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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Ionisatorvorrichtung und eine Ionisatorvorrichtung zur Beaufschlagung von Luft, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 4.
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Aus der
DE 10 2010 056 051 A1 ist eine Ionisatorvorrichtung mit einem Emitter und einer Elektronikbox bekannt. Bei dieser bekannten Ionisatorvorrichtung ist der Emitter mittels eines als Verbindungsleitung ausgestalteten Anschlusses an die Elektronikbox angeschlossen und räumlich von dieser abgesetzt. Zwischen dem von der Elektronikbox abgesetzten Emitter und der Elektronikbox sind daher manchmal Steckverbinder vorgesehen.
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Wenn diese Steckverbinder zwischen Emitter und Elektronikbox nicht korrekt ineinander gesteckt sind oder sich im Laufe der Zeit gelöst haben, fällt dies nicht auf. Des Weiteren ist es nicht möglich, festzustellen, ob und inwieweit der Emitter beschädigt ist bzw. ordnungsgemäß funktioniert. Derartige Feststellungen könnten nur mit einer aufwändigen Ionenmessung ermittelt werden, die in dem mit den negativen Ionen zu beaufschlagenden Raum durchgeführt werden müsste.
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Des Weiteren bestehen beim Betreiben derartiger Ionisatorvorrichtungen zur Beaufschlagung von Luft mit negativen Ionen insoweit Unwägbarkeiten, als die Ionenerzeugung von unterschiedlichen, im Betrieb einer derartigen Ionisatorvorrichtung auftretenden Umgebungsbedingungen abhängig ist, z.B. von der Lufttemperatur, von der Luftfeuchte, aber auch von der Partikelbelastung der mit negativen Ionen zu beaufschlagenden Luft. Hierbei ist eine Vielzahl von wechselweisen und komplizierten Abhängigkeiten vorliegend, die beim Betreiben derartigen Ionisatorvorrichtungen nur schwer berücksichtigbar sind. Von daher arbeiten bekannte derartige Ionisatorvorrichtungen mit fest eingestellten bzw. vorgegebenen Hochspannungen am Emitter. Der Wert dieser fest vorgegebenen Hochspannung wird dabei üblicherweise so gewählt, dass unter allen denkbaren Umgebungsbedingungen des Emitters mit Sicherheit negative Ionen erzeugt werden. Durch Messungen hat sich herausgestellt, dass bei deutlichen Überschreitungen desjenigen Hochspannungsniveaus, das für die Erzeugung negativer Ionen notwendig ist, mittels derartiger Ionisatorvorrichtungen auch Ozon als unerwünschtes Nebenprodukt erzeugt wird, wobei die Erzeugungsrate des Ozons mit einem zunehmenden Niveau der Hochspannung am Emitter deutlich ansteigt. Ein Spannungsniveau am Emitter, welches deutlich oberhalb desjenigen Spannungsniveaus liegt, welches zur Erzeugung negativer Ionen erforderlich ist, ist somit nachteilig und aufgrund der damit einhergehenden erzeugten Ozonmenge darüber hinaus gesundheitlich bedenklich.
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Aus der US 2009 / 0 168 288 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, mittels der die statische Elektrizität eines Werkstücks beseitigt werden kann. Diese bekannte Vorrichtung umfasst eine Ionisatorvorrichtung, bei der die Spannung zwischen den Elektroden derselben auf einen vorgebbaren Wert einstellbar ist.
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Aus der
US 4 809 127 A ist eine Ionisatorvorrichtung zur Beaufschlagung von Luft mit negativen Ionen bekannt, zu der ein Emitter und eine Hochspannungsquelle gehören. Mittels der Hochspannungsquelle wird eine Hochspannung generiert, die den Emitter in die Lage versetzt, Elektronen in einem inhomogenen elektrischen Feld so stark zu beschleunigen, dass sie abstrahlen und Gasmoleküle der Umgebungsluft ionisieren. Des Weiteren gehört zu der Ionisatorvorrichtung ein Steuerkreis, an dem u.a. der elektrische Strom anliegt, der in einer Verbindung zwischen dem Emitter einerseits und der Hochspannungsquelle andererseits fließt. Mittels des Steuerkreises ist die Hochspannung zwischen den Elektroden des Emitters einstellbar.
