Аэроинизатор и способ обеспечения его функционирования

 

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано, например, в качестве аэроионизатора, а именно способа и устройства для электрофизической обработки газовой среды, преимущественно воздуха, в световых промышленных и других помещениях. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей аэроионизаторов, реализация с их использованием способа электрофизической обработки газовой среды и улучшение технических и эстетических характеристик устройства. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве ионизирующих электродов использованы конструктивные элементы в виде острий, ворсинок и/или острых кромок с огибающими их сечений, соотношение минимальных r1 и максимальных r2 радиусов которых выбрано в пределах 1 < = (r1 + r2)/r1 < = 2, а соотношение r2 и максимального размера L элемента - в пределах 1 < = (r2 + L)/L < = 10. При этом эквивалентные сопротивления R1 участков, через которые подведены питающие напряжения к ионизирующим электродам, выбраны по отношению к внутреннему сопротивлению R2 системы выработки питающих напряжений в пределах 1 < = (R1 + R2)/R2 < = 100000000. Предложенный способ обеспечения функционирования аэроионизатора включает получение необходимых питающих напряжений, подведение их к ионизирующим электродам, воздействие с их помощью на газовую среду и перераспределение электрических зарядов внутри газовой среды. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано, например, в качестве аэроионизатора, а именно способа и устройства для электрофизической обработки газовой среды, преимущественно воздуха в бытовых, промышленных и других помещениях.

Известен способ ионизации воздуха в помещениях, включающий получение необходимых импульсных питающих напряжений, подведение их к ионизирующим электродам и воздействие с их помощью на газовую среду [1].

Известен аэроионизатор, содержащий источники питания, преобразователь исходной энергии в рабочие напряжения, электродную систему подвода рабочих напряжений в обрабатываемой среде и активного ионизирующего воздействия на нее [2].

Известен также способ обеспечения функционирования аэроионизатора, включающий получение необходимых питающих напряжений, подведение их к ионизирующим электродам, воздействие с их помощью на газовую среду и перераспределение электрических зарядов внутри газовой среды [3] - прототип.

Известен также аэроионизатор, содержащий ионизирующую электродную систему и системы выработки питающих напряжений и подвода их к иониризующим электродам [4] - прототип.

Недостатком известных способов и устройств являются относительно низкие их функциональные и технические характеристики, в том числе низкая эффективность обработки воздуха.

Решаемой технической задачей в соответствии с изобретением является расширение функциональных возможностей аэроионизаторов, реализации с их использованием способа электрофизической обработки газовый среды, улучшение технических и эстетических характеристик устройств для осуществления способа с достижением технического результата в отношении повышения эффективности насыщения обрабатываемых газовых сред отрицательными ионами кислорода.

В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность изобретения, следует отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают, например, с помощью предложенного аэроионизатора, содержащего ионизирующую электродную систему и системы выработки питающих напряжений и подвода их к ионизирующим электродам. При этом в качестве ионизирующих электродов использованы конструктивные элементы в виде острий, ворсинок и/или острых кромок с огибающими их сечений, соотношение минимальных r1 и максимальных r2 радиусов которых выбрано в пределах 1 = < (r1 + r2)/r1 < = 2, а соотношение r2 и максимального размера L элемента - в пределах 1 < = (r2 + L)/L < = 10.

Количество ионизирующих электродов и их геометрические размеры выбраны таким образом, чтобы суммарный объем V1 их областей эффективной ионизации был определен по отношению к общему объему V2, ограниченному системой касательных плоскостей к максимально удаленным точкам системы ионизирующих электродов в пределах 1,001 < = (V1 + V2)/V2 < = 2, а объем V2 по отношению к объему V3, ограниченному системой касательных плоскостей к наиболее удаленным точкам устройства выбран в пределах 1,0001 < = (V2 + V3)/V3 < = 2. При этом эквивалентные сопротивления R1 участков, через которые подведены питающие напряжения к ионизирующим электродам, выбраны по отношению к внутреннему сопротивлению R2 системы выработки питающих напряжений в пределах 1< = (R1 + R2)/R2 < = 100000000.

