一种阵列式负离子发生装置的制作方法

本发明涉及电晕放电
技术领域：
，特别是涉及一种阵列式负离子发生装置。
背景技术：
：目前的负离子发生装置采用电晕放电原理，通过在正电极与负电极之间施加负直流高压，使得电极表面曲率半径很小处周围的电场强度很大，空气局部电离放电，生成电荷和负离子。负离子发生装置产生的负离子浓度与负直流高压值和电极结构相关。当负直流高压大于使电极发生电晕放电的电压值，且负直流高压小于使电极出现击穿的电压值时，负直流高压越大，产生的负离子浓度越大。电极结构不同，电极产生的负离子浓度也不同。负离子发生装置采取某种电极结构，将施加于电极之间的负直流高压为使电极出现击穿的电压值时，负离子发生装置产生的负离子浓度称为该负离子发生装置的负离子浓度上限。常见的负离子发生装置电极结构采用板板电极结构，线板电极结构，线筒电极结构和针板电极结构，这些结构由于存在电极板，使负离子对电极复合十分强烈，负离子浓度急剧降低，导致负离子发生装置产生的负离子浓度上限显著降低。技术实现要素：为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种阵列式负离子发生装置，旨在解决由于现有技术中由于大量负离子对电极复合而导致负离子发生装置产生的负离子浓度上限低的技术问题。为实现以上目的，本发明提供一种阵列式负离子发生装置，包括负直流电源模块、电极模块和风力驱动模块；电极模块包括正电极线与负电极线，且正电极线与负电极线平行间隔排列，正电极线公共端与所有正电极线连接，负电极线公共端与所有负电极线连接；电极模块中正电极线公共端接地，负电极线公共端连接负直流电源模块输出端，风力驱动模块输出朝向电极模块的高速气流；负直流电源模块，用于输出可使正电极线与负电极线产生电晕放电的负直流电压；风力驱动模块，用于输出可将负离子从电极模块中扩散出的高速气流；正电极线与负电极线的间距由负直流电源输出负直流电压和所处环境温湿度确定，正电极线的数量和负电极线的数量由所需负离子数量确定。负直流电源模块产生可使正电极线与负电极线产生电晕放电的负直流电压，负直流电压施加于电极模块的正电极线与电极模块的负电极线之间，正电极线与负电极线均发生电晕放电，由于正电极线的存在，使负电极线附近电场强度加强，同时正电极线与负电极线间隔排列能够进一步提高负电极线附近的电场强度，使空气电离放电更剧烈，产生更多的负离子，风力驱动装置产生高速气流，使负离子快速从电极模块中扩散出去，降低负离子对电极复合数量，提高本发明产生的负离子浓度上限。进一步地，还包括风道，风道为两端开口的管道，风道一端与风力驱动模块输出端连接，风道另一端与电极模块连接。进一步的，还包括离子计数模块和电压控制模块，离子计数模块位于电极模块附近，离子计数模块输出端与电压控制模块输入端连接，电压控制模块输出端与负直流电源模块输入端连接；离子计数模块，用于实时监测电极模块产生的负离子数量；电压控制模块，通过比较电极模块产生的负离子数量与负离子数量的设定值确定向负直流电压模块发出的电压调整指令。进一步地，还包括第一发送模块、第一接收模块、第二发送模块以及第二接收模块；第一发送模块获取负离子计数模块监测的负离子数量信息，并将负离子数量信息通过无线传输技术发送给第一接收模块；第一接收模块接收由第一发送模块发送的负离子数量信息，并将负离子数量信息传输给电压控制模块；第二发送模块获取由电压控制模块输出的电压调整指令，并将电压调整指令通过无线传输技术发送给第二接收模块；第二接收模块用于接收由第二发送模块传输的电压调整指令，并将电压调整指令传输给负直流电源模块。进一步地，风力驱动模块主要由风扇矩阵和气流分布板组成，风扇矩阵包括排列成矩阵的多个直流轴流风扇，风扇矩阵输出的高速气流进入气流分布板，由气流分布板均流后的均匀高速气流流入风道；风扇矩阵用于产生高速气流，气流分布板用于将高速气流转化为均匀高速气流，提供均匀高速气流，有利于减少负离子复合。