RU2135227C1 - Aeroionizer - Google Patents

Abstract

FIELD: a hygienic means, in particular, devices for generation of negative- charged light aerons, and devices for air cleaning, applicable in every-day life, medicine, industry, cattle-breeding, poultry forming and other branches of human activities. SUBSTANCE: aeroionizer has a corona-forming electrode and a high- voltage converter mounted in a dielectric casing. The casing is furnished with a connector by means of which the corona- forming electrode is fastened to the casing. The electrode via the connector and a current-limiting resistor is connected to the negative output pole of the high-voltage converter. The positive output pole has a conductive coupling with the power mains. The casing interior is completely sealed by dielectric compound. The corona-forming electrode is made in the form of dandelion. One end of the electrode base is furnished with a mating part of the connector, and attached to the other end are sections of conductor having an electric contact with it and forming a corolla. The electrode base and the conductors forming the corolla are clad by a layer of dielectric (except for the corona-forming conductors). EFFECT: enhanced electric safety, simplified assembly, reduced volume and mass of the whole aeroionizer. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам гигиенического назначения, в частности к устройствам получения отрицательно заряженных легких аэроионов и устройствам очистки воздуха. Может быть использовано в быту, медицине, промышленности, животноводстве, птицеводстве и других областях деятельности человека. The invention relates to devices for hygienic purposes, in particular to devices for producing negatively charged light air ions and air purification devices. It can be used in everyday life, medicine, industry, livestock, poultry and other areas of human activity.

Известны аэроионизаторы, вырабатывающие отрицательно заряженные ионы воздуха по методу А.П. Чижевского. Такие приборы содержат высоковольтный источник постоянного напряжения величиной несколько десятков киловольт и коронирующий электрод, как правило игольчатого типа. Коронирующий электрод соединен с отрицательным полюсом высоковольтного источника проводом с высоковольтной изоляцией, а положительный полюс источника обычно связан с заземляющей шиной или промышленной питающей сетью. Существует ряд модификаций подобных устройств. Known aeroionizers that produce negatively charged air ions by the method of A.P. Chizhevsky. Such devices contain a high-voltage source of constant voltage of a few tens of kilovolts and a corona electrode, usually needle-type. The corona electrode is connected to the negative pole of the high-voltage source by a wire with high-voltage insulation, and the positive pole of the source is usually connected to the grounding bus or industrial power supply network. There are a number of modifications of such devices.

Наиболее близким к заявляемому устройству является ионизатор воздуха (патент РФ N 2014851, кл. A 61 N 1/44, публ. 1994 г.), включающий в себя высоковольтный преобразователь, смонтированный в диэлектрическом корпусе, и коронирующий электрод. Последний соединен с отрицательным выходным полюсом высоковольтного преобразователя, а его положительный выходной полюс соединен с одним из проводов питающей промышленной сети. Closest to the claimed device is an air ionizer (RF patent N 2014851, class A 61 N 1/44, publ. 1994), which includes a high voltage converter mounted in a dielectric housing, and a corona electrode. The latter is connected to the negative output pole of the high-voltage converter, and its positive output pole is connected to one of the wires of the supply industrial network.

Отмеченный прототип обладает типичным недостатками "люстры Чижевского": необходимость отдельного крепления коронирующего электрода (люстры) и соединение его высоковольтным проводом с блоком высоковольтного преобразователя. Такая конструкция ограничивает возможности дизайнерских решений и делает неудобным применение ионизатора в быту. В рассматриваемом ионизаторе нет ограничителя тока в цепи коронирующего электрода. Непреднамеренное прикосновение к нему человека или животного может привести к поражению электрическим током, а случайное прикосновение электрода к металлическим заземленным трубам, проводам или другим предметам приведет к выходу ионизатора из строя. Неудобно и санитарное обслуживание прототипа, связанное с необходимостью периодически удалять грязь с коронирующего электрода и высоковольтного провода, активно принимающих ее на себя. The noted prototype has the typical disadvantages of the Chizhevsky chandelier: the need for a separate mounting of the corona electrode (chandelier) and its connection with a high-voltage wire to the high-voltage converter unit. Such a design limits the possibilities of design decisions and makes the use of an ionizer inconvenient in everyday life. In the ionizer under consideration there is no current limiter in the circuit of the corona electrode. Inadvertent contact with a person or animal can lead to electric shock, and accidental contact of the electrode with metal grounded pipes, wires or other objects will lead to the failure of the ionizer. Inconvenient and sanitary maintenance of the prototype, associated with the need to periodically remove dirt from the corona electrode and high-voltage wire, actively taking it upon themselves.

