利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置，在該裝置的座體上裝有花盆裝載槽和植物電刺激裝置，所述植物電刺激裝置的電極針插入花盆裝載槽的根際土壤，在座體內柱面壁和內外柱面間的底部座面上均裝嵌有鋪設了吸附紙棉的網狀吸附電極板，在座體上還裝有霧霾傳感器。工作中利用與植物自身電信號頻域特征相適應的電脈沖對植物進行電刺激，使植物葉尖間與吸附電極間形成高濃度的植物空氣負離子幾何區，進而在電場力和重力的共同作用下使室內空氣中帶上負電的微塵吸附在吸附電極上及其周圍。本實用新型具有高效能、低能耗等優點，它以綠色、生態方式去除并收集室內空氣中霧霾，實現凈化并聚集室內空間微塵的目的。
【專利說明】
利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于空氣污染治理技術領域，涉及一種以脈沖電場為介導的利用植物空氣負離子場凈化與收集室內空氣中污染物及粉塵的裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，在人口密集的城市區域中，由于外部空氣環境(如霧霾等)及室內電氣、裝修等造成的室內環境污染狀況日益嚴重，對人們的生存環境和生命健康產生了極大的危害，消除霧霾、營造清潔的室內生活空間已成為亟待解決的重大社會問題。
[0003]目前，消除室內霧霾廣泛采用了基于過濾、吸附和金屬針尖高壓放電等各種技術的空氣凈化機，除此之外，包括本實用新型設計人先前研究在內的各種公開的資料表明利用電刺激植物釋放高濃度的植物空氣負離子也可以用來凈化室內空氣，然而，迄今為止本領域尚未見到在利用植物空氣負離子除霾的同時能夠將粉塵收集起來的方法及裝置。現有的利用電刺激植物釋放植物空氣負離子實現除霾的技術都是依大地作為零電位的陽極，植物釋放的空氣負離子電荷俘獲并離化空氣中的浮塵和有機雜質帶電后，在重力及電場力的共同作用下，浮塵將降落于地面。然而，一旦電刺激植物裝置斷電后，在空氣流動的擾動下，降落于地面的微塵會“東山再起”造成二次污染，因而其從根本上并沒有達到消除霧霾的目的。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于對現有技術存在的問題加以解決，提供一種利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置，本實用新型以一種綠色、生態的方式有效去除并收集室內空氣中霧霾，達到真正凈化及改善室內空氣的目的。
[0005]本實用新型所述的利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的方法是:在室內設置一個由盆栽綠色植物、植物電刺激裝置和吸附電極構成的凈化并集聚室內空氣中粉塵的裝置，通過植物電刺激裝置對盆栽綠色植物通電刺激，使植物葉尖間與吸附電極間形成高濃度的植物空氣負離子空間幾何區，微塵受這一空間幾何區的植物空氣負離子場的作用而帶上負電，進而在電場力和重力的共同作用下，使室內空氣中帶上負電的微塵吸附在吸附電極上的吸附物中及其周圍。
[0006]本實用新型所述的利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置具有一個由內外兩個絕緣塑料柱面構成的座體，在座體的內柱面壁上架裝有一個下底部帶透氣滲水孔的花盆裝載槽，花盆裝載槽內放置有盆栽植物，在座體外柱面壁的內側設置有與電源適配器連接的植物電刺激裝置，所述植物電刺激裝置的電極針插入放置在花盆裝載槽上的盆栽植物的根際土壤中，在座體內柱面壁上和內外柱面間的底部座面上均裝嵌有網狀吸附電極板，在網狀吸附電極板的外側或上側表面鋪設有吸附紙棉，在座體的外柱面壁的內側上裝有霧霾傳感器，在外柱面壁的頂部開有空氣質量指數顯示窗口。
[0007]上述利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置中，在座體的外柱面壁上開有多個粉塵流通孔，用其作為空間粉塵落于吸附紙棉的通道。
