一种新型水离子发生器的制作方法

本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种新型水离子发生器。

背景技术：

水离子发生装置的工作原理是聚集空气中的水分并将其冷却液化，再对凝结的液化水施加高压，产生水离子。一个水离子包含着大量水分(比普通负离子高出约1000倍的水分)和大量具有除菌效果的氢氧游离基。不同于空气中的负离子，被水分包裹的纳米水离子不易与空气中的氧气及氮气相结合，从而能长时间存在于空气中，具有较长的喷射距离。而其除菌的功效，也与自身的组成结构有着密切的关系：被水分包裹的纳米水离子可以轻易地粘附在各种菌的表面。然后让自身含有的大量氢氧游离基与菌充分接触，与细菌中的氢离子相结合变为水分。通过这种方式让各种有害菌类失去活性，达到除菌的效果。除了除菌之外，纳米水离子还能渗透进纤维深处，抽出形成异味的细菌中的氢离子，从而达到除臭的效果。

专利201820910164.1提供了一种水离子发生装置，其特点主要是说明了水离子相较于传统的负离子具有先进性，属水离子的初级产品。缺点是：制作工艺复杂，难度大，成本高，产品的良品率低，水离子扩散范围小，利用率不高。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足和缺陷，提供一种新型水离子发生器，使产品的制造工艺更科学、简便，且更易实现，水离子流更稳定、可靠，且定向可控。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种新型水离子发生器，包括依次固定连接的进风导槽、风机和出风导罩，所述出风导罩内设有水离子发生器，所述水离子发生器包括基座、水离子发生电极和高压金属片，所述水离子发生电极包括物理铆接的制冷端和聚水放电端，所述制冷端为扁平金属片与空心圆柱的复合结构，聚水放电端通过所述空心圆柱与制冷端连接，所述聚水放电端为横放的头部为椭球形的柱状结构，所述聚水放电端与高压金属片中心的高压板互相对应所形成的区域为高压放电区，所述基座的左右两侧分别设有正极接线端和负极接线端用于连接电源，所述正极接线端和负极接线端上分别设有电连接的半导体，所述制冷端的扁平金属片同时与两极半导体电连接。

优选的，所述聚水放电端具体表述为放电针，所述放电针头部由长轴为1.05mm、短轴为0.78mm的椭圆绕其长轴旋转180°所形成的半椭球形，其截断面为与长轴垂直，放电针尾部为直径0.45-0.5mm的实心圆柱体，高度为1mm，与半椭球形成圆弧连接。

优选的，所述椭圆的长轴长度公差为0.05mm，短轴的长度公差为0.05mm，所述放电针尾部高度的长度公差为0.05mm。

优选的，所述进风导槽的出风端与进风端垂直，出风端与风机外壳紧密相连，所述风机固定设置于进风导槽的出风端与出风导罩之间。

优选的，还包括电源，通过所述基座上的正极接线端和负极接线端为水离子发生电极供电。

优选的，所述电源设有保护电路。

优选的，还包括带有进风口和出风口的外壳，所述进风口和出风口分别对应进风导槽和出风导罩设置，所述进风导槽、风机、水离子发生器和出风导罩均固定连接于外壳内部。

优选的，所述制冷端的材料为导热金属材料。

优选的，所述高压金属片和基座之间设有用于固定的支架。

本发明相比现有技术包括以下优点及有益效果：

(1)本发明中采用进风端和出风端垂直设置的进风导槽和使设备在运行时进风更通畅，也更有利于进风导槽与风机之间的紧密连接防止漏风；组合式水离子发生电极的制冷端采用扁平金属片与空心圆柱的复合结构，与聚水放电端物理铆接，解决了现有技术中一体式结构的电极无法同时满足焊接和耐高压性的技术问题。

(2)本发明中对放电针的尺寸进行了大量的实验测试，最终得出了电离效果最接近理想状态的数值范围，将放电针的头部由现有技术常用的椎体更换为半椭球形结构，提高效率，成品率高。

(3)本发明中外接电源上设置了保护电路，通过实时反馈实现供电的自动调节。此外，对制冷端的金属材料、半导体材料的选择进行严格筛选，有效的提高了制冷效果。

附图说明

图1为本发明的爆炸图。

图2为水离子发生电极的结构示意图。

图3为水离子发生装置一个视角的结构示意图。

图4为水离子发生装置另一个视角的结构示意图。

图5为放电针的结构局部放大图。

图6为电源拓扑图。

图中：1-进风导槽；2-风机；3-基座；4-制冷端；5-放电针；6-支架；7-高压金属片；8-高压板；9-出风导罩；10-连接部；11-p型半导体；12-n型半导体；13-正极接线端；14-负极接线端。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

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“安装、设置有、连接”等，应做广义理解；术语“中心、上、下、左、右、竖直、水平、内、外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

水离子作为高科技产品的核心技术逐渐进入大众视野，具有良好的抑菌作用和滋润补水作用。其工作原理主要是利用水离子发生器聚集空气中的水分并冷却，使之液化，再通过给水施加高电压，产生水离子。以下是根据图1至图6并结合具体实施例对本发明具体描述：

一种新型水离子发生器，其整体由外壳包裹，外壳内部依次固定连接有进风导槽1、风机2和出风导罩9，出风导罩9与风机2之间形成空腔用于放置水离子发生器。其中外壳在附图中未示出。

具体的，进风导槽1的出风端与进风端垂直，风机2固定设置于进风导槽1的出风端与出风导槽之间，与出风端紧密连接。在上述结构中，进风口与出风口之间垂直转换，使外风顺畅输入，进风罩与风机2连接更紧密。