进一步地，正电极线直径比负电极线直径大，可以产生更多的负离子。进一步的，正电极线和负电极线的材料为不锈钢或其他不易生锈合金，避免正电极线或负电机线的锈蚀导致负离子生成效果降低或出短路。通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，可以获得以下有益效果：1、本发明电极模块中由于正电极与负电极均采用线状结构，使得正电极线与负电极线均发生电晕放电，由于正电极线存在，使负电极线的周围电场增强，负电极线的电晕放电现象更加剧烈，产生更多的负离子，提升负离子浓度。2、本发明电极模块中由于正电极与负电极均采用线状结构，减少了正电极与负电极的外表面积，降低了负离子对电极的复合程度，提高了扩散负离子的数量，提高了能量转化效率，且线状结构的正电极与负电极加工容易，使本发明成本降低。3、采用正电极线与负电极线间隔布置的方式，使负电极线的两边均有正电极线，加强了负电极线周围区域的电场强度，使得在相同的电压等级下，电晕放电更加强烈，所产生的负离子浓度高。4、本发明不仅从源头上可产生更多负离子，并辅以风力驱动模块加速负离子的扩散，减少了负离子对电极的复合，大大地提高了空间中负离子的浓度，提高了能量转化效率。5、加入离子计数模块实现了对负离子浓度的实时控制，电压控制模块实现反馈调节，通过改变负直流电源模块输出电压保持负离子浓度的稳定性，同时可根据需要在负离子浓度上下限调节负离子浓度。6、通过无线传输实现离子计数模块、电压控制模块与负直流电源模块之间的信号传输，提供远程控制的同时保证了操作人员的安全。附图说明图1为本发明提供的阵列式负离子发生装置的原理框图；图2为本发明提供的阵列式负离子发生装置中电极模块的结构示意图；图3为本发明第一实施例提供的阵列式负离子发生装置的原理框图；图4为本发明的第二实施例提供的阵列式负离子发生装置的原理框图；图5为本发明的第三实施例提供的阵列式负离子发生装置的原理框图；图6为本发明提供的阵列式负离子发生装置中风力驱动模块的结构示意图：其中，(a)为风扇矩阵与气流分布板位置关系示意图，(b)风扇矩阵结构示意图，(c)为气流分布板结构示意图。具体实施方式下面结合附图详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中所提到的具体元件表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。如图1所示，本发明提供的阵列式负离子发生装置包括负直流电源模块，用于输出可使正电极线与负电极线产生电晕放电的负直流电压；电极模块包括正电极线与负电极线，由于正电极线的存在，使得负电极线电场强度增强，电晕放电更剧烈，且正电极线与负电极线平行间隔排列，负电极线与两根正电极线相邻，能够进一步提高负电极线附近的电场强度，进一步增强电晕放电；正电极线公共端与所有正电极线连接，负电极线公共端与所有负电极线连接，电极模块中正电极线公共端接地，负电极线公共端连接负直流电源模块输出端，风力驱动模块输出朝向电极模块的高速气流，高速气流用于实现负离子从电极模块中快速扩散，减少负离子向电极复合数量，正电极线与负电极线的表面积小，也可以有效减少负离子向电极复合数量，通过从源头上产生更多的负离子，同时减少负离子向电极复合造成的损耗，实现提高阵列式负离子发生装置产生负离子浓度的上限。电极模块中正电极线与负电极线的间距由负直流电压和所处环境温湿度决定，负直流电压和正电极线与负电极线的间距成正相关，当负直流电压越高，正电极线与负电极线越容易出现击穿，因此要求正电极线与负电极线的间距越大；当在大气压下时，相同温度下，空气湿度越低，正电极线与负电极线越容易出现击穿，因此要求正电极线与负电极线之间的间距越大，当在大气压下时，相同湿度下，空气温度越低，正电极线与负电极线越容易出现击穿，因此要求正电极线与负电极线之间的间距越大；正电极线的数量与负电极线的数量由负离子数量要求确定，若负离子浓度要求越高，则所需正电极线与负电极线的数量越多。