CN110364932A - 用于空气消毒净化装置的负离子发生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置及方法，其中装置包括负离子管、控制器和主电源模块，主电源模块分别与负离子管和控制器连接，装置还包括多合一空气质量传感器组、用于为负离子管供电的独立电源模块，独立电源模块的输入端连接至市电输入、输出端连接至负离子管，控制信号输入端连接至控制器，多合一空气质量传感器组与控制器连接。与现有技术相比，本发明设置了为负离子发生管独立供电的独立电源模块，电压更加稳定，提高了运行质量。

Description

用于空气消毒净化装置的负离子发生装置及方法

技术领域

本发明涉及一种负离子发生装置，尤其是涉及一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置及方法。

背景技术

空气离子对人体健康有一定影响。大气中的离子可以分为三大类：

(1)轻离子——它是由若干个中性分子组成的带一个电荷的集合体。带负电荷的轻离子通常称为负离子；带正电荷的轻离子称正离子。

(2)中离子：它也是一个很小的带电微粒，包含100个左右的气体分子。

(3)重离子：它是一个较大的带电微粒，比轻离子大1000倍左右。空气中的重离子易收集和排除，空气净化处理后数目很少。

对净化工程有意义的是轻离子和中离子。因为室外空气中一般都有少数轻离子，而城市中由于空气被污染，常常缺乏轻离子，从而使中离子在空气中占主要成分。空调房间中一般要求要有少数的轻离子，特别是负离子。因为负离子可以对人体的神经系统起镇静作用，促进消除疲劳，并有抑制哮喘、降低血压的作用。而轻离子寿命很短，在空气加热、冷却和过滤过程中，轻离子与金属表面接触后就会很快消失。因此如不采取措施，空调房间的轻离子密度会比室外少一半。为改善卫生条件，在空调房间应设置负离子发生器。产生负离子的方法很多，

最常用的方法是电晕放电法。它是利用针状电极与平板电极间，在高压作用下产生不均匀的电场，使流过的空气电离化。图中细金属线上加有负的高压脉冲，把细线旁的空气离子化。正离子被吸收在细线上，负离子则向金属网电极移动，在风力的作用下，负离子被从金属网孔间带走。发生的离子量与风速有关，通常采用的风速小于10m/s,脉冲电压一般为50kV，脉冲频率为50Hz。当输入功率为50W时，发生的离子数约为5x10¹⁰-5x10¹¹个/s。

当前负离子发生器的主要几种工作原理，按出现时间先后顺序排列分别是：

1.双极电晕放电技术：是指分别在两个电极上加载正高压和负高压，在两电极之间形成不均匀的电场，从而产生电晕放电，使流过的空气电离，产生空气离子。目前市场上很多负离子发生器采用双极电晕法产生负离子，此方法的不足之处是所产生的负离子浓度一般不高，且以大粒径的重离子和中离子为主，扩展性能差，并伴随有正离子和臭氧产生。

2.普通单极放电技术一般采用单极负高压作为电子释放源，电子释放电极采用针状金属尖端或者普通碳纤维尖端，通过释放电极向空间源源不断的释放电子，电子与空气中的氧气分子相结合生成负氧离子。此方法产生的负氧离子浓度一般较高，扩散性能良好，但会产生一定臭氧和氮氧化合物。

3.纳子富勒烯离子释放器技术，是指利用纳子富勒烯作为放电电极，富勒烯是采用纳米技术制造的电触媒材料，是一种接近超导的材料，电阻几乎等于零。在电离子通过该材料时，会产生强大的共振效应，极利于电离子的游离析出，不像传统的离子释放材料(普通碳纤维或金属等)需要很强的电流才能输出较高浓度离子。它只需比较微弱的电流即可释放大剂量、高纯度的负氧离子，可在空间形成纯净的生态负氧离子浴环境。同时没有臭氧、氮氧化合物等衍生污染物产生。

4.负离子转换器技术：负离子转换器是一种应用于空气负离子生成设备上的转换装置，可将人工生成的负离子转换成等同于大自然的小粒径负离子。小粒径空气负离子活性高、迁移距离远，在不使用风机外吹的情况下，空气负离子就扩散至4—5米的距离，实现了产品“零”噪音运行。

5.生态负离子生成芯片技术：生态负离子生成芯片是将压电陶瓷负离子发生器和离子变换器高度集成。压电陶瓷负离子发生器可以抑制和消除传统的负离子发生器产生正离子等不利影响，并极大减小了负离子发生器的体积和厚度。使用生态负离子生成芯片技术不仅能够产生大剂量、高纯度、小粒径、高活性的生态负离子，而且极大缩小了负离子产品的体积，更加节约空间且便于移动。

