EP0143171B1 - Vorrichtung zur Erzeugung von negativen Ionen - Google Patents

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EP0143171B1
EP0143171B1 EP84108889A EP84108889A EP0143171B1 EP 0143171 B1 EP0143171 B1 EP 0143171B1 EP 84108889 A EP84108889 A EP 84108889A EP 84108889 A EP84108889 A EP 84108889A EP 0143171 B1 EP0143171 B1 EP 0143171B1
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EP
European Patent Office
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housing
outer housing
ion reflector
ion
negative
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EP84108889A
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Helmut Furchner
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Gesellschaft fur Ionentechnik Mbh
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Gesellschaft fur Ionentechnik Mbh
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T23/00Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere

Definitions

  • the invention relates to a device for generating ions with a plurality of high-voltage ionization peaks, which are accommodated in an electrically insulated outer housing which has an outlet for the ion current which is partially closed by a plate, with an electrically conductive ion reflector between the outer housing and the Ionization tips is arranged.
  • DE-A-2 044 287 it is known from DE-A-2 044 287 to surround the ionizing electrode set with a housing which is closed per se except for an annular gap, from which the ions emerge through the gap of only a few millimeters in width.
  • This publication also discloses a deflection electrode arranged in this housing, which, although the designation could suggest, that this is a reflector which amplifies the ion current. But this is not the case.
  • the deflection electrode in the subject of this document consists of a coat of paint or a film, and its sole purpose is to prevent the housing from charging. This auxiliary electrode also ensures that the ions that form at the electrode tips can only escape through this gap.
  • auxiliary electrode An actual amplification of the ion current is not possible with this so-called auxiliary electrode.
  • a construction has a relatively poor efficiency, measured in terms of the ion release per unit of time, especially since an antistatic and thus electrically conductive disc is formed on the inside and adjacent to the air gap, which, at the voltage of a few thousand volts, is a very strong deflection, if not at all causes an electrical breakdown.
  • the invention is therefore based on the object of developing a device outlined in the preamble of the main claim such that, above all, the ionic emission of the device per unit of time is perceptibly increased.
  • the invention is characterized in that the ion reflector is freely suspended in an outer housing and through which perforations with a perforation fraction of over 20% can flow freely, and in that the ion outlet is closed by an electrically non-conductive grid plate.
  • a reflector to a certain extent air-washed, is provided in order to drive the ions into space in large numbers by the electron wind. Similar to the electrostatic flocking, the step speed and thus also the quantity of negative ions is influenced by the ion reflector. Depending on whether there is a higher or lower negative voltage at the ion reflector, you can influence the ion current or adapt it to the room.
  • the ion reflector is formed by a housing which is connected to negative direct voltage and which is open in the outflow direction of the negative ions.
  • a U-shaped profile is expediently provided for the housing according to the invention. However, all other profiles can also be used, the only important thing is that the reflector acts to a certain extent to focus the negative ions in the outflow direction. It is also essential that the U-shaped profile of the reflector is perforated, with a perforation percentage of more than 20%.
  • the reflector In order to give the reflector a corresponding effectiveness, the reflector must be arranged in an insulating housing, this insulating outer housing preferably also having a U-shaped profile which is open in the outflow direction of the negative ions.
  • This outer housing also preferably has a perforation with a perforation component that is higher than that of the housing of the ion reflector.
  • the ionization tips are formed by needles, which are fastened on an electrically highly conductive, for example metallic, narrow band in a highly conductive manner perpendicular to the length of the band and project the band in an outstanding manner towards the open side of the ion reflector.
  • the ion reflector 1 is housed in the outer housing 2.
  • ionization peaks 3 are also present in the ion reflector, the outflow direction 4 of the negative ions being shown.
  • the ion reflector 1 is formed by a U-shaped profile 5, while the outer housing is formed by a U-shaped profile 6.
  • the ionization tips are present at the end of refined needles 7, 8. These needles 7, 8 are attached to the strips 9, 10 at appropriate intervals in an electrically conductive manner. As shown in FIGS. 1, 2 and 3, the strips 9, 10 are arranged at a parallel distance within the reflector, the ionization tips 3 projecting beyond the upper edge of the ion reflector 1.
  • the distance 12 between the belts 9, 10 is maintained by the clamping devices 15 arranged in the end covers 13, 14, which are only shown schematically, but penetrate the end covers 13, 14 via an insulator 16 and then by means of a counter screw which adjusts to the End caps supported, then tension the straps or lock in place.
