一种小粒径负离子的发生装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种小粒径负离子的发生装置，发生装置包括负离子发生器、离子交换组件和输出组件，负离子发生器通过相对设置的负高压释放尖端和接地尖端产生高电晕、释放大量的电子e-；所述离子交换组件包括容器和金属管，所述容器内盛放有具有羧酸类化合物的水溶液，金属管外部与水溶液接触、内部中空密封防水并充满空气，负离子发生器的负高压释放尖端和接地尖端分别设置在金属管的两端。本实用新型吸附能力强、消毒灭菌性能好、对空气的净化效果好，活性强、迁移距离远，不产生危害人体健康的物质和静电干扰；是世界上第一款以氢负离子为介质的空气净化装置，结构简单、成本低廉，操作简易、使用方便，可靠安全，利于大规模使用和推广。
【专利说明】一种小粒径负离子的发生装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空气净化【技术领域】，具体是一种小粒径负离子的发生装置。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，空气污染日益加剧，各种空气污染物已成为危害人类健康的杀手。目前的空气的净化技术主要有高效HEPA过滤、活性炭吸附、负离子、静电、光催化、和紫外线杀菌、臭氧等等。
[0003]负离子净化空气的基本原理是，负离子能与空气中的微小污染颗粒相吸附，成为带电的大离子沉降下来；负离子能使细菌蛋白质表层的电性两级颠倒，促使细菌死亡，达到消毒与灭菌的目的。研究表明，在实验条件下，负离子的除菌效果超过浓度为3/100过氧乙酸的杀菌效果；适当浓度的负离子对人体的生理功能还有某些促进作用；负离子随着气流扩散到空气中，使人们在清洁的空气中感受负离子新鲜空气。
[0004]正常大气中的分子大部分是互相分离的，每个分子从整体上来看呈电中性。当外界某种因素作用于(例如雷电、人工施加高压电场)气体分子，则其外层电子摆脱原子核的束缚从轨道中跃出，此时气体分子呈正电性，变为正离子，所跃出的自由电子，自由程极短(IO-Scm)，它很快就附著在某些气体分子或原子上(特别容易附著在氧或水分子上)，成为空气负离子。根据大地测量学和地球物理学国际联盟大气联合委员会采用的理论，空气负离子是O2- (H2O) n，或OH- (H2O) n，或CO4- (H2O) 2。自然条件下空气中负离子的主要来源是地面的放射性岩石，太阳的紫外线，瀑布、溪水、喷泉等激起的水花、雨水的分解，森林、植物光合作用所制造的新鲜空气等。
[0005]人工施加高电压电场产生空气负离子方法存在的主要问题是:若电场电压过高或装置设计不当，极易产生臭氧，对人体健康不利；此外，在空气干燥环境下，人体容易感应静电。这在车内使用时可能导致驾驶事故。特别是，目前市面上采用高电场直接对空气放电所产生的空气负离子，均存在活性不强，迁移距离不远等缺陷。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于:提供一种小粒径负离子的发生装置，用于产生粒径小、迁移距离远、净化空气能力强、对人体无毒无害的小粒径负离子。
[0007]本实用新型所采用的技术方案是:
[0008]一种小粒径负离子的发生装置，包括负离子发生器、离子交换组件和输出组件，负离子发生器通过相对设置的负高压释放尖端和接地尖端产生高电晕、释放大量的电子e-;所述离子交换组件包括非金属容器和金属管，所述容器内盛放有具有羧酸类化合物的水溶液，金属管外部与水溶液接触、内部中空密封防水并充满空气，负离子发生器的负高压释放尖端和接地尖端分别设置在金属管的两端。
[0009]所述羧酸类化合物是柠檬酸或乙酸。