6.具有负离子系统和污染物收集系统的生态负离子生成技术：是指在使用负离子转换器技术或生态负离子生成芯片技术的负离子生成机的基础上，增加具有污染物收集功能的收集器，负离子释放到空间后，迅速和污染物结合，一部分凝聚成大颗粒而沉降，另一部分结合了负离子而带负电因正负相吸的原理，被吸附到污染物收集器上，由此极大地提高了负离子发生器的净化效率。

越是后期的技术越先进，生成负离子的浓度和纯度越高，性能也更稳定。

目前已经存在将负离子发生装置应用于空气净化类产品中的案例，例如中国专利CN110030639A公开了一种智能空气净化设备，包括安装板，安装板的底端侧壁开设有凹槽，且凹槽内壁通过铆钉固定有滑轨，滑轨的侧壁滑动连接有液压杆，安装板靠近滑轨的侧壁通过螺钉固定有显示屏，液压杆的一端通过螺钉固定有净化室，净化室的内壁开设有凹槽，且凹槽的内壁放置有电机，电机的输出端连接有轴套，且轴套的外壁焊接有第二扇叶，轴套靠近第二扇叶的外壁滑动连接有连接杆，通过滤室、高效过滤网、吸附球、活性炭吸附网、负离子发生网、静电吸附网和HEPA过滤网的设置，可以使通过进气管道被吸入净化室的空气依次充分净化，保证净化后空气的清新性，提高净化后空气的安全性。

然而，其负离子发生部分采用的是负离子发生网，可控性差，并且没有设计独立的电源供电，容易造成干扰，从而影响其他用电模块的工作。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，包括负离子管、控制器和主电源模块，所述主电源模块和控制器连接，所述装置还包括多合一空气质量传感器组、用于为负离子管供电的独立电源模块，所述独立电源模块的输入端连接至市电输入、输出端连接至负离子管，控制信号输入端连接至控制器，所述多合一空气质量传感器组与控制器连接。

所述独立电源模块包括第一变压器和第二变压器，以及第一继电器和第二继电器，所述第一变压器的输入端连接至市电输入，输出端通过第一继电器的触点连接至负离子管，所述第二变压器的输入端连接至市电输入，输出端通过第二继电器的触点连接至负离子管，所述第一继电器和第二继电器的线圈连接至控制器。

所述第一变压器和第二变压器的匝数比互不相同。

所述第一变压器的匝数比是第二变压器的2～10倍。

所述独立电源模块包括多抽头变压器、第一继电器和第二继电器，所述多抽头变压器输入端连接至市电输入，第一输出端通过第一继电器的触点连接至负离子管，第二输出端通过第二继电器的触点连接至负离子管，所述第一继电器和第二继电器的线圈连接至控制器。

所述第一输出端和第二输出端的匝数不同。

所述第一输出端的匝数是第二输出端的2～10倍。

所述第一变压器的输出端通过第一继电器的公共端和常开端连接至负离子管，所述第二变压器的输出端通过第二继电器的公共端和常开端连接至负离子管。

所述多合一空气质量传感器组至少包括甲醛传感器和TVOC传感器。

一种如权利要求1～9所述的装置的控制方法，包括：

步骤S1：多合一空气质量传感器组监测得到空气中的甲醛含量信息和TVOC含量信息；

步骤S2：基甲醛含量数据和TVOC含量数据，通过对比控制对照表选择导通第一继电器或第二继电器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)设置了为负离子发生管独立供电的独立电源模块，电压更加稳定，提高了运行质量。

2)通过设置了两个变压器实现两级输出，从而可以增加负离子管的工作状态区间，实现更加平稳的工作，并且容错率高。

3)通过多抽头变压器实现两级输出，可以缩小体积。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施方式1独立电源模块的示意图；

图3为本发明实施方式2独立电源模块的示意图；

图4为控制电路图；

图5为多合一空气质量传感器组的示意图；

其中：1、负离子管，2、控制器，3、主电源模块，4、多合一空气质量传感器组，5、独立电源模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，如图1和图4所示，包括负离子管1、控制器2和主电源模块3，主电源模块3与控制器2连接，装置还包括多合一空气质量传感器组4、用于为负离子管1供电的独立电源模块5，独立电源模块5的输入端连接至市电输入、输出端连接至负离子管1，控制信号输入端连接至控制器2，多合一空气质量传感器组4与控制器2连接。控制器2可以采用STM32F103RET6。

