Портативный ионизатор воздуха
Изобретение относится к области медицины, а именно к устройствам, генерирующим аэроионы и создающим повышенную ионизацию вдыхаемого человеком воздуха. Технический результат: увеличение концентрации отрицательных аэроионов в ионизируемом воздухе и улучшение качества его очистки. Аэроионизатор содержит корпус с входными отверстиями и выходным отверстием, цилиндрический кожух, воздушный фильтр, источник питания, выключатель питания, элемент регулировки скорости вращения вентилятора, блок регулировки скорости вращения вентилятора, ионообразующий электрод, схему возбуждения, высоковольтный трансформатор, выпрямитель, вентилятор, состоящий из электродвигателя и лопастей, сепаратор аэроионов и трубку. Цилиндрический кожух размещается внутри корпуса между входными и выходными отверстиями. Воздушный фильтр укреплен в зоне расположения входных отверстий, а внутри кожуха укреплены вентилятор, ионообразующий электрод и сепаратор аэроионов. Трубка соединяет сепаратор аэроионов с внутренней областью цилиндрического кожуха в месте расположения электродвигателя. Сепаратор ионов выполнен в виде полой металлической поверхности с выпуклой перфорированной стороной, обращенной к ионизирующему электроду. 2 ил.
Предлагаемое устройство относится к области медицины, в частности к электротерапии, а именно к использованию ионизированных газов, а именно к устройствам, генерирующим аэроионы и создающим повышенную ионизацию вдыхаемого человеком воздуха.
Известны стационарные ионизаторы для ионизации воздуха в больших производственных и в жилых помещениях с питанием от стационарной электрической сети (Чижевский А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. - М.: Стройиздат, 1960, с.169-178). Известны также компактные аэроионизаторы с использованием радиоизотопов для целей ионизации воздуха, которые не требуют электропитания и обладают свойством постоянной готовности к работе (Портнов Ф.Т. Аэроионификация и лечебное применение. - Рига: Издательство АН Латвийской ССР, 1961, с.25-41).
Однако вышеописанные устройства, тем более радиоизотопные, имеют существенный недостаток, так как не могут быть использованы людьми в целом ряде бытовых ситуаций, когда им необходим, образно говоря, глоток свежего воздуха, например в транспорте, дальней поездке, в условиях запыленного воздуха, в то время когда часть населения страдает заболеваниями органов дыхания. Многие хронические заболевания связаны с пребыванием людей в производственных и бытовых помещениях с крайне низкой степенью отрицательной аэроионизации воздуха. Отрицательная аэроионизация оказывает прямое воздействие на эритроциты крови, увеличивая их энергонасыщенность, что и приводит к нормализации обменных процессов в клетках и тканях организма.
Использование аэроионизатора воздуха для таких людей явилось бы надежным и эффективным методом их оздоровления. Создание такого аэроионизатора, недорогого и компактного, позволило бы решить многие проблемы профилактики заболеваемости.
Многие портативные аэроионизаторы за исключением радиоизотопных имеют встроенную батарею электропитания, обеспечивающую работу высоковольтного преобразователя для электрода-ионизатора, но обладают низкой производительностью. Низкая производительность такого рода "пассивных" аэроионизаторов, когда не создается направленный поток воздуха, например, с помощью вентиляторов, объясняется возникновением пространственного отрицательного заряда аэроионов вблизи аэроионизатора и возникновением электрического поля торможения для аэроионов, выходящих или стекающих с острия электрода. Для обеспечения оптимальной концентрации отрицательных аэроионов в объеме воздуха 1-2 м3 им требуется время порядка 5-10 мин работы, например, как для аэроионизатора по А.С. 1138173, МКИ А 61 N 1/44, Аэроионизатор, опубл. 07.02.1985, БИ №5. Другие ионизаторы обладают большой производительностью, они используют воздушный лопастный вентилятор, который прокачивает аэроионизированный воздух, однако они отличаются таким недостатком, как невысокая степень чистоты аэроионизированного воздуха (А.С. 827079, МКИ А 61 N 1/44, Аэроионизатор, опубл. 07.05.1981, БИ №17). Аэроионизаторы описанных выше типов не обеспечивают повышения чистоты ионизируемого воздуха, что является их существенным недостатком. Частицы пыли, дыма, микробы, вирусы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе, также проходят через ионизационную камеру, где ионизируются электронами и поступают в помещение, где и вдыхаются.
Необходим такой портативный аэроионизатор, который обладал бы достаточно большой производительностью, например генерировал бы аэроионы в объеме воздуха 2-3 литра в течение 3-5 с для вдоха этого воздуха человеком и который мог бы использоваться в транспорте, на прогулке, во время тренировки, при ходьбе, во время пассивного отдыха (в кинотеатре, театре, дома и т.д.).
Ближайшим аналогом изобретения является аэроионизатор по А.С. 1138173 А 61 N 1/44, Аэроионизатор, опубл. 07.02.1985, БИ №5, содержащий корпус, пьезоэлектрический трансформатор, схему возбуждения, источник питания, выключатель питания, ионообразующий электрод, съемную ионизационную камеру, входные отверстия, выходное отверстие, дополнительный ускоряющий электрод.
