CN104969786A - 室内植物源负离子激增装置 - Google Patents

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Abstract

一种室内植物源负离子激增装置，该装置以龙舌兰科植物作为植物源负离子的直接来源，以土壤或培养液作为耦合介质，对植物施以特定参数的负高压脉冲信号，形成植物电信号与外加电信号耦合共振，使植物释放大量植物源负离子。同时，以离子空间均化装置来实现植物源负离子在室内空间的远距离输送、长时间存留、均匀分布，通过防触电安全保护装置消耗植物叶尖上的残留电荷，避免人畜不小心碰触植物时受惊，实现与现有室内负离子发生器所不同的安全、环保、生态的室内植物源负离子生成装置。

Description

室内植物源负离子激增装置
技术领域
本发明涉及一种负离子产生装置，特别是涉及一种通过利用龙舌兰科植物使室内原生态负离子浓度激增的室内植物源负离子激增装置。
背景技术
全球工业化、都市化及现代化的迅速发展，导致空气污染日益严重。尤其在人口密集的大都市，各种工业及交通工具大量集中排放废气，使得都市中的空气污染更为严重。而在都市中高楼林立、活动空间相对小的室内空间中，现代化电器及建筑材料所释放的有害气体则又再次加重了室内的空气污染。因此室内空气的净化与改善成为现今都市发展中亟需解决的问题之一。
世界卫生组织已确认，空气中的负离子浓度是评量空气质量的一个重要指标，亦即负离子浓度是空气质量好坏的关键。目前市面上已出现能制造负离子的纯电气类空气负离子产生器等净化空气的产品，其所产生的空气负离子与植物本身释放的植物源负离子有很大的不同，植物所释放的负离子接近于原生态的植物源负离子，对人体健康具有更大的益处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以龙舌兰科植物作为负离子直接来源的室内植物源负离子激增装置。
本发明一种室内植物源负离子激增装置包括一外壳、至少一花盆、一负高压脉冲输出模块及一龙舌兰科植物。该外壳包括一环形外壁、一环形内壁以及设于该环形外壁与环形内壁之间的底板；该花盆设置于该外壳的该环形内壁围设的一内腔室中，该花盆内填充一培养物，且该花盆的一底部设有一伸入该花盆内的第一接点，而该外壳的该底板设有一第二接点；该负高压脉冲输出模块设置于该外壳，并具有一输出一负高压脉冲的第一电极及一第二电极，该第一电极与该第一接点电耦接，且该第二电极与该第二接点电耦接；该龙舌兰科植物栽种于该花盆，且该第一接点接触该花盆中的该培养物，使该负高压脉冲经由该培养物传递至该龙舌兰科植物的根部，而刺激该龙舌兰科植物释放负离子。
较佳地，该龙舌兰科植物是一金边龙舌兰。
较佳地，该外壳还包含一卡置于该环形外壁与该环形内壁所围设的一外腔室上方的承载盘，且该承载盘的中央具有一对应该内腔室的开口。
较佳地，该承载盘的盘面形成数个穿孔，且该承载盘的该开口周缘还凸设一与该环形内壁对应卡接的环形卡槽，且该花盆的一开口周缘与该环形卡槽的顶端抵接，使该花盆悬置于该承载盘上。
或者，较佳地，该室内植物源负离子激增装置包括多个花盆，且该承载盘的盘面上还形成多个对应该外腔室，并供所述花盆悬置其中的开口。
较佳地，该负高压脉冲输出模块包括一控制器、一与该控制器电耦接的高速光电耦合器、一与该高速光电耦合器电耦接的驱动电路及一高压脉冲产生电路，该控制器根据一启动讯号产生一第一控制讯号，并经由该高速光电耦合器输出该第一控制讯号给该驱动电路，使驱动该高压脉冲产生电路产生该负高压脉冲。
较佳地，该高压脉冲产生电路包含一升压变压器、一自恢复保险丝及一个二极管，该升压变压器的一初级侧线圈的一端经由该自恢复保险丝与一直流电源电耦接，且该初级侧线圈的另一端与该驱动电路电耦接，而该升压变压器的一次级侧线圈的一端与该第一电极电耦接，其另一端经由反向连接的该二极管与该第二电极电耦接。
