Устройство для выработки ионов и способ стерилизации и удаления смога
Группа изобретений относится к выработке ионов для очистки воздуха от различных видов загрязнений. Представлено устройство для выработки ионов для стерилизации и удаления смога, содержащее: корпус, содержащий экранирующую панель, кожух и генератор ионов, выполненный внутри корпуса для выработки отрицательных ионов O2-(Н2О)x и положительных ионов H+(H2O)Y, где x и у представляют собой любые натуральные числа; причем генератор ионов содержит модуль стерилизации и модуль для удаления смога, оба модуля выполнены с возможностью управления одним контроллером для периодической выработки положительных и отрицательных ионов, причем модуль стерилизации содержит контур стерилизации, состоящий из первого блока преобразования, выдающего на выходе напряжение 100-120 В, и второго блока преобразования, выдающего на выходе напряжение 3,5-4 кВ, положительной иглы разряда и отрицательной иглы разряда; а контроллер, первый блок преобразования и второй блок преобразования соединены последовательно. Также описаны применение указанного устройства для очищения воздуха в помещении и способ стерилизации и удаления частиц смога. Достигается повышение эффективности и надежности очистки воздуха. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов, содержащему генератор ионов для стерилизации и удаления смога, и к способу стерилизации и удаления смога, использующему генератор ионов.
Загрязнители воздуха в жилой среде помещения или в производственной среде содержат, главным образом, высоколетучие органические соединения (total volatile organic compounds, TVOC), смог, табачный дым, а также бактерии, грибы (например, плесень). Люди, страдающие аллергией, часто чувствительны к пыли и определенным типам пыльцы и поэтому также считают пыль и пыльцу загрязнителями воздуха. К загрязняющим веществам в основном химической природы относят те, которые часто можно найти в жилой среде после ремонта, например, формальдегид, бензол и другие летучие органические соединения. Все эти загрязнители воздуха могут отрицательно влиять на здоровье людей или животных. В определенных регионах большое количество пыли и взвешенных частиц обнаруживают во внешней атмосферной среде, что часто приводит к загрязнению внутренних помещений. Однако, поскольку окружающая среда в помещении обычно представляет собой более или менее закрытое пространство с зачастую застойным воздухом, имеющим низкий уровень кислорода, и в присутствии курильщиков, также создающих нездоровый воздух, эта окружающая среда в помещении способна также неблагоприятно воздействовать на здоровье людей и животных.
Известны способы очистки воздуха, а также устройства очистки воздуха, использующие различные виды фильтров. В настоящее время такие устройства очистки воздуха посредством фильтров также комбинируют с методикой ионизации воздуха. Одна проблема, возникающая при использовании известных устройств ионизации воздуха с целью очистки воздуха, состоит в том, что такие устройства зачастую дополнительно испускают вредные для здоровья ионы, например, озон. Дополнительно к этому, присутствующие в настоящее время на рынке устройства очистки воздуха расходуют много энергии, поскольку они зачастую работают только в режиме «включено» или «выключено».
Поэтому существует потребность в эффективном и надежном очищении окружающей среды в помещении от любого вида загрязнения, такого как высоколетучие органические соединения или твердые примеси, обнаруживаемые в смоге, и биологические материалы, такие как бактерии, вирусы и пыльца. Кроме того, желательно иметь высокоэффективные устройство и способ для очистки воздуха, которые, в то же самое время, являются энергосберегающими. Вследствие расхода энергии слишком дорого и непрактично использовать генератор ионов в течение длительного времени.
Было бы желательно разработать устройство для выработки ионов для стерилизации и удаления смога, решающее вышеописанные проблемы. Такое устройство может облегчить очистку воздуха в помещении при экономии энергии. Кроме того, было бы желательно предложить способ стерилизации и удаления частиц смога, осуществляемый периодически в соответствии с изменениями в количестве частиц в окружающем воздухе для решения вышеописанных проблем. Указанная проблема решена посредством устройства для выработки ионов, содержащего генератор ионов в соответствии с настоящим изобретением, и способа в соответствии с настоящим изобретением для удаления смога и стерилизации с использованием описанного и заявленного в формуле генератора ионов.
Выполненный согласно настоящему изобретению генератор ионов имеет преимущество, состоящее в том, что он способен работать в режиме стерилизации (функция стерилизации) и в режиме удаления смога (функция удаления смога). Он также содержит только один контроллер, который осуществляет управление вне зависимости от того, работает ли генератор ионов в режиме стерилизации или в режиме удаления смога, таким образом, чтобы периодически вырабатывался желательный тип положительных и отрицательных ионов. Такая установка экономит энергию и, таким образом, благоприятна для окружающей среды.
Что касается вышеупомянутых функций, то настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов для стерилизации и удаления смога, причем это устройство содержит корпус, содержащий экранирующую панель и кожух; и генератор ионов, предназначенный для выработки отрицательных ионов 
и положительных ионов 
, где x и y представляют собой любые натуральные числа, при этом генератор ионов установлен внутри корпуса.
