ES2670346T3 - Dispositivo de descarga eléctrica y dispositivo de purificación de aire - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de descarga que comprende un electrodo (41) de descarga en forma de un alambre o varilla que tiene una punta, un contraelectrodo (42) orientado hacia el electrodo (41) de descarga y un medio de fuente (45) de energía para aplicar tensiones de descarga a ambos electrodos (41, 42) y que está configurado para generar una descarga en serpentina desde la punta del electrodo (41) de descarga hacia el contraelectrodo (42), en donde el dispositivo de descarga incluye un miembro (43) orientado al electrodo que tiene una superficie (43a) orientada al electrodo opuesta al contraelectrodo (42) y un miembro (44) de fijación provisto en el miembro (43) orientado al electrodo y configurado para fijar el electrodo (41) de descarga, el electrodo (41) de descarga que está colocado entre el contraelectrodo (42) y el miembro (43) orientado al electrodo, siendo el electrodo (41) de descarga paralelo al contraelectrodo (42).
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo de descarga eléctrica y dispositivo de purificación de aire Campo técnico
Esta invención se refiere a un dispositivo de descarga que genera una descarga en serpentina desde la punta de un electrodo de descarga hacia un contraelectrodo. La invención se refiere también a un dispositivo de purificación de aire que emplea dicho tipo de dispositivo de descarga.
Antecedentes de la técnica
Los dispositivos de descarga para generar descargas en serpentina son conocidos en la técnica convencional. Uno de dichos dispositivos de descarga está formado por un electrodo de descarga en forma de aguja que tiene una punta afilada y un contraelectrodo similar a una lámina (véase, por ejemplo, el documento JP, 2002-361028, A). En el dispositivo de descarga de este boletín de patentes, el electrodo de descarga se coloca de manera que se oriente perpendicularmente a la superficie del contraelectrodo, con su punta colocada para quedar adyacente al contraelectrodo. El dispositivo de descarga está configurado de tal manera que genera una descarga en serpentina desde la punta del electrodo de descarga hacia el contraelectrodo mediante la aplicación de tensiones de descarga a ambos electrodos.
En el dispositivo de descarga descrito anteriormente, se genera un plasma a baja temperatura mediante descarga en serpentina. El plasma a baja temperatura contiene sustancias de alta reactividad (es decir, especies activadas tales como electrón, ion, ozono y radical). Y, dicho tipo de dispositivo de descarga se emplea, por ejemplo, en dispositivos de purificación de aire que usan una sustancia de alta reactividad contenida en un plasma a baja temperatura para descomponer y eliminar sustancias nocivas y sustancias olorosas en el aire.
Problemas que la invención pretende resolver
En un dispositivo de descarga convencional, sin embargo, la punta de un electrodo de descarga se desgasta en pequeños grados debido al efecto de los electrones de alta velocidad y las especies activadas que se generan durante la descarga. Como consecuencia, la punta del electrodo de descarga cambia de forma con el tiempo. Y, cuando la punta del electrodo de descarga con forma de aguja afilada se desgasta, el diámetro de la punta aumenta un poco. Como consecuencia, la distancia entre el electrodo de descarga y el contraelectrodo se amplía. Por consiguiente, la característica de descarga cambia y la descarga en serpentina se vuelve inestable. Además, si se aplican tensiones de nivel superior con el fin de hacer frente al aumento de la distancia entre el electrodo de descarga y el contraelectrodo, esto tiende a plantear problemas tales como la generación de chispas.
Con estos problemas en mente, se hizo la presente invención. Por consiguiente, un objeto de la presente invención es evitar que, en un dispositivo de descarga que genera una descarga en serpentina desde la punta de un electrodo de descarga hacia un contraelectrodo, la estabilidad de descarga en serpentina se deteriore incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta.
Divulgación de la invención
La presente invención se caracteriza porque un electrodo (41) de descarga en forma de un alambre o varilla está dispuesto esencialmente paralelo a un contraelectrodo (42) por lo que, incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta, la distancia entre la punta del electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) permanece sin cambios.
Más específicamente, se dirige a un dispositivo de descarga que comprende un electrodo (41) de descarga, un contraelectrodo (42) orientado hacia el electrodo (41) de descarga y un medio de fuente (45) de energía para aplicar tensiones de descarga a ambos electrodos (41, 42) y que está configurado para generar una descarga en serpentina desde la punta del electrodo (41) de descarga hacia el contraelectrodo (42). Y, el dispositivo de descarga de la primera invención se caracteriza porque el electrodo (41) de descarga en forma de un alambre o varilla está dispuesto esencialmente paralelo al contraelectrodo (42). Además, una segunda invención proporciona un dispositivo de descarga que se caracteriza porque el electrodo (41) de descarga en forma de un alambre o varilla está dispuesto esencialmente paralelo al contraelectrodo (42) en forma de una lámina. Aquí, el término "con forma de alambre" o "forma de varilla" usado para representar la forma del electrodo (41) de descarga significa cualquier forma alargada cuya área de sección transversal es esencialmente constante. Además, el contraelectrodo (42) "en forma de lámina" puede tener una forma de superficie plana o una forma de superficie curvada. Se genera una descarga en serpentina desde la punta del electrodo (41) de descarga dispuesto esencialmente paralelo al contraelectrodo (42) hacia el contraelectrodo (42). En este caso, incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta debido al efecto de electrones de alta velocidad y especies activadas que se generan durante la descarga, la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) se mantiene constante debido a la disposición en que el electrodo (41) de descarga está dispuesto esencialmente paralelo al contraelectrodo (42).
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Además, el electrodo (41) de descarga tiene forma de alambre o varilla, e incluso cuando el electrodo (41) de descarga se desgasta, su forma de punta permanece sin cambios. Por consiguiente, incluso cuando el electrodo (41) de descarga se desgasta, se mantiene la característica de descarga y se generan descargas en serpentina de manera estable.
Una tercera invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga de la primera invención que se caracteriza porque un miembro (43) orientado al electrodo está dispuesto en una posición para estar frente al contraelectrodo (42) a través del electrodo (41) de descarga, en el que el miembro (43) orientado al electrodo tiene una superficie (43a) orientada al electrodo opuesta al contraelectrodo (42).
En el tercer modo de realización, en virtud de la disposición, en la que el miembro (43) orientado al electrodo que tiene la superficie (43a) orientada al electrodo está dispuesto de manera que el miembro (43) orientado al electrodo y el contraelectrodo (42) están orientados el uno hacia el otro a través del electrodo (41) de descarga, la descarga en serpentina se estabiliza. Más específicamente, si la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga se vuelve excesiva, esto provoca que se genere una descarga débil, tal como una descarga luminiscente, en lugar de una descarga en serpentina. Por otro lado, si se proporciona el miembro (43) orientado al electrodo cuyo potencial eléctrico se ajusta de manera que iguale el potencial eléctrico del electrodo (41) de descarga o esté cerca del potencial eléctrico del electrodo (41) de descarga, esto hace posible aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga por la acción de la superficie (43a) orientada al electrodo del miembro (43) orientado al electrodo. Por consiguiente, las descargas en serpentina se generan de manera estable.
Una cuarta invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga de la tercera invención que se caracteriza porque la superficie (43a) orientada al electrodo se encuentra esencialmente paralela tanto al electrodo (41) de descarga como al contraelectrodo (42).
En la cuarta invención, incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta gradualmente, permanecen sin cambios no solo la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) sino también la distancia entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo. Por consiguiente, la acción de aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo de descarga (41) se estabiliza, con lo que la descarga en serpentina se vuelve más estabilizada.
Una quinta invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga de la cuarta invención que se caracteriza porque el electrodo (41) de descarga está dispuesto en una posición intermedia entre el contraelectrodo (42) y la superficie (43a) orientada al electrodo o en una posición más próxima a la superficie (43a) orientada al electrodo con respecto a la posición intermedia. La "posición intermedia" es una posición donde la distancia entre el contraelectrodo (42) y la superficie (43a) orientada al electrodo está dividida en dos partes casi iguales.
Aquí, si el electrodo (41) de descarga está dispuesto más cerca del contraelectrodo (42) con respecto a la posición intermedia, esto impide la acción de la superficie (43a) orientada al electrodo aliviando la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga. Como consecuencia, en lugar de una descarga en serpentina, es probable que se genere una descarga luminiscente. En la quinta invención, sin embargo, está dispuesto de manera que el electrodo (41) de descarga está dispuesto en la posición intermedia o en la posición más próxima a la superficie (43a) orientada al electrodo con respecto a la posición intermedia. Como consecuencia de dicha disposición, la acción de aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga se vuelve estable. Por consiguiente, las descargas en serpentina se generan de manera estable.
Una sexta invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga de la tercera invención que se caracteriza porque el miembro (43) orientado al electrodo y el electrodo (41) de descarga están formados por diferentes materiales.
En la sexta invención, por ejemplo, si el miembro (43) orientado al electrodo se lleva a conducción eléctrica con el electrodo (41) de descarga, esto permite que el potencial eléctrico del miembro (43) orientado al electrodo sea igual al potencial eléctrico del electrodo (41) de descarga o que esté cerca del potencial eléctrico del electrodo (41) de descarga. Por consiguiente, esto crea una acción de alivio de la concentración del campo eléctrico en el electrodo (41) de descarga, lo que hace posible estabilizar la descarga del cable, casi de la misma manera que la anterior.
Una séptima invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga de la sexta invención que se caracteriza porque el miembro (43) orientado al electrodo está formado de un material aislante.
