利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置，在该装置的座体上装有花盆装载槽和植物电刺激装置，所述植物电刺激装置的电极针插入花盆装载槽的根际土壤，在座体内柱面壁和内外柱面间的底部座面上均装嵌有铺设了吸附纸棉的网状吸附电极板，在座体上还装有雾霾传感器。工作中利用与植物自身电信号频域特征相适应的电脉冲对植物进行电刺激，使植物叶尖间与吸附电极间形成高浓度的植物空气负离子几何区，进而在电场力和重力的共同作用下使室内空气中带上负电的微尘吸附在吸附电极上及其周围。本实用新型具有高效能、低能耗等优点，它以绿色、生态方式去除并收集室内空气中雾霾，实现净化并聚集室内空间微尘的目的。
【专利说明】
利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置
技术领域
[0001]本实用新型属于空气污染治理技术领域，涉及一种以脉冲电场为介导的利用植物空气负离子场净化与收集室内空气中污染物及粉尘的装置。
【背景技术】
[0002]近年来，在人口密集的城市区域中，由于外部空气环境(如雾霾等)及室内电气、装修等造成的室内环境污染状况日益严重，对人们的生存环境和生命健康产生了极大的危害，消除雾霾、营造清洁的室内生活空间已成为亟待解决的重大社会问题。
[0003]目前，消除室内雾霾广泛采用了基于过滤、吸附和金属针尖高压放电等各种技术的空气净化机，除此之外，包括本实用新型设计人先前研究在内的各种公开的资料表明利用电刺激植物释放高浓度的植物空气负离子也可以用来净化室内空气，然而，迄今为止本领域尚未见到在利用植物空气负离子除霾的同时能够将粉尘收集起来的方法及装置。现有的利用电刺激植物释放植物空气负离子实现除霾的技术都是依大地作为零电位的阳极，植物释放的空气负离子电荷俘获并离化空气中的浮尘和有机杂质带电后，在重力及电场力的共同作用下，浮尘将降落于地面。然而，一旦电刺激植物装置断电后，在空气流动的扰动下，降落于地面的微尘会“东山再起”造成二次污染，因而其从根本上并没有达到消除雾霾的目的。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置，本实用新型以一种绿色、生态的方式有效去除并收集室内空气中雾霾，达到真正净化及改善室内空气的目的。
[0005]本实用新型所述的利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的方法是:在室内设置一个由盆栽绿色植物、植物电刺激装置和吸附电极构成的净化并集聚室内空气中粉尘的装置，通过植物电刺激装置对盆栽绿色植物通电刺激，使植物叶尖间与吸附电极间形成高浓度的植物空气负离子空间几何区，微尘受这一空间几何区的植物空气负离子场的作用而带上负电，进而在电场力和重力的共同作用下，使室内空气中带上负电的微尘吸附在吸附电极上的吸附物中及其周围。
[0006]本实用新型所述的利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置具有一个由内外两个绝缘塑料柱面构成的座体，在座体的内柱面壁上架装有一个下底部带透气渗水孔的花盆装载槽，花盆装载槽内放置有盆栽植物，在座体外柱面壁的内侧设置有与电源适配器连接的植物电刺激装置，所述植物电刺激装置的电极针插入放置在花盆装载槽上的盆栽植物的根际土壤中，在座体内柱面壁上和内外柱面间的底部座面上均装嵌有网状吸附电极板，在网状吸附电极板的外侧或上侧表面铺设有吸附纸棉，在座体的外柱面壁的内侧上装有雾霾传感器，在外柱面壁的顶部开有空气质量指数显示窗口。
[0007]上述利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置中，在座体的外柱面壁上开有多个粉尘流通孔，用其作为空间粉尘落于吸附纸棉的通道。
[0008]上述利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置中，植物电刺激装置装配在一个电路模块装配盒中，由激励脉冲发生器电路模块、激励脉冲电压与功率放大电路模块、微电流检测安全保护电路模块、电极针和直流稳压电源(电源适配器)组成，激励脉冲发生器电路模块产生并输出与植物自身电信号频域特征相适应的激励脉冲电压至激励脉冲电压与功率放大电路模块的输入端，并由后者做电压与功率放大处理后输出植物电刺激脉冲至电极针，激励脉冲电压与功率放大电路模块的检测电流输出端经微电流检测安全保护电路模块后通至网状吸附电极板。工作中，从电极针发出的电脉冲刺激盆栽植物的根际土壤，激励植物释放高浓度的植物空气负离子;电刺激时有微电流流经吸附电极板，连通吸附电极板的电流支路上的微电流检测安全保护电路模块对人体触碰植物叶尖的静电有保护作用。
