CN106969440B - 一种负离子仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负离子仪，包括外壳，外壳上设置有进风口和出风口，外壳内部设置有过滤层、风机和负离子发生器；过滤层设置在进风口一侧，负离子发生器设置在出风口处；负离子发生器包括直流电压生成装置，压电变压器和石墨烯释放电极；直流电压生成装置用于生成电压为+12V的直流电压，压电变压器连接直流电压生成装置的输出端，用于将+12V的直流电压转换为直流负高压；石墨烯释放电极通过抗高压导线连接压电变压器的输出端；石墨烯释放电极是由石墨烯材料构成的带锥状尖端的圆柱体结构的释放电极，石墨烯材料是经过挤压成型处理的石墨烯。本发明的负离子仪释放的负离子纯度高，剂量大，且大剂量时不会伴随大量的臭氧生成。
Description
【技术领域】
本发明涉及负离子仪，特别是涉及一种由石墨烯材料构成的负离子释放电极构成的负离子仪。
【背景技术】
目前，负离子仪一般包括过滤层、风机和负离子发生器，这些组件设置在外壳内构成负离子仪。由负离子发生器生成负离子，通过风机吹送至外部环境中。一般地，负离子发生器包括电压生成装置和释放电极。释放电极多采用碳纤维或者金属。金属电极释放负离子时会同时伴随臭氧、超氧化物、正离子、氮化物、辐射等污染物。碳纤维电极稍稍优于金属电极。目前，无论是金属电极还是碳纤维电极，其构成的负离子发生器均存在以下缺陷：生成的负离子中含有正离子；当调节电压，提升负离子的生成剂量时，会伴随生成大量的臭氧；释放的负离子粒径大，难以透过人体血脑屏障发挥生物效应。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种负离子仪，生成的负离子纯度高，剂量大，且大剂量时不会伴随大量的臭氧生成。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种负离子仪，包括外壳，所述外壳上设置有进风口和出风口，所述外壳内部设置有过滤层、风机和负离子发生器；所述过滤层设置在所述进风口一侧，所述负离子发生器设置在所述出风口处；所述负离子发生器包括直流电压生成装置，压电变压器和石墨烯释放电极；所述直流电压生成装置用于生成电压为+12V的直流电压，所述压电变压器连接所述直流电压生成装置的输出端，用于将+12V的直流电压转换为直流负高压；所述石墨烯释放电极通过抗高压导线连接所述压电变压器的输出端；所述石墨烯释放电极是由石墨烯材料构成的带锥状尖端的圆柱体结构的释放电极，所述石墨烯材料是经过挤压成型处理的石墨烯。
优选地，
所述负离子发生器还包括脉冲增强器，所述脉冲增强器包括外壳，内筒和多个离子筛分件，所述外壳为抗高压电绝缘材质，所述内筒为不锈钢材质，所述离子筛分件为无机多孔物质构成的圆柱状结构；所述内筒构成腔体结构，所述多个离子筛分体竖直排布在所述腔体结构内。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明的负离子仪中的负离子发生器中，采用压电变压器通过电能--机械能--电能的转换来实现电压升压，可产生较为稳定的直流负高压。配合释放电极由石墨烯材料制成，石墨烯材料挤压成型后得到的材料，密度高、分子连接紧密，具有高导电率，为接近超导的材料，也即电阻几乎等于零。这样，通过压电变压器输出稳定的负高压，可避免输出高压不稳定时，释放电极受正高压激发释放正离子的问题，释放的负离子纯度高。而且该稳定的负高压提供至石墨烯材质的释放电极后，释放电极的导电率高，从而在电极尖端游离的负离子越多，则释放量越高。本发明通过电压的稳定性配合电极的高导电率来生成大剂量的负离子，而不是像以往那样需通过增加负高压的电压值来提升生成的负离子的剂量，从而可避免施加高电压值时引起的臭氧量增加的问题。
【附图说明】
图1是本发明具体实施方式的负离子仪的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式的负离子发生器的结构示意图；
图3是本发明具体实施方式的脉冲增强器的结构示意图；
