Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха



Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха
Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха
Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха
Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха
Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха
Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха
Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха
Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха
Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха
Способ биполярной ионизации воздуха и соответствующая схема для биполярной ионизации воздуха

 


Владельцы патента RU 2514074:

ПЕРИСО СА (CH)

Изобретение относится к способу и схеме биполярной ионизации воздуха. Способ ионизации, согласно которому управляют ионизацией воздуха для ограничения образования положительных ионов, получая заданное соотношение между положительными и отрицательными ионами, включает подачу напряжения переменного тока от источника электропитания на высоковольтный управляющий трансформатор, повышающий напряжение и соединенный с переменным резистором (6), соединенным в свою очередь между первым резистором (7), через который запитан первый электрод (3), и вторым переменным резистором (8), через который запитан второй электрод (4). Первый и второй электроды соединены за каскадом, состоящим из соответствующих конденсатора (3а, 3b) и диода (4a, 4b) и соединенным для дальнейшего повышения напряжения и выпрямления его в соответствующее постоянное напряжение, а заданное соотношение между положительными и отрицательными ионами получено испусканием при выпрямленном и соответствующем постоянном напряжении и регулированием переменных резисторов (6) и (8). Изобретение позволяет получать положительные и отрицательные ионы в заданном соотношении, безвредные для человека. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу биполярной ионизации и соответствующей схеме биполярной ионизации воздуха.

Уровень техники

Известно, что качество воздуха, в частности, в замкнутых средах с малой циркуляцией воздуха имеет тенденцию к ухудшению, вследствие накапливания частиц, например дыма, бактерий, газа, пыльцы и других летучих органических соединений, выделяемых бытовыми электроприборами или офисным оборудованием, например принтерами, фотокопировальными устройствами, установками для хранения продуктов и т.д. Такие вещества делают окружающую среду менее приятной не только из-за сопутствующего запаха, но и вследствие доказанного вредного воздействия на человека.

Известны устройства и способы очищения воздуха, заключающиеся в улавливании вышеупомянутых веществ фильтром для улавливания частиц.

Однако такие устройства и способы обладают рядом существенных недостатков, вызванных прогрессирующим и быстрым ухудшением воздухоочистительной способности, снижающейся по мере накапливания примесей в фильтрах, а также по существу неспособностью задерживать частицы малого размера.

Известны устройства и способы ионизации воздуха, согласно которым частицы не улавливают, а преобразуют в химические элементы, не оказывающие вредного воздействия на человека, в частности преобразуют частицы в молекулы, не загрязняющие окружающую среду. Такие устройства более предпочтительны, чем вышеуказанные фильтры, поскольку они воздействуют также на частицы малого размера и сохраняют работоспособность в течение по существу неограниченного времени, поскольку в них не использованы фильтры, подвергающиеся износу. Кроме того, они требуют только обычного обслуживания, предусмотренного через каждые 10000 часов непрерывной работы.

Способы ионизации заключаются в электрическом возбуждении находящихся в воздухе атомов или молекул до состояния, вызывающего удаление электронов из соответствующих атомных орбит; причем атомы с удаленным электроном, известные как катионы или положительные ионы, заряжены положительно. Кроме того, освобожденные электроны сталкиваются с другими атомами или молекулами, находящимися в воздухе, отрицательно заряжая их и образуя так называемые анионы или отрицательные ионы.

Таким образом, ионизация основана на преобразовании атомов или молекул частиц в соответствующие анионы или катионы, не являющиеся вредными для человека. На самом деле, атомы с удаленными электронами нестойки и стремятся достичь равновесного состояния, что вызывает новые столкновения и новые соединения.

Однако многие среды уже богаты положительными ионами, образованными, например, офисным оборудованием, таким как мониторы или принтеры, либо широко используемыми бытовыми приборами, и хотя, с одной стороны, дальнейшее внесение катионов и анионов посредством ионизации оказывает благоприятное воздействие за счет введения отрицательных ионов, с другой стороны, оно имеет недостаток, а именно дальнейшее увеличение количества положительных ионов, и оказывает нежелательный и вредный эффект на человека, проявляющийся, например, признаками депрессии, беспокойства или головной боли.

Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства и способа ионизации воздуха без чрезмерного увеличения концентрации положительных или отрицательных ионов и по существу преодоление ограничений и недостатков, имеющихся у существующих устройств и способов ионизации.

Раскрытие изобретения

Решение заключается в создании схемы биполярной ионизации и соответствующего способа, согласно которому производят положительные и отрицательные ионы в заданном соотношении, обеспечивая, во-первых, преобразование частиц, присутствующих в окружающей атмосфере, в безвредные для человека вещества в форме положительных и отрицательных ионов, и во-вторых, создавая более благоприятную для человека концентрацию положительных и отрицательных ионов.

