ES2870653T3 - Generador de iones bipolar para purificación de aire y difusor que usa el generador de iones bipolar - Google Patents
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Abstract
Un ionizador bipolar para la purificación de aire, que es una estructura de tipo placa que comprende: un sustrato con una lámina térmicamente conductora (6), una primera placa emisora porosa (41), una segunda placa emisora porosa (42), una primera placa de barrera dieléctrica (21), una segunda placa de barrera dieléctrica (22), una primera placa de tierra (51) y una segunda placa de tierra (52); en donde la primera placa emisora porosa (41) está dispuesta sobre una superficie superior del sustrato y la segunda placa emisora porosa (42) está dispuesta sobre una superficie inferior del sustrato la primera placa de barrera dieléctrica (21) está dispuesta encima de la primera placa emisora porosa (41) y la segunda placa de barrera dieléctrica (22) está dispuesta debajo de la segunda placa emisora porosa (42); la primera placa de tierra (51) está dispuesta encima de la primera placa de barrera dieléctrica (21) y la segunda placa de tierra (52) está dispuesta debajo de la segunda placa de barrera dieléctrica (22) la primera placa emisora porosa (41) y la segunda placa porosa placa emisora (42) son ambas láminas de metal porosas; la primera placa de tierra (51) y la segunda placa de tierra (52) son ambas láminas de metal porosas; un gradiente de campo eléctrico formado entre la lámina térmicamente conductora (6) y la primera placa emisora porosa (41) es más pequeño que un gradiente de campo eléctrico formado entre la primera placa emisora porosa (41) y la primera placa de tierra (51), y un gradiente de campo eléctrico formado entre la lámina térmicamente conductora (6) y la segunda placa emisora porosa (42) es menor que un gradiente de campo eléctrico formado entre la segunda placa emisora porosa (42) y la segunda placa de tierra (52).
Description
DESCRIPCIÓN
Generador de iones bipolar para purificación de aire y difusor que usa el generador de iones bipolar
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un ionizador, en particular a un ionizador bipolar alterno y, en particular, a un ionizador bipolar alterno para la purificación de aire.
Antecedentes de la invención
En la técnica anterior, las siguientes estructuras se usan principalmente para purificar aire mediante ionización de gas.
1. Dispositivo de descarga de punta de aguja (unipolar). La descarga de punta de aguja es el dispositivo de descarga de gas más conocido. Debido a que la punta de aguja tiene un área pequeña y un gran cambio de curvatura, es el más fácil de descargar entre el mismo tipo de materiales y, por lo tanto, es el más y el más antiguo usado en el campo de la precipitación electrostática. La punta de aguja se colocó en una estructura de matriz de panal hexagonal en una etapa temprana. Posteriormente, se cambia a una estructura de orificio redondo con una punta, lo que tiene efectos obvios en la recogida de polvo. Debido a que es unipolar y no tiene capacidad de oxidación-reducción, no tiene la función de eliminar el olor. Como generador unipolar, ya sea uno positivo o uno negativo, no puede satisfacer las necesidades de mejorar la calidad del aire. En los últimos años, también se han usado haces de fibra de carbono como electrodos de descarga. En términos de consistencia, son superiores a las puntas de agujas, pero los efectos de haz pueden causar gelificación y fallo. Así, es posible lograr una excitación de iones positivos y negativos en una única punta de aguja. Los experimentos han demostrado que debido al alto voltaje de AC, ocurre un fenómeno de oxidación agudo en la punta de aguja, que desafila la punta de aguja rápidamente, haciendo imposible continuar descargando y, por tanto, causando fallos. Por lo tanto, es difícil generar iones bipolares en un único dispositivo de punta de aguja en condiciones normales.
2. Un dispositivo que usa un alambre para descargar (unipolar). Un dispositivo que usa un alambre (generalmente un alambre de tungsteno) para descargar generalmente incluye un par de alambres de tungsteno de alto voltaje (la configuración típica de fuente de alimentación es 8150V), un separador que está situado entre los alambres de alto voltaje y está conectado a tierra, y un placa colectora de polvo (-3650 V). Esta configuración es un módulo de purificación de aire unipolar con recogida de polvo electrostático como función principal. Debido a la uniformidad del diámetro del alambre de tungsteno usado, es imposible dar como resultado una pasivación rápida por punto de descarga concentrado. Las partículas contenidas en el flujo de aire que pasa a través de un generador de alto voltaje se cargarán positivamente. Es fácil que las partículas se retengan en una superficie de placa colectora de polvo polarizada negativamente cuando se alcanza la misma placa. Esta estructura es eficaz. No obstante, no tiene el mecanismo para degradación y oxidación del olor generado por volátiles orgánicos de interior. Por lo tanto, en este tipo de dispositivo, a menudo se añade un ionizador negativo (que genera una pequeña cantidad de ozono) a un extremo posterior para compensar su deficiencia.