  • the housing wall 17 continues and forms the housing for the DC voltage generator 18, which, as shown in FIG. 3, represents a continuation with regard to the profile of the ion generator.
  • the negative DC voltage 21 which is at the ionization tips is more negative than the negative DC voltage 22 which is at the reflector. This voltage is generated by a cascade circuit known per se.
  • Post insulators 23, 24 are used to fasten the ion reflector 1 within the U-shaped profile 6.
  • the sides of the U-profiles 5 and 6 which are open in the outflow direction 4 are covered by a grid plate 25 against accidental contact.
  • This grid plate 25, which is made of insulating material, is attached to elbows 26 which are connected to the U-shaped profile 6.
  • the distance 27 of the ionization tips is between 35-55 mm.
  • the distance 12 of the strips from each other is approximately 25 mm.
  • the tips have a spacing of approx. 35 to 55 mm in the longitudinal direction of the strips with these tension values.
  • the cascade circuit together with other high-voltage switching elements is cast in a housing 28.
  • This housing 28 is located under a cover 30 which is arranged in the plane of the grid plate 25.
  • a switch-on lamp 31 is provided in the cover 30.
  • a mains connection 32 then protrudes from this housing, a housing 34 accommodating the entire electrical arrangement. It should also be mentioned that the free length 33 of the tips is 15 to 25 mm.
  • the field of application of the invention includes all devices to electrically accelerate the emission of ions or to influence their quantity.

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ionen mit mehreren an Hochspannung liegenden lonisierungsspitzen, die in einem elektrisch isolierten Außengehäuse untergebracht sind, das einen teilweise von einer Platte verschlossenen Auslaß für den Ionenstrom hat, wobei ein elektrisch leitender lonenreflektor zwischen dem Außengehäuse und den lonisierungsspitzen angeordnet ist.
  • Ausgehend von bekannten Vorrichtungen, die zum Beispiel die lonisierungsspitzen als Strahlenkranz bei Lampenkörpern oder in anderer Form aufweisen und unter Vernachlässigung einer räumlichen Ausbreitung eine verhältnismäßig hohe Ionenkonzentration nur in unmittelbarer Nähe dieser lonenerzeuger haben, sind auch Vorrichtungen dieser Art bekannt, die durch Maßnahmen die erzeugten Ionen in eine bestimmte Richtung lenken.
  • So ist aus der DE-A-2 044 287 bekannt, den ionisierenden Elektrodensatz mit einem bis auf einen Ringspalt an sich geschlossenen Gehäuse zu umgeben, aus dem die Ionen durch den Spalt von nur wenigen Millimetern Breite austreten. Diese Druckschrift offenbart ferner eine in diesem Gehäuse angeordnete Ablenkelektrode, die zwar hinsichtlich der Bezeichnung darauf schließen lassen könnte, daß es sich hierbei um einen den Ionenstrom verstärkenden Reflektor handelt. Dies ist aber nicht so. Die Ablenkelektrode besteht beim Gegenstand dieser Druckschrift aus einem Farbanstrich oder einer Folie, und hat allein zur Aufgabe, die Aufladung des Gehäuses zu verhindern. Außerdem wird durch diese Hilfselektrode sichergestellt, daß die an den Elektrodenspitzen entstehenden Ionen nur durch diesen Spalt austreten können. Eine eigentliche Verstärkung des lonenstroms ist mit dieser sogenannten Hilfselektrode nicht möglich. Eine solche Konstruktion hat einen relativ schlechten Wirkungsgrad, gemessen an der lonenabgabe pro Zeiteinheit, zumal innen anschließend und benachbart dem Luftspalt eine antistatische und damit elektrisch leitfähige Scheibe ausgebildet ist, die bei der genannten Spannung von einigen 1000 Volt eine sehr starke Ablenkung, wenn nicht gar einen elektrischen Durchschlag bewirkt.
