Ионизатор воздуха
Изобретение относится к медицинской и санитарной технике для насыщения воздуха легкими отрицательными ионами. Ионизатор воздуха содержит диэлектрический корпус с вмонтированным в него преобразователем напряжения питающей сети в высоковольтное постоянное напряжение, положительный полюс которого гальванически связан с питающей сетью. Внутренний объем корпуса залит диэлектрическим компаундом, а корпус оснащен разъемом, посредством которого к корпусу крепится коронирующий электрод, снабженный на торце венчиком игл, соединенный через резистор и разъем с отрицательным полюсом высоковольтного напряжения. Резистор выполнен переменным, а между разъемом и венчиком игл имеется соленоид, выполненный с возможностью канализации потока аэроионов в направлении, совпадающем с осью соленоида. Использование изобретения позволяет повысить производительность ионизатора за счет формирования более высокой концентрации аэроионов в рабочей зоне. 4 ил.
Изобретение относится к медицинской и санитарной технике и может быть использовано для насыщения воздуха рабочих зон легкими отрицательными ионами в диапазоне требуемых санитарных норм.
Известен классический электроэффлювальный ионизатор - "люстра" Чижевского [см., например, Чижевский А.Л. Аэроионы и жизнь, М., Мысль, 1999 г., стр.158-167] - аналог.
Люстра Чижевского содержит высоковольтный источник постоянного отрицательного напряжения, высоковольтный кабель, идущий к люстре, колючий "зонт" диаметром порядка 1 м из коронирущих электродов, подвешиваемый под потолком.
К недостаткам классического ионизатора Чижевского можно отнести:
- образование грязевого пятна около люстры (потолок, стены) примерно через месяц после ее подвески;
- нетранспортабельность, существенные габариты устройства, ухудшающие дизайн рабочей зоны;
- неравномерность распределения аэроионов в окружающем пространстве, определяемая только естественной турбулентностью воздушной среды рабочей зоны.
Ближайшим аналогом к заявляемому устройству является "Аэроионизатор", Патент RU № 2135227, 1999 г., Кл. A61N, 1/44. Аэроионизатор содержит коронирующий электрод и диэлектрический корпус с вмонтированным в него преобразователем напряжения питающей сети в высоковольтное постоянное напряжение, положительный полюс которого гальванически связан с питающей сетью, корпус оснащен разъемом, посредством которого к корпусу крепится коронирующий электрод и который соединен через резистор с отрицательным полюсом высоковольтного напряжения, внутренний объем корпуса герметизирован диэлектрическим компаундом, коронирующий электрод имеет форму одуванчика, один конец основания которого снабжен частью разъема, а к другому концу прикреплен отрезок провода из игл, имеющих форму венчика.
Недостатком ближайшего аналога следует считать существенную пространственную неравномерность концентрации аэроионов в рабочей зоне, определяемую только естественной турбулентностью воздушной среды в ионизируемом пространстве.
Задачей изобретения является обеспечение более равномерной концентрации аэроионов в окружающем пространстве путем их завихрения магнитным полем соленоида, создаваемым протекающим через соленоид током коронирования.
Технический результат достигается тем, что ионизатор воздуха содержит диэлектрический корпус с вмонтированным в него преобразователем напряжения питающей сети в высоковольтное постоянное напряжение, положительный полюс которого гальванически связан с питающей сетью, внутренний объем корпуса залит диэлектрическим компаундом, корпус оснащен разъемом, посредством которого к корпусу крепится коронирующий электрод, снабженный на торце венчиком игл, соединенный через резистор и разъем с отрицательным полюсом высоковольтного напряжения, дополнительно резистор выполнен переменным, а между разъемом и венчиком игл имеется соленоид, выполненный с возможностью канализации потока аэроионов в направлении, совпадающем с осью соленоида.
Изобретение поясняется чертежами, где:
фиг.1 - электрическая схема ионизатора;
фиг.2 - Максвелловское распределение молекул воздуха по скорости;
фиг.3 - завихрение движущегося заряда в магнитном поле;
фиг.4 - пространственная концентрация аэроионов на удалении от источника: а) заявляемого ионизатора, б) ближайшего аналога.