[0009]上述利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置中，由激励脉冲电压与功率放大电路模块输出植物电刺激脉冲经过一个高绝缘引线转接插头座转接后，通过高绝缘引导线传输到电极针。
[0010]本实用新型用于室内净化集尘的工作原理如下所述。
[0011]该装置通电后，植物电刺激装置工作使装载于花盆装载槽内盆栽绿色植物的叶尖产生了释放植物空气负离子的倍增效应，高浓度的植物空气负离子弥漫于室内空间形成了植物空气负离子场。负离子浓度及负离子场强度的分布与位置有关，在植物叶尖与吸附电极之间的空间几何区，植物负离子浓度及负离子场最强，而其他区域相对较弱。这是因为植物叶尖正是通过释放植物空气负离子的方式对着吸附电极放电，就如真空电子管中的阴极灯丝对着真空电子管中阳极(集电极)放电一样，在两极之间具有高浓度的负电荷分布。所不同的只是，许许多多的植物叶尖取代了真空电子管中的一个阴极放电灯丝，盆栽绿色植物释放的含有超氧阴离子自由基的多种负离子成分取代了由金属灯丝释放的单一电子，由于每一个植物叶尖都会在电刺激的作用下对着吸附电极放电而释放出植物空气负离子，因此，在植物叶尖与吸附电极之间的空间处形成了高浓度的植物空气负离子几何区。当植物空气负离子接触到漂浮在这个几何区的微尘时，浮尘便带上负电，根据物理学原理，负电荷必定向电位最高的吸附电极处运动;再由于吸附电极位于植物叶尖的周围及下端，因此在植物叶尖与吸附电极之间的空间几何区内的带上负电的微尘所受到重力与电场力的方向是基本一致的，这样，在二力的共同作用下，微尘将会吸附在吸附电极的静电吸附纸棉上及其周围。当上述的几何区的微尘不断地被吸附起来时，依靠扩散效应，就会有微尘不断地进入到这个具有高负离子浓度的几何区中不断地被吸附电极所吸附，这样就会达到净化并聚集室内空间微尘的目的。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的技术特征和有益效果是:
[0013]1、本实用新型技术特征和有益效果之一是利用和植物自身电信号频域特征相适应的脉冲电压刺激植物，使植物叶尖产生了释放空气负离子的倍增效应，并同时保持了植物的健康生长。和高压静电除尘方式相比，由于植物通过众多的叶尖释放负离子，避免了能量的过于集中而导致的局部效应和就近效应。装置工作时，对自然态下的原空气破坏度极小，感觉不到有任何臭氧产生，能闻到的只是植物散发出来的淡淡的熏香，展现了本实用新型在净化空气与集尘应用中的绿色环保性。
[0014]2、本实用新型的另一个技术特征与有益效果是装置工作的高效能、低能耗。实测效果表明，该实用新型装置对室内建筑面积达15m2室内空间净化集尘的效果是PM2.5从350ug/m3约I小时可降至lOug/m3，吸附电极及其周围附着有密浓度的灰尘显著可见。本实用新型装置可使用一般作为充电用的12V，3A电源适配器供电即可，其实际能耗约为2.7瓦，所以耗电量极小。
[0015]3、本实用新型装置第三个技术特征和有益效果是可长期静音工作，无噪音。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型所述装置的结构示意图。
[0017]图2是本实用新型所述装置中植物电刺激装置的电气工作原理图。
[0018]附图中各数字序号的名称分别是:I一花盆装载槽，2—透气渗水孔，3—粉尘流通孔，4 一网状吸附电极板，5—吸附纸棉，6 —雾霾传感器，7—空气质量指数显示窗口，8—电路模块装配盒，9 一引线转接插头座，10—引导线，11 一电极针，12—电源适配器插座。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型所述利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的技术方案是在盆栽绿色植物叶尖周围及下方靠近植物处设计一个面积较大的吸附电极板，由植物电刺激装置和吸附电极板构成一个具有绿色环保性质的空气净化与集尘装置。通过植物电刺激装置对盆栽绿色植物通电刺激，使植物叶尖间与吸附电极间形成高浓度的植物负离子空间几何区，依靠植物空气负离子对微尘俘获离化带电后，在电场力和重力的共同作用下，使室内空气中带上负电的微尘吸附在吸附电极板上及其周围。
