L'invention a pour objet un dispositif destiné à la génération d'aéro-ions avec un débit élevé et réglable.
Dans les dispositifs connus de ce genre, les aéro-ions sont émis par une (ou des) pointe(s) acérée(s) portée(s) à un potentiel de quelques dizaines de milliers de volts par rapport au sol supportant le générateur.
De tels dispositifs présentent toutefois quatre inconvénients essentiels qui en limitent fortement l'usage et/ou les performances:
la production accessoire d'ozone - substance gazeuse hautement dangereuse pour les organismes vivants, même à faible concentration dans l'air - lorsque le générateur fonctionne sous une tension élevée (supérieure à 20 kV), indispensable à assurer un débit ionique suffisant;
- un débit très faible, si la tension - moins élevée (inférieure à 10 kV) - permet de réduire au seuil toléré la production d'ozone;
- une distance de pénétration dans l'atmosphère réduite à quelques décimètres, due à la charge d'espace antagoniste développée en avant des électrodes (pointes) émettrices d'ions:
:
- la quasi-absence de réglage continu de l'intensité du flux ionique produit, dont la valeur demeure fixe.
Ces quatre défauts essentiels ont restreint l'usage des aéroioniseurs à un nombre extrêmement faible ou limité d'applications.
Le dispositif suivant l'invention permet de supprimer les quatre défauts ci-dessus énoncés. I1 permet, en effet, la génération d'un flux ionique aussi élevé et concentré qu'on le désire, sans production décelable d'ozone, la distance de pénétration ainsi que le flux ionique pouvant être réglés à la valeur choisie de façon continue par une commande unique du générateur. Le dispositif permet, entre autres, de disposer de flux ioniques intenses bien qu'étendus, obtenus par association de plusieurs têtes, alimentées par une source unique de haute tension pouvant être éloignée du lieu d'application: cette disposition répond, entre autres, aux exigences d'un lieu (salle, atelier...) à usage public.
Le dispositif objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pointe métallique génératrice d'ions positifs ou négatifs, avec une plaque métallique ajourée tenant le rôle de grille de champ, cette grille étant portée à un potentiel intermédiaire entre le potentiel de la pointe génératrice d'ions et le potentiel du sol.
Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention.
Tel qu'il est représenté, en particulier aux fig. 1 et 2, le dispositif comporte un boîtier isolant en trois parties 1, 12 et 13 en matière isolante, assemblées par les filetages cylindriques 14 et 15, destinées au maintien de la plaque métallique 9 portant les pointes acérées 3 en métal inoxydable, et de la plaque 2 servant de grille accélératrice par ses ouvertures circulaires 10 disposées concentriquement aux pointes de la première plaque. Les câbles d'alimentation 4 et 5 sont connectés respectivement en 18 et 19 aux plaques 2 et 9, à travers les ouvertures 16 et 17 du manchon 1 et l'ouverture 1 1 de la plaque 9, d'une part, aux sorties correspondantes 6 et 29 de la source de haute tension, d'autre part; la grille 2 est ainsi portée par 29 à un potentiel intermédiaire entre le sol 23 et la tension en 6 des pointes.
Les hautes tensions continues en 6 et 29 sont obtenues par un dispositif de multiplication de tension, constitué par l'ensemble des diodes 24 et des condensateurs 25, alimentés en tension alternative par le transformateur élévateur 21; celui-ci est alimenté par un transformateur 20 à tension de sortie variable (de type alternostat), connecté soit directement au secteur 8, soit - en vue d'un tonctionnement autonome - à un générateur de tension alternative 22 alimenté par des batteries 7 de piles ou accumulateurs.
Lorsque la plaque 9 portant les pointes 3 et la grille 2 sont connectées aux sorties 6 et 29 à haute tension, la topographie du champ électrique est représentée fig. 5. Dans l'espace compris entre les plaques 9 et 2, les équipotentielles 26 présentent une configuration très serrée, et il y correspond un champ électrique qui - selon la réalisation décrite - est de l'ordre de 250000 V/m.
A l'inverse, dans l'espace extérieur, au-delà de la grille 2, les équipotentielles 27 définissent un champ électrique de faible valeur, de l'ordre de 1000 V/m. Les lignes de force du champ électrique 28 définissent le parcours des électrons ou des ions oxygène négatifs, que la topographie du champ rend peu aptes à être capturés par la grille 2, tout en assurant leur diffusion dans un angle solide de l'ordre de 30 d'ouverture. Disposant de la majeure partie de leur énergie cinétique dés l'issue de la tête d'ionisation, les ions possèdent, de ce fait, le taux de pénétration le plus élevé possible dans l'atmosphère située en avant de la tête génératrice d'aéro-ions.