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Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Ionisatorvorrichtung und eine Ionisatorvorrichtung zur Beaufschlagung von Luft, z.B. der Innenraumluft von Kraftfahrzeugen, mit negativen Ionen zur Verfügung zu stellen, bei dem bzw. bei deren Betrieb eine äußerst geringe Ozonerzeugungsrate gesichert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. die Ionisatorvorrichtung gemäß Patentanspruch 4 gelöst.
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Diese Messvorrichtung kann an beliebiger Stelle zwischen der Hochspannungsquelle und dem Emitter angeordnet sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung ist die Hochspannungsquelle als Elektronikbox ausgebildet, an die der Emitter mittels der als Anschlüsse ausgebildeten Verbindungen angeschlossen ist. Dann wird vorteilhaft die Messvorrichtung in der Elektronikbox integriert, da hierdurch der Verbindungsaufwand zwischen Messvorrichtung und Steuerelektronik reduziert wird.
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Durch diese Messvorrichtung wird im Wesentlichen derjenige elektrische Strom gemessen, der durch diejenigen Elektronen verursacht wird, die aus einer Elektrode des Emitters austreten und in eine weitere Elektrode des Emitters eintreten. Mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Messvorrichtung ist somit ohne weiteres feststellbar, ob sich zwischen den Elektroden des Emitters ein Plasma gebildet hat. Das Vorhandensein eines Plasmas ist ein eindeutiges Merkmal dafür, dass der Emitter funktioniert. Hierzu sind keine zusätzlichen Verbindungsleitungen od.dgl. erforderlich. Für das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb der Ionisatorvorrichtung mit Hochspannungsquelle und Emitter wird somit der elektrische Strom zwischen Hochspannungsquelle und Emitter gemessen, wobei die Spannung bzw. die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden des Emitters gesteigert wird, bis sich zwischen den Elektroden eine leitfähige Plasmaverbindung ausbildet.
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Um eine ordnungsgemäße Funktion der Messvorrichtung sicherzustellen, ist die Elektronikbox inklusive der elektronikboxseitigen Bauteile zweckmäßigerweise so gestaltet, dass dann, wenn eine ordnungsgemäße Verbindung zwischen Elektronikbox einerseits und Emitter andererseits nicht vorliegt, an keiner Stelle der Elektronikbox Elektronen austreten, so dass in diesem Fall mittels der Messvorrichtung kein elektrischer Strom gemessen wird. Dies kann z.B. durch ausreichende Isolationsabstände und/oder durch die Vermeidung scharfer Kanten an Leitern und Kontakten erreicht werden.