较佳地，该负高压脉冲输出模块还包括一电耦接在该控制器的一输出端与该高速光电耦合器的一输入端之间的第一电阻以及一端与该控制器的该输出端电耦接，另一端接地的一第二电阻。
较佳地，该室内植物源负离子激增装置还包括至少一个设在该外壳上并与该控制器电耦接的距离传感器，其侦测一物体与其之间的距离小于一默认值时，会输出一第二控制讯号给该控制器，使根据该第二控制讯号控制该驱动电路停止运作。
较佳地，该室内植物源负离子激增装置还包括一电耦接在该第一电极与该第二电极之间的第三电阻。
较佳地，室内植物源负离子激增装置，还包括设于该外壳并与该控制器电耦接的一温湿度传感器、一加湿器、一风扇及一负离子浓度侦测器，该温湿度传感器侦测所在环境中的一温湿度值并传送给该控制器，且该控制器根据收到的该温湿度值与其中预设的一温湿度默认值之间的差异，对应控制该加湿器的运作以及该风扇的风速及风向，该负离子浓度侦测器侦测所在环境中的一负离子浓度值并传送给该控制器，该控制器根据收到的该负离子浓度值与其中预设的一负离子浓度默认值之间的差异，对应控制该驱动电路启动与否，以使该负离子浓度维持在一预设范围。
本发明的有益效果在于：借由将花盆设置于外壳内，使花盆与外壳间隔一段距离，且第一电极与花盆接触，第二电极与外壳接触且与第一电极未电性连接，能够有效提高龙舌兰科植物产生的负离子浓度，且借由距离传感器与第三电阻的设置，能够防止物体接触植物时遭受电击(触电)，并且借由温湿度传感器、加湿器、风扇及负离子浓度侦测器的设置，以及控制器的控制，能够适时调整环境中的负离子浓度，使环境中的负离子浓度维持在最佳的范围内，而达到净化室内空气，提升室内空气质量的目的。
附图说明
图1是本发明室内植物源负离子激增装置的一较佳实施例栽种一龙舌兰科植物的立体示意图。
图2是本实施例室内植物源负离子激增装置的立体分解图。
图3是本实施例室内植物源负离子激增装置的组合立体图。
图4是本实施例沿图3的Ⅳ-Ⅳ剖面线的剖视图。
图5是本实施例室内植物源负离子激增装置的负高压脉冲模块的主要电路方块图。
图6显示本实施例的高压脉冲产生电路的第一电极与第二电极未透过花盆及外壳电连接。
图7显示本实施例的高压脉冲产生电路的第一电极与第二电极透过一连接花盆及外壳的导线电连接。
图8显示本实施例采用的金边龙舌兰持续释放负离子的时间及其释放负离子的浓度。
图9是本发明室内植物源负离子激增装置的另一较佳实施例的外壳的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参见图1至图4所示，本发明室内植物源负离子激增装置的一较佳实施例主要包含一外壳1、一花盆2及一负高压脉冲输出模块3。其中外壳1包括一环形外壁11、一环形内壁12以及设于环形外壁11与环形内壁12之间的底板13。花盆2设置于外壳1的环形内壁12围设的一内腔室121中，花盆2内填充一培养物，例如土壤或培养液，且花盆2的一底部21设有一伸入花盆2内的第一接点22，而外壳1的底板13设有一第二接点14。此外，外壳1的下方还可分离地设有一底座15，供容置负高压脉冲输出模块3。
负高压脉冲输出模块3具有一输出一负高压脉冲的第一电极301及一第二电极302，且第一电极301与第一接点22电耦接，第二电极302与第二接点14电耦接，使第一电极301与第二电极302透过空气形成一虚拟回路。
借此，如图1所示，当花盆2中填充一培养物(土壤或培养液)并栽种一龙舌兰科植物100，例如金边龙舌兰，第一接点22会接触花盆2中的培养物，使负高压脉冲经由培养物传递至龙舌兰科植物100的根部并对其进行刺激，使龙舌兰科植物100释放大量负离子，而发挥净化室内空气的功能，达到本发明的目的。且本实施例选用金边龙舌兰在于其具有释放负离子的时间长、耐旱、耐阴且在室内容易养护等特性。