В частности, заявителем было выявлено, что в известных процессах ионизации концентрация положительных ионов, присутствующих в ионизированной атмосфере, по существу значительно превышает концентрацию отрицательных ионов вследствие того, что среднее время жизни положительных ионов длиннее и может достигать нескольких минут, по сравнению со средним временем жизни отрицательных ионов, составляющим несколько секунд. Поэтому, согласно одному из аспектов изобретения, ионизацию воздуха регулируют для образования ограниченного количества положительных ионов по отношению к отрицательным ионам, заданное соотношение может позволить уравновесить концентрацию положительных и отрицательных ионов в атмосфере, обеспечивая компенсацию не только более длительного времени жизни отрицательных ионов, но также и их внесения в атмосферу офисным оборудованием, например, принтерами, факсимильными аппаратами и т.д.

Ионизация получена посредством пропускания потока воздуха через электрическое поле соответствующей напряженности. Поток воздуха касается по меньшей мере одного ионизатора, создающего электрическое поле и обеспечивающего ионизацию воздуха. Электрически нейтральные молекулы воздуха могут быть поделены на две или более частей (ионов) с положительным или отрицательным электрическими зарядами. Добавление энергии вызывает диссоциацию. Согласно изобретению ионизация предпочтительно вызвана созданием соответствующего электрического поля.

Для решения рассмотренной выше технической проблемы предложен способ, согласно которому управляют ионизацией воздуха для ограничения образования положительных ионов, обеспечивая заданное заранее соотношение между положительными и отрицательными ионами.

Согласно первому аспекту способа по настоящему изобретению, способ содержит ослабление или уменьшение положительной составляющей напряжения ионизации для получения указанного ограничения образования положительных ионов.

В частности, предложенный способ может содержать подачу на схему ионизации напряжения, повышение этого напряжения и уменьшение заданных положительных значений напряжения для обеспечения меньшего образования положительных ионов.

В одном из вариантов реализации предложенного способа напряжение соотнесено со значениями положительной полуволны переменного напряжения относительно времени и понижается таким образом, что соотнесенное с ним эффективное значение проявляет меньшую мощность по сравнению с эффективным значением, соотнесенным с отрицательной полуволной величины напряжения. В частности, положительная полуволна имеет такую же амплитуду, что и отрицательная полуволна, но меньшую высоту.

В другом варианте реализации способа согласно настоящему изобретению напряжение соотнесено со значениями положительной полуволны переменного напряжения, имеющими меньшую амплитуду и высоту, чем значения отрицательной полуволны напряжения; в этом случае эффективное значение, соотнесенное с положительной полуволной напряжения, проявляет меньшую мощность, чем эффективное значение, соотнесенное с отрицательной полуволной указанного значения напряжения. Следовательно, энергия, передаваемая положительной составляющей напряжения, меньше энергии, передаваемой отрицательной составляющей напряжения. В частности, напряжение может быть симметричным или несимметричным относительно нуля и иметь различные формы сигнала; предпочтительно, напряжение имеет по существу синусоидальную форму.

В частности, в одном из вышеупомянутых вариантов реализации изобретения положительное значение напряжения выпрямлено первым блоком управления схемой в первом значении постоянного напряжения, меньшем, чем модуль значения постоянного напряжения, при котором выпрямляется отрицательное значение напряжения вторым блоком управления схемой. Указанные первый и второй блоки управления схемой содержат пассивные элементы, расположенные впереди по меньшей мере одного положительного и отрицательного электродов, испускающих, соответственно, положительные и отрицательные ионы.

Согласно вышеупомянутому аспекту настоящего изобретения ослабление эффективного значения положительных полуволн может быть получено, например, одним из следующих способов. Согласно первому способу функция V(t) напряжения от времени несимметрична относительно нуля, т.е. максимальные значения положительных полуволн меньше (по абсолютному значению) максимальных значений отрицательных полуволн. Например, функция V(t) имеет по существу синусоидальную форму и смещена относительно линии нуля к отрицательным значениям. Согласно второму способу напряжение V(t), симметричное относительно нуля, испытывает ослабление в положительных полуволнах с выравниванием положительных максимальных значений. Эффективные значения положительных напряжений могут быть уменьшены посредством ослабления положительных полуволн сигнала напряжения. Ослабление может быть получено, например, посредством указанных пассивных элементов, например по меньшей мере одного сопротивления и по меньшей мере одного диода.

Как было указано, ионизация воздуха вызвана посредством образования электрического поля. В частности, также согласно этому аспекту изобретения, электрическое поле по существу меняется во времени, при этом эффективное значение напряжения положительной полуволны меньше эффективного значения напряжения отрицательной полуволны. Таким образом, образование положительных ионов ограничено, получая указанный компенсирующий эффект между положительными и отрицательными ионами. На самом деле, заявителем была определена зависимость между образованием положительных ионов и значениями положительного напряжения, а также что посредством уменьшения значений положительного напряжения возможно уменьшить образование положительных ионов.