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Ein bei der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung bzw. beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb derselben zu berücksichtigender wesentlicher Aspekt ist, dass durch die erfindungsgemäß vorgesehene Strommessung festgestellt werden kann, dass bzw. ob überhaupt am Emitter Elektronen austreten und somit Ionen erzeugt werden. Bei Laborversuchen wurden beispielsweise Ionenerzeugungsraten derartiger Emitter gemessen, die bei 12 Millionen Ionen je cm3 × 500 cm3 pro Sekunde und damit bei ca. 6 Milliarden Ionen pro Sekunde lagen. Der aufgrund dieser austretenden Elektronen zu erwartende elektrische Strom liegt daher in einer Größenordnung von 1 nA, wobei hierbei eine negative Ladung pro Ion angenommen wird. Ein so geringer elektrischer Strom ist mit einem vertretbaren wirtschaftlichen und technischen Aufwand nicht messbar. Der Emitter der geschilderten Ionisatorvorrichtung besteht aus zwei Elektroden. Die erste Elektrode mit dem gegenüber der zweiten Elektrode negativen Spannungspotential ist hierbei für die Erzeugung der negativen Ionen ursächlich. Gegenüber dieser ersten Elektrode ist eine zweite Elektrode als Gegenelektrode vorgesehen, die ein gegenüber der ersten Elektrode positiveres Potential aufweist. Eine solche Gegenelektrode ist für eine stabile Ionenproduktion des Emitters zweckmäßig und vorteilhaft, da sich zwischen den Elektroden ein starkes elektrisches Feld ausbildet, das für eine gleichmäßige und kontrollierte Ionenerzeugung notwendig ist. Wenn jetzt die elektrische Spannung zwischen den beiden Elektroden des Emitters ausreichend groß ist, bildet sich zwischen den beiden Elektroden ein leitfähiges Plasma aus. Durch diese Plasmaverbindung können elektrische Ströme fließen, die größer als 1 µA sind. Elektrische Ströme in dieser Größenordnung lassen sich mit einem vergleichsweise geringen technischkonstruktiven und damit wirtschaftlichen Aufwand messen. Die Stärke dieses elektrischen Stroms ist unter ansonsten konstanten Umgebungsbedingungen von der anliegenden Spannung abhängig. Mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Messvorrichtung wird im Wesentlichen derjenige elektrische Strom erfasst, der durch die Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters strömt. Bei den durchgeführten Labormessungen hat sich herausgestellt, dass, sobald eine Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters gebildet ist, Elektronen in den Umgebungsbereich streuen und dort für die Bildung der mit dem Betrieb der Ionisatorvorrichtung angestrebten negativ geladenen Ionen sorgen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Ionisatorvorrichtung eine Einstellvorrichtung auf, mittels der die Hochspannung zwischen zwei Elektroden des Emitters so einstellbar ist, dass sich zwischen den Elektroden des Emitters eine leitfähige Plasmaverbindung ausbildet. Mittels der Messvorrichtung ist erfassbar, wann die leitfähige Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters entsteht. Danach ist eine weitere Erhöhung der Spannung zwischen den Elektroden nicht mehr nötig oder vorgesehen. Im Vergleich zu denjenigen Ionisatorvorrichtungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, ergibt sich somit eine erheblich reduzierte Ozonerzeugung mit den damit einher gehenden positiven gesundheitlichen Wirkungen.
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Wenn die Spannung zwischen den Elektroden nach dem Entstehen der leitfähigen Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden auf ein Niveau reduziert wird, bei dem die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ausgebildete leitfähige Plasmaverbindung gerade aufrecht erhalten bleibt, kann die an sich nicht erwünschte Ozonerzeugung der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung weiter reduziert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung ist die Messvorrichtung insgesamt an oder in der Hochspannungsquelle bzw. der Elektronikbox und/oder am hochspannungsquellen- bzw. elektronikboxseitigen Endabschnitt der Verbindung bzw. des Anschlusses angeordnet bzw. ausgebildet.
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Vorteilhaft kann zur erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung eine Diagnoseeinheit gehören, mittels der entsprechend dem an der Messvorrichtung erfassten Messwert eine fehlerhafte Verbindung zwischen Elektronikbox und Emitter diagnostizier- und anzeigbar ist.
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Sowohl die Diagnoseeinheit als auch die Messvorrichtung sind zweckmäßigerweise an oder in der Elektronikbox bzw. an den elektronikboxseitigen Anschlussteilen anzuordnen, da dann am Emitter keinerlei zusätzlichen Bauteile, wie z.B. Kontrollwiderstände oder Kurzschlussbrücken od.dgl., erforderlich sind. Die Messvorrichtung kann dem Leitungszweig zur Zuführung der positiven Spannung zum Emitter und/oder dem Leitungszweig zur Zuführung der negativen Spannung zum Emitter zugeordnet sein.
