CN105674401A - 一种底座集尘的无耗材空气净化器 - Google Patents

一种底座集尘的无耗材空气净化器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种底座集尘的无耗材空气净化器，包括具有负离子发生电路的净化器本体和承载所述净化器本体的金属底座，所述负离子发生电路包括直流转交流震荡模块、高负载升压变压器模块和多级升压模块，负离子发生电路的负极放电端连接碳刷或金属针，正极放电端连接金属底座。本发明设计利用碳刷或金属针形成自由电子，释放于空气中的电子在微秒时间內附着在氧分子上形成负氧离子，吸附在PM2.5或污染颗粒上使其负极化；金属底座吸附被负极化的PM2.5或污染物颗粒。从而有效消除空气中的微粒，净化空气，保护人体健康。金属底座为非耗材，可以定期清洗、重复使用。

Description

一种底座集尘的无耗材空气净化器
技术领域
本发明涉及一种负离子空气净化器，特别涉及一种底座集尘的无耗材空气净化器，属于空气净化器技术领域。
背景技术
随着工业化进程的迅速推进，人口、城市规模的扩大，机动车辆的增多，民用和工厂燃煤的增加，石化燃料和废物焚化炉的普遍使用，大量污染物被排放到大气中。这些污染物包括细微颗粒、烟雾、粉尘颗粒、二恶英(Dioxin)等有害物质以及一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和铅尘、苯类等有害气体。这些污染物造成非常严重的大气污染，致使雾霾天气频繁发生，对人体健康和大气能见度产生不良影响。空气中粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物进入上呼吸道后，会被人体鼻腔内部的绒毛阻挡，大部分可通过痰液等排出体外，对人体健康危害相对较小；而粒径在2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)，不易被阻挡，吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病，严重的会引起肺部纤维化和肿瘤。
空气净化器这类产品出现在市场上已有多年，其主要功能是有效清除空气中对人体健康有害的粒径在2.5微米以下的细颗粒物以及净化二手烟、花粉、甲醛等。滤网过滤技术、HEPA过滤技术、静电集尘技术、活性氧技术、负离子技术及光触媒技术为常用空气净化技术。传统的过滤式空气净化器受制于滤网密度技术瓶颈，对PM2.5微粒净化效果不好；同时，HEPA滤网是耗材，其PM2.5的净化效果随使用时间递减，需要定时更换，从而增加了空气净化器的使用成本和环保负担。冷触媒技术可除臭、除甲醛等有害气体，但对尘埃、微粒没有作用。活性炭过滤技术对化学气体和气味有一定效果，但解决不了细菌深度污染和除尘。传统的紫外线技术能消毒杀菌，但对尘埃、微粒没有作用。这些净化器技术有的由于采用风扇而有噪音，耗电大。有的由于采用滤网或光触媒材料，需要定期更换。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种底座集尘的无耗材空气净化器，解决传统空气净化器能耗与耗材问题。
本发明技术方案如下：一种底座集尘的无耗材空气净化器，包括具有负离子发生电路的净化器本体和承载所述净化器本体的金属底座，所述负离子发生电路包括直流转交流震荡模块、高负载升压变压器模块和多级升压模块；
所述直流转交流震荡模块包括555芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4和直流电源V1，所述555芯片U1的1号引脚与地线连接，电阻R1的一端与555芯片U1的4号引脚取反、8号引脚以及直流电源V1正极连接，电阻R1的另一端与555芯片U1的7号引脚以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与555芯片U1的2号引脚取反、6号引脚以及电容C3的一端连接，电容C3的另一端与地线连接，电容C4的一端与555芯片U1的5号引脚连接，电容C4的另一端与地线连接；
所述高负载升压变压器模块包括由电感L1、电感L2构建的升压变压器和电容C1，电容C1的一端与555芯片U1的3号引脚连接，电容C1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与地线连接；