En la séptima invención, durante la descarga, se acumulan cargas eléctricas en el miembro (43) orientado al electrodo (formado de un material aislante) mediante polarización inducida en el miembro (43) orientado al electrodo, y el potencial eléctrico del miembro (43) orientado al electrodo se aproxima gradualmente al del electrodo (41) de descarga. Finalmente, el miembro (43) orientado al electrodo actúa para aliviar la concentración del campo eléctrico
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en la punta del electrodo (41) de descarga. Por consiguiente, las descargas en serpentina se generan de manera estable, casi del mismo modo que anteriormente.
Una octava invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga de la tercera invención que se caracteriza porque se proporciona un miembro (44) de fijación para fijar firmemente el electrodo (41) de descarga al miembro (43) orientado al electrodo y porque la punta del electrodo (41) de descarga sobresale desde el miembro (44) de fijación.
En la octava invención, las descargas en serpentina se generan desde la punta del electrodo (41) de descarga que sobresale desde el miembro (44) de fijación hacia el contraelectrodo (42). Y, en la octava invención, dado que el electrodo (41) de descarga está firmemente fijado al miembro (43) orientado al electrodo con el miembro (44) de fijación, la posición del electrodo (41) de descarga con respecto al contraelectrodo (42) y al miembro (43) orientado al electrodo se vuelve estable. Como consecuencia, la descarga en serpentina se vuelve estable.
Una novena invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga de la tercera invención que se caracteriza porque una expresión (1) relacional representada como: 0,96<B/A<1,52 se cumple en donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42).
Aquí, se describe la condición, en la que una descarga en serpentina cambia de estado a una descarga luminiscente o a una chispa cuando la dimensión de separación, A, entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y la dimensión de separación, B, entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) varían. La figura 9 muestra gráficamente una tendencia de descarga en la que el eje horizontal representa la dimensión de separación, A, entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo mientras que el eje vertical representa la dimensión de separación, B, entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42). En la figura, si el valor de la dimensión de separación, A, aumenta o el valor de la dimensión de separación, B, disminuye con respecto a la región de descarga en serpentina sombreada, hay un cambio en la región de descarga luminiscente. Por otro lado, si el valor de la dimensión de separación, A, disminuye o el valor de la dimensión de separación, B, aumenta con respecto a la región de descarga en serpentina sombreada, hay un cambio en la región de chispa. Dicho de otro modo, si el valor de B/A es un valor intermedio, esto significa la región de descarga en serpentina. A medida que el valor de B/A disminuye, es más probable que haya un cambio en la región de descarga luminiscente. Por otro lado, a medida que aumenta el valor de B/A, es más probable que haya un cambio en la región de chispa.
Por otro lado, hay errores de fabricación de electrodos. Por lo tanto, cuando se considera un error de fabricación específico, se generan una chispa y una descarga luminiscente en los estados (a) y (b) de la figura 9. Por consiguiente, incluso cuando hay un error de fabricación, el tamaño de los electrodos debe estar dentro del rango para que se obtenga el estado (c) donde se generan las descargas en serpentina sin excepción. El valor de este error es preferiblemente de aproximadamente ±0,3mm con respecto al valor de diseño (el margen de error es de aproximadamente 0,6mm). Si el valor de error es menor que eso, esto dificulta la fabricación de electrodos. Por otro lado, si el valor de error es mayor que eso, esto produce el requisito del aumento en el nivel de tensión de descarga.
A continuación, para los valores de la dimensión de separación, A y la dimensión de separación, B, hay combinaciones en las que la descarga en serpentina se estabiliza y, por otro lado, hay combinaciones en las que la descarga en serpentina se vuelve inestable. Estas combinaciones se muestran en las tablas de las figuras 10 y 14. Haciendo referencia en primer lugar a una tabla de la figura 10, para un electrodo de descarga que tiene una dimensión de diámetro de O 0,14mm, el valor de la dimensión de separación, A, varía desde 3,8mm hasta 5,0mm a intervalos de 0,2mm mientras que, por otro lado, el valor de la dimensión de separación, B, varía desde 4,2mm a 5,4mm a intervalos de 0,2mm y la estabilidad de descarga se representa mediante símbolos para cada combinación. Los símbolos utilizados aquí son índices indicativos de la velocidad a la que se genera de manera estable una descarga en serpentina. Más específicamente, las combinaciones en las que no se genera descarga en serpentina están marcadas por un símbolo de X y las combinaciones en las que se genera una descarga en serpentina incluso cuando se varía la tensión aplicada están marcadas por símbolos de A, O y Especialmente, el símbolo A indica las combinaciones en las que se genera una descarga en serpentina solamente cuando el rango de variación de la tensión aplicada es limitado (el rango de variación es menor a 0,4kV). El símbolo O indica combinaciones en las que el rango de variación es intermedio (el rango de variación no es inferior a 0,4kV ni superior a 0,9kV). El símbolo © indica las combinaciones en las que se genera una descarga en serpentina, incluso cuando el rango de variación es grande (el rango de variación es mayor a 1,0kV).
En la tabla, si el valor de la dimensión de separación, A, está en el rango entre 4,0mm y 4,6mm y si el valor de la dimensión de separación, B, está en el rango entre 4,8mm y 5,4mm, entonces el error del valor de la dimensión de separación, A y el error del valor de la dimensión de separación, B, están dentro de ±0,3mm y, además, en cada combinación, la estabilidad de la descarga en serpentina está marcada por O o ®. Por consiguiente, para el caso de un electrodo de descarga que tiene una dimensión de diámetro de O 0,14mm, se vuelve posible generar descargas en serpentina estables si el valor B/A está dentro del rango del valor de estas combinaciones, dicho de otro modo 1,04<B/A<1,35.
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Haciendo referencia ahora a una tabla de la figura 14, para un electrodo de descarga que tiene una dimensión de diámetro de O 0,2mm, el valor de la dimensión de separación, A, varía de 4,2mm a 5,0mm a intervalos de 0,2mm mientras que por otro lado, el valor de la dimensión de separación, B, varía de 4,8mm hasta 6,4mm a intervalos de 0,2mm y la estabilidad de descarga se representa mediante símbolos para cada combinación. Como se muestra en la tabla, en cada combinación los resultados de descarga de la descarga en serpentina están marcados con O o®. Por consiguiente, puede seleccionarse cualquier combinación dentro de este rango y el valor B/A se vuelve 0,96<B/A<1,52. Es suficiente con que el valor de la dimensión de separación, A y el valor de la dimensión de separación, B, se seleccionen dentro del rango en el que el error de cada valor está dentro de ±0,3mm. Por ejemplo, si se selecciona un rango, en el que el valor de la dimensión de separación, A, está en el rango entre 4,4mm y 5,0mm y el valor de la dimensión de separación, B, está en el rango entre 5,8mm y 6,4mm, entonces el valor B/A se vuelve 1,16<B/A<1,45.
Lo anterior demuestra que aunque el rango óptimo del valor B/A difiere en cierto modo dependiendo de la dimensión del diámetro del electrodo de descarga, exhibe casi la misma tendencia y que si está dispuesto de tal manera que el error de cada uno de los valores de la dimensión de separación, A y el valor de la dimensión de separación, B, están dentro de los ±0,3mm dentro del rango de 0,96<B/A<1,52, esto facilita la fabricación y proporciona generalmente buenos resultados.
Una décima invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga del tercer modo de realización que se caracteriza porque el miembro (43) orientado al electrodo está formado por un miembro que tiene una dimensión de anchura predeterminada, D, en la dirección perpendicular al eje del electrodo (41) de descarga y que una expresión (2) relacional representada como: A<D se cumple en donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y D es la dimensión de anchura del miembro (43) orientado al electrodo.
Aquí, a la inversa de la expresión (2) relacional, si la dimensión de separación, A, excede la dimensión de anchura, D, la acción de aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga se deteriora. Como consecuencia, es más probable que se genere una descarga luminiscente. Sin embargo, en la décima invención, la descarga es menos susceptible de convertirse en una descarga luminiscente, lo que hace posible generar de manera estable una descarga en serpentina.
Una undécima invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga de la tercera invención que se caracteriza porque una expresión (3) relacional representada como: B/E>20 se cumple en donde E es la dimensión de anchura del electrodo (41) de descarga con respecto a la dirección de la superficie del contraelectrodo (42) o la dimensión del diámetro del electrodo (41) de descarga y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42).
Aquí, a la inversa de la expresión (3) relacional, si el valor B/E está por debajo de 20, la anchura o el diámetro del electrodo (41) de descarga se vuelve grande con respecto a la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42). Como consecuencia, la característica de descarga tiende a cambiar debido a la forma desgastada de la punta del electrodo (41) de descarga y su variación; la descarga en serpentina se vuelve inestable; y cuando el electrodo (41) de descarga se proporciona en un número plural, la descarga se vuelve desigual en cada electrodo de descarga. Sin embargo, si está dispuesto de manera que B/E>20 se mantenga, esto hace que la anchura o el diámetro del electrodo (41) de descarga sea lo suficientemente pequeño con respecto a la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42). Esto reduce el efecto que tiene en la descarga la forma desgastada de la punta del electrodo (41) de descarga y su variación, permitiendo, de este modo, generar descargas en serpentina estables. Además, si está dispuesto de modo que B/E>30 se mantenga, el sonido de descarga de las descargas en serpentina se reduce.
Una duodécima invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga de la primera invención que se caracteriza porque el medio de fuente (45) de energía está formado por una fuente de energía de corriente continua.
En la duodécima invención, se aplica una alta tensión de corriente continua al electrodo (41) de descarga, creando de ese modo una diferencia potencial predeterminada entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42). Como consecuencia, se genera una descarga en serpentina desde la punta del electrodo (41) de descarga hacia el contraelectrodo (42).
Una decimotercera invención proporciona un dispositivo de descarga de acuerdo con el dispositivo de descarga de la primera invención que se caracteriza porque el electrodo (41) de descarga está formado de un material de tungsteno.
