DE202021004100U1 - ion generating element - Google Patents
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Abstract
Flachelektrode für ein ionengenerierendes Element, wobei die Flachelektrode (4) ringförmige Elektrodenstrukturen (7,10,20) umfasst und wobei im Inneren von zumindest einem Teil der ringförmigen Elektrodenstrukturen (20) jeweils eine Metalloxidschicht (23) angeordnet ist. Flat electrode for an ion-generating element, the flat electrode (4) comprising ring-shaped electrode structures (7,10,20) and a metal oxide layer (23) being arranged inside at least some of the ring-shaped electrode structures (20).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flachelektrode für ein ionengenerierendes Element, mit welcher die Entstehung von Ozon bei der Erzeugung von Ionen effektiv vermieden werden kann, sowie ein ionengenerierendes Element, eine lonisierungseinrichtung zum Behandeln eines Luftstromes und eine Lüftungsanlage, welche jeweils eine derartige Flachelektrode aufweisen.The present invention relates to a flat electrode for an ion generating element which can effectively prevent generation of ozone when ions are generated, and an ion generating element, an ionization device for treating an air flow and a ventilation system each having such a flat electrode.
Üblicherweise werden in einem geschlossenen Raum, welcher weniger häufig gelüftet wird, beispielsweise einem Büro oder Konferenzraum, luftverunreinigende Substanzen, welche durch den Atem ausgestoßen werden, Zigarettenrauch und Staub angereichert. Dabei sind Luftreinigungsgeräte bekannt, welche beispielsweise in Innenräumen mittels Ionisation von Luft und somit Erzeugung von elektrisch geladenen Luftbestandteilen, Partikel, Feinstaub, Viren, Schimmelpilze und/oder Sporen behandeln und/oder entfernen und einen mit Ionen angereicherten Luftstrom bereitstellen.Usually, in a closed space that is ventilated less frequently, such as an office or conference room, air pollutants expelled through the breath, cigarette smoke and dust accumulate. Air purification devices are known which treat and/or remove, for example, indoors by ionizing air and thus generating electrically charged air components, particles, fine dust, viruses, mold and/or spores and providing an air flow enriched with ions.
Ein hoher Ionengehalt, insbesondere von negativen Sauerstoffionen, wird dabei ferner mit positiven Eigenschaften, welche das Wohlbefinden eines Menschen steigern sollen, assoziiert. Unter anderem sollen negative Sauerstoffionen die natürlichen Abwehrkräfte verbessern, Gerüche neutralisieren, das Risiko von allergischen Reaktionen minimieren, die Konzentrationsfähigkeit erhöhen und einen positiven Effekt auf die Stressresistenz haben.A high ion content, in particular of negative oxygen ions, is also associated with positive properties that are intended to increase a person's well-being. Among other things, negative oxygen ions should improve the natural defenses, neutralize odors, minimize the risk of allergic reactions, increase the ability to concentrate and have a positive effect on stress resistance.
Bei der Erzeugung von geladenen Ionen, welche zur Radikalbildung von anderen Luftbestandteilen führen können, durch entsprechende lonisierungseinrichtungen entsteht für gewöhnlich aber auch immer hochreaktives Ozon. Insbesondere entsteht dabei Ozon, wenn es zu einer energiereichen Entladung im Raum kommt (Stoßionisation). Aufgrund ihrer oxidierenden Wirkung sind Ozonmoleküle jedoch für den Menschen giftig, wenn ein Wert von 0,2 mg/m3 überschritten wird. Bereits bei einer geringeren Ozonaufnahme ist dies zudem häufig mit einem heftigen Schläfenkopfschmerz verbunden.However, when charged ions, which can lead to the formation of radicals from other components of the air, are generated by appropriate ionization devices, highly reactive ozone is usually always produced. In particular, ozone is formed when there is a high-energy discharge in the room (impact ionization). Due to their oxidizing effect, however, ozone molecules are toxic to humans if a value of 0.2 mg/m 3 is exceeded. Even with a lower ozone intake, this is often associated with severe temporal headaches.
Aus der Druckschrift
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Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung ist es, eine Flachelektrode für ein ionengenerierendes Element anzugeben, welche im Betrieb möglichst wenig Ozon erzeugt.The object of embodiments of the invention is to specify a flat electrode for an ion-generating element which generates as little ozone as possible during operation.
Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved by the subject matter of the independent claims. Further advantageous developments are the subject matter of the dependent claims.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Flachelektrode für ein ionengenerierendes Element, wobei die Flachelektrode ringförmige Elektrodenstrukturen umfasst.According to one embodiment of the invention, this object is achieved by a flat electrode for an ion-generating element, the flat electrode comprising ring-shaped electrode structures.
Unter Flachelektroden werden dabei Elektroden verstanden, welche räumlich gesehen flach sind, das heißt eine geringe Höhe aufweisen. Derartige Flachelektroden kommen beispielsweise in ionengenerierenden Elementen zum Einsatz.Flat electrodes are understood to be electrodes that are spatially flat, that is to say have a low height. Such flat electrodes are used, for example, in ion-generating elements.
Ionengenerierende Elemente dienen weiter zum Erzeugen von ionisierten Luftbestandteilen, insbesondere mittels lonisierungsspannung beziehungsweise Hochspannung. Das ionengenerierende Element verwendet dabei beispielsweise eine Hochspannung in einem Bereich von 1,5 kV bis 15 kV. Das ionengenerierende Element kann dabei insbesondere mit einer Hochspannungserzeugungseinheit, wie einem Transformator, einem Piezotransformator, einem Sperrwandler und/oder einer Hochspannungskaskade verbunden sein. An einem lonenemitter des ionengenerierenden Elements, insbesondere einer Flachelektrode, findet dabei eine elektrische Entladung der lonisierungsspannung in die umgebende Luft und somit eine Ionisierung der Luftbestandteile statt. Die Erzeugung der Ionen kann dabei beispielsweise durch Coronaentladung und/oder Feldemission in die unmittelbare Luftumgebung stattfinden.Ion-generating elements are also used to generate ionized air components, in particular by means of ionization voltage or high voltage. The ion-generating element uses a high voltage in a range from 1.5 kV to 15 kV, for example. In this case, the ion-generating element can be connected in particular to a high-voltage generation unit, such as a transformer, a piezoelectric transformer, a flyback converter and/or a high-voltage cascade. An electrical discharge of the ionization voltage into the surrounding air takes place at an ion emitter of the ion-generating element, in particular a flat electrode, and thus an ionization of the air components. The ions can be generated, for example, by corona discharge and/or field emission into the immediate air environment.
Dass die Flachelektrode ringförmige Elektrodenstrukturen umfasst bedeutet ferner, dass die Flachelektrode aus einzelnen, zusammenhängenden kreisförmigen Elektrodenstrukturen, welche keine Kanten oder Spitzen aufweisen, gebildet ist, wobei die einzelnen kreisförmigen Elektrodenstrukturen vorzugsweise die Form konzentrischer Ringquerschnitte aufweisen.The fact that the flat electrode comprises ring-shaped electrode structures also means that the flat electrode is formed from individual, connected circular electrode structures which have no edges or points, the individual circular electrode structures preferably having the shape of concentric ring cross-sections.
Eine derartige Flachelektrode hat den Vorteil, dass diese, verglichen mit herkömmlichen Flachelektroden für ionengenerierende Elemente, beispielsweise Flachelektroden, welche durch netz- beziehungsweise gitterförmige Elektrodenstrukturen gebildet sind, eine geringere Feldstärke aufweist und somit Stoßionisationen vermieden werden und auch weniger Ozon gebildet wird. So ist die Dichte von elektrischen Feldlinien und damit auch die elektrische Feldstärke für gewöhnlich an Spitzen von unter Hochspannung stehenden elektrischen Leitern oder Elektroden am größten. Dabei kommt es knapp unterhalb der Durchschlagsspannung zu einer Glimmentladung, welche so stark ist, dass die Bindung von Sauerstoffmolekülen gebrochen wird und sich Ozon bildet. Da die erfindungsgemäße Elektrode aus einzelnen, zusammenhängenden kreisförmigen Elektrodenstrukturen, welche keine Kanten oder Spitzen aufweisen, gebildet ist, können derartige energiereiche Entladungen und die damit verbundene Entstehung von Ozon effektiv vermieden werden. Ferner resultiert dies auch in einem geringeren Elektrodenabbrand, sodass die Lebensdauer der Flachelektrode erhöht wird.Such a flat electrode has the advantage that, compared to conventional flat electrodes for ion-generating elements, for example flat electrodes formed by net or grid-like electrode structures, it has a lower field strength and thus impact ionization is avoided and less ozone is formed. The density of electric field lines and thus also the electric field strength is usually greatest at the tips of electrical conductors or electrodes that are under high voltage. A glow discharge occurs just below the breakdown voltage, which is so strong that the bond between oxygen molecules is broken and ozone is formed. Since the electrode according to the invention is formed from individual, connected, circular electrode structures which have no edges or points, such high-energy discharges and the formation of ozone associated therewith can be effectively avoided. Furthermore, this also results in less electrode erosion, so that the service life of the flat electrode is increased.
