專利名稱：一種氧負(fù)離子發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用氧負(fù)離子發(fā)生器的儀器、電器、設(shè)備和裝置。具體地說有空調(diào)機(jī)、
冰箱、空氣凈化機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器、殺菌裝置、促進(jìn)燃燒裝置等等。
背景技術(shù)：
負(fù)離子，如空氣負(fù)離子、氧負(fù)離子，在除塵、殺菌、分解有機(jī)氣體污染物、促進(jìn)燃燒 等方面得到應(yīng)用?？諝庳?fù)離子由高壓電壓使空氣電離而產(chǎn)生，其成分有02—(H20)n、 OH—(H20) n、C04—(H20)n (n為自然數(shù))等，有除塵、除菌的作用。對于光催化系統(tǒng)來說，氧負(fù)離子(02—) 由紫外線光激發(fā)二氧化鈦分子后發(fā)生光催化反應(yīng)而產(chǎn)生，有殺菌、分解有機(jī)氣體污染物、促 進(jìn)燃燒等作用。在改善空氣質(zhì)量方面，上述負(fù)離子技術(shù)得到廣泛采用。然而，空氣負(fù)離子難 以分解有機(jī)氣體污染物，且制造空氣負(fù)離子的過程會產(chǎn)生臭氧(03);以光催化技術(shù)產(chǎn)生的 氧負(fù)離子，可快速殺菌、分解有機(jī)氣體污染物，但光催化系統(tǒng)難以對氧負(fù)離子的產(chǎn)率實行調(diào) 控，限制了其清新空氣的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種氧負(fù)離子發(fā)生器，以產(chǎn)生具有高活性的氧 負(fù)離子，以及做到氧負(fù)離子的產(chǎn)率調(diào)整方便、不產(chǎn)生臭氧，充分發(fā)揮氧負(fù)離子的長處，克服 現(xiàn)有技術(shù)的不足。 為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種氧負(fù)離子發(fā)生器，包括具有電容特性的組件
10和為該組件提供或載入低壓電壓的加載器14，其特征在于，所述組件10具有電容的充電
儲能和放電特性、由相對向的第一電極11和第二電極13以及介于這對電極之間的電絕緣
介質(zhì)12組成，所述第一電極11的表面附著對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料，所述組件10使用低
壓電壓，所述加載器14具備接通和隔斷功能，所述組件10與所述加載器14對應(yīng)相連接。 所述第一電極11為泡沫鎳網(wǎng)或泡沫鈦網(wǎng)或泡沫鐵鎳網(wǎng)，所述半導(dǎo)體材料為納米
二氧化鈦，所述第二電極13為不銹鋼網(wǎng)或鈦金屬網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)，所述電絕緣介質(zhì)12為可通過
氣體的電絕緣層；所述低壓電壓為其電壓值不致使電極之間的空氣產(chǎn)生電離。 所述電絕緣層為紗布或無紡布或由涂覆在所述第二電極13表面的電絕緣材料所形成。 所述加載器14為產(chǎn)生低壓直流階躍電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路23，所述電壓轉(zhuǎn)換電路 23的電壓負(fù)輸出端與所述第一電極11相連接，所述電壓轉(zhuǎn)換電路23的電壓正輸出端與所 述第二電極13相連接。 所述低壓直流階躍電壓的頻率和占空比，其中的一項或者兩項為可調(diào)節(jié)的。 所述加載器14由可控開關(guān)16和控制機(jī)構(gòu)17組成，所述可控開關(guān)16與所述第一
電極11或者所述第二電極13相連接。 所述控制機(jī)構(gòu)17為控制方式是可調(diào)節(jié)的。所述電壓轉(zhuǎn)換電路23由集成電路CD4060和外圍元件組成。
所述加載器14為二極管18，所述二極管18的正極與所述第一電極11相連接。
