【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及負離子儀，特別是涉及一種由石墨烯材料構(gòu)成的負離子釋放電極構(gòu)成的負離子儀。

背景技術(shù)：

目前，負離子儀一般包括過濾層、風機和負離子發(fā)生器，這些組件設(shè)置在外殼內(nèi)構(gòu)成負離子儀。由負離子發(fā)生器生成負離子，通過風機吹送至外部環(huán)境中。一般地，負離子發(fā)生器包括電壓生成裝置和釋放電極。釋放電極多采用碳纖維或者金屬。金屬電極釋放負離子時會同時伴隨臭氧、超氧化物、正離子、氮化物、輻射等污染物。碳纖維電極稍稍優(yōu)于金屬電極。目前，無論是金屬電極還是碳纖維電極，其構(gòu)成的負離子發(fā)生器均存在以下缺陷：生成的負離子中含有正離子；當調(diào)節(jié)電壓，提升負離子的生成劑量時，會伴隨生成大量的臭氧；釋放的負離子粒徑大，難以透過人體血腦屏障發(fā)揮生物效應。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種負離子儀，生成的負離子純度高，劑量大，且大劑量時不會伴隨大量的臭氧生成。

本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決：

一種負離子儀，包括外殼，所述外殼上設(shè)置有進風口和出風口，所述外殼內(nèi)部設(shè)置有過濾層、風機和負離子發(fā)生器；所述過濾層設(shè)置在所述進風口一側(cè)，所述負離子發(fā)生器設(shè)置在所述出風口處；所述負離子發(fā)生器包括直流電壓生成裝置，壓電變壓器和石墨烯釋放電極；所述直流電壓生成裝置用于生成電壓為+12v的直流電壓，所述壓電變壓器連接所述直流電壓生成裝置的輸出端，用于將+12v的直流電壓轉(zhuǎn)換為直流負高壓；所述石墨烯釋放電極通過抗高壓導線連接所述壓電變壓器的輸出端；所述石墨烯釋放電極是由石墨烯材料構(gòu)成的帶錐狀尖端的圓柱體結(jié)構(gòu)的釋放電極，所述石墨烯材料是經(jīng)過擠壓成型處理的石墨烯。

優(yōu)選地，

所述負離子發(fā)生器還包括脈沖增強器，所述脈沖增強器包括外殼，內(nèi)筒和多個離子篩分件，所述外殼為抗高壓電絕緣材質(zhì)，所述內(nèi)筒為不銹鋼材質(zhì)，所述離子篩分件為無機多孔物質(zhì)構(gòu)成的圓柱狀結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)筒構(gòu)成腔體結(jié)構(gòu)，所述多個離子篩分體豎直排布在所述腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是：

本發(fā)明的負離子儀中的負離子發(fā)生器中，采用壓電變壓器通過電能--機械能--電能的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)電壓升壓，可產(chǎn)生較為穩(wěn)定的直流負高壓。配合釋放電極由石墨烯材料制成，石墨烯材料擠壓成型后得到的材料，密度高、分子連接緊密，具有高導電率，為接近超導的材料，也即電阻幾乎等于零。這樣，通過壓電變壓器輸出穩(wěn)定的負高壓，可避免輸出高壓不穩(wěn)定時，釋放電極受正高壓激發(fā)釋放正離子的問題，釋放的負離子純度高。而且該穩(wěn)定的負高壓提供至石墨烯材質(zhì)的釋放電極后，釋放電極的導電率高，從而在電極尖端游離的負離子越多，則釋放量越高。本發(fā)明通過電壓的穩(wěn)定性配合電極的高導電率來生成大劑量的負離子，而不是像以往那樣需通過增加負高壓的電壓值來提升生成的負離子的劑量，從而可避免施加高電壓值時引起的臭氧量增加的問題。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明具體實施方式的負離子儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實施方式的負離子發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明具體實施方式的脈沖增強器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實施方式的多個石墨烯釋放電極構(gòu)成電極組時的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明具體實施方式的多個石墨烯釋放電極構(gòu)成電極組時的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】

