空气负离子发生器产品研发概况

当我们漫步在海边、瀑布和森林时，通常都会觉得这里的空气相比城市要清新很多，在这样的环境下我们会感到呼吸舒畅，心旷神怡。究其原因，这其中一个最重要的因素就是这种环境下的空气中含有丰富的负（氧）离子。空气负离子对生命有着积极的生理意义，有着空气“维生素”之称。现代研究证明，人类生活环境中负离子的含量浓度与人体健康水准直接相关。负离子医学研究者认为，对生命体给与自然界的能量——负离子（还原离子），可使破环生命体健康的酸性、氧化、活性氧、乳酸等因素逐渐减少,激活细胞组织的新陈代谢，给生命体内部创造良好的环境。另外，空气负离子可以改善大脑皮质的功能状态，如使病人精神振奋，脑力活动转佳，提高工作能力，改善睡眠，从而加强生命体自身的恢复力与自然治愈能力，进而克服疾病，造就健康的身体。

负离子对人体健康的促进作用

不同环境下空气负离子浓度与人体健康关系

自然界的负离子在空气中是以一种串离子的形状存在着，它具有很大的抗氧化效果与还原力。通常在自然界中，空气负离子的浓度通常为：城市300~500个/cm³，田野600~900个/cm³，空气无污染的山林地区1500~2000个/cm³，喷泉附近700~1300个/cm³，瀑布附近可高达10000个/cm³数量级。这些数据表明，空气清新的地方（如山林、瀑布、田野），空气负离子浓度较高。为了解决密闭房间里空气负离子较少的问题和应用空气负离子预防及治疗疾病，人们对人工空气负离子进行了不断的研究，已经研制出多种空气负离子发生器，有的形成了产品投放市场，有的仍然停留在专利技术范围内，还未转化为产品，归结起来有以下几种。

备注：

空气负离子发生器产生的空气负离子浓度与发生器的距离有关，距离发生器近，负离子浓度较高，距离远，负离子浓度较低甚至没有。因此，检测空气负离子发生器产生的空气负离子浓度，通常采用距离发生器输出口15~20cm处检测，本文均采用这一距离，在没有具体说明距离时，文中的负离子浓度均为这个距离的浓度。

专用的空气负离子浓度测量仪（日本KEC-900空气负离子检测仪）

作用采用的标准空气负离子浓度检测方式示意

1.      超声波水雾化式空气负离子发生器

超声波水雾化式空气负离子发生器，利用超声波使水雾化获得空气负离子，完全模仿自然界瀑布，没有任何臭氧产生。但由于功率较小，产生的负离子较少，距离负离子发生器30cm处检测，负离子浓度500~800个/cm³，而且产生超声波的震动晶片容易损坏，因此已经很少见用。

利用超声波水雾化原理制成的简易空气负离子发生器

2.      尖端电晕放电式空气负离子发生器

尖端电晕放电式空气负离子发生器，是利用220V交流电源经整流振荡器和升压器输出负直流高电压供给尖端进行电晕放电，使空气电离产生空气负离子，如图"所示。它有两种类型，一种是电场封闭型，另一种是电场开放型。

图1 几种不同的尖端电晕放电式空气负离子发生器原理图

所谓空气电离是一些空气分子失去电子变成正离子，另一些空气分子得到电子变成负离子。在负尖端电晕放电中，尖端放出来的是电子，它只能够使空气分子得到电子成为负离子，而不能夺取空气分子的电子使之成为正离子。因此，尖端电晕放电式空气负离子发生器只能使空气产生负离子，不能产生正离子。在原子结构中，氧原子外层电子只有6个，还未达到饱和状态，很容易获得电子成为负氧离子：O+e=O^-。空气成分中氧约占19%，氮约占70%，氮原子外层电子有4个，处于半饱和状态，不容易获得电子。因此负尖端电晕放电产生的主要是负氧离子，当然还有其它气体分子也容易获得电子，如H₂O、CO2等，毕竟它们的数量较少。