В режиме стерилизации генератор ионов использует модуль стерилизации, который содержит контур стерилизации, состоящий из первого блока преобразования, выдающего напряжение от 100 В до 120 В, и второго блока преобразования, выдающего напряжение в диапазоне от 3,5 кВ до 4 кВ, положительной иглы разряда и отрицательной иглы разряда. Первый блок преобразования, второй блок преобразования и контроллер генератора ионов соединены последовательно.
Первый блок преобразования содержит первый трансформатор, первый диод и первый резистор, соединенные последовательно с первым концом первичной катушки первого трансформатора, причем первый триод соединен со вторым концом первичной катушки первого трансформатора, а второй резистор и третий резистор последовательно соединены друг с другом и затем параллельно соединены со вторичной катушкой первого трансформатора. Положительный электрод первого диода соединен с источником питания, а отрицательный электрод первого диода соединен с первым резистором. Эмиттер первого триода заземлен, а база первого триода соединена с контроллером. Соединительный конец второго резистора и третьего резистора соединен с контроллером.
Второй блок преобразования содержит второй трансформатор, третий диод и второй диод, соединенные последовательно и затем соединенные с первым концом первичной катушки второго трансформатора, шестой диод и седьмой диод, соединенные со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора, причем соединительный конец третьего диода и второго диода заземлен через первый конденсатор, а второй конец первичной катушки второго трансформатора также заземлен. Отрицательный электрод шестого диода соединен с положительной иглой разряда, а положительный электрод шестого диода соединен со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора. Положительный электрод седьмого диода соединен с отрицательной иглой разряда и отрицательным электродом, а седьмой диод соединен со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора.
В режиме удаления смога генератор ионов использует модуль для удаления смога, который содержит контур удаления смога и ионный разрядник в форме щетки. Эта цепь содержит третий трансформатор, четвертый диод и шестой резистор, соединенные с первым концом первичной катушки третьего трансформатора, второй триод, соединенный со вторым концом первичной катушки третьего трансформатора, пятый диод и седьмой резистор, соединенные последовательно, и затем расположенные между первым концом вторичной катушки третьего трансформатора и ионным разрядником в форме щетки, и четвертый резистор и пятый резистор, последовательно соединенные друг с другом и затем соединенные параллельно со вторичной катушкой третьего трансформатора. Положительный электрод четвертого диода соединен с источником питания. Эмиттер второго триода заземлен, а база второго триода соединена с контроллером. Соединительный конец четвертого резистора и пятого резистора соединен с контроллером. Положительный электрод пятого диода соединен с седьмым резистором, и отрицательный электрод пятого диода соединен с первым концом вторичной катушки третьего трансформатора, причем выходное напряжение вторичной катушки третьего трансформатора составляет от 4,5 кВ до 6 кВ. Наличие функции удаления смога выгодно, если он вызван атмосферной дымкой.
В режиме стерилизации контроллер выводит пять прямоугольных сигналов с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 0,066 миллисекунд на модуль стерилизации каждые две миллисекунды.
В режиме удаления смога контроллер выводит прямоугольный сигнал с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 6 миллисекунд на модуль для удаления смога.
Экранирующая панель содержит первое отверстие, соответствующее игле разряда для положительного иона водорода, второе отверстие, соответствующее игле разряда для отрицательного иона кислорода, и отверстия для выпуска отрицательных ионов, соответствующие соответственно ионным разрядникам в форме щетки. Имеются два ионных разрядника в форме щетки, симметрично размещенных на двух сторонах печатной платы, имеющей контур стерилизации и контур удаления смога.
Способ стерилизации и удаления частиц смога использует генератор ионов согласно настоящему изобретению и включает следующие этапы: измерение количества частиц в окружающем воздухе; определение, превышает ли количество частиц предельные значения; при определении превышения, генератор ионов вырабатывает отрицательные и положительные ионы в режиме стерилизации; в противном случае генератор ионов периодически выполняет коронный разряд, который ионизирует воздух с образованием отрицательных ионов кислорода в режиме удаления смога; затем происходит повторение вышеупомянутых этапов.
При работе в режиме стерилизации генератор ионов вырабатывает отрицательные и положительные ионы посредством следующих этапов: каждые две миллисекунды контроллер выдает пять прямоугольных сигналов стерилизации с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 0.066 миллисекунд на модуль стерилизации, содержащий контур стерилизации, положительную и отрицательную иглы разряда, причем контур стерилизации содержит первый блок преобразования, выдающий напряжение в диапазоне от 100 В до 120 В, и второй блок преобразования, выдающий напряжение в диапазоне от 3,5 кВ до 4 кВ. Контроллер, первый блок преобразования и второй блок преобразования соединены последовательно. При получении модулем стерилизации прямоугольных сигналов стерилизации он вырабатывает выходное напряжение в диапазоне от 3,5 кВ до 4 кВ, и происходит высвобождение положительных и отрицательных ионов соответственно через положительную и отрицательную иглу разряда.