Согласно другому аспекту способа согласно настоящему изобретению ограничение образования положительных ионов получено посредством подачи питания на блок ионизации от высоковольтного управляющего трансформатора, первичная обмотка которого соединена со схемой питания импульсного типа, а вторичная обмотка соединена по меньшей мере с одним электродом блока ионизации. В этом случае, для подачи питания на трансформатор использован переключатель, размыкание которого соответствует образованию фронта кривой напряжения, определяющего прохождение энергии от вторичной обмотки трансформатора на блок 24 ионизации, а следовательно, и фактический процесс ионизации с ограниченным образованием положительных ионов.

Эта техническая проблема также решена с помощью схемы ионизации, ионизацию воздуха в которой регулируют для ограничения образования положительных ионов, обеспечивая заданное соотношение между положительными и отрицательными ионами.

Согласно аспекту изобретения, схема содержит источник питания и фильтр для уменьшения заданных значений напряжения, соответствующих образованию положительных ионов.

Схема ионизации может быть встроена в устройство, содержащее блок ионизации с иглами или трубкой.

В частности, фильтр для уменьшения положительных значений напряжения может быть выполнен с помощью известных схемных элементов, например, понижателей напряжения и пассивных элементов, например резисторов. Дополнительные характеристики схемы и фильтра будут в приведенном ниже описании со ссылкой на блок ионизации с иглами и на блок ионизации с трубкой.

Согласно этому аспекту изобретения фильтр предпочтительно должен быть выполнен регулируемым с возможностью постепенного уменьшения положительного значения напряжения и пропорционального уменьшения образования положительных ионов. Преимущественно, регулируемый фильтр обеспечивает изменение соотношения от предпочтительного значения 1:4, например, до значения 1:3, т.е. примерно 3/9 положительных ионов и 6/9 отрицательных ионов, что благоприятно в средах, где концентрация отрицательных ионов низка уже сама по себе.

Согласно другому аспекту изобретения схема ионизации выполнена с возможностью ограничения образования ионов посредством специального соединения источника питания блока ионизации, выполняемого между высоковольтным управляющим трансформатором, первичная обмотка которого соединена со схемой питания импульсного типа, а вторичная обмотка соединена по меньшей мере с одним электродом блока ионизации. Первичная обмотка трансформатора предпочтительно соединена с землей посредством по меньшей мере одного электронного переключателя, например МОП-транзистора (MOS-FET). Таким образом, замыкание указанного переключателя приводит к возникновению тока в первичной обмотке трансформатора, а размыкание переключателя вызывает импульс тока во вторичной обмотке и передачу энергии блоку ионизации. Управление переключателем может быть осуществлено посредством прямоугольного сигнала, создаваемого генератором.

Размыкание переключателя эквивалентно передаче одного импульса тока, а следовательно энергии, вторичной обмотке трансформатора и таким образом блоку ионизации. Процесс ионизации имеет место по существу в течение фронта указанного импульса. Согласно одному из аспектов изобретения частота размыкания и замыкания переключателя такова, что период времени между двумя импульсами по существу эквивалентен периоду времени, необходимому для передачи вторичной обмотке энергии, полученной в результате протекания тока в первичной обмотке во время замыкания переключателя. Заявителем выявлено, что, таким образом, в основном могут быть образованы отрицательные ионы, и получен требуемый эффект управляемой биполярной ионизации,

Не в качестве ограничения объема охраны изобретения, установленное соотношение между положительными и отрицательными ионами, достигнутое посредством способа и схемы, рассмотренных выше, составляет примерно 1:4, т.е. 2/10 положительных ионов и 8/10 отрицательных ионов. Такое соотношение может быть изменено, например оно может составлять 1/10 положительных ионов и 9/10 отрицательных ионов, что предпочтительно в некоторых лечебно-оздоровительных средах.

Дополнительные технические характеристики и преимущества схемы ионизации и способа относительной ионизации согласно настоящему изобретению могут быть ясны из варианта реализации настоящего изобретения, приведенного не в ограничительных целях со ссылкой на приложенные чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1а показана схема ионизации согласно настоящему изобретению;

на фиг.1b показан график зависимости напряжения от времени на входе схемы, изображенной на фиг 1а;

на фиг.1с показан график зависимости напряжения от времени на входе ионизирующего элемента с иглами, изображенного на фиг.1а;

на фиг.2а показана схема ионизации согласно варианту реализации настоящего изобретения;

на фиг.2b показан график зависимости напряжения от времени на входе схемы, изображенной на фиг.2а;

на фиг.2с показан график зависимости напряжения от времени на входе ионизирующего элемента с трубкой, изображенного на фиг.2а;

на фиг.2d показан другой график напряжения в отношении схемы, изображенной на фиг.2а;

на фиг.3а показана схема ионизации согласно другому варианту реализации настоящего изобретения;

на фиг.3b показан график зависимости напряжения от времени на входе схемы, изображенной на фиг.3a;

на фиг.3c показан график зависимости напряжения от времени на входе ионизирующего элемента с трубкой, изображенного на фиг.3a.