[0010]所述负离子发生器的负高压释放尖端和接地尖端沿金属管轴向同心设置。[0011 ] 所述输出组件是鼓风类送风装置。
[0012]所述输出组件是微孔超声雾化组件。
[0013]所述金属管内可以只插入负离子发生器的负高压释放尖端、不插入接地尖端。
[0014]本实用新型所带来的有益效果是:
[0015]采用本实用新型的小粒径负离子的发生装置，产生的小粒径负离子活性强、迁移距离远，吸附颗粒能力强、消毒灭菌性能好、对空气的净化效果好，同时不会产生危害人体健康的物质、彻底杜绝臭氧发生，也不会产生静电干扰。本实用新型的小粒径负离子的发生装置是目前世界上第一款以氢负离子为介质的负离子空气净化装置，其结构简单、可以制成利于便携移动的微型装置，而且仅仅在现有市售的负离子发生器的基础上稍加改进就能制得、成本低廉，能与任何其它设备(如空调、冰箱、风扇等)嫁接，且操作简易、使用方便，可靠安全，利于大规模使用和推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的一种【具体实施方式】的结构示意图。
[0017]图中标号表示:1_容器、2-金属管、3-负离子发生器、4-负高压释放尖端、5-接地尖端、6-微孔超声雾化组件、7-风扇、8-吸水纤维芯。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本实用新型是一种小粒径负离子的发生装置，包括负离子发生器3、离子交换组件和输出组件。负离子发生器3是一个直流高压输出的负离子发生器，通过相对设置的负高压释放尖端4和接地尖端5产生高电晕、释放大量的电子e-。
[0019]离子交换组件包括非金属材料制得的容器I和金属管2，容器I内盛放有具有羧酸类化合物的水溶液。选用羧酸类化合物的原因是:因为羧酸类化合物容易受电子激活、发生脱氢反应，如甲酸、乙酸、丁酸、柠檬酸等，尤其是柠檬酸和乙酸(醋酸)，不仅易得且无毒害副作用。金属管2外部与水溶液接触、内部中空密封防水并充满空气，本【具体实施方式】中优选不锈钢管，也可以是其他金属管件。负离子发生器3的负高压释放尖端4和接地尖端5分别设置在金属管2的两端，且负高压释放尖端4和接地尖端5沿金属管2轴向同心设置。本【具体实施方式】中，将市售高压负离子发生器3的金属或碳元素制作的负高压释放尖端4和接地尖端5 (也可以分别称之为负、正碳纤维束输出端)，分别用防水胶圈固定插入金属管2 (不锈钢管)的两端，深入金属管2内10?20毫米，且负高压释放尖端4和接地尖端5的间距大于40毫米，并保持与金属管2同心且电绝缘。
[0020]输出组件是鼓风类送风装置和/或微孔超声雾化组件6，其作用是进一步提供机械能量、将吸附于水分子H2O上的氢分子H2、带负电荷的氢分子H2、氢负尚子H和氢阳尚子H+释放至外部空气中。鼓风类送风装置如风扇7等，市售微孔超声雾化组件6的孔径在
0.3?0.7mm之间。
[0021]采用本实用新型的小粒径负离子发生方法，包括以下具体步骤:
[0022](I)负离子发生器3将输入电流转换为直流负高压、连接至负高压释放尖端4，成对设置的负高压释放尖端4和接地尖端5产生高电晕、释放大量的电子e-;此步骤中，金属管2内可以只插入负离子发生器3的负高压释放尖端4、不插入接地尖端5，负离子发生器3工作时，负高压释放尖端4可以独立工作、释放大量的电子e-。
[0023](2)电子e-被金属管2内的空气捕捉、产生空气负离子O2-(H2O)η、0Η_(Η20)η或CO4-(H2O) 2,金属管2内表面与空气负离子发生反应、使其外表面产生负电场；