Ионизатор воздуха (фиг.1) содержит диэлектрический корпус 1, высоковольтный источник питания 2, компаундную заливку 3 элементов высоковольтного источника питания, резистор 4 цепи питания коронирующего электрода, разъем 5, соленоид 6, венчик игл коронирующего электрода 7.
Динамика взаимодействия элементов состоит в следующем. Молекулы воздуха находятся в постоянном движении. Скорость молекул зависит от внутренней энергии, средняя величина которой составляет 3/2 kT. Весь диапазон скоростей молекул задается Максвелловским распределением и иллюстрируется фиг.2. Известно, что на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца: 
где q - величина заряда частицы, 
- вектор скорости движения, 
- вектор индукции магнитного поля [см., например, Советский энциклопедический словарь, под редакцией A.M. Прохорова, М., Советская энциклопедия, 1989 г., стр.735, Лоренца сила].
Сила Лоренца не совершает работы, а лишь искривляет траекторию движения заряженной частицы. Завихрение движения частицы в магнитном поле иллюстрируется фиг.3. Завихрение происходит по винтовой линии, радиус кривизны которой определяется из соотношения: 
где m - масса аэроиона кислорода воздуха. Кроме завихрения, аэроион приобретает преимущественное направление перемещения вдоль линий напряженности магнитного поля. При известных постоянных значениях величин q, m, ν аэроиона радиус завихрения R зависит только от выбора значений величины 
. Напряженность магнитного поля на оси соленоида при величине тока коронирующего электрода 2-3 мкА полностью определяется конструктивными размерами соленоида: числом витков, диаметром навивки, длиной. При значениях тока коронирования 2-3 мкА полное завихрение аэроионов внутри соленоида обеспечивается при следующих конструктивных размерах: диаметр навивки 30 см, длина 15 см, толщина медного провода навивки в изоляторе 1 мм, число витков n=150. Величину индукции магнитного поля соленоида и режим коронирования регулируют переменным резистором 4.
Короткий соленоид функционально выполняет роль "рупора", позволяющего канализировать поток аэроионов в одном из преимущественных направлений, совпадающих с осью соленоида. Благодаря канализации потока аэроионов обеспечивается их более высокая концентрация в рабочей зоне на значительном удалении от коронирующего электрода. Изменение пространственной концентрации аэроионов на удалении от коронирующего электрода заявляемого ионизатора и ближайшего аналога иллюстрируется фиг.4, где (пунктиром) отмечена величина санитарной нормы концентрации аэроионов согласно СанПиН 2.24.1294-03.
Как следует из приведенных графиков, эффективность заявляемого ионизатора превосходит эффективность ближайшего аналога более чем в два раза.
Все элементы ионизатора собраны по типовым электронным схемам и на существующей элементной базе.
Источник высоковольтного напряжения (фиг.1) содержит выпрямитель питания импульсного генератора (диод Д1 1N4005, конденсатор С1 2,2 мкФ, делитель напряжения R1 24 кОм, R2 470 кОм, R3 30 кОм), импульсный генератор (тиристор Q1, SCR-TS820, динистор Q2 (DIAC)), импульсный трансформатор Tp1 CD-25B, конденсатор С2 0,3 мкФ, умножитель напряжения (диоды Д2, Д3, Д4, Д5 - ESJA53-20A, конденсаторы С3, С4, С5, С6 по 590 пФ), сопротивление (4) в цепи коронирующего электрода 20 кО м (4 Вт). Выходное напряжение на отрицательном электроде - 30 кВ. Потребляемая мощность 2 Вт.
Ионизатор воздуха, содержащий диэлектрический корпус с вмонтированным в него преобразователем напряжения питающей сети в высоковольтное постоянное напряжение, положительный полюс которого гальванически связан с питающей сетью, внутренний объем корпуса залит диэлектрическим компаундом, корпус оснащен разъемом, посредством которого к корпусу крепится коронирующий электрод, снабженный на торце венчиком игл, соединенный через резистор и разъем с отрицательным полюсом высоковольтного напряжения, отличающийся тем, что резистор выполнен переменным, а между разъемом и венчиком игл имеется соленоид, выполненный с возможностью канализации потока аэроионов в направлении, совпадающем с осью соленоида.
