阅读说明：本技术 一种负离子发生器的释放头及其制造方法 (Release head of anion generator and manufacturing method thereof ) 是由 梁慧 邢凤平 于 2019-08-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种负离子发生器的释放头,释放头包括导电杆、导电固定装置和负离子释放束,导电杆插入负离子释放束中,且负离子释放束与导电杆相衔接的部分通过导电固定装置被固定在导电杆上,且负离子释放束均与导电杆电连接,导电固定装置负离子释放束、导电杆之间的空隙中填充有导电粘结材料；负离子释放束由多根导电丝和设置在导电丝上的电子增强层和功能增强层形成,导电丝表面设置有电子增强层,电子增强层的阻抗小于导电丝的阻抗,导电丝和电子增强层之间设置功能增强层。(The invention discloses a releasing head of an anion generator, which comprises a conductive rod, a conductive fixing device and an anion releasing beam, wherein the conductive rod is inserted into the anion releasing beam, the part of the anion releasing beam, which is connected with the conductive rod, is fixed on the conductive rod through the conductive fixing device, the anion releasing beam is electrically connected with the conductive rod, and a conductive bonding material is filled in a gap between the anion releasing beam of the conductive fixing device and the conductive rod; the negative ion release bundle is formed by a plurality of conductive wires, an electronic enhancement layer and a function enhancement layer, wherein the electronic enhancement layer and the function enhancement layer are arranged on the conductive wires, the electronic enhancement layer is arranged on the surface of the conductive wires, the impedance of the electronic enhancement layer is smaller than that of the conductive wires, and the function enhancement layer is arranged between the conductive wires and the electronic enhancement layer.)

一种负离子发生器的释放头及其制造方法

技术领域

本发明涉及负离子发生器技术领域，具体涉及一种负离子发生器的释放头及其制造方法。

背景技术

负离子发生器的释放头主要包括单尖端点发射针(第一代发射头)和碳纤维束(第二代发射头)两种方式。第一代发射头直接将单尖端点发射针(例如，单尖端点钢针、银针或者金针)与高压电源接通，发射针放电产生负离子。在较低的电压下，第一代发射头产生的负离子浓度小；如果电压升高，虽然能产生较高的负离子浓度，但同时伴随臭氧、氮氧化物辐射等副产物产生。第二代发射头包括金属头和碳纤维束，碳纤维束插栽在金属头的孔内并通过锡焊方式固定。使用第二代发射头时将金属头与高压电源接通，碳纤维束向周围的空间高速喷射电子，电子被空气氧离子迅速捕获，产生氧负离子。第二代发射头产生的负离子浓度和臭氧浓度虽然能达到要求，但生成的负离子粒径大，难以透过人体血脑屏障发挥生物效应，碳纤维束易松动甚至从金属头的孔内脱落，存在故障隐患。而且，第二代发射头一般工作在8000V以上的负压下，才能保证负离子的释放浓度，由于碳纤维束的强度低，外界环境易对发射头性能产生影响，并且碳纤维束表面容易吸附灰尘，需要频繁清洗，故其维护周期短，使用寿命也受影响。

现有的负离子发生器释放的负离子只能对固态颗粒物，PM2.5的去除效果相对明显，但是空气中的污染物还有很多气态污染物，比如细菌、甲醛、臭味和气态VOCs有机物，负离子对其去除效果不明显，这样就影响负离子发生器整体的空气净化效果。

因此，现有的负离子释放头存在释放负离子浓度低，并伴随有负离子浓度高，性能不稳定，并且功能单一，对现有的负离子发生器的释放头的改进需求。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种负离子发生器的释放头，该释放头能够释放出较高浓度的小粒径负离子，无臭氧、氮化物等副产物产生，而且功能多样，不仅能去除PM2.5，同时能够杀菌和去除VOCs有机污染物，使用寿命长。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种负离子发生器的释放头，释放头包括导电杆、导电固定装置和负离子释放束，导电杆插入负离子释放束中，且负离子释放束与导电杆相衔接的部分通过导电固定装置被固定在导电杆上，且负离子释放束均与导电杆电连接，导电固定装置负离子释放束、导电杆之间的空隙中填充有导电粘结材料；

负离子释放束由多根导电丝和设置在导电丝上的电子增强层和功能增强层形成，导电丝表面设置有电子增强层，电子增强层的阻抗小于导电丝的阻抗，导电丝和电子增强层之间设置功能增强层。