[0024](3)金属管2外表面的负电场使得羧酸类化合物的水溶液中的羧酸类化合物的羧基氢原子脱氢，并使得脱出的氢阳离子H+ (氢质子)加载负电荷，从而生成小粒径的氢负离子!T ;本【具体实施方式】中，脱附出来的氢主要表现为氢阳离子H+，但在吸收了金属管2外表面的负电荷后可转换为氢原子H,氢原子H相互结合、产生氢分子H2 (即氢气),部分氢分子H2吸收负电场的负电荷形成带负电荷的氢分子Hf ;或者氢原子H进一步吸收负电场的负电荷(电子)成为氢负离子Η_。同时，会有部分氢分子H2和氢阳离子H+未经加载负电荷就溢出。
[0025]尽管即使不使用输出组件(超声雾化或风扇7送风)，也会有少量的氢分子H2 (即氢气)和带负电荷的氢分子Η2_从水中逃逸出，释放到外部空气中，但大多数的氢分子H2、带负电荷的氢分子H2'氢负离子H—和氢阳离子H+仍然溶解于水中(溶解氢)，或吸附于水分子H2O上，以H3CT或H3O+的形式存在，通常称之为水合氢离子。
[0026](4)输出组件将溢出水溶液的小粒径的氢负离子H—输送至外界环境中。本【具体实施方式】中，输出组件也将氢分子Η2(即氢气)、带负电荷的氢分子H2-和氢阳离子H+送至外界环境。
[0027]理论与实践均证明，小粒径负离子也叫轻离子或小离子，是一种等同于大自然的空气负离子(也有称其为生态级负离子)，具有迁移距离远、活性高的特点。因此，小粒径负离子不是单指其粒径小，小粒径负离子是根据迁移距离来定义的，迁移距离远才是小粒径负离子的定义标准。·
[0028]氧原子的半径为0.074纳米，在不考虑原子结合间隙的情况下，一个氧分子的直径是0.3纳米左右(0.346纳米)；而氢原子半径为0.1纳米，一个氢气分子的直径是0.289纳米；水分子的直径则约为0.4纳米。
[0029]因此，在进行了长期深入研究和实验考核后，本实用新型选用氢气分子或氢离子作为小粒径负离子的载体。
[0030]下面进一步分析本实用新型的工作原理:
[0031]羧酸类有机酸本身在自然条件下，就有发生电离脱氢反应，从而表现出一定的酸性，在获得一定的电场能量后，会进一步强化了氢的脱附过程。我们知道，乙酸分子式为C2H402 (CH3C00H)，因为乙酸是食醋的主要成分，又称醋酸，本身有杀菌效果。乙酸分子中含有两个碳原子的饱和羧酸，是烃的重要含氧衍生物，官能团为羧基，乙酸的羧基氢原子能够部分电离变为氢离子(或质子)而释放出来。在水中添加乙酸(具有羧基结构的物质)，使得氢离子容易脱离。
[0032]同理，柠檬酸(分子式C6H807)是一种较强的有机酸，有3个氢阳离子H+可以电离，柠檬酸无色无味，是安全的食品添加剂，容易购得。
[0033]在本实用新型中，首先，基于盛水容器I中金属管2 (不锈钢管)内设于两端口封装负离子发生器3的负高压释放尖端4 (高压负离子发射端)和接地尖端5 (接地端碳纳米纤维束)，对金属管2 (不锈钢管)内的空气放电使其电离。由于金属管2 (不锈钢管)两端口是密封防水的，因此完全不受外部环境影响，工作十分稳定可靠。在金属管2 (不锈钢管)管内高压放电的作用下，金属管2 (不锈钢管)外部面集聚有相当的负电场能量、并传递给盛水容器I中的乙酸水溶液，加速乙酸中羧基氢原子电离变为氢离子的脱氢过程。同时，在氢离子进一步结合成氢气释放逃逸的过程中，负电场对其荷上负电荷，附着在微孔超声雾化组件6雾化的水雾向外释放到需净化空间中，或由送风装置(如风扇7)向外释放。由于，氢具有极强的穿透性及相对氧有更小的粒径，因此较之传统的方法产生的负离子具有更强的活性。
[0034]附着在水雾分子弥漫到空气中的氢，可能以带负电荷的氢分子H2_、氢负离子H_、氢阳离子H+多种形态共存，除了前述常规的净化空气机理，还存在氢负离子H_、氢阳离子H+离子群与空气中的病菌发生碰撞，将病毒包围，在病毒表面发生反应使其灭活。
[0035]实施例一