In einer Ausführungsform sind die ringförmigen Elektrodenstrukturen dabei weiter aus einem Elektrodenmaterial, welches katalytisch aktiv Ozon spaltet, gebildet.In one embodiment, the ring-shaped electrode structures are also formed from an electrode material that actively splits ozone catalytically.
Ein katalytisch aktives Material beschleunigt dabei eine chemische Reaktion, insbesondere eine Katalyse, ohne dabei selbst verbraucht zu werden.A catalytically active material accelerates a chemical reaction, in particular a catalysis, without being consumed in the process.
Dadurch, dass die Flachelektrode aus einem Elektrodenmaterial, welches katalytisch aktiv Ozon spaltet, gebildet ist, kann somit bei der Generierung von Ionen entstandenes Ozon gespalten und abgebaut werden, ohne dass dabei das Elektrodenmaterial verbraucht wird und die Lebensdauer der Flachelektrode reduziert wird.Because the flat electrode is formed from an electrode material that actively splits ozone catalytically, ozone created during the generation of ions can be split and broken down without the electrode material being used up and the service life of the flat electrode being reduced.
Insbesondere können die ringförmigen Elektrodenstrukturen dabei aus Platin oder Palladium gebildet sein. Durch die Wahl von Platin oder Palladium als Elektrodenmaterial wird bereits bei niederer Temperatur eine hohe katalytische Wirkung erreicht.In particular, the ring-shaped electrode structures can be formed from platinum or palladium. By choosing platinum or palladium as the electrode material, a high catalytic effect is achieved even at low temperatures.
Zudem kann im Inneren von zumindest einem Teil der ringförmigen Elektrodenstrukturen jeweils eine Metalloxidschicht angeordnet sein.In addition, a metal oxide layer can be arranged inside at least some of the ring-shaped electrode structures.
Im Inneren der ringförmigen Elektrodenstrukturen bedeutet dabei, dass die Metalloxidschicht jeweils innerhalb eines von der entsprechenden ringförmigen Elektrodenstruktur umgebenen und durch diese begrenzten Bereich angeordnet ist.Inside the ring-shaped electrode structures means that the metal oxide layer is in each case arranged within a region surrounded by and delimited by the corresponding ring-shaped electrode structure.
Metalloxide, insbesondere Übergangsmetalloxide, wie Manganoxid, Eisenoxid, Kobaltoxid, Kupferoxid, oder Nickeloxid sind ebenfalls als katalytisch aktive Materialien bei der Zersetzung beziehungsweise Spaltung von Ozon bekannt und werden in reiner Form oder als Gemisch als katalytisch aktive Komponente in Katalysatoren, beispielsweise in Form von Schüttgut-Trägerkatalysatoren zur Zersetzung von Ozon angewendet. Insgesamt kann somit die Spaltung und der Abbau von bei der Generierung von Ionen entstandenem Ozon noch weiter optimiert werden.Metal oxides, in particular transition metal oxides, such as manganese oxide, iron oxide, cobalt oxide, copper oxide, or nickel oxide are also known as catalytically active materials in the decomposition or splitting of ozone and are used in pure form or as a mixture as a catalytically active component in catalysts, for example in the form of bulk material -Supported catalysts used to decompose ozone. Overall, the splitting and decomposition of ozone formed during the generation of ions can thus be optimized even further.
