DE4244811C2 - Luftionisator sowie Verfahren zur Luftionisierung für Heilzwecke - Google Patents

Description

Luftionisator sowie Verfahren zur Luftionisierung für Heilzwecke.

Gegenstand der Erfindung ist ein Luftionisator zum Zwecke der Her­ stellung negativer Ionen im elektrischen Feld sowie ein Verfahren zur Luftionisierung zur medizinischen Heilbehandlung.

Die Erscheinung der Gasionisierung tritt bei einem Wert des elek­ trischen Feldes auf, bei dem das zu ionisierende Atom oder Molekül innerhalb der sogenannten mittleren freien Weglänge eine Energie erreicht, die größer ist als die Ionisierungsenergie des betreffen­ den Teilchens. Die eine solche Feldstärke hervorrufende Spannung, Schwellenspannung genannt, hängt hauptsächlich von der Form und der Anordnung der Elektroden relativ zueinander ab.

In der Heilkunde benutzt man Ionen mit negativer Ladung. Daher muß der Radius der Krümmung der negativen Elektrode immer kleiner sein als der Radius der Krümmung der positiven Elektrode.

Bekannt sind Ionisatoren, bei denen beide Elektroden aus einem gut leitfähigen Material in Form von Drähten bestehen, die auf einem entsprechenden Rahmen befestigt und in einem Glasröhrchen angeordnet sind, durch welches Gas durchgepumpt wird. Bei anderen Lösungen besteht die negative Elektrode aus einem Büschel dünner Drähte, die an einem Ende befestigt sind, oder aus einem aus dünnem Blech aus­ geschnittenen Dreieck. In diesen Fällen erfolgt die Entladung im offe­ nem Raum und der Wert der Spannung ist immer höher als 5 kV. Anwen­ dung finden ebenfalls solche Lösungen, bei denen die negative Elek­ trode aus Stahl besteht und die Form eines Kegels hat, der koxial in der trichterförmigen Nische eines Kunststoffbauteiles angebracht ist (PL 29755). In der PL 81162 ist ein Ionisator mit einer aus Metall­ band gefertigten negativen Elektrode dargestellt, der eine in einem Spalt zwischen den Kunststoffbauteilen angebrachte Sägeverzahnung besitzt. Der große Widerstand so gebauter positiver Elektroden be­ wirkt deren statische Aufladung, so daß ihre Arbeitsspannung hoch ist.

Die Form und die Art der Anordnung der Elektroden zueinander haben dicht nur Einfluß auf die Arbeitsweise und die Herstellungstechnik des Ionisators, sondern auch durch Einwirkung auf die Form des elek­ trischen Feldes auf seine Ionenkapazität.

Bei der überwiegenden Zahl der Ionisatoren ist die negative Elektro­ de, die immer in der Symmetrie der Achse der aus einem trichterförmi­ gen Zylinder oder Ring bestehenden positiven Elektrode angebracht ist, aus einem dünnen, spitz zulaufenden Stab hergestellt.

In der DE 88 03 241 U1 ist die vorstehend beschriebene negative Elek­ trode vor der positiven Elektrode positioniert, die kreisförmig aus leitfähigem Material mit Kreisquerschnitt hergestellt ist. Diese Elektrode befindet sich dabei in einer dielektrischen Ummantelung.

In der FR 26 64 758 hat die negative Elektrode eine ähnliche Form wie in den beiden vorstehenden Fällen, die positive Elektrode hin­ gegen hat die Form eines Radkranzes, der an der Ionenaustrittsseite gebildet wird durch das Ausführen von runden Öffnungen in einem me­ tallisierten Dielektrikum. Die negative Elektrode ragt in einer Ent­ fernung von 10 mm, gerechnet von der metallisierten Fläche, über die positive Elektrode hinaus.