如图2所示，本发明中的电极模块包括第一负电极线11至第三负电极线13和第一正电极线21至第三正电极线23，第一负电极线11与第一正电极线21平行相邻排列，第二正电极线22与第一负电极线11平行相邻排列，第二负电极线12与第二正电极线22平行相邻排列，第三正电极线23与第二负电极线12平行相邻排列，第三负电极线13与第三正电极线23平行相邻排列，由于第一正电极线21至第三正电极线23的存在，使第一负电极线11至第三负电极线13周围电场强度增加，第一负电极线11和第二负电极线12均与两个正电极线相邻，进一步使负电极线周围的电场强度增加，使第一负电极线11至第三电极线13的电晕放电现象剧烈，产生更多的负离子，且正电极线表面积小，可以减少负离子向电极复合数量。电极线材料使用不锈钢或其他不易生锈合金，在线线电极结构中，电极线的截面直径是毫米级的，轻微锈蚀会降低负离子发生效果，严重时会使电极线断开，易出现短路，造成装置损坏，甚至发生危险。正电极线直径大于负电极线直径，静电场仿真证明采用正电极线直径大于负电极线直径的结构有利于产生更多的负离子。并针对粗细相间电极线结构与相同直径电极线结构这两种结构，进行了基于AnsoftMaxwell的静电场仿真，仿真使用的参数为：结构1，正电极线与负电极线的间距5mm，正电极线截面直径为0.8mm，负电极线截面直径为0.04mm，负直流电源模块输出的负直流电压值为-30kV。结构2，正电极线与负电极线的间距5mm，正电极线与负电极线的截面直径均为0.04mm，负直流电源模块输出的负直流电压值为-30kV。常温常压下，电晕放电发生区为电场强度大于2.6×106V/m的区域，电晕放电发生区面积越大，电晕放电越强烈，且最大电场强度越高，电晕放电越强烈。静电场仿真结果如表1所示：表1静电场仿真结果经静电场仿真结果对比，可以得出，正电极线直径大于负电极线直径的电极结构的电晕放电现象比正电极线与负电极线直径相同的电极结构电晕放电现象更剧烈。如图3所示，本发明提供的另一实施例中，包括负直流电源模块用于输出可使电极模块中正电极线与负电极线发生电晕放电的负直流电压，电极模块中负电极线公共端与负直流电源模块输出端连接，电极模块通过电极模块中负电极线电晕放电产生负离子，由于电极模块采用线线结构和正电极线与负电极线间隔排列，电极模块产生更多的负离子，风力驱动模块，输出可以加速负离子扩散的高速气流，风道，为两端开口的管道，风力驱动模块安装于风道一端，电极模块安装与风道另一端，由风力驱动模块输出的高速气流通过风道，风道使高速气流限制在风道中流动，使高速气流流速恒定，且高速气流方向变化小，经过风道的高速气流直接作用于电极模块上，有利于使电极模块中产生的负离子快速扩散，减少负离子向电极复合数量，正电极线与负电极线的表面积小，也可以有效减少负离子向电极复合数量，提高本发明产生的负离子浓度上限。如图4所示，本发明提供的另一实施例中，包括负直流电源模块用于输出可使电极模块中正电极线与负电极线发生电晕放电的负直流电压，电极模块中负电极线公共端与负直流电源模块输出端连接，电极模块通过电极模块中负电极线电晕放电产生负离子，由于电极模块采用线线结构和正电极线与负电极线间隔排列，电极模块产生更多的负离子，风力驱动模块，输出可以加速负离子扩散的高速气流，风道，为两端开口的管道，风力驱动模块安装于风道一端，电极模块安装与风道另一端，由风力驱动模块输出的高速气流通过风道，风道使高速气流限制在风道中流动，使高速气流流速恒定，且高速气流方向变化小，经过风道的高