DE2658287A1 - Ionisierungsvorrichtung - Google Patents

Description

Amcor Ltd., Te1-Aviv/Israel Ionisierungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Ionisierungsvorrichtung, insbesondere eine Ionisierungsvorrichtung zur Ionisierung von Luftteilchen .

Es sind bereits Ionisierungsvorrichtungen zur Verbesserung der Umweltbedingungen an Stellen bekannt, wo beispielsweise Menschen arbeiten, durch welche die unangenehmen Auswirkungen stark verschmutzter oder an negativen Ionen verarmter und mit positiven Ionen angereicherter Luft abgeschwächt werden» Das Einatmen eines zu großen Anteiles positiver Ionen führt zu einer Herabsetzung des Sauerstoffpegels im Blut und zu einer Erhöhung der Serotoninansammlung (HT-5), ein Nervenhormon, das Schläfrigkeit, Depressionen, Reizbarkelt, Atembeschwerden und Kopfschmerzen auslöst. Die Einatmung von negativen Ionen verstärkt die Fähigkeit des Körpers, Sauerstoff aufzunehmen und setzt den Serotonin-Pegel herab,.wodurch die krankmachenden Auswirkungen der positiven Ionen beseitigt werden. Es ist bekannt, daß eine derartige Einatmung einen Besserungseffekt bewirkt und dai allgemeine Wohlbefinden verbessert.

Herkömmliche Ionisierungsvorrichtungen, die im folgenden als Ionisierungsvorrichtungen der genannten Art bezeichnet werden,

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enthalten eine Ionisierungselektrode und eine Einrichtung zum Ankoppeln der Elektrode an eine Hochspannungsquelle. Die Ionisierungselektrode besitzt typischerweise die Forin einer leitenden Nadel oder eines sehr dünnen Drahtes. Zur Erzeugung von negativen Ionen werden Luftteilchen in der Nähe einer negativen Ionisierungselektrode ionisiert von Elektronen, die von der Elektrode geliefert werden.

Herkömmlicherweise werden Abschirmungen koaxial im Abstand von der Ionisationselektrode peripher um diese herum vorgesehen, um unbeabsichtigte direkte Berührung mit der Nadel zu verhindern, was aufgrund der hohen Spannung zu bedeutenden Verletzungen führen könnte. Ungev7ollte Berührung zwischen der Hochspannungselektrode und verschiedenen Gegenständen, beispielsweise Kleidungsoder Möbelstücke, kann ferner die Nadel beschädigen.

Bei einer herkömmlichen Ionisationsvorrichtung wird eine allgemein rohrförmige Abschirmung verwendet, die koaxial um die Ionisierungselektrode herum angeordnet ist und aus isolierendem Material gebildet ist. Das Vorhandensein einer derartigen Abschirmung führt zu dem Nachteil, daß Ionen desselben Vorzeichens wie diejenigen, die an der Elektrode erzeugt werden, dazu neigen, sich an den Oberflächen der Abschirmung anzusammeln. Die Anlagerung dieser Ionen kann zum Aufbau eines elektrostatischen Feldes führen, welches die Erzeugung derartiger Ionen an der Elektrode verhindert und folglich den Ionenerzeugungswirkungsgrad der Elektrode nach und nach abschwächt.

Ferner wird ein weiteres abstoßendes elektrisches Feld erzeugt, das von der Ionenwolke in der unmittelbaren Nachbarschaft der Elektrode erzeugt wird und eine identische Ladung trägt, wie die von ihr erzeugten Ionen. Dies behindert zusätzlich die Ionenerzeugung.

Bei einer zweiten Art einer herkömmlichen Ionisierungsvorrichtung wird eine rohrförmige Abschirmung verwendet, die aus einem

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leitenden Werkstoff gebildet ist, an Hasse gelegt ist und koaxial bezüglich der Ionisierungselektrode angeordnet ist. Die Verwendung einer leitenden Abschirmung führt zu der Gefahr, daß elektrische Überschläge von der Ionisierungselektrode zur geerdeten Abschirmung auftreten, wenn der elektrische Weg zwischen der Abschirmung und der Elektrode vorübergehend aufgrund von geringen Materialmengen dazwischen überbrückt wird.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Vervrendung von leitenden geerdeten Abschirmungen besteht darin, daß die von der Ionisierungselektrode erzeugten Ionen dazu neigen, zu der geerdeten Abschirmung zu wandern, anstatt in der gewünschten Weise in die Atmosphäre verteilt zu werden.