Eine ähnliche Konstruktion hat der Ionisator gemäß GB 21 02 214. Die negative Elektrode hat die Form eines Kegels mit sehr kleinem Scheitelwinkel, die positive Elektrode hingegen ist in Gestalt kreis- bzw. trichterförmiger Öffnungen im Dielektrikum hergestellt, welches an der Ionenaustrittsseite durch Anbringen von mit einer dielektri­ schen Schicht bedeckten Masken in bestimmten Entfernungen zu den Me­ tallöffnungen metallisiert ist.

In der US 51 53 811 hat die negative Elektrode, ähnlich wie bei den vorhergehenden Konstruktionen, die Form eines dünnen, mit einer Spitze endenden Stabes. Diese Elektrode ist vor der Öffnung angeordnet, die in einer von beiden Seiten metallisierten Platte des Dielektrikums gebildet ist, wobei die positive Elektrode auch ein Metallstreifen an der Innenseite des die negative Elektrode symmetrisch umschlie­ ßenden Zylinders sein kann.

Alle vorstehenden Ionisatoren arbeiten wegen ihrer Form, des ver­ wendeten Materials und der Geometrie bei der Anordnung der Elek­ troden mit hohen Spannung 6 kV. Daher muß in diesen Ionisatoren eine große Ozon- und Stickstoffoxydkonzentration erwartet werden, was als gesundheitsschädlich angesehen wird.

Indessen ist bei der Luftionisierung in kleinen Räumen und noch mehr bei Atemmasken die Menge der produzierten Ionen nicht so wichtig, denn sie ist immer ausreichend groß, hauptsächlich wich­ tig ist hingegen die während des Ionisierungsvorganges produzierte Ozonmenge.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Ionisationsvorrichtungen zu vermeiden, wobei der Luftionisator darüber hinaus für den Benutzer in der Anwendung besonders sicher sein und über lange Zeit stabil arbeiten soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Anspruch 2, ein entsprechendes Ionisationsverfahren im Anspruchs 3 dargestellt.

Die grundsätzliche Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Luftionisators ist anhand eines Ausführungsbeispiels in Fig. 1 schematisch darge­ stellt. Der Luftionisator ist eine Kammer 5, die die Form eines Zy­ linders hat, hergestellt aus Kunststoff mit großem elektrischem Wi­ derstand (Plexiglas). Die negative Elektrode 1 ist eine geradlinige Leitung mit geringem Durchmesser d, deren zweites Ende durch eine gläserne Kapillarröhre durchgezogen und anschließend mittels einer metallenen Durchführung 3 mit dem negativen Pol einer Hochspannungs­ quelle verbunden ist. Die positive Elektrode 2 ist als dünnes Plätt­ chen mit kreisförmiger Öffnung (Durchmesser D) aus gut leitfähigem Material hergestellt, sie ist von beiden Seiten durch einen Isola­ tor geschützt, der Öffnungen enthält, die mit der Öffnung der posi­ tiven Elektrode deckungsgleich sind. Die negative Elektrode ist mit­ tig in die kreisförmige Öffnung 4 der positiven Elektrode eingeführt. Die negative Elektrode besteht z. B. aus oberflächenvergoldetem Wolf­ ramdraht mit einem Durchmesser von 0,075 mm. Das geradlinige Endstück ragt aus der Durchführung 3 mit einer Länge gleich 6 mm heraus. Die negative Elektrode 1 ist mittig so in die kreisförmige Öffnung D ein­ geführt, daß ihr Ende 1 mm über die Mittelebene der positiven Elek­ trode 4 nach außen ragt. Die Elektroden des Ionisators sind an das elektrische System einer einen stabilisierten Gleichrichter enthal­ tenden Energiequelle 6 angeschlossen, die aus Wandler, Spannungsver­ stärker und Regler besteht.

