用于回收健身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器的制造方法
【專利摘要】用于回收健身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器，涉及能源回收和空氣凈化領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有健身器無法進(jìn)行能量回收和對(duì)空氣進(jìn)行凈化的問題。它包括健身車，還包括發(fā)電裝置和空氣凈化裝置；發(fā)電裝置包括從動(dòng)輪和發(fā)電機(jī)；空氣凈化裝置包括穩(wěn)壓器、DC?DC變換器、風(fēng)機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器、二極管D1、二極管D2和保護(hù)電阻R；健身者蹬腳踏板進(jìn)行健身時(shí)，主動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪增速后帶動(dòng)同軸發(fā)電機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將人健身時(shí)消耗的能量轉(zhuǎn)化成電能。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不穩(wěn)定的電能通過整流與濾波電路趨于穩(wěn)定，并為風(fēng)機(jī)和負(fù)離子發(fā)生器供電。它主要用于健身。
【專利說明】
用于回收健身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及能源回收和空氣凈化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在國人身體素質(zhì)日益下降的今天，健身鍛煉顯得尤為重要。傳統(tǒng)健身裝置未能將 人體鍛煉時(shí)燃燒的生物質(zhì)能加以轉(zhuǎn)化利用，且人在健身時(shí)，呼吸量增大，使人較平時(shí)吸入更 多的有害氣體，因而對(duì)人體造成更大的傷害。
[0003] 而具有一種可以將健身能量進(jìn)行回收、并利用這部分能量?jī)艋車諝獾木G色健 身器，可以讓人在健身的同時(shí)，呼吸到新鮮的空氣。
[0004] 因此，亟需一種將能源回收與空氣凈化相結(jié)合的健身器，實(shí)現(xiàn)真正的快樂健身、綠 色健身和健康健身。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有健身器無法進(jìn)行能量回收和對(duì)空氣進(jìn)行凈化的問題，本發(fā) 明提供了一種用于回收健身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器。
[0006] 用于回收健身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器，它包括健身車，還包括發(fā)電裝置和空 氣凈化裝置；
[0007] 發(fā)電裝置包括從動(dòng)輪和發(fā)電機(jī)；
[0008] 空氣凈化裝置包括穩(wěn)壓器、DC-DC變換器、風(fēng)機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器、二極管D1、二極管 D2和保護(hù)電阻R;
[0009] 所述的健身車的主動(dòng)輪通過同步帶帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪的輸出軸帶動(dòng)發(fā) 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，
[00?0]發(fā)電機(jī)電信號(hào)輸出端同時(shí)與二極管D1的陽極和穩(wěn)壓器的電信號(hào)輸入端連接，二極 管D1的陰極與DC-DC變換器的正極輸入端連接，DC-DC變換器的正極輸出端與二極管D2的陽 極連接，二極管D2的陰極與保護(hù)電阻R的一端連接，保護(hù)電阻R的另一端同時(shí)與風(fēng)機(jī)的電源 正極輸入端和負(fù)離子發(fā)生器的電源正極輸入端連接，
[0011]穩(wěn)壓器的電信號(hào)輸出端與DC-DC變換器的負(fù)極輸入端連接，DC-DC變換器的負(fù)極輸 出端同時(shí)與風(fēng)機(jī)的電源負(fù)極輸入端和負(fù)離子發(fā)生器的電源負(fù)極輸入端連接，