Отмеченных недостатков во многом лишен предлагаемый аэроионизатор. Его потребительские качества значительно улучшены благодаря тому, что минимизированы объем и масса всего устройства в целом без уменьшения производительности по ионам, которая может быть не ниже, чем у классической люстры Чижевского. The noted shortcomings are largely devoid of the proposed aeroionizer. Its consumer qualities are significantly improved due to the fact that the volume and mass of the entire device as a whole are minimized without reducing the ion performance, which can be no lower than that of the classical Chizhevsky chandelier.

Достигнуто это тем, что корпус 1 (см. фиг. 1) высоковольтного преобразователя и коронирующий электрод 2, в отличие от прототипа, конструктивно объединены в одно целое посредством разъема 3, которым оснащены корпус (полуразъем 3a) и коронирующий электрод (полуразъем 3б). Использование разъема позволяет легко собирать и разбирать прибор для необходимой транспортировки или санитарной обработки. Уменьшение габаритов корпуса достигнуто благодаря тому, что он выполнен из диэлектрика, схема минимизирована по числу компонентов и занимаемому объему, и внутренний объем корпуса вместе с электронной схемой полностью герметизирован диэлектрическим компаундом. Герметизация корпуса не только предотвращает внутренние пробои в высоковольтном преобразователе, но и позволяет легко проводить периодическую дезинфекцию прибора с помощью моющих растворов, что важно не только для медицинских учреждений, но и в быту. This is achieved by the fact that the housing 1 (see Fig. 1) of the high-voltage converter and the corona electrode 2, unlike the prototype, are structurally integrated into one by the connector 3, which are equipped with a housing (half connector 3a) and a corona electrode (half connector 3b). Using the connector makes it easy to assemble and disassemble the device for the necessary transportation or sanitation. The reduction in the dimensions of the case is achieved due to the fact that it is made of a dielectric, the circuit is minimized in terms of the number of components and the occupied volume, and the internal volume of the case together with the electronic circuit is completely sealed with a dielectric compound. Sealing the case not only prevents internal breakdowns in the high-voltage converter, but also makes it easy to periodically disinfect the device using washing solutions, which is important not only for medical institutions, but also in everyday life.

Коронирующий электрод предлагаемого аэроионизатора выполнен в форме одуванчика (см. чертеж) и имеет основание 2a, один конец которого снабжен ответной частью разъема 3б, а к противоположному концу основания прикреплены отрезки проводников 2б, образующие венчик. Для уменьшения образования озона и окислов азота, а также предотвращения электрических пробоев по корпусу прибора целесообразно делать высоту основания не менее 100 мм при потенциале электрода 20 кВ и более. The corona electrode of the proposed aeroionizer is made in the form of a dandelion (see drawing) and has a base 2a, one end of which is equipped with a mating connector 3b, and segments of conductors 2b forming a whisk are attached to the opposite end of the base. To reduce the formation of ozone and nitrogen oxides, as well as to prevent electrical breakdowns in the device case, it is advisable to make a base height of at least 100 mm with an electrode potential of 20 kV or more.

Количество проводников в электроде целесообразно выбирать таким, чтобы расстояние между соседними свободными концами при равномерном расположении проводников в пространстве было не менее 40 мм. В противном случае эффективность электронной эмиссии с концов проводников падает. Расчет показывает, что число проводников N при равномерном размещении их в полусфере, исходя из оговоренного условия, связано в их длиной l (в см) следующим соотношением