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Zweckmäßigerweise sind mittels der Messvorrichtung der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung für den Betrieb derselben ungeeignete Betriebszustände, z.B. das Vorhandensein von Feuchtigkeit oder Wasser am Emitter, z.B. durch Auswertung einer I/U-Kennlinie erfassbar, wobei mittels der Einstellvorrichtung der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung auf solche ungeeigneten Betriebszustände reagierbar ist.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn mittels der Messvorrichtung Überschläge zwischen den Elektroden des Emitters erkennbar sind und mittels der Einstellvorrichtung der Ionisatorvorrichtung die Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden des Emitters reduzierbar ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung zur Beaufschlagung von Luft mit negativen Ionen;
- 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung;
- 3 eine typische Emitterstrom-Kennlinie; und
- 4 eine Prinzipdarstellung zur Anordnung einer Messvorrichtung der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung.
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Eine in 1 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung 1 dient dazu, in einem Innenraum vorgesehene bzw. vorhandene Luft mit negativen Ionen zu beaufschlagen. Insbesondere in den Innenräumen von Kraftfahrzeugen kann eine derartige Ionisatorvorrichtung 1 zum Einsatz kommen, da dort der Anteil sogenannter technischer Oberflächen, die dazu führen, dass der natürliche Gehalt von negativen Ionen in der Luft reduziert wird, sehr groß ist.
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Zu der in 1 gezeigten Ausführungsform der Ionisatorvorrichtung 1 gehört ein Ionisationsmodul bzw. ein Emitter 2, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Emitter mit einer Spitzenelektrode ausgebildet ist.
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Im Falle des Emitters 2 der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung 1 wird das Prinzip der Korona- bzw. Spitzenentladung genutzt. Hierbei werden Elektronen in einem sehr inhomogenen elektrischen Feld so stark beschleunigt, dass sie in der Umgebungsluft vorhandene Gasmoleküle ionisieren. Zur Erzeugung des elektrischen Feldes am Emitter 2 wird eine Gleichspannung verwendet.
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Zum Emitter 2 gehört eine erste Elektrode bzw. eine Spitzenelektrode, wobei in einem Bereich um diese Spitzenelektrode herum eine zweite Elektrode bzw. eine Gegenelektrode angeordnet ist. Diese Gegenelektrode ist an ein elektrisches Potential angeschlossen, welches im Vergleich zu dem elektrischen Potential an der Spitzenelektrode erheblich positiver ist.
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Um die elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, die für die Erzeugung des elektrischen Feldes am Emitter 2 benötigt wird, gehört zu der Ionisatorvorrichtung 1 eine Hochspannungserzeugungseinheit 3. Diese kann beispielsweise in Form einer Elektronikbox 3 mit einem Deckel vorliegen.
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Die Elektronikbox 3 der Ionisatorvorrichtung 1 ist räumlich im dargestellten Ausführungsbeispiel abgesetzt vom und beabstandet zum Emitter 2 der Ionisatorvorrichtung 1 angeordnet.
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Zur Verbindung des Emitters 2 mit der Elektronikbox 3 bzw. zum Anschluss des Emitters 2 an die Elektronikbox 3 ist im Falle der in 1 gezeigten Ausführungsform der Ionisatorvorrichtung 1 ein Anschluss in Form einer Verbindungsleitung 4 vorgesehen, die als Hochspannungskabel 4 ausgebildet ist. Aufgrund des Anschlusses des Emitters 2 mittels des Hochspannungskabels 4 an die Elektronikbox 3 der Ionisatorvorrichtung 1 ist es möglich, dass der Emitter 2 in kleinen Bauräumen in unmittelbarer Nähe an Luftauslässen zum Innenraum eines Kraftfahrzeugs hin positioniert werden kann. Die Elektronikbox 3 kann an einem weniger exponierten geeigneten und unkritischen Ort angebracht bzw. befestigt werden.