所述組件10和所述加載器14之間為整體式結(jié)構(gòu)或分離式結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的有益效果如下 本發(fā)明實現(xiàn)了在低壓電壓的條件下制造氧負(fù)離子，不產(chǎn)生臭氧。與空氣負(fù)離子發(fā) 生器相比，本發(fā)明避免了產(chǎn)生臭氧，且所制造的氧負(fù)離子活性高、純度高?？諝庳?fù)離子發(fā)生 器由于使用高壓電壓，在制造氧負(fù)離子的同時，還產(chǎn)生無益的臭氧，且負(fù)離子成分復(fù)雜，其 氧負(fù)離子是以與水分子結(jié)合的形式存在的，當(dāng)水分子數(shù)過多時，水分子包圍了氧負(fù)離子，使 氧負(fù)離子無法直接與周圍的污染氣體接觸，因而抑制了其分解污染氣體的作用。物理、化 學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料，如本發(fā)明優(yōu)選的二氧化鈦，具有化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)、對氧 氣敏感、易于還原的特性，可作為氧傳感器的材料。二氧化鈦與氧氣接觸時發(fā)生氧化還原 反應(yīng)，電子由二氧化鈦向氧氣轉(zhuǎn)移，使氧分子離子化，二氧化鈦失去電子后晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變 化。在二氧化鈦失去電子后及時向它補(bǔ)充電子，則可源源不斷地產(chǎn)生氧負(fù)離子。電容具有 快速的充電儲能和放電特性。本發(fā)明便是利用了有如二氧化鈦以及電容的上述固有特性， 結(jié)合電壓加載技術(shù)，實現(xiàn)在低壓電壓條件下制造氧負(fù)離子。由于不使用高壓電壓，本發(fā)明不 會產(chǎn)生臭氧，制造的氧負(fù)離子純度和活性高，能快速殺菌、分解有機(jī)氣體污染物等。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用靈活、實用性強(qiáng)。與光催化系統(tǒng)相比，本發(fā)明由于不用光源， 不受光源結(jié)構(gòu)的限制，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用靈活。本發(fā)明通過改變施加在電極間的電壓的形態(tài)， 例如改變電壓值或電壓的頻率、占空比等，就能調(diào)節(jié)氧負(fù)離子的產(chǎn)率，簡單易行，且可調(diào)范 圍寬。光催化系統(tǒng)在光催化網(wǎng)大小、氣流一定的情況下，雖然理論上可通過改變光功率來調(diào) 節(jié)氧負(fù)離子的產(chǎn)率，但實際上其可調(diào)范圍很窄。在氣體污染不嚴(yán)重的環(huán)境，適量的氧負(fù)離子 可使空氣變得清新，而當(dāng)氣體污染嚴(yán)重時，則需要大量的氧負(fù)離子，光催化系統(tǒng)的氧負(fù)離子 產(chǎn)率可調(diào)范圍太窄，限制了其清新空氣的效果。本發(fā)明的電極組件和電壓加載器之間可以 做成整體，也可做成分離的結(jié)構(gòu)，以方便電極組件的維護(hù)或更換。相比之下，本發(fā)明具有更 強(qiáng)的實用性。 本發(fā)明更高效、更環(huán)保。均采用納米二氧化鈦材料，本發(fā)明與光催化系統(tǒng)相比，能 效更高。當(dāng)光催化系統(tǒng)的配置滿足特定的技術(shù)要求時，光催化反應(yīng)可生成足以應(yīng)用的游離 態(tài)氧負(fù)離子，這是在水分子和氧分子參與的情況下，在二氧化鈦分子上進(jìn)行的。在紫外線光 的作用下，二氧化鈦上電子的躍遷總是伴隨著空穴的出現(xiàn)，空穴可以從水分子奪得電子，使 二氧化鈦失去電子后得到補(bǔ)充電子，這種機(jī)制使光催化反應(yīng)得以持續(xù)進(jìn)行，不斷產(chǎn)生氧負(fù) 離子。由于光催化系統(tǒng)的氧負(fù)離子產(chǎn)率受多種因素的制約，如電子和空穴的復(fù)合、納米材料 的強(qiáng)吸附性使催化劑中毒等，以及光源功耗高、光效低，使系統(tǒng)的能效低下。本發(fā)明的產(chǎn)能 高，功耗低，不使用紫外線燈，更加節(jié)能環(huán)保。 由上述可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，有本質(zhì)的區(qū)別，具有顯著的技術(shù)進(jìn)步。
本發(fā)明配置除塵網(wǎng)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、殼體等，可組成實用的、結(jié)構(gòu)簡單的空氣凈化機(jī)，解 決空氣污染問題。 本發(fā)明配置除塵網(wǎng)、殼體等，可組成用于發(fā)動機(jī)的促進(jìn)燃燒的空氣濾清器，實現(xiàn)節(jié) 能減排。 本發(fā)明可作為一個部件，應(yīng)用到其它需要產(chǎn)生氧負(fù)離子的產(chǎn)品中。
本發(fā)明經(jīng)長時間驗證，性能穩(wěn)定，應(yīng)用效果優(yōu)良。