Недостатком известного устройства является то, что он не обеспечивает необходимый объем аэроионизированного воздуха и не обеспечивает очистку воздуха от частиц пыли и микробов, находящихся во взвешенном состоянии в окружающем воздухе. Кроме того, к числу существенных недостатков относится и такой, как наличие большого количества положительных аэроионов при ионизации воздуха.
Известно, что только отрицательные аэроионы являются полезными для человека, положительные же аэроионы в отдельных случаях могут угнетать протекание обмена веществ в организме. Этот факт экспериментально проверялся и история этих исследований подробно описана в книге Чижевского А.Л. "Аэроионизация в народном хозяйстве" - М.: Стройиздат, 1960 г., стр. 45, 53-55, 61, 160-161, 171. Многими исследователями подтвержден факт вредного влияния на здоровье положительных аэроионов.
Технический результат: увеличение концентрации отрицательных аэроионов в ионизированном воздухе и улучшение качества его очистки.
Это достигается тем, что в аэроионизатор, содержащий корпус, входные отверстия, выходное отверстие, источник питания, соединенный через выключатель питания, схему возбуждения, высоковольтный трансформатор, выпрямитель с ионообразующим электродом, дополнительно введены цилиндрический кожух, воздушный фильтр, вентилятор, состоящий из электродвигателя и лопастей, элемент регулировки, блок регулировки скорости вращения вентилятора, сепаратор аэроионов и трубка, причем цилиндрический кожух размещается внутри корпуса между входными и выходными отверстиями, воздушный фильтр укреплен в зоне расположения входных отверстий, а внутри кожуха укреплены вентилятор, ионизирующий электрод и сепаратор аэроионов; трубка соединяет сепаратор аэроионов с внутренней областью цилиндрического кожуха в месте расположения электродвигателя, при этом сепаратор ионов выполнен в виде полой металлической поверхности с выпуклой перфорированной стороной, обращенной к ионизирующему электроду.
Существенным отличием и преимуществом данной конструкции аэроионизатора являются его небольшие размеры, наличие воздушного фильтра, повышающего чистоту ионизируемого воздуха, наличие сепаратора аэроионов, позволяющего исключить появление положительных аэроионов в ионизированном воздухе на выходе аэроионизатора, а использование эффекта Бернулли для увеличения количества отрицательных аэроионов делает конструкцию аэроионизатора отличной от всех известных конструкций.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство.
Устройство содержит корпус 1 с входными отверстиями 8 и выходным отверстием 9, цилиндрический кожух 10, воздушный фильтр 11, источник питания 4, выключатель питания 5, элемент регулировки 17 скорости вращения вентилятора, блок 18 регулировки скорости вращения вентилятора, ионообразующий электрод 6, схему возбуждения 3, высоковольтный трансформатор 2, выпрямитель 7, вентилятор 12, состоящий из электродвигателя 14 и лопастей 13, сепаратор аэроионов 15 и трубку 16.
На фиг.2 изображены варианты конструктивного исполнения сепаратора аэроионов.
Пример осуществления.
Корпус 1 берется в руку и выходное отверстие 9 подносится к носу или ко рту, включается источник питания 4 выключателем 5. При этом начинает работать схема возбуждения 3 (автогенератор), соединенная с высоковольтным трансформатором 2. Высоковольтное напряжение с трансформатора 2 подается через выпрямитель 7 на ионообразующий электрод 6 (игольчатый электрод) с отрицательным знаком. Высоковольтное отрицательное напряжение с выпрямителя 7 поступает также на сепаратор 15 аэроионов, выполненный в виде полой металлической поверхности, перфорированной с одной стороны, обращенной вовнутрь цилиндрического кожуха по направлению к ионизирующему электроду 6. Поверхность сепаратора перфорирована отверстиями диаметром 0,2-0,3 мм с шагом перфорации 1-2 мм. У основания сепаратора аэроионов 15 закреплена одним концом трубка 16 с диаметром 2,5-3 мм. Другим концом трубка 16 укреплена внутри цилиндрического кожуха 10 между внутренней стенкой кожуха 10 и внешней поверхностью электродвигателя 14, причем ее конец изогнут и направлен по направлению движения прокачиваемого вентилятором 12 воздуха. Одновременно выключателем 5 через элемент регулировки 17 и блок регулировки скорости вращения вентилятора 18 к источнику питания 4 подключается электродвигатель 14; вентилятор 12 начинает работать, его лопасти 13 начинают вращаться. С помощью элемента 17 и блока 18 изменяется скорость вращения электродвигателя 14. При вращении электродвигателя 14 и лопастей 13 создается направленный поток воздуха в цилиндрическом кожухе 10, расположенном между входными отверстиями 8 и выходным отверстием 9. Воздух засасывается через входные отверстия 8, при этом он проходит вначале через воздушный фильтр 11 и очищается от взвешенных частиц пыли, микробов, дыма. Далее очищенный воздух проходит между внутренней поверхностью кожуха 10 и корпусом электродвигателя 12, при этом скорость воздушного потока в этом месте увеличивается за счет сужения воздушного потока и давление воздуха падает. В месте сужения воздушного потока располагается изогнутый конец трубки 16. За счет увеличения скорости воздуха и уменьшения его давления в этом месте в соответствии с законом Бернулли осуществляется подсос воздуха из трубки 16. Воздушный поток за счет вращения лопастей 13 вентилятора 12 поступает в зону действия ионообразующего электрода 6, где ионизируется. Высоковольтное напряжение отрицательного знака поступает на ионообразующий электрод 6, у острия которого осуществляется ионизация молекул газов воздуха. При этом образуются как отрицательные аэроионы, так и положительные.