Die an einem solchen Ionisator durchgeführten Versuche haben ergeben, daß die Luftionisierung zu Heilzwecken bei begrenzter Feldstärke durchgeführt werden sollte. Die Spannung zwischen den Elektroden sollte den Schwellenwert um höchstens 10% überschreiten. Dabei wird als Schwellungsspannung der Wert bezeichnet, bei dessen Überschrei­ tung ein signifikantes Anwachsen der Anzahl der produzierten Ionen eintritt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß ab einem bestimmten Spannungswert die Ionenkonzentration sich praktisch nicht verän­ dert, die Konzentration des produzierten Ozons und der Stickstoff­ oxyde, die gesundheitsschädlich sind, hingegen schnell wächst. Nach Versorgen der Wechselstromquelle mit einer Spannung von 230 V wird auf die Elektroden des Ionisators eine transformierte Spannung im Bereich von etwa 1000 bis 1600 V gelegt. Im entstandenen elek­ trischen Feld erfolgt die Luftionisierung, hauptsächlich in der Nähe der negativen Elektrode. Die positiven Ionen übertragen ihre Ladung an die negative Elektrode, die negativen hingegen an die positive Elektrode und sie werden nur zu einem geringfügigen Prozentsatz durch die Öffnung D in den Luftraum emittiert. Diese Anzahl ist auch abhängig von der Gasdurchflußgeschwindigkeit durch den Ioni­ sator.

Die Auswahl der Arbeitsspannung des für Heilzwecke arbeitenden Ionisators erfordert die Messung der Ionenkonzentration in seiner Nähe. Die Messung wird mit einer an einem Elektrometer mit einer Empfindlichkeit von 10^-16 A angeschlossenen Ionendurchflußkammer ausgeführt, deren Arbeitsweise bekannt ist.

Die Kammer wird unmittelbar neben dem Ionisator in der Luftstrom­ achse angeordnet. Nach Einschalten der Energiequelle 6 wächst die Spannung zwischen den Elektroden des Ionisators stufenweise bis zum Moment, bei dem ein signifikantes Anwachsen des zwischen den Elektroden der Meßkammer fließenden Stroms zu verzeichnen ist. Der Wert der Spannung beim Auftreten dieser Erscheinung wird als Schwellenwert U_o bezeichnet. Für den untersuchten Ionisator wurde als Arbeitsspannung der Wert von 1,3 kV angenommen. Bei dieser Spannung war in der ionisierten Luft ein Ozonanteil von unter 12 ppm vorhanden.

Claims (3)

1. Luftionisator mit zwei konzentrisch angeordneten Elektroden, die eingebunden in einen geregelten Spannungskreis sind, wobei die ne­ gative Elektrode eine mit einer schweroxidierbaren Leitschicht, insbesondere mit Gold, überzogene elektrische Leitung mit gerin­ gem Durchmesser dargestellt, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode (1) die Form ei­ nes geradlinigen Leitungsstückes hat, das in der Durchführung (3) auf dem Zuführungsteil abgestützt ist, die positive Elektrode (2) hingegen die Form einer dünnen Platte mit kreisförmiger Öffnung (D) hat und von innen durch Isolatorenvorsprünge und von außen mittels Isolatorenplättchen abgeschirmt ist, deren Öffnungen sich mit der kreisförmigen Öffnung (D) decken, wobei die negative Elek­ trode (1) axial in die kreisförmige Öffnung (D) der positiven Elek­ trode eingeführt ist.

2. Luftionisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode (1) eine effektive Länge (1) hat, die größer als die Hälfte des Durchmessers der kreisförmigen Öffnung (D) ist, wobei der überwiegende Teil der effektiven Länge (1) sich an der Durchführungsseite (3) befindet und außerdem das Verhältnis des Durchmessers der kreisförmigen Öffnung (D) zum Leitungsdurchmesser (d) der negativen Elektrode (1) bei einem Wert im Bereich 100 bis 150 liegt.

3. Verfahren zur Luftionisierung für Heilzwecke, die im elektrischen Feld des Luftionisators nach Anspruch 1 durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Elektroden angebrachte Spannung um 10% größer sein kann als der Wert der Schwellenspannung (U_o), wobei die Schwellenspannung (U_o) der minimale Wert der experimen­ tell ermittelten Spannung ist, ab der ein schnelles Anwachsen der Zahl der durch den Luftionisator produzierten Ionen erfolgt.