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由此可見，本發(fā)明非常實用，能夠產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明 圖1A是本發(fā)明實施例1的氧負(fù)離子發(fā)生器的基本構(gòu)造示意圖。 圖IB是本發(fā)明實施例1的氧負(fù)離子發(fā)生器的進(jìn)一步說明圖之一。 圖1C是本發(fā)明實施例1的氧負(fù)離子發(fā)生器的進(jìn)一步說明圖之二。 圖2是本發(fā)明實施例2的一種實用的空氣清新機(jī)的結(jié)構(gòu)原理簡圖。 圖3是本發(fā)明實施例3的一種帶氧負(fù)離子發(fā)生器的空氣濾清器的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式

實施例1 如圖IA所示是本發(fā)明氧負(fù)離子發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)形式，該發(fā)生器由兩部分組成， 一部分是具有電容特性的組件IO，另一部分是為組件IO提供或載入低壓電壓的加載器14， 所述發(fā)生器由供電電源15供電。所述組件10具有電容的充電儲能和放電特性，由兩個相對 向的電極，即第一電極11和第二電極13，以及介于這對電極之間的電絕緣介質(zhì)12組成。第 一電極11的材質(zhì)結(jié)構(gòu)優(yōu)選為泡沫鎳網(wǎng)或泡沫鈦網(wǎng)或泡沫鐵鎳網(wǎng)，其表面附著對氧氣敏感 的半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo)體材料優(yōu)選為納米二氧化鈦。所述第一電極11優(yōu)選為表面覆蓋納 米二氧化鈦的泡沫鎳網(wǎng)或泡沫鈦網(wǎng)或泡沫鐵鎳網(wǎng)。所述第二電極13優(yōu)選為不銹鋼網(wǎng)或鈦 金屬網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)，所述電絕緣介質(zhì)12則優(yōu)選為可通過氣體的電絕緣層。所述電絕緣層可優(yōu) 先采用紗布或無紡布，或者由涂覆在所述第二電極13表面的電絕緣材料(例如絕緣漆)所 形成。第一電極11和第二電極13可以有各自的大小和形狀，電極和絕緣介質(zhì)可以緊貼，也 可以留有適當(dāng)?shù)拈g隙。當(dāng)不要求空氣穿過電極時，電絕緣介質(zhì)也可采用不透氣的材料。當(dāng)采 用獨立的電絕緣層時，所述第二電極13的表面也可涂覆對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料。所述加 載器14具備接通和隔斷功能，可以是將來自供電電源15的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)樗鼋M件IO所需的 低壓電壓的電子線路，或者是將來自供電電源15的電壓載入成為所述組件IO所需的低壓 電壓的電子元器件等，其作用是使所述低壓電壓具備一定的形態(tài)加載到所述組件10的第 一電極11和第二電極13上，實現(xiàn)向組件10充電儲能，并提升所述第一電極11向附著在其 表面的對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料補(bǔ)充電子的效果，與此同時，必要時，還可加入一定的控制 功能，以實現(xiàn)對氧負(fù)離子產(chǎn)率的調(diào)節(jié)。所謂低壓電壓，是指其電壓值不致使電極間的空氣產(chǎn) 生電離的電壓。當(dāng)加載器的接通功能啟動時，組件得到充電儲能，當(dāng)加載器的隔斷功能啟動 時，組件的充電儲能過程中止。實踐證明，利用加載器的接通和隔斷功能，可有效提升電極 向附著在它表面的對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料補(bǔ)充電子的效果，使所述半導(dǎo)體材料所產(chǎn)生的 氧負(fù)離子量達(dá)到實用水平。本發(fā)明的技術(shù)焦點在于實現(xiàn)電極向附著在它表面的對氧氣敏感 的半導(dǎo)體材料高效地補(bǔ)充電子，實驗表明，所述補(bǔ)充電子的過程并不是簡單的電極充電過 程，它與充電電壓、充電頻率、每次充電的持續(xù)時間等參數(shù)有關(guān)，即與電壓的形態(tài)有關(guān)，并且 其結(jié)果與這些參數(shù)不是簡單的比例關(guān)系，加載器是實現(xiàn)電極向?qū)ρ鯕饷舾械陌雽?dǎo)體材料補(bǔ) 充電子，促使所述半導(dǎo)體材料的氧負(fù)離子產(chǎn)量能滿足實際應(yīng)用需要的重要部件。加載器的 結(jié)構(gòu)形式可以有多種，不同結(jié)構(gòu)的加載器，可以具有不同的控制功能。如果采用直流電源供