Экспериментальными работами доказано, что только отрицательные аэроионы являются полезными для человека. Поэтому для исключения в потоке выходящего воздуха положительных аэроионов на пути воздушного аэроионизированного потока устанавливается сепаратор 15 аэроионов, подключенный к отрицательному полюсу выпрямителя 7. Положительные аэроионы притягиваются внешней поверхностью сепаратора 15 и рекомбинируют, т.е. захватывают электроны, в результате чего образуются нейтральные молекулы воздуха. За счет всасывающего эффекта в трубке 16, соединенной с основанием сепаратора 15, внутри сепаратора создается разрежение и через перфорированные отверстия осуществляется подсос воздуха с внешней поверхности сепаратора 15. Это обеспечивается за счет разности давлений воздуха в зоне расположения электродвигателя 14 и в зоне расположения сепаратора 15 аэроионов из-за разности скоростей воздушного потока. Отрицательные аэроионы не рекомбинируют на поверхности сепаратора 15 и проходят в выходное отверстие 9. Воздушный поток, создаваемый вращением лопастей 13 вентилятора 12, таким образом разделяется в сепараторе: отрицательно аэроионизированный поток проходит наружу, а положительные аэроионы рекомбинируют, захватывая электрон, становятся нейтральными на поверхности сепаратора и засасываются во внутреннюю полость сепаратора 15, откуда по трубке 16 поступают вовнутрь цилиндрического кожуха 10, смешиваются с очищенным воздухом и поступают в зону аэроионизации электрода 6. Это позволяет увеличить количество отрицательных аэроионов в ионизируемом воздухе. Для работы сепаратора аэроионов 15 необходимо, чтобы внешний диаметр сепаратора был меньше, чем диаметр корпуса электродвигателя 14, чтобы создавалась разность давлений, обеспечивающая подсос воздуха из внутренней полости сепаратора 15 по трубке 16. Сепаратор ионов выполняется в виде полой металлической поверхности и может быть реализован различным образом. Это может быть сферическая поверхность, полусфера с основанием, конус с основанием, каплевидная поверхность с основанием. Основание может быть плоским или вогнутым в направлении внешней перфорированной поверхности ионизирующего электрода.
Таким образом обеспечивается очистка воздуха от пыли, микробов, частиц дыма за счет воздушного фильтра и разделение (сепарация) положительных и отрицательных аэроионов, при этом в выходящем потоке воздуха содержатся только отрицательные аэроионы, создающие лечебный эффект.
Технический эффект заключается в том, что предлагаемый ионизатор является портативным и автономным по источнику электропитания, что создает возможность его использования в любых условиях.
Экономический эффект заключается в том, что сохранение здоровья позволяет исключить расходы, связанные с неработоспособностью человека (лекарства, оплата больничного листа и т.д.)
Предварительные экономические расчеты показали, что при серийном производстве стоимость аэроионизатора составит не более 700 руб. Годовая экономическая эффективность на одно устройство вычисляется с учетом расходов на лекарства, сокращением времени пребывания на больничном листе, улучшения самочувствия человека при проведении профилактического воздействия и составит не менее 950 рублей в год.
Прибор может найти широкое применение для профилактики и лечения заболеваний различной этиологии.
Формула изобретения
Портативный аэроионизатор, содержащий корпус, входные отверстия, выходное отверстие, источник питания, выключатель питания, схему возбуждения, высоковольтный трансформатор, выпрямитель с ионообразующим электродом, отличающийся тем, что в него дополнительно введены цилиндрический кожух, воздушный фильтр, вентилятор, состоящий из электродвигателя и лопастей, элемент регулировки и блок регулировки скорости вращения вентилятора, сепаратор аэроионов и трубка, причем цилиндрический кожух размещается внутри корпуса между входными и выходными отверстиями, воздушный фильтр укреплен в зоне расположения входных отверстий, а внутри кожуха укреплены вентилятор, ионизирующий электрод и сепаратор аэроионов, трубка соединяет сепаратор аэроионов с внутренней областью цилиндрического кожуха в месте расположения электродвигателя, причем сепаратор ионов выполнен в виде полой металлической поверхности с выпуклой перфорированной стороной, обращенной к ионизирующему электроду.
РИСУНКИ
