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Die Erfindung betrifft eine Luftionisationsvorrichtung zur Luftentkeimung. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug, in dem eine oder mehrere solche Luftionisationsvorrichtungen angeordnet sind.
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Durch die mittels einer solchen Luftionisationsvorrichtung erzeugte Ionisierung der Umgebungsluft kann eine Inaktivierung von in der Luft befindlichen Viren, Keimen und Krankheitserregern erzielt werden. Zudem kann die Umgebungsluft auch hinsichtlich störender Gerüche und Feinstaub verbessert werden. Eine solche Luftionisationsvorrichtung ist z.B. aus der
WO 2010/014635 A1 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Luftionisationsvorrichtung weiter im Hinblick auf die Praxistauglichkeit zu verbessern, insbesondere um auch einen Einsatz in Fahrzeugen auf einfache Weise zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Luftionisationsvorrichtung mit einem Gehäuse, wenigstens einer in dem Gehäuse angeordneten Luftionisationsröhre, einer Wechselspannungsquelle und einer Steuereinheit, die zur Steuerung der Beaufschlagung der Luftionisationsröhre mit von der Wechselspannungsquelle erzeugter Wechselspannung eingerichtet ist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, anhand eines Sollwerts der Luftionisation die Luftionisationsröhre derart mit Wechselspannung zu beaufschlagen, dass die umgebende Luft in einem Maß ionisiert wird, das dem Sollwert entspricht. Mit einer solchen Luftionisationsvorrichtung lassen sich die eingangs erwähnten Vorteile solcher Vorrichtungen besonders effizient realisieren. Durch die Steuereinheit kann zudem sichergestellt werden, dass das Maß der Luftionisierung auf einem vorgegebenen gespeicherten Sollwert gehalten wird, sodass es einerseits nicht zu unerwünscht hohen Ozonkonzentrationen kommen kann, aber dennoch eine für die Luftentkeimungswirkung ausreichende Ionisation bereitgestellt wird. Der Sollwert der Luftionisation kann z.B. eine vorgegebene Menge an zu erzeugenden Ionen pro Zeiteinheit definieren. Beispielsweise kann der Sollwert abhängig von der Größe des Raums, in dem die Luftionisationsvorrichtung eingesetzt wird, festgelegt werden, z.B. derart, dass sich eine Konzentration von 120 µg/m3 Sauerstoffionen im zeitlichen Mittel einstellt.
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Die Steuereinheit kann z.B. einen Speicher haben, in dem der Sollwert der Luftionisation gespeichert ist.
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Die an die Luftionisationsröhre abgegebene Wechselspannung ist vorteilhafter Weise eine Hochspannung, durch die zwischen entsprechenden Elektroden der Luftionisationsröhre elektrische Feldstärken erzeugt werden, die zur gewünschten Ionisation zumindest der Sauerstoffmoleküle in der Luft führen.
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Die Steuereinheit kann zur definierten Beaufschlagung der Luftionisationsröhre zur Erreichung des Sollwerts beispielsweise die Amplitude und/oder Frequenz der an die Luftionisationsröhre abgegebenen Wechselspannung entsprechend anpassen. Die Steuereinheit kann zur Durchführung ihrer Funktionen, zum Beispiel für die gesteuerter Beaufschlagung der Luftionisationsröhre mit Wechselspannung, beispielsweise einen Rechner und ein Computerprogramm aufweisen, das von dem Rechner ausgeführt wird. Durch den Rechner kann zum Beispiel der Sollwert der Luftionisation aus dem Speicher ausgelesen werden und für die Steuerung der Beaufschlagung der Luftionisationsröhre mit Wechselspannung genutzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse Lufteinlassöffnungen und Luftauslassöffnungen hat, wobei die Luftionisationsvorrichtung für eine passive Durchströmung mit Umgebungsluft von den Lufteinlassöffnungen über die Ionisationsröhre zu den Luftauslassöffnungen eingerichtet ist, insbesondere ohne einen Lüfter. Auf diese Weise kann eine Luftionisationseinrichtung mit geringer technischer Komplexität bereitgestellt werden. Insbesondere für den Einsatz in Fahrzeugen hat die passive Durchströmung den Vorteil, dass Fahrgäste nicht durch Geräusche oder Luftströmungen gestört werden und es zudem keine unerwünschten Beeinflussungen oder Wechselwirkungen mit dem fahrzeugeigenen Belüftungssystem kommt. Die Lufteinlassöffnungen und die Luftauslassöffnungen müssen dabei nicht zwangsläufig permanent immer dieselbe Funktion Einlass oder Auslass haben, es ist auch möglich, dass die Zuordnung der im Gehäuse vorhandenen Öffnungen im Betrieb des Geräts wechselt oder je nach Montageposition unterschiedlich sein kann.