В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность изобретения, следует также отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают, например, с помощью предложенного способа обеспечения функционирования аэроионизатора, включающего получение необходимых питающих напряжений, подведение их к ионизирующим электродам, воздействие с их помощью на газовую среду и перераспределение электрических зарядов внутри газовой среды. Достигаемый результат обеспечивают тем, что питающие напряжения генерируют в виде импульсов отрицательной полярности произвольной, преимущественно прямоугольной формы при соотношении максимальных значений мгновенных амплитуд напряжений соответственно A1 и A2 в каждых из двух вырабатываемых последовательно соседних импульсов, которые выбирают в пределах 1 < = (A1 + A2)/A2 < = 2, и при соотношении минимальных t1 и минимальных t2 длительностей импульсов, которые выбирают в пределах 1 < = (t1 + t2)/t2 < = 2. Суммарный объем V4 выделяемого растением кислорода за промежуток времени функционирования аэроионизатора и содержащегося в воздухе кислорода выбирают по отношению к общему объему V5 воздуха, подлежащему насыщению отрицательными ионами, в пределах 1,1 < = (V4 + V5)/V5 < =2. Величину суммарного тока i1, пропускаемого через электроды, выбирают по отношению к его максимально допустимому значению i2 в пределах 1 < = (i1 + i2)/i2 < = 2, величину поверхностного тока i3 - в пределах 1 < = (i3 + i2)/i2 < =2 и величину тока утечек i4 - в пределах 1 < = (i4 + i2)/i2 < = 1,5 таким образом, что поддерживают их соотношение в пределах 1,00000001 < + (i1 + i2 + i3 + i4)/i2 < = 5. При этом достигают соотношения минимальных q1 и максимальных q2 плотностей зарядов отрицательных ионов в каждом из микрообъемов обрабатываемой среды в пределах 1,1 < = (q1 + q2)/q2 < = 2 и принудительно ограничивают максимальное значение тока i5 короткого замыкания из любой точки обрабатываемой среды и/или любой точки поверхностей, снабженных электрическим потенциалом, по отношению к току i2 в пределах 1 < = (i1 + i2)/i2 < = 100.

Предложенные технические решения целесообразно пояснить чертежом, на котором приведено схематическое изображение основных особенностей практически приемлемого варианта ионизирующих электродов.

При изложении сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения, целесообразно более детально описать различные варианты конструктивных узлов, которые могут быть использованы на практике для достижения указанного выше результата. При описании изобретения нецелесообразно детально останавливаться на известных из опубликованных данных особенностях выполнения его признаков, не отличающихся существенно от используемых на практике аэроионизаторов. Для целей аэроионизации могут оказаться пригодными практически все объекты, обладающие на своей поверхности деталями или элементами в виде острий, ворсинок и/или острых кромок с огибающими их сечений, соотношение минимальных r1 и максимальных r2 радиусов которых выбрано в пределах 1 < = (r1 + r2)/r1 < =2, а соотношение r2 и максимального размера L элементов - в пределах 1 < = (r2 + L)/L < = 10. Указанные соотношения (см. чертеж) выбраны из условий охвата их основных конструктивных геометрических особенностей с тем, чтобы обеспечить необходимую эффективность ионизации окружающей газовой среды. На чертеже обозначено: 1 - ионизирующий элемент в виде острия, 2 - поверхность объекта, на которой расположен этот элемент.

Количество ионизирующих электродов и их геометрические размеры выбраны таким образом, чтобы суммарный объем V1 их областей эффективной ионизации был определен по отношению к общему V2, ограниченному системой касательных плоскостей к максимально удаленным точкам системы ионизирующих электродов в пределах 1,001 < = (V1 + V2)/V2 < = 2, а объем V2 по отношению к объему V3, ограниченному системой касательных плоскостей к наиболее удаленным точкам устройства выбран в пределах 1,0001 < = (V2 + V3)/V3 < = 2. При этом эквивалентные сопротивления R1 участков, через которые подведены питающие напряжения к ионизирующим электродам, выбраны по отношению к внутреннему сопротивлению R2 системы выработки питающих напряжений в пределах 1 < = (R1 + R2)/R2 < = 100000000.

Работа предложенного аэроионизатора в соответствии с вышеизложенным заключается в преобразовании подводимой электрической энергии в совокупность необходимых вышеописанных рабочих напряжений, подводе их к ионизирующим электродам, образовании и перераспределения электрических зарядов в микрообъемах газовой среды и так далее в выполнении указанной в формуле изобретения совокупности операций заявленного способа. Детально целесообразно остановиться только на неизвестных из опубликованных данных отличительных существенных особенностях осуществления операций предложенного способа, заключающихся в том, что питающие напряжения генерируют в виде импульсов отрицательной полярности произвольной, преимущественно прямоугольной, формы при соотношении максимальных значений мгновенных амплитуд напряжений соответственно A1 и A2 в каждых из двух вырабатываемых последовательно соседних импульсов, которые выбирают в пределах 1 < (A1 + A2)/A2 < = 2, и при соотношении минимальных t1 и максимальных t2 длительностей импульсов, которые выбирают в пределах 1 < = (t1 + t2)/t2 < = 2. Границы сформулированных притязаний охватывают наиболее существенные особенности требований к подводимым питающим напряжениям.

Суммарный объем V4 содержащегося в воздухе кислорода выбирают по отношению к общему объему V5 воздуха, подлежащему насыщению отрицательными ионами, в пределах 1,1 < = (V4 + V5)/V5 < = 2. Величину суммарного тока i1, пропускаемого через электроды, выбирают по отношению к его максимальному допустимому значению i2 в пределах 1 < (i1 +i2)/i2 < =2, величину поверхностного тока i3 - в пределах 1 < (i3 +i2)/i2 < = 2 и величину тока утечек i4 - в пределах 1 < = (i4 + i2)/i2 < =1,5 таким образом, что поддерживают их соотношение в пределах 1,00000001 < = (i1 + i2 + i3 + i4)/i2 < = 5. При этом достигают соотношения минимальных q1 и максимальных q2 плотностей зарядов отрицательных ионов в каждом из микрообъемов обрабатываемой среды в пределах 1,1 < = (q1 + q2)/q2 < = 2 и принудительно ограничивают максимальное значение тока i5 короткого замыкания из любой точки обрабатываемой среды и/или любой точки поверхностей, снабженных электрическим потенциалом, по отношению к току i2 в пределах 1 < = (i1 + i2)/i2 < = 100. Здесь в формулировке признаков учтены особенности объектов, связанные, в частности, с ограничениями на максимально допустимый для них ток i2, а также требования техники безопасности для возможных токов короткого замыкания.