[0036]参见图1，是本实用新型的一种便携式空气负离子净化器的【具体实施方式】，具体如下:
[0037]非金属盛水容器I为120mmX IOOmmX 60mm的PE材质塑料盒。
[0038]在盒内有一根外部与水接触、内部中空封闭防水的不锈钢管(金属管2)，水平横向穿过容器1，与容器I接合面用环氧树脂胶作密封防水处理。不锈钢管(金属管2)尺寸长I IOmm,管径 16mm,壁厚 0.5mm。
[0039]负离子发生器3参数为:输入DC3.7伏、输出DC7000伏，功率I瓦，采用一块3.7伏500mah的锂电池供电。负离子发生器3的接地端碳纳米纤维束(接地尖端5)和负碳纤维输出端(负高压释放尖端4)分别用防水胶圈固定插入不锈钢管(金属管2)的两端内，且保持与不锈钢管(金属管2)同心且电绝缘。
[0040]在容器I的顶部封板上装有两个与吸水纤维芯8组装在一起微孔超声雾化组件6，微孔超声雾化组件6的微孔超声雾化片直径为20mm、喷雾孔径为0.5微米，由另一块3.7伏1500mah的锂电池供电。
[0041]在容器I的顶部封板上还装有一个30 X 30 X 7mm，工作电压3.7伏的微型风扇7。
[0042]微孔超声雾化组件6与微型风扇7为交互工作方式，可分别单独工作、也可同时工作。图1中，锂电池及控制部分省略未画出。
[0043]该便携式空气负离子净化器的具体使用方法为:
[0044]将水注入容器I中(为防止超声雾化片的微孔阻塞，尽量选取市售的纯净水或蒸馏水)，并按0.5?15%。的稀释比例注入乙酸(也可用市售的白醋替代)。
[0045]将便携式空气负离子净化器放在小汽车里中间位置，封闭车门车窗，车内空调不开，两个微孔超声雾化组件6同时开启，进行了实施效果测试，结果如下:
[0046]1、用AIC1000空气离子浓度仪在距离本实用新型装置顶端超声雾化口 10cm、30cm处，及前排和后排四个座位处，通电开始工作3分钟后，实测负离子浓度分别为1920X104离子/ CM3、860X 104离子/ CM3、后左座位679 X IO4离子/ CM3、后右座位687 X IO4离子/CM3、前排驾驶座位691 X IO4离子/ CM3、前排副驾驶座位686 X IO4离子/ CM3 ；
[0047]2、在车内连续吸烟三支喷吐烟雾，15分钟后进入车内，烟气已经散尽，基本闻不到烟味。
[0048]3、试验发现，即使将负离子发生器3的接地端碳纳米纤维束(接地尖端5)不插入不锈钢管内，依然有较好的负离子效果，说明接地端碳纳米纤维束(接地尖端5)对整个装置工作的影响不大。
【权利要求】
1.一种小粒径负离子的发生装置，包括负离子发生器、离子交换组件和输出组件，负离子发生器通过相对设置的负高压释放尖端和接地尖端产生高电晕、释放大量的电子e-;其特征在于，所述离子交换组件包括非金属容器和金属管，所述容器内盛放有柠檬酸或乙酸的水溶液，金属管外部与水溶液接触、内部中空密封防水并充满空气，负离子发生器的负高压释放尖端和接地尖端分别设置在金属管的两端。
2.根据权利要求1所述小粒径负离子的发生装置，其特征在于，所述负离子发生器的负高压释放尖端和接地尖端沿金属管轴向同心设置。
3.根据权利要求1所述小粒径负离子的发生装置，其特征在于，所述输出组件是鼓风类送风装置。
4.根据权利要求1所述小粒径负离子的发生装置，其特征在于，所述输出组件是微孔超声雾化组件。
5.根据权利要求1所述小粒径负离子的发生装置，其特征在于，所述金属管内可以只插入负离子发生器的负高压释放尖端、不插入接地尖端。
【文档编号】A61L9/22GK203415821SQ201320451590
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】肖志国 申请人:肖志国