[0020]本实用新型所述的利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置如图1所示。它具有一个由内外两个绝缘塑料柱面构成的座体。在座体的内柱面壁上架装有一个花盆装载槽1，花盆装载槽I的形状类同于一般花盆形状，为上大下小的圆台形，可作为盆载植物花盆的装载体，也可以作为花盆使用在其内培土栽植绿色植物，盆载植物可选用吊兰、一叶兰、龙舌兰、绿萝、橡皮树等多叶性景观植物。在座体外柱面的内侧设置有电路模块装配盒8，植物电刺激装置装配于电路模块装配盒8内，电刺激电路模块的输出的刺激植物的电脉冲通过高绝缘导线连接到引线转接插头座9的母座上，经引线转接插头座9转接后通过高绝缘引导线10连接至电极针11，将电极针11插入盆载植物的根际土壤，通电后即可净化空气与集尘。在座体内柱面壁和内外柱面间的底部装嵌有网状吸附电极板4，在网状吸附电极板4的上面铺设有吸附纸棉5。在座体的外柱面壁上开有多个粉尘流通孔3，用其作为空间粉尘到达吸附纸棉的通道。另外，在座体的外柱面的内壁上装有有雾霾传感器6，在外柱面壁的顶部开有空气质量指数显示窗口 7。
[0021]本实用新型所述利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置中，植物电刺激装置的设计结构如图2所示。它由激励脉冲发生器电路模块、激励脉冲电压与功率放大电路模块、微电流检测安全保护电路模块、电极针11和直流稳压电源等部分组成。装配在电路模块装配盒8中的各电路模块通过电源适配器插座12外接12V直流稳压电源，激励脉冲发生器电路模块产生并输出与植物自身电信号频域特征相适应的脉冲电压至激励脉冲电压与功率放大电路模块的输入端，并由后者进行电压与功率放大处理后输出植物电刺激脉冲，该脉冲经过高绝缘引线转接插头座9转接后，通过高绝缘引导线10传输到电极针11(参见图1)，电极针插入盆栽绿色植物的根际土壤对植物产生电刺激使植物叶尖释放出高浓度的空气负离子，空气负离子俘获离化浮尘带电，带电的浮尘被吸附电极所收集。
[0022]本实用新型的具体实施结构中，直流稳压电源采用12V、3A的电源适配器(笔记本电脑所用的电源适配器)，外置的电源适配器通过与其匹配的电源适配器插座12与引导线为电路模块装配盒8中的电路模块提供工作电压；激励脉冲发生器模块可采用MCU(STCl 2C2052AD)来实现，其生成、存储、输出与植物自身电信号频域特征相适应的激励脉冲电压信号，此信号输入到激励脉冲电压与功率放大电路模块的输入端，激励脉冲电压与功率放大电路模块对激励脉冲电压信号进行电压与功率放大;激励脉冲电压与功率放大电路模块由小型升压变压器与电容构成的振荡升压电路来实现，由其输出的激励电脉冲连接到高绝缘引线转接插头座9上，引线转接插头座9采用可方便插拔的高绝缘香蕉对接的公母座，然后通过高绝缘引导线10连接到电极针11，电极针11插入盆栽绿色植物根际土壤，通电后即可除尘与集尘。带有盆栽绿色植物的花盆可放置花盆装载槽I中，盆载植物可选用吊兰、一叶兰、龙舌兰、绿萝、橡皮树等多叶性景观植物。
[0023]当植物通过叶尖向外释放高浓度的空气负离子时，在靠近叶尖处会产生较强的空气负离子流。当人体特别是手指十分靠近植物叶尖时(距叶尖约lcm)，空气负离子流便会对人体产生触电似的脉冲静电作用。为了避免这一现象的发生，本实用新型根据人体特别是手指接近电刺激的植物时会引起连通吸附电极支路微电流的变化情况而设计了在微电流检测安全保护电路，该电路模块串接连通吸附电极板的支路上，电路中采用微型脉冲电流互感器(型号:TAK12-005)采样负载电流的变化，并利用LM324和LM393构成信号放大与电压比较电路，当人体靠近受电场刺激的植物叶尖时，连通于吸附电极板的电流支路上的微电流检测安全保护电路模块对人体触碰植物叶尖的静电有保护作用，可使电刺激植物系统停止工作，实现避免人体触及植物叶尖静电的安全保护作用。