Достигаемый технический результат, как показали данные экспериментов, может быть реализован только взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленных объектов, отраженных в формуле изобретения. Указанные в ней отличия дают основание сделать вывод о новизне данного технического решения, а совокупность испрашиваемых притязаний в связи с их неочевидностью - о его изобретательском уровне, что доказывается также вышеприведенным детальным описанием заявленных объектов. Соответствие критерию промышленная применимость заявленных объектов доказывается как широким производством и использованием различных аэроионизаторов в промышленных масштабах, так и отсутствием в заявленных притязаниях каких-либо практически труднореализуемых признаков. Нижние и верхние значения заявленных пределов были получены на основе статистической обработки результатов экспериментальных исследований, анализа и обобщения их и известных из опубликованных источников данных, исходя из условия достижения указанного технического результата.

Кроме указанного выше технического результата практическое осуществление заявленных объектов позволяет существенно расширить возможности их использования применительно, например, к различным типам помещений, повысить безопасность использования и существенно усилить потребительский, например лечебный и/или оздоровительный, а также эстетический эффект.

Формула изобретения

1. Биоаэроионизатор, содержащий ионизирующую электродную систему и системы выборки питающих напряжений и подвода их к ионизирующим электродам, отличающийся тем, что в качестве ионизирующих электродов использованы конструктивные элементы растений в виде острий, ворсинок и/или острых кромок с огибающими их сечений, соотношение минимальных r1 и максимальных r2 радиусов которых выбрано в пределах 1 < = (R1+r2)/r1 < = 2, а соотношение r2 и максимального размера L элемента - в пределах 1 < = (r2 + L)/L < = 10, количество ионизирующих электродов и их геометрические размеры выбраны таким образом, чтобы суммарный объем V1 их областей эффективной ионизации был определен по отношению к общему объему V2, ограниченному системой касательных плоскостей к максимально удаленным точкам системы ионизирующих электродов в пределах 1,001 < = (V1 + V2)/V2 < = 2, а объем V2 по отношению к объему V3, ограниченному системой касательных плоскостей к наиболее удаленным точкам растения выбран в пределах 1,0001 < = (V2 + V3)/V3 < = 2, причем эквивалентные сопротивления R1 участков, через которые подведены питающие напряжения к ионизирующим электродам, выбраны по отношению к внутреннему сопротивлению R2 системы выработки питающих напряжений в пределах
1 < = (R1 + R2)/R2 < = 100000000.

2. Способ обеспечения функционирования биоаэроионизатора, включающий получение необходимых питающих напряжений, подведение их к ионизирующим электродам, воздействие с их помощью на газовую среду и перераспределение электрических зарядов внутри газовой среды, отличающийся тем, что питающие напряжения генерируют в виде импульсов отрицательной полярности произвольной, преимущественно прямоугольной, формы при соотношении максимальных значений мгновенных амплитуд напряжений, соответственно A1 и A2, в каждых из двух вырабатываемых последовательно соседних импульсов, которые выбирают в пределах
1 < = (A1 +A2)/A2 < = 2,
и при соотношении минимальных t1 и максимальных t2 длительностей импульсов, которые выбирают в пределах
1 < = (t1 + t2)/t2 < = 2,
суммарный объем V4 выделяемого растением кислорода за промежуток времени функционирования биоаэроионизатора и содержащегося в воздухе кислорода выбирают по отношению к общему объему V5 воздуха, подлежащему насыщению отрицательными ионами, в пределах
1,1 < = (v4 + v5)/v5 < = 2,
величину суммарного тока i1, пропускаемого через электроды, выбирают по отношению к его максимально допустимому значению i2 в пределах
1 < = (i2 + i2)/i2 < = 2,
величину поверхностного тока i3 - в пределах
1 < = (i3 + i2)i2 < = 2
и величину тока утечек i4 - в пределах
1 < = (i4 + i2)/i2 < = 1,5,
таким образом, что поддерживают их соотношение в пределах
1,00000001 < = (i1 + i2 + i3 + i4)/i2 < = 5,
достигают при этом соотношения минимальных q1 и максимальных q2 плотностей зарядов отрицательных ионов в каждом из микрообъемов обрабатываемой среды в пределах
1,1 < = (q1 + q2)/q2 < = 2
и принудительно ограничивают максимальное значение тока i5 короткого замыкания из любой точки обрабатываемой среды и/или любой точки поверхностей, снабженных электрическим потенциалом, по отношению к току i2 в пределах
1 < = (i1 + i2)/i2 < = 100.0

РИСУНКИ

Рисунок 1