自然界植物尖端放电形成负离子示意图

2.1   电场封闭型

所谓电场封闭型（如图1中A所示），就是正、负高压电极之间距离较近，两电极相互放电。它采用数排平行尖端，排距约1cm，两排尖端之间加5~7kV直流高电压，相邻两排尖端互相放电，使1cm距离空间的空气电离，产生空气负离子，如上面图片中:所示。这些负离子被阳极尖端吸引，不能自动跑出来，需用风扇才能把它吹出，负离子浓度数千~数万个/cm³。但这种结构产生臭氧较多，需用活性炭消除臭氧，使得仪器结构复杂，加上使用风扇，噪音较大，因此早已被淘汰。

2.2   电场开放型

所谓电场开放型，就是将负高压电极直接对空间电晕放电，使空气电离产生空气负离子。电场开放型有4种：数个尖端型、球状尖端型、液体电极型和环状尖端型。

2.2.1         数个尖端型

数个尖端型（如图1中B所示），其尖端电压约负15~20kV，不用风扇，在电场力作用下，空气负离子从塑料罩的删口运动到空间，负离子浓度数百~数万个/cm³。产生臭氧较少，噪音较小，结构简单，是近年来较流行的产品。

汽车上常见的利用数个尖端型放电原理制成的空气负离子净化器

2.2.2         球状尖端型

球状尖端型采用一个直径约4cm的金属圆球做负高压电极（如图1中C所示），金属圆球上有许多均匀分布且垂直于球面的等高尖端，完全暴露在仪器外面空间，尖端电压约负30kV，虽然电压高，但是尖端对地短路电流极小(＜15µA)，对人体绝对安全。负离子浓度高达2×10⁷个/cm³数量级，臭氧含量＜5ppb。这只在专利文献上看到，没有产品出现。

2.2.3         液体电极型

液体电极型空气负离子发生器采用一块纱布裹在一个直径约2~3cm、长约5cm的锥形塑料圆筒上，纱布锥形塑料圆筒一半浸在水盒里，另一半露在空间（如图1中D所示）。约30kV负高压加在纱布圆筒上，纱布上的水电晕放电使空气电离，产生空气负离子，如果把水换成药液，就产生药物空气负离子，用于治疗呼吸道疾病有较良好效果。负离子浓度(1~3)×10⁷个/cm³数量级，臭氧含量＜5ppb。此产品数年前在广西出现一段时期，以后就不见了。

2.2.4         环状尖端型

环状尖端型空气药物离子流发生器是近来最新的专利技术产品，出现在广西高新技术开发区。它采用一个塑料药物杯上安装一个金属环，金属环上面有许多均匀分布的等高尖端，构成环状尖端，环状尖端完全暴露在空间（如图1中E所示），对空间直接电晕放电。药物杯底部开有气孔，杯内放置棉团或纱布等吸水物，用以吸附药液；也可以直接放置中药物。

环状尖端型空气药物负离子流发生器工作原理

其工作原理：约30kV直流高电压接到环状尖端上，环状尖端每个尖端均匀放电，产生环状空气离子流，形成空气负气压，中性空气从药物杯底部的气孔流入，药物分子随环状空气离子流从杯口流出，同时获得电荷，形成空气药物离子运动到空间。由于药液不与高电压直接接触，药物分子没有参与环状尖端的电晕放电，没有受到破坏，但又获得电荷形成药物离子。用于治疗呼吸道疾病（如哮喘、咳嗽）有良好效果。对于皮肤病、烧伤治疗和美容是否有效，还未见报道。

正直流高电压产生正空气药物离子，负直流高电压产生负空气药物离子，不放药物，产生纯空气离子,空气离子浓度(0.2~2)×10⁷个/cm³，臭氧含量＜5ppb(美国标准要求电器产生的臭氧浓度＜12ppb＝，环状尖端对地短路电流＜15µA，对人体绝对安全，无触电危险。

环状尖端型空气药物离子流发生器是当今产品中产生空气负离子浓度(0.2~2)×10⁷个/cm³最高的一种机型，比自然界最高的瀑布（10⁴）高出3个数量级，而且添加药物，形成药物离子。因此，它能够作为医疗产品出现，为医疗仪器增添了新的一叶。但是，负离子浓度是否越高越好呢？至今还没有更高负离子浓度的机型出现，对于负离子浓度是否有一个上限的问题，还未见报道。

编辑：广州极端科技有限公司

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