下面結(jié)合具體實施方式并對照附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

如圖1所示，為本具體實施方式的負離子儀的結(jié)構(gòu)示意圖。負離子儀包括外殼6，外殼6上設(shè)置有進風口1和出風口5，外殼6內(nèi)部設(shè)置有過濾層2、風機3和負離子發(fā)生器4。過濾層2用于過濾空氣中的粉塵等顆粒物質(zhì)。風機3用于實現(xiàn)氣流循環(huán)，將負離子發(fā)生器4生成的負離子從出風口5推送出去，到達外部環(huán)境中。優(yōu)選地，可將負離子發(fā)生器4設(shè)置在對應所述出風口5的高度的四分之三以上的位置，這樣，便于生成的負離子借助風機的風力被推送至外部。

本具體實施方式中，負離子發(fā)生器4的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，其包括直流電壓生成裝置100，壓電變壓器200和石墨烯釋放電極300。

其中，直流電壓生成裝置100用于生成電壓為+12v的直流電壓。壓電變壓器200連接直流電壓生成裝置的輸出端，用于將+12v的直流電壓轉(zhuǎn)換為直流負高壓。石墨烯釋放電極300通過抗高壓導線連接壓電變壓器200的輸出端。

壓電變壓器200可選用壓電陶瓷變壓器。壓電變壓器200為機械壓電變壓器，通過電能--機械能--電能的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)電壓升壓。具體地，當交變電壓加到壓電變壓器的輸入端時，通過壓電效應，可使壓電變壓器產(chǎn)生沿長度方向的伸縮振動，以將輸入的電能轉(zhuǎn)換為機械能；而發(fā)電部分則通過正壓電效應，使沿長度方向伸縮振動的機械能轉(zhuǎn)換為電能，從而產(chǎn)生電壓輸出vout。由于壓電變壓器的長度大于厚度，故其輸入端為低阻抗，輸出端為高阻抗，輸出電壓大于輸入電壓，實現(xiàn)升壓變壓器。一般輸人幾伏到幾十伏的交變電壓，可以獲得幾千伏以上的高壓輸出。機械壓電變壓器的形狀為長方體，可以有效抑制和消除傳統(tǒng)的負離子發(fā)生器采用的線圈型變壓器產(chǎn)生正離子的不利影響，同時減小負離子發(fā)生器的體積和厚度。

石墨烯釋放電極300是由石墨烯材料構(gòu)成的帶錐狀尖端的圓柱體結(jié)構(gòu)的釋放電極。具體地，是經(jīng)過擠壓成型處理的石墨烯構(gòu)成的帶錐狀尖端的圓柱體結(jié)構(gòu)的釋放電極。

本具體實施方式中，對石墨烯粉體在真空高溫狀態(tài)下加壓擠壓成型制得材料制成釋放電極，石墨烯粉體在擠壓過程中，分子連接緊密，使材料密度高，從而具有高導電率，且通過擠壓成型后易于形成帶錐狀尖端的圓柱體結(jié)構(gòu)，可作為釋放電極。當高壓電通過釋放電極時，基于釋放電極的導電性會形成電弧和電暈現(xiàn)象。材料導電率差的電極形成電弧多，相應臭氧就多，當材料導電率高時主要形成電暈，無明顯火花，從而臭氧數(shù)量少。上述負離子發(fā)生器中，壓電變壓器相對于以往負離子發(fā)生器中采用的線圈型變壓器，可輸出穩(wěn)定的直流負高壓，高壓電越穩(wěn)定，配合高導電極可更好控制電暈現(xiàn)象的發(fā)生，便于生成大劑量的負離子。

負離子釋放數(shù)量不是由某個單一模塊決定的，相對來說，高壓電越高，負離子釋放越多(但高壓越高，相應會導致臭氧以及正離子、超氧化物生成量也越高)。其次，負離子釋放電極的導電率越高，再次直流負高壓的穩(wěn)定性，這些都會影響負離子數(shù)量。本具體實施方式由壓電變壓器的穩(wěn)定性輸出配合高導電率的釋放電極綜合作用，最終可實現(xiàn)釋放大劑量的負離子的效果。