Подробное описание

На фиг.1а показана схема 1 ионизации согласно настоящему изобретению, содержащая первый электрод 3c, предназначенный для эмиссии положительных ионов, и второй электрод 4с, предназначенный для эмиссии отрицательных ионов. Первый и второй электроды предпочтительно встроены в блок 5 ионизации с иглами, выполненный с возможностью подачи на него напряжения.

В схеме 1 источник 2 переменного напряжения, например, с напряжением переменного тока 220 В и частотой 50 Гц, соединен с высоковольтным управляющим трансформатором (HVG), выполненным с возможностью повышения напряжения. Предпочтительно, высоковольтный управляющий трансформатор выполнен из феррита с возможностью повышения переменного напряжения на входе, например, от 220 В при 50 Гц до напряжения примерно 800 В. В частности, выход высоковольтного управляющего трансформатора соединен с переменным резистором 6, включенным, в свою очередь, между первым резистором 7, через которое подается питание на первый электрод 3, и вторым переменным резистором 8, через которое подается питание на второй электрод 4. Посредством регулирования переменных резисторов 6 и 8 получено положительное значение напряжения, а следовательно, получена возможность регулирования соотношения положительных и отрицательных ионов с ограничением образования положительных ионов.

Первый и второй электроды 3c и 4c соединены после пассивных элементов, представляющих собой соответствующее количество конденсаторов 3a, 3b и диодов 4а, 4b, соединенных в каскаде с возможностью дальнейшего повышения напряжения и выпрямления его в соответствующее постоянное напряжение, обеспечивающее возможность испускания положительных и отрицательных ионов. Например, конденсаторы 3a и диоды 3b первого электрода 3c выполнены с возможностью подачи на выход напряжения постоянного тока 4500 В, а конденсаторы 4а и диоды 4b второго электрода выполнены с возможностью приложения напряжения постоянного тока 5000 В, соответствующего большему образованию отрицательных ионов. Блок ионизации предпочтительно содержит вольфрамовые иглы.

На фиг.1b схематично показано изменение переменного напряжения на выходе высоковольтного управляющего трансформатора, а на фиг.1c показано изменение положительного постоянного напряжения 9а и отрицательного постоянного напряжения 9b на выходе, соответственно, конденсаторов и диодов 3a, 3b и конденсаторов и диодов 4а, 4b, где модуль напряжения отрицательного напряжения больше модуля напряжения положительного напряжения.

Далее приведено более подробное описание схемы, изображенной на фиг.1а. Ионизатор с иглами 5 содержит электрод или иглу, или соответствующее количество игл, соединенных с положительным полюсом 3c, и соответственно одну или более игл, соединенных с отрицательным полюсом 4c. Напряжение источника питания переменного тока 220 В, или же напрямую 12 В постоянного тока повышено в первом высоковольтном управляющем трансформаторе, а затем повышено и выпрямлено рядом конденсаторов и диодов 3a, 3b, 4а, 4b, с возможностью получения прямого выходного сигнала (постоянного тока (DC)). Соответствующие подстроечные резисторы 6-8 выполнены с возможностью регулирования сигнала на выходе полюсов 3c и 4c, уменьшая при этом уровень положительного напряжения на полюсе 3c. Например, при подаче на вход сигнала, аналогичного сигналу, показанному на фиг.1b, на выходе получен сигнал положительного напряжения 9а 4,5 кВ постоянного тока и сигнал отрицательного напряжения 9b 5 кВ постоянного тока.

Со ссылкой на вышеуказанный вариант реализации изобретения, между иглами, соединенными с полюсами 3c и 3d, образуется электрическое поле, ионизирующее поток воздуха с возможностью высвобождения значительного количества ионов.

Настоящее изобретение также относится к способу биполярной ионизации воздуха, который может быть применен в вышеуказанной схеме или различных ее вариантах, например, на основе блоков ионизации с трубкой, некоторые из которых рассмотрены в приведенном далее описании.