In der US-PS 3 234 432 ist eine Luft-Ionisierungsvorrichtung beschrieben, die eine Metallblech-Abschirmungselektrode und eine dünne Drahtelektrode enthält. Die Abschirmungselektrode ist über einen Widerstand im Megchmbereich an Masse cfesehaltet und bildet eine gesteuerte Ionenableitung während des normalen Betriebes, so daß ein relativ proportionaler Ionenfluß zur Abschirmungselektrode und ein leicht gesteuerter Icnenfluß für den Anwendungsfall ermöglicht werden. Die US-Patentschriften 3 78 3 283 und 3 396 308 betreffen jeweils die Anv?endung der Ionisierung bei Elektrophotographie. Erstere Patentschrift zeigt eine geerdete Halbleiterabschirmung zur Verwendung irn Zusammenhang mit einer Ionisierungselektrode. Letztere Patentschrift zeigt ein leitendes Gehäuse mit dielektrischen Streifen zwischen dem Gehäuse und der Ionisierungselektrode, welche über einen sehr hohen Widerstand nach Masse geschaltet sind. Bei einer Alternativausführungsform in letztgenannter Patentschrift ist das Gehäuse aus einem dielektrischen Material hergestellt, und leitende Streifen sind zwischen das Gehäuse und die Ionisierungselektrode geschaltet.

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Ein weiterer bedeutender Nachteil der herkömmlichen Ionisierungsvorrichtungen besteht darin, daß der Wirkungsbereich dieser Vorrichtungen auf etwa 3 bis 4 Meter Entfernung von der Ionisierungselektrode beschränkt ist. Oft ist es erwünscht, negative Ionen in einem relativ großen offenen oder geschlossenen Volumen zu verteilen, beispielsweise in einer Fabrik, in einem Flugzeug oder in einer Empfangshalle. UiTi diese Forderungen irit herkömmlichen Ionisierungsvorrichtungen zu erfüllen, ist es erforderlich, eine Anzahl derartiger Vorrichtungen über das Volumen zu verteilen, v/ob ei die Verteilungsanordnung durch den Wirkungsbereich jeder Vorrichtung bestimmt wird. Dies führt zu relativ hohen Kosten aufgrund der Tatsache, daß jede herkömmliche Vorrichtung mit einer getrennten Stromversorgung versehen ist und folglich relativ große Einheiten erforderlich sind und bedeutende Kosten entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ionisierungsvorrichtung zu schaffen, die ein Gehäuse oder eine Abschirmung in der Nähe der Ionisierungselektrode aufweist und trotzdem einen Wirkungsgrad bezüglich der Ionenvertexlung besitzt, der wenigstens so groß ist wie bei einer Vorrichtung ohne Gehäuse oder Abschirmung in der Nähe der Ionisierungselektrode. Dabei sollen die Nachteile der bekannten Verrichtungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Ionisierungsvorrichtung gelöst, die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine Ionisierungselektrode, eine Einrichtung zum Ankoppeln der Ionisierungselektrode an eine Hochspannungsquelle, ein isolierendes Gehäuseteil, das im Abstand von und angrenzend an die Ionisierungselektrode angeordnet ist, und einen mit Masse und mit dem isolierenden Gehäuseteil verbundenen Leiter, wobei das isolierende Gehäuseteil und der Leiter so angeordnet sind, daß ein gesteuerter elektrischer Ladungsfluß von dem isolierenden Teil nach Hasse erfolat.

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Bei einer vorteilhaften Ausführungs form der Erfindung sind das isolierende Gehäuse und der zugeordnete Leiter allgemein um die Ionisierungselektrode herum angeordnet.

Bei einer weiteren Aus füh rungs f ο rrr der Erfindung kann der Leiter einen isolierten Draht enthalten.

Durch die Erfindung soll auch eine Einrichtung geschaffen werden, mit der das elektrostatische Feld in der Nachbarschaft des Gehäuses verkleinert wird durch Erzeugung eines relativ gesteuerten Ladungsflusses von dem Gehäuse aus nach Masse. Durch die Erfindung wird ferner der Aufbau eines elektrostatischen Feldes in der Ionenwolke, welche die Ionisierungselektrode umgibt, durch die gesteuerte Entladung von Ionen an dem Gehäuse verhindert.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine aus Modulen bestehende Ionisierungsvorrichtung vorgesehen, die eine Mehrzahl der vorstehend beschriebenen Ionisierungsvorrichtungen enthält, von denen jede entfernt von einer anderen angeordnet ist, wobei eine Einrichtung zum Ankoppeln dieser Vorrichtungen an eine zentrale Stromversorgung vorgesehen ist.

Ferner wird durch die Erfindung eine modulartige Ionisierungsvorrichtung geschaffen, die eine zentrale Stromversorgung, eine Mehrzahl der vorstehend beschriebenen Ionisierungsvorrichtungen und eine Einrichtung zum selektiven Ankoppeln der zentralen Stromversorgung an eine oder mehrere der Ionisierungselektroden-Baugruppen enthält.