所述多级升压模块包括电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、二极管D15、二极管D16、电阻R3和电阻R4，电容C5的一端与电感L2的一端以及电容C15的一端连接，电感L2的另一端与地线连接，电容C5的另一端与电容C7的一端、二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，电容C7的另一端与电容C9的一端、二极管D3的正极以及二极管D4的负极连接，电容C9的另一端与电容C11的一端、二极管D5的正极以及二极管D6的负极连接，电容C11的另一端与电容C13的一端、二极管D13的正极以及二极管D14的负极连接，电容C13的另一端与二极管D15的正极以及二极管D16的负极连接，二极管D1的负极与电容C6的一端以及地线连接，电容C6的另一端与电容C8的一端、二极管D2的正极以及二极管D3的负极连接，电容C8的另一端与电容C10的一端、二极管D4的正极以及二极管D5的负极连接，电容C10的另一端与电容C12的一端、二极管D6的正极以及二极管D13的负极连接，电容C12的另一端与电容C14的一端、二极管D14的正极以及二极管D15的负极连接，电容C14的另一端二极管D16的的正极以及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端为负极放电端，电容C15的另一端与电容C17的一端、二极管D8的正极以及二极管D7的负极连接，电容C17的另一端与电容C19的一端、二极管D10的正极以及二极管D9的负极连接，电容C19的另一端与二极管D12的正极以及二极管D11的负极连接，二极管D7的正极与电容C16的一端以及地线连接，电容C16的另一端与电容C18的一端、二极管D9的正极以及二极管D8的负极连接，电容C18的另一端与电容C20的一端、二极管D11的正极以及二极管D10的负极连接，电容C20的另一端与二极管D12的的负极以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端为正极放电端，所述正极放电端通过净化器本体与金属底座连接。
进一步的，所述放电端连接碳刷或金属针。
进一步的，所述净化器本体与金属底座旋转卡合。
优选的，所述净化器本体顶部设置碳刷或金属针。
优选的，所述金属底座设置金属部件与正极放电端的连接引线导通。
优选的，所述金属底座为杯状。
本发明在直流转交流振荡模块中，使用由555芯片U1构造的振荡电路来使供电电路的直流供电产生交流振荡讯号。电阻R1、电阻R2以及电容C3组合来建构运行的频率值，避免频率过低或过高导致无法升压、或产生噪音，或过热(阻值过低电流过大)的情形。
在升压变压器的阶段，采用电容C1作为微分器，将振荡电路输出的方波转换为正负交错的梳状波，不仅可将有效振幅提升一倍，亦可增加振荡讯号的斜率，提升变压器的运作效率。再来选用升压变压器以提升振荡振幅，避免变压器无法负载、消耗多余能量或升压后的电压造成元件损坏等情形。
最后在多级升压阶段，将此电路分成两个输入端(并联)分别进行整流增压。在负电压端，用耐高压的二极管(D1-D6，D13-D16)和电容(C5-C14)的组合来达到电压倍增以及整流的目的；同时，在另一分支将元件(二极管D7-D12、电容C15-C20)以反方向相接，利用同样的多级升压原理来产生正高电压。通过相反方向的二极管在串联电容间交互连接，可以使电容固定方向充电；数个周期的对电容充电可以使每级电压升压幅度达到变压器输出讯号的两倍振幅值。电容在电压作用下积累充电电荷，在正极放电端和负极放电端得到极高的正或负电压，分别提供给导电底座和碳刷\金属针。最后用高电阻(R3、R4)串联在输出端为防止漏电和限制电流提供多一层保障。
本发明采用正、负分支震荡多级整流升压电路；采用导电碳刷或金属针作为产生电子源的材料。负离子发生电路向碳刷或金属针提供负电压，导电碳刷或金属针的尖端直径小，在外加电场作用下，电子会集中在导电碳刷或金属针的尖端，在尖端强电场的作用下，使其表面势垒降低并减薄，大量电子从发射体逸出形成自由电子；释放于空气中的电子在微秒时间內附着在氧分子上形成负氧离子。另一方面，由于导电碳刷或金属针导体的尖端表面电场反比于曲率半径，产生极大的电场，空气中的极性分子(主要是水分子)会被这一电场吸引而吸附过来带走负极的电子形成负离子(主要是羥基自由基OH-和负氧离子O2 -)。因此，该设计将会提高人体周围的负氧离子浓度，增加人体对有益健康的负氧离子的吸入量；这些极化负离子具有非常高的活性，可以和尼古丁、甲醛、苯等分子起反应，将其分解为水、二氧化碳、氮气等无害分子。另外，负离子亦可吸附在PM2.5或污染颗粒上使其负极化；金属底座和正极放电端相接，可有效吸附被负极化的PM2.5或污染物颗粒。从而有效消除空气中的微粒，净化空气，保护人体健康。金属底座为非耗材，可以定期清洗、重复使用。