Далее генератор ионов периодически выполняет коронный разряд посредством следующих этапов: контроллер выдает прямоугольный сигнал удаления смога с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 6 миллисекунд на модуль для удаления смога; контур удаления смога содержит третий трансформатор, четвертый диод и шестой резистор, соединенные с первым концом первичной катушки третьего трансформатора, второй триод, соединенный со вторым концом первичной катушки третьего трансформатора, пятый диод и седьмой резистор, соединенные последовательно и расположенные между первым концом вторичной катушки третьего трансформатора и ионными разрядниками в форме щетки, и последовательно соединенные друг с другом четвертый резистор и пятый резистор, соединенные затем параллельно со вторичной катушкой третьего трансформатора. Положительный электрод четвертого диода соединен с источником питания, эмиттер второго триода заземлен, и база второго триода соединена с контроллером, соединительный конец четвертого резистора и пятого резистора соединен с контроллером, положительный электрод пятого диода соединен с седьмым резистором, и отрицательный электрод пятого диода соединен с первым концом вторичной катушки третьего трансформатора, причем выходное напряжение вторичной катушки трансформатора составляет от 4,5 кВ до 6 кВ. Модуль для удаления смога принимает прямоугольный сигнал удаления смога, вырабатывает выходное напряжение от 4,5 кВ до 6 кВ и периодически выполняет коронный разряд через ионные разрядники в форме щетки.
Настоящее изобретение будет подробно описано ниже со ссылками на сопровождающие чертежи. Взятые в качестве примера варианты реализации настоящего изобретения использованы только для описания и объяснения настоящего изобретения, без ограничения ими изобретения.
Настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов для стерилизации и удаления смога, которое способно удалить смог, например, частицы атмосферных загрязнений, или стерилизовать бактерии или другие загрязняющие субстанции биологического происхождения.
В режиме стерилизации устройство вырабатывает отрицательные ионы и положительные ионы , где x и y представляют собой любые натуральные числа. Происходит выпуск этих ионов в воздух, что приводит к реакции окисления с образованием перекиси водорода Н2О2 или свободного радикала ⋅OH, оба из которых служат в качестве активных соединений, способных уничтожать взвешенные в воздухе бактерии и, таким образом, стерилизовать воздух.
В режиме удаления смога два ионных разрядника в форме щетки работают одновременно, периодически выполняя коронный разряд согласно командам. Происходит выпуск большого количества свободных электронов, что ионизирует, таким образом, воздух с образованием отрицательных ионов кислорода. Выпущенные электроны будут главным образом захвачены молекулами кислорода, поскольку кислород имеет очень высокое сродство к электрону по сравнению с другими газами, обнаруживаемыми в воздухе. Эти отрицательные ионы кислорода выпускаются при высоком отрицательном давлении. При воздействии электрического поля, а также потока от вентилятора, содержащегося в устройстве, происходит распространение ионов в воздухе, что удаляет загрязняющее вещество (например, взвешенные частицы, содержащиеся в смоге, пыли и пыльце) и, таким образом, очищает воздух, создавая "свежий воздух". Этот режим работы не подходит для удаления запахов.
В варианте 1 реализации настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов для стерилизации и удаления смога, содержащему корпус, содержащий экранирующую панель и кожух, и генератор ионов, выполненный внутри корпуса для выработки отрицательных ионов и положительных ионов , где х и y представляют собой любые натуральные числа, причем генератор ионов содержит модуль стерилизации и модуль для удаления смога, и оба модуля управляются одним контроллером для периодической выработки положительных и отрицательных ионов.
В варианте 2 реализации настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов согласно варианту 1 реализации, причем модуль стерилизации содержит контур стерилизации, содержащий первый блок преобразования, выдающий на выходе напряжение 100 В - 120 В, и второй блок преобразования, выдающий на выходе напряжение 3,5 кВ - 4 кВ, положительную иглу разряда и отрицательную иглу разряда, причем контроллер, первый блок преобразования и второй блок преобразования соединены последовательно.
В варианте 3 реализации настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов согласно варианту 2 реализации, причем первый блок преобразования дополнительно содержит первый трансформатор, первый диод и первый резистор, соединенные последовательно и затем соединенные с первым концом первичной катушки первого трансформатора, первый триод, соединенный со вторым концом первичной катушки первого трансформатора, второй резистор и третий резистор, соединенные последовательно друг с другом, а затем соединенные параллельно со вторичной катушкой первого трансформатора, причем положительный электрод первого диода соединен с источником питания, а отрицательный электрод первого диода соединен с первым резистором, эмиттер первого триода заземлен, база первого триода соединена с контроллером, а соединительный конец второго резистора и третьего резистора соединен с контроллером.
В варианте 4 реализации настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов согласно варианту 3 реализации, причем второй блок преобразования дополнительно содержит: второй трансформатор, третий диод и второй диод, соединенные последовательно и затем соединенные с первым концом первичной катушки второго трансформатора, шестой диод и седьмой диод, соединенные со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора, причем соединительный конец третьего диода и второго диода заземлен через первый конденсатор, второй конец первичной катушки второго трансформатора заземлен, отрицательный электрод шестого диода соединен с положительной иглой разряда, положительный электрод шестого диода соединен со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора, положительный электрод седьмого диода соединен с отрицательной иглой разряда, и отрицательный электрод седьмого диода соединен со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора.