Auch können die ringförmigen Elektrodenstrukturen jeweils zumindest teilweise von einer dielektrischen Abdeckung derart bedeckt sein, dass Plasma jeweils hauptsächlich im Inneren der ringförmigen Elektrodenstrukturen gebildet wird.The ring-shaped electrode structures can also each be at least partially covered by a dielectric cover in such a way that plasma is formed mainly in the interior of the ring-shaped electrode structures.
Unter einer dielektrischen Abdeckung wird hierbei eine dielektrische Barriere verstanden, welche im Betrieb die Entladung sowie die lonengenerierung räumlich begrenzt. Übliche Materialien für eine derartige dielektrische Barriere sind dabei Glas, Quarz, Keramik oder Emaille. Auch Kunststoffe, beispielsweise Teflon oder Silikon können verwendet werden.A dielectric cover is understood to mean a dielectric barrier which spatially limits the discharge and the generation of ions during operation. Typical materials for such a dielectric barrier are glass, quartz, ceramics or enamel. Plastics such as Teflon or silicone can also be used.
Im Inneren der ringförmigen Elektrodenstrukturen bedeutet ferner dass die dielektrische Abdeckung derart angeordnet ist, dass das Plasma jeweils hauptsächlich, das heißt im Wesentlichen beziehungsweise zum großen Teil, innerhalb eines Bereichs, welcher von der entsprechenden Elektrodenstruktur umgeben und begrenzt ist, entsteht, das heißt Ionen hauptsächlich innerhalb dieses Bereichs generiert werden und wenigstens der Großteil der lonengenerierung in diesem Bereich stattfindet.Inside the ring-shaped electrode structures also means that the dielectric cover is arranged in such a way that the plasma is mainly, ie essentially related For the most part, this occurs within an area that is surrounded and delimited by the corresponding electrode structure, i.e. ions are mainly generated within this area and at least the majority of the ion generation takes place in this area.
Dies hat den Vorteil, dass das erzeugte Plasma in direktem Kontakt mit der Elektrode und damit dem katalytisch aktiven Elektrodenmaterial steht, sowie gegebenenfalls auch noch mit dem im Inneren der Elektronenstrukturen angeordneten Metalloxid. Hierdurch kann die Spaltung und der Abbau von bei der Generierung von Ionen entstandenem Ozon wiederum noch weiter optimiert werden.This has the advantage that the plasma generated is in direct contact with the electrode and thus with the catalytically active electrode material, and possibly also with the metal oxide arranged inside the electron structures. As a result, the splitting and decomposition of ozone formed during the generation of ions can in turn be optimized even further.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auch ein ionengenerierendes Element zum Generieren von Ionen mittels einer lonisierungsspannung angegeben, welches eine oben beschriebene Flachelektrode und eine Masseelektrode aufweist.A further embodiment of the invention also specifies an ion-generating element for generating ions by means of an ionization voltage, which element has a flat electrode as described above and a ground electrode.
Bei der Masselelektrode handelt es sich dabei um eine geerdete Elektrode. Wird dabei eine Hochspannung an die Flachelektrode angelegt, wird am anderen Ende der geerdeten Masseelektrode ein elektrisches Feld erzeugt. Dies resultiert in der Erzeugung einer Plasmaentladung und der Ionisierung von Molekülen in der Luft, wodurch positive und negative Ionen erzeugt werden können.The ground electrode is a grounded electrode. If a high voltage is applied to the flat electrode, an electric field is generated at the other end of the earthed ground electrode. This results in the creation of a plasma discharge and the ionization of molecules in the air, which can produce positive and negative ions.