  • Mit diesem Stand der Technik stand somit an, einen lonenerzeuger so auszubilden, daß eine möglichst gleichmäßige lonendichte in einem Raum ereicht werden kann. Durch die ständige Erzeugung negativer Kleinionen in den Räumen stellt sich auch eine sehr günstige biologische Wirkung ein. Während positiv geladene Luftionen im wesentlichen aus geladener Kohlensäure bestehen, die das Reizhormon Serotin aus dem Gewebe freisetzt, sind negative Luftionen überwiegend geladener Sauerstoff, der durch Beeinflussung eines Ferments den Abbau des Serotonins beschleunigt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine im Oberbegriff des Hauptanspruchs umrissene Vorrichtung so weiterzubilden, daß vor allem die lonenabgabe der Vorrichtung pro Zeiteinheit fühlbar erhöht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der lonenreflektor frei in einem Außengehäuse aufgehängt und durch Perforation mit einem Perforationsanteil von über 20 % frei durchströmbar ist, und daß der lonenauslaß von einer elektrisch nicht leitfähigen Rasterplatte verschlossen ist.
  • Mit anderen Worten wird beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein gewissermaßen luftumspülter Reflektor vorgesehen, um die Ionen durch den Elektronenwind in grosser Anzahl in den Raum zu treiben. Ähnlich der elektrostatischen Beflockung, wird durch den lonenreflektor die Autrittsgeschwindigkeit und damit auch die Menge der negativen Ionen beeinflußt. Je nachdem, ob am lonenreflektor eine höhere oder niedrigere negative Spannung liegt, kann man dadurch den Ionenstrom beieinflussen bzw. diesen dem Raum anpassen.
  • Eine bevorzugte Ausführung besteht darin, daß der lonenreflektor von einem an negativer Gleichspannung liegenden Gehäuse gebildet wird, das in Abströmrichtung der negativen Ionen offen ist. Zweckmäßigerweise ist für das Gehäuse gemäß der Erfindung ein U-förmiges Profil vorgesehen. Jedoch lassen sich auch alle anderen Profile verwenden, wesentlich ist nur, daß der Reflektor gewissermaßen bündelnd für die negativen Ionen in Abströmrichtung wirkt. Wesentlich ist ferner, daß das U-förmige Profil des Reflektors perforiert ist, und zwar mit einem über 20 % liegenden Perforationsanteil.
  • Um den Reflektor eine entsprechende Wirksamkeit zu verleihen, muß der Reflektor in einem isolierenden Gehäuse angeordnet sein, wobei dieses isolierende Außengehäuse vorzugsweise ebenfalls ein U-förmiges Profil ausweist, das in Abströmrichtung der negativen lonen offen ist. Auch dieses Außengehäuse weist vorzugsweise eine Perforation mit einem Perforationsanteil auf, der höher als der des Gehäuses des lonenreflektors ist.
  • Diese verschiedenartigen Perforierungen dienen dazu, daß der lonenstrom, d.h. auch der Luftstrom, nicht behindert wird, wenn er durch das Gehäuse und den lonenreflektor strömt, und dabei an den lonisierungsspitzen, die von Nadeln gebildet sind, vorbeiströmt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsmöglichkeit wird darin gesehen, daß die lonisierungsspitzen von Nadeln gebildet sind, die auf einem elektrisch hochleitenden, zum Beispiel metallischen, schmalen Band gut leitend senkrecht zur Bandlänge und das Band nach der offenen Seite des lonenreflektors hin überragend befestigt sind.
  • Es ist schwierig, lonisierungsspitzen in richtiger Länge, richtigem Abstand vom Reflektor und vom Außengehäuse so anzubringen, daß eine gleichmäßige Ionisierung erfolgt. Mit Hilfe eines schmalen Bandes, auf dem diese Nadeln befestigt sind, läßt sich das fertigungstechnisch sehr einfach durchführen. Dabei wird dann dieses Band innerhalb des Reflektors gespannt, wobei zweckmäßigerweise zwei Bänder parallel zueinander angeordnet sind. Die Spannvorrichtungen, bei denen Klemmen oder Halterungen auf beiden Seiten das Band befestigen und diese Spannvorrichtungen dann mittels Gewinde und einer Kontermutter gespannt werden, sind zweckmäßig an den Stirnseiten des U-förmigen Außengehäuses angeordnet, und zwar in den Abschlußdeckeln dieser Stirnseiten. Um eine kompakte Ausführung zu erreichen, ist es wichtig, daß auch ein Gleichspannungsgenerator zugeordnet in einem Gehäuse untergebracht ist, das auch die weiteren spannungsführenden Teile aufnimmt. In der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung sind dazu noch weitere erfindungswesentliche Merkmale offenbarend angegeben.
  • In den Zeichnungen zeigt:
    • Figur 1 einen Schnitt längs der Linie I-I der Figur 2;
    • Figur 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Figur 1;
    • Figur 3 eine Draufsicht auf die Figur 1;
    • Figur 4 perspektivisch das gesamte Gerät.