Для повышения эмиссионной способности коронирующего электрода, предотвращения коррозии его элементов, придания ему лучшего декоративного вида основание электрода 2а и проводники 2б (кроме их коронирующих торцов) плакированы слоем диэлектрика. В декоративных целях могут быть использованы проводники с разноцветным диэлектрическим покрытием (изоляцией).It is advisable to choose the number of conductors in the electrode so that the distance between adjacent free ends with a uniform arrangement of conductors in space is at least 40 mm. Otherwise, the efficiency of electron emission from the ends of the conductors decreases. The calculation shows that the number of conductors N when they are evenly placed in the hemisphere, based on the stipulated condition, is related in their length l (in cm) by the following relation

To increase the emissivity of the corona electrode, to prevent corrosion of its elements, to give it a better decorative appearance, the base of the electrode 2a and conductors 2b (except for their corona ends) are clad with a dielectric layer. For decorative purposes, conductors with multi-colored dielectric coating (insulation) can be used.

Для ограничения тока короткого замыкания через электрод, выходной отрицательный полюс высоковольтного преобразователя соединен с разъемом на корпусе через токоограничивающий резистор. To limit the short circuit current through the electrode, the output negative pole of the high-voltage converter is connected to the connector on the housing through a current-limiting resistor.

При необходимости повышения производительности по ионам корпус высоковольтного преобразователя может быть оснащен несколькими разъемами, в которых закрепляется соответствующее число электродов. Такое конструктивное решение наиболее целесообразно для помещений больших объемов с вариантом подвески ионизатора к потолку. При этом корпус преобразователя может быть выполнен в форме шара, цилиндра, либо иметь другое дизайнерское решение. If it is necessary to increase the ion efficiency, the housing of the high-voltage converter can be equipped with several connectors in which the corresponding number of electrodes is fixed. Such a constructive solution is most appropriate for large volumes with the option of suspending the ionizer to the ceiling. In this case, the converter housing can be made in the form of a ball, a cylinder, or have another design solution.

Работа аэроионизатора происходит следующим образом. При подключении прибора с помощью питающего шнура к сети начинает работать высоковольтный преобразователь, преобразующий напряжение питающей сети в постоянное напряжение величиной несколько десятков киловольт. Поскольку положительный выходной полюс преобразователя связан с питающей сетью и, следовательно, с землей, а отрицательный выходной полюс соединен с коронирующим электродом, на концах его проводников создается очень сильное электрическое поле и возникает коронный разряд постоянного тока. Образующиеся в процессе разряда свободные электроны уносятся электрическим полем от концов проволочного электрода в окружающее пространство и там, прилипая к молекулам воздуха, создают отрицательные аэроионы. The work of the air ionizer is as follows. When the device is connected using the supply cord to the network, a high-voltage converter starts to work, converting the voltage of the supply network to a constant voltage of several tens of kilovolts. Since the positive output pole of the converter is connected to the supply network and, therefore, to the ground, and the negative output pole is connected to the corona electrode, a very strong electric field is created at the ends of its conductors and a corona discharge of direct current is generated. Free electrons formed during the discharge are carried away by the electric field from the ends of the wire electrode into the surrounding space and there, sticking to air molecules, they create negative air ions.

При наличии в воздухе посторонних микрочастиц (пыль, дым и т.п.) аэроионы налипают на них, заряжая эти частицы, и последние, в свою очередь, под действием электрического поля осаждаются на ближайшую к прибору поверхность. Таким образом прибор работает как электрический фильтр, очищая воздух от загрязняющих микрочастиц. По этой причине, для предохранения стены или другой поверхности от загрязнения, целесообразно размещать прибор на тканом, бумажном или ином полотне площадью 1...2 кв.м, которое по мере загрязнения можно заменять. In the presence of extraneous microparticles in the air (dust, smoke, etc.), aeroions stick to them, charging these particles, and the latter, in turn, are deposited on the surface closest to the device under the influence of an electric field. Thus, the device works like an electric filter, purifying the air of contaminating microparticles. For this reason, to protect the wall or other surface from contamination, it is advisable to place the device on a fabric, paper or other cloth with an area of 1 ... 2 square meters, which can be replaced as it becomes dirty.