更确切地说，环形外壁11与环形内壁12围设形成一外腔室16，本实施例的外壳1还包含一卡置于环形外壁11与环形内壁12间而为环形的承载盘17，此承载盘17位于外腔室16上方，且承载盘17的中央具有一开口171。
且较佳地，承载盘17的开口171周缘还凸设一倒V型的环形卡槽172，以卡接于环形内壁12上缘，而承载盘17的外缘亦凸设一抵接环形外壁11的环壁，让承载盘17稳固地固定在外腔室16的上方，且当花盆2置入内腔室121时，花盆2的一开口23的周缘与环形卡槽172的顶端抵接，借由环形内壁12与环形卡槽172配合以提供足够结构强度，让花盆2稳固地悬置于内腔室121中。
此外，承载盘17的盘面173上还形成有数个穿孔174，当外腔室16还种植其它植物时，所述穿孔174可用以固定其它植物的根部。
再者，参见图5所示，本实施例的负高压脉冲输出模块3主要包括一控制器31、一与控制器31电耦接的高速光电耦合器32、一与高速光电耦合器32电耦接的驱动电路33及一高压脉冲产生电路34。其中控制器31可采用STC11系列单片机，其根据一遥控器4(或键盘)设定的相关于一负离子浓度值和负离子持续释放时间的启动讯号，执行查表、定时等指令并输出相应参数的一第一控制讯号如5V脉冲信号，该5V脉冲信号经由高速光电耦合器32进行信号噪声光电隔离后，输出至驱动电路33，经由驱动电路33中的半桥芯片331进行信号整形或放大后，输出5V大电流脉冲信号驱动MOS开关322输出12V大电流高压脉冲调制信号至高压脉冲产生电路34，经由高压脉冲产生电路34的一升压变压器T进行升压，并经由升压整流电路340整流后输出一负高压脉冲至第一电极301及第二电极302，使负高压脉冲经由培养物电击(刺激)龙舌兰科植物100的根部，使龙舌兰科植物100释放负离子，且由于外壳1与花盆2之间未电连接，故第一电极301与第二电极302未电性连接，而是透过空气形成虚拟回路，而让龙舌兰科植物100能够向空间释放大量的负离子。
其中高速光电耦合器32可使控制器31与驱动电路33之间具有良好的隔离效果。且在本实施例中，负高压脉冲输出模块3还包含一遥控讯号接收电路35，用以接收来自遥控器4的输入信号。
且如图5所示，高压脉冲产生电路34的升压变压器T的初级侧线圈N1的一端经由一自恢复保险丝341与一直流电源342电耦接，且初级侧线圈N1的另一端与驱动电路33电耦接，借此，当流经初级侧线圈N1的电流过大(过电流)，导致温度升高时，自恢复保险丝341会呈现不导通或绝缘状态，以保护电路不致因过电流而烧毁，直到温度降低且不再出现大电流时，自恢复保险丝341即又恢复成导通状态。而升压变压器T的次级侧线圈N2的一端与第一电极301电耦接，其另一端经由一反向连接的二极管D与第二电极302电耦接。
而且，本实施例还在控制器31的一输出端与高速光电耦合器32的一输入端之间电耦接一第一电阻R1以及一端与控制器31的输出端电耦接，另一端接地的一第二电阻R2。借由第一电阻R1及第二电阻R2组成的分压电路，可防止控制器31不致因启动瞬间电压过高而伤害高速光电耦合器32，使控制器31启动瞬间输出至高速光电耦合器32的电流不会过大，以保护高速光电耦合器32。
此外，当植物100根部受负高压脉冲刺激时，植物100的叶片端部会产生尖端放电，因此为了防止人或动物不小心碰触到植物100而惊吓，如图3及图5所示，本实施例的负高压脉冲输出模块3还包括至少一个设在外壳1的例如环形外壁11上，并与控制器31电耦接的距离传感器36，例如超声波传感器，以在龙舌兰科植物100的周围形成一超声波电子围栏，其侦测一物体与其之间的距离小于一默认值，例如20公分时，会输出一第二控制讯号给控制器31，使根据该第二控制讯号控制驱动电路33停止运作，让高压脉冲产生电路34停止输出负高压脉冲。在此，距离传感器36的数量为多个，且间隔环设于环形外壁11。