Bei einer xveiteren Aus führungs form der Erfindung enthält jede Ionisierungsvorrichtung eine Mehrzahl von Ionisierungselektroden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ferner eine Einrichtung zur selektiven Erregung der einzelnen Ionisierungsvorrichtungen von einer zentralen Stelle aus vorgesehen.

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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein schematisch.es Schaltbild einer Aus füh rungs form einer erfiridungs gemäßen Ionisierungsvorrichtung;

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ionisierungsvorrichtung;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ionisierungsvorrichtung;

Fig. 4 eine zum Teil bildhafte Darstellung einer zentralen Stromversorgung, die einer Mehrzahl von Ionisierungselektroden-Einheiten zugeordnet ist; und

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Ionisierungselektroden-Einheit längs Linie II-II in Figur 4.

Die in Figur 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Erzeugung negativer Ionen enthält eine Ionisierungselektrode 10 in Form einer Nadel, die mittels eines elektrischen Leiters 12 an eine Hochspannungsquelle 14 angekoppelt ist, welche zweckmäßigerweise eine Gleichspannung von -5000 Volt erzeugt. Eine allgemein zylindrische rohrförmige Abschirmung 16 ist koaxial zu und im Abstand von der Ionisierungsnadel 10 angeordnet und über einen Leiter 18 mit Masse verbunden. Die Abschirmung 16 ist aus einem isolierenden Material gebildet, beispielsweise Plastikmaterial.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Ionisierungsnadel 10 durch irgendeine andere geeignete Ionisierungselektrode ersetzt werden, und die Abschirmung 16 kann aus irgendeinem geeigneten isolierenden Material gebildet werden; alternativ kann die Abschirmung 16 aus einem Isolator gebildet werden, der mit einem äußeren leitenden Überzug versehen ist.

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In Figur 2 ist eine andere Verbindungsart zwischen Abschirmung 16 und Masse gezeigt. Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist der an Masse geschaltete Leiter 2 2 ir.it Isoliermaterial 24, beispielsweise PVC, bedeckt. Der isolierte Leiter kann zweckmäßigerweise einen herkömmlichen isolierten Draht 2 5 enthalten, der allgemein schlaufenförmig und umhüllend längs der Innenfläche der Abschirmung 16 angebracht ist, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.

Die Anordnung des Leiters bezüglich der Ionisierungselektrode 10 und der Abschirmung 16 ist so gewählt, daß der Leiter eine gesteuerte bzw. geeignet bemessene Ableitung der elektrostatischen Ladung von der isolierenden Abschirmung zur Masse bildet, ohne daß eine merkliche Konzentration des elektrischen Feldes zwischen der Ionisierungselektrode und dem Leiter verursacht wird, welche den angestrebten Wirkungsgrad bezüglich der Ionenverteilung in der Umgebung stark abschwächen würde.

In Figur 3 ist eine Schnittansicht einer Ionisierungsvorrichtung gezeigt, die ein isolierendes Gehäuse 30, eine Hochspannungs-Stronversorgung 32, Verbindungsanschlüsse 34, die an Masse bzw. an eine Versorgungsspannunq angeschlossen sind, und eine nadeiförmige Ionisierungselektrode 36 enthält. Eine aus Isoliermaterial gebildete Abschirmung 38 umgibt den äußersten Spitzenteil der Elektrode 36. Eine elektrische Verbindung zwischen der Abschirmung und Masse wird durch einen Leiter 40 hergestellt, der sich bis an eine Stelle 39 angrenzend an die Abschirmung erstreckt, so daß eine gesteuerte bzw. zweckmäßig bemessene Ladungsableitimg zwischen der Abschirmung 38 und Masse gebildet wird. Die in Figur 3 im Schnitt gezeigte Ionisierungsvorrichtung kann so aufgebaut sein, daß sie eine oder mehrere lonisierungselektroden enthält, die im Abstand voneinander angeordnet sind und jeweils von einer Abschirmung umgeben.sind und an eine gemeinsame Stromversorgung angekoppelt sind.

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In den Figuren 4 und 5 ist eine aus Modulen aufgebaute Ionisierungsvorrichtung dargestellt, die eine Stromversorgung 110 und eine Mehrzahl von Elektrodeneinheiten 118 enthält.

Bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Verbindungselemente 112 vorgesehen, welche Buchsen zum wahlweisen Einsetzen von Steckern 114 enthalten, die wiederum mit Leitungen 116 verbunden sind, die Strom unter relativ hoher Spannung zu Ionisierungselektroden-Einheiten 118 führen.

Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind sieben Verbindungselemente vorgesehen. Natürlich kann jegliche Anzahl von Verbindungsvorrichtungen gewählt werden, d.h. mehr oder weniger als sieben, und die Anzahl der Verbindungseinrichtungen wird nur durch die Kapazität und die Auslegung der Stromversorgung 110 eingeschränkt.

