CN104456741B - 一种负离子空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负离子空气净化器，其包括放电端以及设置于放电端外围的电子增强环，电子增强环在放电端所产生的变化电场的作用下释放电子。通过上述方式，本发明能够提高放电端附近空气中的负离子浓度，有效提高负离子空气净化器的工作效率。

Description

一种负离子空气净化器

技术领域

本发明涉及空气净化领域，特别是涉及一种负离子空气净化器。

背景技术

随着全球工业化的不断发展，使得都市环境的污染日益严重。空气净化是当今世界各国面对空气污染严重情况所致力的一项重要课题。目前，空气净化器的种类繁多，主要包括高效过滤、活性炭吸附、低温等离子、光催化以及负离子等。其中，负离子主要是指捕获1个或1个以上电子而带有负电荷的氧离子。负离子能够与细菌和尘埃颗粒结合，在杀死细菌的同时，使得细菌和尘埃颗粒沉降于地面，进而达到杀菌和除尘的目的。

如图1所示，图1是一种现有技术的负离子空气净化器的电路示意图。该负离子空气净化器10包括电源适配器11、高压产生器12、放电端13以及正极板14。其中，电源适配器11的一输入端与交流市电的火线L（Live Wire）连接，另一输入端与零线N（Naught Wire）连接，进而将交流电压转化成直流低压，例如12V的直流低压。高压产生器12则进一步将电源适配器11输出的直流低压升压成直流高压，例如6000V的直流高压。正极板14与高压产生器12的第二输出端连接，放电端13与高压产生器12的第一输出端连接，并在直流高压的作用下向外释放电子。在上述负离子空气净化器10中，由于正极板14采用虚拟接地，根据电荷平衡原理，在放电端13向外释放电子的同时，正极板14必然积聚过量的正电荷。因此，在负离子空气净化器10工作一段时间后，正极板14上的正电荷会达到饱和，进而降低放电端13的电子释放速度，导致负离子空气净化器10的工作效率大幅下降。

此外，现有技术的负离子空气净化器还存在以下缺陷：

放电端13前端附近的空气在无外力作用的情况下是静止的，空气流动性较差，导致放电端13所释放的电子无法及时被空气中的氧分子捕获，同样导致负离子空气净化器的工作效率较低。

放电端13隐藏在壳体内，且两个放电端13之间的壳体是连续设置的，因此放电端13所释放的电子会将空气中一部分的二氧化碳分解产生碳，并附着在壳体内壁上，较难清洗。进一步，由于碳本身存在一定的导电性，容易造成放电端13之间产生短路现象。

现有技术的负离子空气净化器仅依靠放电端13来对外释放电子，其电子浓度相对较低，能够产生的负离子浓度有限，同样导致负离子空气净化器的工作效率较低。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种增加能量环以提高放电端附近空气中的负离子浓度，并提高工作效率的负离子空气净化器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种负离子空气净化器，包括放电端以及设置于放电端外围的电子增强环，电子增强环在放电端所产生的变化电场的作用下释放电子。

其中，放电端包括放电纤维束。

其中，电子增强环由压电陶瓷材料制成，在变化电场作用下产生体积膨胀趋势。

其中，负离子空气净化器进一步包括设置于电子增强环外围的电子控制环，电子控制环阻止电子增强环的体积膨胀而产生压力。

其中，压力并结合变化电场的作用使电子增强环释放电子。

其中，负离子空气净化器还包括壳体和至少两个放电端，其中壳体上设置有与放电端对应的至少两个容置孔，放电端设置于对应的容置孔内，且突出于壳体的外表面。

其中，壳体包括呈平板状设置的前面板，前面板上设置有与容置孔对应的至少两个圆形凹陷部，容置孔分别设置于对应的凹陷部的中心位置，放电端分别设置于对应的容置孔内且突出于凹陷部的外表面。