Ein derartiges ionengenerierendes Element hat den Vorteil, dass dieses eine Flachelektrode aufweist, welche verglichen mit herkömmlichen Flachelektroden für ionengenerierende Elemente, beispielsweise Flachelektroden, welche durch netz- beziehungsweise gitterförmige Elektrodenstrukturen gebildet sind, eine geringere Feldstärke aufweist und somit auch Stoßionisationen vermieden werden und weniger Ozon gebildet wird. So ist die Dichte von elektrischen Feldlinien und damit auch die elektrische Feldstärke für gewöhnlich an Spitzen von unter Hochspannung stehenden elektrischen Leitern oder Elektroden am größten. Dabei kommt es knapp unterhalb der Durchschlagsspannung zu einer Glimmentladung, welche so stark ist, dass die Bindung von Sauerstoffmolekülen gebrochen wird und sich Ozon bildet. Da die erfindungsgemäße Elektrode aus einzelnen, zusammenhängenden kreisförmigen Elektrodenstrukturen, welche keine Kanten oder Spitzen aufweisen, gebildet ist, können derartige Entladungen und die damit verbundene Entstehung von Ozon effektiv vermieden werden. Ferner resultiert dies auch in einem geringeren Elektrodenabbrand, sodass die Lebensdauer der Flachelektrode erhöht wird.Such an ion-generating element has the advantage that it has a flat electrode, which has a lower field strength compared to conventional flat electrodes for ion-generating elements, for example flat electrodes, which are formed by net or grid-like electrode structures and thus impact ionization is avoided and less ozone is formed becomes. The density of electric field lines and thus also the electric field strength is usually greatest at the tips of electrical conductors or electrodes that are under high voltage. A glow discharge occurs just below the breakdown voltage, which is so strong that the bond between oxygen molecules is broken and ozone is formed. Since the electrode according to the invention is formed from individual, connected, circular electrode structures which have no edges or points, such discharges and the formation of ozone associated therewith can be effectively avoided. Furthermore, this also results in less electrode erosion, so that the service life of the flat electrode is increased.
Dabei kann die Masseelektrode linienförmig ausgebildet sein.In this case, the ground electrode can be of linear design.
Dass die Masseelektrode linienförmig ausgebildet ist bedeutet dabei, dass die Masselelektrode nicht massiv als blockförmige Elektrode, sondern linienförmig ausgebildet ist und beispielsweise eine mäanderförmige Struktur aufweist.The fact that the ground electrode is linear means that the ground electrode is not solid as a block-shaped electrode but is linear and has a meandering structure, for example.
Dies hat den Vorteil, dass die Kapazität und somit auch das elektrische Feld an den beiden Elektroden reduziert wird. Hierdurch kann wiederum vermieden werden, dass es zu energiereichen Entladungen kommt und somit die Entstehung von Ozon vermindert werden.This has the advantage that the capacity and thus also the electric field at the two electrodes is reduced. This in turn can prevent high-energy discharges from occurring and thus reduce the formation of ozone.
Weiter kann die Masseelektrode aus einer Widerstandslegierung gebildet sein.Furthermore, the ground electrode may be formed of a resistance alloy.
Unter Widerstandslegierungen werden hierbei Legierungen aus zwei oder mehr Metallen verstanden, welche einen relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstand haben, eine geringe Neigung zur Oxidation aufweisen und elektrische Energie in Wärme umwandeln. Bei der Widerstandslegierung kann es sich hierbei beispielsweise um eine Silber-Palladiumlegierung wie Ag3Pd oder Ag6Pd handeln.In this context, resistance alloys are understood to mean alloys of two or more metals which have a relatively high specific electrical resistance, have a low tendency to oxidize and convert electrical energy into heat. The resistance alloy can be, for example, a silver-palladium alloy such as Ag 3 Pd or Ag 6 Pd.
Hierdurch kann somit ein Heizungseffekt realisiert werden und die Entstehung von Ozon weiter reduziert werden, zumal sich die Bildung von Ozon beziehungsweise die Ozonentstehung umgekehrt zur vorhandenen Temperatur verhält.As a result, a heating effect can be realized and the formation of ozone can be further reduced, especially since the formation of ozone or the formation of ozone is inversely related to the existing temperature.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zudem auch eine lonisierungseinrichtung zum Behandeln eines Luftstromes angegeben, wobei die lonisierungseinrichtung eine Zuluftverbindung zum Zuführen eines Luftstromes in die lonisierungseinrichtung, ein oben beschriebenes ionengenerierendes Element zum Ionisieren von Luftbestandteilen des Luftstromes mittels einer lonisierungsspannung und eine Rückluftverbindung zum Rückführen des behandelten Luftstromes aus der lonisierungseinrichtung aufweist.A further embodiment of the invention also specifies an ionization device for treating an air flow, the ionization device having a supply air connection for feeding an air flow into the ionization device, an ion-generating element as described above for ionizing air components of the air flow by means of an ionization voltage, and a return air connection for returning the treated air flow from the ionization device.