En el caso en donde, como en la decimotercera invención, se utiliza material de tungsteno para formar el electrodo, el electrodo (41) de descarga experimenta menos alabeo y deformación debido a que el material de tungsteno tiene un alto grado de dureza, facilitando la fabricación de electrodos. Además, dado que el material de tungsteno tiene un alto punto de fusión y un alto grado de conductividad térmica, esto reduce el desgaste del electrodo (41) de
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descarga debido a la descarga, mejorando de este modo la durabilidad del mismo. Además, el material de tungsteno tiene características que, cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta en pequeños grados con la descarga, la punta del electrodo (41) de descarga se vuelve áspera. Esto contribuye a lograr una mejora en la estabilidad de la descarga en serpentina.
Una decimocuarta invención está dirigida a un dispositivo (10) de purificación de aire que comprende un conducto (25) de aire a través del cual fluye el aire a tratar y un dispositivo (40) de descarga dispuesto en el conducto (25) de aire para generar una descarga en serpentina. Y, el dispositivo (10) de purificación de aire se caracteriza porque el dispositivo (40) de descarga de la decimocuarta invención está formado por el dispositivo (40) de descarga como se establece en la primera invención.
En la decimocuarta invención, haciendo uso de sustancias de alta reactividad (es decir, especies activadas tales como electrones, iones, ozono y radicales) contenidas en un plasma generado por descargas en serpentina en el dispositivo (40) de descarga, se descomponen y eliminan sustancias nocivas y sustancias olorosas en el aire a tratar. Además, se puede usar un catalizador si es necesario y en presencia del catalizador, las sustancias de alta reactividad antes mencionadas se ponen en reacción con sustancias nocivas y sustancias olorosas para descomponerlas y eliminarlas.
Efectos
De acuerdo con las invenciones primera y segunda, el electrodo (41) de descarga en forma de alambre o varilla está dispuesto esencialmente paralelo al contraelectrodo (42) en forma de lámina de modo que incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta, la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) se mantiene constante y la forma de la punta del electrodo (41) de descarga permanece sin cambios. Por lo tanto, la característica de descarga se mantiene y se hace posible estabilizar la descarga en serpentina. Por consiguiente, pueden evitarse problemas tales como la generación de chispas debido al cambio en la forma del electrodo (41) de descarga con el tiempo.
De acuerdo con la tercera invención, está dispuesto de manera tal que el miembro (43) orientado al electrodo que tiene la superficie (43a) orientada al electrodo está colocado en una posición para estar frente al contraelectrodo (42) con el electrodo (41) de descarga interpuesto entre ellos. Como consecuencia de dicha disposición, es posible aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga, permitiendo de este modo estabilizar aún más la descarga en serpentina.
De acuerdo con la cuarta invención, está dispuesto de manera que la superficie (43a) orientada al electrodo se encuentra esencialmente paralela tanto al electrodo (41) de descarga como al contraelectrodo (42). Como consecuencia de dicha disposición, incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta con el tiempo, no solo permanece sin cambios la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) sino también la distancia entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo, permitiendo de este modo estabilizar aún más la descarga en serpentina.
De acuerdo con la quinta invención, está dispuesto de manera que el electrodo (41) de descarga está colocado en una posición intermedia entre el contraelectrodo (42) y la superficie (43a) orientada al electrodo o en una posición más cercana a la superficie (43a) orientada al electrodo con respecto a la posición intermedia. Dicha disposición asegura que se cree la acción de aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga y se generen de manera estable descargas en serpentina.
De acuerdo con la sexta invención, está dispuesto de manera que se emplea el miembro (43) orientado al electrodo formado de un material diferente al del electrodo (41) de descarga y el potencial eléctrico del miembro (43) orientado al electrodo se establece de manera que se alivia la concentración del campo eléctrico en el electrodo (41) de descarga. Como consecuencia de dicha disposición, la descarga en serpentina se estabiliza.
Además, en dicha disposición, el miembro (43) orientado al electrodo no está necesariamente formado del mismo tipo de metal que el electrodo (41) de descarga. Por tanto, se pueden reducir los costes haciendo uso de un material resinoso
De acuerdo con la séptima invención, durante la descarga, se acumulan cargas eléctricas en el miembro (43) orientado al electrodo formado de material aislante y el potencial eléctrico del miembro (43) orientado al electrodo se acerca gradualmente al potencial eléctrico del electrodo (41) de descarga. Por consiguiente, la superficie (43a) orientada al electrodo del miembro (43) orientado al electrodo actúa, de la misma manera que anteriormente, para aliviar la concentración del campo eléctrico en el electrodo (41) de descarga, por lo que las descargas en serpentina se generan de manera estable.
De acuerdo con la octava invención, está dispuesto de manera que se proporciona el miembro (44) de fijación para fijar firmemente el electrodo (41) de descarga al miembro (43) orientado al electrodo y la punta del electrodo (41) de descarga sobresale del miembro (44) de fijación. Como consecuencia de dicha disposición, la relación de posición
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entre el electrodo (41) de descarga, el contraelectrodo (42) y el miembro (43) orientado al electrodo se vuelve estable y por consiguiente la descarga en serpentina se estabiliza.
De acuerdo con la novena invención, está dispuesto de modo que la dimensión de separación, A, entre el electrodo
(41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y la dimensión de separación, B, entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) se establecen de modo que se cumpla la expresión (1) relacional representada como: 0,96<B/A<1,52. Dicha disposición es menos susceptible de generar descargas luminiscentes o chispas y se hace posible generar descargas en serpentina estables.
De acuerdo con la décima invención, está dispuesto de manera que el miembro (43) orientado al electrodo está formado por un miembro que tiene una dimensión de anchura predeterminada, D, en la dirección perpendicular al eje del electrodo (41) de descarga y que una expresión (2) relacional representada como: A<D se cumple en donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y D es la dimensión de anchura del miembro (43) orientado al electrodo. Como consecuencia de dicha disposición, la descarga es menos susceptible de convertirse en una descarga luminiscente y se vuelve posible generar descargas en serpentina estables.
De acuerdo con la undécima invención, está dispuesto de tal manera que la dimensión de anchura del electrodo (41) de descarga con respecto a la dirección de la superficie del contraelectrodo (42) o la dimensión del diámetro del electrodo (41) de descarga, E y la dimensión de separación, B, entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) se establecen de manera que se cumpla la expresión (3) relacional representada como: B/E>20. Como consecuencia de dicha disposición, la anchura o diámetro del electrodo (41) de descarga se reduce de manera suficiente con respecto a la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42), reduciendo de este modo el efecto de que la forma desgastada de la punta del electrodo (41) de descarga y su variación tienen en la descarga. Por consiguiente, se vuelve posible generar descargas en serpentina estables. Especialmente, si B/E>30, esto permite reducir el sonido de descarga de las descargas en serpentina.
De acuerdo con la duodécima invención, está dispuesto de manera que el medio de fuente (45) de energía está formado por una fuente de energía de corriente continua. Como consecuencia de dicha disposición, se vuelve posible fabricar dispositivos de descarga a menores costos en comparación con el caso en el que se emplean fuentes de energía por impulsos.
De acuerdo con la decimotercera invención, está dispuesto de manera que el electrodo (41) de descarga está hecho de tungsteno. Dicha disposición proporciona las siguientes ventajas. La fabricación del electrodo (41) de descarga se facilita. Además, se mejora la durabilidad del electrodo (41) de descarga y se generan descargas en serpentina de manera estable.
Finalmente, de acuerdo con la decimocuarta invención, la estabilidad de la descarga en serpentina se mejora en un dispositivo de purificación de aire provisto de un dispositivo de descarga que genera una descarga en serpentina y, por consiguiente, se vuelve posible estabilizar la capacidad de purificar aire.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un dispositivo de purificación de aire de acuerdo con un primer modo de realización de la presente invención;
La figura 2 es una vista en perspectiva que ilustra de manera ampliada una sección principal de un dispositivo de descarga;
La figura 3 es un diagrama que ilustra la estructura dimensional del dispositivo de descarga, en el que la figura 3(A) es una vista lateral y la figura 3(B) es una vista frontal;
La figura 4 es un diagrama de construcción de un dispositivo de descarga de acuerdo con un segundo modo de realización de la presente invención;
La figura 5 es una vista en perspectiva que ilustra un miembro formador de resina del dispositivo de descarga de la figura 4;
La figura 6 es un diagrama de construcción de un dispositivo de descarga de acuerdo con un primer ejemplo de variación del segundo modo de realización;
La figura 7 es un diagrama de construcción de un dispositivo de descarga de acuerdo con un segundo ejemplo de variación del segundo modo de realización;
La figura 8 es un diagrama de construcción de un dispositivo de descarga de acuerdo con un tercer ejemplo de variación del segundo modo de realización;
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La figura 9 es un gráfico que representa una relación entre la estructura dimensional del electrodo y la tendencia de descarga;
La figura 10 es una tabla que representa la estructura dimensional del electrodo y la estabilidad de la descarga en serpentina.
La figura 11 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un dispositivo de purificación de aire de acuerdo con un tercer modo de realización de la presente invención;
La figura 12 es una vista del interior del dispositivo de purificación de aire del tercer modo de realización cuando se ve desde arriba;
La figura 13 está compuesta por las figuras 13(A) y 13(B), en donde la figura 13(A) es un diagrama que ilustra de manera ampliada una sección principal de la estructura del electrodo del dispositivo de descarga y la figura 13(B) es una vista en sección transversal horizontal del dispositivo de descarga; y
La figura 14 es una tabla que representa la estructura dimensional del electrodo y la estabilidad de la descarga en serpentina.
Mejor modo para realizar la invención
De aquí en adelante, los modos de realización de la presente invención se describen en detalle con referencia a los dibujos.
Primer modo de realización de la invención
Un primer modo de realización de la presente invención se describe en primer lugar con referencia a las figuras 1-3.