独立电源模块5可以输出两种电平，具体的实现方式可以很多，例如：

方式1：如图2所示，独立电源模块5包括第一变压器和第二变压器，以及第一继电器和第二继电器，第一变压器的输入端连接至市电输入，输出端通过第一继电器的触点连接至负离子管1，第二变压器的输入端连接至市电输入，输出端通过第二继电器的触点连接至负离子管1，第一继电器和第二继电器的线圈连接至控制器2。第一变压器和第二变压器的匝数比互不相同。第一变压器的匝数比是第二变压器的2～10倍。第一变压器的输出端通过第一继电器的公共端和常开端连接至负离子管1，第二变压器的输出端通过第二继电器的公共端和常开端连接至负离子管1，图中，T1为第一变压器，T2为第二变压器，K1为第一继电器，K2为第二继电器。

方式2：如图3所示，独立电源模块5包括多抽头变压器、第一继电器和第二继电器，多抽头变压器输入端连接至市电输入，第一输出端通过第一继电器的触点连接至负离子管1，第二输出端通过第二继电器的触点连接至负离子管1，第一继电器和第二继电器的线圈连接至控制器2。第一输出端和第二输出端的匝数不同。第一输出端的匝数是第二输出端的2～10倍，图中，T3为多抽头变压器，K1为第一继电器，K2为第二继电器。

多合一空气质量传感器组4至少包括甲醛传感器和TVOC传感器，如图5所示，具体可以采用多合一空气传感器模组S6(PM2.5/PM10/CO2/TVOC/温湿度/CH2O)。具体传感器的数据处理可以参见产品手册。

上述装置的控制方法，包括：

步骤S1：多合一空气质量传感器组4监测得到空气中的甲醛含量信息和TVOC含量信息；

步骤S2：基甲醛含量数据和TVOC含量数据，通过对比控制对照表选择导通第一继电器或第二继电器。

此外，还可以选择配置电流检测模块对电流进行检测，并通过GPRS模块上传，从而实现云端的数据采集和分析等。

Claims (10)

1.一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，包括负离子管、控制器和主电源模块，所述主电源模块与控制器连接，其特征在于，所述装置还包括多合一空气质量传感器组、用于为负离子管供电的独立电源模块，所述独立电源模块的输入端连接至市电输入、输出端连接至负离子管，控制信号输入端连接至控制器，所述多合一空气质量传感器组与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，其特征在于，所述独立电源模块包括第一变压器和第二变压器，以及第一继电器和第二继电器，所述第一变压器的输入端连接至市电输入，输出端通过第一继电器的触点连接至负离子管，所述第二变压器的输入端连接至市电输入，输出端通过第二继电器的触点连接至负离子管，所述第一继电器和第二继电器的线圈连接至控制器。

3.根据权利要求2所述的一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，其特征在于，所述第一变压器和第二变压器的匝数比互不相同。

4.根据权利要求3所述的一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，其特征在于，所述第一变压器的匝数比是第二变压器的2～10倍。

5.根据权利要求1所述的一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，其特征在于，所述独立电源模块包括多抽头变压器、第一继电器和第二继电器，所述多抽头变压器输入端连接至市电输入，第一输出端通过第一继电器的触点连接至负离子管，第二输出端通过第二继电器的触点连接至负离子管，所述第一继电器和第二继电器的线圈连接至控制器。

6.根据权利要求5所述的一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，其特征在于，所述第一输出端和第二输出端的匝数不同。

7.根据权利要求6所述的一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，其特征在于，所述第一输出端的匝数是第二输出端的2～10倍。

8.根据权利要求2或5所述的一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，其特征在于，所述第一变压器的输出端通过第一继电器的公共端和常开端连接至负离子管，所述第二变压器的输出端通过第二继电器的公共端和常开端连接至负离子管。

9.根据权利要求1所述的一种用于空气消毒净化装置的负离子发生装置，其特征在于，所述多合一空气质量传感器组至少包括甲醛传感器和TVOC传感器。

10.一种如权利要求1～9所述的装置的控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：多合一空气质量传感器组监测得到空气中的甲醛含量信息和TVOC含量信息；

步骤S2：基甲醛含量数据和TVOC含量数据，通过对比控制对照表选择导通第一继电器或第二继电器。