[0012] 負(fù)離子發(fā)生器的負(fù)離子釋放端的朝向與風(fēng)機(jī)的風(fēng)向相反。
[0013] 所述的濾網(wǎng)為HEPA濾網(wǎng)。
[0014]所述的同步帶的齒形為圓弧齒。
[0015]原理分析:健身者蹬腳踏板進(jìn)行健身時(shí)，主動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪增速 后帶動(dòng)同軸發(fā)電機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將人健身時(shí)消耗的能量轉(zhuǎn)化成電能。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不 穩(wěn)定的電能通過整流與濾波電路趨于穩(wěn)定，并為小型風(fēng)機(jī)和負(fù)離子發(fā)生器供電。負(fù)離子發(fā) 生器不斷產(chǎn)生負(fù)離子，經(jīng)負(fù)離子凈化后的空氣在風(fēng)機(jī)的作用下通過HEPA濾網(wǎng)釋放到周圍環(huán) 境中，使人在健身的同時(shí)呼吸到新鮮的空氣。
[0016] 本發(fā)明帶來的有益效果是，本發(fā)明主要由健身發(fā)電裝置和空氣凈化裝置兩大部分 組成。一方面，通過健身車腳踏板帶動(dòng)發(fā)電機(jī)從而產(chǎn)生電能。另一方面，發(fā)電裝置產(chǎn)生的電 能為空氣凈化裝置供能。
[0017] 1、本發(fā)明提出將健身能量回收進(jìn)行空氣凈化。在人健身的同時(shí)，對(duì)其周圍空氣進(jìn) 行凈化，使人在健身的同時(shí)呼吸到新鮮的空氣。
[0018] 2.將健身車通過機(jī)械能將其巧妙轉(zhuǎn)化為電能。完成能量的多級(jí)利用。
[0019] 3.空氣凈化裝置中HEPA濾網(wǎng)與負(fù)離子凈化技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)空氣深度凈化，且 凈化過程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明所述的用于回收健身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器的原理示意圖；附 圖標(biāo)記1-2表不健身車腳踏板輸出軸；
[0021] 圖2為空氣凈化裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3表示PM10濃度變化曲線圖，附圖標(biāo)記4表示煙霧自然沉降曲線，附圖標(biāo)記5表示 負(fù)離子凈化煙霧曲線；
[0023] 圖4表示PM2.5濃度變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]【具體實(shí)施方式】一：參見圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的用于回收健 身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器，它包括健身車1，還包括發(fā)電裝置2和空氣凈化裝置3;
[0025]發(fā)電裝置2包括從動(dòng)輪2-1和發(fā)電機(jī)2-2;
[0026] 空氣凈化裝置3包括穩(wěn)壓器3-1、DC-DC變換器3-2、風(fēng)機(jī)3-3、負(fù)離子發(fā)生器3-4、二 極管D1、二極管D2和保護(hù)電阻R;
[0027] 所述的健身車1的主動(dòng)輪1-1通過同步帶帶動(dòng)從動(dòng)齒輪2-1轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪2-1的輸 出軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)2-2的轉(zhuǎn)動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，
[0028] 發(fā)電機(jī)2-2電信號(hào)輸出端同時(shí)與二極管D1的陽極和穩(wěn)壓器3-1的電信號(hào)輸入端連 接，二極管D1的陰極與DC-DC變換器3-2的正極輸入端連接，DC-DC變換器3-2的正極輸出端 與二極管D2的陽極連接，二極管D2的陰極與保護(hù)電阻R的一端連接，保護(hù)電阻R的另一端同 時(shí)與風(fēng)機(jī)3-3的電源正極輸入端和負(fù)離子發(fā)生器3-4的電源正極輸入端連接，