В варианте 5 реализации настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов согласно варианту 2 реализации, причем модуль для удаления смога содержит контур удаления смога и ионные разрядники в форме щетки, причем контур удаления смога дополнительно содержит третий трансформатор, четвертый диод и шестой резистор, соединенные с первым концом первичной катушки третьего трансформатора, второй триод, соединенный со вторым концом первичной катушки третьего трансформатора, пятый диод и седьмой резистор, соединенные последовательно и расположенные между первым концом вторичной катушки третьего трансформатора и ионными разрядниками в форме щетки, и четвертый резистор и пятый резистор, соединенные последовательно друг с другом, а затем соединенные параллельно со вторичной катушкой третьего трансформатора; причем положительный электрод четвертого диода соединен с источником питания, эмиттер второго триода заземлен, и база второго триода соединена с контроллером, соединительный конец четвертого резистора и пятого резистора соединен с контроллером, положительный электрод пятого диода соединен с седьмым резистором, и отрицательный электрод пятого диода соединен с первым концом вторичной катушки третьего трансформатора, а выходное напряжение вторичной катушки третьего трансформатора составляет 4,5 кВ - 6 кВ.
В варианте 6 реализации настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов согласно варианту 1 реализации, причем контроллер выводит пять прямоугольных сигналов с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 0,066 миллисекунд на модуль стерилизации каждые две миллисекунды.
В варианте 7 реализации настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов согласно варианту 1 реализации, причем контроллер выводит прямоугольный сигнал с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 6 миллисекунд на модуль для удаления смога.
В варианте 8 реализации настоящее изобретение относится к устройству для выработки ионов согласно варианту 5 реализации, причем экранирующая панель содержит первое отверстие, соответствующее игле разряда для положительного иона водорода, второе отверстие, соответствующее игле разряда для отрицательного иона кислорода, и отверстия для выпуска отрицательных ионов, соответствующие ионным разрядникам в форме щетки; причем имеются два ионных разрядника в форме щетки, симметрично размещенных внутри корпуса.
Способ стерилизации и удаления частиц смога согласно настоящему изобретению, включающий описанные ниже и показанные на фиг. 6 этапы от S10 до S20:
Этап S10: измерение количества частиц в окружающем воздухе. Количество частиц в окружающем воздухе может быть измерено посредством модуля измерения в ионном устройстве. Вытяжной вентилятор может быть использован для извлечения окружающего воздуха в устройство таким образом, что может быть точно измерено количество частиц в окружающем воздухе.
Этап S20: определение того, превышает ли количество частиц предельное значение. Сравнение измеренного количества частиц с заранее определенным количеством частиц для определения того, превысило ли измеренное количество частиц в окружающем воздухе предельное значение. Если измеренное количество частиц превышает заданное количество частиц, происходит выполнение этапов S201 и S202. В противном случае происходит выполнение этапов S210 и S211. Этап S10 повторяют после окончания этапа S202 или этапа S211.
Этапы S201, S202, S210 и S211 представляют собой следующее:
Этап S201: контроллер выдает прямоугольный сигнал удаления смога с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 6 миллисекунд на модуль для удаления смога.
Этап S202: модуль для удаления смога принимает прямоугольный сигнал удаления смога, вырабатывает выходное напряжение от 4,5 кВ до 6 кВ и периодически выполняет коронный разряд через ионные разрядники в форме щетки.
Этап S210: контроллер выдает пять прямоугольных сигналов стерилизации с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 0,066 миллисекунд на модуль стерилизации каждые две миллисекунды.
Этап S211: модуль стерилизации принимает прямоугольные сигналы стерилизации, вырабатывает выходное напряжение 3,5 кВ - 4 кВ и высвобождает положительные и отрицательные ионы соответственно через положительные и отрицательные иглы разряда.
В варианте А реализации настоящее изобретение относится к способу стерилизации и удаления частиц смога посредством использования генератора ионов, включающему следующие этапы: измерение количества частиц в окружающем воздухе; определение того, превышает ли количество частиц предельные значения; при превышении предельного значения генератор ионов вырабатывает отрицательные и положительные ионы; при отсутствии превышения предельного значения генератор ионов периодически выполняет коронные разряды, ионизирующие воздух с образованием отрицательных ионов кислорода; повторение вышеуказанных этапов.
В варианте В реализации настоящее изобретение относится к способу согласно варианту А реализации, использующему генератор ионов, содержащий контроллер и модуль стерилизации, вырабатывающий отрицательные и положительные ионы, причем этот способ дополнительно включает следующие этапы для выработки положительных или отрицательных ионов:
при превышении предельного значения генератор ионов вырабатывает отрицательные и положительные ионы посредством использования контроллера, выдающего пять прямоугольных сигналов стерилизации с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 0,066 миллисекунд на модуль стерилизации каждые две миллисекунды, причем модуль стерилизации содержит контур стерилизации, положительную иглу разряда и отрицательную иглу разряда, и контур стерилизации содержит первый блок преобразования, выдающий напряжение в диапазоне 100 В - 120 В, и второй блок преобразования, выдающий напряжение в диапазоне от 3,5 кВ до 4 кВ, при этом контроллер, первый блок преобразования и второй блок преобразования соединены последовательно и модуль стерилизации, принимающий прямоугольные сигналы стерилизации, вырабатывает напряжение в диапазоне от 3,5 кВ до 4 кВ и высвобождает положительные и отрицательные ионы соответственно через положительные и отрицательные иглы разряда.