優(yōu)選地，在真空狀態(tài)下，將環(huán)境溫度升溫至260～300℃，對石墨烯粉體與其他粘稠劑組成的混合物施加4～5兆帕的壓力進行擠壓成型得到的材料。其中，石墨烯混合物包括質(zhì)量分數(shù)為95～98％的石墨烯粉體，1.9～4％的導電液、0.1～1％的納米級銀粉或者金粉。該處理過程下，升溫到260～300℃時，一方面，石墨烯能保持足夠的活性，不被碳化；另一方面，真空狀態(tài)下260～300℃時，納米級銀粉/金粉處于半熔融狀態(tài)，此時對混合物加壓能夠使納米銀粉/金粉很順利與石墨烯以及導電液融合一體，從而通過添加適量的納米銀粉/金粉增加擠壓成型后得到的石墨烯材料的密度。導電液具備一定粘性，在擠壓成型過程發(fā)揮粘稠劑的作用。通過上述方式擠壓成型得到的石墨烯，其為接近超導的材料，也即電阻幾乎等于零。這樣，制成釋放電極時，在電離子通過該釋放電極時，會產(chǎn)生強大的共振效益，極利于電離子的游離析出。這樣，無需像傳統(tǒng)的離子釋放電極(普通碳纖維、金屬等)需要很強的電流，上述方式處理得到的釋放電極只需比較微弱的電流即可釋放大劑量、高純度、高活性、小粒徑的負離子(負氧離子)，可在低電壓低電流下實現(xiàn)大劑量的負離子，且可在空間形成純凈的生態(tài)負離子(負氧離子)浴環(huán)境，同時沒有臭氧、超氧化物、氮化物、輻射等衍生污染物產(chǎn)生。

進一步優(yōu)選地，將釋放電極釋放的負離子通入脈沖增強器400的腔體中，對石墨烯釋放電極釋放的負離子進行摩擦和碰撞處理使得負離子被“切割”成更小粒徑，便于實現(xiàn)小粒徑下的應用，例如透過人體血腦屏障發(fā)揮生物效應。

具體地，脈沖增強器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。脈沖增強器包括外殼(圖中未示出)，內(nèi)筒401和多個離子篩分件402。其中，外殼為抗高壓電絕緣材質(zhì)，內(nèi)筒401為不銹鋼材質(zhì)，離子篩分件402為無機多孔物質(zhì)構(gòu)成的圓柱狀結(jié)構(gòu)。內(nèi)筒401構(gòu)成腔體結(jié)構(gòu)，作為負離子收集器。多個離子篩分件402豎直排布在腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)，構(gòu)成離子篩分模組。通過調(diào)節(jié)圓柱狀無機多孔物質(zhì)的濕度，可在腔體內(nèi)部形成無數(shù)個不規(guī)則電容，負離子在其中不斷摩擦碰撞，從而增加脈沖能量，最后經(jīng)由脈沖增強器的離子導線403釋放到空氣中，得到活性極高的小粒徑負氧離子。通過該脈沖增強器，可將釋放電極釋放的大劑量的大粒徑負離子轉(zhuǎn)換為大劑量的小粒徑負氧離子，釋放的小粒徑負離子更容易被人體吸收。

進一步優(yōu)選地，如圖4和5所示，石墨烯釋放電極的數(shù)量為多個，多個石墨烯釋放電極301垂直設(shè)置在絕緣基座302上，各電極301分別通過抗高壓導線303連接至壓電變壓器200的輸出端。通過設(shè)置多個石墨烯釋放電極，從而可大批量地釋放負離子，增加負離子釋放量。

進一步優(yōu)選地，壓電變壓器200用于將+12v的直流電壓轉(zhuǎn)換為電壓大小在1～2萬范圍的直流負高壓。通過壓電變壓器200穩(wěn)定輸出1-2萬負高壓擊發(fā)石墨烯超導電極，可進一步增加負離子釋放量，于此同時，臭氧的含量也在可控的范圍內(nèi)，不會對人體健康造成傷害。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。