Согласно предложенному способу управление ионизацией воздуха осуществлено для ограничения образования положительных ионов и получения установленного соотношения между положительными и отрицательными ионами. В частности, реализация способа способствует ослаблению и уменьшению положительной составляющей напряжения ионизации с возможностью ограничения образования положительных ионов. Ионизация воздуха осуществлена по меньшей мере одним блоком ионизации, содержащим два электрода, разделенных корпусом из диэлектрического материала, один из которых соединен с землей, а к другому приложено напряжение V(t), изменяющееся во времени относительно нулевого напряжения. Эффективное значение Veff,-, связанное с отрицательными полуволнами напряжения V(t), превышает эффективное значение, Veff,+, связанное с положительными полуволнами.

На фиг.2а схематично показана схема 10 ионизации согласно варианту реализации настоящего изобретения, содержащая внутренний электрод 11 и внешний электрод 12, предпочтительно, встроенные в блок 14 ионизации и разделенные корпусом 13 указанного блока 14, выполненного из диэлектрического материала; один из электродов 11 соединен с землей, а к другому электроду 12 приложено напряжение, изменяющееся во времени по существу по синусоидальному закону. Блок 14 ионизации предпочтительно представляет собой блок трубчатого типа, содержащий трубку из диэлектрического материала, внутри и снаружи которой расположены соответственно два электрода; причем, например, внешний электрод 12 заземлен, а внутренний электрод 11 соединен со вторичной обмоткой высоковольтного управляющего трансформатора. Напряжение на первичной обмотке трансформатора предпочтительно составляет 230 В переменного тока при 50 Гц, а напряжение на вторичной обмотке составляет 2,7 кВ. Заявителем отмечено, что соотношение положительных и отрицательных ионов с высокой точностью может быть создано трансформатором с ферритовым сердечником и блоком ионизации с кварцевой трубкой.

Схема 10 по существу содержит высоковольтный управляющий трансформатор, к первичной обмотке, которого приложено переменное напряжение, а вторичная обмотка соединена с одним из электродов, например, внутренним электродом ионизатора с трубкой. Электроды 11 и 12 выполнены с возможностью принятия первой составляющей тока, значения напряжения которой имеют положительную полярность, и второй составляющей, значения напряжения которой имеют отрицательную полярность. Резисторы 15, 16, 17 выполнены с возможностью уменьшения заданных значений первой составляющей относительно значений второй составляющей и получения заданного соотношения между положительными и отрицательными ионами, испускаемыми соответствующими электродами.

Управление схемой 10 осуществлено способом биполярной ионизации по настоящему изобретению и, в частности, напряжение V, прикладываемое к внутреннему электроду 11 блока ионизации, получают от высоковольтного управляющего трансформатора и уменьшают посредством фильтра напряжения, содержащего резисторы 15-17, до заданных значений, соответствующих образованию положительных ионов в различных соотношениях с отрицательными ионами. Резисторы 15, 16 соединены последовательно для уменьшения тока до менее 20 мА. Такие резисторы предпочтительно имеют очень высокий номинал, например свыше 10 МОм. Такое условие обеспечивает возможность регулирования уровня положительной полуволны, относящейся к значениям напряжения положительной полярности, оставляя без изменения отрицательную полуволну, относящуюся к значениям напряжения отрицательной полярности. По мере изменения сопротивления резистора 17 можно изменять пороговую величину положительной полуволны.

Фильтр, состоящий из резисторов и диодов 15-19, предпочтительно выполнен регулируемым с возможностью постепенного уменьшения положительного значения напряжения и пропорционального уменьшения образования положительных ионов. Регулируемый фильтр обеспечивает возможность изменения соотношения, например, от предпочтительного значения 1:4 до значения 1:3, т.е. примерно 3/9 положительных ионов и 6/9 отрицательных ионов, что является благоприятным для сред, где концентрация отрицательных ионов низкая уже сама по себе.

На фиг.2b схематично показано изменение во времени t напряжения V на выходе высоковольтного управляющего трансформатора. Такое напряжение предпочтительно должно составлять порядка 2,7 кВ. На фиг.2с, с другой стороны, схематично показано напряжение на входе блока 14 ионизации после повышения напряжения, приложенного высоковольтным управляющим трансформатором, и уменьшения положительных значений, выполненного посредством элементов 15-17 и 19. В частности, образование положительных ионов ограничено заданными сниженными значениями напряжения с возможностью получения большего количества отрицательных ионов относительно положительных.

На фиг.2d схематично показаны заданные значения напряжения V(t), t1<t<t2, в заданном верхнем участке S1' положительной полуволны S1 напряжения V относительно времени t, соответствующие образованию положительных ионов.

На этапе уменьшения заданных значений напряжения положительная полуволна S1 изменяется таким образом, что эффективное значение Veff+, соотнесенное с положительной полуволной, развивает более низкую мощность по сравнению с эффективным значением Veff-, соотнесенным с отрицательной полуволной S2 значений указанного напряжения V(t). Такое различие вызвано тем фактом, что отрицательные значения напряжения переменного тока не снижаются.