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Die Luftionisationsvorrichtung kann insbesondere als eigenständige Vorrichtung ausgebildet sein, die unabhängig von einer Fahrzeugbelüftungsanlage und Fahrzeugklimaanlage ist. Die Luftionisationsvorrichtung kann als stand-alone-Gerät ausgebildet sein, das separat von Komponenten der Fahrzeugbelüftungsanlage und der Fahrzeugklimaanlage ist und separat montiert werden kann. Die Luftionisationsvorrichtung kann insbesondere allein für die Durchführung einer Luftionisation eingerichtet sein, d.h. für keine sonstige Behandlung der Umgebungsluft.
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Insbesondere sind für die Montage der Luftionisationsvorrichtung in einem Fahrzeug keine besonderen Voraussetzungen hinsichtlich der Luftführung und anderer technischer Spezifikationen erforderlich, lediglich ein Anschluss an die Fahrzeugelektrik ist für die Stromversorgung der Luftionisationsvorrichtung sinnvoll. Alternativ kann die Luftionisationsvorrichtung auch mit einer eigenen elektrischen Energiequelle ausgebildet sein oder durch eine solche versorgt sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftionisationsvorrichtung als mobile, in einem Fahrzeug einzusetzende Luftionisationsvorrichtung ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass auch bei längeren Fahrten der Fahrgastraum des Fahrzeugs keimarm gehalten werden kann und eine hohe Luftqualität bereitgestellt wird. Die Luftionisationsvorrichtung kann in grundsätzlich jeder Art von Fahrzeug eingesetzt werden, wobei insbesondere der Einsatz in Landfahrzeugen besonders vorteilhaft ist. Die Luftionisationsvorrichtung kann z.B. am Fahrzeugdach des Fahrzeugs befestigt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftionisationsröhre einen Hohlzylinder-förmigen Basiskörper aus isolierendem Material, eine in dem Basiskörper angeordnete Hohlzylinder-förmige innere Gitterelektrode und eine außerhalb des Basiskörpers angeordnete Hohlzylinder-förmige äußere Gitterelektrode hat. Auf diese Weise wird eine hohe Ionisationsleistung mit moderatem technischen Aufwand bereitgestellt. Der Basiskörper kann z.B. ein Glaskörper sein, was den Vorteil hat, dass der Basiskörper sowohl isolierend als auch formsteif ist und zudem kostengünstig hergestellt werden kann. Die äußere und die innere Gitterelektrode können z.B. aus einem flachen Metallgittermaterial hergestellt sein, das in die Hohlzylinder-förmige Form gebogen wird. Die jeweiligen Stirnseiten der Hohlzylinderform können dabei offen gestaltet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Hohlzylinder-förmige innere Gitterelektrode an der Innenseite des isolierenden Basiskörpers anliegen. Die Hohlzylinder-förmige äußere Gitterelektrode kann an der Außenseite des isolierenden Hohlkörpers anliegen. Auch hierdurch wird eine hohe Ionisationsleistung bei moderaten Spannungspegeln der Wechselspannung ermöglicht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die äußere Gitterelektrode der Luftionisationsröhre mittels eines federnden Kontaktelements durch Federvorspannung elektrisch mit einem Massepotential verbunden ist. Dies erlaubt eine sichere elektrische Kontaktierung der äußeren Gitterelektrode bei gleichzeitiger einfacher Montierbarkeit und Demontierbarkeit der Luftionisationsröhre. Insbesondere ist auch ein Austausch der Luftionisationsröhre auf einfache Weise möglich. Die äußere Gitterelektrode kann über das federnde Kontaktelement z.B. mit einem Massepotential der Luftionisationsvorrichtung und/oder einem Massepotential des Fahrzeugs, in dem die Luftionisationsvorrichtung montiert ist, verbunden sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftionisationsvorrichtung in mehreren Betriebsstufen betreibbar ist, die mit Hilfe eines Bedienelements der Luftionisationsvorrichtung einstellbar sind, wobei in den unterschiedlichen Betriebsstufen unterschiedliche Ionisationsleistungen von der Luftionisationsvorrichtung abgebbar sind. Dies hat den Vorteil, dass die Luftionisationsvorrichtung ohne aufwendige Anpassungsarbeiten in unterschiedlich großen Räumen betrieben bzw. in unterschiedlich großen Fahrzeugen werden kann. Mittels des Bedienelements kann z.B. zwischen unterschiedlichen Sollwerten der Luftionisation umgeschaltet werden, anhand derer die Steuereinheit die Beaufschlagung der Luftionisationsröhre mit Wechselspannung durchführt. Das Bedienelement kann z.B. ein elektrischer Schalter oder Taster sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die eingestellte Betriebsstufe mittels wenigstens eines optischen Anzeigeelements der Luftionisationsvorrichtung angezeigt wird. Dies hat den Vorteil, dass für den Anwender leicht erkennbar ist, auf welche Betriebsstufe die Luftionisationsvorrichtung gerade eingestellt ist.