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un dispositivo (10) de purificación de aire de acuerdo con el primer modo de realización. El dispositivo (10) de purificación de aire es un dispositivo de purificación de aire doméstico para uso general en el hogar/tienda pequeña.
El dispositivo (10) de purificación de aire incluye una carcasa (20). La carcasa (20) está formada por un cuerpo (21) principal de carcasa similar a una caja, un extremo del cual está abierto y una placa (22) frontal que está montada en el extremo abierto. Formado en cada superficie lateral de la carcasa (20) en el lado de la placa (22) frontal hay una abertura (23) de succión de aire. Además, el cuerpo (21) principal de carcasa tiene una abertura (24) de salida de aire que está formada en una porción de la placa superior adyacente a la placa posterior.
Dentro de la carcasa (20) está formado un conducto (25) de aire a través del cual el aire ambiente, es decir, una corriente de aire a tratar, fluye desde la abertura (23) de succión de aire a la abertura (24) de salida de aire. Dispuestos, en secuencia desde el lado aguas arriba del flujo de aire, a lo largo del conducto (25) de aire hay una sección (30) funcional que incluye varios componentes para la limpieza del aire y un soplador (26) centrífugo de aire para distribuir el aire ambiente a través del conducto (25) de aire.
Colocados, en secuencia desde el lado de la placa (22) frontal, en la sección (30) funcional hay un prefiltro (31), una parte (32) de ionización, un filtro (33) electrostático como un filtro de recogida de polvo y un filtro (34) catalítico. Un dispositivo (40) de descarga para hacer que se genere un plasma de baja temperatura se incorpora de manera integral en la parte (32) de ionización.
El prefiltro (31) está colocado para atrapar y recoger el polvo de un tamaño relativamente grande contenido en el aire ambiente.
La parte (32) de ionización hace que el polvo de tamaño relativamente pequeño que pasa a través del prefiltro (31) se cargue eléctricamente. El polvo cargado eléctricamente es atrapado y recogido por el filtro (33) electrostático posicionado aguas abajo de la parte (32) de ionización. La parte (32) de ionización está compuesta de una pluralidad de líneas (35) de ionización y una pluralidad de contraelectrodos (36). Esta pluralidad de líneas (35) de ionización se extiende cada una a través de la parte (32) de ionización desde el extremo superior al extremo inferior a intervalos pares. Cada línea (35) de ionización se encuentra en una sola superficie virtual en paralelo con el filtro (33) electrostático. El contraelectrodo (36) es un miembro alargado que tiene una sección transversal con forma de un carácter katakana japonés "□" y se extiende verticalmente. El contraelectrodo (36) está dispuesto entre líneas (35) de ionización, de manera que está posicionado paralelo a las líneas (35) de ionización. El contraelectrodo (36) está posicionado de manera que su lado de abertura con forma de "□" se orienta hacia el lado corriente abajo del flujo de aire. Y, cada contraelectrodo (36) está unido, en un extremo de apertura respectivo, a una sola placa (37) de malla.
El dispositivo (40) de descarga tiene un electrodo (41) de descarga y un contraelectrodo (42) que es un electrodo compartido que sirve también como contraelectrodo (36) de la parte (32) de ionización. El electrodo (41) de descarga
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está colocado dentro del contraelectrodo (42). Más específicamente, se proporciona un miembro de sujeción del electrodo que se extiende verticalmente (miembro (43) orientado al electrodo) dentro del contraelectrodo (42), como se muestra en la figura 2 que es una vista en perspectiva ampliada de la sección principal de la figura 1. El electrodo (41) de descarga está firmemente fijado, a través de un miembro (44) de fijación, al miembro (43) de sujeción del electrodo. El electrodo (41) de descarga es un electrodo con forma de alambre o varilla. El electrodo (41) de descarga está posicionado de manera que su porción que sobresale desde el miembro (44) de fijación se encuentra esencialmente paralela a una porción (42a) frontal del contraelectrodo (42).
En la configuración descrita anteriormente, el miembro (43) de sujeción del electrodo está colocado en una posición para estar frente a la porción (42a) frontal del contraelectrodo (42) a través del electrodo (41) de descarga. Además, el miembro (43) de sujeción del electrodo y el miembro (44) de fijación están formados de un material metálico. El electrodo (41) de descarga y el miembro (43) de sujeción del electrodo conducen entre sí a través del miembro (44) de fijación. El miembro (43) de sujeción del electrodo tiene una superficie (43a) orientada al electrodo que se encuentra esencialmente paralela tanto al electrodo (41) de descarga como al contraelectrodo (42). Y, el electrodo (41) de descarga está colocado en una posición más próxima a la superficie (43a) orientada al electrodo con respecto a la posición intermedia entre la porción (42a) frontal del contraelectrodo (42) y la superficie (43a) orientada al electrodo del miembro (43) de sujeción del electrodo.
El dispositivo (40) de descarga está provisto de una fuente de energía de corriente continua de alta tensión (medio de fuente (45) de energía) que aplica tensiones de descarga tanto al electrodo (41) de descarga como al contraelectrodo (42). La fuente (45) de energía de alta tensión puede servir como una fuente de energía para suministrar energía a la parte (32) de ionización.
Aquí, la configuración concreta de cada parte del dispositivo (40) de descarga se describe haciendo referencia a la figura 3. Haciendo referencia primero a la figura 3, una expresión (1) relacional representada como: 0,96<B/A<1,52 (más específicamente, 1,04<B/A<1,35) se cumple en donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42). El valor numérico concreto de la dimensión de separación, A, es el siguiente: 4,0<A(mm)<4,6(4,3±0,3) mientras que, por otro lado, el valor numérico concreto de la dimensión de separación, B, es el siguiente: 4,8<B(mm)<5,4(5,1±0,3). Además, una expresión (2) relacional representada como: A<D se cumple en donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y D es la dimensión de anchura del miembro (43) de sujeción del electrodo en la dirección perpendicular al eje del electrodo (41) de descarga. Además, una expresión (3) relacional representada como: B/E>20 se cumple en donde E es la dimensión de anchura del electrodo (41) de descarga con respecto a la dirección de la superficie del contraelectrodo (42) o la dimensión del diámetro del electrodo (41) de descarga y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42). El electrodo (41) de descarga está formado por un alambre de tungsteno cuya dimensión del diámetro, E, es de 00,14mm y cuya dimensión de longitud, C, es decir, la dimensión que sobresale el electrodo (41) de descarga del miembro (44) de fijación, es de 8mm. El alambre de tungsteno está compuesto de un material de tungsteno con una pureza de no menos del 99%.
El filtro (34) catalítico está colocado aguas abajo del filtro (33) electrostático. El filtro (34) catalítico está formado, por ejemplo, por una base de estructura de nido de abeja que soporta en su superficie un catalizador. Como catalizador, se pueden usar catalizadores (tales como catalizadores de la familia del manganeso y catalizadores de la familia de los metales preciosos) capaces de activar aún más sustancias de alta reactividad en un plasma a baja temperatura generado por descargas y de promover la descomposición de sustancias nocivas y sustancias olorosas en el aire.
Operación de funcionamiento
A continuación, se describe la operación de funcionamiento del dispositivo (10) de purificación de aire.
Cuando el dispositivo (10) de purificación de aire está en funcionamiento, el soplador (26) de aire centrífugo comienza a funcionar y el aire ambiente, es decir, una corriente de aire a tratar, fluye y pasa a través del conducto (25) de aire dentro de la carcasa (20). Además, en este estado, se aplican tensiones mediante la fuente (45) de energía de corriente continua a la parte (32) de ionización y al dispositivo (40) de descarga.
Tras la introducción del aire ambiente en la carcasa (20), el polvo de tamaño relativamente grande es eliminado primero por el prefiltro (31). Durante el paso del aire ambiente a través de la parte (32) de ionización, el polvo de tamaño relativamente pequeño en el aire ambiente entra en un estado cargado eléctricamente y el aire ambiente fluye aguas abajo y el polvo de tamaño relativamente pequeño queda atrapado y recogido por el filtro (33) electrostático. De la manera descrita anteriormente, las partículas de polvo en suspensión de un tamaño relativamente pequeño a un tamaño relativamente grande son casi eliminadas.
En el dispositivo (40) de descarga incorporado de manera integral en la parte (32) de ionización, se genera un plasma a baja temperatura mediante descarga en serpentina. Dado que un viento iónico generado durante la descarga se refleja desde el contraelectrodo (42) y luego fluye aguas abajo del conducto (25) de aire, el plasma generado a baja presión viaja sobre el viento iónico, pasa a través de la placa (37) de malla y fluye aguas abajo junto
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con el aire del proceso. El plasma de baja temperatura contiene sustancias de alta reactividad (especies activadas tales como electrón, ion, ozono y radical). Cuando estas sustancias de alta reactividad llegan al filtro (34) catalítico, se activan más, descomponiendo y eliminando de este modo sustancias nocivas y sustancias olorosas en el aire. Y, el aire ambiente limpio, libre de polvo y de sustancias nocivas y olorosas, se expulsa al ambiente a través de la abertura (24) de salida de aire.
Aquí, las descargas en serpentina se generan desde la punta del electrodo (41) de descarga hacia el contraelectrodo (42), lo que significa que la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta gradualmente con el tiempo debido a electrones de alta velocidad y especies activadas generadas durante la descarga. En el presente modo de realización, sin embargo, está dispuesto de manera que el electrodo (41) de descarga está dispuesto esencialmente paralelo a la porción (42a) frontal del contraelectrodo (42). Como consecuencia de dicha disposición, incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta, la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) se mantiene constante. Además, el electrodo (41) de descarga está en forma de alambre o en forma de varilla, de modo que, incluso cuando está desgastado, la forma de su punta permanece sin cambios. Por consiguiente, la característica de descarga se mantiene, incluso cuando el electrodo (41) de descarga se desgasta, por lo que se generan de forma estable descargas en serpentina.