速气流直接作用于电极模块上，有利于使电极模块中产生的负离子快速扩散，负离子计数模块，位于电极模块附近，用于实时监测由电极模块扩散出的负离子数量，并将负离子数量信息传输给电压控制模块，负离子计数模块输出端与电压控制模块输入端连接，电压控制模块通过比较电极模块扩散的负离子数量和负离子数量设定值对比，输出电压调整指令，调节负直流电源模块输出的负直流电压值，实现改变正电极线与负电极线电晕放电程度，从而改变负离子浓度，由于负离子计数模块与电压控制模块的反馈存在，可以调节负离子浓度，使负离子浓度更加稳定。如图5所示，本发明提供的另一实施例中，包括负直流电源模块用于输出可使电极模块中正电极线与负电极线发生电晕放电的负直流电压，电极模块中负电极线公共端与负直流电源模块输出端连接，电极模块通过电极模块中负电极线电晕放电产生负离子，由于电极模块采用线线结构和正电极线与负电极线间隔排列，电极模块产生更多的负离子，风力驱动模块，输出可以加速负离子扩散的高速气流，风道，为两端开口的管道，风力驱动模块安装于风道一端，电极模块安装与风道另一端，由风力驱动模块输出的高速气流通过风道，风道使高速气流限制在风道中流动，使高速气流流速恒定，且高速气流方向变化小，经过风道的高速气流直接作用于电极模块上，有利于使电极模块中产生的负离子快速扩散，负离子计数模块，位于电极模块附近，用于实时监测由电极模块扩散出的负离子浓度，第一发送模块，获取负离子计数模块采集的负离子数量信息，并将负离子数量信息通过无线传输技术发送给第一接收模块；第一接收模块接收由第一发送模块发送的负离子数量信息，并将负离子数量信息传输给电压控模块；电压控制模块，通过比较电极模块扩散的负离子数量和负离子数量设定值对比，输出负直流电压调整指令，第二发送模块获取由电压控制模块输出的电压调整指令，并将电压调整指令通过无线传输技术发送给第二接收模块；第二接收模块用于接收由第二发送模块传输的电压调整指令，并将电压调整指令传输给负直流电源模块，负直流电源模块改变输出的负直流电压值，实现改变正电极线与负电极线电晕放电程度，从而改变负离子浓度，由于负离子计数模块与电压控制模块的反馈存在，可以调节负离子浓度，使负离子浓度更加稳定，实现了控制与装置的分离，确保操作人员的人身安全。如图6(a)所示，本发明提供的实施例中风力驱动模块包括风扇矩阵1和气流分布板2，风扇矩阵1和气流分布板2平行布置，如图6(b)所示，风扇矩阵由多个直流轴流风扇呈阵列式排列，用于输出高速气流，如图6(b)所示，气流分布板为均匀分布的多个气流孔的板状结构，用于实现高速气流的均流。风扇矩阵输出的高速气流流过气流分布板，气流分布板实现高速气流均流，经过均流后的高速气流进入风道。气流分布板中气流孔数量根据流入气流分布板的气流压强与流出气流分布板的气流压强差值决定，差值越大，气流孔数量越少，对流入气流分布板的气流均流效果越差。风道为截面40cm×40cm正方形的通道，选取9个边长为12cm的直流轴流风扇组成3×3的正方形阵列，构成风扇矩阵，选取的轴流风扇参数如表2所示，风扇矩阵安装在风道的一端，气流分布板的开孔率为50％，开孔率是指所有气流孔的总面积与气流分布板总面积之比，气流分布板气流孔直径为5cm，气流分布板的边长40cm，气流分布板平行于风道横截面安装在风道一端，风扇矩阵平行于气流分布板安装，风扇矩阵与气流分布板的间距为10cm，风力驱动模块能提供风速为1-5m/s均匀气流，使电极模块产生的负离子尽可能均匀地扩散至空气中。表2直流轴流风扇参数参数名称参数规格单位尺寸(长×宽×厚)120×120×38mm直流电压12V电流3A功率36W转速4200±10％RPM风量190.30CFM尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。当前第1页1 2 3