其中，导电杆与高压模块中分出的负高压通过电源线电连接，高压模块与电源插头之间通过适配器连接，进行电压转换，将220V交流市电转换为直流低电压12-24V，在高压模块的负高压下，释放头产生电子。

其中，导电固定装置外套设有热缩管，热缩管加热收缩，与导电固定装置形成一体。

一种负离子发生器的释放头的制造方法，

步骤1，通过溶胶-凝胶法在导电丝上进行浸渍涂覆功能增强层；

步骤2，通过垂直生长法涂覆电子增强层，生成负离子释放束；

步骤3，导电杆插入负离子释放束中，且负离子释放束与导电杆相衔接的部分通过导电金属带被固定在导电杆上，负离子释放束均与导电杆电连接；

导电金属带固定负离子释放束时，将导电杆的一端插入负离子释放束中，然后将导电金属带包裹在负离子释放束的与导电杆相衔接的部分外，在真空条件下将导电金属带压实，从而将负离子释放束固定在导电杆上。

步骤4，导电固定装置、负离子释放束、导电杆之间的空隙中填充有导电粘结材料；

其中，在步骤4后，还包括：

步骤5，导电固定装置外套设热缩管，热缩管加热收缩，与导电固定装置2形成一体。

有益效果在于：

(1)负离子释放浓度高，负离子粒径小；

(2)几乎没有臭氧和氮氧化物等副产物产生；

(3)使用金属释放丝，强度高，耐腐蚀，寿命长；

(4)负离子释放束与导电杆直接的连接牢固，故障率低，性能可靠；

(5)负离子发生器除了能释放高浓度小粒径负离子，进行PM2.5去除以外，还能光催化功能二氧化钛进行杀菌和有机物去除，空气净化功能更全面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明释放头的结构示意图。

图2是本发明释放头制造方法流程图。

附图标记说明如下：

1：负离子释放束；2：导电固定装置；3：热缩管；4：导电杆；5：耐腐蚀层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接、实体连接或通信连接等；可以是直接相连(即两个部件直接相连为两个部件之间未连接有其他部件)，也可以通过中间媒介间接相连(即两个部件间接相连为两个部件之间还连接有其他部件)，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种负离子发生器的释放头，释放头包括导电杆4、导电固定装置2和负离子释放束1，导电杆4插入负离子释放束1中，且负离子释放束1与导电杆4相衔接的部分通过导电固定装置2被固定在导电杆4上，且负离子释放束1均与导电杆4电连接，导电固定装置2、负离子释放束1、导电杆4之间的空隙中填充有导电粘结材料；

负离子释放束1由多根导电丝和设置在导电丝上的电子增强层和功能增强层形成，导电丝表面设置有电子增强层，电子增强层的阻抗小于导电丝的阻抗，导电丝和电子增强层之间设置功能增强层。

负离子释放束1由多根导电丝和设置在导电丝上的电子增强层和功能增强层形成，导电丝本身就可以作为负离子释放束1，电子增强层的引入可以进一步提高释放出的负离子的浓度，功能增强层的引入可以进一步增强发生器净化空气的效果。而且，负离子释放束1生成的负离子粒径较小，能够透过人体血脑屏障发挥生物效应，几乎没有无臭氧、氮氧化物辐射等副产物产生，并且除了能去除PM2.5，还具有杀菌消毒和去除有机物VOCs效果。此外，将电子增强层负载在硬度较高的导电丝上可以延长负离子释放束1的使用寿命；采用导电固定装置2代替焊接方式去固定导电丝，可以避免导电丝易松动、脱落的问题。

其中，导电杆4与高压模块中分出的负高压通过电源线电连接，高压模块与电源插头之间通过适配器连接，进行电压转换，将220V交流市电转换为直流低电压12-24V，在高压模块的负高压下，释放头产生电子。

