一种电场负离子发生装置的制作方法

本发明属于负离子发生，尤其是涉及一种电场负离子发生装置。

背景技术：

1、负离子技术是一种广泛应用于空气净化和健康保健领域的技术。空气负离子，尤其是负氧离子o2-或o-，因其对环境和人体健康的积极影响而备受关注。空气各成分中，氧分子由于其较强的电负性，最容易捕获自由电子，因此，空气负离子即是负氧离子，测定空气负离子含量也是直接测负氧离子含量，这些负离子在空气中的含量对空气质量和人体健康有着显著的影响。

2、在空气中，当负离子的含量达到1万至200万个/cm3时，能够显著改善空气质量，有效降低pm2.5等空气污染物的浓度。随着负离子含量的进一步增加，其对人体健康的益处也更加明显。当负离子含量达到200万至500万个/cm3时，能够改善肺的换气功能，促进血液循环，增强新陈代谢，提升免疫系统的能力。此外，负离子还有助于改善睡眠质量和精神状态。

3、当负离子含量进一步增加至500万至1.5亿个/cm3时，它们通过肺部呼吸或皮肤表面释放电荷，形成人体电位差和电流，以生物电的形式对人体产生影响。这种影响包括促进血液循环，刺激血管扩张，增加组织供氧量，提高细胞膜的通透性，激活钙代谢，加速细胞新陈代谢，调节神经系统兴奋性，缓解疼痛、焦虑和抑郁情绪，以及改善皮肤弹性和光泽。特别是，负离子对提高睡眠质量和改善中年男女因年龄增长导致的性欲衰退具有显著效果。

4、在人们的现代居住环境中，自然界通常只能提供5-20万个负离子，这远远达不到保健效果，因此，人们研发了人工获得负离子的技术，以通过人工技术提高空气中负离子含量从而达到康疗保健的目的。

5、目前，人工获得负离子的方法主要有：双极电晕法，单极电极法。

6、双极电晕放电法，通过非对称非均匀两电极加载正高压和负高压的基础上，使两电极之间形成不均匀的电场而产生电晕放电，使流过两电极的空气电离产生正负离子。该结构较复杂，且存在会产生正离子和臭氧的问题。此外，由于正高压的存在，该方案的结构会让大部分负离子对消而流失，不适合用于康养保健。

7、单极电极法，使用锐利的金属或碳纤维丝制成释放尖端，通过负高压电作为电子释放源，连续释放电子，使电子与空气中的氧分子结合为负氧离子。结构比较简单，但存在局部空间电荷积累产生静电的问题，并且负离子释放量受空气湿度和周围环境静电场的影响明显，稳定性比较差。电压过低时，释放负离子效率也会降低，而电压高时则会伴有大量臭氧产生。

8、在距离负离子发射头30cm-50cm的范围内，负离子含量至少达到1亿个/cm3，人体才能接受足够的电荷，达到康养保健的目的。使用单极电极法时，需要35kv以上的电压来满足负离子含量的要求，高电压在外界电场不稳定时可能产生臭氧。一般的康养保健负离子发生装置需要在地极—人体—发射头之间构成电流回路，以构成电场来加强负离子的发射功率，人体的位置变动会导致电场不稳定，影响发射功率，而一般情况下，人体并不能保持固定不动。此外，如果人体太靠近负离子发射头，35kv以上的工作电压，会导致电晕放电能量过高，距离的变化将使臭氧浓度发生指数级的变化，指数级别的变动使运行不稳定，不可靠，产生的臭氧也会对口腔粘膜造成损伤。而如果人体距离发射头过远，就可能无法形成所需的电流回路，导致发射功率低，人体收集的电荷电压差和电流强度无法达到康养保健的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述问题，提出一种电场负离子发生装置，包括负离子发射模块、高压电产生模块和为高压电产生模块供电的电源，所述负离子发射模块包括发射电极以及与所述发射电极构成电场建立所需空腔的次高压电极；