В варианте С реализации настоящее изобретение относится к способу согласно варианту В реализации, причем первый блок преобразования содержит:
первый трансформатор, первый диод и первый резистор, соединенные последовательно с первым концом первичной катушки первого трансформатора, первый триод, соединенный со вторым концом первичной катушки первого трансформатора, и второй резистор и третий резистор, соединенные последовательно друг с другом, и затем соединенные параллельно со вторичной катушкой первого трансформатора, причем положительный электрод первого диода соединен с источником питания, отрицательный электрод первого диода соединен с первым резистором, эмиттер первого триода заземлен, база первого триода соединена с контроллером и соединительный конец второго резистора и третьего резистора соединен с контроллером.
В варианте D реализации настоящее изобретение относится к способу согласно варианту реализации С, причем второй блок преобразования содержит: второй трансформатор, третий диод и второй диод, соединенные последовательно и затем соединенные с первым концом первичной катушки второго трансформатора, шестой диод и седьмой диод, соединенные со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора, причем соединительный конец третьего диода и второго диода заземлен через первый конденсатор, второй конец первичной катушки второго трансформатора заземлен, отрицательный электрод шестого диода соединен с положительной иглой разряда, положительный электрод шестого диода соединен со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора, положительный электрод седьмого диода соединен с отрицательной иглой разряда, и отрицательный электрод седьмого диода соединен со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора.
В варианте Е реализации настоящее изобретение относится к способу согласно варианту А реализации, причем генератор ионов периодически выполняет коронный разряд, и способ включает следующий шаг: контроллер выдает прямоугольный сигнал удаления смога с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 6 миллисекунд на модуль для удаления смога, причем контур удаления смога содержит третий трансформатор, четвертый диод и шестой резистор, соединенные с первым концом первичной катушки третьего трансформатора, второй триод, соединенный со вторым концом первичной катушки третьего трансформатора, пятый диод и седьмой резистор, соединенные последовательно один за другим и выполненные между первым концом вторичной катушки третьего трансформатора и ионными разрядниками в форме щетки, и четвертый резистор и пятый резистор, последовательно соединенные друг с другом, и затем соединенные параллельно со вторичной катушкой третьего трансформатора; причем положительный электрод четвертого диода соединен с источником питания, эмиттер второго триода заземлен, и база второго триода соединена с контроллером, соединительный конец четвертого резистора и пятого резистора соединен с контроллером, положительный электрод пятого диода соединен с седьмым резистором, и отрицательный электрод пятого диода соединен с первым концом вторичной катушки третьего трансформатора, выходное напряжение вторичной катушки трансформатора находится в диапазоне от 4,5 кВ до 6 кВ, и причем модуль для удаления смога принимает прямоугольный сигнал удаления смога, вырабатывает выходное напряжение в диапазоне от 4,5 кВ до 6 кВ и периодически выполняет коронный разряд через ионные разрядники в форме щетки.
Способ реализован посредством описанного здесь генератора ионов.
На фиг. 1 показана принципиальная схема конструкции устройства для выработки ионов для стерилизации и удаления смога согласно настоящему изобретению, содержащего экранирующую панель (1), кожух (2), печатную плату (3), ионные разрядники (4А, 4B) в форме щеток, первое отверстие (7А) и второе отверстие (7B), отверстия (8А) и (8В) для выпуска отрицательных ионов, положительную иглу разряда и отрицательную иглу разряда.
Показанное на фиг. 1 устройство для выработки ионов согласно этому варианту реализации настоящего изобретения содержит корпус (не показан на фиг. 1), причем корпус содержит экранирующую панель (1) и кожух (2). Генератор ионов размещен в корпусе. Экранирующая панель (1) содержит первое отверстие (7А), соответствующее игле разряда для положительного иона водорода, второе отверстие (7B), соответствующее игле разряда для отрицательного иона кислорода, и отверстия (8А) и (8B) для выпуска отрицательных ионов, соответствующие соответственно ионным разрядникам (4А) и (4B) в форме щетки. Игла разряда для положительного иона водорода и игла разряда для отрицательного иона кислорода размещены на печатной плате (3). Игла (9А) разряда для положительного иона (водорода) и игла (9B) разряда для отрицательного иона (кислорода) показаны лишь на фиг. 2. Отверстия (8А) и (8B) для выпуска отрицательных ионов размещены на экранирующей панели (1) симметричным образом. Такая симметричная структура благоприятна для улучшения диффузии ионов и, следовательно, для увеличения количества ионов, обнаруживаемых в воздухе.
На фиг. 2 показана принципиальная электрическая схема устройства для выработки ионов согласно настоящему изобретению, содержащего модуль стерилизации и модуль для удаления смога, причем оба модуля управляются одним контроллером. Контроллер управляет модулем стерилизации и модулем для удаления смога для периодического выполнения разряда и выработки, таким образом, положительных и отрицательных ионов.