5電，所述加載器14可優(yōu)選為將電源電壓轉(zhuǎn)換為低壓直流階躍電壓的電子線路，即產(chǎn)生低壓 直流階躍電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路23(直流階躍電壓是指電壓值在0和某一數(shù)值上變換，具有 一定頻率和占空比的電壓，它的理想波形是方波)。將所述電壓轉(zhuǎn)換電路23的輸出電壓相 應(yīng)地加載到組件10的第一電極11和第二電極13上，即電壓負(fù)輸出端與所述第一電極11相 連接，電壓正輸出端與所述第二電極(13)相連接，可實現(xiàn)向組件10充電儲能，實現(xiàn)第一電 極ll向附著在它表面的對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料高效地補(bǔ)充電子。所述低壓直流階躍電 壓具有一定的頻率和占空比，進(jìn)一步，將所述頻率和占空比設(shè)置為可調(diào)節(jié)的，便可控制加載 在組件電極上的電壓頻率和電壓持續(xù)時間長短，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)氧負(fù)離子產(chǎn)率。這里，在頻率 和占空比只有一項可調(diào)時，也能對氧負(fù)離子的產(chǎn)率實行調(diào)節(jié)。更具體地，所述加載器14采 用由集成電路CD4060和外圍元件組成的產(chǎn)生低壓直流階躍電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路，此電壓 轉(zhuǎn)換電路可輸出多種不同頻率的電壓，進(jìn)一步，結(jié)合適當(dāng)?shù)那袚Q機(jī)構(gòu)，例如轉(zhuǎn)換開關(guān)、程控 切換機(jī)構(gòu)等，將加載到所述組件10的電極上的電壓在不同的頻率之間切換，便可使所述氧 負(fù)離子發(fā)生器在相同時間內(nèi)輸出不同量的氧負(fù)離子，即實現(xiàn)對氧負(fù)離子產(chǎn)率進(jìn)行調(diào)節(jié)。由 上述可知，由于頻率、占空比的變化范圍可以設(shè)置得很寬，所以相應(yīng)地氧負(fù)離子產(chǎn)率的可調(diào) 范圍寬。氧負(fù)離子的產(chǎn)率還與電極上所加載的電壓值大小有關(guān)。在組件的電極之間施加電 壓的目的是使電極向失去電子的對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料補(bǔ)充電子。實際上，所述組件10 是一個電容器，當(dāng)其第一電極11接負(fù)電壓、第二電極13接電正壓時，第一電極11上便儲存 負(fù)電荷即電子，第二電極13上則儲存正電荷，并且在這對電極上建立起電場。在所述第一 電極11的表面有對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料，例如本發(fā)明優(yōu)選的納米二氧化鈦，當(dāng)二氧化鈦 與氧氣接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)失去電子后，很容易從電極上獲取電子，使電子得到補(bǔ)充，從 而使上述反應(yīng)能持續(xù)進(jìn)行，不斷生成氧負(fù)離子。所述電極向所述半導(dǎo)體材料補(bǔ)充電子的過 程，即是所述組件10的放電過程。使用低壓電壓就可對所述第一電極11和第二電極13進(jìn) 行儲存電荷。由上可見，本發(fā)明能在低壓電壓條件下制造氧負(fù)離子，電極間適用的電壓值范 圍非常寬，不致使電極間的空氣產(chǎn)生電離的電壓值均適用。同時可見，本發(fā)明產(chǎn)生氧負(fù)離子 的機(jī)制與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明是應(yīng)用上述電容組件10的充電儲能和放電特性、有如二氧 化鈦的對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料、以及加載器14所包含的電壓加載技術(shù)，在低壓電壓條件 下產(chǎn)生具有高活性的氧負(fù)離子，不產(chǎn)生臭氧，而且氧負(fù)離子的產(chǎn)率調(diào)節(jié)方便、可調(diào)范圍寬， 克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。 