УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА Российский патент 2002 года по МПК F24F3/16 

Изобретение относится к области обогащения воздуха отрицательными ионами и озоном и может быть использовано в условиях искусственного климата, в частности для озонирования воздуха с регулируемым содержанием в нем окислов азота.

Известно устройство для ионизации воздуха, содержащее корпус, внутри которого расположены ионизирующие электроды в виде игл, и диафрагму в виде сетки, в узлах которой расположены игольчатые электроды (см. АС 1726918, МПК F 24 F 3/16).

Недостатком является сложность конструкции и необходимость нагнетающих устройств, а также отсутствие регулирования концентрации ионов.

Известно также устройство для ионизации воздуха, включающее корпус, диафрагму и два ионизирующих игольчатых электрода, расположенных по обе стороны от диафрагмы и подключенных к разным полюсам источника высокого напряжения (см. АС 1283498, МПК F 24 F 3/16).

Это устройство имеет более простую конструкцию, но в нем ограничена производительность ионов из-за ограничения области существования коронного разряда.

Известен ионизатор, содержащий диэлектрическое кольцо, в проходном канале которого расположены положительный пластинчатый изолированный и отрицательный из металлических нитей электроды, подключенные соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника напряжения. Для повышения эффективности ионизатора с двух сторон пластины положительного электрода установлены изолированные пластины отрицательного электрода, а высота первых превышает высоту последних на величину не менее расстояния, равного расстоянию между нитями отрицательного электрода и пластинами положительного (см. патент РФ 2067203, МПК F 02 M 27/04).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее расположенную в воздуховоде озонирующую камеру с игольчатыми электродами, подключенными к источнику высокою напряжения и направленными остриями друг к другу навстречу, и размещенную между электродами металлическую диафрагму. Устройство дополнительно содержит металлические решетки с размещенными на них электродами, при этом металлическая диафрагма выполнена в виде сетки и подключена к отрицательной полярности, а игольчатые электроды расположены симметрично диафрагме и подключены к положительной полярности источника высокого напряжения, (см. АС 1543193, МПК F 24 F 3/16).

Выполнение ионизирующих электродов в виде игл трудоемко и нетехнологично, производительность ионов нерегулируема и требуются дополнительно нагнетающее устройство для вывода ионов из ионизирующего пространства корпуса. Концентрация окислов азота в смеси не может регулироваться, а надежность эксплуатации невысока, поскольку ионизирующие электроды и диафрагма подключены к источнику высокого напряжения непосредственно и в случае пробоя промежутков корпус - диафрагма и корпус - ионизирующие электроды понижается безопасность эксплуатации.

Задачей данного изобретения является повышение производительности ионов кислорода при одновременном снижении концентрации окислов азота и увеличение надежности и безопасности эксплуатации устройства при упрощении конструкции и технологии.

Задача решается следующим образом.

Устройство для ионизации воздуха, содержащее ионизирующие электроды, подключенные к источнику высокого напряжения, и сеточные проводящие диафрагмы, расположенные в корпусе, согласно решению содержит дополнительно диэлектрическую диафрагму, причем ионизирующие электроды выполнены в виде двух симметричных зигзагообразных проводников диаметром 0,05-0,25 мм, расположенных в параллельных плоскостях на расстоянии 300-100 диаметров проводников друг от друга, с находящейся между ними диэлектрической диафрагмой, щели которой параллельны проводникам зигзагов и расположены между ними, а с противоположных сторон ионизирующих электродов на расстояниях 100-300 диаметров ионизирующих проводников в плоскостях, параллельных плоскостям ионизирующих электродов, расположены проводящие диафрагмы со щелями, перпендикулярными зигзагам ионизирующих проводников, причем один из зигзагообразных ионизирующих электродов подключен через высокоомный резистор к положительному полюсу источника напряжения, а другой также через высокоомный резистор - к отрицательному полюсу.

Щели диэлектрической и проводящих диафрагм составляют 0,4-0,6 пространственного периода зигзагов ионизирующих проводников.

В стенках корпуса имеются отверстия для притока воздуха в ионизирующее пространство.

