ИОНИЗАТОР ВОЗДУХА Российский патент 1997 года по МПК H01T23/00 

Изобретение относится к ионизации воздуха методом электроионизации и может быть широко использовано в быту, медицине и т.п.

Известны устройства для ионизации воздуха, каждое из которых содержит Z-образный электрод, размещенный на держателе с возможностью вращения вокруг своей оси и электрически соединенный с источником высокого напряжения. Известные устройства работают следующим образом. При включении источника высокого напряжения с заостренных концов электрода стекают электроны, в результате чего электрод начинает вращаться, а воздух в помещении ионизируется [1,2]
При использовании известных устройств не представляется возможным решить задачу поддержания заданной производительности в условиях изменения окружающей среды.

Под производительностью ионизатора автор понимает количество аэроионов, генерируемых ионизатором в единицу времени. По мнению автора, производительность ионизатора его основная выходная характеристика.

Известно устройство для ионизации воздуха патент России N 2019207, кл. A 61 N 1/44, опублик. 15.09.94 г, содержащее излучатель аэроионов, источник питания, блок управления, датчик концентрации аэроионов. Датчик концентрации аэроионов соединен с блоком управления, который, в свою очередь, соединен с источником питания. Источник питания соединен с излучателем аэроионов.

В этом устройстве решается задача поддержания заданной концентрации аэроионов путем изменения напряжения источника питания ионизатора, то есть изменения производительности. Так, если концентрация аэроионов, например, в некоторой точке превысила заданную, напряжение источника питания уменьшается, что снижает количество генерируемых аэроионов и наоборот, при снижении концентрации аэроионов напряжение источника питания повышается.

Однако известное устройство имеет низкую достоверность измерения концентрации в помещении, поскольку информация с концентрации аэроионов "считывается" только в одной точке, где расположен датчик.

Наиболее близким на известных аналогов является устройство для ионизации газовой среды, содержащее Z-образный электрод с заостренными концами, размещенный на стержневом держателе с возможностью вращения вокруг своей оси и подключенный к выводу источника высокого напряжения [3]
При включении источника высокого напряжения с заостренных концов электрода стекают электроны, в результате чего электрод начинает вращаться, а воздух ионизируется.

Следует отметить, что при использовании известного устройства не представляется возможным поддерживать производительность ионизатора на заданном уровне в условиях изменяющейся окружающей среды и тем самым обеспечивать заданную концентрацию аэроионов.

Задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является создание ионизатора воздуха, в котором можно поддерживать производительность на заданном уровне в условиях изменяющейся окружающей среды (концентрации аэроионов).

Другим техническим результатом является расширение арсенала технических средств для ионизации воздуха.

Поставленная задача решается тем, что в ионизатор воздуха, содержащий электрод, размещенный на держателе, имеющий возможность вращения вокруг своей оси и выполненный с испускающими электроны элементами, расположенными на расстоянии от упомянутой оси и закрепленными на электроде таким образом, чтобы при испускании электронов создавался вращающий момент, при этом электрод соединен с источником высокого напряжения, дополнительно введены последовательно соединенные датчик вращения, измеритель скорости вращения и блок управления, выход которого соединен со входом источника высокого напряжения. Вход датчика вращения связан с электродом или его держателем, а источник высокого напряжения выполнен управляемым.

Анализ общедоступных источников информации показывает, что предложенное техническое решение неизвестно из уровня техники, что доказывает соответствие этого решения критерию "новизна".

Причинно-следственная связь между предлагаемой совокупностью отличительных признаков и достигаемыми техническими результатами, по мнению автора, неизвестна из уровня техники, что доказывает соответствие заявляемого технического решения критерию "изобретательный уровень".

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого ионизатора; на фиг.2 пример конкретного выполнения ионизатора.

Ионизатор воздуха (см. фиг.1) содержит электрод 1, размещенный на держателе 2, и имеющий возможность вращения вокруг своей оси. На электроде 1 выполнены испускающие электроны элементы 3, которые расположены на расстоянии от упомянутой оси вращения и закреплены на электроде 1 таким образом, чтобы при испускании электронов создавался вращающий момент, то есть силы отдачи, возникающие при испускании электронов должны быть направлены в противоположные стороны и должны иметь плечо относительно оси вращения. Электрод 1 связан с датчиком вращения 4, выход которого соединен со входом измерителя скорости вращения 5, выход которого соединен со входом блока управления 6, выход которого соединен со входом управляемого источника высокого напряжения 7, выход которого соединен с электродом 1.

Пример конкретного выполнения предлагаемого устройства представлен на фиг. 2. Электрод выполнен Z образной формы, а может быть выполнен в виде крыльчатки [2] Следует отметить, что электрод 1 может иметь и другую форму, главное условие, чтобы она обеспечивала возможность вращения, в результате испускания электронов. Электрод 1 жестко закреплен на держателе 2 (см. фиг. 1,2). В этом случае держатель выполняется из электропроводящего материала. Электрод 1 может быть установлен и подвижно относительно держателя 2 [1] В качестве датчика вращения 4 используется магнитный датчик, содержащий геркон 8 и магнит 9, при этом магнит 9 неподвижно закреплен на держателе 2, а геркон 8 на некотором расстоянии от вращающегося магнита 8. Конструкция и принцип работы этого датчика подробно описаны в журнале "Радио" 1977 г. N2, стр. 49. В качестве датчика вращения 4 может быть использован любой известный и предназначенный для этого датчик. В качестве измерителя скорости вращения 5 применен тахометр, принцип работы которого и схема приведены в книге Шило В. П. Функциональные аналоговые интегральные микросхемы. М. Радио и связь, 1982, с. 88. Следует отметить, что измерять скорость вращения электрода 1 можно и другими измерителями скорости вращения (см. книгу Орнатский П.П. Автоматические измерители и приборы, издание четвертое, Киев: Высшая школа, 1980 г, стр.400). Блок управления 6 и управляемый источник высокого напряжения 7 выполнены из известных элементов по известным правилам. Напряжение на электрод 1 подается от источника высокого напряжения через скользящий контакт держателя 2, который в этом случае выполняется электропроводящем.