  • Es wird betont, daß die Zeichnungen nur schematisch sind und nur die wichtigsten Teile wiedergeben.
  • In der Figur 1 ist der lonenreflektor 1 im Außengehäuse 2 untergebracht. Im lonenreflektor sind außerdem noch lonisierungsspitzen 3, wobei die Abströmrichtung 4 der negativen Ionen dargestellt ist. Der lonenreflektor 1 wird von einem U-förmigen Profil 5 gebildet, während das Außengehäuse von einem U-förmigen Profil 6 gebildet wird. Die lonisierungsspitzen sind am Ende von veredelten Nadeln 7, 8 vorhanden. Diese Nadeln 7, 8 sind in entsprechenden Abständen auf den Bändern 9, 10 elektrischleitend befestigt. Die Bänder 9, 10 sind,wie die Figuren 1, 2 und 3 zeigen, in parallelem Abstand innerhalb des Reflektors angeordnet, wobei die lonisierungsspitzen 3 die Oberkante des lonenreflektors 1 überragen. Der Abstand 12 zwischen den Bändern 9, 10 wird aufrechterhalten durch die in den Abschlußdeckeln 13, 14 angeordneten Spannvorrichtungen 15, die nur schematisch dargestellt sind, aber über einen Isolator 16 die Abschlußdeckel 13, 14 durchdringen und dann mittels einer Gegenschraube, die sich an den Abschlußdeckeln abstützt, dann die Bänder spannen bzw. in ihrer Lage arretieren. Die Gehäusewand 17 setzt sich weiter fort und bildet das Gehäuse für den Gleichspannungsgenerator 18, der wie die Figur 3 zeigt, eine Fortsetzung hinsichtlich des Profils des lonenerzeugers darstellt. Die negative Gleichspannung 21, die an den lonisierungsspitzen liegt, ist höher negativ als die negative Gleichspannung 22, die am Reflektor liegt. Diese Spannung wird durch eine an sich bekannte Kaskadenschaltung erzeugt. Stützisolatoren 23, 24 dienen der Befestigung des lonenreflektors 1 innerhalb des U-förmigen Profiles 6. Die in Abströmrichtung 4 offenen Seiten der U-Profile 5 und 6 werden durch eine Rasterplatte 25 gegen zufälliges Berühren abgedeckt. Diese Rasterplatte 25, die aus isolierendem Werkstoff hergestellt ist, ist auf Abkröpfungen 26 befestigt, die mit dem U-förmigen Profil 6 verbunden sind. Der Abstand 27 der lonisierungsspitzen liegt zwischen 35 - 55 mm. Der Abstand 12 der Bänder voneinander beträgt ca. 25 mm. Diese Abstände sind zweckmässig, wenn der lonenreflektor an 5000 bis 6000 Volt negativer Gleichspannung liegt und die lonisierungsspitzen 3 an einer negativen Gleichspannung zwischen 8000 und 9000 Volt liegen.
  • Die Spitzen haben in Längsrichtung der Bänder bei diesen Spannungsgrößen einen Abstand von ca. 35 bis 55 mm.
  • Die Kaskadenschaltung zusammen mit anderen hochspannungsführenden Schaltelementen ist in einem Gehäuse 28 eingegossen. Dieses Gehäuse 28 liegt unter einer Abdeckung 30, die in Ebene der Rasterplatte 25 angeordnet ist. In der Abdeckung 30 ist eine Einschaltlampe 31 vorgesehen. Aus diesem Gehäuse ragt dann ein Netzanschluß 32, wobei ein Gehäuse 34 die ganze elektrische Anordnung aufnimmt. Zu erwähnen wäre noch, daß die freie Länge 33 der Spitzen 15 bis 25 mm aufweist.
  • Nicht dargestellt sind Möglichkeiten, um mittels Potentiometern die Spannungsverhältnisse der negativen Gleichspannungen 21, 22 zu regeln. Möglicherweise wird nur die am Reflektor liegende Gleichspannung 22 geregelt, falls man sich hier bestimmten Räumen anpassen will, wenn eine gewisse Dichte erreicht werden soll. Es ist selbstverständlich, daß die durch den Reflektor beschleunigten Ionen in größerer Zahl austreten, je wirksamer der Reflektor ist.