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Eine in 2 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung 1 unterscheidet sich von der vorstehend anhand der 1 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Elektronikbox 3 über zwei Hochspannungskabel 5, 6 mit zwei Emittern 7, 8 der Ionisatorvorrichtung 1 verbunden ist. Hierdurch können z.B. bei Kraftfahrzeugapplikationen zwei getrennte Luftauslässe, die den Kraftfahrzeuginnenraum mit Raumluft versorgen, mit jeweils einem Emitter 7 bzw. 8 ausgerüstet werden. So können beispielsweise der Fahrer und der Beifahrer in einem Kraftfahrzeug getrennt mit mit negativen Ionen angereicherter Luft versorgt werden.
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Bei den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen kann die Elektronikbox 3 der Ionisatorvorrichtung 1 mittels Befestigungslaschen 9 an ihrem Montageort an beliebiger Stelle im Kraftfahrzeug angebracht werden. Der Abstand zwischen dem Montageort der Elektronikbox 3 und dem Emitter 2 bzw. den beiden Emittern 7, 8 kann vergleichsweise groß sein.
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Der Emitter 2 bzw. die Emitter 7, 8 der erfindungsgemäßen Ionisatorvorrichtung 1 können in einfacher Weise mittels eines Bajonettverschlusses 10 an dem jeweiligen Montage- bzw. Einsatzort befestigt werden. Der Bajonettverschluss 10 ist hierbei mit einem Dichtring versehen, der seine Dichtfunktion ausübt, sobald der Emitter 2 bzw. die Emitter 7, 8 mittels des Bajonettverschlusses 10 an ihrem Einsatzort fixiert sind.
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Die Elektronikbox 3 inklusive ihres Anschlusses bzw. ihrer Anschlüsse zum Emitter 2 bzw. zu den Emittern 7, 8 ist so gestaltet, dass für den Fall, dass der Emitter 2 bzw. die Emitter 7, 8 nicht angeschlossen ist bzw. sind, an keiner Stelle der Elektronikbox 3 Elektronen austreten. Dies kann beispielsweise durch ausreichende Isolations-Abstände und/oder die Vermeidung scharfer Kanten an Leitern und Kontakten erreicht werden.
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Der Emitter 2 bzw. die Emitter 7, 8 bestehen jeweils aus zwei Elektroden, nämlich der als Spitzenelektrode ausgebildeten ersten Elektrode und der als Gegenelektrode ausgebildeten zweiten Elektrode. Die Spitzenelektrode ist, wie bereits dargelegt, für die Erzeugung der negativen Ionen ursächlich und wird mit einer gegenüber der Gegenelektrode hohen negativen Spannung beaufschlagt. Gegenüber dieser Spitzenelektrode ist die Gegenelektrode mit einem gegenüber der Spitzenelektrode positiven Potential angeordnet. Derartige Emitterausgestaltungen haben sich für eine stabile Ionenproduktion als vorteilhaft erwiesen.
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Wenn die Spannung zwischen der Spitzenelektrode und der Gegenelektrode groß genug ist, bildet sich zwischen den beiden Elektroden leitfähiges Plasma aus, welches eine Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden schafft. Durch diese Plasmaverbindung können elektrische Ströme fließen, die größer als 1 µA sind. Elektrische Ströme dieser Größenordnung sind mit einem vergleichsweise geringen technischkonstruktiven Aufwand messbar.
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Die Höhe des zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 bzw. der Emitter 7, 8 fließenden elektrischen Stroms ist unter konstanten Umgebungsbedingungen von der an den beiden Elektroden anliegenden Spannung abhängig. Der elektrische Strom zwischen den Elektroden wird aus Elektronen gebildet, die an der negativ geladenen Spitzenelektrode austreten und an der in Bezug auf die negativ geladene Spitzenelektrode positiv geladenen zweiten bzw. Gegenelektrode eintreten. Sobald sich zwischen den beiden Elektroden Plasma gebildet hat, tritt eine Anzahl von Elektronen in den Umgebungsbereich aus bzw. streut in den Umgebungsbereich und sorgt dort für die Bildung der erwünschten negativ geladenen Ionen.