[0029] 穩(wěn)壓器3-1的電信號(hào)輸出端與DC-DC變換器3-2的負(fù)極輸入端連接，DC-DC變換器3-2的負(fù)極輸出端同時(shí)與風(fēng)機(jī)3-3的電源負(fù)極輸入端和負(fù)離子發(fā)生器3-4的電源負(fù)極輸入端連 接，
[0030] 負(fù)離子發(fā)生器3-4的負(fù)離子釋放端的朝向與風(fēng)機(jī)3-3的風(fēng)向相反。
[0031] 本實(shí)施方式，健身者蹬腳踏板進(jìn)行健身時(shí)，健身車1的主動(dòng)輪1-1通過同步帶帶動(dòng) 從動(dòng)齒輪2-1轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪2-1增速后帶動(dòng)同軸發(fā)電機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將人健身時(shí)消耗 的能量轉(zhuǎn)化成電能。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不穩(wěn)定的電能通過整流與濾波電路趨于穩(wěn)定，并為風(fēng)機(jī) 和負(fù)離子發(fā)生器供電。
[0032] 風(fēng)機(jī)用于將空氣吹送至負(fù)離子發(fā)生器3-4的負(fù)離子釋放出口，對(duì)其流經(jīng)的空氣進(jìn) 行凈化，增加凈化空氣的速度。
[0033] 本發(fā)明中的風(fēng)機(jī)為小型風(fēng)機(jī)。
[0034] 負(fù)離子發(fā)生器的碳刷頭為負(fù)離子釋放端，碳刷頭指向與風(fēng)扇風(fēng)向相反，凈化器工 作時(shí)碳刷頭處會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的離子風(fēng)，利用離子風(fēng)加速負(fù)離子與空氣的混合，提高降塵 效率。
[0035]負(fù)離子發(fā)生器工作原理來源于電暈放電。
[0036]電暈放電是氣體自持放電的一種形式，它不需要外加電離源來引發(fā)和維持放電。 為了使發(fā)生器能正常工作，必須在電極間加以一定的電壓，使之形成電暈放電。當(dāng)空氣和其 它特定環(huán)境中存在能發(fā)射負(fù)離子條件的地方就會(huì)使大氣中（〇2、犯、0) 2、502、!120)中的電子€ 釋放出來，它與C〇2、H2〇反應(yīng)如下，從而產(chǎn)生負(fù)尚子。
[0037 ] Η2Ο+Θ ->02(1120)111
[0038] C〇2+e--C〇4(H2〇)m
[0039] C〇4+ ( H20 ) 2+H24〇2 ( H20 )m+C〇2
[0040] 常見負(fù)離子發(fā)生器分為單電極放電型負(fù)離子發(fā)生器與雙電極放電型負(fù)離子發(fā)生 器兩種。相比于雙電極放電型負(fù)離子發(fā)生器，單電極放電型負(fù)離子發(fā)生器功率約為0.5W，僅 為雙電型負(fù)離子發(fā)生器的0.1倍，且單電極負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)生的負(fù)離子濃度更高。因此本組 項(xiàng)目選用的負(fù)離子發(fā)生模塊采用單電極放電原理。
【具體實(shí)施方式】 [0041] 二:本實(shí)施方式與一所述的用于回收健身能量進(jìn)行空 氣凈化的健身器的區(qū)別在于，所述的它還包括濾網(wǎng)，濾網(wǎng)設(shè)置在負(fù)離子發(fā)生器3-4的負(fù)離子 釋放端，用于對(duì)空氣進(jìn)行過濾。
[0042] 本實(shí)施方式，負(fù)離子發(fā)生器3-4位于風(fēng)機(jī)的下方，在風(fēng)機(jī)的作用下，負(fù)離子發(fā)生器 3-4產(chǎn)生的負(fù)離子形成了一股穩(wěn)定的離子風(fēng)，經(jīng)濾網(wǎng)涌入到空氣中，使空氣清新。
[0043]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】二所述的用于回收健身能量進(jìn)行空 氣凈化的健身器的區(qū)別在于，所述的濾網(wǎng)為HEPA濾網(wǎng)。