2、所述的高压电产生模块包括第一高压输出单元和第二高压输出单元，所述第一高压输出单元连接于所述的发射电极和地极，所述的第二高压输出单元连接于所述的次高压电极和地极；

3、通过第一高压输出单元和次高压输出单元使发射电极与地极之间保持第一负电压，使次高压电极与地极之间保持第二负电压，且第一负电压高于第二负电压以在所述的电场建立所需空腔中形成具有相对电压差的内在电场。

4、本方案在发射电极前端设置次高压电极，发射电极与次高压电极之间保持间距(如6cm)；同时保持相对的负电压差(如-7kv)，建立了一个具有相对电压差的内在电场，发射电极与地极之间保持一定的负电压(如-35kv)；次高压电极与地极之间也保持一定的负电压(如-28kv)。次高压电极一方面起到屏蔽隔绝外界对发射头干扰的效果，另一方面，次高压电极与发射头之间的电压差形成电场，提高了发射头的功率，电压差促使发射头产生的负离子加速向次高压电极迁移，提高了负离子迁移速度。并且，次高压电极的电压差仅是相对电压差(非接地的电压差)，不会消蚀负离子，克服了双极电晕法会消蚀负离子的缺点。同时，次高压电极屏蔽隔绝了外界对发射电极释放尖端电场的干扰，使负离子释放稳定可靠、强劲，克服了单极法容易受外围电场干扰，释放不稳定以及容易因被干扰而释放臭氧的缺点。

5、在上述的电场负离子发生装置中，所述的发射电极包括电极底板和发射头，发射头为若干直立分布于电极底板上的发射针阵列；发射针可以是硬性材料，如钨针等，或具有一定柔性的材料，如碳纤维。

6、发射针阵列采用不锈钢、钨、导电玻璃、金、铂、碳纤维材料中的任意一种或多种导电材料；

7、所述的发射头朝向所述的次高压电极，且所述发射头远离发射底板并朝向所述次高压电极的一端具有放电发射尖端。需要注意的是，直立是指非水平布置，而不是绝对垂直于发射底板。

8、在上述的电场负离子发生装置中，第一高压输出单元的输出负电压在-2kv至-100kv之间，优选-20kv至-40kv之间；

9、次高压输出单元的输出电压差在-1kv至-70kv之间，优选-10kv至-20kv之间。发射电极负电压高于次高压负电极。

10、所述的第一高压输出单元和次高压输出单元的输出电压被设计为使发射电极与次高压电极之间构成-1kv至-30kv之间电压差的内在电场。

11、优选使发射电极与次高压电极之间构成-5kv至-12kv之间电压差的内在电场。

12、所述的次高压电极具有负离子流通通道。内在电场中生成的负离子通过流通通道离开负离子发射模块。

13、在上述的电场负离子发生装置中，所述的次高压电极材质为金属或其他导电材料。发射电极与所述的次高压电极相对设置，且两者之间间距为5mm-300mm，以构成所述电场建立所需空腔。