图4是本发明具体实施方式的多个石墨烯释放电极构成电极组时的侧视结构示意图；
图5是本发明具体实施方式的多个石墨烯释放电极构成电极组时的俯视结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，为本具体实施方式的负离子仪的结构示意图。负离子仪包括外壳6，外壳6上设置有进风口1和出风口5，外壳6内部设置有过滤层2、风机3和负离子发生器4。过滤层2用于过滤空气中的粉尘等颗粒物质。风机3用于实现气流循环，将负离子发生器4生成的负离子从出风口5推送出去，到达外部环境中。优选地，可将负离子发生器4设置在对应所述出风口5的高度的四分之三以上的位置，这样，便于生成的负离子借助风机的风力被推送至外部。
本具体实施方式中，负离子发生器4的结构示意图如图2所示，其包括直流电压生成装置100，压电变压器200和石墨烯释放电极300。
其中，直流电压生成装置100用于生成电压为+12V的直流电压。压电变压器200连接直流电压生成装置的输出端，用于将+12V的直流电压转换为直流负高压。石墨烯释放电极300通过抗高压导线连接压电变压器200的输出端。
压电变压器200可选用压电陶瓷变压器。压电变压器200为机械压电变压器，通过电能--机械能--电能的转换来实现电压升压。具体地，当交变电压加到压电变压器的输入端时，通过压电效应，可使压电变压器产生沿长度方向的伸缩振动，以将输入的电能转换为机械能；而发电部分则通过正压电效应，使沿长度方向伸缩振动的机械能转换为电能，从而产生电压输出Vout。由于压电变压器的长度大于厚度，故其输入端为低阻抗，输出端为高阻抗，输出电压大于输入电压，实现升压变压器。一般输人几伏到几十伏的交变电压，可以获得几千伏以上的高压输出。机械压电变压器的形状为长方体，可以有效抑制和消除传统的负离子发生器采用的线圈型变压器产生正离子的不利影响，同时减小负离子发生器的体积和厚度。
石墨烯释放电极300是由石墨烯材料构成的带锥状尖端的圆柱体结构的释放电极。具体地，是经过挤压成型处理的石墨烯构成的带锥状尖端的圆柱体结构的释放电极。
本具体实施方式中，对石墨烯粉体在真空高温状态下加压挤压成型制得材料制成释放电极，石墨烯粉体在挤压过程中，分子连接紧密，使材料密度高，从而具有高导电率，且通过挤压成型后易于形成带锥状尖端的圆柱体结构，可作为释放电极。当高压电通过释放电极时，基于释放电极的导电性会形成电弧和电晕现象。材料导电率差的电极形成电弧多，相应臭氧就多，当材料导电率高时主要形成电晕，无明显火花，从而臭氧数量少。上述负离子发生器中，压电变压器相对于以往负离子发生器中采用的线圈型变压器，可输出稳定的直流负高压，高压电越稳定，配合高导电极可更好控制电晕现象的发生，便于生成大剂量的负离子。
负离子释放数量不是由某个单一模块决定的，相对来说，高压电越高，负离子释放越多(但高压越高，相应会导致臭氧以及正离子、超氧化物生成量也越高)。其次，负离子释放电极的导电率越高，再次直流负高压的稳定性，这些都会影响负离子数量。本具体实施方式由压电变压器的稳定性输出配合高导电率的释放电极综合作用，最终可实现释放大剂量的负离子的效果。
优选地，在真空状态下，将环境温度升温至260～300℃，对石墨烯粉体与其他粘稠剂组成的混合物施加4～5兆帕的压力进行挤压成型得到的材料。其中，石墨烯混合物包括质量分数为95～98％的石墨烯粉体，1.9～4％的导电液、0.1～1％的纳米级银粉或者金粉。该处理过程下，升温到260～300℃时，一方面，石墨烯能保持足够的活性，不被碳化；另一方面，真空状态下260～300℃时，纳米级银粉/金粉处于半熔融状态，此时对混合物加压能够使纳米银粉/金粉很顺利与石墨烯以及导电液融合一体，从而通过添加适量的纳米银粉/金粉增加挤压成型后得到的石墨烯材料的密度。导电液具备一定粘性，在挤压成型过程发挥粘稠剂的作用。通过上述方式挤压成型得到的石墨烯，其为接近超导的材料，也即电阻几乎等于零。这样，制成释放电极时，在电离子通过该释放电极时，会产生强大的共振效益，极利于电离子的游离析出。这样，无需像传统的离子释放电极(普通碳纤维、金属等)需要很强的电流，上述方式处理得到的释放电极只需比较微弱的电流即可释放大剂量、高纯度、高活性、小粒径的负离子(负氧离子)，可在低电压低电流下实现大剂量的负离子，且可在空间形成纯净的生态负离子(负氧离子)浴环境，同时没有臭氧、超氧化物、氮化物、辐射等衍生污染物产生。