其中，壳体在放电端之间设置有镂空结构。

其中，镂空结构包括圆弧形镂空结构。

其中，镂空结构包括设置在放电端外围的圆环形镂空结构。

通过上述方案，本发明的有益效果是：通过在放电端外围增加电子增强环，在放电端所产生的变化电场的作用下释放电子，能够提高放电端附近空气中的负离子浓度，有效提高负离子空气净化器的工作效率。

附图说明

图1是现有技术中的负离子空气净化器的电路示意图；

图2是本发明第一实施例的负离子空气净化器的电路示意图；

图3是本发明第二实施例的负离子空气净化器的电路示意图；

图4是本发明第三实施例的负离子空气净化器的电路示意图；

图5是本发明第四实施例的负离子空气净化器的电路示意图；

图6是本发明第五实施例的负离子空气净化器结构示意图；

图7是本发明第六实施例的负离子空气净化器结构示意图；

图8是本发明第七实施例的负离子空气净化器结构示意图；

图9是本发明第七实施例的负离子空气净化器的底座的结构示意图；

图10是本发明第八实施例的负离子空气净化器结构示意图。

具体实施方式

请参阅图2，图2是本发明第一实施例的负离子空气净化器的电路示意图。如图2所示，本实施例的负离子空气净化器20包括电源适配器21、高压产生器22、放电端23以及正极板24，其中，放电端包括放电纤维束，电源适配器包括第一输入端、第二输入端以及第三输入端，高压产生器22包括第一输出端和第二输出端，电源适配器21的第一输入端连接交流市电的火线L，第二输入端连接交流市电的零线N，而第三输入端连接交流市电的接地线E（Earth Wire）。电源适配器21将第一输入端和第二输入端输入的交流电压（例如，220V的交流电压）转化成直流低压（例如，12V的直流低压），并将该直流低压输出至高压产生器22。

高压产生器22则进一步将电源适配器21输出的直流低压变换成直流高压并输出（例如，6000V的直流高压）。高压产生器22的第一输出端连接放电端23，第二输出端接参考地，具体地，与正极板24连接。其中，参考地为负离子空气净化器地，正极板24与负离子空气净化器20的壳体接触以实现虚拟接地。由此，使得放电端23在该直流高压的作用下向外释放出电子。其中，高压产生器22的第一输出端与放电端23之间的连接线为高电压线。放电端23的数量至少为一个，比如，本实施例中，放电端23的数量为三个，但本发明其他实施例中放电端的数量不限于三个，可以是一个、两个、或六个等等。正极板24可以由任何形状的导体构成，优选为由环形的金属构成。

在本实施例中，高压产生器22的第二输出端进一步与电源适配器21的第三输入端电连接，进而与交流市电的接地线E电连接。通过上述方式，将现有技术的高压产生器22的第二输出端的虚拟接地改变为实际接地，进而能够将负离子空气净化器20的工作过程中在高压产生器22的第二输出端上积累的正电荷导走，从而能够解决因高压产生器22的第二输出端上积累的正电荷达到饱和而造成放电端23向外释放电子的速度降低的问题，有效提高放电端23的电子释放效率。

请参阅图3，图3是本发明第二实施例的负离子空气净化器的电路示意图。如图3所示，负离子空气净化器30包括电源适配器31、高压产生器32、放电端33以及正极板34。电源适配器31的第一输入端连接交流市电的火线L，第二输入端连接交流市电的零线N，而第三输入端连接交流市电的接地线E。在本实施例中，高压产生器的数量至少为二，每个高压产生器的第一输出端单独连接至少一个放电端。本实施例的负离子空气净化器30与图2所示的本发明第一实施例的负离子空气净化器20的区别之处在于：电源适配器31设置有第一接插件311，而高压产生器32则设置有第二接插件321，并通过第一接插件311与第二接插件321之间的相互配合来实现电源适配器31与高压产生器32之间的电连接，进而将电源适配器31输出的直流低压传送至高压产生器32。在本实施例中，第一接插件311的一端子与电源适配器31的第三输入端电连接，而第二接插件321的一端子通过正极板34接参考地，且在第一接插件311与高压产生器32相互配合时，第一接插件311的上述端子与第二接插件321的上述端子电连接，由此实现正极板34与电源适配器31的第三输入端（接地线E）之间的电连接，即将高压产生器32的第二输出端实际接地以提高放电端33的电子释放效率。