由于電極的儲能速率以及上述氧化還原反應(yīng)的速率極高，因此，所述組件10的第 一電極11和第二電極13之間可以采取施加交流電壓，如圖1B所示，所述氧負(fù)離子發(fā)生器 由低壓交流供電電源15a供電，所述加載器14由可控開關(guān)16(例如繼電器、可控硅)和相應(yīng) 的控制機(jī)構(gòu)17組成，所述可控開關(guān)16與所述第一電極11或者所述第二電極13相連接，即 可控開關(guān)16的一個接線端接第一電極ll，可控開關(guān)16的另一個接線端接供電電源15a的 一個輸出端，所述第二電極13接供電電源15a的另一個輸出端；或者，可控開關(guān)16的一個 接線端接第二電極13，可控開關(guān)16的另一個接線端接供電電源15a的一個輸出端，所述第 一電極11接供電電源15a的另一個輸出端。供電電源15a的低壓交流電壓經(jīng)可控開關(guān)16 加載到所述第一電極11和第二電極13上，為組件10充電儲能?？刂茩C(jī)構(gòu)17的功能是控 制可控開關(guān)16的接通和斷開，使加載到組件10的電極上的電壓具有一定的形態(tài)，例如電壓 每次加載具有一定的持續(xù)時間和兩次相鄰的加載具有一定的時間間隔，以提升所述第一電極ll向附著在它表面的對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料補(bǔ)充電子的效果。在控制機(jī)構(gòu)的操作下， 可控開關(guān)接通時，供電電源向組件電極施壓儲能，可控開關(guān)斷開時，供電電源停止向組件電 極施加電壓，儲能過程中止。同理，采用控制方式可以調(diào)節(jié)的控制機(jī)構(gòu)，便可實現(xiàn)對氧負(fù)離 子的產(chǎn)率進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于是交流電壓，在一個電壓周期內(nèi)，僅有半個周期能對組件儲能。
在結(jié)構(gòu)方面，所述組件10和所述加載器14之間可以做成整體式結(jié)構(gòu)或者分離式 結(jié)構(gòu)。所謂整體式，是指組件和加載器彼此之間靠得較近，連成一個整體，例如裝在同一個 殼體內(nèi)；所謂分離式，是指組件和加載器之間彼此分離，可分開移動、使用時才用導(dǎo)線連接 或安裝在不同的地方、用較長的導(dǎo)線連接。整體式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡潔，分離式的優(yōu)點則是組 件的維護(hù)和更換方便。由于組件10幾乎是不耗電的，即使組件10和加載器14之間的連接 線很長，對使用也不會帶來影響，這樣，在實際應(yīng)用時，就可以將組件10和加載器14分離開 來，分別安裝在不同的地方，給應(yīng)用帶來很大的靈活性。再者，還可以將加載器整合到外部 供電電源中，使整個氧負(fù)離子制造系統(tǒng)變得更加簡潔和方便維護(hù)。 所述加載器14的結(jié)構(gòu)最簡單的是一支二極管，如圖1C所示，所述加載器14由二 極管18構(gòu)成，所述氧負(fù)離子發(fā)生器由低壓直流供電電源15b供電，所述二極管18的正極與 所述第一電極ll相連接，二極管18的負(fù)極接供電電源15b的負(fù)極，所述第二電極13接供電 電源15b的正極。來自供電電源15b的低壓電壓經(jīng)二極管18載入施加到所述組件10的第 一電極11和第二電極13上，為組件10充電儲能。二極管18可選用IN4001 7或IN4148 等型號的整流管。二極管18限定了所述第一電極11與供電電源15b之間的電子流向，即電 子從電源流向電極時，線路暢通，而電極上的電子則無法流向電源，該方向呈隔斷狀態(tài)。這 里，二極管起到在供電電源的電壓出現(xiàn)波動時防止電極上的電子向電源回流，確保電極工 作正常的作用。使用這種加載器的氧負(fù)離子發(fā)生器，在供電電源的電壓值以及氣流一定的 情況下，其產(chǎn)率是不可調(diào)的。上述氧負(fù)離子發(fā)生器也可采用低壓交流電源供電。
另外，由于本發(fā)明的功耗極低，在采用直流供電電源的情況下，可以由小容量蓄電 池或干電池供電，這樣，本發(fā)明就可以做成一個自帶供電電源的部件，使應(yīng)用更加靈活。