Модуль стерилизации содержит контур стерилизации, положительную иглу (9А) разряда и отрицательную иглу (9B) разряда. Контур стерилизации содержит первый блок преобразования, выдающий напряжение 100 В - 120 В, и второй блок преобразования, выдающий напряжение от 3,5 кВ до 4 кВ, причем контроллер U1, первый блок преобразования и второй блок преобразования соединены последовательно.
Первый блок преобразования содержит первый трансформатор Т1, первый диод D1, первый резистор R1, первый триод Q1, второй резистор R2 и третий резистор R3. Положительный электрод первого диода D1 соединен с электропитанием VCC, а отрицательный электрод первого диода D1 соединен с первым резистором R1. Другой конец первого резистора R1 соединен с первым концом первичной катушки первого трансформатора Т1. Коллектор первого триода Q1 соединен со вторым концом первичной катушки первого трансформатора, база первого триода Q1 соединена с концом O1 контроллера U1, а эмиттер первого триода Q1 заземлен. Второй резистор R2 и третий резистор R3 соединены последовательно и затем соединены параллельно со вторичной катушкой первого трансформатора Т1. Соединительный конец второго резистора R2 и третьего резистора R3 соединен с выводом I1 контроллера U1. Первый трансформатор Т1 может выдавать напряжение 100 В - 120 В, которое приложено ко второму диоду D2. Второй диод D2 не будет работать, если напряжение ниже необходимого диапазона напряжений, и будет поврежден при напряжении выше указанного диапазона напряжений.
Второй блок преобразования содержит второй трансформатор Т2, второй диод D2, третий диод D3, первый конденсатор С1, шестой диод D6 и седьмой диод D7. Третий диод D3 и второй диод D2 соединены последовательно. Отрицательный электрод второго диода D2 соединен с первым концом первичной катушки второго трансформатора Т2, положительный электрод третьего диода D3 соединен с первым концом вторичной катушки первого трансформатора Т1. Положительный электрод шестого диода D6 соединен со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора Т2 и отрицательный электрод шестого диода D6, соединен с положительной иглой 9А разряда. Положительный электрод седьмого диода D7 соединен с отрицательной иглой 9B разряда, а отрицательный электрод седьмого диода D7 соединен со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора Т2. Соединительный конец третьего диода D3 и второго диода D2 заземлен через первый конденсатор. Второй конец первичной катушки второго трансформатора Т2 заземлен. Второй блок преобразования выдает напряжение от 3,5 кВ до 4 кВ. Это напряжение должно быть согласовано с требованиями к ионному разряду, однако, следует отметить, что озон будет вырабатываться в нежелательном количестве, если напряжение превысит 4 кВ, но если напряжение будет ниже 3,5 кВ, произойдет значительное уменьшение количества ионов. Работа устройства для выработки ионов при напряжении в диапазоне от 3,5 кВ до 4 кВ приводит к образованию максимального количества нужных ионов.
В режиме стерилизации конец O1 контроллера U1 выводит импульсное напряжение, позволяющее триоду Q1 непрерывно выполнять включение и выключение, так что прерывистый ток проходит через первичную катушку первого трансформатора Т1. Этот ток связан со вторичной катушкой первого трансформатора Т1, вырабатывающей напряжение переменного тока 100 В - 120 В. Это напряжение переменного тока распределяется между вторым резистором R2 и третьим резистором R3, и это распределенное напряжение подается на вывод I1 контроллера U1. Согласно этому распределенному напряжению конец O1 контроллера U1 может выдать сответствующий сигнал для управления временем проводимости первого триода Q1 для получения нужной формы сигнала напряжения во вторичной катушке первого трансформатора Т1. Затем это напряжение подают на первичную катушку второго трансформатора Т2 и, таким образом, напряжение переменного тока в диапазоне 3,5 кВ - 4 кВ будет выработано во вторичной катушке второго трансформатора Т2. Положительное напряжение может быть разряжено иглой (9А) разряда после выпрямления выпрямляющим диодом D6, так что атомы водорода в окружающем воздухе теряют электроны и становятся положительными ионами. Отрицательное напряжение может быть разряжено иглой (9B) разряда после выпрямления выпрямляющим диодом D7, так что атомы кислорода в окружающем воздухе приобретают электроны и становятся отрицательными ионами.