Die Stromversorgung 110 ist mit einem Ein-Aus-Schalter 120 versehen, der den Betrieb der gesamten Stromversorgung steuert. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine Mehrzahl von Ein-Aus-Schaltern vorgesehen sein, um den Betrieb einer oder mehrerer Elektrodeneinheiten unabhängig voneinander zu steuern. Diese Funktion kann jedoch auch durch wahlweises Einsetzen der Stecker 114 in die Buchsen 112 erfüllt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält jede Ionisierungselektroden-Einheit 118 eine Mehrzahl Ionisierungselektroden 121, die im Abstand voneinander auf einer leitenden Montagehalterung 122 mit Befestigungselementen 124 angeordnet sind.

Die Montagehalterung 122 ist koaxial in einem äußeren Gehäuse 130 angeordnet, das aus Plastikiraterial oder aus irgendeinem anderen geeigneten Material gebildet ist und darin gebildete Zugangsöffnungen 132 aufweist, die äen Zugang der Ionisierungselektroden zur äußeren Umgebung ermöglichen.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse 130 so ausgebildet, daß es die Ionisierungselektroden allgemein umgibt. Ein Leiter 138 ist längs der Innenwandung des Gehäuses im Abstand von, jedoch angrenzend an die Ionisierungselektroden angeordnet und durch eine nicht dargestellte Einrichtung mit Masse verbunden, um so die angestrebte kontrollierte Ladungsabführung zu bilden. Der Leiter 138 kann ein Stück oder mehrere Stücke Isolierdraht enthalten, die schlaufenförmig oder gerade angeordnet sind. Die Verwendung von isolierten Drähten ermöglicht es, daß der Leiter näher an der Elektrode angeordnet wird als für den Fall fehlender Isolierung.

An einem oder an beiden äußersten Enden der Montagenalterung 122 ist eine Buchse 134 vorgesehen, die passend zu einem Stecker 136 ausgebildet ist, der am gegenüberliegenden Ende des zugehörigen Leiters 116 angekoppelt ist.

Die Elektrodeneinheiten 118 können an iigendeiner geeigneten Stelle durch geeignete Montageeinrichtungen befestigt werden, beispielsweise mit (nicht dargestellten) Bügeln, die an den äußersten Enden des Gehäuses 130 befestigt sind.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   ί1.jlonisierungsvorrichtung, gekennzeichnet durch
   eine Ionisierungselektrode (10, 36, 121),

   eine Einrichtung zum Ankoppeln der Ionisierungselektrode an eine Hochspannungsquelle (14, 32, 110),

   ein isolierendes Gehäuseteil (16, 38, 130), das im Abstand von
   und angrenzend an die Ionisierungselektrode angeordnet ist, und einen mit Masse und mit dem isolierenden Gehäuseteil verbundenen Leiter (18, 25, 39, 138) ,

   wobei das isolierende Gehäuseteil und der Leiter so angeordnet
   sind, daß ein gesteuerter elektrischer Ladungsfluß von dem isolierenden Teil nach Masse erfolgt.
2. 2. Ionisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Gehäuseteil und der zugeordnete Leiter allgemein um die Ionisierungselektrode herum angeordnet sind.
3. 3. Ionisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter einen isolierten Draht enthält.
4. 4. Ionisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Gehäuseteil ein allgemein zylindrisches, rohrförmiges Abschirmelement enthält, das im wesentlichen mit
   gleichem Abstand vom Umfang der Ionisierungselektrode angeordnet ist.
5. 5. Ionisierungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein leitender Überzug auf der äußeren Oberfläche des
   rohrförmigen Abschirmelements angebracht ist, welche der Ionisierungselektrode nicht gegenüberliegte
6. 6. Modul-Ionisierungsvorrichturig nach einem der Ansprüche 1-5/ dadurch gekennzeichnet, daß mehrere modulförmige Ionisierungsvorrichtungen vorgesehen sind, die entfernt voneinander angeordnet sind, und daß eine Einrichtung zum Ankoppeln der Vorrichtungen an eine zentrale Stromversorgung vorgesehen ist.
7. 7. Modul-Ionisierungssystem, gekennzeichnet durch eine zentrale Stromversorgung,

   eine Mehrzahl von Ionisierungsvorrichtungen gemäß einem der Ansprüche 1-6, und

   eine Einrichtung zum selektiven Ankoppeln der zentralen Stromversorgung an eine oder mehrere der Mehrzahl von Ionisierungselektroden-Einheiten.
8. 8. Ionisierungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ionisierungsvorrichtung eine Mehrzahl von Ionisierungselektroden enthält.
9. 9. Ionisierungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum selektiven Erregen der einzelnen Ionisierungsvorrichtungen von einer zentralen Stelle aus vorgesehen ist.