而且，在高压脉冲产生电路34停止输出负高压脉冲的当下，植物100的叶片端部仍残留有电荷，因此，为进一步避免物体接触到植物100的叶片而惊吓，本实施例的高压脉冲产生电路34还包括一电耦接在第一电极301与第二电极302之间的第三电阻R3，借此，当高压脉冲产生电路34停止输出负高压脉冲时，残留在植物的叶片上的电荷即能经由第一电极301、第三电阻R3及第二电极302形成的一放电回路放电，而达到防止触电的作用。且较佳地，第三电阻R3的阻值为1100M奥姆(Ω)。
再者，如图3及图5所示，本实施例还可于外壳1上设置与控制器31电耦接的一温湿度传感器37、一加湿器38(包含一加湿器控制电路)及一风扇39(包含一风扇控制电路)。温湿度传感器37侦测所在环境中的一温湿度值并传送给控制器31，且控制器31根据收到的该温湿度值与其中预设的一温湿度默认值之间的差异，对应控制加湿器38的运作，以及控制风扇39的风速及风向，使环境中的温湿度值达到或接近控制器31中预设的该温湿度默认值，且该温湿度默认值通常是空气中的负离子最适合存在的温湿度值。
而且本实施例将加湿器38与风扇39设置于花盆2的上方(顶部)，让加湿器38出雾口位于整个装置的正前方，借此当加湿器出雾时，雾气可借助风扇的风力直接吹向空气中，避免造成雾滴附着在装置上而造成一些安全隐患(如泄露电流)。
此外，如图3所示，本实施例还可包括一设于外壳1并与控制器31电耦接的一负离子浓度侦测器51，其侦测所在环境中的一负离子浓度值并传送给控制器31，控制器31则根据收到的该负离子浓度值与其中预设的一负离子浓度默认值之间的差异，对应控制驱动电路33启动(运作)与否，以使环境中的负离子浓度维持在适当的一预设范围。且上述的温湿度传感器37、加湿器38、风扇39及负离子浓度侦测器51可合称为一负离子空间均化装置。
而且，经由实验得知，当本实施例的外壳1的环形外壁11与花盆2之间的距离在50毫米(mm)至200毫米(mm)之间时，如图6所示，第一电极301与第二电极302并未透过外壳1与花盆2电连接，在距离外壳1约1公尺的地方可以测得龙舌兰科植物100产生的负离子浓度约为5万ion·cm-3，而如图7所示，若第一电极301与第二电极302透过外壳1与花盆2之间连接的一导线20电连接时，则在相同距离下测得植物100产生的负离子浓度约为3000ion·cm-3，由此可知，本实施例将花盆2设置于外壳1的内腔室121中，使花盆2与外壳1之间间隔一段距离(相互隔离)，使第一电极301未与第二电极302电连接的设计方式，能让植物100释放更大量的负离子，而能够有效提高植物100产生的负离子浓度。
此外，本实施例选用龙舌兰科植物接受负高压脉冲刺激的好处在于：龙舌兰科植物释放负离子的时间长(即其寿命相较于其它植物长)，且龙舌兰科植物耐旱又耐阴，种植在室内容易养护。图8显示当持续以负高压脉冲刺激金边龙舌兰时，金边龙舌兰持续释放负离子的时间及其释放负离子的浓度。
再参见图9，在本发明的另一实施例中，花盆2的数量也可以是两个以上，亦即此实施例与上述实施例唯一不同处在于：外壳1的承载盘17’上会形成一个位于内腔室121上方的大开口175，以及多个位于大开口175周围且位于外腔室16上方的小开口176，大开口175供种植龙舌兰科植物100的花盆2设置，小开口176则供种植其它植物(或龙舌兰科植物)的其它花盆(图未示)设置。
综上所述，上述实施例借由将花盆2设置于外壳1的内腔室121，使其与外壳1的环形外壁11间隔一段距离，且第一电极301与花盆2接触，第二电极302与外壳1接触并与第一电极301相间隔且未电连接，使第一电极301与第二电极302透过空气形成虚拟回路，能够有效提高植物100产生的负离子浓度，且借由距离传感器36与第三电阻R3的设置，能够防止物体接触植物100时遭受电击(触电)，并且借由温湿度传感器、加湿器、风扇及负离子浓度侦测器的设置，以及控制器31的控制，能够适时调整环境中的负离子浓度，使环境中的负离子浓度维持在最佳的范围内，以净化室内空气而提升室内的空气质量，达到本发明的目的及功效。