Además, el miembro (43) de retención del electrodo que tiene la superficie (43a) orientada al electrodo está colocado en una posición para estar frente al contraelectrodo (42) a través del electrodo (41) de descarga, mejorando de este modo la estabilidad de la descarga en serpentina. Más específicamente, si la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga se vuelve excesiva, esto es susceptible de causar, que se genere, en lugar de una descarga en serpentina, una descarga débil tal como una descarga luminiscente. Por otro lado, si la superficie (43a) orientada al electrodo se encuentra en una posición a una distancia específica separada del electrodo (41) de descarga y si se aplica una alta tensión con el mismo potencial eléctrico que el electrodo (41) de descarga al miembro (43) de sujeción del electrodo, se vuelve posible aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga. Como consecuencia, la descarga en serpentina se vuelve estable. El miembro (43) de sujeción del electrodo no es necesariamente idéntico en potencial eléctrico al electrodo (41) de descarga. Es decir, cualquier potencial eléctrico es suficiente si se alivia la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga.
Además, debido a la disposición en que la superficie (43a) orientada al electrodo está colocada esencialmente paralela al electrodo (41) de descarga y al contraelectrodo (42), ni la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) ni la distancia entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo cambia, incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta con el tiempo. Por consiguiente, la estabilidad de la descarga en serpentina se mejora aún más.
Además, si el electrodo (41) de descarga está colocado más cerca del contraelectrodo (42) con respecto a la superficie (43a) orientada al electrodo, esto es susceptible de causar que se genere, en lugar de una descarga en serpentina, una descarga débil (tal como una descarga luminiscente). El electrodo (41) de descarga, sin embargo, está dispuesto más cerca de la superficie (43a) orientada al electrodo con respecto al contraelectrodo (42). Como consecuencia, las descargas en serpentina se generan de forma estable.
Además, dado que el electrodo (41) de descarga está firmemente fijado al miembro (43) de sujeción del electrodo con el miembro de fijación (44), esto estabiliza la relación posicional entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) y el miembro (43) de sujeción del electrodo. También debido a esto, la descarga en serpentina se vuelve estable.
A continuación, se describe el funcionamiento mediante la configuración concreta de cada parte en la figura 3.
Como se describió anteriormente, el dispositivo de descarga del presente modo de realización cumple las tres expresiones relacionales anteriores, concretamente la expresión (1) relacional representada como: 0,96<B/A<1,52 (más específicamente, 1,04<B/A<1,35) donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42); la expresión (2) relacional representada como: A<D donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y D es la dimensión de anchura del miembro (43) de sujeción del electrodo en la dirección perpendicular al eje del electrodo (41) de descarga; y la expresión (3) relacional representada como: B/E>20 donde E es la dimensión de anchura del electrodo (41) de descarga con respecto a la dirección de la superficie del contraelectrodo (42) o la dimensión del diámetro del electrodo (41) de descarga y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42).
En lo referente a la expresión (1) relacional, como ya se ha descrito usando las figuras 9 y 10, si el valor de B/A está por debajo de 1,04, esto se vuelve susceptible de causar que se genere una descarga luminiscente. Por otro lado, si el valor de B/A excede 1,35, esto aumenta la tendencia a la generación de chispas. Como consecuencia, se vuelve difícil el mantener la generación de descargas estables. Además, la generación simultánea de descargas en una
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pluralidad de puntos se vuelve difícil. Por otro lado, si 1,04<B/A<1,35, esto se vuelve menos susceptible de generar una descarga luminiscente o chispa. Como consecuencia, es posible generar una descarga en serpentina estable.
En lo referente a la expresión (2) relacional, si la dimensión de separación, A, llega a ser mayor que la dimensión de anchura, D, esto debilita la acción de la superficie (43a) orientada al electrodo aliviando la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga. Por otro lado, si se dispone de modo que se cumpla la expresión (2) relacional representada como: A<D, esto asegura que se obtenga la acción de aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga, haciendo posible de este modo generar descargas en serpentina estables.
Además, en lo referente a la expresión (3) relacional, si B/E es menor que 20, esto aumenta la anchura o el diámetro del electrodo (41) de descarga con respecto a la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo
(42) . Como consecuencia, la característica de descarga se vuelve susceptible de cambiar debido al desgaste de la punta del electrodo (41) de descarga y su variación y la descarga en serpentina se vuelve inestable y las descargas en una pluralidad de electrodos (41) de descarga se vuelven irregulares. Por otro lado, si B/E>20, esto provoca que la anchura o el diámetro del electrodo (41) de descarga sea lo suficientemente pequeño con respecto a la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42), reduciendo así el efecto que el desgaste de la punta del electrodo (41) de descarga y su variación tienen en la descarga. Como consecuencia, se vuelve posible proporcionar descargas en serpentina estables. Además, si está dispuesto de tal manera que B/E>30, esto reduce el sonido de las descargas en serpentina.
Efectos del primer modo de realización
Como se describió anteriormente, en el primer modo de realización, el electrodo (41) de descarga en forma de un alambre o varilla está colocado esencialmente paralelo al contraelectrodo (42) en forma de una lámina de modo que, incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta, la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) se mantiene constante y la forma de la punta del electrodo (41) de descarga permanece sin cambios. Por lo tanto, es posible mantener la característica de descarga y la descarga en serpentina se estabiliza. Por consiguiente, pueden evitarse problemas tales como la generación de una chispa debida al cambio en la forma del electrodo (41) de descarga con el tiempo y la generación de una descarga luminiscente en lugar de la generación de una descarga en serpentina.
Además, debido a la disposición en la que el miembro (43) de sujeción del electrodo está colocado frente a frente con el contraelectrodo (42) con el electrodo (41) de descarga interpuesto entre ellos, es posible aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga, con lo que la descarga en serpentina se estabiliza aún más.
Asimismo, se hace posible generar descargas en serpentina estables mediante las siguientes disposiciones: la superficie (43a) orientada al electrodo está colocada esencialmente paralela al electrodo (41) de descarga y al contraelectrodo (42) de modo que, incluso cuando la punta del electrodo de descarga (41) se va desgastando gradualmente, ni la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) ni la distancia entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo cambia; el electrodo (41) de descarga está colocado más cerca de la superficie (43a) orientada al electrodo con respecto al contraelectrodo (42) de modo que es menos susceptible de generarse una descarga luminiscente; el miembro (44) de fijación para fijar firmemente el electrodo (41) de descarga al miembro (43) de sujeción del electrodo está provisto de modo que la relación posicional entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) y el miembro (43) de sujeción del electrodo se hace estable; y las expresiones relacionales anteriores (1)-(3) se cumplen.
Además, en el presente modo de realización, el medio de fuente (45) de energía está formado por una fuente de energía de corriente continua, lo que hace posible fabricar el dispositivo (40) de descarga a un coste menor en comparación con el caso donde se emplean fuentes de energía por impulsos.
Además, el electrodo (41) de descarga está formado de un material de tungsteno. Dado que el material de tungsteno tiene un alto grado de dureza, el electrodo (41) de descarga experimenta menos alabeo o deformación, facilitando de este modo la fabricación del mismo. Además, dado que el material de tungsteno tiene un alto punto de fusión y un alto grado de conductividad térmica, esto reduce el desgaste del electrodo (41) de descarga debido a la descarga, mejorando de este modo la durabilidad del mismo. Además, el material de tungsteno tiene características que, cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta en pequeños grados con la descarga, la punta se vuelve áspera, logrando de este modo una mejora en la estabilidad de la descarga en serpentina.
Ejemplo de variación del primer modo de realización
En el primer modo de realización, el miembro (43) de sujeción del electrodo y el miembro (44) de fijación pueden estar formados del mismo tipo de material metálico que el electrodo (41) de descarga. Como alternativa, el miembro
(43) de sujeción del electrodo y el miembro (44) de fijación pueden formarse de un tipo diferente de material metálico que el del electrodo (41) de descarga. En ambos casos, dado que el electrodo (41) de descarga y el miembro (43)
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de sujeción del electrodo conducen eléctricamente entre sí a través del miembro (44) de fijación, esto permite aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga durante la descarga.
Además, puede disponerse de manera que el miembro (43) de sujeción del electrodo esté formado de un material aislante, mientras que, por otro lado, el miembro (44) de fijación esté formado de un material conductor. En este caso, las cargas eléctricas se acumulan en el miembro (43) de sujeción del electrodo por polarización inducida durante la descarga y el potencial eléctrico del miembro (43) de sujeción del electrodo se aproxima gradualmente al potencial eléctrico del electrodo (41) de descarga. Por consiguiente, la superficie (43a) orientada al electrodo del miembro (43) de sujeción del electrodo actúa asimismo para aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga. Por consiguiente, también en este caso, las descargas en serpentina se generan de forma estable.
Segundo modo de realización de la invención
Haciendo referencia a las figuras 4 y 5, la presente invención proporciona un segundo modo de realización que es un ejemplo de variación con una modificación en la configuración del dispositivo (40) de descarga del primer modo de realización. Por consiguiente, en el segundo modo de realización, solo se describe la configuración del dispositivo
(40) de descarga.
En el dispositivo (40) de descarga del segundo modo de realización, el miembro (43) de sujeción del electrodo y el miembro (44) de fijación están formados de manera integral entre sí por un miembro (51) de lámina metálica que es una placa de acero inoxidable. El miembro (51) de lámina metálica incluye una parte (52) principal que está compuesta de una primera (52a) pletina, un alma (52b) y una segunda (52c) pletina, una superficie (43a) orientada al electrodo que es una doblez desde la segunda (52c) pletina y una placa de fijación de electrodo (miembro (44) de fijación) que es una doblez desde la segunda pletina (52c). La placa (44) de fijación del electrodo está provista, en su punta, de una parte (44a) plegada. La parte (44a) plegada está rellenada con masilla para sujetar el electrodo
(41) de descarga en forma de varilla o alambre.
