成的正离子将会消耗在灭杀自然菌上，氧负离子则消耗在灭杀自然菌和去除有机气体污染物上，氧负离子的消耗量大于正离子的消耗量，经过一段时间后，房间内的污染物变得非常稀少时，氧负离子的浓度将趋于与正离子的浓度相等。用市售的离子测量仪测到的离子量，是氧负离子、正离子经消耗后剩下的量，因此称之为净余离子量，净余氧负离子量和净余正离子量的总和称为净余离子群。参照图5，下面是一个测试实例：二氧化钛器件3由深圳生产的规格为110ppi×1.6mm、尺寸为280mm×80mm的纳米二氧化钛泡沫镍网沿着长度方向对折而成，磁场生成器1采用两块直径25mm、厚度5mm的强磁钕铁硼磁铁，把这两块磁铁夹在泡沫镍网之间靠近两端边缘处，每端一块，然后用9733型鼓风机作为循环风机，用铝合金作外壳，组成一个小型空气净化器。将该空气净化器放在面积为10平方米的密闭房间内进行试验，并用AIC-894型离子检测仪进行检测，在负离子浓度与正离子浓度接近相等时，实测得到的结果是净余离子群不低于7500ions/cm³。

本发明揭示了一种全新的离子发生技术，从实施例可以看出，本发明的离子发生器并非磁铁和二氧化钛器件的简单堆砌，其中涉及到前沿的纳米材料应用技术以及磁场的设置和调整技术等，从应用实践过程中得知，如何配置高效的磁场或设置磁场的形态，使氧负离子和正离子的分离度达到最佳以便使氧负离子和正离子的生成量最大化将是本技术的核心内容。与现有技术不同的是，本发明的离子发生器生成的离子是单分子级的，而现有技术产生的离子多以络合物的形式存在，因而就净化空气中的有机化合物而言，本技术的优势是显而易见的。在人体保健方面，单分子级的氧负离子容易被人体吸收，低浓度氧负离子便可起作用，从而可避开高浓度负离子会引起人体不适的问题。