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Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die mit Hilfe des Bedienelements eingestellte Betriebsstufe in einem nichtflüchtigen Speicher zu speichern. Wird die Luftionisationsvorrichtung dann von der elektrischen Energieversorgung abgetrennt oder ausgeschaltet, kann die Steuereinheit den im nichtflüchtigen Speicher abgelegten Wert für die Betriebsstufe wieder auslesen und automatisch, d.h. ohne zusätzliche manuelle Einstellung, die Luftionisationsvorrichtung wieder in der zuvor eingestellten Betriebsstufe weiter betreiben.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Luftionisationsvorrichtung einen Sicherheitsschalter auf, durch den die Erzeugung der Wechselspannung und/oder die Beaufschlagung der Luftionisationsröhre mit Wechselspannung automatisch unterbrechbar ist, wenn wenigstens ein Gehäuseteil des Gehäuses der Luftionisationsvorrichtung entfernt wird. Auf diese Weise wird eine hohe Sicherheit auch bei Montagearbeiten an der Luftionisationsvorrichtung erreicht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftionisationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Ionisationsröhre mit einer Wechselspannung von wenigstens 1000 V oder wenigstens 2000 V zu beaufschlagen. Hierdurch kann eine hohe Ionisationsleistung erzielt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Frequenz der Wechselspannung in einem Bereich oberhalb von 20.000 Hz liegt und/oder von der Steuereinheit einstellbar ist. Hierdurch wird vermieden, dass aufgrund der gewählten Frequenz unerwünschte, für Menschen wahrnehmbare Geräusche erzeugt werden. Durch die Einstellung der Frequenz durch die Steuereinheit kann zudem die Ionisationsleistung der Luftionisationsvorrichtung auf einen gewünschten Sollwert geregelt werden. Beispielsweise kann die Frequenz oberhalb von 30.000 Hz liegen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftionisationsvorrichtung mittels einer Gleichspannung elektrisch versorgbar ist. Die Luftionisationsvorrichtung kann z.B. elektrische Anschlüsse für den direkten Anschluss der Gleichspannung haben. Dies hat den Vorteil, dass die Luftionisationsvorrichtung mit einem einfachen Aufbau der Elektronik-Hardware bereitgestellt werden kann und auf einfache Weise mit dem elektrischen Bordnetz eines Fahrzeugs verbunden werden kann. Beispielsweise kann die Luftionisationsvorrichtung für eine Betriebsspannung von 24 V oder 12 V ausgelegt sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Stromaufnahme der Luftionisationsvorrichtung kleiner als 1 A, insbesondere kleiner als 0,7 A. Die Stromaufnahme der Luftionisationsvorrichtung kann dabei größer als 0,2 A sein, oder größer als 0,3 A. Auf diese Weise wird das elektrische Bordnetz des Fahrzeugs nicht übermäßig belastet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftionisationsröhre an einer Halterung befestigt ist, wobei an der Schnittstelle der Luft-ionisationsröhre zur Halterung ein Dichtungselement angeordnet ist, durch das das Eindringen von Flüssigkeiten und Fetten in das Innere der Luftionisationsröhre verhindert ist. Hierdurch wird eine hohe Langlebigkeit der Luftionisationsvorrichtung ermöglicht. Insbesondere muss die Luftionisationsröhre nur selten getauscht werden. Durch das Dichtungselement kann insbesondere eine Abdichtung des inneren Raums des Hohlzylinder-förmigen Basiskörpers erfolgen. Das Dichtungselement kann z.B. als Silikon-Dichtungselement ausgebildet sein, z.B. in der Art einer Silikon-Unterlegscheibe.