另外，多個所述組件10還可以疊合起來構(gòu)成多電極組件，疊合時，使疊合面處的 兩個電極性質(zhì)相同，合并為一個電極，然后將多個相同性質(zhì)的電極用導(dǎo)線并接起來視為一 個電極。 實施例2 圖2所示是一種實用的空氣清新機(jī)的結(jié)構(gòu)原理簡圖，是本發(fā)明氧負(fù)離子發(fā)生器的 應(yīng)用例。該空氣清新機(jī)由殼體19，以及固定安裝在該殼體內(nèi)的除塵網(wǎng)20、表面覆蓋納米二 氧化鈦的泡沫鎳網(wǎng)第一電極11、紗布絕緣層12、不銹鋼網(wǎng)第二電極13、電壓轉(zhuǎn)換電路23、均 流板21、直流風(fēng)機(jī)22等組成。所述第一電極11、紗布絕緣層12和所述第二電極13緊貼安 裝，組成具有電容特性的組件IO。所述加載器14由電壓轉(zhuǎn)換電路23構(gòu)成。除塵網(wǎng)20、組 件10、均流板21、直流風(fēng)機(jī)22與殼體19在安裝固定的接觸面處緊密接觸，以防漏氣。相對 于空氣從除塵網(wǎng)流向風(fēng)機(jī)的上下游流向而言，所述組件10位于除塵網(wǎng)20的下游、均流板21 和所述風(fēng)機(jī)22的上游，均流板21位于所述風(fēng)機(jī)22的上游，它們之間留有合適的距離。所 述電壓轉(zhuǎn)換電路23由集成電路CD4060及外圍電子元件組成，其功能是將來自直流供電電 源(圖中未畫出)的電壓轉(zhuǎn)換成占空比為50% (改變電路結(jié)構(gòu)可改變占空比)、具有一定 頻率的直流階躍電壓，供所述組件10使用。集成電路CD4060有多個電壓正輸出端(如(5)
7腳、(6)腳和(7)腳)，不同輸出端的電壓頻率不同，如果使用切換機(jī)構(gòu)，例如轉(zhuǎn)換開關(guān)、自動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)等，使加載到所述組件10的電壓在不同頻率之間切換，便可調(diào)節(jié)所述氧負(fù)離子發(fā)生器的產(chǎn)率。本實施例只用到CD4060的一個輸出端(7)腳。CD4060的(7)腳是所述電壓轉(zhuǎn)換電路23的一個電壓正輸出端，與所述第二電極13相連接，(8)腳為所述電壓轉(zhuǎn)換電路23的電壓負(fù)輸出端，也是CD4060的電源負(fù)輸入端(V-)，與所述第一電極ll相連接。第一電極11和第二電極13的位置可以對調(diào)，但它們與CD4060的連接關(guān)系不能改變。CD4060的(16)腳為電源正輸入端(V+)， (9)腳接振蕩電容C， (10)腳接振蕩電阻R， (11)腳接保護(hù)電阻R1， (12)腳接復(fù)位電阻R2，振蕩電容C、振蕩電阻R、保護(hù)電阻R1的另一端連結(jié)在一起，復(fù)位電阻R2的另一端與(8)腳連接。本實施例中，CD4060外圍元件取值C = 0. 1 y F、R = 680k、Rl = 1M、R2 = 1M，則從(7)腳輸出頻率為0. 2Hz、占空比為50%、電壓值比供電電源低的直流階躍電壓，供電電源須與CD4060相適應(yīng)，這里選用12V直流電源，所述風(fēng)機(jī)22的額定電壓相應(yīng)取12V。均流板的作用是使空氣均勻穿過電極，對于小型氧負(fù)離子發(fā)生器，均流板可以不用?？諝馇逍聶C(jī)的工作原理是在直流風(fēng)機(jī)22的作用下，空氣流過除塵網(wǎng)20，過濾除去灰塵后，在流過第一電極11時，其中的氧氣與該電極表面的二氧化鈦分子接觸，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在二氧化鈦分子的表面生成了氧負(fù)離子，氧負(fù)離子隨氣流進(jìn)入清新機(jī)的外部空間。根據(jù)此結(jié)構(gòu)原理設(shè)計生產(chǎn)的小型空氣清新機(jī)，可用于去除香煙煙味、居室日常異雜味等，清新室內(nèi)空氣。使用太陽能電池供電，便成為實用的環(huán)保節(jié)能型空氣清新機(jī)。
本實施例中，所述第一電極11采用在孔隙率為110卯i、厚度為1. 5mm的高純度泡沫鎳網(wǎng)基材上噴涂粒徑為5 10nm的高純度納米二氧化鈦。泡沫鎳網(wǎng)具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能和大的比表面積，在其表面負(fù)載納米二氧化鈦，可盡量增加二氧化鈦與空氣的接觸面積，提高氧負(fù)離子的產(chǎn)能。所述第二電極13采用80目不銹鋼網(wǎng)。所述絕緣層12采用經(jīng)密X緯密為118X110的紗布。組件的尺寸為200mmX100mm。風(fēng)機(jī)的尺寸為80mmX80mm，厚度25mm，額定功率4W。除塵網(wǎng)采用濾塵效率高的無紡布，折成波紋狀，以減小氣阻，尺寸為200mmX100mm，厚度30mm。均流板為厚度0. 8mm的鋁板，尺寸200mmX 100mm，通孔率40% 。風(fēng)機(jī)與均流板之間的間隙為30mm，均流板與組件之間、組件與除塵網(wǎng)之間的間隙為10mm，外殼采用鋁合金或工程塑料制成。由此所組成的空氣清新機(jī)對香煙煙味、日常生活中的異雜味等有很好的去除效果。 電極和絕緣介質(zhì)的材料可以有多種選擇，除前面提到的之外，還可采用泡沫鐵、泡沫銅、銅絲網(wǎng)、鍍鋅網(wǎng)，玻璃纖維網(wǎng)，等等，選用時以滿足使用要求為準(zhǔn)，同時顧及經(jīng)濟(jì)性。