La seconde plaque 2, portée à une tension intermédiaire entre 0 et la tension de la première plaque 9, possède une quadruple fonction: elle assure, dans l'espace qui la sépare de la pre miére plaque, la très forte accélération initiale des ions produits par les pointes, grâce à la valeur élevée du gradient de potentiel (champ électrique) qu'elle maintient dans cet espace; elle assure à l'issue de ses ouvertures un postaccélération supplémentaire des ions déjà préaccélérés et empêche, de ce fait, la formation d'une charge d'espace locale gênant la diffusion des ions produits; elle joue le rôle de lentille électronique en assurant dès leur départ la trajectoire optimale aux ions issus des pointes:
elle évite la production d'ozone en autorisant l'usage de tensions d'accélération modérées, inférieures à 10000 V, tout en assurant un débit très élevé de la tête d'ionisation, supérieur à 1013 électrons/s selon une des réalisations.
Selon une autre réalisation, la tête d'ionisation est constituée par une seule pointe génératrice associée à une grille ne comportant qu'une seule ouverture, l'ensemble étant destiné à un usage très localisé en direction et en portée.
Selon une autre réalisation, la tête d'ionisation est constituée d'une nappe de pointes génératrices d'ions, de forme allongée, disposée derrière une grille de mêmes dimensions, selon les modalités précisées dans la description ci-dessus.
Selon une autre réalisation, plusieurs têtes d'ionisation peuvent être connectées à la même source de haute tension, et réparties en divers endroits d'un même lieu ou local, ou en divers locaux voisins. De tels ensembles sont destinés à assurer un débit très élevé, supérieur à 1014 électrons/s, soit voisin de 0,01 mA, dans des locaux de grandes dimensions ou en espace libre.
Enfin selon une autre réalisation, les pointes génératrices d'ions et la grille accélératrice peuvent être connectées respectivement à deux sources de haute tension telles que décrites ci-dessus, dont les potentiels sont ajustables de manière séparée et non plus simultanée.
Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans toutes les circonstances où la présence d'aéro-ions négatifs (ou, le cas échéant, positifs) est jugée nécessaire, soit à la modification des caractères physico-chimiques de l'atmosphère (espace libre ou confine), soit à la modification de ses caractères physiologiques (définition d'un microclimat local), soit à une action directe sur un état pathologique ayant son origine dans une anomalie ou un dérèglement desdits caractères.
Le dispositif peut être utilisé en particulier dans les locaux industriels, les lieux publics ou les véhicules terrestres ou aériens, en rétablissant la concentration nécessaire en ions négatifs, par neutralisation et précipitation des ions ou poussières chargées positivement (gros ions); le dispositif peut également restaurer l'équilibre ionique de l'atmosphère des locaux confinés soumis à une climatisation génératrice d'ions positifs indésirables.
Le dispositif peut être utilisé en milieu clinique ou hospitalier, en vue d'assurer aux malades le taux d'aéro-ions négatifs indispensables à leur restauration physiologique. Le dispositif peut être utilisé en cabinet médical en vue de l'application individuelle à des malades nécessitant un traitement intensif.
Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé en tous lieux ou toutes circonstances requérant la génération d'aéro-ions sous un débit élevé, sans contrainte de répartition des sources, avec un débit et une concentration finale strictement réglables ou programmables à priori, si nécessaire à distance.
The subject of the invention is a device intended for the generation of aero-ions with a high and adjustable flow rate.
In known devices of this type, the aero-ions are emitted by one (or more) sharp point (s) brought to a potential of a few tens of thousands of volts with respect to the ground supporting the generator.
However, such devices have four essential drawbacks which greatly limit their use and / or performance:
accessory production of ozone - a gaseous substance that is highly dangerous for living organisms, even at low concentrations in the air - when the generator operates at a high voltage (greater than 20 kV), essential to ensure a sufficient ionic flow;
- a very low flow, if the voltage - lower (less than 10 kV) - reduces the production of ozone to the tolerated threshold;
- a penetration distance into the atmosphere reduced to a few decimeters, due to the antagonistic space charge developed in front of the ion-emitting electrodes (tips):
:
- the virtual absence of continuous adjustment of the intensity of the ionic flux produced, the value of which remains fixed.
These four essential flaws have restricted the use of aeroionizers to an extremely small or limited number of applications.
The device according to the invention makes it possible to eliminate the four defects mentioned above. It allows, in fact, the generation of an ionic flux as high and concentrated as desired, without detectable production of ozone, the penetration distance as well as the ionic flux being able to be adjusted to the value chosen continuously by a single generator control. The device makes it possible, among other things, to have intense although extensive ionic fluxes, obtained by association of several heads, supplied by a single high voltage source that can be remote from the place of application: this arrangement meets, among others, the requirements of a place (room, workshop, etc.) for public use.