El miembro (51) de lámina metálica es una placa de acero inoxidable que tiene un espesor del orden de aproximadamente 0,1mm a aproximadamente 0,2mm. El electrodo (41) de descarga es un alambre de tungsteno que tiene una dimensión del diámetro de 0,14mm.
Cabe señalar, sin embargo, que el electrodo (41) de descarga no es necesariamente un miembro separado para fijarse firmemente a la placa (44) de fijación del electrodo. Dicho de otro modo, por ejemplo, la parte (52) principal del miembro (51) de lámina metálica, la superficie (43a) orientada al electrodo, la placa (44) de fijación del electrodo y el electrodo (41) de descarga pueden formarse de manera integral por medio del tratamiento de la lámina metálica.
La superficie (43a) orientada al electrodo está formada en cada lado de la placa (44) de fijación del electrodo. Y, haciendo referencia a la figura 5, una sola placa (44) de fijación del electrodo y dos superficies (43a) orientadas al electrodo forman una sola combinación, dicho de otro modo, una pluralidad de dichas combinaciones (no mostradas), cada una comprendiendo una sola placa (44) de fijación del electrodo y dos superficies (43a) orientadas al electrodo, se forman a intervalos predeterminados en el miembro (51) de lámina metálica.
También en esta configuración, el electrodo (41) de descarga en forma de alambre o varilla está colocado paralelo a la porción (42a) frontal del contraelectrodo (42) y, además, la superficie (43a) orientada al electrodo está colocada paralela al electrodo (41) de descarga y a la porción (42a) frontal. Por consiguiente, incluso cuando la porción de punta del electrodo (41) de descarga se desgasta con la descarga, la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) permanece sin cambios y se mantiene constante y, además, la forma de la punta del electrodo (41) de descarga permanece esencialmente sin cambios, lo que hace posible generar descargas en serpentina estables.
Además, la descarga en serpentina se estabiliza mediante la disposición en que el electrodo (41) de descarga está más cerca de la superficie (43a) orientada al electrodo con respecto al contraelectrodo (42) y la disposición en que el electrodo (41) de descarga es sujetado por la placa (44) de fijación del electrodo de modo que la relación posicional entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo permanece sin cambios, siendo la misma que en el primer modo de realización.
Aún más, el segundo modo de realización también hace posible generar descargas en serpentina estables al cumplir las expresiones relacionales (1)-(3) descritas en el primer modo de realización.
Ejemplos de variación del segundo modo de realización
Haciendo referencia a la figura 6, se muestra un primer ejemplo de variación del segundo modo de realización. En el primer ejemplo de variación, se usa un miembro (61) formador de resina largo como miembro (43) de sujeción del electrodo. El miembro (61) formador de resina tiene forma de cilindro rectangular y se forma una hendidura (61a) en la superficie (43a) orientada al electrodo. El miembro (44) de fijación está formado por un miembro (62) de lámina
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metálica que es una placa de acero inoxidable. El miembro (62) de lámina metálica incluye una parte (62a) principal que se extiende a través del interior del miembro (61) formador de resina en dirección longitudinal, una pieza (62b) de sujeción cortada y vuelta desde la parte (62a) principal y en contacto de presión con la superficie interna del miembro (61) formador de resina y una pieza (62c) de fijación que se extiende desde la parte (62a) principal y que sujeta el electrodo (41) de descarga.
En la configuración anterior, el miembro (43) de sujeción del electrodo es el miembro (61) formador de resina. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, incluso cuando el miembro (43) de sujeción del electrodo es un aislante, proporciona una función de estabilización de las descargas en serpentina. Por consiguiente, el primer ejemplo de variación proporciona los mismos efectos que los modos de realización primero y segundo.
Haciendo referencia a la figura 7, se muestra un segundo ejemplo de variación del segundo modo de realización. En el segundo ejemplo de variación, como miembro de sujeción del electrodo, se emplea un miembro (71) de lámina metálica que tiene esencialmente la misma forma que el miembro (43) de sujeción del electrodo mostrado en las figuras 4 y 5. El miembro (71) de lámina metálica no es provisto en la punta de la placa (44) de fijación del electrodo con la parte (44a) plegada. En cambio, el electrodo (41) de descarga se fija firmemente a la placa (44) de fijación del electrodo mediante soldadura. Otras porciones se construyen de la misma manera que se construyen sus contrapartidas mostradas en las figuras 4 y 5. Igual que en el ejemplo de las figuras 4 y 5, como placa de acero inoxidable, se usa una que tenga, por ejemplo, un espesor de 0,1mm a 0,2mm. Como electrodo (41) de descarga, se usa un alambre de tungsteno que tenga un diámetro de aproximadamente 0,14mm.
El miembro (71) de lámina metálica se fija firmemente al contraelectrodo (42) con un aislante (72) de fijación. Aunque no se muestra en forma de diagrama, el aislante (72) de fijación está provisto en cada extremo longitudinal del contraelectrodo (42). La disposición en la que el miembro (71) de lámina metálica se fija firmemente al contraelectrodo (42) mediante el uso del aislante (72) de fijación es la misma que en el ejemplo de las figuras 4 y 5.
Haciendo referencia a la figura 8, se muestra un tercer ejemplo de variación del segundo modo de realización. En el tercer ejemplo de variación, se usa un miembro (81) formador de una resina conductora como un miembro de sujeción del electrodo. El miembro (81) formador incluye una parte (81a) principal esencialmente en forma de H y una placa (44) de fijación del electrodo que se extiende hacia fuera desde la parte (81a) principal, en donde el electrodo (41) de descarga formado por un alambre de tungsteno está firmemente unido a la placa (44) de fijación del electrodo por soldadura ultrasónica. Además, como en el ejemplo de la figura 7, el miembro (81) formador se fija firmemente al contraelectrodo (42) mediante el uso del aislante (82) de fijación.
También en el tercer ejemplo de variación, se obtienen los mismos efectos que los modos de realización primero y segundo.
Tercer modo de realización de la presente invención
A continuación, se describe en detalle un tercer modo de realización de la presente invención en relación a los dibujos.
La figura 11 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del dispositivo (10) de purificación de aire de acuerdo con el tercer modo de realización. La Figura 12 es una vista del interior del dispositivo (10) de purificación de aire cuando se ve desde arriba. Al igual que el dispositivo (10) de purificación de aire del primer modo de realización, el dispositivo (10) de purificación de aire del tercer modo de realización es un dispositivo de purificación de aire doméstico para uso general en el hogar/tienda pequeña.
El dispositivo (10) de purificación de aire incluye una carcasa (20) hecha de un cuerpo (21) principal de carcasa similar a una caja, un extremo del cual está abierto y una placa (22) frontal que está montada en el extremo abierto del cuerpo (21) principal de carcasa. Las aberturas de succión de aire (23), a través de las cuales se aspira el aire ambiente a tratar, están formadas en ambas superficies laterales del cuerpo (21) principal de carcasa, en una superficie superior del cuerpo (21) principal de carcasa y en el centro de la superficie frontal de la placa (22) frontal. Además, en una porción de la placa superior del cuerpo (21) principal de carcasa adyacente a la placa posterior una hay formada una abertura (24) de salida de aire a través de la cual el aire ambiente fluye hacia fuera.
Formado dentro del cuerpo (21) principal de carcasa hay un conducto (25) de aire a través del cual fluye el aire ambiente desde la abertura (23) de succión de aire hacia la abertura (24) de salida de aire. Dispuestos, en secuencia desde el lado aguas arriba del flujo de aire (el lado inferior en la figura 12), a lo largo del conducto (25) de aire hay una sección (30) funcional que incluye varios componentes para la limpieza del aire y un ventilador (26) centrífugo para la distribución de aire ambiente a través del conducto (25) de aire.
La sección (30) funcional está formada por una disposición tal que un prefiltro (31), una parte (32) de ionización, un dispositivo (40) de descarga, un filtro (33) electrostático y un filtro (34) catalítico están colocados en secuencia desde el lado de la placa (22) frontal. Además, un medio de fuente (45) de energía del dispositivo (40) de descarga está
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colocado adyacente al lado inferior trasero del cuerpo (21) principal de carcasa del dispositivo (10) de purificación de aire.
El prefiltro (31) está colocado para atrapar y recoger polvo de tamaño relativamente grande presente en el aire ambiente. La parte (32) de ionización hace que el polvo de tamaño relativamente pequeño que pasa a través del prefiltro (31) se cargue eléctricamente. El polvo cargado eléctricamente queda atrapado y recogido por el filtro (33) electrostático (filtro colector de polvo) posicionado aguas abajo de la parte (32) de ionización. La parte (32) de ionización está compuesta de una pluralidad de líneas (35) de ionización y contraelectrodos (36) respectivamente asociados con las líneas (35) de ionización.
La pluralidad de líneas (35) de ionización están dispuestas en el lado frontal de un miembro (38) corrugado que tiene una sección transversal horizontal corrugada o una sección transversal horizontal con forma de una serie de caracteres japoneses katakana " 3 ". En el presente modo de realización, dos miembros (38) corrugados están colocados en el lado derecho y en el lado izquierdo respectivamente. Además, formados en el lado frontal del miembro (38) corrugado hay una pluralidad de aberturas (38a) del lado frontal y cada línea (35) de ionización se extiende verticalmente a través del miembro (38) corrugado desde el extremo superior al extremo inferior dentro de cada abertura (38a) del lado frontal. Por otro lado, el contraelectrodo (36) asociado con la línea (35) de ionización es provisto en una superficie de pared que forma la abertura (38a) del lado frontal del miembro (38) corrugado. Una placa (37) de malla que está colocada paralela al filtro (33) electrostático está acoplada a una superficie adyacente al lado trasero del miembro (38) corrugado.