14、在上述的电场负离子发生装置中，所述的发射电极与所述的次高压电极之间间距为5mm-120mm，如，10mm、20mm、60mm、80mm、100mm等；

15、所述发射电极的发射底板与所述的次高压电极相平行设置，次高压电极形状为同心圆、或方格网、或其他规则或不规则形状。

16、次高压电极自靠近发射电极一侧至远离发射电极一侧贯穿有贯穿通道，由所述的贯穿通道构成所述的负离子流通通道；

17、次高压电极中，所述负离子流通通道的占比为90％-98％。

18、在上述的电场负离子发生装置中，发射电极与次高压电极之间的电压差为-5kv至-12kv；

19、根据需要调节发射电极与所述的次高压电极之间间距为5mm-120mm，

20、当需要产生臭氧时，所述的发射电极与所述的次高压电极之间间距为5mm-50mm；

21、当不需要产生臭氧时，所述的发射电极与所述的次高压电极之间间距为50mm-120mm。

22、在上述的电场负离子发生装置中，所述的负离子发射模块包括一绝缘壳体，所述的发射电极和次高压电极均位于所述的绝缘壳体内；

23、且所述的绝缘壳体上开设有空气孔，负离子出口，所述的发射电极、次高压电极和负离子出口依次设置。发射针阵列在针尖曲率半径空腔处在内在电场的共同作用下向空腔发射电子，电子不能独立存在，与氧气分子结合，形成带负电荷的氧气离子，即负离子，负离子依次通过次高压电极的负离子流通通道和负离子出口被释放至空气中。

24、在上述的电场负离子发生装置中，所述的高压电产生模块包括升压单元，所述的升压单元包括变压器，变压器的低压侧连接于所述的电源，变压器的高压侧具有两组线圈，第一组线圈的两端分别连接于所述的发射电极和地极，第二组线圈的两端分别连接于所述的次高压电极和地极；

25、通过控制第一组线圈、第二组线圈与低压侧线圈的圈数和圈数比例在负离子发射模块中形成一个具有相对电压差的内在电场；

26、所述的第一高压输出单元包括所述的第一组线圈；

27、所述的次高压输出单元包括所述的第二组线圈。

28、本发明的优点在于：

29、1、本方案绝缘壳体和次高压电极的屏蔽作用，使发射电极不受外部电场干扰，使发射电极工作电场相对稳定，负离子产出稳定，同时抑制不必要的臭氧的产生。发射电极与次高压电极具有电压差，提高了发射头尖端的电场强度，同等工作电压，负离子发射能力更强，负离子更多，同等负离子产量，所需要的工作电压较低，可以有效避免臭氧的产生，通过调节发射电极与次高压电极间距和电压差可调节负离子的产出效率和臭氧产生情况，调节后性能稳定，不会因为人体的靠近而产生臭氧，经试验，本方案所提供的电场负离子发生装置能够在负离子发射头的30cm-50cm处有稳定的1亿个以上/cm3负离子含量，满足康养保健的含量需求；

30、2、本方案次高压电极与发射头之间的电压差形成电场，提高了发射头的功率，特别电压差促使发射头产生的负离子加速向次高压电极迁移，提高了负离子迁移速度，并且，次高压电极的电压差仅是相对电压差(非接地的电压差)，发射电极和次高压电极相对于地极均为同性的负电压，发射电极负离子抵达次高压电极时不会抵消，克服了双极电晕法会消蚀负离子的缺点(双晕电极根据电极本身的空隙密度不同负离子将消蚀30％-99％)。

31、3、本方案所提供的电场负离子发生装置结构简单，且无需单极电极法负离子康养装置那样需要在地极——人体——发射头之间构成回路，本方案所提供的电场负离子发生装置人体的靠近或远离不影响负离子发射功率，可稳定产生大量负离子。人体只要接近发射头35cm作用范围就可以吸收电荷，人体与发射头，人体与地之间均会形成相对电压差和电流，而单极电极法负离子康养装置的地极——人体之间的回路为直接连接，地极——人体的电位为零，效果减半。

32、附图说明

33、图1是本发明电场负离子发生装置各部件模块的连接示意图；

34、图2是本发明电场负离子发生装置中负离子发射模块，高压电产生模块,电源模块连接示意图；

35、图3是本发明电场负离子发生装置中负离子发射模块的结构图；

36、图4是本发明电场负离子发生装置中次高压电极结构图之一；

37、图5是本发明电场负离子发生装置中次高压电极结构图之二；

38、图6是本发明电场负离子发生装置中次高压电极结构图之三；

39、图7是本发明电场负离子发生装置中次高压电极结构图之四；

40、图8是本发明电场负离子发生装置的电路原理图之一；

41、图9本发明电场负离子发生装置的电路原理图之二；

42、图10是两种不同负离子发生技术不同测量距离下负离子变化曲线图。