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Zu der Ionisatorvorrichtung 1 gehört eine Messvorrichtung 11, mittels der der elektrische Strom in der Verbindungsleitung 4 zum Emitter 2 bzw. in den Verbindungsleitungen 5, 6 zu den Emittern 7, 8 messbar ist. Die Messvorrichtung 11 ist bei den gezeigten Ausführungsformen elektronikboxseitig vorgesehen. Mittels der Messvorrichtung 11 kann ein elektrischer Strom in der Größenordnung von 1 µA gemessen werden.
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Durch die Strommessung mittels der Messvorrichtung 11 in der zum Emitter 2 bzw. in den zu den Emittern 7, 8 führenden Verbindungsleitungen 4 bzw. 5, 6 kann sicher erfasst werden, wenn sich zwischen den beiden Elektroden der Emitter 2, 7, 8 eine Plasmaverbindung ausgebildet hat. Diese Plasmaverbindung bildet sich in Abhängigkeit von den jeweiligen Umgebungsbedingungen durchaus bei unterschiedlich hohen Spannungsdifferenzen zwischen den Elektroden der Emitter 2, 7, 8 aus.
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Da mittels der Messvorrichtung 11 ein elektrischer Strom in der jeweiligen Verbindungsleitung 4, 5, 6 bzw. die Ausgestaltung einer Plasmaverbindung zwischen der Spitzenelektrode und der Gegenelektrode der Emitter 2, 7, 8 erfasst werden kann, besteht die Möglichkeit, mittels einer in den Figuren nicht gezeigten Einstellvorrichtung die Hochspannung an den Emittern 2, 7, 8 so einzustellen, dass sich die vorstehend geschilderte Plasmaverbindung zwischen den Elektroden des Emitters 2, 7, 8 gerade eben ausbildet. Hierdurch kann diese Hochspannung so klein wie möglich eingestellt werden. Entsprechend kann die Ionisatorvorrichtung 1 so arbeiten - und zwar unter allen Umgebungsbedingungen -, dass die Hochspannung am Emitter 2, 7, 8 im Bereich des absolut erforderlichen Minimums eingestellt ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Ionisatorvorrichtung 1 auch hinsichtlich der schädlichen und zu verhindernden Ozonerzeugung mit einer Rate am möglichen Minimum arbeitet.
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Im Betrieb der Ionisatorvorrichtung 1 ist die maximal einstellbare Hochspannung auf einen Maximalwert begrenzt. Wird bis zum Erreichen dieses Maximalwerts mittels der Messvorrichtung 11 kein elektrischer Strom in den zum Emitter 2, 7, 8 führenden Verbindungsleitungen 4, 5, 6 gemessen, liegt eine Irregularität vor. Diese Irregularität kann durch eine fehlerhafte Verbindung oder durch einen beschädigten Emitter begründet sein. In einem solchen Fall kann mittels der Ionisatorvorrichtung 1 eine Fehlermeldung an ein übergeordnetes Steuergerät weitergeleitet werden.
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Die Messvorrichtung 11 kann selbstverständlich auch bei solchen Emittern eingesetzt werden, die unmittelbar an der Elektronikbox 3 bzw. integriert mit dieser Elektronikbox 3 vorgesehen sind.
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Die Diagnose, ob die Verbindung zwischen der Elektronikbox 3 einerseits und dem Emitter 2 andererseits in Ordnung ist, wird wie folgt durchgeführt:
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Die Spannung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode des Emitters 2 wird bis auf einen festgelegten Maximalwert erhöht. Dieser Maximalwert ist empirisch so festgelegt, dass unter allen für die Ionisatorvorrichtung 1 definierten Betriebsbedingungen eine Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 entsteht. Sobald diese Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 entsteht, steigt der elektrische Strom in der Verbindungsleitung 4 zwischen der Elektronikbox 3 einerseits und dem Emitter 2 andererseits signifikant an. Der elektrische Strom in der Verbindungsleitung 4 steigt beispielsweise von wenigen nA auf einige µA an.