上述二氧化鈦泡沫鎳網(wǎng)與現(xiàn)有技術(shù)的二氧化鈦光催化網(wǎng)在技術(shù)要求方面存在一定的差異。為提高二氧化鈦光催化劑的活性及擴(kuò)大光的可用頻率范圍，現(xiàn)有技術(shù)采用離子或貴金屬摻雜等做法，這無疑降低了二氧化鈦的純度，而對本發(fā)明來說，則是二氧化鈦的純度越高越好；在二氧化鈦粒徑方面，越接近分子級，對光催化越有利，實驗表明，本發(fā)明對二氧化鈦粒徑的要求沒有前者嚴(yán)格；在負(fù)載二氧化鈦的基材方面，本發(fā)明要求電極基材的電阻率越低越好，而光催化技術(shù)可通過催化劑的有效改性來降低對基材的要求。
實施例3 圖3所示是一種帶氧負(fù)離子發(fā)生器的空氣濾清器的結(jié)構(gòu)原理圖，是本發(fā)明氧負(fù)離子發(fā)生器的應(yīng)用例。依據(jù)該原理設(shè)計生產(chǎn)的空氣濾清器可用于發(fā)動機(jī)配套使用。該濾清器由殼體19，以及固定安裝在該殼體內(nèi)的波紋狀除塵網(wǎng)20、表面覆蓋納米二氧化鈦的泡沫鎳網(wǎng)第一電極11、紗布絕緣層12、不銹鋼網(wǎng)第二電極13、電壓轉(zhuǎn)換電路23等組成。所述第一電極11、紗布絕緣層12和第二電極13緊貼安裝，組成具有電容特性的組件10。所述加載器14由電壓轉(zhuǎn)換電路23構(gòu)成。除塵網(wǎng)20、組件10與殼體19在安裝固定的接觸面處緊密接觸，防止漏氣。殼體19上設(shè)有空氣進(jìn)口 24和空氣出口 25?？諝鈴目諝膺M(jìn)口 24流入，依次流經(jīng)除塵網(wǎng)20、第一電極11、紗布絕緣層12、第二電極13，從空氣出口 25流出。所述組件10和電壓轉(zhuǎn)換電路23的設(shè)置，以及組件電極和電壓轉(zhuǎn)換電路的連接方式與實施例2相同，所述氧負(fù)離子發(fā)生器由12V蓄電池(圖中未畫出)供電。同樣地，所述第一電極ll和第二電極13的位置可以對調(diào)，但它們與電壓轉(zhuǎn)換電路23的連接關(guān)系不能改變。該濾清器的作用原理是空氣由空氣進(jìn)口 24進(jìn)入濾清器的內(nèi)部，流過除塵網(wǎng)20濾除灰塵后，其中的氧氣與所述第一電極11接觸時發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氧負(fù)離子，氧負(fù)離子隨氣流從空氣出口 25流出，進(jìn)入發(fā)動機(jī)汽缸(圖中未畫出)參與燃燒。氧負(fù)離子促進(jìn)燃燒，可提高發(fā)動機(jī)的動力性能，節(jié)約燃料，減少有害排放。 電極的結(jié)構(gòu)除平板形外，還可以是其他形式，如波紋狀，圓筒形等，選用時依使用要求而定。 根據(jù)本實施例原理，為長安牌汽車0. 8升排量的化油器式發(fā)動機(jī)設(shè)計制作的氧負(fù)離子發(fā)生器，電極組件的外形尺寸為小80X150，選材與實施例2相同，將該發(fā)生器加裝到發(fā)動機(jī)配帶的空氣濾清器中，使用結(jié)果表明，發(fā)動機(jī)動力明顯提升，油耗明顯下降，氧負(fù)離子發(fā)生器的性能非常穩(wěn)定。在將油氣調(diào)至稀薄狀態(tài)的情況下，發(fā)動機(jī)運(yùn)作平穩(wěn)，動力充足，車輛提速有力。
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權(quán)利要求