Модуль для удаления смога содержит контур удаления смога и ионные разрядники (4А) и (4B) в форме щетки. Контур удаления смога содержит третий трансформатор Т3, четвертый диод D4, шестой резистор R6, пятый диод D5, четвертый резистор R4, пятый резистор R5, второй триод D2 и седьмой резистор R7. Положительный электрод четвертого диода D4 соединен с контроллером U1 и отрицательный электрод четвертого диода D4, соединен с шестым резистором R6. База второго триода Q2 соединена с контроллером U1, коллектор второго триода Q2 соединен со вторым концом первичной катушки третьего трансформатора T3, и эмиттер второго триода Q2 заземлен. Четвертый резистор R4 и пятый резистор R5 соединены последовательно и затем они соединены параллельно со вторичной катушкой третьего трансформатора T3, причем соединяющий конец четвертого резистора R4 и пятого резистора R5 соединен с выводом I2 контроллера U1. Отрицательный электрод пятого диода D5 соединен с первым концом вторичной катушки третьего трансформатора T3 и положительный электрод пятого диода D5 соединен с седьмым резистором R7, а другой конец седьмого резистора R7 соединен с ионными разрядниками 4А и 4B в форме щетки. Вторичная катушка третьего трансформатора T3 выдает напряжение переменного тока от 4,5 кВ до 6 кВ. В режиме удаления смога вывод 02 контроллера U1 выдает импульсное напряжение, позволяющее второму триоду Q2 непрерывно выполнять включение и выключение, так что прерывистый ток проходит через первичную катушку третьего трансформатора T3. Этот ток связан со вторичной катушкой третьего трансформатора T3, вырабатывающей напряжение переменного тока 4,5 кВ - 6 кВ. Это напряжение переменного тока распределено между четвертым резистором R4 и пятым резистором R5, и это распределенное напряжение подано на вывод 12 контроллера U1. Согласно этому распределенному напряжению вывод O2 контроллера U1 может выдать ожидаемый сигнал для управления временем проводимости второго триода Q2 с целью управления выходным целевым напряжением вторичной катушки третьего трансформатора T3. Напряжение, вырабатываемое третьим трансформатором T3, изменено на отрицательное напряжение после выпрямления выпрямляющим диодом D5, затем это отрицательное напряжение проходит через седьмой резистор R7 и начинает сниматься посредством ионных разрядников в форме щетки таким образом, что атомы кислорода в окружающем воздухе приобретают электроны и становятся отрицательными ионами.
На фиг. 3 показана форма управляющего сигнала от контроллера устройства для выработки ионов согласно настоящему изобретению к первому триоду.
Эти формы выходных сигналов контроллера U1 приводят к включению и выключению первого триода Q1. Контроллер U1 согласно фиг. 3 выдает пять прямоугольных сигналов с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 0,066 миллисекунд каждые две миллисекунды. Такой интервал в 2 миллисекунды установлен для выработки большего количества отрицательных ионов с меньшим количеством озона. Если временной интервал превышает две миллисекунды, количество положительных и отрицательных ионов уменьшается. Это уменьшение возрастает с увеличением времени. С другой стороны, при слишком коротком временном интервале происходит выработка нежелательно большого количества озона. Поэтому, 2 миллисекунды представляет собой оптимальный временной интервал, что продемонстрировано экспериментальными данными, показанными на фиг. 4.
На фиг. 4 показан график экспериментальных данных, демонстрирующий концентрации озона, отрицательных и положительных ионов, вызванные формой управляющего сигнала согласно фиг. 3.
На фиг. 5 показана форма управляющего сигнала от контроллера устройства для выработки ионов согласно настоящему изобретению ко второму триоду.
Как показано на фиг. 5, контроллер U1 выдает прямоугольный сигнал с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 6 миллисекунд на модуль для удаления смога для периодического выполнения коронного разряда. Период в шесть миллисекунд установлен здесь для согласования с контуром и конструкцией устройства таким образом, что устройство могло вырабатывать максимальное количество отрицательных ионов почти без озона, с оптимальным результатом удаления смога.
На фиг. 6 показана блок-схема способа стерилизации и удаления частиц смога согласно настоящему изобретению.
Предшествующее описание является подробным и содержит ссылки на примеры и определенный вариант реализации настоящего изобретения, а взятый в качестве примера вариант реализации иллюстрирует принцип и реализацию настоящего изобретения. Описанный выше вариант реализации предназначен для понимания принципа настоящего изобретения и не предназначен для какого-либо ограничения или сужения изобретения. Очевидно, что любые малосущественные, очевидные изменения или усовершенствования, предпринятые специалистом в данной области техники согласно настоящему изобретению, могут быть включены в объем формулы настоящего изобретения.
1. Устройство для выработки ионов для стерилизации и удаления смога, содержащее:
корпус, содержащий экранирующую панель (1) и кожух (2), и
генератор ионов, выполненный внутри корпуса для выработки отрицательных ионов O2-(Н2О)х и положительных ионов H+(H2O)Y, где
x и у представляют собой любые натуральные числа;
причем
генератор ионов содержит модуль стерилизации и модуль для удаления смога, причем оба модуля выполнены с возможностью управления одним контроллером для периодической выработки положительных и отрицательных ионов, причем
модуль стерилизации содержит контур стерилизации, состоящий из первого блока преобразования, выдающего на выходе напряжение 100-120 В, и второго блока преобразования, выдающего на выходе напряжение 3,5-4 кВ, положительной иглы (9А) разряда и отрицательной иглы (9В) разряда; причем
контроллер, первый блок преобразования и второй блок преобразования соединены последовательно.
2. Устройство по п. 1, в котором первый блок преобразования дополнительно содержит первый трансформатор Т1, первый диод D1 и первый резистор R1, соединенные последовательно и затем соединенные с первым концом первичной катушки первого трансформатора, первый триод Q1, соединенный со вторым концом первичной катушки первого трансформатора, и второй резистор R2 и третий резистор R3, соединенные последовательно друг с другом и затем соединенные параллельно со вторичной катушкой первого трансформатора; причем
положительный электрод первого диода D1 соединен с источником VCC питания, отрицательный электрод первого диода D1 соединен с первым резистором R1, эмиттер первого триода Q1 заземлен, база первого триода Q1 соединена с контроллером U1, и соединительный конец второго резистора R2 и третьего резистора R3 соединен с контроллером U1.
