CN105757813A - 一种低能耗、臂戴式负离子空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低能耗、臂戴式负离子空气净化器，包括具有负离子发生电路的净化器本体，所述负离子发生电路包括连续转间歇的节能模块、直流转交流振荡模块、升压变压器模块和多级升压模块。本发明设计在保证负离子发生率的同时，使射频共振增压电路间歇性地工作，大大减少负离子模块的耗电量，共振震荡频率和幅度可控，使放电电子达到具有吸附到氧分子最大附着碰撞截面的能量，高效产生负氧离子。将臂带佩戴在人体上时人体接地，负离子发生电路通过臂带和外界接地，将负离子释放量最大化。

Description

一种低能耗、臂戴式负离子空气净化器

技术领域

本发明涉及一种负离子空气净化器，特别涉及一种低能耗、臂戴式负离子空气净化器，属于空气净化器技术领域。

背景技术

进入21世纪后，环境污染的控制与治理是人类社会面临和亟待解决的重大课题。特别是近年来，人们对环保的认识已由室外延伸到了室内。有调查显示：室内空气的污染程度要比户外空气污染严重十至百倍以上。从汽油、建筑材料、家具、香烟、电器等释放到室内的挥发性有机化学物质多达三百多种，其中包括甲醛、苯系物、氨、二氯(三氯)乙烯、一氧化碳、二氧化氮，二氧化硫等高危险、高毒害气体。这些化学物质会引发人类和动物中枢神经系统、呼吸系统、生殖系统、循环系统和免疫系统的功能异常，出现头痛、咽喉发干和皮炎，损害DNA，长期吸入甚至可以引起白血病、癌症等难以治愈的疾病。

室内净化技术是近二十年来随着现代科学技术、现代工业的发展而逐步形成的一门综合性新技术。目前，改善室内空气质量的现行方法分为三种：源控制、通风和空气净化。源控制是改善空气质量最明显的方式，这在室外环境中使用得非常成功，也是发达国家很多城市室外空气质量明显改善的主要原因；通风可减少室内污染物的浓度，这种方式使各种污染物的减少程度并无差别，但通风空调装置与系统功能的改进和提高则是这项工程中必不可少的部分；空气净化作为一种治理手段与通风相似，都是在空气被污染后去减少的污染物，空气净化器作为一种治理手段与通风相似，都是在空气被污染后去减少污染物。室内空气净化器是实现空气净化的最直接、便捷的仪器，随着室内空气污染性质的不断变化与污染程度地加大而得到了快速发展。

目前，国内外空气净化器产品普遍采用的净化技术主要有：紫外线净化、光触媒净化、过滤净化(HEPA)、静电集尘、吸附净化、负离子净化、臭氧净化等方法。

紫外线净化杀菌在许多空气净化器中都普遍使用，同时还被用来做实验室和手术室的杀菌。尤其是使用光触媒原理的净化器必然会用到紫外线灯。

光触媒净化技术具有广谱性的实用性效果，净化效率较高。但是光触媒必须在紫外线的照射下才能发挥作用。

过滤净化技术(HEPA)过滤颗粒物的效果非常明显，HEPA是一种国际公认最好的高效滤材，主要是针对悬浮颗粒物的，但HEPA过滤器需要经常更换。

静电集尘去除空气中的微粒污染物，如灰尘、煤烟、花粉、香烟味和厨房油烟等；同时还可有效吸附空气中的气态污染物及滤除空气中的致病微小生物。该技术的缺点是容易产生臭氧，而且只对颗粒物等大粒子气体有效果，主要用于除尘，而对于去除甲醛苯等有机物几乎没有效果。

使用吸附原理净化空气是一项历史悠久的技术。活性炭是最常用的吸附剂，因为其表面积非常大，它对许多有害气体都是很有效的，但对甲醛等有机物的作用很小，且非常容易饱和，一旦饱和，净化材料本身又变成污染源。这些净化器由于体积大，都不能满足随声携带或可穿戴使用的要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种低能耗、臂戴式负离子空气净化器，解决负离子空气净化器能耗高，便携式负离子空气净化器持续净化能力差的问题。