水离子发生器包括基座3、水离子发生电极、高压金属片7以及用于固定的支架6。水离子发生电极包括物理铆接的制冷端4和聚水放电端5，制冷端4为扁平金属片与空心圆柱的复合结构，其中空心圆柱段具体表述为连接部10。聚水放电端5通过连接部10与制冷端4物理铆接，聚水放电端5为横放的头部为椭球形的柱状结构，聚水放电端5与高压金属片7中心的高压板8互相对应所形成的区域为高压放电区，基座3的左右两侧分别设有正极接线端13和负极接线端14用于连接电源，正极接线端13和负极接线端14上分别设有电连接的半导体，制冷端4的扁平金属片与两极上的半导体同时连接在一起，连接方式为电连接。

具体的，正极接线端13和负极接线端14的位置可以根据实际需要对换或调整，并不仅限于附图中所示的位置。所述半导体具体的表述为p型半导体11和n型半导体12，分别对应连接电源的正、负两极，并同时与制冷端的扁平金属片焊接。

具体的，制冷端4的材料为导热金属材料。致冷端同时与p型半导体11和n型半导体12电性连接，与聚水放电端通过一段金属圆柱固定连接，连接方式为物理铆接。聚水放电端可以具体表述为放电针5，其一端与制冷端4连接，另一端悬空，与高压金属片7中心的高压板8相对应，高压板8与放电针5相对的区域被称为高压放电区。

放电针5头部由长轴为1.05mm、短轴长为0.78mm的椭圆绕其长轴旋转180°所形成的半椭球形，其截断面为与长轴垂直，放电针5尾部为直径0.45-0.5mm的实心圆柱体，高度为1mm，与半椭球形圆弧连接。

具体的，椭圆的长轴长度公差为0.05mm，短轴的长度公差为0.05mm，所述放电针5尾部高度的长度公差为0.05mm。

上述半椭球形放电针5头区别于现有技术中的圆锥形放电针头，具有良好的聚水效果，外部空气在风机2的作用下通过进风导槽1进入设备内部，空气中的水分子在凸起的半椭球状放电针5头表面遇冷而凝聚成液状水，通过高压金属片7上的高压板8施加在其前端的高压，使表面电荷产生的电场引起液滴变型，当电压达到某一临界值时，顶端的水液由半球型逐渐变为泰勒锥型，进而形成喷射离子流，在风机2持续送风，电极持续致冷的情况下，离子会与电极之间发生对流，使水离子得到不断的补充。放电针5头的相关数值是经过本领域的技术人员通过大量的创造性实验得出，有实验结果证明采用以上数值的放电针5在工作状态下的性能具有显著的优越性。

半导体制冷的工作原理是基于帕尔帖原理，当两种不同的导体a和b组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则会吸收热量，值得一提的是帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，当改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度成正比。

连接p型半导体11和n型半导体12的制冷端4可以把周围温度降到室温以下。并且p型半导体11、n型半导体12分别与正极接线端13、负极接线端14固定连接并且同时与制冷端4固定连接的方式，可以避免各个部件之间相对运动，使其工作寿命延长，可以超过20万小时，失效率更低。其中半导体的电堆数仅用1堆，致冷端采用导热系数高的金属(如金、银、铜)还可以产生更好的制冷效果。制冷端4为扁平状，与放电针5的连接部10则转换为空心圆柱体，空心圆柱与放电针5物理铆接。将p型半导体11和n型半导体12通过制冷端4直接转换到放电针5的结构，与多堆数集成的致冷片相比，减少了致冷端多级转换的损耗，致冷效率更高，功耗更低。半导体的热负载降低，使本发明更适用于忌讳热源的空调、空气净化领域。

现有技术中，水离子发生电极的结构通常为一体式。以耐高压的钨合金为例，钨合金良好的耐高压性能能够满足高压条件下的正常工作，但是在制冷端4钨合金无法直接与半导体焊接，需要另设电镀层；如若采用易焊接的金属以解决水离子发生电极与半导体的焊接问题，该材料又很难达到聚水放电端对金属的耐高压性能要求。水离子发生电极在水离子发生器中起到至关重要的作用，本发明中对水离子发生电极结构的改造的优势在于：通过连接方式的巧妙转换，同时解决了制冷端4与p型半导体11和n型半导体12的焊接和放电针5电离过程中耐高压问题。

在水离子的发生过程中，需要连接电源为高压金属片7供电。电源向基座3上的正极接线端13和负极接线端14为水离子发生电极供电，能够同时为风机2和高压金属片7供电。

具体的，本发明中电源带有保护电路，能够根据实际供电情况的反馈机制完成供电的自动调节。当主控芯片检测到半导体电流过大时，停止12v供电；当主控芯片检测到风扇停转时，停止12v供电；当水离子电流增大时，停止12v供电。

本发明的具体实施过程为：

启动电源，风机2运转，高压板8加压，同时电源通过电极片向水离子发生电极供电；

风机2运转在叶片附近产生负压作用，外部空气从进风导槽1经过风机2后流入出风导罩9的空腔内，经过水离子发生器后从出风导槽流出；

经过水离子发生器时，空气中水分子在制冷端4的作用下被冷凝，逐渐汇集在放电针5头部，即高压板8与放电针5头部之间的高压电离区，高压电离区产生高压电场对汇集在放电针5头部的液滴进行电离，从而得到我们所需要的水离子。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。