本发明负离子空气净化器的高压产生器和放电端所组成的子系统不限于一个。图4是本发明第三实施例的负离子空气净化器的电路示意图。如图4并参照图2所示，本发明负离子空气净化器20包括并联的高压产生器25与高压产生器22。高压产生器25的第一输出端连接放电端26，第二输出端通过正极板24接参考地。为提高电子释放效率，高压产生器25的第二输出端与电源适配器21的第三输入端电连接，进而与交流市电的接地线E电连接。放电端23在直流高压的作用下向外释放出电子。

一般而言，高压发生器与放电端之间连接的高电压线会有功率损耗，根据关系式P=U²/R，其中，P为高电压线上损耗的功率，U为高电压线上损耗的电压，R高电压线上的电阻。可见，高电压线越长，高电压线上的电阻R也就越大，高电压线上损耗的电压也就越多，由于高电压线的电压很高，线路上损耗的功率也就会越大，使得该负离子空气净化器释放电子的能力就越低。图2所示的负离子空气净化器中，高压产生器22连接多个放电端23，必然造成远离高压发生器22的放电端23与高压发生器22之间的高电压线比较长，使得该放电端23释放电子的能力较低，功率的利用率不高。而图4所示的负离子空气净化器中，采用至少两个高压产生器22、25的设计，高压产生器25与高压产生器22分别只连接一个放电端23或26，可以设计使得高电压线长度最短，从而使线上损耗的功率最小，功率的利用率最高。

另外，如果使用一个高压发生器来连接多个放电端，可能会面临如下问题：

1）容易烧坏高压产生器，原因为，为了满足多个放电端的功率要求，而采用大功率高压产生器，往往市场上没有额定功率刚好等于所设计数量放电端的总功率，这就迫使厂商选用额定功率比多个放电端总功率更大的高压产生器。同时，使用大功率高压发生器时，如果放电端负离子饱和，电子释放不出去，会在高压产生器内部产生电子堆积，进而发热，热量积累到一定程度即会烧坏内部器件或电路。因此，此时个别放电端堵塞而无法释放电子，或者风扇损坏导致空气流通不畅都可能导致大功率高压发生器烧坏。本发明实施例中，采用至少两个高压产生器22、25的设计，每个高压产生器25、22分别只连接一个放电端23或26，很容易在市场上找到额定功率适合的且比较小的高压产生器，并且，利用至少两个额定功率较小的高压发生器可以实现与单个大功率高压发生器等同的电子释放效果，而由于高压发生器额定功率小，即使电子没有很好地释放出去也不会烧坏内部器件或电路。

2）难以找到合适的高压产生器，增加设计、制造难度和成本。原因部分同上，即每种负离子空气净化器所采用的放电端数量不一，导致一个负离子空气净化器仅使用一个高压产生器的应用中，负离子空气净化器需要一种额定功率较高的高压产生器，且放电端数量不同，其负离子空气净化器所需的额定功率也不同，从而增加了获取高压产生器的难度，也增加设计、制造的难度和成本。本发明实施例中，采用至少两个高压产生器22、25的设计，每个高压产生器25、22分别只连接一个放电端23、26，很容易在市场上找到额定功率适合的且比较小的高压产生器，并且可以通过增加或减少同种高压发生器的数量来实现不同的功率，因此大大降低了设计、制造难度和成本。举例来说，如果要设计一个1.2W的负离子空气净化器，使用4个0.3W的高压产生器组合即可，如果要设计一个1.5W的负离子空气净化器，使用5个0.3W的高压产生器组合即可。而如果采用大功率的高压发生器，则需要分别设计1.2W和1.5W的高压发生器。