本发明技术方案如下：一种低能耗、臂戴式负离子空气净化器，包括具有负离子发生电路的净化器本体，所述负离子发生电路包括连续转间歇的节能模块、直流转交流振荡模块、升压变压器模块和多级升压模块；

所述连续转间歇的节能模块包括第一555芯片U1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电容C20、电容C21和NPN三极管G1，所述第一555芯片U1的1号引脚与地线连接，电阻R4的一端与第一555芯片U1的8号引脚以及直流电源正极连接，电阻R4的另一端与第一555芯片U1的7号引脚以及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与第一555芯片U1的2号和6号引脚以及电容C20的一端连接，电容C20的另一端与地线连接，电阻R7的一端与直流电源正极连接，电阻R7的另一端与NPN三极管G1的集电极连接，电阻R6的一端与第一555芯片U1的3号引脚连接，电阻R6的另一端与NPN三极管G1的基极连接，NPN三极管G1的发射极与地线连接，电容C21的一端与第一555芯片U1的5号引脚连接，电容C21的另一端与地线连接；

所述直流转交流振荡模块包括第二555芯片U2、电阻R1、电阻R2、电容C3和电容C4，电阻R1的一端与第二555芯片U2的4号和8号引脚以及NPN三极管G1的集电极连接，电阻R1的另一端与第二555芯片U2的7号引脚以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与第二555芯片U2的2号和6号引脚以及电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电容C4的一端以及地线连接，电容C4的另一端与第二555芯片U2的5号引脚连接，第二555芯片U2的1号引脚与地线连接；

所述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的一端与第二555芯片U2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、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和电阻R5，电容C5的一端与电感L2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C6的一端、二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，电容C6的另一端与电容C7的一端、二极管D3的正极以及二极管D4的负极连接，电容C7的另一端与电容C8的一端、二极管D5的正极以及二极管D6的负极连接，电容C8的另一端与电容C9的一端、二极管D7的正极以及二极管D8的负极连接，电容C9的另一端与电容C10的一端、二极管D9的正极以及二极管D10的负极连接，电容C10的另一端与二极管D11的正极以及二极管D12的负极连接，二极管D1的负极与电容C14的一端以及地线连接，电容C14的另一端与电容C15的一端、二极管D2的正极以及二极管D3的负极连接，电容C15的另一端与电容C16的一端、二极管D4的正极以及二极管D5的负极连接，电容C16的另一端与电容C17的一端、二极管D6的正极以及二极管D7的负极连接，电容C17的另一端与电容C18的一端、二极管D8的正极以及二极管D9的负极连接，电容C18的另一端与电容C19的一端、二极管D10的正极以及二极管D11的负极连接，电容C19的另一端二极管D12的正极以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端为放电端；

所述地线与直流电源负极连接。

进一步的，用于承载净化器本体的导电臂带，所述地线与导电臂带连接。

进一步的，所述放电端连接碳刷或金属针。

本发明首先在连续转间歇的节能模块中，利用第一555芯片U1配合电阻R3和电阻R4以及电容值C20以构造一个能产生低频讯号的省电调节功能。由于第一555芯片U1限制其输出方波讯号的高电位时间必定大于周期的一半，为有效达到节能效果，在此将NPN三极管G1串联在输出端来作为反向输出，此一间歇性地输出讯号则作为其余模块的供电输入，可有效延长整体作用时间达数倍之多。

在直流转交流振荡模块中，使用由第二555芯片U2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。需要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。

最后在多级升压模块的阶段，用耐高压二极管D1-D12和电容C5-C10、C14-C19的组合来达到电压倍增以及整流的目的。借由相反方向的二极管在串联电容间交互连接，可以使电容只由固定方向充电，经由数个周期的传递，可让每个电容都充电至变压器输出讯号的峰值，在无负载释放此一累计充电电荷的情况下，输出端可以得到极高的负电压。最后用高电阻值电阻R5串联其中，为防止意外触电及漏电提供多一层保障。由于射频共振增压电路的运行时间通过一级调制电路调制、脉冲式工作，匹配脉冲周期和输出电容，使放电端的电压在射频共振增压电路输入端间歇停止时还能长时间保持，继续释放电子。