适配器便于高压模块进行升压。

其中，导电固定装置2外套设有热缩管3，热缩管3加热收缩，与导电固定装置2形成一体；

一方面可以防止各个导电部件之间产生静电干扰，另一方面可以提高负离子释放束1与导电杆4之间的固定牢固性。

优选的，导电杆4通过螺纹、嵌合或焊接与电源线的电连接。

优选的，电源插头为三相，从高压模块分出的正高压通过接地线导入大地中和。

优选的，导电丝为导电丝，例如，可以为钼丝、钨金丝、钨丝、铁丝、铼丝、钽丝或铌丝；优选为钼丝或钨金丝。

钼丝的导电性、耐热性和抗腐蚀性较好，便于加工，价格便宜；钨金丝具有静音、耐油脂、耐脏、耐腐蚀的特性，而且负离子产生量大，几乎无臭氧和氮氧化物等副产物产生，表面不容易吸附灰尘和颗粒，不需频繁进行清洗。钨金丝中的钨含量可以在99％以上。

优选的，导电丝的长度为1-3cm，直径为0.1-0.2mm，多根导电丝的材质相同或不同，负离子释放头包括20-30根导电丝。

优选的，导电固定装置2为连接释放头和导电杆4的金属铆件固定结构，为导电金属带，材料优选黄铜。

金属材质的导电固定装置2不但导电性好，而且柔韧性好，容易压实。

优选的，导电杆4为金属螺杆，由铜、贵金属或其合金形成，贵金属可以为金、或银等，本发明优选紫铜。

优选的，导电杆4和导电固定装置2外设置有防腐层，防腐层为铂金层或金层。

优选的，导电粘结材料为导电泥或导电胶。

导电粘结材料不但可以提高负离子释放束1与导电杆4之间的固定牢固性，而且可以提高导电性。

优选的，电子增强层为碳纳米材料层。

碳纳米材料是电阻接近零的超导材料，采用碳纳米材料形成电子增强层有利于电离子的游离析出，可以产生小粒径、高活性、迁移距离远的生态级小粒径负氧离子，且负离子纯度高，几乎没有臭氧、氮氧化物和正离子等副产物的产生。

优选的，碳纳米材料层为富勒烯层、富勒醇层、石墨烯层和碳纳米管层中的一层或多层；

优选的，电子增强层的厚度为2-10nm。

优选的，功能增强层为二氧化钛层。

二氧化钛层的材料优选为纳米二氧化钛，纳米二氧化钛是一种光催化抗菌材料，在光线或紫外线照射下，TiO2表面的电子吸收足够的能量而脱离，在电子脱离的位置便形成带正电的电洞，电洞将附着于TiO2表面的水分子氧化，使其转变成活性很大的氢氧自由基，氢氧自由基一旦遇上有机物便会夺取电子，使有机物分子因键的断裂而被分解。一般的污染物或病原体大多是碳水化合物，分解后成为水和二氧化碳，因此可以达到除污、灭菌的作用。脱离TiO2表面的电子将空气中的氧还原，使氧变成负氧离子(即空气负离子)。负氧离子也能够将TiO2表面上的有机化合物氧化分解。因此，二氧化钛层可以进一步提高负离子的释放浓度，同时赋予负离子除污、灭菌的功能。同时作为催化剂，自身不消耗，因其抗菌谱广、作用持久、生物安全性良好等优点被广泛使用。

一种负离子发生器的释放头的制造方法，

步骤1，通过溶胶-凝胶法在导电丝上进行浸渍涂覆功能增强层；

步骤2，通过垂直生长法涂覆电子增强层，生成负离子释放束1；

步骤3，导电杆4插入负离子释放束1中，且负离子释放束1与导电杆4相衔接的部分通过导电金属带被固定在导电杆4上，负离子释放束1均与导电杆4电连接；

导电金属带固定负离子释放束1时，将导电杆4的一端插入负离子释放束1中，然后将导电金属带包裹在负离子释放束1的与导电杆4相衔接的部分外，在真空条件下将导电金属带压实，从而将负离子释放束1固定在导电杆4上。

步骤4，导电固定装置2、负离子释放束1、导电杆4之间的空隙中填充有导电粘结材料；

其中，在步骤4后，还包括：

步骤5，导电固定装置2外套设热缩管3，热缩管3加热收缩，与导电固定装置2形成一体。

一方面可以防止各个导电部件之间产生静电干扰，另一方面可以提高负离子释放束1与导电杆4之间的固定牢固性。

步骤6，导电杆4与高压模块连接，高压模块与电源插头之间通过适配器连接。

其中，步骤1具体为：

步骤1.1，清洗导电丝；

具体清洗方法为：将导电丝浸泡于丙酮溶液中20-30小时，然后取出用无处乙醇清洗，以便除去导电丝表面的粘附物如环氧树脂胶等，再用去离子水洗涤3-5次后，进行80-100℃烘干备用。