Eine derartige lonisierungseinrichtung hat den Vorteil, dass diese eine Flachelektrode aufweist, welche verglichen mit herkömmlichen Flachelektroden für ionengenerierende Elemente, beispielsweise Flachelektroden, welche durch netz- beziehungsweise gitterförmige Elektrodenstrukturen gebildet sind, eine geringere Feldstärke aufweist und somit auch Stoßionisationen vermieden werden und weniger Ozon gebildet wird. So ist die Dichte von elektrischen Feldlinien und damit auch die elektrische Feldstärke für gewöhnlich an Spitzen von unter Hochspannung stehenden elektrischen Leitern oder Elektroden am größten. Dabei kommt es knapp unterhalb der Durchschlagsspannung zu einer Glimmentladung, welche so stark ist, dass die Bindung von Sauerstoffmolekülen gebrochen wird und sich Ozon bildet. Da die erfindungsgemäße Elektrode aus einzelnen, zusammenhängenden kreisförmigen Elektrodenstrukturen, welche keine Kanten oder Spitzen aufweisen, gebildet ist, können derartige Entladungen und die damit verbundene Entstehung von Ozon effektiv vermieden werden. Ferner resultiert dies auch in einem geringeren Elektrodenabbrand, sodass die Lebensdauer der Flachelektrode erhöht wird.Such an ionization device has the advantage that it has a flat electrode which has a lower field strength compared to conventional flat electrodes for ion-generating elements, for example flat electrodes which are formed by net-like or lattice-like electrode structures, and thus impact ionization is avoided and less ozone is formed . The density of electric field lines and thus also the electric field strength is usually greatest at the tips of electrical conductors or electrodes that are under high voltage. It comes close below the breakdown voltage to a glow discharge, which is so strong that the bond between oxygen molecules is broken and ozone is formed. Since the electrode according to the invention is formed from individual, connected, circular electrode structures which have no edges or points, such discharges and the formation of ozone associated therewith can be effectively avoided. Furthermore, this also results in less electrode erosion, so that the service life of the flat electrode is increased.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zudem auch eine Lüftungsanlage angegeben, welche eine oben beschriebene lonisierungseinrichtung aufweist.A further embodiment of the invention also specifies a ventilation system which has an ionization device as described above.
Eine derartige Lüftungsanlage hat den Vorteil, dass dieses eine Flachelektrode aufweist, welche verglichen mit herkömmlichen Flachelektrode für ionengenerierende Elemente, beispielsweise Flachelektroden, welche durch netz- beziehungsweise gitterförmige Elektrodenstrukturen gebildet sind, eine geringere Feldstärke aufweist und somit auch Stoßionisationen vermieden werden und weniger Ozon gebildet wird. So ist die Dichte von elektrischen Feldlinien und damit auch die elektrische Feldstärke für gewöhnlich an Spitzen von unter Hochspannung stehenden elektrischen Leitern oder Elektroden am größten. Dabei kommt es knapp unterhalb der Durchschlagsspannung zu einer Glimmentladung, welche so stark ist, dass die Bindung von Sauerstoffmolekülen gebrochen wird und sich Ozon bildet. Da die erfindungsgemäße Elektrode aus einzelnen, zusammenhängenden kreisförmigen Elektrodenstrukturen, welche keine Kanten oder Spitzen aufweisen, gebildet ist, können derartige Entladungen und die damit verbundene Entstehung von Ozon effektiv vermieden werden. Ferner resultiert dies auch in einem geringeren Elektrodenabbrand, sodass die Lebensdauer der Flachelektrode erhöht wird.Such a ventilation system has the advantage that it has a flat electrode, which has a lower field strength compared to conventional flat electrodes for ion-generating elements, for example flat electrodes, which are formed by net or lattice-shaped electrode structures and thus impact ionization is avoided and less ozone is formed . The density of electric field lines and thus also the electric field strength is usually greatest at the tips of electrical conductors or electrodes that are under high voltage. A glow discharge occurs just below the breakdown voltage, which is so strong that the bond between oxygen molecules is broken and ozone is formed. Since the electrode according to the invention is formed from individual, connected, circular electrode structures which have no edges or points, such discharges and the formation of ozone associated therewith can be effectively avoided. Furthermore, this also results in less electrode erosion, so that the service life of the flat electrode is increased.