本发明设计在保证负离子发生率的同时，使射频共振增压电路间歇性地工作，大大减少负离子模块的耗电量，共振震荡频率和幅度可控，使放电电子达到具有吸附到氧分子最大附着碰撞截面的能量，高效产生负氧离子。将臂带佩戴在人体上时人体接地，负离子发生电路通过臂带和外界接地，将负离子释放量最大化。

附图说明

图1为负离子发生电路图。

图2为导电臂带结构示意图。

图3为净化器本体结构示意图。

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，本实施例所公开的低能耗、臂戴式负离子空气净化器，包括具有负离子发生电路的净化器本体3和导电臂带1，负离子发生电路包括连续转间歇的节能模块、直流转交流振荡模块、升压变压器模块和多级升压模块；

其中连续转间歇的节能模块包括第一555芯片U1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电容C20、电容C21和NPN三极管G1，所述第一555芯片U1的1号引脚与地线连接，电阻R4的一端与第一555芯片U1的8号引脚以及直流电源正极连接，电阻R4的另一端与第一555芯片U1的7号引脚以及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与第一555芯片U1的2号和6号引脚以及电容C20的一端连接，电容C20的另一端与地线连接，电阻R7的一端与直流电源正极连接，电阻R7的另一端与NPN三极管G1的集电极连接，电阻R6的一端与第一555芯片U1的3号引脚连接，电阻R6的另一端与NPN三极管G1的基极连接，NPN三极管G1的发射极与地线连接，电容C21的一端与第一555芯片U1的5号引脚连接，电容C21的另一端与地线连接；

直流转交流振荡模块包括第二555芯片U2、电阻R1、电阻R2、电容C3和电容C4，电阻R1的一端与第二555芯片U2的4号和8号引脚以及NPN三极管G1的集电极连接，电阻R1的另一端与第二555芯片U2的7号引脚以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与第二555芯片U2的2号和6号引脚以及电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电容C4的一端以及地线连接，电容C4的另一端与第二555芯片U2的5号引脚连接，第二555芯片U2的1号引脚与地线连接；

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的一端与第二555芯片U2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、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和电阻R5，电容C5的一端与电感L2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C6的一端、二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，电容C6的另一端与电容C7的一端、二极管D3的正极以及二极管D4的负极连接，电容C7的另一端与电容C8的一端、二极管D5的正极以及二极管D6的负极连接，电容C8的另一端与电容C9的一端、二极管D7的正极以及二极管D8的负极连接，电容C9的另一端与电容C10的一端、二极管D9的正极以及二极管D10的负极连接，电容C10的另一端与二极管D11的正极以及二极管D12的负极连接，二极管D1的负极与电容C14的一端以及地线连接，电容C14的另一端与电容C15的一端、二极管D2的正极以及二极管D3的负极连接，电容C15的另一端与电容C16的一端、二极管D4的正极以及二极管D5的负极连接，电容C16的另一端与电容C17的一端、二极管D6的正极以及二极管D7的负极连接，电容C17的另一端与电容C18的一端、二极管D8的正极以及二极管D9的负极连接，电容C18的另一端与电容C19的一端、二极管D10的正极以及二极管D11的负极连接，电容C19的另一端二极管D12的正极以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端为放电端，放电端连接碳刷或金属针；