Предлагаемый ионизатор воздуха работает следующим образом. При подаче необходимого отрицательного напряжения от источника высокого напряжения 7 на электрод 1, с его испускающих элементов 3 начинают стекать электроны, создавая силы отдачи. Поскольку электрод 1 имеет возможность вращения испускающие электроны элементы 3 расположены на некотором расстоянии от оси вращения, от действия сил отдачи возникает вращающий момент, заставляющий электрод 1 вращаться. Стекающие электроны образуют отрицательные аэроионы, которые под действием сил электрического поля (в основном) дрейфуют (двигаются) в направлении окружающих предметов, создавая так называемый объемный заряд (концентрацию аэроионов). Воздух в помещении ионизируется.

В зависимости от изменяющихся условий окружающей среды образовавшиеся аэроионы могут либо удаляться из разрядного промежутка (расстояние между электродом ионизатора и окружающими предметами), либо накапливаться в этом промежутке, создавая определенные концентрации аэроионов или по-другому объемный заряд. Суммарное поле этого заряда влияет на испускание последующих электронов, а следовательно, и на образование аэроионов. Количество испускаемых электродом 1 электронов изменяется в зависимости от объемного заряда, чем он больше, тем меньше электронов испускает электрод 1 и наоборот, чем меньше объемный заряд, тем большее количество электронов испускается. Соответственно изменяется скорость вращения уменьшается и наоборот при уменьшении объемного заряда скорость вращения электрода 1 увеличивается.

Таким образом возникает возможность автоматически (без участия человека) поддерживать требуемую величину объемного заряда (концентрацию аэроионов) в помещении, измеряя скорость вращения электрода 1, и управлять величиной отрицательного напряжения источника высокого напряжения, с учетом информации о скорости вращения электрода.

Следует отметить, что информация об изменении объемного заряда в помещении (концентрации аэроионов) "считывается" не в одной точке, как в аналоге патент России N 2019207, а уже в пределах угла обзора (сканирования) вращающегося электрода, который в общем случае в плоскости вращения составляет 2π Это, по мнению автора, повышает достоверность полученной информации.

Вышеописанный принцип реализуется предлагаемым устройством. Ионизатор воздуха (см. фиг. 1,2) имеет свою производительность, которая определяется как способность производить (генерировать) определенное количество аэроионов в единицу времени. Этой производительности соответствует определенное значение угловой скорости вращения электрода 1, например w_o Процесс поддержания требуемого объемного заряда (концентрации аэроионов) в помещении посредством регулирования производительности выглядит следующим образом. При изменении объемного заряда (например, вследствие изменения параметров окружающей среды, вошел человек и т.п.) изменяется скорость вращения электрода 1 ω_o на величину Δω датчик вращения 4 фиксирует изменение скорости и подает электрический сигнал, пропорциональный этому изменению на измеритель скорости вращения 5 (тахометр). Отсюда напряжение, пропорциональное w_вр = ω_o + Δω подается на блок управления 6, который вырабатывает управляющий сигнал для источника высокого напряжения 7. Напряжение источника высокого напряжения измеряется, что приводит к изменению тока в цепи электрода 1, а следовательно, к изменению количества истекающих электронов и возврату значения скорости вращения электрода 1 к ω_o
Величину производительности каждого ионизатора воздуха можно рассчитывать известным способом (см. Чижевский А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве, М. Стройиздат, 1989 г. стр. 104). А, если есть необходимость измерять производительность в процессе работы ионизатора воздуха, то это можно довольно просто осуществить, установив зависимость между производительностью ионизатора и скоростью вращения электрода градуировкой, которая является обычным приемом для приборов такого типа.

Сущность изобретения: ионизатор воздуха, содержит электрод, размещенный на держателе, имеющий возможность вращения вокруг своей оси и выполненный с испускающими электроны элементами, расположенными на расстоянии от упомянутой оси и закрепленными на электроде таким образом, чтобы при испускании электронов создавался вращающий момент, при этом электрод соединен с источником высокого напряжения, дополнительно введены последовательно соединенные датчик вращения, измеритель скорости вращения и блок управления, выход которого соединен со входом источника высокого напряжения. Вход датчика вращения связан с электродом или его держателем, а источник высокого напряжения выполнен управляемым. 2 ил.

Ионизатор воздуха, содержащий электрод, размещенный на держателе, имеющий возможность вращения вокруг своей оси и выполненный с испускающими электроны элементами, расположенными на расстоянии от упомянутой оси и закрепленными на электроде таким образом, чтобы при испускании электронов создавался вращающий момент, при этом электрод соединен с источником высокого напряжения, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные датчик вращения, измеритель скорости вращения и блок управления, выход которого соединен с входом источника высокого напряжения, вход датчика вращения связан с электродом или его держателем, а источник высокого напряжения выполнен управляемым.