[0044] 本實(shí)施方式，負(fù)離子發(fā)生器3-4不斷產(chǎn)生負(fù)離子，經(jīng)負(fù)離子凈化后的空氣在風(fēng)機(jī)的 作用下通過HEPA濾網(wǎng)釋放到周圍環(huán)境中，使人在健身的同時(shí)呼吸到新鮮的空氣。
[0045] HEPA(High efficiency particulate air Filter)，中文意思為高效空氣過濾 器，即達(dá)到HEPA標(biāo)準(zhǔn)的過濾網(wǎng)。HEPA網(wǎng)的特點(diǎn)是空氣可以通過，但細(xì)小的微粒卻無法通過。 它對(duì)直徑為0.3微米(頭發(fā)直徑的1/200)以上的微粒去除效率可達(dá)到99.97%以上，是煙霧、 灰塵以及細(xì)菌等污染物最有效的過濾媒介。
[0046] HEPA分PP濾紙、玻璃纖維、復(fù)合PP/PET濾紙、熔噴滌綸無紡布和熔噴玻璃纖維五種 材質(zhì)。其特點(diǎn)為風(fēng)阻小，容塵量大，過濾精度高，易加工，適合不同的機(jī)型使用。
【具體實(shí)施方式】 [0047] 四：本實(shí)施方式與一所述的用于回收健身能量進(jìn)行空 氣凈化的健身器的區(qū)別在于，所述的同步帶的齒形為圓弧齒。
[0048] 本實(shí)施方式，同步帶齒形主要分為梯形齒和圓弧齒，影響同步帶傳動(dòng)精度的主要 因素是同步帶多邊形的邊長(zhǎng)。由于梯形齒同步帶傳動(dòng)中齒頂不與帶輪槽接觸，帶齒構(gòu)成直 邊產(chǎn)生多邊形效應(yīng)，而圓弧齒同步帶齒頂與齒槽接觸，部分減少圓弧齒步帶帶齒形成的多 邊形邊長(zhǎng)，大大降低了多邊形效應(yīng)，使圓弧齒同步帶傳動(dòng)精度、傳動(dòng)噪聲、沖擊振動(dòng)小于梯 形齒同步帶。
[0049] (1)健身車發(fā)電效率性能評(píng)估：
[0050] 本組成員利用萬用電表以及速度傳感器分別計(jì)算與測(cè)量出發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率與 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，數(shù)據(jù)如下表。在人正常健身的時(shí)候，發(fā)電機(jī)的平均轉(zhuǎn)速約為180r/min，發(fā)電功 率可達(dá)到27.82W。由瓦特表可知負(fù)離子模塊正常工作時(shí)的功率為2.4W;風(fēng)扇額定電壓為 12V，工作電流0.6A，由電功率計(jì)算公式P = UI可知，風(fēng)扇正常工作時(shí)的電功率約為7.2W;電 路損耗約為0.7W，綜上，電路總功率約為9.3W。剩余電能可儲(chǔ)存在電池中以備使用。在測(cè)量 下列數(shù)據(jù)時(shí)，以健身車腳踏板的轉(zhuǎn)速為自變量，其他參數(shù)為因變量進(jìn)行測(cè)量。
[0051] 人體功率可根據(jù)計(jì)算公式:Pi = FXv;
[0052] 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速通過健身車傳動(dòng)比可計(jì)算求得；
[0053] 發(fā)電機(jī)電壓山和電源干路電流I可通過萬用電表測(cè)得；
[0054] 發(fā)電機(jī)功率P2 = U1XI;
[0055] 凈化裝置功率P3由風(fēng)扇和負(fù)離子發(fā)生器兩端電壓U2,和電流I乘積得到；
[0056]表1發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表
[0057]
[0058] 凈化裝置的健身能量利用總效率為η=Ρ3Μχ 100%。
[0059] 由上表1可以看出，當(dāng)健身車轉(zhuǎn)速達(dá)到56r/min時(shí)，裝置能量的利用效率的達(dá)到了 18.84%。實(shí)際人體健身時(shí)的輸出功率更高，能達(dá)到更好的效果。此數(shù)據(jù)表明，健身發(fā)電與空 氣凈化的結(jié)合是完全可行的。
[0060] (2)煙霧凈化實(shí)驗(yàn)
[0061 ]本組成員首先進(jìn)行了煙霧的凈化實(shí)驗(yàn)。在0.5立方米的密封透明罩內(nèi)，點(diǎn)燃1片發(fā) 煙片（空氣凈化器專用），讓發(fā)煙片燃燒一段時(shí)間后，此時(shí)濃煙已經(jīng)充滿整個(gè)透明罩，肉眼已 經(jīng)看不到擺放在透明罩內(nèi)的負(fù)離子發(fā)生器。接下來，健身開始，負(fù)離子發(fā)生器亦隨之工作， 開始4分鐘的極限凈化，并且全程記錄透明罩內(nèi)的煙霧由濃變淡的過程，每隔18-28秒隨機(jī) 拍攝煙霧?/L降情況。