Другими словами, со ссылкой на фиг.2d, согласно способу по настоящему изобретению значения напряжения никогда не присутствуют в верхнем участке S1', представленном в виде полуволны S, принимающей по существу полуквадратную форму.

Следует отметить структурный состав схемы, показанной на фиг.2а. Блок 14 ионизации содержит трубку из изоляционного материала, внутреннюю пластину 11 и внешнюю сетку 12. Напряжение подается от высоковольтного управляющего трансформатора, к первичной обмотке HVG2 которого приложено переменное синусоидальное напряжение V4,in (фиг.2b), а на вторичной обмотке сформировано напряжение V4,out с возможностью выравнивания положительных пиков (фиг.2d), полученных с помощью резисторов 15-17 и диода 19. За счет использования указанных пассивных компонентов 15-17, 19 положительная полуволна выровнена по максимальному значению V*, которое ниже максимального значения напряжения V+ синусоиды. Площадь пика, обозначенная на фиг.2 с пунктирной линией, "срезана" сигналом и, следовательно, эффективное значение напряжения положительной полуволны меньше эффективного значения напряжения отрицательной полуволны. Например, входной сигнал на фиг.3b составляет 220 В переменного тока, а сигнал на фиг.3c достигает 2,7 кВ переменного токаю.

Необходимо отметить, что в варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.2d, энергия, передаваемая от положительной полуволны, меньше энергии, передаваемой от отрицательной полуволны.

В свою очередь, управление схемами ионизации, показанными на фиг.1а и 2а, осуществлено способом по изобретению, согласно которому ионизация воздуха вызвана образованием электрического поля, по существу меняющегося во времени между положительным пиком напряжения V+ и отрицательным пиком напряжения V-, положительная полуволна которого выровнена таким образом, что модуль эффективного значения напряжения Veff+ положительной полуволны меньше эффективного значения напряжения Veff- отрицательной полуволны.

В частности, напряжение электрического поля, вызывающего ионизацию воздуха, имеет номинальное значение между 2 и 5 кВ и более предпочтительно составляет от 2 до 3 кВ. Электрическое поле имеет частоту колебания от 20 до 60 кГц и более предпочтительно от 45 до 50 кГц.

При таких условиях способом биполярной ионизации по настоящему изобретению образовано приблизительно 50000 ионов-/см3 (отрицательные ионы на см3) и приблизительно 10000 ионов+/см3 (положительные ионы на см3).

На фиг.3a показана схема 20 ионизации согласно другому варианту реализации настоящего изобретения, содержащая блок 24 ионизации, по существу аналогичный блоку, изображенному на фиг.2а, а именно ионизатор с трубкой, и имеющий внешний электрод 22 и внутренний электрод 21. Внешний электрод 22 соединен с землей, а внутренний электрод 21 соединен со вторичной обмоткой 26 высоковольтного управляющего трансформатора, к первичной обмотке 27 которого приложено напряжение постоянного тока, например, 12 В постоянного тока, схематично показанное на фиг.3b. На вход схемы 29 стабилизации напряжения, содержащей генератор 30, подается сигнал от источника постоянного тока, а сама схема соединена со входом МОП-схемы 31, соединенной с первичной обмоткой 27 высоковольтного управляющего трансформатора. Постоянный ток преобразован высоковольтным управляющим трансформатором и генератором 30 в переменный ток высокого напряжения, схематично показанный на фиг.3c, предпочтительно при напряжении 1,9 кВ переменного тока.

Блок 24 ионизации содержит по существу цилиндрическую трубку, выполненную из кварца или другого изоляционного диэлектрического материала. Трубка имеет внутреннюю пластину 21 и внешнюю сетку 22, выполненные из электропроводного материала, например, из металлического материала. Указанные пластина 21 и сетка 22 образуют обкладки конденсатора и проходят по существу по всей длине трубки. Сетка 22 соединена с землей, а другая обкладка, а именно пластина 21, соединена с одним концом вторичной обмотки 26 (высоковольтной) высоковольтного управляющего трансформатора. Обмотка 26 с противоположного конца заземлена.

Указанный высоковольтный управляющий трансформатор соединен со схемой 29 импульсного типа, которая по существу основана на использовании электронного переключателя 31. При замкнутом положении переключателя 31 по первичной обмотке трансформатора проходит электрический ток; при разомкнутом положении переключателя энергия передана на вторичную обмотку и соединенное с ней ионизирующее устройство. Более подробно, первичная обмотка 27 указанного высоковольтного управляющего трансформатора соединена с сетью 32 низкого постоянного напряжения (12 В) и схемой 29 управления, содержащей по существу генератор 30 прямоугольных импульсов, задающий каскад 33 и электронный МОП-переключатель 31. Время замыкания указанного переключателя 31 задано положительным прямоугольным импульсом, сформированным генератором. На фиг.3b показан входной сигнал V3,in при 12 В постоянного тока.