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftionisationsvorrichtung für die Durchführung eines bipolaren Ionisationsprozesses der Umgebungsluft eingerichtet ist. Dies hat den Vorteil, dass durch die Ionisation sowohl positive als auch negative Ionen erzeugt werden, sodass eine insgesamt neutrale ionisierte Umgebungsluft bereitgestellt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse in Seitenansicht im Wesentlichen Dreieck-förmig ist. Auf diese Weise kann eine günstige Durchströmung des Gehäuses mit Umgebungsluft ohne aufwendige Maßnahmen bereitgestellt werden, insbesondere durch die passive Durchströmung ohne Lüfter. Eine solche Gestaltung des Gehäuses eignet sich besonders für den Einsatz in Innenräumen von Fahrzeugen. Dabei muss die Gestaltung des Gehäuses nicht exakt Dreieck-förmig sein, insbesondere können die Eckbereiche der DreieckForm abgerundet oder abgeflacht sein.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Fahrzeug für die öffentliche Personenbeförderung, wobei das Fahrzeug einen länglichen Fahrgastraum mit einer Vielzahl von in Längsrichtung hintereinander angeordneten Sitzreihen hat, wobei in dem Fahrzeug am Fahrzeugdach mehrere Luftionisationsvorrichtungen der zuvor erläuterten Art angeordnet sind. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden. Die mehreren Luftionisationsvorrichtungen können dabei in Längsrichtung hintereinander angeordnet sein, je nach Einsatzfall in gleichen oder ungleichen Abständen voneinander.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Fahrzeug zur Krankenbeförderung, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zur Krankenbeförderung eingerichteten Innenraum des Fahrzeugs am Fahrzeugdach wenigstens eine Luftionisationsvorrichtung der zuvor erläuterten Art angeordnet ist. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter dem unbestimmten Begriff „ein“ kein Zahlwort zu verstehen. Wenn also z.B. von einem Bauteil die Rede ist, so ist dies im Sinne von „mindestens einem Bauteil“ zu interpretieren. Soweit Winkelangaben in Grad gemacht werden, beziehen sich diese auf ein Kreismaß von 360 Grad (360°).
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Soweit ein Rechner erwähnt ist, kann dieser dazu eingerichtet sein, ein Computerprogramm, z.B. im Sinne von Software, auszuführen. Der Rechner kann als handelsüblicher Computer ausgebildet sein, z.B. als PC, Laptop, Notebook, Tablet oder Smartphone, oder als Mikroprozessor, Mikrocontroller oder FPGA, oder als Kombination aus solchen Elementen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 eine Luftionisationsvorrichtung in perspektivischer Ansicht,
- 2 die Luftionisationsvorrichtung gemäß 1 in einer Seitenansicht,
- 3 den inneren Aufbau der Luftionisationsvorrichtung in schematischer Darstellung,
- 4 die Komponenten einer Luftionisationsröhre in perspektivischer Ansicht.
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Die 1 zeigt eine Luftionisationsvorrichtung 1, die ein Gehäuse 2 hat. Das Gehäuse 2 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 3, z.B. schlitzförmige Öffnungen, auf einer ersten Gehäuseseite 9 und eine Mehrzahl von Öffnungen 4, z.B. schlitzförmige Öffnungen, auf einer zweiten Gehäuseseite 10 auf. Beispielsweise können die Öffnungen 3 als Lufteinlassöffnungen eines Luftstroms 5 dienen. Die Öffnungen 4 können als Luftauslass eines austretenden Luftstroms 6 dienen. Die Zuordnung kann auch umgekehrt sein.