进一步优选地，将释放电极释放的负离子通入脉冲增强器400的腔体中，对石墨烯释放电极释放的负离子进行摩擦和碰撞处理使得负离子被“切割”成更小粒径，便于实现小粒径下的应用，例如透过人体血脑屏障发挥生物效应。
具体地，脉冲增强器的结构示意图如图3所示。脉冲增强器包括外壳(图中未示出)，内筒401和多个离子筛分件402。其中，外壳为抗高压电绝缘材质，内筒401为不锈钢材质，离子筛分件402为无机多孔物质构成的圆柱状结构。内筒401构成腔体结构，作为负离子收集器。多个离子筛分件402竖直排布在腔体结构内，构成离子筛分模组。通过调节圆柱状无机多孔物质的湿度，可在腔体内部形成无数个不规则电容，负离子在其中不断摩擦碰撞，从而增加脉冲能量，最后经由脉冲增强器的离子导线403释放到空气中，得到活性极高的小粒径负氧离子。通过该脉冲增强器，可将释放电极释放的大剂量的大粒径负离子转换为大剂量的小粒径负氧离子，释放的小粒径负离子更容易被人体吸收。
进一步优选地，如图4和5所示，石墨烯释放电极的数量为多个，多个石墨烯释放电极301垂直设置在绝缘基座302上，各电极301分别通过抗高压导线303连接至压电变压器200的输出端。通过设置多个石墨烯释放电极，从而可大批量地释放负离子，增加负离子释放量。
进一步优选地，压电变压器200用于将+12V的直流电压转换为电压大小在1～2万范围的直流负高压。通过压电变压器200稳定输出1-2万负高压击发石墨烯超导电极，可进一步增加负离子释放量，于此同时，臭氧的含量也在可控的范围内，不会对人体健康造成伤害。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种负离子仪，包括外壳，所述外壳上设置有进风口和出风口，所述外壳内部设置有过滤层、风机和负离子发生器；其特征在于：所述过滤层设置在所述进风口一侧，所述负离子发生器设置在所述出风口处；所述负离子发生器包括直流电压生成装置，压电变压器和石墨烯释放电极；所述直流电压生成装置用于生成电压为+12V的直流电压，所述压电变压器连接所述直流电压生成装置的输出端，用于将+12V的直流电压转换为直流负高压；所述石墨烯释放电极通过抗高压导线连接所述压电变压器的输出端；所述石墨烯释放电极是由石墨烯材料构成的带锥状尖端的圆柱体结构的释放电极，所述石墨烯材料是经过挤压成型处理的石墨烯，所述石墨烯材料是在真空状态下，将环境温度升温至260~300℃，对石墨烯混合物施加4~5兆帕的压力进行挤压成型得到的材料；所述石墨烯混合物包括质量分数为95~98%的石墨烯粉体，1.9~4%的导电液、0.1~1%的纳米级银粉或者金粉；所述石墨烯释放电极的数量为多个，多个石墨烯释放电极垂直设置在绝缘基座上，各电极分别通过抗高压导线连接至所述压电变压器的输出端；所述压电变压器用于将+12V的直流电压转换为电压大小在1~2万范围的直流负高压。
2.根据权利要求1所述的负离子仪，其特征在于：所述负离子发生器还包括脉冲增强器，所述脉冲增强器包括外壳，内筒和多个离子筛分件，所述外壳为抗高压电绝缘材质，所述内筒为不锈钢材质，所述离子筛分件为无机多孔物质构成的圆柱状结构；所述内筒构成腔体结构，所述多个离子筛分件竖直排布在所述腔体结构内。
3.根据权利要求1所述的负离子仪，其特征在于：所述压电变压器为压电陶瓷变压器。
4.根据权利要求1所述的负离子仪，其特征在于：所述负离子发生器设置在对应所述出风口的高度的四分之三以上的位置。
5.根据权利要求1所述的负离子仪，其特征在于：所述压电变压器为机械压电变压器。
6.根据权利要求5所述的负离子仪，其特征在于：所述机械压电变压器的形状为长方体。
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