The device that is the subject of the invention is characterized in that it comprises at least one metal tip generating positive or negative ions, with a perforated metal plate acting as a field grid, this grid being brought to an intermediate potential between the potential of the ion generating point and the potential of the soil.
The accompanying drawings illustrate, by way of example, an embodiment of the device according to the present invention.
As shown, in particular in FIGS. 1 and 2, the device comprises an insulating housing in three parts 1, 12 and 13 made of insulating material, assembled by the cylindrical threads 14 and 15, intended to hold the metal plate 9 carrying the sharp points 3 made of stainless metal, and of the plate 2 serving as an accelerator grid by its circular openings 10 arranged concentrically with the points of the first plate. The power cables 4 and 5 are connected respectively at 18 and 19 to the plates 2 and 9, through the openings 16 and 17 of the sleeve 1 and the opening 1 1 of the plate 9, on the one hand, to the corresponding outputs 6 and 29 of the high voltage source, on the other hand; gate 2 is thus brought by 29 to an intermediate potential between ground 23 and the voltage at 6 of the points.
The high DC voltages at 6 and 29 are obtained by a voltage multiplication device, consisting of all the diodes 24 and the capacitors 25, supplied with AC voltage by the step-up transformer 21; the latter is supplied by a transformer 20 with variable output voltage (of the alternostat type), connected either directly to the sector 8, or - for autonomous operation - to an alternating voltage generator 22 supplied by batteries 7 of batteries or accumulators.
When the plate 9 carrying the tips 3 and the grid 2 are connected to the high voltage outputs 6 and 29, the topography of the electric field is shown in fig. 5. In the space between the plates 9 and 2, the equipotentials 26 have a very tight configuration, and there corresponds an electric field which - according to the embodiment described - is of the order of 250,000 V / m.
Conversely, in the exterior space, beyond the grid 2, the equipotentials 27 define an electric field of low value, of the order of 1000 V / m. The lines of force of the electric field 28 define the path of the electrons or of the negative oxygen ions, which the topography of the field makes it difficult to be captured by the grid 2, while ensuring their diffusion in a solid angle of the order of 30 opening. Having most of their kinetic energy from the exit of the ionization head, the ions therefore have the highest possible penetration rate in the atmosphere located in front of the aero generator head. let's.
The second plate 2, brought to an intermediate voltage between 0 and the voltage of the first plate 9, has a quadruple function: it ensures, in the space which separates it from the first plate, the very strong initial acceleration of the ions produced. by the points, thanks to the high value of the potential gradient (electric field) that it maintains in this space; it ensures, at the end of its openings, an additional post-acceleration of the ions already pre-accelerated and, as a result, prevents the formation of a local space charge hindering the diffusion of the ions produced; it acts as an electronic lens by ensuring from their start the optimal trajectory for the ions coming from the tips:
it avoids the production of ozone by allowing the use of moderate acceleration voltages, less than 10,000 V, while ensuring a very high flow rate of the ionization head, greater than 1013 electrons / s according to one of the embodiments.
According to another embodiment, the ionization head consists of a single generating point associated with a grid comprising only one opening, the assembly being intended for very localized use in direction and in range.
According to another embodiment, the ionization head consists of a sheet of ion-generating tips, of elongated shape, placed behind a grid of the same dimensions, according to the methods specified in the description above.
According to another embodiment, several ionization heads can be connected to the same high voltage source, and distributed in various places of the same place or room, or in various neighboring rooms. Such assemblies are intended to ensure a very high flow rate, greater than 1014 electrons / s, ie close to 0.01 mA, in large premises or in free space.
Finally, according to another embodiment, the ion generating spikes and the accelerator grid can be connected respectively to two high voltage sources as described above, the potentials of which can be adjusted separately and no longer simultaneously.
The device which is the subject of the invention can be used in all the circumstances where the presence of negative aero-ions (or, where appropriate, positive) is considered necessary, or for the modification of the physicochemical characteristics of the atmosphere ( free space or confines), either to the modification of its physiological characters (definition of a local microclimate), or to a direct action on a pathological state having its origin in an anomaly or a dysregulation of said characters.
The device can be used in particular in industrial premises, public places or land or air vehicles, by restoring the necessary concentration of negative ions, by neutralization and precipitation of positively charged ions or dust (large ions); the device can also restore the ionic balance of the atmosphere of confined premises subjected to air conditioning generating undesirable positive ions.
The device can be used in a clinical or hospital environment, with a view to providing patients with the level of negative aero-ions essential for their physiological restoration. The device can be used in a doctor's office for individual application to patients requiring intensive treatment.
The device that is the subject of the invention can be used in all places or in all circumstances requiring the generation of aero-ions at a high flow rate, without source distribution constraints, with a flow rate and a final concentration that can be strictly adjustable or programmed a priori, if necessary remotely.