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Die 2 zeigt die Luftionisationsvorrichtung 1 in einer Seitenansicht. Man erkennt, dass an einer Unterseite 8 das Gehäuse 2 eine Montagefläche hat, mit der die Luftionisationsvorrichtung 1 an einem Bauteil befestigt werden kann, z.B. bei Montage in einem Fahrzeug am Fahrzeugdach. In der Seitenansicht hat das Gehäuse 2 eine im Wesentlichen Dreieck-förmige Gestalt, mit der ersten Gehäuseseite 9, in der die Öffnungen 3 angeordnet sind, und der zweiten Gehäuseseite 10, in der die Öffnungen 4 angeordnet sind. In gestrichelter Darstellung ist die Position einer Luftionisationsröhre 7 in dem Gehäuse 1 wiedergegeben, die allerdings bei nichttransparentem Gehäusematerial von außen nicht zu sehen ist.
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Das Gehäuse 2 kann derart gestaltet sein, dass die erste Gehäuseseite 9 einen größeren Winkel zur Montagefläche 8 ausbildet als die zweite Wand 10. Beispielsweise kann der Winkel der ersten Gehäuseseite 9 zur Montagefläche 8 etwa doppelt so groß sein wie der Winkel der zweiten Gehäuseseite 10 zur Montagefläche 8. Zwischen der ersten Gehäuseseite 9 und der zweiten Gehäuseseite 10 kann ein Winkel größer als 90° gebildet sein. Das Gehäuse 2 kann zum Beispiel aus zwei äußeren Einzelteilen zusammengesetzt sein. Ein Einzelteil bildet eine Art Bodenplatte des Gehäuses 2 aus, an dem die Montagefläche 8 vorhanden ist. Die Bodenplatte kann als im Wesentlichen ebene Platte ausgebildet sein. Ein anderes Einzelteil mit den Gehäuseseiten 9, 10 bildet eine Art Haube, in deren Innenraum die Luftionisationsröhre 7, die Steuereinheit 12 und die Wechselspannungsquelle 11 angeordnet sein können.
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Die 3 zeigt den inneren Aufbau der Luftionisationsvorrichtung 1. Es ist eine Wechselspannungsquelle 11 in Form einer Hochspannungsquelle vorhanden, die über eine Steuereinheit 12 mit der Luftionisationsröhre 7 verbindbar ist. Die Steuereinheit 12 steuert die Beaufschlagung der Luftionisationsröhre 7 mit der Wechselspannung, wobei die Steuereinheit 12 beispielsweise die Amplitude der Wechselspannung und/oder die Frequenz der an die Luftionisationsröhre 7 abgegebenen Wechselspannung einstellen kann.
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Die Steuereinheit 12 ist in dem Gehäuse 1 angeordnet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit 12 durch eine innere Abdeckkappe, die ebenfalls innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet ist, gegenüber der Umgebung abgedeckt. Auf diese Weise wird eine Berührsicherheit insbesondere der stromführenden Bauteile gewährleistet. Wird die innere Abdeckkappe abgenommen, kann durch den Sicherheitsschalter automatisch die Erzeugung der Wechselspannung und/oder die Beaufschlagung der Luftionisationsröhre mit Wechselspannung unterbrochen werden.
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Die 4 verdeutlicht einen vorteilhaften Aufbau der Luftionisationsröhre 7. Diese weist einen Hohlzylinder-förmigen Basiskörper 13 aus isolierendem Material auf, der zumindest an einer Stirnseite 14 offen ist. Die andere Stirnseite kann geschlossen ausgebildet sein. Eine Hohlzylinder-förmige innere Gitterelektrode 15 kann durch die offene Stirnseite 14 in den Basiskörper 13 eingeführt werden. Eine Hohlzylinder-förmige äußere Gitterelektrode 16 kann über die Außenseite des Basiskörpers 13 geschoben werden. Dabei liegt die äußere Gitterelektrode vergleichsweise eng an der Außenseite des Basiskörpers 13 an, die innere Gitterelektrode 15 liegt vergleichsweise eng an der Innenseite des Basiskörpers 13 an. Auf diese Weise ist der radiale Abstand zwischen der inneren und der äußeren Gitterelektrode 15, 16 minimiert, sodass zur Erzeugung der für eine Luftionisation erforderlichen elektrischen Feldstärke die Amplitude der Wechselspannung in einer moderaten Größenordnung gehalten wird. Der radiale Abstand zwischen der äußeren und der inneren Gitterelektrode 15, 16 entspricht dann im Wesentlichen der Materialdicke des Basiskörpers 13.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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