[0008]上述利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置中，植物電刺激裝置裝配在一個電路模塊裝配盒中，由激勵脈沖發生器電路模塊、激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊、微電流檢測安全保護電路模塊、電極針和直流穩壓電源(電源適配器)組成，激勵脈沖發生器電路模塊產生并輸出與植物自身電信號頻域特征相適應的激勵脈沖電壓至激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊的輸入端，并由后者做電壓與功率放大處理后輸出植物電刺激脈沖至電極針，激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊的檢測電流輸出端經微電流檢測安全保護電路模塊后通至網狀吸附電極板。工作中，從電極針發出的電脈沖刺激盆栽植物的根際土壤，激勵植物釋放高濃度的植物空氣負離子;電刺激時有微電流流經吸附電極板，連通吸附電極板的電流支路上的微電流檢測安全保護電路模塊對人體觸碰植物葉尖的靜電有保護作用。
[0009]上述利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置中，由激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊輸出植物電刺激脈沖經過一個高絕緣引線轉接插頭座轉接后，通過高絕緣引導線傳輸到電極針。
[0010]本實用新型用于室內凈化集塵的工作原理如下所述。
[0011]該裝置通電后，植物電刺激裝置工作使裝載于花盆裝載槽內盆栽綠色植物的葉尖產生了釋放植物空氣負離子的倍增效應，高濃度的植物空氣負離子彌漫于室內空間形成了植物空氣負離子場。負離子濃度及負離子場強度的分布與位置有關，在植物葉尖與吸附電極之間的空間幾何區，植物負離子濃度及負離子場最強，而其他區域相對較弱。這是因為植物葉尖正是通過釋放植物空氣負離子的方式對著吸附電極放電，就如真空電子管中的陰極燈絲對著真空電子管中陽極(集電極)放電一樣，在兩極之間具有高濃度的負電荷分布。所不同的只是，許許多多的植物葉尖取代了真空電子管中的一個陰極放電燈絲，盆栽綠色植物釋放的含有超氧陰離子自由基的多種負離子成分取代了由金屬燈絲釋放的單一電子，由于每一個植物葉尖都會在電刺激的作用下對著吸附電極放電而釋放出植物空氣負離子，因此，在植物葉尖與吸附電極之間的空間處形成了高濃度的植物空氣負離子幾何區。當植物空氣負離子接觸到漂浮在這個幾何區的微塵時，浮塵便帶上負電，根據物理學原理，負電荷必定向電位最高的吸附電極處運動;再由于吸附電極位于植物葉尖的周圍及下端，因此在植物葉尖與吸附電極之間的空間幾何區內的帶上負電的微塵所受到重力與電場力的方向是基本一致的，這樣，在二力的共同作用下，微塵將會吸附在吸附電極的靜電吸附紙棉上及其周圍。當上述的幾何區的微塵不斷地被吸附起來時，依靠擴散效應，就會有微塵不斷地進入到這個具有高負離子濃度的幾何區中不斷地被吸附電極所吸附，這樣就會達到凈化并聚集室內空間微塵的目的。
[0012]與現有技術相比，本實用新型的技術特征和有益效果是:
[0013]1、本實用新型技術特征和有益效果之一是利用和植物自身電信號頻域特征相適應的脈沖電壓刺激植物，使植物葉尖產生了釋放空氣負離子的倍增效應，并同時保持了植物的健康生長。和高壓靜電除塵方式相比，由于植物通過眾多的葉尖釋放負離子，避免了能量的過于集中而導致的局部效應和就近效應。裝置工作時，對自然態下的原空氣破壞度極小，感覺不到有任何臭氧產生，能聞到的只是植物散發出來的淡淡的熏香，展現了本實用新型在凈化空氣與集塵應用中的綠色環保性。
[0014]2、本實用新型的另一個技術特征與有益效果是裝置工作的高效能、低能耗。實測效果表明，該實用新型裝置對室內建筑面積達15m2室內空間凈化集塵的效果是PM2.5從350ug/m3約I小時可降至lOug/m3，吸附電極及其周圍附著有密濃度的灰塵顯著可見。本實用新型裝置可使用一般作為充電用的12V，3A電源適配器供電即可，其實際能耗約為2.7瓦，所以耗電量極小。
[0015]3、本實用新型裝置第三個技術特征和有益效果是可長期靜音工作，無噪音。
【附圖說明】

[0016]圖1是本實用新型所述裝置的結構示意圖。
[0017]圖2是本實用新型所述裝置中植物電刺激裝置的電氣工作原理圖。
[0018]附圖中各數字序號的名稱分別是:I一花盆裝載槽，2—透氣滲水孔，3—粉塵流通孔，4 一網狀吸附電極板，5—吸附紙棉，6 —霧霾傳感器，7—空氣質量指數顯示窗口，8—電路模塊裝配盒，9 一引線轉接插頭座，10—引導線，11 一電極針，12—電源適配器插座。
【具體實施方式】
[0019]本實用新型所述利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的技術方案是在盆栽綠色植物葉尖周圍及下方靠近植物處設計一個面積較大的吸附電極板，由植物電刺激裝置和吸附電極板構成一個具有綠色環保性質的空氣凈化與集塵裝置。通過植物電刺激裝置對盆栽綠色植物通電刺激，使植物葉尖間與吸附電極間形成高濃度的植物負離子空間幾何區，依靠植物空氣負離子對微塵俘獲離化帶電后，在電場力和重力的共同作用下，使室內空氣中帶上負電的微塵吸附在吸附電極板上及其周圍。