附图说明
图1为负离子发生电路图。
图2为净化器本体与金属底座结合示意图。
图3为净化器本体与金属底座内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
请参见图1，本实施例所涉及的底座集尘的无耗材空气净化器，包括具有负离子发生电路的净化器本体1和承载净化器本体1的金属底座2，负离子发生电路包括直流转交流震荡模块、高负载升压变压器模块和多级升压模块；
直流转交流震荡模块包括555芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4和直流电源V1，所述555芯片U1的1号引脚与地线连接，电阻R1的一端与555芯片U1的4号引脚取反、8号引脚以及直流电源V1正极连接，电阻R1的另一端与555芯片U1的7号引脚以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与555芯片U1的2号引脚取反、6号引脚以及电容C3的一端连接，电容C3的另一端与地线连接，电容C4的一端与555芯片U1的5号引脚连接，电容C4的另一端与地线连接；
高负载升压变压器模块包括由电感L1、电感L2构建的升压变压器和电容C1，电容C1的一端与555芯片U1的3号引脚连接，电容C1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与地线连接；
多级升压模块包括电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、二极管D15、二极管D16、电阻R3和电阻R4，电容C5的一端与电感L2的一端以及电容C15的一端连接，电感L2的另一端与地线连接，电容C5的另一端与电容C7的一端、二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，电容C7的另一端与电容C9的一端、二极管D3的正极以及二极管D4的负极连接，电容C9的另一端与电容C11的一端、二极管D5的正极以及二极管D6的负极连接，电容C11的另一端与电容C13的一端、二极管D13的正极以及二极管D14的负极连接，电容C13的另一端与二极管D15的正极以及二极管D16的负极连接，二极管D1的负极与电容C6的一端以及地线连接，电容C6的另一端与电容C8的一端、二极管D2的正极以及二极管D3的负极连接，电容C8的另一端与电容C10的一端、二极管D4的正极以及二极管D5的负极连接，电容C10的另一端与电容C12的一端、二极管D6的正极以及二极管D13的负极连接，电容C12的另一端与电容C14的一端、二极管D14的正极以及二极管D15的负极连接，电容C14的另一端二极管D16的的正极以及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端为负极放电端，电容C15的另一端与电容C17的一端、二极管D8的正极以及二极管D7的负极连接，电容C17的另一端与电容C19的一端、二极管D10的正极以及二极管D9的负极连接，电容C19的另一端与二极管D12的正极以及二极管D11的负极连接，二极管D7的正极与电容C16的一端以及地线连接，电容C16的另一端与电容C18的一端、二极管D9的正极以及二极管D8的负极连接，电容C18的另一端与电容C20的一端、二极管D11的正极以及二极管D10的负极连接，电容C20的另一端与二极管D12的的负极以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端为正极放电端，正极放电端通过净化器本体1与金属底座2连接，负极放电端连接碳刷3或金属针。
在直流转交流振荡模块中，由555芯片U1构造的振荡电路来产生高频交流振荡讯号。选择电阻R1、电阻R2的电阻值以及电容C3的电容值组合构建震荡频率35kHz。在升压变压器模块，电容C1的电容值为100nF，将振荡电路输出的方波转换为正负交错的梳状波，电感L1和电感L2构建的升压变压器的升压比为70，电感L1与输入电容C1形成共振电路。在最后的多级升压模块阶段，采用耐高压的二极管D1-D16和2.2nF的电容C5-C20达到电压倍增以及整流目的，在输出端可以得到高负电压给碳刷3或金属针，高正电压给金属底座，最后用3兆欧姆电阻R3和R4限制放电电流。