Las dos formas de descarga anteriores tienen una función muy eficaz, que es el efecto visual de triturar el aerosol en un instante. Muchos fabricantes lo usan como un demostrador para permitir que el hollín fluya a través del generador de manera natural cuando sube la expansión termodinámica y luego sea triturado, permitiendo que el observador se sienta mágico y se diga que el aire se ha purificado. De hecho, el aerosol triturado llega a ser pequeñas partículas que el ojo humano puede no ser capaz de observar. De hecho, las moléculas de cualquier naturaleza no han cambiado, y el olor no se ha eliminado. Por lo tanto, la gente ha estado buscando otras formas de satisfacer el efecto desodorizante. Por ejemplo, añadir un filtro de tipo M con carbón activado en el extremo posterior de una trayectoria de flujo de aire.
3. Ionizador bipolar con punta de aguja doble (haz de fibra de carbono). El generador tiene dos extremos de alto voltaje, se aplican altos voltajes de DC positivos y negativos a cada uno de los extremos respectivamente para generar iones positivos y negativos, respectivamente. El modo de iones de purificación de Sharp sería una implementación típica. Dos emisores adyacentes excitan cada uno su propio aire iónico polar. Las moléculas de gas o partículas con la misma carga de polaridad se repelen entre sí (formación de viento de iones). Si hay moléculas de gas o partículas con cargas de polaridad opuesta en las inmediaciones, se atraerán entre sí y chocarán unas con otras para llegar a ser moléculas o partículas neutras. Este proceso tiene un efecto sobre la degradación de volátiles orgánicos, y la energía del gas y las partículas que chocan unas con otras participan en el proceso de descomposición oxidativa. Para las bacterias que flotan en el aire obtenidas durante el proceso de atracción mutua, colisión y aniquilación, el electrolito en la membrana celular se electrifica y mata. Para un gran número de moléculas de gas iónico que no tienen la oportunidad de aniquilarse con la carga de la polaridad opuesta, se cargarán después de encontrar las partículas, y las partículas se convertirán de cenizas volantes a polvo. Por lo tanto, el rendimiento de los ionizadores bipolares con polaridad opuesta es mucho mejor que el de los ionizadores monopolares, lo que está determinado por su propio mecanismo. La patente JP 2002 065838 A, presentada por SHARP CORP y publicada el 5 de marzo de 2002, describe un generador de iones que tiene un electrodo enterrado en una placa de vidrio y otro electrodo proporcionado en una superficie de la placa de vidrio. Otra solicitud de patente TW 201104192
A1, presentada por LUNGHWA UNIVERSITY OF SCIENCE ANO TECHNOLOGY [TW] y publicada el 1 de febrero de 2011, describe un generador de plasma de alto campo eléctrico que comprende un electrodo interno y una pluralidad de electrodos externos, que están conectados a tierra y que se infieren como térmicamente conductores. Ambas publicaciones fallan al describir una o más características según la reivindicación 1 de la descripción actual.
Compendio de la invención
Un objeto de la presente invención es superar los inconvenientes de la técnica anterior mencionados anteriormente, y proporcionar un generador alternativo de iones bipolares de una matriz de alambres porosos o de múltiples filas para inyectar un flujo de gas de iones bipolares en un entorno de vida, mejorando por ello la calidad de aire interior. El esquema técnico de la presente invención es el siguiente: un ionizador bipolar para purificación de aire, que es una estructura de tipo placa que comprende un sustrato con una lámina térmicamente conductora, una primera placa emisora porosa, una segunda placa emisora porosa, un primera placa de barrera dieléctrica, una segunda placa de barrera dieléctrica, una primera placa de tierra y una segunda placa de tierra; en donde una primera placa emisora porosa dispuesta sobre una superficie superior del sustrato y una segunda placa emisora porosa dispuesta sobre una superficie inferior del sustrato; una primera placa de barrera dieléctrica dispuesta encima de la primera placa emisora porosa, y una segunda placa de barrera dieléctrica dispuesta debajo de la segunda placa emisora porosa; una primera placa de tierra dispuesta encima de la primera placa de barrera dieléctrica y la segunda placa de tierra dispuesta debajo de la segunda placa de barrera dieléctrica; la primera placa emisora porosa y la segunda placa emisora porosa son ambas láminas de metal porosas; la primera placa de tierra y la segunda placa de tierra son ambas láminas de metal porosas y tienen un mecanismo de extracción de iones; un gradiente de campo eléctrico formado entre la lámina térmicamente conductora y la primera placa emisora porosa es más pequeña que un gradiente de campo eléctrico formado entre la primera placa emisora porosa y la primera placa de tierra, y un gradiente de campo eléctrico formado entre la lámina térmicamente conductora y la segunda placa emisora porosa es más pequeño que un gradiente de campo eléctrico formado entre la segunda placa emisora porosa y la segunda placa de tierra.
En el ionizador bipolar para purificación de aire, la lámina térmicamente conductora está situada en el centro del sustrato, y divide uniformemente el sustrato en un sustrato superior 31 y un sustrato inferior 32; y la primera placa de barrera dieléctrica y la segunda placa de barrera dieléctrica son del mismo material y tienen el mismo espesor. En el ionizador bipolar para purificación de aire, la primera placa de tierra y la segunda placa de tierra son láminas de metal porosas de la misma estructura, y tienen mallas distribuidas regularmente en matrices.
En el ionizador bipolar para purificación de aire, la primera placa de barrera dieléctrica y la segunda placa de barrera dieléctrica están hechas o bien de placas de vidrio con alto contenido de sílice o bien de placas de cerámica modificadas.
En el ionizador bipolar para purificación de aire, la lámina térmicamente conductora es una lámina de calentamiento eléctrico.
En el ionizador bipolar para purificación de aire, la periferia de la estructura de tipo placa está dotada con un anillo de sellado.
Un difusor que usa un ionizador bipolar tiene una pluralidad de palas, sobre las cuales una pluralidad de los ionizadores bipolares descritos anteriormente se dispone en la misma dirección.
Según la solución técnica anterior, la placa de tierra y la placa emisora con la estructura de extracción de iones forman un campo eléctrico con un tamaño preciso, y los electrones de la placa emisora se sacan de la placa de barrera dieléctrica en un lado de tierra del campo eléctrico. Una parte de los electrones se encuentra con la placa de tierra y fluye hacia la placa de tierra para formar una corriente, y una parte de los electrones se escapa de la superficie de la placa de barrera dieléctrica y se encuentra con las moléculas de aire interior. Cuando los electrones emitidos alcanzan una cierta velocidad, las moléculas de oxígeno se pueden excitar, convirtiéndolas en estado iónico, y se mejorar la calidad del aire. Cuando se introduce corriente de alto voltaje de AC, los iones bipolares se generan alternativamente, de modo que se pueda inyectar un flujo de gas de iones bipolares en el aire para mejorar eficazmente la calidad del aire.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista frontal de un ionizador bipolar para purificación de aire de la presente invención;
La Figura 2 es una vista en sección transversal de una parte A-A mostrada en la Figura 1;
La Figura 3 es una vista en sección transversal de una parte B-B mostrada en la Figura 2; y
La Figura 4 es un diagrama esquemático de un difusor que usa un ionizador bipolar.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se describirá con más detalle a continuación con referencia a las realizaciones y los dibujos que se acompañan.
Las Figuras 1, 2 y 3 ilustran una realización de un ionizador bipolar para purificación de aire de la presente invención. Una lámina térmicamente conductora 6 está situada en el centro de un sustrato, y la lámina térmicamente conductora 6 divide uniformemente el sustrato en un sustrato superior 31 y un sustrato inferior 32; una primera placa emisora porosa 41 dispuesta sobre una superficie superior del sustrato superior 31 y una segunda placa emisora porosa 42 dispuesta sobre una superficie inferior del sustrato inferior 32; una primera placa de barrera dieléctrica 21 está dispuesta sobre la primera placa emisora porosa 41; una segunda placa de barrera dieléctrica 22 está dispuesta debajo de la segunda placa emisora porosa 42; una primera placa de tierra 51 está dispuesta por encima de la primera placa de barrera dieléctrica 21, y una segunda placa de tierra 52 está dispuesta debajo de la segunda barrera dieléctrica 22; y la primera placa de barrera dieléctrica 21 y la segunda placa de barrera dieléctrica 22 son del mismo material y tienen el mismo grosor. El ionizador bipolar para purificación de aire es una estructura de tipo placa que comprende una primera placa de tierra 51, una primera placa de barrera dieléctrica 21, una primera placa emisora porosa, un sustrato con una lámina térmicamente conductora 6, una segunda placa emisora porosa, una segunda placa de barrera dieléctrica 22, y una segunda placa de tierra 52, todas las cuales están apiladas entre sí en secuencia. La primera placa emisora porosa 41 y la segunda placa emisora porosa 42 son ambas láminas de metal porosas; y la primera placa de tierra 51 y la segunda placa de tierra 52 son ambas láminas de metal porosas. Cuando el sustrato y la primera barrera dieléctrica 21 y la segunda barrera dieléctrica 22 son del mismo material, el grosor del sustrato es mayor que el de la primera barrera dieléctrica 21 y la segunda barrera dieléctrica 22, de modo que el gradiente de campo eléctrico formado entre la lámina térmicamente conductora 6 y la primera placa emisora porosa 41 sea más pequeño que el formado entre la primera placa emisora porosa 41 y la primera placa de tierra 51. Se asegura que la dirección de extracción de electrones está en el lado de la primera placa de tierra 51 y la segunda placa de tierra 52, para asegurar que cuando el sistema de aire acondicionado refrigere y cuando se forme posible condensación cuando su flujo de aire pasa a través de él, la lámina térmicamente conductora 6 en el sustrato pueda asegurar que los electrones que escapan del material de barrera dieléctrica sean menos perturbados por moléculas de agua y puedan excitar moléculas de oxígeno en el aire en sus estados de energía adecuados.
En esta realización, la primera placa de tierra 51 y la segunda placa de tierra 52 son láminas de metal porosas que tienen la misma estructura, y las mallas de las mismas están dispuestas regularmente en matrices.
En esta realización, la primera placa de barrera dieléctrica 21 y la segunda placa de barrera dieléctrica 22 están hechas o bien de placas de vidrio con alto contenido de sílice o bien placas de cerámica modificadas.
En esta realización, la lámina térmicamente conductora 6 es una lámina de calentamiento eléctrico.
En esta realización, la periferia de la estructura de tipo placa está dotada con un anillo de sellado 1.
En el ionizador bipolar de la presente invención, dado que los flujos de aire que fluyen desde las regiones de ionización de polaridades opuestas se atraen entre sí, el efecto de capturar partículas inhalables más pequeñas en el aire es mejor que el del gas ionizado monopolar, y el efecto de capturar partículas inhalables de menor tamaño es más obvio. En la presente invención, un flujo de iones que fluye hacia fuera por la función de excitación alterna de los iones bipolares en sí tiene un efecto de expansión, y el mecanismo de atracción mutua de los iones de polaridad opuesta hace que los iones de polaridades opuestas choquen bruscamente fuera de la salida. Si no se encuentran moléculas gaseosas de volátiles orgánicos en el proceso, las dos se aniquilan mutuamente y se devuelven al estado original de molécula de oxígeno neutra. Si encuentra las moléculas gaseosas de los volátiles orgánicos tratados, es mayor que el momento de las moléculas de oxígeno y el momento de los dos iones, degrada eficazmente las moléculas gaseosas de los volátiles orgánicos, cambiando por ello sus propiedades químicas. Normalmente, estas moléculas gaseosas se cambiarán finalmente a moléculas gaseosas de agua y dióxido de carbono. Los experimentos han demostrado que NS-DBD con función de excitación alterna de iones bipolares tiene efecto de degradación obvio sobre el formaldehído sin ningún filtro ni colector de polvo, y también es más fácil resolver la degradación de moléculas gaseosas de amoniaco/benceno. El ionizador bipolar de la presente invención es eficaz para matar bacterias en muy poco tiempo.
La Figura 4 muestra un difusor que usa un ionizador bipolar. Una pluralidad de ionizadores bipolares 8 están dispuestos en una misma dirección en una serie de palas 71 del difusor 7 y dentro de una salida de aire. El material de la salida de aire está hecho preferiblemente de material no metálico, de modo que se pueda inyectar más flujo de aire con iones positivos y negativos en el espacio interior. Los iones bipolares tienen una probabilidad más alta de encontrar partículas inhalables, moléculas gaseosas de volátiles orgánicos, bacterias flotantes en el espacio interior que en el flujo de aire influyente neto. En este sentido, el ionizador bipolar es un dispositivo de purificación activo. Aunque se han ilustrado anteriormente diversas realizaciones de la presente invención, un experto en la técnica comprenderá que, las variaciones y mejoras hechas sobre las realizaciones ilustrativas pueden caer dentro del alcance de la presente invención, que se define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (9)
1. Un ionizador bipolar para la purificación de aire, que es una estructura de tipo placa que comprende:
un sustrato con una lámina térmicamente conductora (6),
una primera placa emisora porosa (41),
una segunda placa emisora porosa (42),
una primera placa de barrera dieléctrica (21),
una segunda placa de barrera dieléctrica (22),
una primera placa de tierra (51) y
una segunda placa de tierra (52); en donde
la primera placa emisora porosa (41) está dispuesta sobre una superficie superior del sustrato y la segunda placa emisora porosa (42) está dispuesta sobre una superficie inferior del sustrato
la primera placa de barrera dieléctrica (21) está dispuesta encima de la primera placa emisora porosa (41) y la segunda placa de barrera dieléctrica (22) está dispuesta debajo de la segunda placa emisora porosa (42); la primera placa de tierra (51) está dispuesta encima de la primera placa de barrera dieléctrica (21) y la segunda placa de tierra (52) está dispuesta debajo de la segunda placa de barrera dieléctrica (22)
la primera placa emisora porosa (41) y la segunda placa porosa placa emisora (42) son ambas láminas de metal porosas;
la primera placa de tierra (51) y la segunda placa de tierra (52) son ambas láminas de metal porosas;
un gradiente de campo eléctrico formado entre la lámina térmicamente conductora (6) y la primera placa emisora porosa (41) es más pequeño que un gradiente de campo eléctrico formado entre la primera placa emisora porosa (41) y la primera placa de tierra (51), y
un gradiente de campo eléctrico formado entre la lámina térmicamente conductora (6) y la segunda placa emisora porosa (42) es menor que un gradiente de campo eléctrico formado entre la segunda placa emisora porosa (42) y la segunda placa de tierra (52).
2. El ionizador bipolar para purificación de aire según la reivindicación 1, en donde la lámina térmicamente conductora (6) está situada en el centro del sustrato, y divide uniformemente el sustrato en un sustrato superior (31) y un sustrato inferior (32); y la primera placa de barrera dieléctrica (21) y la segunda placa de barrera dieléctrica son del mismo material y tienen el mismo grosor.
3. El ionizador bipolar para purificación de aire según la reivindicación 2, en donde tanto la primera placa de tierra (51) como la segunda placa de tierra (52) tienen mallas distribuidas regularmente en matrices.
4. El ionizador bipolar para purificación de aire según la reivindicación 2, en donde la primera placa de barrera dieléctrica (21) y la segunda placa de barrera dieléctrica (22) están hechas o bien de placas de vidrio con alto contenido de sílice o bien placas cerámicas modificadas.
5. El ionizador bipolar para purificación de aire según la reivindicación 3, en donde la primera placa de barrera dieléctrica (21) y la segunda placa de barrera dieléctrica (22) están hechas o bien de placas de vidrio con alto contenido de sílice o bien placas cerámicas modificadas.
6. El ionizador bipolar para purificación de aire según la reivindicación 2, en donde la lámina térmicamente conductora (6) es una lámina de calentamiento eléctrico.
7. El ionizador bipolar para purificación de aire según la reivindicación 3, en donde la lámina térmicamente conductora (6) es una lámina de calentamiento eléctrico.
8. El ionizador bipolar para purificación de aire según la reivindicación 7, en donde una periferia de la estructura de tipo placa está dotada con un anillo de sellado (1).
9. Un difusor (7) que comprende una pluralidad de palas (71) y una pluralidad de ionizadores bipolares (8) según la reivindicación 1, en donde la pluralidad de los ionizadores bipolares está dispuesta respectivamente en la misma dirección en dicha pluralidad de palas.
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