图5是本发明第四实施例的负离子空气净化器的电路示意图。如图5并参照图3所示，负离子空气净化器包括并联的高压产生器35和高压产生器32。高压产生器35的第一输出端连接放电端36，第二输出端连接正极板34。高压产生器35设置有第三接插件351，并通过第一接插件311与第三接插件351之间的相互配合来实现电源适配器31与高压产生器35之间的电连接，进而将电源适配器31输出的直流低压传送至高压产生器35。而第三接插件351的一端子通过正极板34接参考地，且在第一接插件311与高压产生器35相互配合时，第一接插件311的上述端子与第三接插件351的上述端子电连接，由此实现正极板34与电源适配器31的第三输入端（接地线E）之间的电连接，即将正极板34实际接地以提高放电端36的电子释放效率。图5所示的负离子空气净化器中高压产生器35与高压产生器32分别只连接一个放电端33或36，可以保证高电压线长度最短，线上损耗的功率最小，不易烧坏，同时能减少设计工艺的需求，进而减少生产备料的复杂性。

请参阅图6，图6是本发明第五实施例的负离子空气净化器的结构示意图。如图6所示，本实施例的负离子空气净化器40包括壳体41。上述实施例中提及的高压产生器和正极板等元件设置于壳体41的内部，而电源适配器则可以选择设置在壳体41的内部，或者设置于壳体41的外部并以接插方式与壳体41的内部的高压产生器进行电连接。

在本实施例中，壳体41上设置有容置孔411、412，放电端431、432分别设置于对应的容置孔411、412内并突出于壳体41的外表面。具体而言，壳体41包括一呈平板状设置的前面板42，且在前面板42上设置有两个圆形的凹陷部421、422，容置孔411、412分别设置于对应的凹陷部421、422的中心位置，而放电端431、432分别设置于对应的容置孔411、412内且突出于凹陷部421、422的外表面。其中，容置孔411、412的形状可以自由设置，优选的为圆形。在本实施例中，放电端431、432和容置孔411、412的数量分别为两个，但在其他实施例中，放电端431、432和容置孔411、412也可以分别设置成两个以上的任意多个。

通过上述方式，放电端431、432容易吸附灰尘以及附近空气中二氧化碳分解产生的碳造成工作效率的降低，将放电端431、432突出壳体41的外表面，便于定期进行清洁。并且二氧化碳分解产生的碳附着于前面板42上，使得使用者无需对难以清洁的壳体41内表面进行清洁，便于使用者对负离子空气净化器的清洁、维护。

参阅图7，图7是本发明第六实施例的负离子空气净化器的结构示意图。如图7所示，本实施例的负离子空气净化器50包括壳体51。壳体51上设置有容置孔511、512，放电端531、532分别设置于对应的容置孔511、512内。本实施例的负离子空气净化器50与图4所示的第三实施例的负离子空气净化器40的区别之处在于，壳体51进一步在放电端531、532之间设置有镂空结构。其中，镂空结构包括圆环形镂空结构551、552和圆弧形镂空结构513、514。具体地，圆环形镂空结构551、552分别设置在放电端531、532外围，即放电端531、532分别位于圆环形镂空结构551、552内。在本实施方式中，每个圆环形镂空结构551、552均由两个半圆形镂空结构组合而成，两个半圆形镂空结构之间为壳体51的一部分。该两个半圆形镂空结构之间的该接触部分越小越好，优选地，两个半圆形镂空结构之间的接触部分宽度设置为2mm。当然，每个圆环形镂空结构551、552也可以是整圆形的镂空结构，即每个圆环形镂空结构551、552内外完全采用空气隔开。圆弧形镂空结构513、514为两个分别与放电端531、532同心设置的镂空结构。圆弧形镂空结构513、514的宽度优先设置成大于2mm，且弧度优选设置成大于30度，圆弧形镂空结构的弧长大于容置孔直径。当然，圆弧形镂空结构513、514的宽度及弧度也可以自由设置，并不限于2mm及大于30度，比如宽度可以为1mm、3mm或任意其他能实现空气隔断的合适数值，而弧度也可以是20度、40度或任意其他能实现空气隔断的合适数值。在其他实施例中，本领域技术人员完全可以想到根据需要在壳体51上设置其他形状的镂空结构，并不限于半圆形或圆弧形，以使放电端531与放电端532之间的接触面积最小。同时，上述镂空结构也可以应用于放电端531、532不突出与壳体51表面的其他实施例中。