负离子发生电路驱动电压3.7伏到5伏，电流小于20毫安，功耗小于0.1瓦。负离子释放量>300万/秒。请结合图2及图3，柱状的净化器本体1通过卡扣6与杯状的金属底座2旋转卡合组装，净化器本体1顶部设置碳刷3或者金属针，净化器本体1设置负离子发生电路，直流电源V1可设置于金属底座2内，负离子发生电路的正极放电端通过连接引线4与金属底座2上的金属部件5导通。

Claims (6)

1.一种底座集尘的无耗材空气净化器，其特征在于：包括具有负离子发生电路的净化器本体和承载所述净化器本体的金属底座，所述负离子发生电路包括直流转交流震荡模块、高负载升压变压器模块和多级升压模块；
所述直流转交流震荡模块包括555芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4和直流电源V1，所述555芯片U1的1号引脚与地线连接，电阻R1的一端与555芯片U1的4号引脚取反、8号引脚以及直流电源V1正极连接，电阻R1的另一端与555芯片U1的7号引脚以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与555芯片U1的2号引脚取反、6号引脚以及电容C3的一端连接，电容C3的另一端与地线连接，电容C4的一端与555芯片U1的5号引脚连接，电容C4的另一端与地线连接；
所述高负载升压变压器模块包括由电感L1、电感L2构建的升压变压器和电容C1，电容C1的一端与555芯片U1的3号引脚连接，电容C1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与地线连接；
所述多级升压模块包括电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、二极管D15、二极管D16、电阻R3和电阻R4，电容C5的一端与电感L2的一端以及电容C15的一端连接，电感L2的另一端与地线连接，电容C5的另一端与电容C7的一端、二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，电容C7的另一端与电容C9的一端、二极管D3的正极以及二极管D4的负极连接，电容C9的另一端与电容C11的一端、二极管D5的正极以及二极管D6的负极连接，电容C11的另一端与电容C13的一端、二极管D13的正极以及二极管D14的负极连接，电容C13的另一端与二极管D15的正极以及二极管D16的负极连接，二极管D1的负极与电容C6的一端以及地线连接，电容C6的另一端与电容C8的一端、二极管D2的正极以及二极管D3的负极连接，电容C8的另一端与电容C10的一端、二极管D4的正极以及二极管D5的负极连接，电容C10的另一端与电容C12的一端、二极管D6的正极以及二极管D13的负极连接，电容C12的另一端与电容C14的一端、二极管D14的正极以及二极管D15的负极连接，电容C14的另一端二极管D16的的正极以及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端为负极放电端，电容C15的另一端与电容C17的一端、二极管D8的正极以及二极管D7的负极连接，电容C17的另一端与电容C19的一端、二极管D10的正极以及二极管D9的负极连接，电容C19的另一端与二极管D12的正极以及二极管D11的负极连接，二极管D7的正极与电容C16的一端以及地线连接，电容C16的另一端与电容C18的一端、二极管D9的正极以及二极管D8的负极连接，电容C18的另一端与电容C20的一端、二极管D11的正极以及二极管D10的负极连接，电容C20的另一端与二极管D12的的负极以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端为正极放电端，所述正极放电端通过净化器本体与金属底座连接。
2.根据权利要求1所述的底座集尘的无耗材空气净化器，其特征在于：所述放电端连接碳刷或金属针。
3.根据权利要求1所述的底座集尘的无耗材空气净化器，其特征在于：所述净化器本体与金属底座旋转卡合。
4.根据权利要求1所述的底座集尘的无耗材空气净化器，其特征在于：所述净化器本体顶部设置碳刷或金属针。
5.根据权利要求1所述的底座集尘的无耗材空气净化器，其特征在于：所述底座设置金属部件与正极放电端的连接引线导通。
6.根据权利要求1所述的底座集尘的无耗材空气净化器，其特征在于：所述底座为杯状。
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