  • Als Anwendungsgebiet der Erfindung sind alle Vorrichtungen zu bezeichnen, um elektrisch den Austritt von Ionen zu beschleunigen bzw. deren Menge zu beeinflussen.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Ionen mit mehreren an Hochspannung liegenden lonisierungsspitzen (3), die in einem elektrisch isolierten Außengehäuse (2) untergebracht sind, das einen teilweise von einer Platte verschlosse nen Auslaß für einen Ionenstrom hat, wobei ein elektrisch leitender lonenreflektor (1) zwischen dem Außengehäuse (2) und den lonisierungsspitzen (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der lonenreflektor (1) frei im Außengehäuse (2) aufgehängt und durch Perforation mit einem Perforationsanteil von über 20 % frei durchströmbar ist, und daß der lonenauslaß von einer elektrisch nicht leitfähigen Rasterplatte (25) verschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lonenreflektor (1) von einem an negativer Gleichspannung liegenden Gehäuse gebildet wird, das in Abströmrichtung (4) der negativen Ionen offen ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Ionenreflektor (1) bildende Gehäuse ein U-förmiges Profil (5) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Außengehäuse (2) ein U-förmiges Profil (6) aufweist, das in Abströmrichtung (4) der negativen Ionen offen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Außengehäuse (2) eine Perforation mit einem Perforationsanteil aufweist, der höher als der des Gehäuses (5) des lonenreflektors (1) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lonisierungsspitzen (3) von Nadeln (7, 8) gebildet sind, die auf einem elektrisch hochleitenden, zum Beispiel metallischen, schmalen Band (9, 10) gut leitend senkrecht zur Bandlänge und das Band (9, 10) nach der offenen Seite des lonenreflektors (1) hin überragend befestigt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (9, 10) ein Kupferband an 3000 - 10000 Volt negativer Gleichspannung (11) liegend ist, welches im Abstand von den Wänden des lonenreflektors (1) isoliert vom Außengehäuse (2) parallel zu dessen Seitenflächen gespannt ist, wobei die lonisierungsspitzen (3) den lonenreflektor (1) überragen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand (12) voneinander zwei Bänder (9, 10) mit daran befestigten lonisierungsspitzen (3) vorhanden sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten des U-förmigen Außengehäuses (6) von Anschlußdeckeln (13, 14) gebildet sind, von denen der eine eine Spannvorrichtung (15) mit Isolator (16) für die Bänder (9, 10) aufweist, und der andere neben dieser Spannvorrichtung mit Isolator gleichzeitig als Gehäusewand (17) für einen Gleichspannungsgenerator (18) dient.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (34) des Gleichspannungsgenerators (18) anschließend der Stirnwand (14) des Außengehäuses (6) angeordnet ist, wobei sich die Wände (19, 20) des Außengehäuses (6) über das Generatorgehäuse hin erstrecken.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Abdeckung (30) des Gehäuses (34) ein weiteres Gehäuse (28) angeordnet ist, das eine Kaskadenschaltung als Teil des Gleichspannungsgerators (18) zusammen mit anderen hochspannungsführenden Schaltelementen eingegossen aufnimmt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (30) des Gehäuses (34) des Gleichspannungsgenerators (18) in der Ebene der Rasterplatte (25) liegt und eine Einschaltanzeige (31), zum Beispiel in Form einer Lichtquelle, aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der lonenreflektor (1) an einer negativen Gleichspannung (22) zwischen 5000 und 6000 Volt und die lonisierungsspitzen (3) an einer negetiven Gleichspannung (21) von 8000 bis 9000 Volt liegt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Gleichspannung (22) des lonenreflektors (1) geringer ist als die, die an den im lonenreflektor (1) angeordneten lonisierungsspitzen (3) anliegt.
15. Vorrichtung nash Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung (22) des lonenreflektors (1) regelbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige U-förmige Gehäuse (5) des lonenreflektors (1) isolierend über Stützisolatoren (23, 24) am Außengehäuse (2) befestigt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch nicht leitfähige Abdeckgitter in Form einer elektrisch hochisolierenden Rasterplatte (25) auf Abkröpfungen (26) des U-Profils (6) des Außengehäuses (2) befestigt ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die lonisierungsspitzen (3) in einem Abstand (29) von 25 bis 55 mm angeordnet sind, eine freie Länge (33) von 15 bis 25 mm aufweisen, und die parallelen Bänder einen Abstand (12) von ca. 25 mm voneinander haben.
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