Автором был изготовлен ряд аэроионизаторов, названных "Корсан", с потенциалом электрода 25, 30, 35, 40, 45 и 50 кВ. Все приборы были выполнены в пластмассовых корпусах с габаритами не более 120х85х35 мм. Корпуса были снабжены петлей для удобства подвески прибора на стене, и залиты диэлектрическим компаундом. Общая масса ионизатора вместе с электродом и шнуром питания не превышала 550 г. The author has made a number of aeroionizers, called "Korsan", with an electrode potential of 25, 30, 35, 40, 45 and 50 kV. All devices were made in plastic cases with dimensions of not more than 120x85x35 mm. The cases were equipped with a loop for the convenience of hanging the device on the wall, and filled with a dielectric compound. The total mass of the ionizer along with the electrode and the power cord did not exceed 550 g.

В коронирующем электроде были использованы 40 одножильных изолированных проводов, применяемых в кабелях связи. Длина проводников равнялась 120 мм, а высота основания электрода составляла 200 мм. В схеме высоковольтного преобразователя использовался автогенератор на одном транзисторе, работающий на частоте около 80 кГц, высоковольтный трансформатор и диодный умножитель напряжения. В цепи электрода использовались токоограничивающие резисторы сопротивлением 100. ..150 МОм. Питание преобразователя осуществлялось через мостовой выпрямитель от сети переменного тока напряжением 220 В без использования силового трансформатора. Мощность, потребляемая от сети, для всех приборов не превышала 5 Вт. In the corona electrode, 40 single-core insulated wires used in communication cables were used. The length of the conductors was 120 mm, and the height of the base of the electrode was 200 mm. The circuit of the high-voltage converter used a single-transistor oscillator operating at a frequency of about 80 kHz, a high-voltage transformer and a diode voltage multiplier. In the electrode circuit, current-limiting resistors with a resistance of 100. ..150 MΩ were used. The converter was powered through a bridge rectifier from an alternating current network of 220 V without the use of a power transformer. The power consumed by the network for all devices did not exceed 5 watts.

Измерения ионного тока для указанного выше ряда ионизаторов, закрепляемых на стене, дали соответственно следующие значения: 4; 5; 7; 10; 12,5 и 15 мкА. Ток короткого замыкания электрода на заземляющую шину для всех приборов не превышал 300 мкА, что гарантирует безопасность для людей и обеспечивает сохранность приборов при случайных контактах электрода с различными металлическими предметами. Measurements of the ion current for the above series of ionizers mounted on the wall gave respectively the following values: 4; 5; 7; ten; 12.5 and 15 μA. The short circuit current of the electrode to the grounding bus for all devices did not exceed 300 μA, which guarantees safety for people and ensures the safety of devices in case of accidental contacts of the electrode with various metal objects.

Claims (3)

1. Аэроионизатор, содержащий коронирующий электрод и диэлектрический корпус с вмонтированным в него преобразователем напряжения питающей сети в высоковольтное постоянное напряжение, положительный выходной полюс которого гальванически связан с питающей сетью, отличающийся тем, что корпус оснащен разъемом, посредством которого к корпусу крепится коронирующий электрод и который соединен через резистор с отрицательным выходным полюсом высоковольтного преобразователя, а внутренней объем корпуса герметизирован диэлектрическим компаундом. 1. Aeroionizer containing a corona electrode and a dielectric housing with a converter for supply voltage to a high voltage constant voltage integrated therein, the positive output pole of which is galvanically connected to the supply network, characterized in that the housing is equipped with a connector through which the corona electrode is attached to the housing and which connected through a resistor to the negative output pole of the high-voltage converter, and the internal volume of the housing is sealed by a dielectric compound th. 2. Аэроионизатор по п. 1, отличающийся тем, что коронирующий электрод имеет форму одуванчика, один конец основания которого снабжен ответной частью разъема, а к другому концу основания прикреплены отрезки проводников, имеющие с ним электрический контакт и образующие венчик. 2. The aeroionizer according to claim 1, characterized in that the corona electrode has the shape of a dandelion, one end of the base of which is provided with a mating connector, and segments of conductors having electrical contact with it and forming a whisk are attached to the other end of the base. 3. Аэроионизатор по п.2, отличающийся тем, что основание и отрезки проводников, кроме их коронирующих торцов, плакированы слоем диэлектрика. 3. Aeroionizer according to claim 2, characterized in that the base and the segments of the conductors, in addition to their corona ends, are clad with a dielectric layer.