[0024]本实用新型具有实时监测空气质量指数的辅助功能。通过雾霾传感器6获得的表征PM2.5指数的电压信号经MCU处理后，根据PM2.5的指数大小所处的范围区间，控制安装在显示窗口 7处的相应颜色发光二极管LED发光，不同颜色定性的表征空气质量的优劣程度。雾霾传感器6选用GP2Y1010AU0F型号，雾霾电压信号的处理和激励脉冲发生器电路模块共用一个 MCU: STCl 2C2052AD。
[0025]雾霾传感器(GP2Y1010AU0F)可输出与雾霾污染程度成线性的模拟电压信号，该信号连接到上述的激励脉冲发生器模块中的MCU(STC12C2052AD)的A/D输入端。M⑶依据如下的预设标准从相关的I/O端口输出点亮二极管发光的驱动信号:当探测的PM2.5<50ug/m3时，控制蓝色放光二极管发光，空气质量显示窗口 7处的显示屏呈蓝色，表示空气质量为优；当50<PM2.5<100ug/m3时，控制绿色二极管发光，表示空气质量良；当100<PM2.5<150ug/m3时，控制黄色二极管亮，表示空气质较差，有轻度污染；当150<PM2.5<200ug/m3时，控制橙色二极管亮，表示空气质量差，有重度污染；当PM2.5>200ug/m3时，控制红色二极管亮，表示空气质量极差，有雾霾的严重污染。
[0026]实施例:
[0027]本实用新型装置的电路在实际工作测试中，将刺激电极针插入枝叶茂密的盆栽吊兰植物的根际土壤，接通植物电刺激装置的工作电源，在室内建筑面积约达15m2的室内空间测试其除霾与集尘效果，用美国Dylos公司生产的DC1700质量空气监测仪测试室内空气质量的变化，约1分钟后，室内的PM2.5及PMl O明显下降，约I小时后，室内空间PM2.5从350ug/m3可降至10ug/m3左右，连续工作7天后，吸附电极及其周围附着密浓度的灰尘。
[0028]以上所述仅为本实用新型的基本工作原理和实施例结构，应该说明，本实用新型的植物类型、花盆装载槽类型、座体和吸附电极板的形状及尺寸以及装配方式等均可进行适当调整和修改，在本实用新型的原理、技术方案和保护措施下实施的任何非实质性调整、修改和润饰均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置，其特征在于:具有一个由内外两个绝缘塑料柱面构成的座体，在座体的内柱面壁上架装有一个下底部带透气渗水孔(2)的花盆装载槽(I)，花盆装载槽(I)内放置有盆栽植物，在座体外柱面壁的内侧设置有与电源适配器连接的植物电刺激装置，所述植物电刺激装置的电极针(11)插入放置在花盆装载槽(I)上的盆栽植物的根际土壤中，在座体内柱面壁上和内外柱面间的底部座面上均装嵌有网状吸附电极板(4)，在网状吸附电极板(4)的外侧或上侧表面铺设有吸附纸棉(5)，在座体的外柱面壁的内侧上装有雾霾传感器(6)，在外柱面壁的顶部开有空气质量指数显示窗口⑴。2.根据权利要求1所述的利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置，其特征在于:在座体的外柱面壁上开有多个粉尘流通孔(3)。3.根据权利要求1所述的利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置，其特征在于:植物电刺激装置装配在一个电路模块装配盒(8)中，由激励脉冲发生器电路模块、激励脉冲电压与功率放大电路模块、微电流检测安全保护电路模块、电极针(11)和直流稳压电源组成，激励脉冲发生器电路模块产生并输出与植物自身电信号频域特征相适应的激励脉冲电压至激励脉冲电压与功率放大电路模块的输入端，并由后者做电压与功率放大处理后输出植物电刺激脉冲至电极针(11 )，激励脉冲电压与功率放大电路模块的检测电流输出端经微电流检测安全保护电路模块后通至网状吸附电极板(4)。4.根据权利要求3所述的利用植物空气负离子场集聚室内空气中粉尘的装置，其特征在于:由激励脉冲电压与功率放大电路模块输出植物电刺激脉冲经过一个高绝缘引线转接插头座(9)转接后，通过高绝缘引导线(10)传输到电极针(11)。
【文档编号】B03C3/47GK205701045SQ201620553885
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】杨运经, 习岗, 杜光源
【申请人】西北农林科技大学