一種氧負(fù)離子發(fā)生器，包括具有電容特性的組件(10)和為該組件提供或載入低壓電壓的加載器(14)，其特征在于，所述組件(10)具有電容的充電儲能和放電特性、由相對向的第一電極(11)和第二電極(13)以及介于這對電極之間的電絕緣介質(zhì)(12)組成，所述第一電極(11)的表面附著對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料，所述組件(10)使用低壓電壓，所述加載器(14)具備接通和隔斷功能，所述組件(10)與所述加載器(14)對應(yīng)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氧負(fù)離子發(fā)生器，其特征在于，所述第一電極(11)為泡沫鎳 網(wǎng)或泡沫鈦網(wǎng)或泡沫鐵鎳網(wǎng)，所述半導(dǎo)體材料為納米二氧化鈦，所述第二電極(13)為不銹 鋼網(wǎng)或鈦金屬網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)，所述電絕緣介質(zhì)(12)為可通過氣體的電絕緣層；所述低壓電壓 為其電壓值不致使電極之間的空氣產(chǎn)生電離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧負(fù)離子發(fā)生器，其特征在于，所述電絕緣層為紗布或無紡 布或由涂覆在所述第二電極(13)表面的電絕緣材料所形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氧負(fù)離子發(fā)生器，其特征在于，所述加載器(14)為產(chǎn)生低壓 直流階躍電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路(23)，所述電壓轉(zhuǎn)換電路(23)的電壓負(fù)輸出端與所述第一 電極(11)相連接，所述電壓轉(zhuǎn)換電路(23)的電壓正輸出端與所述第二電極(13)相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧負(fù)離子發(fā)生器，其特征在于，所述低壓直流階躍電壓的頻 率和占空比，其中的一項或者兩項為可調(diào)節(jié)的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氧負(fù)離子發(fā)生器，其特征在于，所述加載器(14)由可控開關(guān) (16)和控制機(jī)構(gòu)(17)組成，所述可控開關(guān)(16)與所述第一電極(11)或者所述第二電極 (13)相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧負(fù)離子發(fā)生器，其特征在于，所述控制機(jī)構(gòu)(17)為控制方 式是可調(diào)節(jié)的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧負(fù)離子發(fā)生器，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換電路(23)由集 成電路CD4060和外圍元件組成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氧負(fù)離子發(fā)生器，其特征在于，所述加載器(14)為二極管 (18)，所述二極管(18)的正極與所述第一電極(11)相連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 9任一項所述的氧負(fù)離子發(fā)生器，其特征在于，所述組件(10)和 所述加載器(14)之間為整體式結(jié)構(gòu)或分離式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種氧負(fù)離子發(fā)生器，包括具有電容特性的組件(10)和為該組件提供或載入低壓電壓的加載器(14)，所述組件(10)具有電容的充電儲能和放電特性、由相對向的第一電極(11)和第二電極(13)以及介于這對電極之間的電絕緣介質(zhì)(12)組成，所述第一電極(11)的表面附著對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料，所述組件(10)使用低壓電壓，所述加載器(14)具備接通和隔斷功能，所述組件(10)與所述加載器(14)對應(yīng)相連接。該發(fā)生器應(yīng)用電容的特性和對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料，結(jié)合電壓加載技術(shù)，在低壓電壓條件下產(chǎn)生具有高活性的氧負(fù)離子，不會產(chǎn)生臭氧，而且氧負(fù)離子的產(chǎn)率調(diào)整方便，可做成獨立的裝置或應(yīng)用到需要產(chǎn)生氧負(fù)離子的儀器、電器、設(shè)備和裝置中。
文檔編號A61L9/22GK101771242SQ20101012254
公開日2010年7月7日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者馬驤彬 申請人:馬驤彬