[0062]由于負(fù)離子與煙霧顆粒會(huì)產(chǎn)生凝聚效應(yīng)，凝聚后的顆粒絕大多數(shù)附著在玻璃壁的 表面，影響人對(duì)負(fù)離子技術(shù)沉降煙霧的結(jié)果的判斷，故本組成員利用了空氣質(zhì)量檢測(cè)儀測(cè) 定了負(fù)離子降解實(shí)驗(yàn)中PM2.5、PM1.0的含量變化。
[0063] 從圖3和圖4中不難看出在負(fù)離子發(fā)生器開始工作后，PM2.5與PM10的濃度迅速下 降，3分鐘后幾乎和初始時(shí)濃度相同。因此以健身能量為能量來源的負(fù)離子凈化技術(shù)基本可 為室內(nèi)健身提供一個(gè)清新的環(huán)境。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于回收健身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器，它包括健身車（I)，其特征在于，還包括 發(fā)電裝置(2)和空氣凈化裝置(3); 發(fā)電裝置(2)包括從動(dòng)輪(2-1)和發(fā)電機(jī)(2-2); 空氣凈化裝置(3)包括穩(wěn)壓器(3-l)、DC-DC變換器(3-2)、風(fēng)機(jī)(3-3)、負(fù)離子發(fā)生器(3-4)、二極管Dl、二極管D2和保護(hù)電阻R; 所述的健身車（1)的主動(dòng)輪(1-1)通過同步帶帶動(dòng)從動(dòng)齒輪(2-1)轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪(2-1) 的輸出軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(2-2)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 發(fā)電機(jī)(2-2)電信號(hào)輸出端同時(shí)與二極管D1的陽極和穩(wěn)壓器(3-1)的電信號(hào)輸入端連 接，二極管Dl的陰極與DC-DC變換器(3-2)的正極輸入端連接，DC-DC變換器(3-2)的正極輸 出端與二極管D2的陽極連接，二極管D2的陰極與保護(hù)電阻R的一端連接，保護(hù)電阻R的另一 端同時(shí)與風(fēng)機(jī)(3-3)的電源正極輸入端和負(fù)離子發(fā)生器(3-4)的電源正極輸入端連接， 穩(wěn)壓器（3-1)的電信號(hào)輸出端與DC-DC變換器（3-2)的負(fù)極輸入端連接，DC-DC變換器 (3-2)的負(fù)極輸出端同時(shí)與風(fēng)機(jī)(3-3)的電源負(fù)極輸入端和負(fù)離子發(fā)生器(3-4)的電源負(fù)極 輸入端連接， 負(fù)離子發(fā)生器(3-4)的負(fù)離子釋放端的朝向與風(fēng)機(jī)(3-3)的風(fēng)向相反。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回收健身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器，其特征在于，所述 的它還包括濾網(wǎng)，濾網(wǎng)設(shè)置在負(fù)離子發(fā)生器(3-4)的負(fù)離子釋放端，用于對(duì)空氣進(jìn)行過濾。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于回收健身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器，其特征在于，所述 的濾網(wǎng)為HEPA濾網(wǎng)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回收健身能量進(jìn)行空氣凈化的健身器，其特征在于，所述 的同步帶的齒形為圓弧齒。
【文檔編號(hào)】F24F3/16GK105952593SQ201610356423
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】于楨, 張 浩, 羅昭君, 張念
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)