步骤1.2，制备溶胶；

具体制备方法为：以钛酸丁酯为前驱物、无水乙醇为溶剂、盐酸为水解抑制剂和水进行制备，各组分质量比例为：钛酸四丁酯：无水乙醇：盐酸：水＝(1-2):(1-5):(1-1.5):(0.8-1)，将钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，边加热边搅拌，控温40-50℃，加入盐酸，再加入水，搅拌得到溶胶；

步骤1.3，涂覆；

具体涂覆制备方法为：将导电丝放入步骤1.2制备的溶胶中，浸蘸2-5次，取出放入程序升温炉中，缓慢升温至60-100℃，通入高纯氮气或氩气吹扫，使乙醇和水挥发脱除，进行胶凝化处理，2-5小时；随后升温至200-300℃，高纯氮气或氩气将过热水蒸气带入使钛酸四丁酯发生水解反应，生成无定型二氧化钛薄膜，然后在氮气或氩气保护下在400-650℃煅烧处理1-2小时，在导电丝表面获得二氧化钛薄膜晶体，随后冷却取出即可。

其中，步骤2具体为：

将步骤1中的功能层涂覆完的导电丝垂直放入碳纳米材料胶体中，沉积温度50-120℃，沉积时间15-31分钟，在完成碳纳米材料层的生长后，将导电丝从碳纳米材料水溶液中取出，干燥。

优选为，干燥通过恒温烘干的方式来实现，烘干的温度为60-80℃，烘干的时间可以为30-60分钟。

在导电丝表面沉积生长碳纳米层时采用的方法为垂直沉积法。垂直沉积法工艺简单，生长温度低，生长溶液黏度低，生长的碳纳米材料层完整性好，表面更均匀。

采用垂直沉积法沉积生长碳纳米层时的温度可以为50-120℃，优选为60-100℃。50-120℃的沉积温度有利于形成致密性较好的碳纳米层，而且形成碳纳米层的速度较快。沉积时间可以为15-31小时，优选为16-30小时。15-31小时的沉积时间有利于形成期望厚度的碳纳米层。碳纳米层的厚度为2-10nm。

以下为本发明的具体实施例，

实施例1

一种负离子发生器的释放头，其中：

导电杆4为紫铜杆；导电固定装置2为黄铜带；负离子释放束1包括20根钼丝，每根钼丝上沉积有约2nm厚的富勒烯层，钼丝的长度为1cm，直径为0.1mm。导电固定装置2、导电杆4、负离子释放束1之间的空隙中填充有导电胶。

实施例2

一种负离子发生器的释放头，其中：

导电杆4为银杆；导电固定装置2为铜带；负离子释放束1包括25根钨金丝，每根钨金丝上沉积有约6nm厚的石墨烯层，钨金丝中的钨含量为99.5％，钨金丝的长度为2cm，直径为0.2mm。导电固定装置2、导电杆4、负离子释放束1之间的空隙中填充有导电泥。导电杆4和导电固定装置2外设置有铂金层，并且导电固定装置2外套设有热缩管3。

实施例3

一种负离子发生器的释放头，其中：

导电杆4为金杆；导电固定装置2为铜带；负离子释放束1包括30根铁丝，每根铁丝上均沉积有二氧化钛层，二氧化钛层上沉积有约10nm厚的碳纳米管层，铁丝的长度为3cm，直径为0.2mm。导电固定装置2、导电杆4、负离子释放束1之间的空隙中填充有导电胶。导电杆4和导电固定装置2外设置有金层，并且导电固定装置2外套设有热缩管3。

实施例4

一种负离子发生器的释放头，其中：

导电杆4为铜杆；导电固定装置2为铜带；负离子释放束1包括35根钼丝，每根钼丝上沉积有约10nm厚的二氧化钛层和5nm厚的富勒烯层，钼丝的长度为2cm，直径为0.1mm，导电固定装置2、导电杆4、负离子释放束1之间的空隙中填充有导电胶。导电杆4和导电固定装置2外设置有防腐蚀镀金层5，并且导电固定装置2外套设有热缩管3。