El dispositivo (40) de descarga incluye una pluralidad de electrodos (41) de descarga y contraelectrodos (42) cada uno opuesto a su electrodo (41) de descarga asociado.
El electrodo (41) de descarga tiene la forma de un alambre o varilla. El electrodo (41) de descarga está colocado en el lado trasero del miembro (38) corrugado. Como se muestra en la figura 13(A) que es una vista en perspectiva ampliada del dispositivo (40) de descarga, el electrodo (41) de descarga está colocado dentro de una abertura (38b) del lado trasero del miembro (38) corrugado y está soportado por el miembro (43) de sujeción del electrodo que se extiende verticalmente. El miembro (43) de sujeción del electrodo está formado, de manera que tiene una sección transversal horizontal con forma de un carácter japonés katakana " 3 " y se forman una pluralidad de placas (44) de soporte (miembros de fijación) que están formadas para doblarse hacia adelante en áreas específicas. Y, el electrodo (41) de descarga en forma de alambre o varilla es soportado por una parte de punta de la placa (44) de soporte, la parte de punta está rellenada con masilla para sujetar el electrodo (41) de descarga (ver figura 13(B) que es una vista en sección transversal horizontal del dispositivo de descarga). De la manera descrita anteriormente, ambos extremos del electrodo (41) de descarga están conformados de manera que sobresalen verticalmente desde la placa (44) de soporte. En el presente modo de realización, el tungsteno se usa como material para formar el electrodo (41) de descarga.
Por otro lado, el contraelectrodo (42) está formado en una primera superficie (superficie (38c) trasera) dentro de la abertura (38b) del lado trasero del miembro (38) corrugado en el que el electrodo (41) de descarga está colocado de la manera descrita anteriormente. Y, la primera (38c) superficie funciona como una superficie de electrodo que está orientada hacia el electrodo (41) de descarga. De esta forma, el electrodo (41) de descarga que sobresale de la placa (44) de soporte está colocado esencialmente paralelo a la superficie de electrodo del contraelectrodo (42). Colocado en los extremos superior e inferior del contraelectrodo (42) hay un espaciador (46) interpuesto entre el contraelectrodo (42) y el miembro (43) de sujeción del electrodo. En el presente modo de realización, el espaciador (46) está formado por un aislante. Y, la distancia (B) desde la punta del electrodo (41) de descarga hasta el contraelectrodo (42) se mantiene constante mediante el espaciador (46).
Aquí, se describe la configuración concreta de cada parte del dispositivo (40) de descarga (ver figura 3). En primer lugar, una expresión (1) relacional representada como: 0,96<B/A<1,52 (más específicamente, 1,16<B/A<1,45) se cumple en donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42). El valor numérico concreto de la dimensión de separación, A, es: 4,4<A(mm)<5,0(4,7±0,3) mientras que, por otro lado, el valor numérico concreto de la dimensión de separación, B, es:5,8<B(mm)<6,4(6,1±0,3). Además, se cumple una expresión (2) relacional representada como: A<D(D=13mm) donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y D es la dimensión de anchura del miembro (43) de sujeción del electrodo en la dirección perpendicular al eje del electrodo (41) de descarga. Asimismo, una expresión (3) relacional representada como: B/E>20 se cumple en donde E es la dimensión de anchura del electrodo (41) de descarga con respecto a la dirección de la superficie del contraelectrodo (42) o la dimensión del diámetro del electrodo (41) de descarga y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42). El electrodo (41) de descarga está formado de un alambre de tungsteno cuya dimensión del diámetro, E, es de 00,2mm y cuya dimensión de longitud, C, es decir, la dimensión que sobresale el electrodo (41) de descarga del miembro (44) de fijación, es de (3,5+0,5)mm.
El filtro (33) electrostático está colocado aguas abajo del dispositivo (40) de descarga. El filtro (33) electrostático atrapa y recoge, en su superficie lateral aguas arriba, polvo de tamaño relativamente pequeño cargado
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eléctricamente por la parte (32) de ionización anteriormente descrita. El filtro (33) electrostático soporta, en su superficie lateral aguas abajo, un fotocatalizador (fotosemiconductor). El fotocatalizador activa además sustancias de alta reactividad (especies activadas tales como electrones, iones, ozono y radicales) presentes en un plasma a baja temperatura generado por la descarga del dispositivo (40) de descarga, promoviendo de este modo la descomposición de sustancias nocivas y sustancias olorosas presentes en el aire ambiente. Como fotocatalizador se pueden usar el dióxido de titanio y el óxido de zinc, o los óxidos de tungsteno y el sulfuro de cadmio. Además, el filtro (33) electrostático está formado por un denominado como filtro plegado que tiene una sección transversal horizontal doblada de manera corrugada.
El filtro (34) catalítico está colocado aguas abajo del filtro (33) electrostático. El filtro (34) catalítico está formado por una base de estructura de nido de abeja que soporta en su superficie un catalizador de plasma. Este catalizador de plasma, como el fotocatalizador antes mencionado, activa además sustancias de alta reactividad (especies activadas tales como electrón, ion, ozono y radical) presentes en un plasma a baja temperatura generado por la descarga del dispositivo (40) de descarga y promueve la descomposición de sustancias nocivas y sustancias olorosas que son componentes a tratar en el aire ambiente. Como catalizador de plasma, pueden usarse un catalizador de la familia del manganeso, un catalizador de la familia de metales preciosos, o un catalizador formado mediante la adición a dicho catalizador de un adsorbente, por ejemplo, carbón activado.
Operación de funcionamiento
Cuando el dispositivo (10) de purificación de aire está en funcionamiento, el soplador (26) de aire centrífugo comienza a funcionar y el aire ambiente que es un gas a tratar fluye y pasa a través del conducto (25) de aire dentro del cuerpo (21) principal de carcasa. Además, en este estado, se aplican tensiones elevadas, mediante el medio de fuente (45) de energía, a la parte (32) de ionización y al dispositivo (40) de descarga.
Tras la introducción del aire ambiente en el cuerpo (21) principal de carcasa, el prefiltro (31) primero elimina el polvo de un tamaño relativamente grande. Después del paso a través del prefiltro (31), el aire ambiente fluye a la parte (32) de ionización. En la parte (32) de ionización, el polvo de tamaño relativamente pequeño presente en el aire ambiente se carga eléctricamente mediante una descarga entre la línea (35) de ionización y el contraelectrodo (36). El aire ambiente que contiene el polvo cargado eléctricamente fluye al filtro (33) electrostático. El filtro (33) electrostático atrapa y recoge las partículas de polvo cargadas eléctricamente.
Por otra parte, en el dispositivo (40) de descarga, se genera un plasma a baja temperatura por la descarga en serpentina entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42). El plasma a baja temperatura generado por el dispositivo (40) de descarga fluye aguas abajo junto con el aire ambiente.
El plasma a baja temperatura contiene en el mismo una sustancia de alta reactividad (especie activada). Y, al entrar en contacto con el aire ambiente, la sustancia de alta reactividad descompone sustancias nocivas y sustancias olorosas presentes en el aire ambiente. Además, cuando la especie activada alcanza el filtro (33) electrostático, se activa en mayor grado por el fotocatalizador soportado en el filtro (33) electrostático, como consecuencia de lo cual se descomponen las sustancias nocivas y olorosas en el aire ambiente en mayor grado. Y, cuando las especies activadas alcanzan el filtro (34) catalítico, estas sustancias se activan aún más, como consecuencia de lo cual las sustancias nocivas y olorosas en el aire ambiente se descomponen en un grado aún mayor.
El aire ambiente, purificado mediante la eliminación de polvo, sustancias nocivas y sustancias olorosas, es llevado al soplador (26) de aire centrífugo y se expulsa al ambiente a través de la abertura (24) de salida de aire.
A continuación, se describe el funcionamiento mediante la configuración concreta de cada parte (ver figura 3).
Como se describió anteriormente, el dispositivo de descarga cumple las tres expresiones relacionales anteriores: la expresión (1) relacional representada como: 0,96<B/A<1,52(más específicamente, 1,16<B/A<1,45) en donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42); la expresión (2) relacional representada como: A<D donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y D es la dimensión de anchura del miembro (43) de sujeción del electrodo en la dirección perpendicular al eje del electrodo (41) de descarga; y la expresión (3) relacional representada como B/E>20 donde E es la dimensión de anchura del electrodo (41) de descarga con respecto a la dirección de la superficie del contraelectrodo (42) o la dimensión del diámetro del electrodo (41) de descarga y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42).
En lo referente a la expresión (1) relacional, como ya se ha descrito mediante las figuras 9 y 14, si el valor de B/A está por debajo de 0,96, esto se vuelve susceptible de generar una descarga luminiscente. Por otro lado, si el valor de B/A excede 1,52, esto intensifica la tendencia a la generación de chispas. Como consecuencia, se vuelve difícil el mantener la generación de descargas estables. Además, la generación simultánea de descargas en una pluralidad de puntos se vuelve difícil. Por otro lado, si 0,96<B/A<1,52 (especialmente, 1,16<B/A<1,45), esto se vuelve menos
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susceptible de generar una descarga luminiscente o chispa. Como consecuencia, es posible generar una descarga en serpentina estable.
En lo referente a la expresión (2) relacional, si la dimensión de separación, A, excede la dimensión de anchura, D, esto debilita la acción de la superficie orientada al electrodo aliviando la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga. Por otro lado, si se dispone de modo que se cumpla la expresión (2) relacional representada como: A<D, esto asegura que se obtenga la acción de aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga, haciendo posible de este modo generar una descarga en serpentina estable.