地线与直流电源负极连接。

在连续转间歇的节能模块中，所选取的电阻R3、电阻R4，电容C20及串联在输出端作为反向输出的NPN三极管G1使第一555芯片U1低频输出讯号的频率为0.5Hz。连续转间歇的节能模块提供供电输入，其间歇性输出讯号周期为总周期的1/3。因此可有效延长整体作用时间2-3倍。在直流转交流振荡模块中，由第二555芯片U2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30kHz。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100，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-D12和2.2nF的电容C5-C10、C14-C19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或金属针，最后用1兆欧姆电阻R5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，在臂带使用模式时，净化器本体3的碳刷口4向上放入导电臂带1，露出碳刷口4，负离子发生电路地线通过净化器本体3的外壳底部金属片5与导电臂带1底部内侧导电胶布2接触。导电臂带1与人体接触一侧可以采用导电缝纫线的刺绣图案，导电胶布2通过金属导电丝等于刺绣图案连通。在佩戴导电臂带1时，使导电臂带1固定在手臂上并且注意使刺绣图案直接接触人体，以此使负离子发生电路地线通过人体接地。使用效果测试显示：在周围1立方米空间除尘，PM2.5粒子数从250/立方厘米降到1％，所需时间15分钟。

Claims (3)

1.一种低能耗、臂戴式负离子空气净化器，包括具有负离子发生电路的净化器本体，其特征在于：所述负离子发生电路包括连续转间歇的节能模块、直流转交流振荡模块、升压变压器模块和多级升压模块；

所述连续转间歇的节能模块包括第一555芯片U1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电容C20、电容C21和NPN三极管G1，所述第一555芯片U1的1号引脚与地线连接，电阻R4的一端与第一555芯片U1的8号引脚以及直流电源正极连接，电阻R4的另一端与第一555芯片U1的7号引脚以及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与第一555芯片U1的2号和6号引脚以及电容C20的一端连接，电容C20的另一端与地线连接，电阻R7的一端与直流电源正极连接，电阻R7的另一端与NPN三极管G1的集电极连接，电阻R6的一端与第一555芯片U1的3号引脚连接，电阻R6的另一端与NPN三极管G1的基极连接，NPN三极管G1的发射极与地线连接，电容C21的一端与第一555芯片U1的5号引脚连接，电容C21的另一端与地线连接；

所述直流转交流振荡模块包括第二555芯片U2、电阻R1、电阻R2、电容C3和电容C4，电阻R1的一端与第二555芯片U2的4号和8号引脚以及NPN三极管G1的集电极连接，电阻R1的另一端与第二555芯片U2的7号引脚以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与第二555芯片U2的2号和6号引脚以及电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电容C4的一端以及地线连接，电容C4的另一端与第二555芯片U2的5号引脚连接，第二555芯片U2的1号引脚与地线连接；

所述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的一端与第二555芯片U2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、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和电阻R5，电容C5的一端与电感L2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C6的一端、二极管D1的正极以及二极管D2的负极连接，电容C6的另一端与电容C7的一端、二极管D3的正极以及二极管D4的负极连接，电容C7的另一端与电容C8的一端、二极管D5的正极以及二极管D6的负极连接，电容C8的另一端与电容C9的一端、二极管D7的正极以及二极管D8的负极连接，电容C9的另一端与电容C10的一端、二极管D9的正极以及二极管D10的负极连接，电容C10的另一端与二极管D11的正极以及二极管D12的负极连接，二极管D1的负极与电容C14的一端以及地线连接，电容C14的另一端与电容C15的一端、二极管D2的正极以及二极管D3的负极连接，电容C15的另一端与电容C16的一端、二极管D4的正极以及二极管D5的负极连接，电容C16的另一端与电容C17的一端、二极管D6的正极以及二极管D7的负极连接，电容C17的另一端与电容C18的一端、二极管D8的正极以及二极管D9的负极连接，电容C18的另一端与电容C19的一端、二极管D10的正极以及二极管D11的负极连接，电容C19的另一端二极管D12的正极以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端为放电端；

所述地线与直流电源负极连接。

2.根据权利要求1所述的低能耗、臂戴式负离子空气净化器，其特征在于：包括用于承载净化器本体的导电臂带，所述地线与导电臂带连接。

3.根据权利要求1所述的低能耗、臂戴式负离子空气净化器，其特征在于：所述放电端连接碳刷或金属针。