CN104269744B - 一种高浓度小颗粒负离子发生器*** - Google Patents
一种高浓度小颗粒负离子发生器*** Download PDFInfo
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Abstract
一种高浓度小颗粒负离子发生器***，其结构是电源模块提供110VAC或220VAC电源给与其相连接的负高压驱动器模块，负高压驱动器模块把电源升压到负3000VDC至负9000VDC电压，并将此负电压输送给放电阵列模块；所述放电阵列模块包括若干个连接在PCB基板上的放电单元，每个放电单元包括由若干个放电管组合而成的柱状结构以及被包裹在此柱状结构内的电极针，所述放电管是由附着有纳米石墨烯涂层的碳纤维丝构成的针状物。本发明所采用纳米石墨烯中的电子非常活跃，在较低的负高压下，它也能释放出大量高速高浓度的电子；它所采用的控制器模块能够方便地控制放电阵列释放电子的数量及电子的速度。
Description
技术领域
本发明涉及负离子发生器，尤其涉及一种高浓度小颗粒负离子发生器***。
背景技术
随着国家工业化与社会现代化的建设进程的不断深化，经济进步引起的环境污染越来越严重，尤其是空气污染最为突出；目前频繁爆表的PM指数不仅引起了社会对空气污染的担忧，这也带来了空气净化产品的热销。
目前的空气净化产品主要是空气净化器和负离子发生器；前者主要通过过滤作用滤除空气的尘粒和其他污染物；后者主要通过释放电子，进而产生空气负离子，达到灭菌、除尘以及改善人体新陈代谢和抗病能力的效果。
空气负离子，又称“空气维生素”，它如同阳光和空气一样是人类健康生活不可缺少的一种物质。科学研究表明：负离子在空气中的含量是决定空气质量好坏的一个重要因素，空气中含有适量的负离子不仅能高效地除尘、灭菌和净化空气，同时还能够激活空气中的氧分子而形成携氧负离子，氧负离子能够延缓人体细胞的衰老速度。
空气负离子有大、中、小三种类型。而对人体健康有益的是小粒径负离子。离子的大小是用离子迁移率来表示，离子迁移率的定义：单位强度电场(1V/cm)中的一个离子的移动速度，其单位为平方厘米/(v.s)来区分的，迁移率>＝1.5平方厘米/(v.s)为小粒径负离子；迁移率0.001平方厘米/(v.s)为大离子；介于二者之间为中离子。医学研究表明：只有小粒径的负离子才能透过血脑屏障，进入人体起到保健或治疗的作用。
目前常规的负离子发生器多用普通的碳纤维丝做放电材料，它只能在非常高的电压(如1万-几万伏)下，释放动能小，浓度低的电子，它不但在整个过程中产生较多的臭氧，而且电子释放量较小，不能产生小颗粒高浓度负离子，从而无法很好起到净化空气的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种以纳米石墨烯为放电材料制作成的放电阵列，释放大量高速高浓度的电子，从而产生高浓度小颗粒的负离子的***。
本发明是这样来实现的，它包括电源模块、负高压驱动器模块、放电阵列模块和控制器模块，所述电源模块提供110VAC或220VAC电源给与其相连接的负高压驱动器模块，所述负高压驱动器模块把110VAC或220VAC的电源升压到负3000VDC至负9000VDC电压，并在与其相连的控制器模块的控制下将负3000VDC-负9000VDC电压有选择的输送给放电阵列模块；
所述放电阵列模块包括若干个连接在PCB基板上的放电单元，每个放电单元包括由若干个放电管组合而成的柱状结构以及被包裹在此柱状结构内的电极针，所述放电管是由附着有纳米石墨烯涂层的碳纤维丝构成的针状物；所述放电单元通过绝缘收缩管固定在PCB基板上。
优选的是：所述负高压驱动器模块包括升压电路和整流输出电路，所述整流输出电路包括能够输出-3000VDC至-9000VDC电压的电路。
所述控制器模块用于控制负高压驱动器模块以控制输出电压，从而控制放电阵列释放电子的数量及电子的速度，它包括显示器、输入控制按键、处理器和接口开关电路，显示器、输入控制按键和接口开关电路均连接于处理器，所述接口开关电路连接在处理器和负高压驱动器模块之间。
所述碳纤维丝直径为um级。即每一支放电管是由直径0.1um至几百um的碳纤维丝做基材，在碳纤维丝表面上通过物理和化学的方法附着一层纳米的石墨烯材料制作而成。
本发明的有益效果为：本发明采用由附着有纳米石墨烯涂层的碳纤维丝构成的放电管，此种结构构成的放电管，表面曲率很大，表面电荷密度高；放电管尖端外的纳米石墨烯具有常温下极高的电子迁移率，它是一种由碳原子以sp杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料。由于纳米石墨烯里的电子非常活跃，当较低的负高压负3000VDC至负9000VDC加上时，其也能释放出大量高速高浓度的电子，并且整个过程中仅产生微量的臭氧。并且本发明具有较为完善的控制方式，采用控制器模块，能够方便地控制放电阵列释放电子的数量及电子的速度。
附图说明
图1为本发明的结构原理方框图。
图2为本发明控制器模块连接控制原理方框图。
图3为本发明放电单元的结构透视图。
图4为本发明放电阵列模块的结构示意图。
图5为本发明放电阵列模块的结构透视图。
图6为本发明放电单元中放电管放大排列结构放大图。
图7为本发明放电管的结构示意图。
在图中，1、PCB基板 2、放电管 3、电极针 4、绝缘收缩管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