Источник высокого напряжения содержит выпрямляющий элемент, тиристор, гасящий резистор, зарядную цепь, состоящую из резистора и конденсатора, образующих вместе контур ударною возбуждения, повышающий импульсный трансформатор и умножитель напряжения, причем гасящий резистор выполнен в виде лампы накаливания, расположенной на внешней части источника, а резистор зарядной цепи регулируемый.

Ионизирующие электроды могут быть подключены как к одному полюсу высоковольтного источника напряжения, так и к разным, в зависимости от производительности азота и отрицательных ионов.

Расстояние между плоскостями, расположение ионизирующих электродов и диафрагмы выбираются из условий создания устойчивого коронного разряда в локальных областях ионизирующею пространства, находящегося между двумя проводящими диафрагмами, и максимально возможной производительности ионов кислорода.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано устройство ионизатора, на фиг. 2 - вид устройства сзади, на фиг.3 - электрическая схема источника питания, на фиг.4 - траектория движения ионов, на фиг.5 - вид ионизатора сбоку, на фиг.6 - вид ионизатора сверху.

Ионизатор содержит источник высокого напряжения 1, высоковольтные выводы 2 высокого напряжения, ионизирующие электроды 3, изоляторы 4 ионизирующих электродов, диэлектрическую диафрагму 5, проводящие диафрагмы 6, корпус 7 ионизатора, выключатель 8 блока высокого напряжения, выпрямительное устройство 9, тиристор 10, резистор 11 контура ударного возбуждения, конденсатор 12 контура, высоковольтный импульсный трансформатор 13, гасящий резистор - электрическая лампа накаливания (15-100 Вт) 14, умножитель напряжения 15, высокоомные резисторы 16, области 17 повышенной напряженности поля.

Ионизатор воздуха (газов) состоит из высоковольтного источника питания 1, выводов высокого напряжения 2, ионизирующих электродов 3, проводников диаметром 0,05-0,25 мм, расположенных зигзагообразно на изоляторах 4 в параллельных плоскостях на расстоянии 300-100 диаметров ионизирующих проводников друг от друга. Между ними в параллельной плоскости расположена диэлектрическая диафрагма 5 со щелями (группой отверстий), параллельными ионизирующим проводникам и находящимися между зигзагами. С обеих сторон ионизирующих электродов 3 на расстоянии 100-300 диаметров ионизирующих электродов и в параллельных им плоскостях находятся проводящие (щелевые) диафрагмы 6 со щелями, перпендикулярными зигзагам, так, что между ионизирующими электродами 3 и диафрагмой 6 образуются периодически расположенные области 1 повышенной напряженности электрического поля.

Высоковольтный источник 1 биполярного напряжения состоит из выпрямительного устройства 9, тиристора 10, переменного резистора 11, конденсатора 12, первичной обмотки высоковольтного импульсного трансформатора 13 и гасящего сопротивления 14, образующих контур ударного возбуждения, умножителя напряжения 15 и высокоомных (1,5-2 МОм) резисторов 16, включая выводы 2 высокого напряжения, контактирующие с ионизирующими электродами 3.

Ионизатор работает следующим образом:
Высокое напряжение 25-30 кВ формируется от сети переменною напряжения 220 В, 50 Гц (или иного источника) с помощью выпрямительною устройства 9, тиристора 10, зарядной цепи 11, 12, контура ударного возбуждения, состоящего из конденсатора 12, первичной обмотки высоковольтного трансформатора 13 и гасящего резистора 14. Получаемое высокое напряжение увеличивается до необходимого значения с помощью умножителя 15 и через высокоомные резисторы 16 с целью безопасности эксплуатации и предотвращения перехода коронного разряда в искровой подается на ионизирующие электроды либо симметрично, либо асимметрично, т. е. ионизирующие электроды могут быть подключены либо к разным полюсам источника, либо к одному из них, а другой полюс при этом соединен с корпусом 7 ионизатора.

В любом сочетании расстояние между плоскостями расположения ионизирующих электродов меньше, чем между последними и проводящими диафрагмами 6. Вначале коронный разряд развивается во все стороны, но на обеих сторонах диэлектрической диафрагмы 5 создаются заряды такой же полярности, как и у ионизирующих электродов, поэтому формируется преимущественный разряд в сторону проводящих диафрагм 6, поскольку разряд локализуется в областях 17 повышенной напряженности электрического поля и эти области 17 эквивалентны такому же расположению игольчатых ионизирующих электродов.