Además, en lo referente a la expresión (3) relacional, si el valor de B/E es menor que 20, esto aumenta la anchura o el diámetro del electrodo (41) de descarga con respecto a la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42). Como consecuencia, la característica de descarga tiende a cambiar debido al desgaste de la punta del electrodo (41) de descarga y su variación y la descarga en serpentina se vuelve inestable y las descargas en una pluralidad de electrodos (41) de descarga se vuelven irregulares. Por otro lado, si B/E>20, esto hace que la anchura o el diámetro del electrodo (41) de descarga sea lo suficientemente pequeño con respecto a la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42), reduciendo de este modo el efecto que el desgaste de la punta del electrodo (41) de descarga y su variación tienen en la descarga. Como consecuencia, se vuelve posible generar descargas en serpentina estables. Además, si se dispone de tal manera que B/E>30, esto reduce el sonido de las descargas en serpentina, como lo prueban los resultados experimentales.
Efectos del tercer modo de realización
Como se describió anteriormente, también en el tercer modo de realización, el electrodo (41) de descarga en forma de un alambre o varilla está colocado esencialmente paralelo al contraelectrodo (42) en forma de una lámina de modo que, incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta, la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) se mantiene constante y la forma de la punta del electrodo (41) de descarga permanece sin cambios. Por lo tanto, es posible mantener la característica de descarga y la descarga en serpentina se estabiliza. Por consiguiente, pueden evitarse problemas, tales como la generación de una chispa debida al cambio de forma del electrodo (41) de descarga con el tiempo y la generación de una descarga luminiscente en lugar de la generación de una descarga de en serpentina.
Además, debido a la disposición de que el miembro (43) de sujeción del electrodo esté dispuesto para estar frente al contraelectrodo (42) con el electrodo (41) de descarga interpuesto entre ellos, es posible aliviar la concentración del campo eléctrico en la punta del electrodo (41) de descarga, lo que permite estabilizar la descarga en serpentina.
Además, es posible generar descargas en serpentina estables mediante las siguientes disposiciones: la superficie (43a) orientada al electrodo está colocada esencialmente paralela al electrodo (41) de descarga y al contraelectrodo
(42) de modo que, incluso cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta gradualmente, ni la distancia entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) ni la distancia entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo cambian; el electrodo (41) de descarga está colocado más cerca de la superficie (43a) orientada al electrodo con respecto al contraelectrodo (42) de modo que es menos susceptible de generarse una descarga luminiscente; el miembro (44) de fijación para fijar firmemente el electrodo (41) de descarga al miembro (43) de sujeción del electrodo es provisto de modo que la relación posicional entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42) y el elemento de sujeción del electrodo (43) se hace estable; y las expresiones relacionales anteriores (1)-(3) se cumplen.
Además, en el presente modo de realización, el medio de fuente (45) de energía está formado por una fuente de energía de corriente continua, permitiendo de este modo fabricar el dispositivo (40) de descarga a un coste menor en comparación con el caso en donde se emplean fuentes de energía por impulsos.
Además, el electrodo (41) de descarga está formado de un material de tungsteno. Dado que el material de tungsteno tiene un alto grado de dureza, el electrodo (41) de descarga experimenta menos alabeo o deformación, facilitando de este modo la fabricación del mismo. Además, dado que el material de tungsteno tiene un alto punto de fusión y un alto grado de conductividad térmica, esto reduce el desgaste del electrodo (41) de descarga debido a la descarga, mejorando de este modo la durabilidad del mismo. Además, el material de tungsteno tiene características que, cuando la punta del electrodo (41) de descarga se desgasta en pequeños grados con la descarga, la punta se vuelve áspera, logrando de este modo una mejora en la estabilidad de la descarga en serpentina.
Otros modos de realización
Con respecto a los modos de realización anteriores, la presente invención se puede configurar de la siguiente manera.
Por ejemplo, el primer modo de realización puede estar dispuesto de manera que se formen una pluralidad de orificios de ventilación en la porción (42a) frontal del contraelectrodo (42). Como consecuencia de dicha disposición,
cuando el aire ambiente introducido en la carcasa (10) fluye aguas abajo, el aire ambiente fluye también a través de un lugar de descarga en serpentina dentro del contraelectrodo (42). Como consecuencia, las especies activadas, etcétera, en un plasma a baja temperatura generado por la descarga en serpentina no son retenidas dentro del contraelectrodo (42). Es decir, las especies activadas fluyen al filtro (34) catalítico sin excepción. Por consiguiente, la 5 capacidad de procesamiento del dispositivo de purificación de aire puede estabilizarse a un alto nivel.
Además, cada uno de los modos de realización anteriores se ha descrito en términos de un ejemplo donde el dispositivo de descarga de la presente invención se aplica a un dispositivo de purificación de aire. El alcance de aplicación del dispositivo de descarga de la presente invención no está limitado a dispositivos de purificación de aire. El dispositivo de descarga de la presente invención es aplicable a otra maquinaria y equipamiento para generar 10 descargas en serpentina. Sin embargo, cuando el dispositivo de descarga de la presente invención se aplica a dispositivos de purificación de aire, es posible hacer uso de la característica de descarga en serpentina con considerable eficiencia.
Además, en los modos de realización anteriores, el filtro (34) catalítico que comprende una base que soporta sobre ella un catalizador de plasma tal como un catalizador de la familia del manganeso y un catalizador de la familia de 15 los metales preciosos, es dispuesto aguas abajo del dispositivo (40) de descarga. Como alternativa, puede disponerse de manera que, en lugar del filtro (34) catalítico, un miembro de tratamiento adsorbente que comprenda una base que soporta sobre ella un adsorbente tal como carbón activado y zeolita esté dispuesto aguas abajo del dispositivo (40) de descarga.
Aplicabilidad industrial
20 Como se ha descrito anteriormente, la presente invención es útil con dispositivos de descarga para generar una descarga en serpentina entre la punta de un electrodo de descarga y un contraelectrodo y con dispositivos de purificación de aire que emplean dicho dispositivo de descarga.
Claims (13)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Un dispositivo de descarga que comprende un electrodo (41) de descarga en forma de un alambre o varilla que tiene una punta, un contraelectrodo (42) orientado hacia el electrodo (41) de descarga y un medio de fuente (45) de energía para aplicar tensiones de descarga a ambos electrodos (41, 42) y que está configurado para generar una descarga en serpentina desde la punta del electrodo (41) de descarga hacia el contraelectrodo (42),en donde el dispositivo de descarga incluyeun miembro (43) orientado al electrodo que tiene una superficie (43a) orientada al electrodo opuesta al contraelectrodo (42) yun miembro (44) de fijación provisto en el miembro (43) orientado al electrodo y configurado para fijar el electrodo (41) de descarga,el electrodo (41) de descarga que está colocado entre el contraelectrodo (42) y el miembro (43) orientado al electrodo, siendo el electrodo (41) de descarga paralelo al contraelectrodo (42).
- 2. El Dispositivo de descarga de la reivindicación 1, en donde el electrodo (41) de descarga en forma de un alambre o varilla está colocado esencialmente paralelo al contraelectrodo (42) en forma de una lámina.
- 3. El Dispositivo de descarga de la reivindicación 1, en donde el miembro (43) orientado al electrodo está colocado en una posición para estar frente al contraelectrodo (42) a través del electrodo (41) de descarga, teniendo el miembro (43) orientado al electrodo una superficie (43a) orientada al electrodo opuesta al contraelectrodo (42).
- 4. El dispositivo de descarga de la reivindicación 3, en donde la superficie (43a) orientada al electrodo se encuentra esencialmente paralela tanto al electrodo (41) de descarga como al contraelectrodo (42).
- 5. El dispositivo de descarga de la reivindicación 4 en donde el electrodo (41) de descarga está colocado en una posición intermedia entre el contraelectrodo (42) y la superficie (43a) orientada al electrodo o en una posición más cercana a la superficie (43a) orientada al electrodo con respecto a la posición intermedia.
- 6. El dispositivo de descarga de la reivindicación 3, en donde el miembro (43) orientado al electrodo y el electrodo (41) de descarga están formados por diferentes materiales.
- 7. El dispositivo de descarga de la reivindicación 6, en donde el miembro (43) orientado al electrodo está formado de un material aislante.
- 8. El dispositivo de descarga de la reivindicación 3 en donde una expresión (1) relacional representada como: 0,96<B/A<1,52 se cumple en donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42).
- 9. El dispositivo de descarga de la reivindicación 3, en donde el miembro (43) orientado al electrodo está formado por un miembro que tiene una dimensión de anchura predeterminada, D, en una dirección perpendicular al eje del electrodo (41) de descarga y en donde una segunda expresión (2) relacional representada como: A<D se cumple en donde A es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y la superficie (43a) orientada al electrodo y D es la dimensión de anchura del miembro (43) orientado al electrodo.
- 10. El dispositivo de descarga de la reivindicación 3, en donde una expresión (3) relacional representada como: B/E>20 se cumple en donde E es la dimensión de anchura del electrodo (41) de descarga con respecto a la dirección de la superficie del contraelectrodo (42) o la dimensión del diámetro del electrodo (41) de descarga y B es la dimensión de separación entre el electrodo (41) de descarga y el contraelectrodo (42).
- 11. El dispositivo de descarga de la reivindicación 1, en donde el medio de fuente (45) de energía está formado por una fuente de energía de corriente continua.
- 12. El dispositivo de descarga de la reivindicación 1, en donde el electrodo (41) de descarga está formado de un material de tungsteno.
- 13. Un dispositivo de purificación de aire que comprende un conducto (25) de aire a través del cual fluye el aire a tratar y un dispositivo (40) de descarga, colocado en el conducto (25) de aire para generar una descarga en serpentina, en donde dicho dispositivo (40) de descarga está formado por el dispositivo (40) de descarga como se establece en la reivindicación 1.
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