由于包括至少两个高压产生器的负离子空气净化器中，两个放电端之间可能存在一定的电位差，如果不进行上述本发明的设计，则放电端531、532产生的负离子分解周围空气中的二氧化碳而产生的碳附着在壳体51表面上，则可能会导致该两个放电端531、532之间短路。通过上述本发明的设计，在放电端531、532之间设置圆环形镂空结构551、552和圆弧形镂空结构513、514可以有效隔断放电端531、532，进而避免由于二氧化碳所分解出的碳附着于壳体51的表面而导致的放电端531、532之间的短路现象。

请参阅图8-9，图8是本发明第七实施例的负离子空气净化器的整体结构示意图，图9是本发明第七实施例的负离子空气净化器的底座的结构示意图。如图8-9所示，本实施例的负离子空气净化器60包括壳体61。壳体61上设置有容置孔611、612，放电端631、632分别设置于对应的容置孔611、612内。此外，负离子空气净化器60进一步包括设置于壳体61内部的风扇64，而在壳体61上设置有独立的气流通道613和614，以使风扇64产生的气流经由气流通道613、614分别驱动放电端631、632附近的空气流动。具体而言，在本实施例中，壳体61包括可分离设置的上壳体62和底座63。上壳体62在使用时承载于底座63上。容置孔611、612设置于上壳体62上，且具体设置于上壳体62的呈平板状设置的前面板621上。上壳体62进一步定义第一容置空间，上文中提及的高压产生电路、正极板以及电源适配器等元件可以设置于上壳体62定义的第一容置空间内。气流通道613和614设置于底座63上，底座63进一步定义第二容置空间，风扇64则设置于底座63所定义的第二容置空间内。底座63内部可以进一步设置挡板结构，进而限定风扇64所产生的气流走向，由此改变风扇64所产生的气流的方向并使改变后的气流能够从气流通道613和614输出。

在本实施例中，气流通道613和614的数量与放电端631、632的数量相同，且分别位于对应的放电端631、632的正下方，以使气流通道613和614的出风口正对放电端631、632的中心。然而，在其他实施例中，气流通道613和614的数量也可以设计成与放电端631、632的数量不相同，且其具体位置可根据需要进行设置。风扇64产生的气流的速度是可调的。放电端631、632电压越大，放电端631、632释放的电子数越多，放电端631、632附近空气中的负离子浓度也就越高，同时，在放电端631、632电压恒定情况下，放电端631、632的数量越多，放电端631、632释放的总的电子数也就越多，附近空气中的负离子浓度也就越高，当放电端631、632附近的负离子浓度达到饱和后就不再增加。此时通过提高风扇64产生的气流的速度，可以稀释放电端631、632附近空气中的负离子浓度，从而降低放电端631、632附近空气中的负离子浓度。因此，在本发明的其中一个实施例中，风扇64产生的气流的速度大于放电端631、632附近空气中的负离子浓度饱和时气流的速度（或者说饱和速度）。