实施例5

一种负离子发生器的释放头的功能层涂覆，其中：

将导电丝浸泡于丙酮溶液中24小时，然后取出用无处乙醇清洗，再用去离子水洗涤3次后，进行80℃烘干备用；称取钛酸四丁酯：无水乙醇：盐酸：水＝1:10:1.5:0.8，将钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，边加热边搅拌，控温40℃，然后加入少量盐酸作为水解抑制剂，再加入少量水，搅拌得到溶胶；将导电丝放入上述制备的溶胶中，浸蘸3次，取出放入程序升温炉中，缓慢升温至80℃，通入高纯氮气或氩气吹扫，使乙醇和水挥发脱除，进行胶凝化处理，2小时；随后升温至200℃，高纯氮气或氩气将过热水蒸气带入使钛酸四丁酯发生水解反应，生成无定型TiO2薄膜，然后在氮气或氩气保护下在650℃煅烧处理2小时，在导电丝表面获得TiO2薄膜晶体，随后冷却取出即可。

实施例6

一种负离子发生器的释放头的电子增强层涂覆，其中：

将进行功能层涂覆完的释放头通过垂直生长法涂覆电子增强层，将释放头垂直放入制备好的富勒烯胶体中，沉积温度80℃，沉积时间24小时，沉积后富勒烯的厚度可以为5-6nm；在完成富勒烯层的生长后，将富勒烯层负离子释放头从富勒烯层水溶液中取出，干燥。干燥可以通过恒温烘干的方式来实现，烘干的温度为60℃，烘干的时间可以为60分钟。

对比例

一种负离子发生器的释放头，该释放头只是使用金属导电丝或碳刷作为放电材料，释放头没有经过加固处理和表面功能增强。

性能测试

1、负离子释放量测试

1)测试仪器

手持式大气负离子测试仪-厂家：华思通；仪器型号：WST-3200Pro。

2)测试条件

温度：18℃

相对湿度：18％；

PM2.5：30μg/m2

3)测试过程

将导电杆4接通40kV的电压，测试者手持大气负离子测试仪，分别站在待测试的负离子释放头的正前方、左偏22.5°方向、右偏22.5°方向并且分别距离负离子释放头1m的位置处，测试本发明实施例的一个释放头和对比例的释放头释放出的负离子数量。

4)测试结果

实施例与对比例的负离子释放头的测试结果如表1所示(注：表1中的左、中、右分别表示负离子释放头的左偏22.5°方向、正前方、右偏22.5°方向)。

表1

从表1可以看出，与对比例的释放头相比，本发明实施例的释放头在1m的负离子浓度增加了，说明采用本发明实施例的释放头能有效提高负离子的释放浓度。

2、臭氧和氮氧化物(NO和NO2)释放量测试

1)测试仪器

氮氧化物测试仪-厂家：普利通；仪器型号：WSQ-NOX；

臭氧测试仪-厂家：普利通；仪器型号：WSQ-O3。

2)测试条件

温度：18℃

相对湿度：18％；

PM2.5：30μg/m2

3)测试过程

测试者手持氮氧化物测试仪或臭氧测试仪，分别站在待测试的负离子释放头的正前方、左偏22.5°方向、右偏22.5°方向并且分别距离负离子释放头1m的位置处，测试待测试的负离子释放头释放出的臭氧和氮氧化物浓度。

4)测试结果

实施例的负离子释放头的臭氧和氮氧化物释放量(NO和NO2的释放总量)测试结果如表2所示。

表2

从表2可以看出，与对比例释放头相比，本发明实施例的复合材料负离子释放头没有释放出氮氧化物，臭氧的释放量相对于对比例的释放头也降低了。

3、PM2.5和甲醛降低量测试

1)测试仪器

手持式测试仪-厂家：华思通；仪器型号：WST-3200Pro。

2)测试条件

温度：18℃

相对湿度：18％；

PM2.5：100μg/m2

甲醛：0.5mg/m3

3)测试过程

将导电杆4接通6KV的电压，将甲醛测试仪固定在释放头的正前方距离负离子释放头1m的位置处，测试本发明实施例的一个释放头和对比例的释放头降解甲醛和去除PM2.5的效果。

4)测试结果

实施例与对比例的甲醛和PM2.5的去除测试结果如表1所示(净化前条件一致，净化30min后对比效果)。

表3

表3可以看出，与对比例的释放头相比，本发明实施例的释放头在1m的PM2.5和甲醛的去除效果增强了，说明采用本发明实施例的释放头中添加功能层和电子增加层能有效去除PM2.5颗粒物和气态污染物。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。