[0020]本實用新型所述的利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置如圖1所示。它具有一個由內外兩個絕緣塑料柱面構成的座體。在座體的內柱面壁上架裝有一個花盆裝載槽1，花盆裝載槽I的形狀類同于一般花盆形狀，為上大下小的圓臺形，可作為盆載植物花盆的裝載體，也可以作為花盆使用在其內培土栽植綠色植物，盆載植物可選用吊蘭、一葉蘭、龍舌蘭、綠蘿、橡皮樹等多葉性景觀植物。在座體外柱面的內側設置有電路模塊裝配盒8，植物電刺激裝置裝配于電路模塊裝配盒8內，電刺激電路模塊的輸出的刺激植物的電脈沖通過高絕緣導線連接到引線轉接插頭座9的母座上，經引線轉接插頭座9轉接后通過高絕緣引導線10連接至電極針11，將電極針11插入盆載植物的根際土壤，通電后即可凈化空氣與集塵。在座體內柱面壁和內外柱面間的底部裝嵌有網狀吸附電極板4，在網狀吸附電極板4的上面鋪設有吸附紙棉5。在座體的外柱面壁上開有多個粉塵流通孔3，用其作為空間粉塵到達吸附紙棉的通道。另外，在座體的外柱面的內壁上裝有有霧霾傳感器6，在外柱面壁的頂部開有空氣質量指數顯示窗口 7。
[0021]本實用新型所述利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置中，植物電刺激裝置的設計結構如圖2所示。它由激勵脈沖發生器電路模塊、激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊、微電流檢測安全保護電路模塊、電極針11和直流穩壓電源等部分組成。裝配在電路模塊裝配盒8中的各電路模塊通過電源適配器插座12外接12V直流穩壓電源，激勵脈沖發生器電路模塊產生并輸出與植物自身電信號頻域特征相適應的脈沖電壓至激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊的輸入端，并由后者進行電壓與功率放大處理后輸出植物電刺激脈沖，該脈沖經過高絕緣引線轉接插頭座9轉接后，通過高絕緣引導線10傳輸到電極針11(參見圖1)，電極針插入盆栽綠色植物的根際土壤對植物產生電刺激使植物葉尖釋放出高濃度的空氣負離子，空氣負離子俘獲離化浮塵帶電，帶電的浮塵被吸附電極所收集。
[0022]本實用新型的具體實施結構中，直流穩壓電源采用12V、3A的電源適配器(筆記本電腦所用的電源適配器)，外置的電源適配器通過與其匹配的電源適配器插座12與引導線為電路模塊裝配盒8中的電路模塊提供工作電壓；激勵脈沖發生器模塊可采用MCU(STCl 2C2052AD)來實現，其生成、存儲、輸出與植物自身電信號頻域特征相適應的激勵脈沖電壓信號，此信號輸入到激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊的輸入端，激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊對激勵脈沖電壓信號進行電壓與功率放大;激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊由小型升壓變壓器與電容構成的振蕩升壓電路來實現，由其輸出的激勵電脈沖連接到高絕緣引線轉接插頭座9上，引線轉接插頭座9采用可方便插拔的高絕緣香蕉對接的公母座，然后通過高絕緣引導線10連接到電極針11，電極針11插入盆栽綠色植物根際土壤，通電后即可除塵與集塵。帶有盆栽綠色植物的花盆可放置花盆裝載槽I中，盆載植物可選用吊蘭、一葉蘭、龍舌蘭、綠蘿、橡皮樹等多葉性景觀植物。
[0023]當植物通過葉尖向外釋放高濃度的空氣負離子時，在靠近葉尖處會產生較強的空氣負離子流。當人體特別是手指十分靠近植物葉尖時(距葉尖約lcm)，空氣負離子流便會對人體產生觸電似的脈沖靜電作用。為了避免這一現象的發生，本實用新型根據人體特別是手指接近電刺激的植物時會引起連通吸附電極支路微電流的變化情況而設計了在微電流檢測安全保護電路，該電路模塊串接連通吸附電極板的支路上，電路中采用微型脈沖電流互感器(型號:TAK12-005)采樣負載電流的變化，并利用LM324和LM393構成信號放大與電壓比較電路，當人體靠近受電場刺激的植物葉尖時，連通于吸附電極板的電流支路上的微電流檢測安全保護電路模塊對人體觸碰植物葉尖的靜電有保護作用，可使電刺激植物系統停止工作，實現避免人體觸及植物葉尖靜電的安全保護作用。