3. Устройство по п. 2, в котором второй блок преобразования дополнительно содержит второй трансформатор Т2, третий диод D3 и второй диод D2, соединенные последовательно и затем соединенные с первым концом первичной катушки второго трансформатора T2, и шестой диод D6 и седьмой диод D7, соединенные со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора Т2, причем соединительный конец третьего диода D3 и второго диода D2 заземлен через первый конденсатор С1, второй конец первичной катушки второго трансформатора заземлен, отрицательный электрод шестого диода D6 соединен с положительной иглой (9А) разряда, положительный электрод шестого диода D6 соединен со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора Т2, положительный электрод седьмого диода D7 соединен с отрицательной иглой (9В) разряда и отрицательный электрод седьмого диода D7 соединен со вторым концом вторичной катушки второго трансформатора Т2.
4. Устройство по п. 1, в котором модуль для удаления смога содержит контур удаления смога и ионные разрядники (4А, 4В) в форме щетки, причем контур удаления смога дополнительно содержит третий трансформатор Т3, четвертый диод D4 и шестой резистор R6, соединенные с первым концом первичной катушки третьего трансформатора Т3, второй триод Q2, соединенный со вторым концом первичной катушки третьего трансформатора Т3, пятый диод D5 и седьмой резистор R7, соединенные последовательно и расположенные между первым концом вторичной катушки третьего трансформатора Т3 и ионными разрядниками (4А, 4В) в форме щетки, и четвертый резистор R4 и пятый резистор R5, соединенные последовательно друг с другом и затем соединенные параллельно со вторичной катушкой третьего трансформатора Т3, причем
положительный электрод четвертого диода D4 соединен с источником VCC питания, эмиттер второго триода Q2 заземлен, база второго триода Q2 соединена с контроллером U1, соединительный конец четвертого резистора R4 и пятого резистора R5 соединен с контроллером, положительный электрод пятого диода D5 соединен с седьмым резистором R7, отрицательный электрод пятого диода D5 соединен с первым концом вторичной катушки третьего трансформатора Т3, а выходное напряжение вторичной катушки третьего трансформатора Т3 составляет 4,5-6 кВ.
5. Устройство по п. 1, в котором контроллер выдает пять прямоугольных сигналов с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 0,066 миллисекунд на модуль стерилизации каждые две миллисекунды.
6. Устройство по п. 1, в котором контроллер выдает прямоугольный сигнал с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 6 миллисекунд на модуль для удаления смога.
7. Устройство по п. 4, в котором экранирующая панель (1) содержит первое отверстие (7А), соответствующее игле (9А) разряда для положительного иона водорода, второе отверстие (7В), соответствующее игле (9В) разряда для отрицательного иона кислорода, и отверстия (8А) и (8В) для выпуска отрицательных ионов, соответствующие ионным разрядникам в форме щетки, причем внутри корпуса симметрично расположены два ионных разрядника (4А, 4В) в форме щетки.
8. Способ стерилизации и удаления частиц смога, включающий следующие этапы:
измеряют количество частиц в окружающем воздухе;
определяют, превышает ли количество частиц предельные значения;
при превышении генератором ионов вырабатывают отрицательные и положительные ионы;
в противном случае генератором ионов периодически выполняют коронные разряды, которые ионизируют воздух с образованием отрицательных ионов кислорода;
затем повторяют вышеупомянутые этапы, причем
генератором ионов устройства для выработки ионов по любому из пп. 1-7 вырабатывают отрицательные и положительные ионы, при этом способ дополнительно включает следующие этапы:
посредством контроллера выдают пять прямоугольных сигналов стерилизации с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 0,066 миллисекунд на модуль стерилизации каждые две миллисекунды; причем
модуль стерилизации содержит контур стерилизации, положительную иглу разряда и отрицательную иглу разряда, а контур стерилизации содержит первый блок преобразования, выдающий напряжение 100-120 В, и второй блок преобразования, выдающий напряжение 3,5-4 кВ; причем контроллер, первый блок преобразования и второй блок преобразования соединены последовательно; и
посредством модуля стерилизации принимают прямоугольные сигналы стерилизации, вырабатывают выходное напряжение 3,5-4 кВ и высвобождают положительные и отрицательные ионы соответственно через положительные и отрицательные иглы разряда.
9. Способ по п. 8, в котором генератором ионов устройства для выработки ионов по п. 4 периодически выполняют коронный разряд, причем способ дополнительно включает следующие этапы:
посредством контроллера выводят прямоугольный сигнал удаления смога с коэффициентом заполнения 0,5 и периодом 6 миллисекунд на модуль для удаления смога и посредством модуля для удаления смога, принимающего прямоугольный сигнал удаления смога, вырабатывают выходное напряжение 4,5-6 кВ и периодически выполняют коронный разряд через ионные разрядники (4А, 4В) в форме щетки.
10. Использование устройства по любому из пп. 1-7 для очищения воздуха окружающей среды в помещении.