При разнополярном подключении ионизирующих электродов, при положительной короне создается большее количество озона и соответственно ионов, поэтому создается преимущественный перенос ионов обоих знаков в направлении от отрицательного ионизирующего зигзагообразного электрода к положительному, т.e. осуществляется процесс "прокачивания" воздуха с нейтральными молекулами кислорода, поступающего через боковые отверстия корпуса 7 и со стороны отрицательного ионизирующего электрода 3, и преобразование их в ионы при прохождении ионизирующего пространства. При однополярном подключении ионизирующих электродов 3 в результате действия зарядов на поверхности диэлектрической диафрагмы образующиеся ионы соответствующего знака перемещаются в разные стороны, а необходимый для этого градиент давления воздуха создается за счет отверстий в боковых стенках корпуса 7 ионизатора и конвекционным потоком за счет действия гасящего резистора 14.

Регулировка качества смеси различных ионов в воздухе производится изменением высокого напряжения с помощью резистора 11. Потенциал ионизации азота выше потенциала ионизации кислорода, поэтому возможно создание оптимальной концентрации отрицательных ионов в воздухе за счет этой регулировки.

Изобретение относится к области обогащения воздуха отрицательными ионами и озоном и может быть использовано в условиях искусственного климата, в частности для озонирования воздуха с регулируемым содержанием в нем окислов азота. Устройство содержит ионизирующие электроды, подключенные к источнику высокого напряжения, и сеточные проводящие диафрагмы, расположенные в корпусе, содержит дополнительно диэлектрическую диафрагму, причем ионизирующие электроды выполнены в виде двух симметричных зигзагообразных проводников диаметром 0,05-0,25 мм, расположенных в параллельных плоскостях на расстоянии 300-100 диаметров проводников друг от друга, с находящейся между ними диэлектрической диафрагмой, щели которой параллельны проводникам зигзагов и расположены между ними, а с противоположных сторон ионизирующих электродов на расстояниях 100-300 диаметров ионизирующих проводников в плоскостях, параллельных плоскостям ионизирующих электродов, расположены проводящие диафрагмы, со щелями, перпендикулярными зигзагам ионизирующих проводников, причем один из зигзагообразных ионизирующих электродов подключен через высокоомный резистор к положительному полюсу источника напряжения, а другой также через высокоомный резистор - к отрицательному полюсу. Техническим результатом является упрощение конструкции и технологии, повышение производительности ионов кислорода при одновременном снижении концентрации окислов азота и увеличение надежности и безопасности эксплуатации устройства. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для ионизации воздуха, содержащее ионизирующие электроды, подключенные к источнику высокого напряжения и сеточные проводящие диафрагмы, расположенные в корпусе, отличающееся тем, что в него введена диэлектрическая диафрагма, ионизирующие электроды выполнены в виде двух симметричных зизгазообразных проводников диаметром 0,05-0,25 мм, расположенных в параллельных плоскостях на расстоянии 300-100 диаметров проводников друг от друга, с находящейся между ними диэлектрической диафрагмой, щели которой параллельны проводникам зигзагов и расположены между ними, а с противоположных сторон ионизирующих электродов на расстоянии 100-300 диаметров ионизирующих проводников в плоскостях, параллельных плоскостям ионизирующих электродов, расположены проводящие диафрагмы, со щелями, перпендикулярными зигзагам ионизирующих проводников, причем один из зигзагообразных ионизирующих электродов подключен через высокоомный резистор к положительному полюсу источника напряжения, а другой также через высокоомный резистор - к отрицательному полюсу. 2. Ионизатор по п.1, отличающийся тем, что щели диэлектрической и проводящих диафрагм составляют 0,4-0,6 пространственного периода зигзагов ионизирующих проводников. 3. Ионизатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в стенках корпуса имеются отверстия. 4. Ионизатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что источник высокого напряжения содержит выпрямляющий элемент, тиристор, гасящий резистор, зарядную цепь, состоящую из резистора и конденсатора, образующих вместе контур ударного возбуждения, повышающий импульсный трансформатор и умножитель напряжения, причем гасящий резистор выполнен в виде лампы накаливания, расположенной на внешней части источника, а резистор зарядной цепи регулируемый.