Bei der Lüftungsanlage kann es sich dabei beispielsweise um eine Lüftungsanlage für einen geschlossenen Raum, ein Fahrzeug, oder für eine Kabine eines Flugzeuges handeln.The ventilation system can be, for example, a ventilation system for a closed room, a vehicle, or for a cabin of an airplane.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung eine Flachelektrode für ein ionengenerierendes Element, mit welcher die Entstehung von Ozon bei der Erzeugung von Ionen effektiv vermieden werden kann, angegeben wird.In summary, it can be stated that the present invention provides a flat electrode for an ion-generating element, with which the formation of ozone can be effectively avoided when ions are generated.
Realisiert wird dies hierbei durch eine spezielle geometrische Ausgestaltung der Flachelektrode, wobei die Flachelektrode ringförmige Elektrodenstrukturen umfasst.This is realized here by a special geometric configuration of the flat electrode, with the flat electrode comprising ring-shaped electrode structures.
Der Effekt der Vermeidung der Entstehung von Ozon kann zudem durch Verwendung spezieller Materialien und/oder katalytischer Substanzen beziehungsweise aktiv katalytischer Materialien noch weiter verstärkt werden.The effect of avoiding the formation of ozone can also be further enhanced by using special materials and/or catalytic substances or actively catalytic materials.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht eines ionengenerierenden Elements gemäß Ausführungsformen der Erfindung; -
2 zeigt eine Draufsicht auf eine Oberseite des ionengenerierenden Elements gemäß1 ; -
3 zeigt eine Draufsicht auf eine Masseelektrode des ionengenerierenden Elements gemäß1 ; -
4 zeigt eine Draufsicht auf eine ringförmige Elektrodenstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform; -
5 zeigt eine Draufsicht auf eine ringförmige Elektrodenstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform.
-
1 shows a schematic perspective view of an ion generating element according to embodiments of the invention; -
2 FIG. 12 shows a top view of an upper side of the ion-generating element according to FIG1 ; -
3 FIG. 12 is a plan view of a ground electrode of the ion generating element of FIG1 ; -
4 shows a plan view of an annular electrode structure according to a first embodiment; -
5 shows a plan view of an annular electrode structure according to a second embodiment.
Gemäß den Ausführungsformen der
Ferner weist das ionengenerierende Element gemäß den Ausführungsformen der
Wird dabei eine Hochspannung an die Flachelektrode 4 angelegt, wird am anderen Ende der geerdeten Masseelektrode ein elektrisches Feld erzeugt. Dies resultiert in der Erzeugung einer Plasmaentladung und der Ionisierung von Wassermolekülen in der Luft, wodurch positive und negative Ionen erzeugt werden können.If a high voltage is applied to the
Bei der Erzeugung von geladenen Ionen, welche zur Radikalbildung von anderen Luftbestandteilen führen können, entsteht für gewöhnlich aber auch immer hochreaktives Ozon. Insbesondere entsteht dabei Ozon, wenn es zu einer energiereichen Entladung im Raum kommt (Stoßionisation). Aufgrund ihrer oxidierenden Wirkung sind Ozonmoleküle jedoch für den Menschen giftig, wenn ein Wert von 0,2 mg/m3 überschritten wird. Bereits bei einer geringeren Ozonaufnahme ist dies zudem häufig mit einem heftigen Schläfenkopfschmerz verbunden.However, when charged ions are generated, which can lead to the formation of radicals from other components of the air, highly reactive ozone is usually also produced. In particular, ozone is formed when there is a high-energy discharge in the room (impact ionization). Due to their oxidizing effect, however, ozone molecules are toxic to humans if a value of 0.2 mg/m 3 is exceeded. Even with a lower ozone intake, this is often associated with severe temporal headaches.