На фиг.3c показан прямоугольный импульс генератора, определяющий замыкание переключателя 31, и кривая, характеризующая ток во вторичной обмотке HVG высоковольтного управляющего трансформатора. Время замыкания (проводимости) переключателя 31 соответствует на фиг.3c интервалу времени tA от tB до tB. В момент времени b)подача питания на трансформатор прекращена, причем образуется фронт 202 импульса кривой 201, соответствующего переносу энергии на ионизирующее устройство 24 и таким образом фактическому процессу ионизации. Частота замыкания и размыкания переключателя предпочтительно такова, что интервал времени между двумя импульсами, т.е. между двумя последовательными размыканиями переключателя, при которых могут быть образованы фронты 202 импульса, по существу эквивалентен интервалу времени, необходимому для полной передачи энергии от первичной обмотки ко вторичной.

Схема ионизации содержит регулятор напряжения, срабатывающий при возникновении перенапряжений, которые могут привести к повреждению системы (например, до 16 В постоянного тока при номинальном напряжении 12 В постоянного тока), и подстроечный элемент, выполненный с возможностью регулирования частоты генерации.

Способ и схемы ионизации по настоящему изобретению преимущественно обеспечивают ионизацию воздуха без избыточного увеличения концентрации положительных ионов не только посредством компенсации с целью длительного времени жизни положительных ионов, испускаемых ионизатором за счет большего образования отрицательных ионов, но также и посредством компенсации с целью концентрации положительных ионов, испускаемых другими ионизирующими устройствами, за счет соразмерного и регулируемого образования таких ионов.

1. Способ ионизации, согласно которому управляют ионизацией воздуха для ограничения образования положительных ионов, получая заданное соотношение между положительными и отрицательными ионами,
отличающийся тем, что
подают напряжение переменного тока от источника электропитания на высоковольтный управляющий трансформатор, повышающий напряжение и соединенный с переменным резистором (6), соединенным в свою очередь между первым резистором (7), через который запитан первый электрод (3), и вторым переменным резистором (8), через который запитан второй электрод (4),
причем первый и второй электроды соединены за каскадом, состоящим из соответствующих конденсатора (3а, 3b) и диода (4a, 4b) и соединенным для дальнейшего повышения напряжения и выпрямления его в соответствующее постоянное напряжение, а заданное соотношение между положительными и отрицательными ионами получено испусканием при выпрямленном и соответствующем постоянном напряжении и регулированием переменных резисторов (6) и (8).

2. Способ по п.1, содержащий ослабление или уменьшение положительной составляющей напряжения ионизации для достижения ограничения образования положительных ионов.

3. Способ по п.2, согласно которому воздух ионизируют посредством по меньшей мере одного блока ионизации, содержащего указанные электроды, разделенные корпусом из диэлектрического материала, причем один из двух электродов (4с, 12) соединен с землей, а к другому электроду (3c, 11) приложено напряжение V(t), изменяющееся во времени относительно нулевого напряжения, при этом эффективное значение (Veff,-), соотнесенное с отрицательными полуволнами указанного напряжения V(t), больше эффективного значения (Veff,+), соотнесенного с положительными полуволнами.

4. Способ по п.3, согласно которому указанный электрод (3c, 11), подключенный к источнику питания, соединен со вторичной обмоткой высоковольтного управляющего трансформатора, а положительные полуволны сигнала напряжения, прикладываемого к указанному электроду (3c, 11) ослаблены посредством пассивных элементов (3a, 3b, 4a, 4b, 15-19) с обеспечением выравнивания максимальных значений положительных полуволн.

5. Способ по пп.3-4, согласно которому блок ионизации выполнен трубчатым и содержит диэлектрическую трубку и два электрода, расположенных соответственно внутри и снаружи трубки.

6. Способ по пп.3-4, согласно которому блок ионизации выполнен игольчатым и содержит электрод или иглу или соответствующее количество игл, соединенных с положительным полюсом (3c), и соответственно одну или более игл, соединенных с отрицательным полюсом 4с.

7. Способ по п.2, согласно которому воздух ионизируют посредством по меньшей мере одного блока ионизации, содержащего указанный первый электрод для образования положительных ионов, к которому приложено постоянное положительное напряжение, и указанный второй электрод для образования отрицательных ионов, к которому приложено постоянное отрицательное напряжение, причем абсолютная величина отрицательного напряжения больше абсолютной величины положительного напряжения.

8. Способ по любому из пп.1-4 или 7, согласно которому номинальное значение напряжения электрического поля, вызывающего ионизацию воздуха, составляет от 2 кВ до 5 кВ, более предпочтительно от 2 кВ до 3 кВ.

9. Способ по п.8, согласно которому электрическое поле имеет частоту колебаний от 20 кГц до 60 кГц, более предпочтительно от 45 кГц до 50 кГц.

10. Способ по п.1, согласно которому на блок (24) ионизации подают питание от высоковольтного управляющего трансформатора, причем высоковольтный управляющий трансформатор содержит первичную обмотку (27), соединенную со схемой (33) питания импульсного типа, и вторичную обмотку (26), соединенную по меньшей мере с одним электродом (21) указанного блока (24) ионизации.

11. Способ по п.10, согласно которому первичная обмотка (27) трансформатора соединена с землей посредством по меньшей мере одного электронного переключателя (31), так что замыкание переключателя наводит ток в первичной обмотке трансформатора, а размыкание переключателя вызывает импульс тока во вторичной обмотке и передачу энергии блоку ионизации.

12. Способ по п.11, согласно которому частота размыкания и замыкания переключателя такова, что интервал времени между двумя импульсами по существу эквивалентен периоду времени, необходимому для передачи вторичной обмотке энергии, полученной от прохода тока в первичной обмотке в течение времени замыкания переключателя.

13. Способ по любому из пп.1-4, 7, 9-12, согласно которому указанное соотношение предпочтительно составляет 1:4, т.е. 2/10 положительных ионов и 8/10 отрицательных ионов.

14. Схема ионизации воздуха, содержащая блок ионизации воздуха и участок управления схемой для ограничения образования положительных ионов для получения заданного соотношения между положительными и отрицательными ионами,
отличающаяся тем, что
она содержит источник питания для подачи переменного напряжения на высоковольтный управляющий трансформатор указанной схемы, повышающий напряжение и соединенный с переменным резистором (6), соединенным в свою очередь между первым резистором (7), через который запитан первый электрод (3) указанной схемы, и вторым переменным резистором (8), через который запитан второй электрод (4) указанной схемы,
причем первый и второй электроды соединены за каскадом, состоящим из соответствующих конденсатора (3a, 3b) и диода (4а, 4b) и соединенным для дальнейшего повышения напряжения и выпрямления его в соответствующее постоянное напряжение, а заданное соотношение между положительными и отрицательными ионами получено испусканием при выпрямленном и соответствующем постоянном напряжении и регулированием переменных резисторов (6) и (8).

15. Схема ионизации по п.14, отличающаяся тем, что указанный участок управления схемой содержит электрические компоненты (3a, 3b, 4а, 4b, 15-17, 19) для уменьшения положительной составляющей напряжения ионизации и для достижения ограничения образования положительных ионов.

16. Схема по п.15, в которой блок ионизации содержит указанные электроды, разделенные корпусом из диэлектрического материала, один из которых (4с, 12) соединен с землей, а к другому электроду (3с, 11) приложено напряжение V(t), изменяющееся во времени относительно нулевого напряжении, причем эффективное значение (Veff,-), соотнесенное с отрицательными полуволнами указанного напряжения V(t), больше эффективного значения (Veff,+), соотнесенного с положительными полуволнами.

17. Схема по п.14, в которой блок (24) ионизации соединен с высоковольтным управляющим трансформатором, содержащим первичную обмотку (27), соединенную со схемой (33) питания импульсного типа, и вторичную обмотку (26), соединенную по меньшей мере с одним электродом (21) указанного блока (24) ионизации.

18. Схема по п.17, в которой первичная обмотка (27) трансформатора соединена с землей посредством по меньшей мере одного электронного переключателя (31) для обеспечения наведения тока в первичной обмотке трансформатора посредством замыкания указанного переключателя и создания импульса тока во вторичной обмотке и передачи энергии в блок ионизации посредством размыкания указанного переключателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для очистки, дезинфекции, стерилизации и активации воздуха. .

Изобретение относится к источникам питания электрофильтров (ЭФ), представляющих собой ярко выраженную емкостную нагрузку. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для генерации заряженных частиц, например, в процессах аэроионизации, электрогазоочистки, электроосаждения, а также для производства электроэнергии.

Изобретение относится к электростатическому устройству ионной эмиссии для нанесения на поверхность множества аэрозольных частиц одного класса диаметра внутри текучей среды квазигомогенного количества ионов.

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к оборудованию для ионизации воздуха, а именно к конструкции аэроионизаторов с проволочно-решетчатыми излучателями и способам их использования.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам питания электрофильтров, представляющих собой емкостную нагрузку. .

Изобретение относится к очистке воздуха путем отделения твердых частиц с помощью электростатического разделения материалов, например с помощью электрофильтров, и обеспечивает повышение надежности устройства при одновременном повышении электробезопасности.

Изобретение относится к аппаратам для разделения и очистки газов от гомогенных примесей и может найти применение в различных отраслях промышленности, а также в экологических процессах газоочистки.
Наверх