[0024]本實用新型具有實時監測空氣質量指數的輔助功能。通過霧霾傳感器6獲得的表征PM2.5指數的電壓信號經MCU處理后，根據PM2.5的指數大小所處的范圍區間，控制安裝在顯示窗口 7處的相應顏色發光二極管LED發光，不同顏色定性的表征空氣質量的優劣程度。霧霾傳感器6選用GP2Y1010AU0F型號，霧霾電壓信號的處理和激勵脈沖發生器電路模塊共用一個 MCU: STCl 2C2052AD。
[0025]霧霾傳感器(GP2Y1010AU0F)可輸出與霧霾污染程度成線性的模擬電壓信號，該信號連接到上述的激勵脈沖發生器模塊中的MCU(STC12C2052AD)的A/D輸入端。M⑶依據如下的預設標準從相關的I/O端口輸出點亮二極管發光的驅動信號:當探測的PM2.5<50ug/m3時，控制藍色放光二極管發光，空氣質量顯示窗口 7處的顯示屏呈藍色，表示空氣質量為優；當50<PM2.5<100ug/m3時，控制綠色二極管發光，表示空氣質量良；當100<PM2.5<150ug/m3時，控制黃色二極管亮，表示空氣質較差，有輕度污染；當150<PM2.5<200ug/m3時，控制橙色二極管亮，表示空氣質量差，有重度污染；當PM2.5>200ug/m3時，控制紅色二極管亮，表示空氣質量極差，有霧霾的嚴重污染。
[0026]實施例:
[0027]本實用新型裝置的電路在實際工作測試中，將刺激電極針插入枝葉茂密的盆栽吊蘭植物的根際土壤，接通植物電刺激裝置的工作電源，在室內建筑面積約達15m2的室內空間測試其除霾與集塵效果，用美國Dylos公司生產的DC1700質量空氣監測儀測試室內空氣質量的變化，約1分鐘后，室內的PM2.5及PMl O明顯下降，約I小時后，室內空間PM2.5從350ug/m3可降至10ug/m3左右，連續工作7天后，吸附電極及其周圍附著密濃度的灰塵。
[0028]以上所述僅為本實用新型的基本工作原理和實施例結構，應該說明，本實用新型的植物類型、花盆裝載槽類型、座體和吸附電極板的形狀及尺寸以及裝配方式等均可進行適當調整和修改，在本實用新型的原理、技術方案和保護措施下實施的任何非實質性調整、修改和潤飾均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置，其特征在于:具有一個由內外兩個絕緣塑料柱面構成的座體，在座體的內柱面壁上架裝有一個下底部帶透氣滲水孔(2)的花盆裝載槽(I)，花盆裝載槽(I)內放置有盆栽植物，在座體外柱面壁的內側設置有與電源適配器連接的植物電刺激裝置，所述植物電刺激裝置的電極針(11)插入放置在花盆裝載槽(I)上的盆栽植物的根際土壤中，在座體內柱面壁上和內外柱面間的底部座面上均裝嵌有網狀吸附電極板(4)，在網狀吸附電極板(4)的外側或上側表面鋪設有吸附紙棉(5)，在座體的外柱面壁的內側上裝有霧霾傳感器(6)，在外柱面壁的頂部開有空氣質量指數顯示窗口⑴。2.根據權利要求1所述的利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置，其特征在于:在座體的外柱面壁上開有多個粉塵流通孔(3)。3.根據權利要求1所述的利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置，其特征在于:植物電刺激裝置裝配在一個電路模塊裝配盒(8)中，由激勵脈沖發生器電路模塊、激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊、微電流檢測安全保護電路模塊、電極針(11)和直流穩壓電源組成，激勵脈沖發生器電路模塊產生并輸出與植物自身電信號頻域特征相適應的激勵脈沖電壓至激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊的輸入端，并由后者做電壓與功率放大處理后輸出植物電刺激脈沖至電極針(11 )，激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊的檢測電流輸出端經微電流檢測安全保護電路模塊后通至網狀吸附電極板(4)。4.根據權利要求3所述的利用植物空氣負離子場集聚室內空氣中粉塵的裝置，其特征在于:由激勵脈沖電壓與功率放大電路模塊輸出植物電刺激脈沖經過一個高絕緣引線轉接插頭座(9)轉接后，通過高絕緣引導線(10)傳輸到電極針(11)。
【文檔編號】B03C3/47GK205701045SQ201620553885
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】楊運經, 習崗, 杜光源
【申請人】西北農林科技大學