本发明负离子发生器***采用传统低压供电方式，并在负离子发生器控制方面与传统控制方式相比也有较大改进，如图1所示，本发明是这样来实现的，它包括电源模块、负高压驱动器模块、放电阵列模块和控制器模块，所述电源模块提供110VAC或220VAC电源给与其相连接的负高压驱动器模块，所述负高压驱动器模块把110VAC或220VAC的电源升压到负3000VDC-负9000VDC电压，并在与其相连的控制器模块的控制下将负3000VDC-负9000VDC电压有选择的输送放电阵列模块，其中有选择的电压包括-3000VDC、-4000VDC、-8000VDC和-9000VDC电压。所述负高压驱动器模块包括升压电路和整流输出电路，所述整流输出电路包括能够输出-3000VDC至-9000VDC电压的电路。
如图2所示，所述控制器模块用于控制放电阵列释放电子的数量及电子的速度，它包括显示器、输入控制按键、处理器和接口开关电路，显示器、输入控制按键和接口开关电路均连接于处理器，所述接口开关电路连接在处理器和负高压驱动器模块之间。
本发明电源电路控制部分工作时，首先由电源模块提供110VAC或220VAC给负高压驱动器模块，负高压驱动器升压电路通过主要把110VAC或220VAC的电源升压到负高压负3000VDC-负9000VDC电压，其中具有负3000VDC-负9000VDC多组可变的电压输出，然后通过控制器模块把负高压提供到放电阵列模块，即此时放电阵列模块中的放电管2得到相对较低的负高压-3000VDC至-9000VDC电压。其中控制器模块的控制原理是通过输入控制按键控制处理器进行选择模式及定时操作，处理器根据所选的输入模式及时间控制接口开关电路选择是否输出负高压到放电阵列模块，并可进行定时关断。这样控制器模块就能够简便地控制放电阵列模块释放电子的数量及电子的速度。
本发明突出的创新点在放电阵列模块，具体的是由附着有纳米石墨烯涂层的碳纤维丝构成的放电管，如图7所示。
如图4和图5所示，其中的放电阵列模块包括若干个连接在PCB基板1上的放电单元，如图3和图6所示，每个放电单元包括由若干个放电管2组合而成的柱状结构以及被包裹在此柱状结构内的电极针3；所述放电管2是由附着有纳米石墨烯涂层22的碳纤维丝21构成的针状物。
具体的放电阵列模块的组装过程是这样的，先将放电针3插接到PCB基板1上，然后把放电管2构成的柱状结构包裹在电极针3上，并在放电管2下部用绝缘收缩管4固定放电单元中的放电管2与电极针3，每个放电单元中根据需要会包含一支、多支到万支或更多的放电管2。这里采用的碳纤维丝直径为um级，一般是由直径0.1um至几百um的碳纤维丝做基材，在碳纤维丝表面上通过物理和化学的方法附着一层纳米的石墨烯材料制作而成。
本发明的放电阵列模块释放电子的工作原理是，当放电阵列模块中的放电管2得到相对较低的负高压负3000VDC-负9000VDC电压时，由于放电管2是由纳米石墨烯附着在碳纤维丝上构成的针状物，此种结构构成的放电管具有表面曲率很大和表面电荷密度高的特点；尤其是放电管尖端外的纳米石墨烯具有常温下极高的电子迁移率，它是一种由碳原子以sp杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料；由于纳米石墨烯里的电子非常活跃，当较低的负高压负3000VDC-负9000VDC加上时，其也能释放出大量高速高浓度的电子，所以此时得到高压的放电阵列模块能够释放大量高速、高浓度的电子，此时空气中的大量氧分子会立即捕获放电管2释放的电子，当氧分子获得一个电子或多个电子，从而形成大量小颗粒负氧离子，并且由于加持的负高压是相对较低的负3000-负9000VDC电压，此电压只能形成微量的臭氧。为了说明本发明在释放大量小颗粒负氧离子的有益效果，下面通过本发明与普通放电管在相同实验条件下，其产生的负离子浓度测试数据结果比较进行说明；测试条件：
1、温度：25摄氏度；
2、湿度：60％；
3、气压：一个标准大气压；
4、放电管施加电压：负4000V；
5、测试距离：离开放电管水平1米位置；
6、测试工具及型号:ALPHALAB INC AIR ION COUNTER AIC-20；
7、测试数据：每分钟读数一次；
8、风速：无风；
实验结果记录如下表1
表1
Claims (4)
1.一种高浓度小颗粒负离子发生器***，它包括电源模块、负高压驱动器模块、放电阵列模块和控制器模块，其特征在于，所述电源模块提供110VAC或220VAC电源给与其相连接的负高压驱动器模块，所述负高压驱动器模块把110VAC或220VAC的电源升压到-3000至-9000VDC电压，并在与其相连的控制器模块的控制下将-3000至-9000VDC电压有选择的输送给放电阵列模块；
所述放电阵列模块包括若干个连接在PCB基板上的放电单元，每个放电单元包括由若干个放电管组合而成的柱状结构以及被包裹在此柱状结构内的电极针，所述放电管是由附着有纳米石墨烯涂层的碳纤维丝构成的针状物；
所述放电单元通过绝缘收缩管固定在PCB基板上。
2.如权利要求1所述的高浓度小颗粒负离子发生器***，其特征在于，所述负高压驱动器模块包括升压电路和整流输出电路，所述整流输出电路包括能够输出-3000VDC至-9000VDC电压的电路。
3.如权利要求1所述的高浓度小颗粒负离子发生器***，其特征在于，所述控制器模块用于控制负高压驱动器模块以控制输出电压，从而控制放电阵列释放电子的数量及电子的速度，它包括显示器、输入控制按键、处理器和接口开关电路，显示器、输入控制按键和接口开关电路均连接于处理器，所述接口开关电路连接在处理器和高压驱动器模块之间。
4.如权利要求1所述的高浓度小颗粒负离子发生器***，其特征在于，所述碳纤维丝直径为um级。
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