Claims (11)

1.一种室内植物源负离子激增装置，其特征在于：
该室内植物源负离子激增装置包括：
一外壳，包括一环形外壁、一环形内壁以及设于该环形外壁与环形内壁之间的底板；
至少一花盆，设置于该外壳的该环形内壁围设的一内腔室中，该花盆内填充一培养物，且该花盆的一底部设有一伸入该花盆内的第一接点，而该外壳的该底板设有一第二接点；
一负高压脉冲输出模块，设置于该外壳，并具有一输出一负高压脉冲的第一电极及一第二电极，该第一电极与该第一接点电耦接，且该第二电极与该第二接点电耦接；及
一龙舌兰科植物，栽种于该花盆，且该第一接点接触该花盆中的该培养物，使该负高压脉冲经由该培养物传递至该龙舌兰科植物的根部，而刺激该龙舌兰科植物释放负离子。
2.根据权利要求1所述的室内植物源负离子激增装置，其特征在于：该龙舌兰科植物是一金边龙舌兰。
3.根据权利要求1所述的室内植物源负离子激增装置，其特征在于：该外壳还包含一卡置于该环形外壁与该环形内壁所围设的一外腔室上方的承载盘，且该承载盘的中央具有一对应该内腔室的开口。
4.根据权利要求3所述的室内植物源负离子激增装置，其特征在于：该承载盘的盘面形成数个穿孔，且该承载盘的该开口周缘还凸设一与该环形内壁对应卡接的环形卡槽，且该花盆的一开口周缘与该环形卡槽的顶端抵接，使该花盆悬置于该承载盘上。
5.根据权利要求3所述的室内植物源负离子激增装置，其特征在于：该室内植物源负离子激增装置包括多个花盆，且该承载盘的盘面上还形成多个对应该外腔室，并供所述花盆悬置其中的开口。
6.根据权利要求1所述的室内植物源负离子激增装置，其特征在于：该负高压脉冲输出模块包括一控制器、一与该控制器电耦接的高速光电耦合器、一与该高速光电耦合器电耦接的驱动电路及一高压脉冲产生电路，该控制器根据一启动讯号产生一第一控制讯号，并经由该高速光电耦合器输出该第一控制讯号给该驱动电路，使驱动该高压脉冲产生电路产生该负高压脉冲。
7.根据权利要求6所述的室内植物源负离子激增装置，其特征在于：该高压脉冲产生电路包含一升压变压器、一自恢复保险丝及一个二极管，该升压变压器的一初级侧线圈的一端经由该自恢复保险丝与一直流电源电耦接，且该初级侧线圈的另一端与该驱动电路电耦接，而该升压变压器的一次级侧线圈的一端与该第一电极电耦接，其另一端经由反向连接的该二极管与该第二电极电耦接。
8.根据权利要求6或7所述的室内植物源负离子激增装置，其特征在于：该负高压脉冲输出模块还包括一电耦接在该控制器的一输出端与该高速光电耦合器的一输入端之间的第一电阻以及一端与该控制器的该输出端电耦接，另一端接地的一第二电阻。
9.根据权利要求6所述的室内植物源负离子激增装置，其特征在于：该室内植物源负离子激增装置还包括至少一个设在该外壳上并与该控制器电耦接的距离传感器，其侦测一物体与其之间的距离小于一默认值时，会输出一第二控制讯号给该控制器，使根据该第二控制讯号控制该驱动电路停止运作。
10.根据权利要求9所述的室内植物源负离子激增装置，其特征在于：该室内植物源负离子激增装置还包括一电耦接在该第一电极与该第二电极之间的第三电阻。
11.根据权利要求6所述的室内植物源负离子激增装置，其特征在于：室内植物源负离子激增装置，还包括设于该外壳并与该控制器电耦接的一温湿度传感器、一加湿器、一风扇及一负离子浓度侦测器，该温湿度传感器侦测所在环境中的一温湿度值并传送给该控制器，且该控制器根据收到的该温湿度值与其中预设的一温湿度默认值之间的差异，对应控制该加湿器的运作以及该风扇的风速及风向，该负离子浓度侦测器侦测所在环境中的一负离子浓度值并传送给该控制器，该控制器根据收到的该负离子浓度值与其中预设的一负离子浓度默认值之间的差异，对应控制该驱动电路启动与否，以使该负离子浓度维持在一预设范围。
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