通过上述方式，可以加快放电端631、632附近的空气的流动速度，从而将更多未带负电的空气进入放电端631、632附近的作用空间，而放电端631、632附近的带上负电的空气尽快排出，如此能够大幅提升负离子产生的效率。而现有技术中，由于没有采用本发明气流驱动的方式，使得放电端附近的空气不容易更换掉，此时即使放电端电压再高、放电端数量再多，由于空气没有更换以及放电端之间作用区域至少部分重叠，多个放电端的作用区域中的空气电离量在饱和之后，再怎么增加放电端数量、增加放电端的电压或功率，负离子的产生效果也不会有太多增加，从而失去增加放电端数量、放电端电压或功率的意义。而采用本发明气流驱动的方式后，增加放电端数量、放电端电压的效果才真正体现出来。此外，本发明人至少在一个实施方式中还发现，负离子的产生效果与功率大小关系不大，而与放电端的电压关系较大，因此在本发明的至少一个实施方式中，通过增加放电端的电压，配合本发明气流驱动的方式，能够提高负离子的产生效果。

请参阅图10，图10是本发明第八实施例的负离子空气净化器结构示意图。如图10所示，本实施例的负离子空气净化器70在放电端73的外围设置两个能量环，并优选与放电端73同心设置。内环为电子增强环74，外环为电子控制环75。电子增强环74能够在放电端73所产生的变化电场的作用下释放电子。具体地，电子增强环74由适当的压电陶瓷材料制成，在放电端73所产生的变化电场作用下由于压电效应会产生体积膨胀的趋势。而处在外围的电子控制环75由非压电材料制成，其形状不受电场的影响，因此，处在外围的电子控制环75可阻止电子增强环74的体积的膨胀。由此电子控制环75施加在电子增强环74的压力并结合高电场的作用使电子增强环74释放电子。该高电场可以是由放电端73上的电压波动所产生的，也可以是由放电端73上的脉冲电压所产生的。由于本发明实施例在放电端之外，增加能量环，充分利用放电端所产生的高电场而进一步使放电端之外的能量环释放电子，由此可以提高负离子的浓度，提高负离子空气净化器70的工作效率。

以上所述的本发明的实施例中，任意两个或多个实施例之间组合而形成的负离子空气净化器也均包括在本发明的专利保护范围之内。

综上所述，本发明通过在放电端外围增加电子增强环，在放电端所产生的变化电场的作用下释放电子，能够提高放电端附近空气中的负离子浓度，有效提高负离子空气净化器的工作效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种负离子空气净化器，其特征在于，所述负离子空气净化器包括放电端以及设置于所述放电端外围的电子增强环，所述电子增强环在所述放电端所产生的变化电场的作用下释放电子，所述电子增强环由压电陶瓷材料制成，在所述变化电场作用下产生体积膨胀趋势。

2.根据权利要求1所述的负离子空气净化器，其特征在于，所述放电端包括放电纤维束。

3.根据权利要求1所述的负离子空气净化器，其特征在于，所述负离子空气净化器进一步包括设置于所述电子增强环外围的电子控制环，所述电子控制环阻止所述电子增强环的体积膨胀而产生压力。

4.根据权利要求3所述的负离子空气净化器，其特征在于，所述压力并结合所述变化电场的作用使所述电子增强环释放电子。

5.根据权利要求1所述的负离子空气净化器，其特征在于，所述负离子空气净化器还包括壳体和至少两个放电端，其中所述壳体上设置有与所述放电端对应的至少两个容置孔，所述放电端设置于对应的所述容置孔内，且突出于所述壳体的外表面。

6.根据权利要求5所述的负离子空气净化器，其特征在于，所述壳体包括呈平板状设置的前面板，所述前面板上设置有与所述容置孔对应的至少两个圆形凹陷部，所述容置孔分别设置于对应的所述凹陷部的中心位置，所述放电端分别设置于对应的所述容置孔内且突出于所述凹陷部的外表面。

7.根据权利要求5所述的负离子空气净化器，其特征在于，所述壳体在所述放电端之间设置有镂空结构。

8.根据权利要求7所述的负离子空气净化器，其特征在于，所述镂空结构包括圆弧形镂空结构。

9.根据权利要求8所述的负离子空气净化器，其特征在于，所述镂空结构包括设置在所述放电端外围的圆环形镂空结构。