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Wenn dieser signifikante Anstieg des elektrischen Stroms vor dem bzw. bis zum Erreichen des Maximalwerts der Spannung zwischen den Elektroden des Emitters 2 nicht auftritt, so liegt eine Fehlerbedingung vor. Bei dem Fehler kann es sich beispielsweise um eine fehlerhafte Verbindung zu einer Elektrode des Emitters 2 handeln. Der Fehler kann auch in einer beschädigten, z.B. in einer verbogenen oder verschmutzten Elektrode des Emitters 2 liegen.
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Zur Einstellung der Betriebsspannung der Ionisatorvorrichtung 1 wird wie folgt vorgegangen:
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Die Spannung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 wird bis auf einen festgelegten Maximalwert erhöht. Dieser Maximalwert ist empirisch so festgelegt, dass unter allen für die Ionisatorvorrichtung 1 definierten Betriebsbedingungen eine Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 entsteht. Bei Entstehen der Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 ergibt sich ein signifikanter Anstieg des elektrischen Stroms in der Verbindungsleitung 4 zwischen der Elektronikbox 3 und dem Emitter 2. Der elektrische Strom in der Verbindungsleitung 4 steigt von wenigen nA auf einige µA an.
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Da die Spannung für die Entstehung der Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 wesentlich höher liegt als das Spannungsniveau, das für die Aufrechterhaltung der Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 erforderlich ist, wird nach der Zündung des Plasmas bzw. der Herstellung der Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 ein vergleichsweise hoher Strom zwischen den beiden Elektroden fließen. Das Niveau dieses elektrischen Stroms kann z.B. oberhalb von 20 µA liegen. Ursache hierfür ist, dass der Widerstand der Plasmaverbindung umgekehrt proportional zur anliegenden Spannung ist, d.h., mit steigender Spannung nimmt der Widerstand der Plasmaverbindung ab.
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Beim Betrieb der Ionisatorvorrichtung 1 wird nach der Entstehung der Plasmaverbindung zwischen den Elektroden des Emitters 2 die Spannung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 wieder reduziert, bis sich der elektrische Strom zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 auf einen festgelegten, vergleichsweise niedrigen Wert einstellt. Dieses Niveau des elektrischen Stroms kann z.B. bei 1,0 µA liegen.
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Durch diese Einstellung der Spannung zwischen den Elektroden des Emitters 2 und die daraus folgende Reduzierung des elektrischen Stroms zwischen den Elektroden wird sichergestellt, dass die Hochspannung zwischen den Elektroden des Emitters 2 nur geringfügig höher ist als die für die Aufrechterhaltung der Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 minimal notwendige Hochspannung. Geringfügig höher meint in diesem Zusammenhang maximal 100 VDC höher. Aufgrund der Begrenzung der Hochspannung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 wird im Betrieb der Ionisatorvorrichtung 1 eine äußerst geringe Ozonerzeugungsrate als Nebenprodukt gesichert.
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In 3 ist eine für den Betrieb des Emitters 2 bzw. der Emitter 7, 8 typische Emitterstrom-Kennlinie gezeigt. Aus dieser Kennlinie geht hervor, dass die Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 bei einem Hochspannungsniveau entsteht, das etwas oberhalb von 4 kV liegt. Eine weitere Erhöhung der Hochspannung führt nicht mehr zu einer spürbaren Erhöhung der Ionenanzahl.
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Sobald mittels der Messvorrichtung 11 ein elektrischer Strom festgestellt und damit erfasst wird, dass eine Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 vorliegt, kann die Hochspannung mittels der in den Figuren nicht gezeigten Einstellvorrichtung auf dasjenige Niveau eingependelt werden, welches gerade ausreichend ist, um die Plasmaverbindung zwischen den beiden Elektroden des Emitters 2 aufrecht zu erhalten.
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In 4 ist prinzipiell dargestellt, wie die Messvorrichtung 11 zwischen der Elektronikbox 3 und dem Emitter 2 angeordnet ist.