Wie
Eine derartige Flachelektrode 3 hat den Vorteil, dass diese, verglichen mit herkömmlichen Flachelektrode für ionengenerierende Elemente, beispielsweise Flachelektroden, welche durch netz- beziehungsweise gitterförmige Elektrodenstrukturen gebildet sind, eine geringere Feldstärke aufweist und somit Stoßionisationen vermieden werden und auch weniger Ozon gebildet wird. So ist die Dichte von elektrischen Feldlinien und damit auch die elektrische Feldstärke für gewöhnlich an Spitzen von unter Hochspannung stehenden elektrischen Leitern oder Elektroden am größten. Dabei kommt es knapp unterhalb der Durchschlagsspannung zu einer Glimmentladung, welche so stark ist, dass die Bindung von Sauerstoffmolekülen gebrochen wird und sich Ozon bildet. Da die erfindungsgemäße Elektrode aus einzelnen, zusammenhängenden kreisförmigen Elektrodenstrukturen, welche keine Kanten oder Spitzen aufweisen, gebildet ist, können derartige energiereiche Entladungen und die damit verbundene Entstehung von Ozon effektiv vermieden werden. Ferner resultiert dies auch in einem geringeren Elektrodenabbrand, sodass die Lebensdauer der Flachelektrode erhöht wird.Such a
Dem ionengenerierenden Element 1 können zudem noch, in
Wie insbesondere in
Gemäß den Ausführungsformen der
Insbesondere sind die ringförmigen Strukturen 7 dabei bevorzugt aus Platin oder Palladium mit einer Schichtstärke zwischen 5 µm und 14 µm gebildet.In particular, the ring-shaped
Wie
Wie zu erkennen ist, ist die Masseelektrode 8 dabei linienförmig, insbesondere mäanderförmig ausgebildet.As can be seen, the
Gemäß den Ausführungsformen der
So umfasst die erfindungsgemäße Flachelektrode ringförmigen Elektrodenstrukturen, wobei eine ringförmige Elektrodenstruktur 10 in
Gemäß der ersten Ausführungsform ist die ringförmige Elektrodenstruktur 10 dabei in Form eines konzentrischen Ringquerschnittes gebildet.According to the first embodiment, the ring-shaped electrode structure 10 is formed in the form of a concentric ring cross-section.
Wie
Insbesondere ist dabei der komplette äußere Bereich 12 der ringförmigen Elektrodenstruktur 10 mit der dielektrischen Abdeckung 11 beziehungsweise der dielektrischen Barriere überzogen.In particular, the entire
Übliche Materialien für eine derartige dielektrische Abdeckung 11 sind dabei Glas, Quarz, Keramik oder Emaille. Auch Kunststoffe, beispielsweise Teflon oder Silikon können verwendet werden, wobei die dielektrische Abdeckung 11 bevorzugt eine Schichtstärke zwischen 9 µm und 20 µm aufweist.Typical materials for such a
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist die ringförmige Elektrodenstruktur 20 dabei wiederum in Form eines konzentrischen Ringquerschnittes gebildet.According to the second embodiment, the ring-shaped
Auch ist die ringförmige Elektrodenstruktur 20 wiederum von einer dielektrischen Abdeckung 21 derart bedeckt, dass Plasma hauptsächlich im Inneren der ringförmigen Elektrodenstruktur 20 gebildet wird.Also, the ring-shaped
Im Unterschied zu der im
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- ionengenerierendes Elemention generating element
- 22
- Oberseitetop
- 33
- dielektrischer Körperdielectric body
- 44
- Flachelektrodeflat electrode
- 55
- elektrischer Leiterelectrical conductor
- 66
- Anschlussconnection
- 77
- ringförmige Elektrodenstrukturring-shaped electrode structure
- 88th
- Masseelektrodeground electrode
- 1010
- Elektrodenstrukturelectrode structure
- 1111
- dielektrische Abdeckungdielectric cover
- 1212
- äußerer Bereichouter area
- 2020
- ringförmige Elektrodenstrukturring-shaped electrode structure
- 2121
- dielektrische Abdeckungdielectric cover
- 2222
- Bereicharea
- 2323
- Metalloxidschichtmetal oxide layer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- EP 0208169 B1 [0008]EP 0208169 B1 [0008]
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE STAEGER & SPERLING PARTNERSCHAF, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE STAEGER & SPERLING PARTNERSCHAF, DE |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |