FI84676B - Lufttransporterande anordning. - Google Patents

Description

1 84676

ILMANSIIRTOLAITE - LUFTTRANSPORTERANDE ANORDNING

Keksinnön kohteena on laite ilman siirtämiseksi niin kutsutun ionituulen tai koronatuulen avulla, 5 kuten kuvattuna patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa.

Laite on kehitetty lähinnä käytettäväksi il-manpuhdistuslaitteiden yhteydessä, kuten esim. elektro-staattisten erottimien yhteydessä ja ilmankäsittely-järjestelmissä kuten esim. tuuletus ja ilmastointijär-10 jestelmissä, vaikkakin keksintöä voidaan myös käyttää hyödyksi monissa muissakin yhteyksissä, missä ilman siirtoa tarvitaan, kuten sähköisten laitteiden ja välineiden jäähdytyksessä ja lämmityslaitteissa kuten sähköisissä kuumailmapuhaltimissa.

15 Nykyään ilmaa siirretään edellämainituissa laitteissa ja järjestelmissä melkein yksinomaan vaih-televan muotoisten mekaanisten tuulettimien avulla. Tällaiset mekaaniset tuulettimet ja vastaavat voima-laitteet ovat suhteellisen kalliita, sen lisäksi ne 20 ovat raskaita ja vaativat suhteellisen paljon tilaa. Niillä on myös suhteellisen suuri energian tarve ja täten suuret käyttökustannukset. Käytettäessä tuulettimet pitävät myös suhteellisen paljon ääntä, mikä on ongelmallista monissa tuulettimien ja puhaltimien käyt-25 tökohteissa, kuten esimerkiksi asunnoissa ja tietyissä työskentelyolosuhteissa.

On tunnettua, että ilman siirto voidaan suorittaa periaatteessa niinkutsutun ionituulen tai koronatuulen avulla. Ionituuli syntyy, kun koronaelektrodi 30 ja kohde-elektrodi järjestetään etäisyyden päähän toisistaan ja ne liitetään vastaaviin tasajännitelähteen napoihin, koronaelektrodin muodon ja tasajännitelähteen jännitteen ollessa sellaiset, että syntyy koronapurkaus koronaelektrodissa. Tämä koronapurkaus johtaa ilman 35 ionisaatioon ioneiden omatessa saman polariteetin kuin koronaelementin polariteetti on ja mahdollisesti myös sähköisesti varautuneisiin niinkutsuttuihin aerosolei- 2 84676 hin, ts. ilmassa oleviin kiinteisiin tai nestemäisiin partikkeleihin, jotka varautuvat sähköisesti törmätessään sähköisesti varautuneisiin ilman ioneihin. Ilman ionit liikkuvat nopeasti sähköisen kentän vaikutuksen 5 alaisena koronaelektrodilta kohde-elektrodille, missä ne luovuttavat sähköisen varauksensa ja palautuvat sähköisesti neutraaleiksi ilman molekyyleiksi. Matkansa aikana elektrodien välillä ilman ionit jatkuvasti törmäilevät sähköisesti neutraaleihin ilman molekyyleihin, 10 jolloin elektrostaattiset voimat siirtyvät myös näihin ilman molekyyleihin, jotka täten vedetään mukaan ilman ionien kanssa koronaelektrodista kohti kohde-elektrodia täten aiheuttaen ilman siirtymisen niinkutsuttuna ioni-tuulena tai koronatuulena.

15 Laitteet ilman siirtämiseksi ionituulen avulla ovat tunnettuja esimerkiksi seuraavista julkaisuista, DE-OS 2854716, DE-OS 2538959, GB-A 2112582, EP-A1-29421 ja US 4380720. Nämä tekniikan tasoa edustavat ionituul-ta tai koronatuulta hyväksikäyttävät laitteet on ha-20 vaittu äärimmäisen tehottomiksi ja tämän vuoksi eivät ole saavuttaneet käytännön merkitystä. Näyttää siltä, että syy tähän on ratkaisevan fyysisen mekanismin ymmärtämyksen puute ilman siirtämiseksi tällaisessa laitteessa. Täten ei ole mahdollista ennestään tunnetuilla 25 ionituulen avulla toimivilla ilmansiirtolaitteilla saavuttaa käytännössä merkityksellisiä ilmansiirtomää-riä ilman, että koronavirta joudutaan nostamaan tasoille, jotka ovat suhteellisen paljon yläpuolella niiden tasojen, joita voidaan pitää hyväksyttävinä käytettäes-30 sä tällaista laitetta ihmisten läheisyydessä. On tunnettua esim. sähköstaattisten erottimien yhteydestä, että sähköinen koronapurkaus kehittää kemiallisia yhdisteitä, pääasiassa otsonia ja typen oksideja, joilla on ärsyttävä vaikutus ihmisiin ja jotka voivat olla 35 vahingollisia terveydelle ilman sisältäessä niitä suhteellisen suuria määriä. Koronapurkauksen yhteydessä näitä kemiallisia yhdisteitä syntyy nopeudella, joka 3 84676 riippuu sähköisen koronavirran suuruudesta ja polariteetista. Vastaavasti nykyisin käytettävissä olevat elektrostaattiset ilmansuodattimet käytettäväksi ihmisiä käsittävissä ympäristöissä toimivat positiivisella 5 koronapurkauksella ja koronapurkausvirralla, joka on olennaisesti riippuvainen aikayksikössä suodattimen läpi virtaavaan ilmamäärään normaali toimintaolosuhteissa. Tässä suhteessa koronavirta on suuruusluokkaa 40-80 μΑ ilmavirtauksella 100 m3/h, virran voimakkuuden 10 ollessa sovitettuna vaatimuksiin hyväksyttävästä otsonin ja typpioksidien syntymistasosta. On ymmärrettävää/ että koronapurkaukset käytettynä ilmansiirtolaitteissa, jotka toimivat ionituulella ja joita käytetään ihmisten läsnäollessa, täytyy myös olla sovitettuna edellämai-15 nittuihin rajoihin. Tämä ei ole mahdollista saavuttaa tunnetun tekniikan tason mukaisilla ilmansiirtolait-teilla jotka käyttävät ionituulta johtuen niiden huonosta tehokkuudesta. Esim. raporttien mukaan on mahdollista saavuttaa laitteella esitettynä julkaisuissa 20 EP-A1-29421 ja US 4380720 ilmavirtaus 1 1/s koronateholla 1W koronajännitteen ollessa 15 kV. Täten muutettuna ilmavirtaukseen 100 m3/h tämä laite kuluttaisi noin 1900 μΑ, joka on karkeasti 30 kertaa suurempi kuin ihmisympä-ristöissä sallittu koronavirran arvo on.

25 Täten keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin parannettu ja tehokkaampi ilmansiirtolaite kuin edellä esitetty ja laite, joka on niin tehokas, että sitä voidaan käytännössä käyttää ihmisympäristöissä.

Keksinnön mukainen laite perustuu aikaisemmin 30 saavuttamattomaan perusteellisempaan ja parantuneeseen ymmärtämykseen mekanismista koskien ilman kokonaisvaltaista siirtoa tällaisen laitteen läpi ja sille on tunnusomaista piirteet, jotka on esitettynä oheisissa vaatimuksissa.

35 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskoh taisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 on kaaviollinen kuva ionin vaelluksesta korona- 4 84676 elektrodin ja kohde-elektrodin välillä, kuvat 2-7 ja 9-13 kuvaavat kaaviollisesti erilaisia rakenteita keksinnön mukaisista laitteista ja kuva 8 on diagrammi koronavir-rasta jännitteen funktiona.

5 Ensiksi yleiskatsaus määräävistä perusolosuh teista, jotka mahdollistavat ilmansiirron ionituulen tai koronatuulen avulla koronaelektrodin ja kohde-elektrodin välillä kohde-elektrodin ollessa järjestettynä aksiaali-sesti alavirtaan koronaelektrodista halutussa virtaus-10 suunnassa. Kuva 1 esittää kaaviollisesti koronaelektrodia K ohuena johtimena ulottuen ilmavirran poikki, ts. ilma-kanavan poikki ja kohde-elektrodia M, joka myös ulottuu ilmavirran poikki ja mikä esitetään kaaviollisesti ja esimerkin omaisesti verkon tai hilarakenteen muodossa, 15 joka on ilmaa läpäisevä. Kohde-elektrodi M on sijoitettu alavirtaan koronaelektrodin K suhteen halutussa ilmavirran suunnassa esitettynä nuolella w aksiaalisella etäisyydellä H koronaelektrodista K.

Kuten aikaisemmin on mainittu koronaelektrodissa 20 synnytetty koronapurkaus synnyttää sähköisesti varautuneita ilmaioneita, jotka kulkeutuvat kohti kohde-elektrodia koronaelektrodin ja kohde-elektrodin välillä vaikuttavan sähköisen kentän vaikutuksesta.

Ionien liikkuvuus vaihtelee suuresti, vaikka 25 esilläolevassa sovellutuksessa voidaan olettaa, että kevyiden ionien liikkuvuus c = 2.5 · 10'4 mVVs 30 on vallitseva ja että mitkä tahansa sähköisesti varautuneet läsnäolevat aeorosolit, jotka ovat vähemmän liikkuvia kuin ilmaionit, muodostavat vain merkityksettömän osan systeemin kokonaisvarauksesta. Voidaan myös olettaa, että ilman ionit muodostavat hyvin pienen osan systeemin 35 sisällä olevan ilman kokonaismassasta ja että ilman virtausnopeus on ainakin yhden kertaluvun pienempi kuin ilman ionien liikenopeus. Täten ilman ionien siirty- 5 84676 mänopeuteen verrattuna ympäröivän ilman voidaan olettaa olevan stationäärinen.

Sähköisesti varattujen ilman ionien siirty-mänopeus v verrattuna ympäröivään ilmaan on riippuvainen 5 niiden liikkuvuuden c ja sähkökentän voimakkuuden E tuloon eli v = c E (1) 10 Myös oletetaan, että vakaat olosuhteet säilyvät niin, että varaustiheys systeemin annetussa osatilavuu-dessa on vakio, ts. että systeemiin toimitettu sähköinen varaus aikayksikössä on yhtä suuri kuin systeemistä poistettu sähköinen varaus. Täten virran tiheys ilmassa 15 voidaan ilmoittaa varausten siirtymänopeuden v ja varaus-tiheyden p tulona I = p · v (2) 20 jossa i on virran tiheys.

Erityinen volymetrinen voima ilmassa on varaus-tiheyden p ja sähkökentän voimakkuuden E tulo eli 25 f = p · E (3) missä f on ilman yksikkötilavuutta kuljettava voima.

Edellämainituista yhtälöistä (1), (2) ja (3) saadaan 30 f = I / c (4) ts. erityinen volymetrinen voima voidaan ilmoittaa virran tiheyden ja ionien liikkuvuuden suhteena.

35 Kuten esitettynä kuvassa 1, nyt käsitellään

"virtaputkea", joka johtaa infinitesimaalisen pienen osan dl kokonaisionivirrasta I kahden elektrodin K ja M

6 84676 välillä. Ja tämän virtaputken keskilinja on aina yhdensuuntainen virrantiheysvektorin i kanssa ja sen poikkileikkauspinta-alalla dS on pintanormaali, joka on yhdensuuntainen virrantiheysvektorin kanssa.

5 Virtaputken tilavuuselementti on tällöin dv = dS · dl (5) missä dV on infinitesimaalinen tilavuus ja dl on in-10 finitesimaalinen pituus virtaputken suunnassa. Pinnan normaalin suunnassa vaikuttava voima jokaisessa tällaisessa tilavuuselementissä virtaputkessa on täten dF = f · dV = f · dS · dl (6) 15 Tällä volymetrisellä voimalla dF on komponentti ilman-siirtymissuunnassa w ja komponentti tähän nähden suorassa kulmassa. Oletetaan, että kun koko ilmavirtaus tien tai putken poikkileikkausala katsotaan kokonaisuutena 20 nämä poikittaiset voimat kumoavat toisensa ja ne voidaan täten jättää huomiotta. Täten liikuttava kokonaisvoima virtaputkessa on

M _ M _ H

dF = / w · dF = / w f · dS · dl = / w · i/c · dS · dl-

25 KK K

M

; - = dl/c / w · dl = H/c · dl (7) k missä H on koronaelektrodin K ja kohde-elektrodin M välinen etäisyys ilmanvirtaussuunnassa.

30 Siirtävä kokonaisvoima FT ilmaputkessa on täten F = ff dF = H/c · I (8)

S

missä S on ilmavirtausputken kokonaispoikkipinta-ala ja 35 I on kokonaisioni- tai koronavirta.

Täten keskimääräinen paineasetus voidaan kirjoittaa 7 84676 ΔΡ = FT / S = H/c I/S (9)

Kuljettava voima on täten verrannollinen kokonais ioni- tai koronavirran I ja vaellustien H tuloon, 5 ts. verrannollinen niinkutsuttuun "virtaetäisyyteeen" H I.

Voidaan osoittaa, että läpivirtaava kokonaisil-mamäärä johtuen tästä paineasetuksesta voidaan kirjoittaa 10 0 Vc k "7 ' ν'1 · " · s (,t” v c k · ΥΛ missä Q on läpikulkeva ilmamäärä, k on dimensioton aerodynaaminen vastuskerroin ja γΑ on ilmantiheys.

Kaavasta (10) nähdään, että siirtyvän ilmamäärän 15 suuruus on suoraan verrannollinen kokonaisioni- tai koronavirran I ja sen vaellusetäisyyden H tulon neliöjuureen.

Täten, jotta saavutetaan suuri ilmavirtaus halutussa suunnassa, ts. koronaelektrodista kohti kohde-20 elektrodia, on pyrittävä saavuttamaan korkea ionivirran ja sen vaellusmatkan tulo alavirtaan koronaelektrodista, ts. koronaelektrodista kohti kohde-elektrodia. Lisäys siirtävässä voimassa ja täten kokonaisilmavirrassa voidaan saavuttaa joko lisäämällä kokonaisionivirran suu-25 ruutta tai lisäämällä etäisyyttä koronaelektrodin ja kohde-elektrodin välillä. Kuten edellä on mainittu, kun toimitaan tiloissa, joissa on ihmisiä, ei ole sallittua nostaa ioni- tai koronavirran voimakkuutta tasolle, joka ylittää annetun maksimin johtuen vahingollisen otsonin 30 ja typen oksidien (Nox) kehittymisestä, tämän kehittymisen pääosin riippuessa koronavirran voimakkuudesta. Täten ainoa jäljellejäävä parametri, johon voidaan vaikuttaa tässä suhteessa, on koronavirran vaellusmatka, ts. aksiaalinen etäisyys koronaelektrodin ja kohde-elektrodin 35 välillä. Täten keksinnön mukaisesti ehdotetaan, että koronaelektrodin ja pääasiallisen osan ionivirrasta vastaanottavan kohde-elektrodin osan välinen etäisyys on β 84676 lyhimmillään 50 mm ja edullisesti ainakin 80 mm.

On myös huomattava, että käytettäessä edellä-mainitunlaista ilmansiirtojärjestelyä, ilmaionien virtaus voi myös vaeltaa koronaelektrodista ylävirtaan, ts. vas-5 takkaiseen suuntaan kuin on haluttu ilmansiirtosuunta, jos ylävirtaan koronaelektrodista sijaitsee sähköisesti johtava kohde tai kohde, jolla on koronaelektrodiin nähden sähköinen potentiaali, joka tekee tällaisen ilmaionien vaelluksen mahdolliseksi. Ymmärrettävästi 10 tällainen suuresti vähentää haluttua ilman kokonaisvir-tausta laitteen läpi. Siinä laajuudessa kuin tämä mahdollisuus ioni virtauksen kulkeutumisesta koronaelektrodista ylävirtaan on otettu huomioon tunnettuja laitteita suunniteltaessa, näyttää oletetun olleen riittävää, että 15 sähköisesti johtavat kohteet koronaelektrodista ylävirtaan sijaitsevat kohtuullisella etäisyydellä siitä ja että ionivirran virtaus ylävirtaan on pientä. Kuitenkin, koska ionivirtauksen synnyttävä kuljettava voima on verrannollinen virtauksen voiman ja kuljettavan matkan 20 tuloon, kuten käy selväksi edellämainitusta kaavasta (9), nähdään päinvastoin, että jopa hyvin pieni ionivirta koronaelektrodista ylävirtaan voi kehittää merkittävän kuljettavan voiman haluttua ilmankuljetussuuntaa vastaan ja silloin, kun näillä vastavirtaan kulkevilla ioneilla 25 on pitkä matka kuljettavanaan.

On huomattava, että tässä yhteydessä käytettävä termi "sähköisesti johtava" on tulkittava suhteessa esitetynlaisissa laitteissa ilmeneviin äärettömän pieniin virran voimakkuuksiin, näiden virran voimakkuuksien 30 normaalisti ollessa suuruusluokkaa ImA/m2. Vastaavasti keksinnön mukaisessa ilmansiirtolaitteessa, kohteet, joita voidaan pitää sähköisesti johtavina tai joilla on pinta, joita voidaan pitää sähköisesti johtavina, käytännössä, aina sijaitsevat ylävirtaan koronaelektrodista. 35 Nämä kohteet voivat esim. käsittää hila- tai verkko-rakenteita tai muita laitteen osia sijaiten laitteen ilmavirtausputken sisääntuloaukossa. Vaikkei tällaisia 9 84676 laitteen osia olisikaan, tällaiset kohteet kuten seinäpinnat, laitteiden tai huonekalujen osat ja jopa ihmiset, jotka ovat alueella, johon laite sijoitetaan ja ovat laitteen ilmanottoaukon läheisyydessä, voivat toimia 5 sähköisesti johtavina pintoina, joihin ioinivirrat voivat vaeltaa ylävirtaan putkessa koronaelektrodista.

Tämä tehokkuuden parantaminen, ts. suuri ilman läpäisy hyväksyttävään arvoon rajoitetulla koronavirral-la, saavutetaan keksinnön mukaisella ilmansiirtolaitteel-10 la, osittain sijoittamalla kohde-elektrodi sellaiselle etäisyydelle koronaelektrodista, että etäisyys koronaelektrodista kohde-elektrodin siihen osaan, joka ottaa vastaan suurimman osan ionivirrasta, ts. ionivirran vaellusmatka alavirtaan koronaelektrodista, on lyhimmil-15 lään 50 mm ja edullisesti ainakin 80 mm ja osittain varmistamalla, että ionivirran voimakkuuden ja koronaelektrodista ylävirran suuntaan kulkevan virran vaellus-matkan tulo on käytännöllisesti katsoen nolla tai joka tapauksessa huomattavasti pienempi kuin vastaava ionivir-20 ran voimakkuuden ja alavirran suuntaan kulkevan virran vaellusmatkan tulo. Viimeksimainittu saavutetaan keksinnön mukaisesti suojaamalla koronaelektrodi tehokkaasti ylävirran suuntaan niin, että ionivirta ei pääse kulkemaan koronaelektrodista ylävirran suuntaan tai ainakin 25 niin, että ylävirran suuntaan kulkeva virta on vain hyvin pieni ja kulkee vain hyvin lyhyen matkan.

Keksinnön erään sovellutuksen mukaan edellämainittu tarpeellinen koronaelektrodin suojaus ylävirran suunnassa voidaan toteuttaa liittämällä koronaelektrodi in 30 yhdistetty tasavirtalähteen napa potentiaaliin, joka olennaisesti vastaa laitteen välittömän ympäristön potentiaalia, ts. käytännössä maadoitetaan samalla tavoin kuin kotelo, joka ympäröi laitetta ja muut inaktiiviset, sähköiset komponentit. Siinä määrin kuin aikaisemmin on 35 esitetty tämäntapaisten ilmansiirtolaitteiden yhteydessä, koronaelektrodi on sijoitettu maapotentiaaliin korkeamman potentiaalin sijaan, näitä kahta vaihtoehtoa on aikaisem- !° 84676 min pidetty ekvivalentteina toistensa suhteen ilmansiir-tomekanismin osalta ja koronaelektrodin yhdistämistä maapotentiaaliin ei ole käytetty suojaamaan koronaelekt-rodia ylävirran suunnassa.

5 Kuitenkin monissa tapauksissa ei ole suotavaa yhdistää koronaelektrodia maapotentiaaliin, koska monista käytännön syistä johtuen voi olla edullista liittää kohde-elektrodi maapotentiaaliin tai yhdistää korona-elektrodi ja kohde-elektrodi maahan nähden vastakkaisiin 10 polariteetteihin täten vähentäen korkeajännite-eristeiden tarvetta. Tällaisissa tapauksissa haluttu koronaelektrodin suojaus ylävirran suunnassa voidaan saavuttaa keksinnön toisella sovellutuksella menetelmän avulla, joka on tunnettu sähkötekniikan muilta alueilta, järjestämällä 15 sähköisesti johtava suojaelementti koronaelektrodista ylävirtaan ja antamalla tälle elementille potentiaali, joka olennaisesti vastaa koronaelektrodin potentiaalia niin, että ne muodostavat koronaelektrodista ylävirtaan ekvipotentiaalisulun, joka on olennaisesti ylävirran 20 suuntaan kulkeville ioneille läpäisemätön. Siinä määrin kuin koronaelektrodin suojaelektrodia ylävirrassa ja sen liittämistä samaan potentiaaliin on aikaisemmin käytetty vastaavanlaisissa ilmansiirtolaitteissa, tällaisia on käytetty kaskadirakenteisissa ilmansiirtolaitteissa, 25 joissa on useita koronaelektrodirivejä ja kohde-elektro-dirivejä järjestettynä aksiaalisesti peräkkäin ilmavir-tausputkeen. Aikaisemmin ei ole ymmärretty tai havaittu, että koronaelektrodin tehokas suojaus ylävirtaan suuntautuvaa ionivirtaa vastaan on kaikissa olosuhteissa 30 olennaista ilmansiirtolaitteen tehokkuudelle.

Kolmas ja hyvin yllättävä mahdollisuus koronaelektrodin suojaamiseksi ylävirtaan suuntautuvilta ionivirroilta on ulottaa laitteen elektrodit sisältävä ilmanvirtauskanava etäisyydelle ylävirtaan koronaelekt-35 rodista, ts. ilmanvirtausputken sisäänmenopäässä, putken seinämien sopivasti koostuessa dielektrisestä materiaalista, esim. sopivasta muovimateriaalista, tunnetulla ja 11 84676 ilmeisellä tavalla. Kokeet ovat osoittaneet, että käytettäessä tämänkaltaista ilmansiirtolaitetta, dielektrisissä seinissä ilmenee ylimääräisiä sähköisiä pintavarauksia, jotka säilyvät niin kauan kuin materiaaliin kohdistuu 5 vallitseva sähköinen kenttä. "Ylimääräisillä varauksilla" tarkoitetaan tässä sähköisiä varauksia dielektrisen materiaalin pinnalla, jotka ovat lisänä niille sähköisille varauksille, jotka ovat tunnettuja dielektrisen materiaalin heikon sähköisen johtavuuden klassisista 10 tiedoista. Ei ole tarkkaan osoitettu, miksi nämä lisävaraukset ovat olemassa ilmavirtausputken dielektrisillä seinillä, vaikka ilmiö itsessään on kokeellisesti osoitettu. Ilmiö näyttää liittyvän ilmiöihin, joita tapahtuu valmistettaessa dielektrisiä elektreettejä. Tässä tapauk-15 sessa erityiseen dielektriseen materiaaliin kohdistetaan sekä korkea sähkökenttä että ionivirta. Sähköiset lisävaraukset sitoutuvat pysyvästi materiaalin rakenteisiin ja ne eivät johdu pois siitä huolimatta, että materiaali on jossain määrin sähköisesti johtavaa. Täten edellämainitun 20 ilmiön tapahtuessa käsiteltävissä ilmansiirtolaitteissa, on ilmeistä alan ammattimiehelle, että sähköiset lisävaraukset ilmavirtausputken dielektrisissä seinissä sitoutuvat myös dielektrisen materiaalin rakenteeseen, mutta vain sillä edellytyksellä, että materiaaliin kohdistuu 25 sähköisen kentän vaikutus. Tätä ilmiötä voidaan käyttää hyödyksi saavuttamaan tarpeellinen koronaelektrodin suoja ylävirran suunnassa jatkamalla ilmavirtausputkea ja sen dielektrisiä seiniä ylävirtaan poispäin koronaelektrodis-ta, ts. putken sisäänottopäähän päin, sellaiselle etäi-30 syydelle, että putken seinämissä koronaelektrodista tulevan ionivirran vaikutuksesta ilmenevät lisävaraukset välittömästi laitteen käynnistämisen jälkeen tehokkaasti suojaavat koronaelektrodin ympärillä olevan ionipilven koronaelektrodin yläpuolella olevalta mahdolliselta 35 sähkökentältä niin, että saadaan tehokas suoja korona-elektrodilta ylävirtaan suuntautuvalle ionivirralle. On nähtävissä, että mitä pidemmäksi ilmavirtausputki ulottuu i2 84676 ylävirtaan koronaelektrodista sitä suurempi suojausteho saavutetaan. Kokeet ovat osoittaneet, että riittävä suojausteho voidaan saada, kun koronaelektrodista ylävirtaan päin ulottuvan ilmanvirtausputken etäisyys on 5 ainakin 1,5 kertaa koronaelektrodin ja kohde-elektrodin välinen etäisyys. Nähdään myös, että suojausefekti tulee tehokkaammaksi pienentämällä ilmanvirtausputken leveyttä, ts. mitä pienempi vastakkaisten dielektristen seinämien etäisyys on, sitä suurempi on saavutettu suojausteho. Ta-10 pauksessa, jossa on suhteellisen suuri ilmanvirtausputken poikkileikkaus, suojaustehoa voidaan lisätä olennaisesti jakamalla putki useisiin yhdensuuntaisiin osaputkiin koronaelektrodin ylävirrassa putken seinämien kanssa yhdensuuntaisten pitkänomaisten väliseinämien avulla, 15 esim. väliseinämien ollessa muodoltaan nauhamaisia tai vastaavia dielektristä materiaalia. Tällaisella laitteella on mahdollista suojata koronaelektrodi tehokkaasti ylävirran suunnan ioni virtaa vastaan, vaikkakin etäisyys, mihin ilmanvirtausputki ulottuu ylävirtaan koronaelekt-20 rodista on vain suunnilleen yhtä suuri kuin etäisyys koronaelektrodista kohde-elektrodiin.

Toinen merkittävä ongelma tämäntyyppisissä ilmansiirtolaitteissa, jotka on tarkoitettu käytettäväksi ihmisten läheisyydessä on, että niiden täytyy olla 25 turvallisia koskettaa huolimatta niissä käytettävästä korkeasta jännitteestä. Ne voidaan tietenkin varustaa mekaanisella kosketussuojalla järjestämällä elektrodeja ympäröivään ilmanvirtausputkeen tiiviit seinämät ja sovittamalla putkeen suojaava verkko sen molempiin päihin 30 niin, että on mahdotonta koskettaa laitteen jännitteisiä elektrodeja joko tahattomasti tai tarkoituksella. Tällaiset suojat kuitenkin muodostavat merkittävän vastuksen virtaukselle ja täten merkittävästi huonontavat laitteen läpi tapahtuvaa ilmansiirtoa ja täten sen tehokkuutta. On 35 huomattu, että keksinnön mukaisessa laitteessa kuitenkin saavutetaan täysin riittävät turvatoimenpiteet kosketusta vastaan huomattavasti yksinkertaisemmin ja edullisemmalla 13 84676 tavalla. Kuten edellä esitettiin keksinnön mukainen laite toimii äärimmäisen alhaisella koronavirralla, suuruusluokaltaan 20-50 μΑ/100 m3/h kuljetettua ilmaa. Tämä äärimmäisen alhainen koronavirran arvo on mahdollista johtuen 5 suuresta aksiaalisesta etäisyydestä koronaelektrodin ja kohde-elektrodin välillä ja koronaelektrodin tehokkaasta suojauksesta ylävirran suunnassa. Tästä alhaisesta virrankulutuksesta johtuen laitteen jännitteiset elektrodit, riippumatta siitä onko se koronaelektrodi tai 10 kohde-elektrodi, voidaan liittää sen jännitelähteen napaan erittäin suuren vastuksen kautta ilman, että on tarvetta lisätä jännitelähteen jännitettä ei-hyväksyttävällä määrällä. On huomattu, että tälle sarjavastukselle voidaan antaa ilman minkäänlaisia vaikeuksia niin suuri 15 vastusarvo, että tapauksessa, jossa jännite-elektrodi joutuu oikosulkuun, oikosulkuvirta on niin pieni, että se on täysin vaaraton. Normaalisti raja-arvona vaarattomalle oikosulkuvirralle tällaisissa sähköisissä sovellutuksissa ihmiskontaktin kyseessä ollessa pidetään 2 20 mA. Jos oikosulkuvirta tehdään niinkin alhaiseksi kuin 100-300 pA, minkäänlaisia epämiellyttäviä tunteita ei koeta kosketettaessa jännitteistä elektrodia. Tämä saavutetaan helposti keksinnön mukaisella laitteella. Jos oletetaan esim. että laitteen jännitteisellä elektrodilla 25 on toiminta jännite 20 kV ja koronavirta on 50 pA jännitteelleen elektrodi voidaan yhdistää jännitelähteen vastaavaan napaan esim. 150 ΜΩ:η vastuksen läpi, jolloin itse jännitelähteen jännitteen on oltava 27,5 kV. Kun jännite-elektrodi joutuu suoraan oikosulkuun, oikosulku -30 virta on ainoastaan noin 185 pA, joka on niin alhainen, että se ei tunnu epämukavalta vaikka oikosulun aiheuttaisi suora kosketus elektrodiin. Tämä oikosulkuvirran rajoitus arvoon, joka ei aiheuta epämukavuutta ihmisen ollessa suorassa yhteydessä jännite-elektrodiin, on ollut 35 täysin saavuttamaton käytännössä suurilla koronavirroil-la, suuruusluokkaa 2000 pA, jota välttämättä täytyy käyttää tekniikan tasoa edustavissa ilmansiirtolaitteis- i4 84676 sa, jotka toimivat ionituulen avulla. Toinen merkittävä seikka kosketussuojavarotoimenpiteissä alhaisen oikosul-kuvirran lisäksi on kapasitiivinen purkausvirta, jota voi ilmetä, kun tietyn kapasitanssin omaavaa elektrodia 5 kosketetaan. Siinä tapauksessa, että elektrodit ovat sen muotoisia, että niillä on merkittävää kapasitanssia, kuitenkin kapasitiivinen purkausvirta voidaan alentaa täysin hyväksyttävälle tasolle tekemällä nämä elektrodit keksinnön mukaisesti korkean ominaisvastuksen omaavasta 10 materiaalista. Tämä ei johda muihin epäkohtiin, koska elektrodien ei tarvitse olla kovin johtavia johtuen alhaisista virran voimakkuuksista, joita voidaan käyttää keksinnössä ja silti saavuttaa tehokas ilman siirtolaite.

Kuva 2 esittää kaaviollisesti ja esimerkinomai-15 sesti keksinnön ensimmäisen sovellutuksen mukaisen ilmansiirtolaitteen periaatteellista rakennetta. Tähän laitteeseen kuuluu ilmavirtausputki 1, joka on tehty sähköisesti eristävästä materiaalista ja jonka läpi ilmavirtaus järjestetään nuolen 2 suunnassa. Ilmavirtaus 20 putkeen on järjestetty koronaelektrodi K, jonka ohi ilmavirtaus pääsee ja aksiaalisesti alavirtaan korona-elektrodista on järjestetty kohde-elektrodi M, jonka läpi ilmavirta myös pääsee virtaamaan. Koronaelektrodi K koostuu sähköisesti johtavasta materiaalista, joka on 25 edullisesti otsonia ja ultraviolettia kestävää ja voi olla rakenteeltaan sinänsä tunnetusti usean eri muotoinen, kehittämään sähköinen koronapurkaus sähkökentän vaikutuksesta. Kuvan 2 koronaelektrodi K koostuu ohuesta johdosta tai hehkulangasta, joka ulottuu ilmanvirtausput-30 ken 1 poikki. Kuitenkin koronaelektrodi voi olla myös monen muunlainen muodoltaan. Esimerkiksi siinä voi olla useita ohuita johtoja ja hehkulankoja järjestettynä joko yhdensuuntaiseksi toistensa kanssa tai avoimen hilan tai verkon muotoon. Sen sijaan, että käytetään suoria ohuita 35 johtoja tai hehkulankoja, langat voi olla kiedottu spiraalille tai ohuet nauhat, joissa on suorat, sahalaitaiset tai aallotetut reunapinnat voivat olla järjestet- is 84676 tynä vastaavalla tavalla. Koronaelektrodiin voi myös kuulua yksi tai useampi neulamainen elektrodi suunnattuna olennaisesti aksiaalisesti ilmanvirtausputkeen 1. Kohde-elektrodi M koostuu sähköisesti johtavasta tai puolijoh-5 tavasta materiaalista tai materiaalista, joka on päällystetty sähköisesti johtavalla tai puolijohtavalla pinnalla ja siinä on pinnat, jotka eivät aiheuta voimakasta sähkökentän tiivistymistä. Myös kohde-elektrodi voi rakentua usealla tunnetulla tavalla osittain riippuen 10 koronaelektrodin rakenteesta. Kuvan 2 sovellutuksessa kohde-elektrodi M koostuu kahdesta keskenään yhdensuuntaisesta levystä sijaiten ilmanvirtausputken suunnassa. Neulan muotoisen koronaelektrodin tapauksessa kohde-elektrodi edullisesti on sylinterin muotoinen järjestet-15 tynä samankeskisesti ilmanvirtausputken kanssa. Kohde-elektrodina voi myös toimia ilmanvirtausputken 1 sisäpinnassa oleva sähköisesti johtava pinnoite. Kohde-elektrodi voi myös koostua useista tasomaisista tai sylinterimäi-sistä elektrodielementeistä järjestettynä vierekkäin 20 niiden sivupintojen ollessa olennaisesti yhdensuuntaisina ilmanvirtausputken 1 pituusakselin suhteen. Kohde-elektrodi voi myös koostua suorista tai spiraalimaisesti kierretyistä johdoista tai suorista tangoista, jotka voi olla järjestettynä keskenään yhdensuuntaisesti tai 25 ristikkäin toistensa suhteen muodostamaan seularakenne tai se voi olla muodoltaan rei'itetty levy. Erityisen edullinen tapaus on kuitenkin silloin, kun kohde-elektrodi on muodoltaan sähköisesti johtava tai puolijohtava pinta, joka ympäröi ilmanvirtausputkea kehyksenomaisesti 30 ja jolla on ilmanvirtauksen suuntainen pidennys vastaten ainakin yhtä viidettäosaa koronaelektrodin ja kohde-elektrodin välisestä etäisyydestä.

Edelläesitettyjä kohde-elektrodin ja koronaelektrodin sovellutuksia voidaan periaatteessa käyttää 35 kaikissa jäljempänä esitettävissä keksinnön sovellutuksissa ja laitteissa.

Kuvan 2 laitteessa koronaelektrodi K ja kohde- 16 84676 elektrodi M molemmat on liitetty tavanomaisella tavalla tasajännitelähteen 3 vastaavaan napaan. Esitetyssä esimerkissä koronaelektrodi K on liitetty jännitelähteen 3 positiiviseen napaan positiivisen koronapurkauksen 5 aikaansaamiseksi. Kuitenkin periaatteessa jännitelähteen 3 polariteetti voi olla myös vastakkainen niin, että saavutetaan negatiivinen koronapurkaus. Kuitenkin positiivinen koronapurkaus on suositeltavampi, koska positiivinen koronapurkaus synnyttää vähemmän myrkyllistä 10 kaasua, otsonia, kuin negatiivinen koronapurkaus.

Kuvan 2 sovellutuksessa jännitelähteen 3 napa liitettynä koronaelektrodiin K on maadoitettu keksinnön mukaisesti niin, että koronaelektrodin K potentiaali olennaisesti vastaa laitteen muiden vastaavasti maadoi-15 tettujen sähköisesti ei-aktiivisten osien potentiaalia ja myös laitteen välittömän ympäristön potentiaalia. Koronaelektrodin K potentiaali tällä tavalla on sama kuin koronaelektrodista ylävirtaan olevan ympäristön potentiaali ja minkä tahansa sähköisesti johtavan kohteen tai 20 pinnan potentiaali sijaiten tässä ympäristössä ja täten ei-toivottuja ioni virtauksia ei kehity koronaelektrodista K ylävirran suuntaan.

Kuten edellä on mainittu aksiaalinen etäisyys koronaelektrodin K ja kohde-elektrodin M sen osan 25 välillä, joka pääasiassa ottaa vastaan ionivirran, on ainakin 50 mm ja edullisesti ainakin 80 mm, jolloin ilmaa voidaan siirtää ilmavirtausputken läpi esim. 100 m3/h koronavirralla, jonka suuruus on 20-50 μΑ, joka on hyväksyttävissä oleva arvo otsonin ja typen oksidien 30 syntymisen kannalta katsottuna. Lisäksi kuten edellä on mainittu saavutetaan etua, kun kohde-elektrodi M liitetään tasajännitelähteeseen 3 suuren rajoittavan vastuksen 8 kautta, joka oikosulkutapauksissa kosketettaessa kohde-elektrodia M rajoittaa oikosulkuvirran korkeintaan 35 arvoon 300 μΑ. Koska tästä rakenteesta johtuen kohde-elektrodilla M ei ole merkittävää kapasitanssia, se voidaan sopivasti tehdä korkean ominaisvastuksen omaavas- 17 8 4 676 ta materiaalista. Sopiva materiaali tässä suhteessa omaten korkean ominaisvastuksen ja samanaikaisesti riittävän sähkönjohtokyvyn on muovimateriaali, jossa on tasaisesti jakautunutta sähköisesti johtavaa materiaalia 5 kuten hiilimustaa. Tämäntapaisilla tunnetuilla materiaaleilla, joista kohde-elektrodi voidaan tehdä, on pinnan ominaisvastus suuruusluokkaa 100 kQ tai enemmän.

Edelläesitetystä käy selville, että keksinnön mukainen laitteen rakenne, esim. kuten esitettynä kuvassa 10 2, on aivan turvallinen koskea ja täten muut turvalli suustoimenpiteet tai turvalaitteet eivät ole tarpeen, jotta estettäisiin tahalliset tai tahattomat kosketukset koronaelektrodiin tai kohde-elektrodiin. Lisäksi, koska koronaelektrodi on maadoitettu, ei ole vaaraa, että ioni-15 virtaa virtaisi muun kuin kohde-elektrodin läpi. Kokonaisuutena katsottuna keksinnön mukainen ilmansiirtolaite yllätyksellisesti mahdollistaa laitteen rakenteen niin, että siihen ei kuulu minkäänmuotoista ilmavirtausputkea 1 ainakaan silloin, kun laitteen päätarkoitus on aiheut-20 taa ilman liikkuminen tilassa tai alueessa, johon laite on asennettu. Esimerkiksi keksinnön mukainen laitteen rakenne voi olla äärimmäisen yksinkertainen esitettynä kuvassa 3. Tähän keksinnön mukaisen laitteen sovellutukseen kuuluu koronaelektrodi K, joka on muodoltaan lanka 25 jännitettynä kahden pitimen väliin (esitettynä vain kaa-viollisesti) ja tuettuna sopiviin kehyksiin (ei esitettynä yksityiskohtaisesti), ja kohde-elektrodi M, joka on etäisyyden päässä koronaelektrodista K ja tukeutuu myös edellämainittuun kehykseen. Kohde-elektrodi M voi koostua 30 kahdesta keskenään yhdensuuntaisesta, sähköisesti johtavasta pinnasta, jotka sijaitsevat yhdensuuntaisena koronaelektrodiin K nähden. Vaihtoehtoisesti kohde-elektrodi M voi koostua suorakulmaisesta tai pyöreämuotoisesta kehämäisestä elektrodipinnasta, jonka akselin jatke yhtyy 35 haluttuun ilmanvirtaussuuntaan 2, kuten on esitetty kuvassa, tämän kohde-elektrodin sovellutuksen ollessa suositeltava. On huomattava, että tässä sovellutuksessa ie 84676 elektrodeja K ja M ei ympäröi minkäänlaiset ilmanvirtaus-putket. Kuvan 2 sovellutuksessa koronaelektrodi K on maadoitettu ja liitetty jännitelähteen 3 yhteen napaan, kun taas kohde-elektrodin M on liitetty jännitelähteen 5 3 toiseen napaan suuriohmisen vastuksen kautta rajoit tamaan oikosulkuvirta hyväksyttävälle tasolle oikosulun tapahtuessa kohde-elektrodia M kosketettaessa. Kohde-elektrodi M koostuu myös korkean ominaisvastuksen omaavasta materiaalista niin, että se rajoittaa kapasitiivis-10 ta purkausvirtaa kohde-elektrodia kosketettaessa. Kuvan 3 laitteistolla suoritetut kokeet osoittivat, että laite mahdollistaa ilman siirron hyvin tehokkaasti nuolen 2 suunnassa kohde-elektrodin M rajaamalla alueella. Tes-tauslaitteeseen kuului suorakulmainen kehysmäinen kohde-15 elektrodi M poikkileikkauspinta-alaltaan 600 x 60 mm ja aksiaaliselta pituudeltaan 25 mm. Kohde-elektrodin ja koronaelektrodin välinen etäisyys oli 100 mm. Kohde-elektrodiin M johdettiin 25 kV jännite ja koronavirta oli 30 μΑ. Tasajännltelähteen 3 napajännite oli 29 kV ja 20 sarjassa olevan vastuksen 8 resistanssi 132 ΜΩ. Tämä äärimmäisen yksinkertainen laite aiheutti kohde-elektrodin rajaaman alueen läpi ilmavirtauksen 60 m3/h. Oikosul-jettaessa laitteen kohde-elektrodi oikosulkuvirta oli vain noin 220 μΑ, ts. virran voimakkuus, jota tuskin 25 huomaisi ihmisen koskettaessa kohde-elektrodia. Täten laite on täydellisen turvallinen koskea edellyttäen, että itse jännitelähde 3 on turvallinen koskea.

Kuten edellä on mainittu, on useita tapauksia, joissa ei ole edullista liittää koronaelektrodia maapo-30 tentiaaliin. Tällaisissa tapauksissa riittävä koronaelektrodin suoja keksinnön mukaisesti voidaan saavuttaa laitteella, joka on kuvattu kaaviollisesti ja esimerkinomaisesti kuvassa 4. Tässä laitteessa tasajännitelähteen 3 negatiivinen napa ja täten myös kohde-elektrodi M on 35 maadoitettu, kun taas koronaelektrodi K on liitetty positiiviseen napaan suuren vastuksen kautta, joka kykenee rajoittamaan oikosulkuvirta hyväksyttävälle 19 84676 tasolle tapauksessa, jossa oikosulku syntyy kosketettaessa koronaelektrodia K. Jotta estetään ionien vaellus ylävirtaan koronaelektrodista, koronaelektrodista ylävirtaan on järjestetty suojaelektrodi S niin, että suoja-5 elektrodi ja koronaelektrodi molemmat omaavat saman potentiaalin. Suojaelektrodi S voi olla muodoltaan monenmuotoinen riippuen käytettävän koronaelektrodin rakenteesta ja muodosta. Kun koronaelektrodi K koostuu ohuesta suorasta johdosta, suojaelektrodi voi esim. olla 10 muodoltaan tanko tai spiraalimainen johdin. Suojaelektro-di voi myös käsittää useita tankoja tai johtimia järjestettynä yhdensuuntaiseksi tai timanttirakenteeksi. Suoja-elektrodi voi myös olla muodoltaan verkko tai hilamainen. Vaihtoehtoisesti suojaelektrodiin voi kuulua sähköi-15 sesti johtavia pintoja asennettuna ilmanvirtausputken läheisyyteen tai näiden seinämien sisäpintoihin. Periaatteessa suojaelektrodi S omaa geometrisen muodon ja aseman, jotka johtuvat koronaelektrodista K siten, että suojaelektrodi muodostaa samanpotentiaalisen sulun tai 20 pinnan, mikä ei läpäise koronaelektrodista virtaavia ioneja.

Suojaelektrodin S ei välttämättä tarvitse olla sähköisesti kytkettynä suoraan koronaelektrodi in K, vaan se voi olla liitettynä myös lisätasajännitelähteen 25 4 yhteen napaan, kuten on kaaviollisesti kuvattu kuvassa 5 niin, että suojaelektrodilla S on sama polariteetti kuin koronaelektrodilla K suhteessa kohde-elektrodiin M, ja edullisesti potentiaali, joka olennaisesti vastaa koronaelektrodin K potentiaalia. Suojaelektrodi S on 30 tällöin liitettynä jännitelähteeseen 4 suuren vastuksen 9 kautta, joka vastus rajoittaa oikosulkuvirtaa tapauksessa, jossa kosketetaan suojaelektrodia S.

On huomattava, että kuvan 5 tapauksessa, kun suojaelektrodin S positiivinen potentiaali on suurempi 35 suhteessa kohde-elektrodiin M kuin koronaelektrodiin K, ionivirta ylävirtaan koronaelektrodista myös tehokkaasti estyy. Vaikka suojaelektrodilla S voi olla jonkin verran 20 84676 alempi positiivinen potentiaali kuin koronaelektrodilla K niin, että pieni ionivirta on mahdollista virrata koro-naelektrodilta suojaelektrodille s ylävirtaan, tämä voidaan hyväksyä olettaen, että koronaelektrodin K ja 5 suojaelektrodin S etäisyys on pieni, niin että matka, jonka ionivirta vaeltaa ylävirtaan on hyvin lyhyt ja täten myös niinkutsuttu virtaetäisyys.

On ymmärrettävää, että kun suojaelektrodilla S kuvien 4 tai 5 sovellutuksessa on muoto tai rakenne, 10 jolla on merkittävää kapasitanssia, elektrodi edullisesti tehdään korkean ominaisvastuksen omaavasta materiaalista niin, että se rajoittaa kapasitiivisen purkausvirran hyväksyttävälle tasolle siinä tapauksessa, että elektrodia kosketetaan. Tämä koskee yleisesti kaikkia jännittei-15 siä elektrodeja, jotka liittyvät keksinnön mukaisesti rakennettuihin laitteisiin, kun näillä elektrodeilla on merkityksellinen kapasitanssi. Kuitenkin tavallisesti koronaelektrodi on sellainen, että sillä on hyvin pieni kapasitanssi siten, että se ei aiheuta merkittävää 20 kapasitiivista purkausvirtaa. Toinen yleinen sovellutus on, että keksinnön mukaisen laitteen kaikki elektrodit, jotka on liitetty tasajännitelähteen ei-maadoitettuun napaan, on edullisesti liitetty tähän lähteeseen niin suuren vastuksen kautta, että oikosulun tapahtuessa 25 kosketettaessa elektrodia oikosulkuvirta rajoittuu korkeintaan arvoon 300 μΑ.

Kuten edellä on mainittu, koronaelektrodin riittävä suoja ylävirtaan suuntautuvaa ionivirtausta vastaan voidaan myös saavuttaa elektrostaattisesti, 30 esim. tavalla, joka on esitetty kuvassa 6. Tässä sovel lutuksessa ilmanvirtausputki 1, jonka seinämät koostuvat dielektrisestä materiaalista, kuten sopivasta muovimateriaalista, ulottuu jonkin matkan päähän koronaelektrodis-ta K ylävirran suuntaa. Laitteen ollessa toiminnassa 35 syntyy putken 1 seinämissä ylimääräisiä pintavarauksia, jotka muodostavat tehokkaan suojan ionipilveä vastaan koronaelektrodin K läheisyydessä edellyttäen, että putki 2i 84676 1 ulottuu riittävälle etäisyydelle ylävirtaan korona-elektrodista. Tämä tehokkaasti estää ionivirran vaelluksen koronaelektrodista ylävirtaan. Suojan tehokkuutta voidaan lisäksi parantaa jakamalla koronaelektrodista 5 ylävirtaan oleva ilmanvirtausputki useisiin osaputkiin pitkäomaisilla väliseinillä, levyillä tai kaistoilla 7, jotka koostuvat dielektrisestä materiaalista, kuten kaaviollisesti on esitetty kuvassa 6. Jotta saavutetaan tehokas suoja, putken 1 pituus koronaelektrodista K 10 ylävirtaan on oltava ainakin yhtä suuri kuin koronaelekt-rodin ja kohde-elektrodin välinen etäisyys ja edullisesti ainakin 1,5 kertaa tämä etäisyys. Tarvittava putken pituus, jotta saavutetaan tehokas suoja, riippuu ilman-virtausputken 1 geometriasta ja pääasiassa sen poikki-15 leikkauksen muodosta ja siitä onko putki 1 koronaelektrodista ylävirtaan varustettu dielektrisillä väliseinillä 7. Yleisesti ottaen on ymmärrettävää, että koronaelektro-din suojausvaatimukset riippuvat potentiaalieroista koronaelektrodin ja maadoitetun ympäristön välillä, 20 pienemmän eron näissä potentiaaleissa vähentäessä suojaukselle asetettavia vaatimuksia.

Kun keksinnön mukaisen ilmansiirtolaitteen koronaelektrodi tehokkaasti suojataan yhdellä edellämainituista tavoista siten, että olennaisesti yhtään 25 ionia ei virtaa koronaelektrodista ylävirtaan, ilman-siirtoteho laitteiston läpi määräytyy pääasiassa ko-ronaelektrodilta K kohde-elektrodille M virtaavan ioni-virtauksen synnyttämästä siirtovoimasta ja on riippuvainen ionivirran ja koronaelektrodin ja kohde-elektrodin 30 etäisyyden tuloon.

Koronaelektrodin ja kohde-elektrodin etäisyyden lisäys samanaikaisesti, samalla kun ylläpidetään muuttumaton ionivirta elektrodien välillä, voidaan saavuttaa lisäämällä elektrodien väliin kytkettyä jännitettä, 35 jännitelähteestä 3. Vastaavasti keksinnön mukaan edullisesti koronaelektrodin ja kohde-elektrodin väliin järjestetään suurempi potentiaaliero kuin tähän saakka on ollut 22 84676 tapana esim. elektrostaattisissa suodattimissa tai erottimissa, joita on käytetty asuinhuoneistoissa. On ymmärrettävä, että kun koronaelektrodin potentiaalia kasvatetaan ympäristön suhteen, on olemassa suurempi 5 tarve suojata koronaelektrodi edellämainitulla tavalla. Jännitteen kasvu kuitenkin myös lisää kustannuksia ennen kaikkea korkeajännite-eristeissä sekä itse jännitelähteessä että ionituulilaitteessa ja täten on olemassa luonnollinen yläraja, mihin käytännössä jännite voidaan 10 nostaa. Eräs edullinen menetelmä näiden vaikeuksien vähentämiseksi on liittää koronaelektrodi ja kohde-elektrodi maahan nähden vastakkaiset polariteetit omaavaan potentiaaliin.

Keksinnön lisäsovellutuksen mukaisesti on 15 havaittu mahdolliseksi kuitenkin lisätä koronaelektrodin K ja kohde-elektrodin M etäisyyttä olennaisesti ja täten ionivirran vaellusmatkaa ilman ratkaisevaa ionivirran voimakkuuden laskua näiden kahden elektrodin välillä ja ilman tarvetta lisätä jännitetasoa, järjestämällä niin-20 kutsuttu heräte-elektrodi E koronaelektrodin K läheisyyteen, kuten on esitetty esimerkinomaisesti kuvassa 7. Kuvan 7 sovellutuksessa tämä heräte-elektrodi on muodoltaan pyöreä symmetrinen rengas E koostuen sähköisesti johtavasta materiaalista tai ainakin omaten osittain 25 sähköisesti johtavan sisäpinnan, joka on järjestetty samankeskisesti koronaelektrodin ympärille, jolla tässä sovellutuksessa on neulamainen muoto. Tämän sovellutuksen koronaelektrodin K muodosta johtuen kohde-elektrodi M on sylinterimäinen järjestettynä samankeskisesti putkeen, 30 kun taas suojaelektrodi S on renkaanmuotoinen järjestettynä samankeskisesti koronaelektrodin kanssa ja ylävirtaan siitä. Täten heräte-elektrodi E sijaitsee pienemmän aksiaalisen etäisyyden päässä koronaelektrodista K kuin kohde-elektrodi M ja esitetyssä sovellutuksessa on 35 liitetty samaan tasajännitelähteen 3 napaan kuin kohde-elektrodi M, suuren resistanssin omaavan vastuksen 6 kautta. Heräte-elektrodilla E on täten potentiaali, jolla 23 84676 on sama polariteetti kuin kohde-elektrodin M potentiaalilla suhteessa koronaelektrodiin K. Heräte-elektrodin ja koronaelektrodin välinen potentiaaliero kuitenkin tulee pienemmäksi kuin potentiaaliero kohde-elektrodin 5 ja koronaelektrodin välillä. Heräte-elektrodi auttaa kehittämään koronapurkauksen ja säilyttämään se korona-elektrodilla silloinkin kun koronaelektrodin ja kohde-elektrodin välinen etäisyys kasvaa ilman että samanaikaisesti jännitelähteen 3 jännitettä lisättäisiin. Vain 10 pieni osa koronaionivirtauksesta koronaelektrodilta kulkeutuu heräte-elektrodille, kun taas suurin osa tästä koronavirtauksesta kulkeutuu kohde-elektrodille aiheuttaen ilman kulkeutumisen laitteen läpi.

Heräte-elektrodilla aikaansaatu efekti on 15 havainnollistettu kuvan 8 diagrammissa, missä viiva A kuvaa koronavirtaa I koronaelektrodin ja kohde-elektrodin välisen jännitteen U funktiona heräte-elektrodin poissaollessa. Kuten nähdään, koronapurkausta ja täten koro-naionivirtaa ei synny ollenkaan ennenkuin tietty kynnys-20 jännite UT ylitetään. Toisaalta, kun heräte-elektrodi järjestetään rinnan koronaelektrodin kanssa, vallitsee viivan B kuvaama tilanne, nimittäin, että koronaionivirta syntyy paljon alemmalla jännitteellä koronaelektrodin ja kohde-elektrodin aksiaalisen etäisyyden pysyessä muuttu-25 mattomana. Vain osa tästä koronaionivirrasta virtaa heräte-elektrodille, kun taas muu osa kulkeutuu kohde-elektrodille.

Heräte-elektrodin yhdessä kohde-elektrodin kanssa voidaan myös katsoa muodostavan kaksiosaisen koh-30 de-elektrodin, jonka yksi osa sijaitsee lähellä korona-elektrodia katsottuna aksiaalisuunnassa ja toimii heräte-elektrodina, kun taas toinen osa sijaitsee aksiaali-sesti olennaisesti etäisyyden päässä koronaelektrodista ja toimii kohde-elektrodina sille osalle koronaionivir-35 taa, joka synnyttää liikuttavan voiman ilmavirtaukselle.

Täten heräte-elektrodi voidaan saada esim. tavalla kuvattuna kuvassa 9, pidentämällä osa kohde-elekt- 24 84676 rodista M aksiaalisesti kohti koronaelektrodia K, aina tämän läheisyyteen tai jopa tämän yli, kohde-elektrodin M tässä sovellutuksessa käsittäessä joukon yhdensuuntaisia levyjä sijaiten aksiaalisesti putkessa 1. Tässä 5 tapauksessa ne kohde-elektrodin osat, jotka aksiaalisesti sijaitsevat lähinnä koronaelektrodia toimivat heräte-elektrodina, vaikka suurin osa koronaionivirrasta virtaa siihen osaan kohde-elektrodia, joka sijaitsee pidemmällä koronaelektrodista aksiaalisuunnassa halutun ionituulen 10 kehittämiseksi. Kun heräte-elektrodi E yhdistyy kohde-elektrodiin M tällä tavoin, kohde-elektrodin M ylettyessä aksiaalisesti paikkaan, joka on koronaelektrodin läheisyydessä, kohde-elektrodiin voi edullisesti kuulua suurivastuksista materiaalia tai suurivastuksinen pinnoi-15 te eristemateriaalia olevan putken sisäpintaan, kohde-elektrodin ulomman pään suhteessa koronaelektrodiin ollessa liitettynä tasajännitelähteen 3 yhteen napaan. Koronaelektrodia K lähinnä sijaitseva kohde-elektrodin osa aksiaalisuunnassa toimii täten heräte-elektrodina E, 20 joka vastaanottaa vain pienen osan koronaionivirrasta. Vaihtoehtoisesti yhdistetty kohde- ja heräte-elektrodi voidaan saada varustamalla kohde-elektrodi osilla, jotka ulottuvat aksiaalisesti kohti koronaelektrodia ja aina sen läheisyyteen ja jolla on huomattavasti pienempi 25 sähköisesti johtava alue kuin suurimmalla osalla kohde-elektrodista sijaiten eteenpäin koronaelektrodista ja liitettynä tasajännitelähteen napaan. Pienen johtavan alueen omaavat kohde-elektrodin osat, jotka sijaitsevat aksiaalisesti koronaelektrodin läheisyydessä, toimivat 30 täten heräte-elektrodina, johon vain pieni osa koronaelektrodista K lähtevästä kokonaiskoronaionivirrasta kulkeutuu.

Heräte-elektrodi voidaan muodostaa ja asentaa monella eri tavalla. Minkälainen tahansa elektrodi, joka 35 sijaitsee aksiaalisesti koronaelektrodin läheisyydessä ja joka itsessään ei tuota koronapurkausta ja joka liitetään tasajännitelähteen yhteen napaan, toisen navan 25 84676 ollessa yhdistettynä koronaelektrodiin, voi toimia heräte-elektrodina, jos vain pieni osa kokonaiskorona-ionivirrasta kulkeutuu tähän heräte-elektrodiin, kun taas suurempi osa koronaionivirrasta kulkeutuu kohde-elektro-5 diin. Täten ylävirtaan koronaelektrodista sijaitseva suojaelektrodi järjestettynä vastaanottamaan pieni ionivirta, esim. kuvan 5 sovellutuksen mukaisesti, voi toimia heräte-elektrodina.

Heräte-elektrodin E geometrinen muoto voi myös 10 vaihdella riippuen koronaelektrodin K muodosta. Esimerkiksi, kun koronaelektrodiin kuuluu useita geometrisesti erillisiä mutta sähköisesti yhdistettyjä elektrodiele-menttejä, esim. suoria ohuita johtoja järjestettynä vierekkäin, heräte-elektrodiin voi edullisesti myös 15 kuulua useita geometrisesti erillisiä mutta sähköisesti toisiinsa yhdistettyjä elektrodielementtejä, jotka on järjestetty koronaelektrodin elektrodielementtien väliin siten, että ne ovat suojassa toisiltaan, mikä tällaisessa koronaelektrodissa on edullista koronaionivirran synty-20 misen suhteen.

Kuva 9 esittää kaaviollisesti ja esimerkinomaisesti keksinnön mukaista laitetta, johon kuuluu korona-elektrodi K, kohde-elektrodi M, suojaelektrodi S ja heräte-elektrodi E. Tässä sovellutuksessa jokaiseen 25 elektrodiin kuuluu useita geometrisesti erillisiä mutta sähköisesti toisiinsa yhdistettyjä elektrodielementtejä, jotka koronaelektrodin K tapauksessa koostuvat suorista ohuista johdoista, jotka on tehty esimerkiksi wolframis-ta, kun taas muut elektrodit koostuvat kierremäisistä 30 johdoista, jotka ovat esim. ruostumatonta terästä.

Koska keksinnön mukainen laitteisto voidaan suunnitella siten, että kaikki elektrodit ovat turvallisia koskettaa, on ymmärrettävää, että eri sovellutukset esitettynä esim. kuvissa 4, 5, 7, 9 ja 10, joissa kohde-35 elektrodi M maadoitetaan ja koronaelektrodi K ja suoja-elektrodi S ja lisäksi valinnainen heräte-elektrodi E liitetään korkeampaan potentiaaliin, voidaan myös konst- 26 84676 ruoida käsittämään ilmanvirtausputki, joka ympäröi elektrodeja edellyttäen, että suojaelektrodi rakentuu tavalla, joka varmistaa, että se tehokkaasti estää koronaelektrodilta purkautuvan ionivirran virtaamisen 5 muuhun suuntaan kuin kohti kohde-elektrodia.

Vaikkakin keksinnön mukainen laite voi toimia melko tyydyttävästi ilman laitteen elektrodien ympärillä olevaa minkäänmuotoista ilmanvirtausputkea, tietyissä sovellutuksissa tällaisen putken käyttö on kuitenkin 10 edullista, esim. psykologisista syistä tai koska tällainen putki johtaa ilmaa laitteen läpi paremmalla tavalla. Tällaisen putken käyttö voi myös joissakin sovellutuksissa olla välttämätöntä, esim. kun laite sijoitetaan ilmastointiputken sisään ilmastointijärjestelmässä tai 15 muissa kohteissa, missä laitteen synnyttämä ilmavirta johdetaan tiettyyn paikkaan tai tietyistä paikoista. Tällaisen ilmanvirtausputken olemassaolo, joka sulkee laitteen elektrodit ja jonka seinämät luonnollisesti koostuvat sähköisesti eristävästä materiaalista, aiheut-20 tavat kuitenkin tiettyjä ongelmia. Kuten edellä selostettiin kuvaan 6 viitaten, tällaisen putken seinän sisäpinnassa on ylimääräisiä sähköisiä pintavarauksia. Vastaavia ylimääräisiä pintavarauksia luonnollisesti ilmenee myös siinä putken seinän osassa, joka sijaitsee koronaelekt-25 rodin ja kohde-elektrodin välillä ja vaikuttaa halutun ionivirran virtaukseen koronaelektrodista alavirtaan kohti kohde-elektrodia tavalla, joka pyrkii rajoittamaan ionivirtaa ilmanvirtausputken poikkileikkausalan keskialueella, mikä johtaa epätasaiseen ilmavirtauksen siirty-30 miseen putken leveydeltä täten heikentäen ilman virtausta sen läpi. Tätä ongelmaa pahentaa suuresti koronaelektro-diin ja kohde-elektrodiin mainitusta jännitelähteestä saatavan jännitteen vaihtelut. Hetkellinen jännitteen lisäys voi nimittäin johtaa pintavarausten lisäykseen, 35 näiden varausten pysyessä jopa silloin, kun jännite on alentunut ja täten aiheuttaen voimakasta koronavirran alentumista ja täten laitteen ilmansiirron heikkenemis- 27 84676 tä. Tämän ilmiön aiheuttamat epäkohdat voidaan voittaa tai ainakin suuresti lieventää stabiloimalla jännitelähteen jännite, tällä keinolla ei kuitenkaan ole muuta erityistä merkitystä tämäntapaisissa laitteissa, tai 5 yksinkertaisesti katkaisemalla jännite elektrodeihin tasaisin aikavälein. Putkiseinämän sisäpinnoissa olevat lisäpintavaraukset nimittäin katoavat suhteellisen nopeasti, kun jännitteen syöttö keskeytetään ja sähkökenttä täten poistuu. Sähköisesti eristetyn putken 10 sisäpintojen lisäsähkövarausten olemassaolo aiheuttaa kuitenkin ylimääräisen, suuresti hämmästyttävän ja vakavan ongelman. On nimittäin huomattu, että kun eristävän putkiseinän sisäpintaa kosketetaan, edes lyhyesti, koronavirran virtaus katkeaa täydellisesti eikä auto-15 maattisesti palaudu, ei edes suhteellisen pitkän jakson kuluttua pinnan kosketuksesta. Ilmeisesti tälle ongelmalle on löydettävä ratkaisu.

Eräs mahdollinen ratkaisu tälle ongelmalle on asettaa sähköisesti johtava kerros putken eristävän 20 seinän ulkopintaan ja maadoittaa se. Kuitenkin tämä antaisi putken seinän läheisyydessä olevalle tai heti putken sisäpinnassa sijaitsevalle kohde-elektrodille suuren kapasitanssin, mikä kuten edellä on mainittu on ei-toivottavaa johtuen kohde-elektrodin turvallisen 25 koskettamisen periaatteesta. On huomattu mahdolliseksi välttää tämä kuitenkin lisäämällä ilmanvirtausputken poikkileikkauksen dimensioita olennaisesti suuremmaksi kuin kohde-elektrodin rajaaman alueen dimensiot ovat niin, että kohde-elektrodi sijaitsee olennaisesti etäi-30 syyden päässä ilmanvirtausputken sisäpinnasta. Eräs tällainen sovellutus on kuvattuna kaaviollisesti kuvassa 11. Tässä sovellutuksessa putken 1 eristävän seinämän ulkopinta on varustettu sähköisesti johtavalla kerroksella 10, joka on maadoitettu. Tämän sovellutuksen putki 1 35 on myös huomattavasti laajempi kuin kohde-elektrodi M niin, että putken seinät ovat etäämmällä kohde-elektrodista, jolla täten on huomattavasti alhaisempi kapasi- 28 84676 tanssi. Tällä tavoin putken seinämät on myös sijoitettu kauemmaksi koronaelektrodista K ja täten eristävän putkiseinän sisäpinnassa olevat lisävaraukset eivät niin paljon häiritse koronavirran virtausta koronaelektrodilta 5 K kohde-elektrodille M. Tällä ilmanvirtausputken 1 poikkileikkauksen dimensioiden lisäyksellä verrattuna kohde-elektrodin M poikkileikkauksen dimensioihin ei ole havaittu olevan mitään haitallisia vaikutuksia laitteen ilmansiirto-ominaisuuksiin, vaan todellisuudessa tällai-10 nen siirto lisääntyy muuttumattomalla koronavirralla. Kuvassa 11 esitetyssä sovellutuksessa tasajännitelähteen 3 keskipiste on maadoitettu siten, että kohde-elektrodilla M ja koronaelektrodilla K on vastakkaiset polariteetit maahan nähden, mikä rajoittaa tarvittavan kor-15 keajännitteen tason ja täten tarvetta eristää laite korkeata jännitettä vastaan ja myös vähentää koronaelekt-rodin suojaustarvetta, kuten edellä on mainittu. Koska tässä tapauksessa suojaelektrodiin, koronaelektrodiin ja kohde-elektrodiin johdetaan korkeajännite, kaikki nämä 20 elektrodit liitetään tasajännitelähteeseen suuren vastuksen 8 kautta rajoittamaan oikosulkuvirtaa elektrodeja kosketettaessa. Lisäksi sekä kohde-elektrodi M että suojaelektrodi 7 valmistetaan sopivasti korkean ominais-vastuksen omaavasta materiaalista, jotta rajoitetaan 25 kapasitiivista purkausvirtaa kosketustapahtumassa.

Tällaisessa sovellutuksessa on edullista, kun ilmanvirtausputken poikkileikkauksen dimensiot sovitetaan niin, että putken seinän ja koronaelektrodin välinen etäisyys on yhtä suuri kuin suunnilleen puolet korona-30 elektrodin ja kohde-elektrodin välisestä etäisyydestä ja niin, että putken seinän ja kohde-elektrodin pinnan välinen etäisyys on noin 50 % kohde-elektrodin aukon poikkileikkauksen dimensiosta.

Edellämainitut ei-toivottavat putken seinämän 35 sisäpinnassa olevan lisävarauksen aiheuttamat efektit voidaan myös vähentää heräte-elektrodilla, jolla on edellämainitut toiminnat, tämän heräte-elektrodin käsit- 29 84676 taessa sähköisesti johtavan kerroksen sijoitettuna putken seinän sisäpintaan. Kuten on ymmärrettävää, lisävarauksia ei voi ilmetä putken seinän sisäpinnassa tällaisen heräte-elektrodin läsnäollessa. Jos tässä suhteessa ilmanvir-5 tausputken poikkileikkauksen dimensiot kasvavat siinä määrin, että kohde-elektrodi sijaitsee merkittävällä etäisyydellä putken seinästä, kuten kuvattuna kuvassa 11 ja edellä selitettynä, niin putken seinän sisäpintaan sijoitettu heräte-elektrodi voi ulottua yllättävän 10 pitkälle alavirtaan sijaiten kohde-elektrodin takana. Todellisuudessa tässä erityisessä tapauksessa sähköisesti johtava kerros voidaan sijoittaa putken seinän sisäpintaan putken koko pituudelta, ts. jopa ylävirtaan ko-ronaelektrodin yläpuolelle. Eräs tällainen sovellutus on 15 kaaviollisesti kuvattuna kuvassa 12.

Täten kuvan 12 esittämään sovellutukseen kuuluu ilmanvirtausputki 1, sen seinän koostuessa sähköisesti eristävästä materiaalista ja sisäpinnan ollessa varustettuna sähköisesti johtavalla pinnoitteella E, joka on 20 maadoitettu ja joka toimii heräte-elektrodina korona-elektrodin K läheisyydessä. Putken 1 poikkileikkauksen dimensiot ovat sellaiset, että putken seinämien suuntaisesti ulottuva ja kehysmäinen kohde-elektrodi M sijaitsee merkittävän etäisyyden päässä putken seinän sisäpinnasta 25 ja on täten hyvin eristettynä putken seinän sisäpinnassa olevasta sähköisesti johtavasta pinnoitteesta E. Koro-naelektrodista K ylävirtaan sijaitsee useita suojaelekt-rodeja S, esim. karkeiden tankojen muotoisia. Tasajänni-telähde on maadoitettu keskipisteestään niin, että 30 koronaelektrodi K ja kohde-elektrodi M omaavat vastakkaiset polariteetit maahan nähden, millä on edellämainitut edut. Elektrodit on myös liitetty tasajännitelähteeseen suurten vastusten 8 kautta rajoittamaan oikosulkuvirtaa. On nähtävissä, että mitään lisäpintava-35 rauksia ei voi ilmetä putken seinän sisäpinnalla tällaisessa laitteen sovellutuksessa ja täten laitetta ei vaivaa lisäpintavarausten olemassaolosta aiheutuvat 3o 84 676 ongelmat. Laitteen tämän sovellutuksen on myös havaittu siirtävän ilmaa erittäin tyydyttävällä tavalla. Kuvaan 11 viittaamalla esitetyt edellämainitut olosuhteet soveltuvat myös kuvan 12 sovellutuksen ilmanvirtausputken 5 1 mitoitukseen.

On ymmärrettävää, että koska on mahdollista laitteessa, jollainen on esitetty kuvassa 12, varustaa putken seinän sisäpinta sähköisesti johtavalla maadoitetulla pinnoitteella koko putken pituudelta, mikään ei 10 estä putken seinää kokonaan koostumasta sähköisesti johtavasta materiaalista, mikä luonnollisesti helpottaisi valmistusta huomattavasti ja myös toisi muita arvokkaita etuja. Täten on mahdollista, että putken sisäpinta voidaan reunustaa, ainakin pitkin tiettyä osaa sen 15 pituudesta, kemiallisesti adsorboivalla tai absorboivalla materiaalilla, esim. hiilisuotimella, poistamaan kaasumaisia epäpuhtauksia ilmasta, kuten hajuja ja koronapur-kauksen synnyttämiä typen oksideja absorptiolla tai adsorptiolla. On myös mahdollista, samassa tarkoitukses-20 sa, sijoittaa ohut nestemäinen kalvo, esim. vettä tai kemiallisesti aktiivista nestettä, ilmanvirtausputken sisäpintaan. Ilmanvirtausputken seinää voidaan myös jäähdyttää tai lämmittää sopivin laittein, esim. kiertävällä vedellä, siirrettävän ilman jäähdyttämiseksi tai 25 lämmittämiseksi. Kaikki tämä on mahdollista, koska ilmanvirtausputken seinä on sähköisesti johtavaa ja maadoitettu.

Keksinnön mukaisen laitteen niissä sovellutuksissa, joissa elektrodit on suljettu ilmanvirtausputkeen, 30 on huomattu edulliseksi käyttää yhtä koronaelektrodia K järjestettynä siihen keskeisesti, koska tällä tavoin saavutetaan suurin mahdollinen etäisyys putken seinän ja koronaelektrodin välillä ja vähin mahdollinen korona-elektrodin toiminnan häiriö johtuen putken seinästä. 35 Kuitenkin vaihtoehtoisesti voidaan käyttää kahta koronaelektrodia asennettuna symmetrisesti putken symmetristen tasojen vastaaville sivuille. Tässä sovellutukses- 3i 84676 sa vain putken 1 seinä tai sivu vaikuttaa kumpaankin elektrodiin ja molemmat elektrodit toimivat keskenään samanlaisissa olosuhteissa. Näin ei kuitenkaan tapahdu silloin, kun useampi kuin kaksi elektrodia on sijoitettu 5 putkeen. Niissä sovellutuksissa, missä kaksi koronaelekt-rodia sijaitsevat symmetrisesti ilmanvirtausputkessa, voi olla edullista myös asentaa kaksi kohde-elektrodia vierekkäin vastaavalla symmetrisellä tavalla, kohde-elektrodien tässä suhteessa sopivasti omaten yhteisen 10 sähköisesti johtavan seinän.

Kuvan 12 esittämässä tapauksessa on ymmärrettävää, että sähköisesti johtavan ja maadoitetun pinnoitteen tai reunuksen E eristävän ilmanvirtausputken 1 sisäpuolella ei tarvitse ulottua koronaelektrodista K ylävir-15 taan, missä tapauksessa koronaelektrodista K ylävirtaan ilmenevät lisävaraukset sähköisesti johtavan putken sisäpinnassa toimivat muodostaen koronaelektrodin K tarpeellisen suojauksen.

Lisäongelma tällaisissa ilmansiirtolaitteissa 20 ilmenee, kun koronaelektrodi on muodoltaan lanka, joka ulottuu ilmanvirtauksen poikki ja on kiinnitetty molemmista päistään sähköisesti eristävillä liittimillä.

Sama ongelma voi myös ilmetä muilla elektrodityypeillä, jotka ulottuvat ilmanvirtauksen poikki. Tässä suhteessa 25 on huomattu, että koronaelektrodi antaa huomattavasti enemmän koronavirtaa elektrodin keskiosassa pituusyksikköä kohti kuin sen päädyissä. Tämä ilmeisesti johtuu elektrodin liittimien suojausvaikutuksesta ja putken seinämistä elektrodin molemmissa päissä, kun laitteeseen 30 kuuluu ilmanvirtausputki. Alhaisen koronavirran tapauksissa huomattava osa koronaelektrodin molemmista päistä voidaan jopa katsoa merkityksettömäksi tai leikata pois. Tämä johtaa ionivirran epätasaiseen siirtymiseen ja täten ilmavirtauksen epätasaiseen siirtymiseen ilma-35 virran poikkileikkauspinta-alalla. Kun laitteeseen kuuluu ilmanvirtausputki, joka ympäröi elektrodeja, on huomattu, että poikkileikkausta katsottaessa, nämä ilmanvirtausput- 32 8 4 6 7 6 ken osat sijaitsevat vastapäätä koronaelektrodien vastaavia päitä ilmaisten ilmavirtauksen, joka liikkuu vastakkaiseen suuntaan halutusta. Tämä ilmiö voi suuresti huonontaa ja jopa täydellisesti eliminoida laitteen 5 tehokkaan ilmansiirron. Kuitenkin tämä ongelma voidaan voittaa keksinnön lisäkehitelmällä antamalla kohde-elektrodille ja/tai heräte-elektrodille tietty muoto. Kohde-elektrodin sopiva muoto edellämainitussa suhteessa on kuvattuna kaaviollisesti ja esimerkinomaisesti kuvassa 10 13, mikä esittää keksinnön mukaista laitetta, jossa on ilmanvirtausputki 1, esitettynä katkoviivoilla, poikkileikkaukseltaan kapea pitkänomainen ja suorakulmainen. U~ lottuen poikki putken 1 kahden lyhyen seinän välissä on lankamainen koronaelektrodi K. Kohde-elektrodi M on 15 muodoltaan johtava kerros tai pinnoite putken seinän sisäpinnassa ja tässä sovellutuksessa se on muotoiltu siten, että katsottuna putken aksiaalisesta suunnasta, se sijaitsee lähempänä koronaelektrodin K päätyosia kuin sen keskiosaa putken poikittaissuunnassa. Esimerkiksi 20 aksiaalinen etäisyys kohde-elektrodin M ja koronaelektrodin K välillä keskiosassa voi olla 60 mm, kun taas vastaava aksiaalinen etäisyys kohde-elektrodista vastapäätä sijaitsevaan koronaelektrodin päätyyn on vain 40 mm. Tämän muotoinen kohde-elektrodi eliminoi edelläkuva-25 tun ongelman ja täten saavutetaan olennaisesti tasainen koronavirran siirtyminen pitkin koko koronaelektrodin pituutta.

Sama lopputulos voidaan saavuttaa, kun heräte-elektrodi järjestettynä koronaelektrodin ja kohde-elekt-30 rodin väliin muodostetaan edellämainitulla tavalla kuten esitetty viittaamalla kuvaan 13 kohde-elektrodin suhteen. Tässä tapauksessa kohde-elektrodi voi olla muodoltaan kuvan 13 mukainen tai normaali, ts. siten, että sen aksiaalinen etäisyys koronaelektrodista on yhtä suuri 35 joka kohdasta. Vastaava tulos voidaan myös saavuttaa heräte-elektrodien avulla, jotka sijaitsevat ainoastaan koronaelektrodin molempien päätyosien läheisyydessä.

33 84676

Kuitenkin olennaisin piirre on, että kohde-elektrodi ja/tai heräte-elektrodit ovat muodoltaan sellaiset, että ilmanvirtaustien poikki ulottuva koronaelektrodi K tuottaa olennaisesti saman määrän koronavirtaa pituusyk-5 sikköä kohti koko sen pituudelta, ts. myös koronaelektro-din päätyosissa.

Kuvan 12 mukaisen muodon omaavia kohde-elektrodia ja heräte-elektrodia voidaan myös edullisesti käyttää sovellutuksessa, jossa elektrodeja ei ole suljettu ilman-10 virtausputkeen, koska tämän muotoiset kohde-elektrodi ja heräte-elektrodi mahdollistavat koronavirran jakautumisen tasaisemmin koko elektrodin pituudelle.

Keksinnön mukaista laitetta koostuen kuvan 10 esittämästä sovellutuksesta käytettiin kokeilutarkoituk-15 sissa käytännössä. Tässä koelaitteessa suojaelektrodin S tason ja koronaelektrodin K tason välinen etäisyys oli 12 mm, kun taas koronaelektrodin K muodostaman tason ja kohde-elektrodin M välinen etäisyys oli 85 mm. Keskinäinen etäisyys lankamaisten koronaelektrodin elektrodiele-20 mentin välillä oli 50 mm ja heräte-elektrodin elektro-dielementit oli järjestetty samaan tasoon koronaelektrodin K elementtien kanssa keskeisesti niiden väliin. Eri elektrodit liitettiin jännitteisiin piirustuksen mukaisesti. Ilmanvirtausputki 1 mitoiltaan 35 x 22 cm poikki-25 leikkaukseltaan ja maadoitettu suojaava hila G järjestettiin putken sisäänmenoon. Kun tämä laite asetettiin vapaasti pöydälle, saavutettiin ilmanvirtausnopeus 0,5 m sekunnissa. Kokonaiskoronavirta koronaelektrodista oli noin 50 μΑ, josta 40 μΑ kulki kohde-elektrodiin M. Ilman-30 virtauksen nopeus noin 0,5 m sekunnissa saavutettiin tehon kulutuksella 5-6 W/m2 virtausputken poikkipinta-alaan nähden. Tarvittava teho vastaavan ilmanvirtauksen nopeuden saavuttamiseksi vastaavalla laitteella jossa ei ole suojaelektrodia ja heräte-elektrodia, vaan sama 35 jännite koronaelektrodissa oli noin 100 W/m2. Tässä tapauksessa koronaelektrodin K ja kohde-elektrodin M etäisyys oli noin 50 mm ja etäisyys koronaelektrodista 34 84676 K suojaavaan hilaan G putken suussa oli 100 mm. Keksinnön mukaisessa laitteen tässä sovellutuksessa suojaavan hilan etäisyydellä koronaelektrodista ei ollut havaittavaa vaikutusta laitteen tehoon.

5 Ilman siirtoa keksinnön mukaisen laitteen tai järjestelmän läpi voidaan yhä lisätä järjestämällä useita elektrodirivejä, jokaisen rivin käsittäessä koronaelekt-rodin, kohde-elektrodin, suojaelektrodin ja mahdollisesti heräte-elektrodin, jaksottain yhdessä ja samassa ilman-10 virtausputkessa. Edellämainitulla tavalla suojaelektrodin sijoitus ylävirtaan jokaisesta koronaelektrodista tehokkaasti estää ei-toivotut ja vahingolliset ionivirtaukset ylävirtauksen suuntaan, tällaisen virtauksen ollessa väistämätön kaskadikytkennässä suojaelektrodin poissaol-15 lessa.

Laite mahdollistaa suhteellisen yksinkertaisen rakenteen omaavan äärimmäisen tehokkaan ilmansiirtolait-teen. Lisäksi keksinnön mukaisesti konstruoitu laite on suhteellisen halpa, pienikokoinen ja kevyt. Laite on myös 20 pieni energiankulutukseltaan ja täysin hiljainen toiminnaltaan.

Kun keksinnön mukaista ilmansiirtolaitetta käytetään sähköstaattisten suotimien yhteydessä, kohde-elektrodi M voidaan järjestää muodostamaan samanaikaises-25 ti osat sähköstaattisen suotimen erotuspinnoista ottamaan vastaan epäpuhtauksia, jotka varautuvat törmätessään ilman ioneihin, esim. sinänsä tunnetulla kapasitiivisella erottimella. Kun kohde-elektrodi M toimii erotuspintana laitteen läpi kulkevan ilman kuljettamille epäpuhtauksil-30 le, kohde-elektrodi edullisesti rakentuu tavalla, joka mahdollistaa sen helpon poiston tai puhdistuksen elektrodin peittyessä erotetuista epäpuhtauksista. On huomattava, että tämä voidaan helposti saavuttaa silloin, kun laite ei käsitä elektrodeja ympäröivää ilmanvirtausput-35 kea. Tällaisessa yhteydessä kohde-elektrodi voi mahdollisesti olla muodoltaan nauhamaista materiaalia syötettynä varastokelalta tai syötettynä puhdistuslaitteen läpi, kun 35 8 4 6 7 6 kohde-elektrodina käytetty nauhan osa on likaantunut erotetuista epäpuhtauksista.

Claims (28)

36 84676

1. Laite ilman siirtämiseksi sähköisen ionituu-len avulla, johon laitteeseen kuuluu ainakin yksi ko-5 ronaelektrodi (K) ja ainakin yksi kohde-elektrodi (M), jonka läpi ilma laitteessa virtaa ja joka sijaitsee etäisyyden päässä alavirtaan koronaelektrodista katsottuna halutussa ilmanvirtaussuunnassa, ja johon lisäksi kuuluu tasajännitelähde (3), jonka toinen napa on yhdis-10 tetty koronaelektrodiin ja toinen napa kohde-elektrodiin, koronaelektrodin rakenteen ja jännitelähteen liittimien välisen jännitteen ollessa sellaiset, että koronaelektro-dilla tapahtuu ilmaioneja kehittävä koronapurkaus, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu korona-15 elektrodin (K) suojaus ylävirtaan koronaelektrodista siten, että ylävirtaan tapahtuvan ionivirran voimakkuuden ja tämän koronaelektrodista tapahtuvan ionivirran vael-lusmatkan tulo on käytännöllisesti katsoen nolla tai joka tapauksessa huomattavasti pienempi kuin ionivirran 20 voimakkuuden ja alavirtaan koronaelektrodilta virtaavan ionivirran vaellusmatkan tulo, ja että koronaelektrodin (K) ja kohde-elektrodin (M) sen osan, joka ottaa vastaan suurimman osan ionivirrasta, etäisyys on ainakin 50 mm ja edullisesti ainakin 80 mm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että suojaus toteutetaan liittämällä koronaelektrodi (K) tasajännitelähteen (3) napaan, jonka potentiaali olennaisesti vastaa laitteen välittömässä ympäristössä olevaa potentiaalia.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että suojaus toteutetaan järjestämällä sähköäjohtava suojaelektrodi (S) koronaelektrodista (K) ylävirtaan suojaelektrodin ollessa potentiaalissa, jolla on sama polariteetti suhteessa kohde-35 elektrodiin (M) kuin koronaelektrodin potentiaalilla.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että suojaelektrodi (S) on säh- 37 84676 köisesti yhdistetty koronaelektrodiin (K).

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että suojaelektrodin (S) geometrinen muoto ja asema suhteessa koronaelektrodiin (K) ovat 5 sellaiset, että se muodostaa koronaelektrodista ylävirtaan ekvipotentiaalipinnan tai sulun, joka on olennaisesti koronaelektrodin (K) synnyttämiä ilmaioneja läpäisemätön.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, 10 tunnettu siitä, että suojaus toteutetaan sulkemalla ainakin koronaelektrodi (K) ilmanvirtausputkeen (1), jonka seinät ovat dielektristä materiaalia ja jotka ulottuvat koronaelektrodista ylävirtaan etäisyydelle, joka on ainakin yhtä suuri kuin koronaelektrodin ja 15 kohde-elektrodin (M) välinen etäisyys ja edullisesti 1,5 kertaa tämä etäisyys.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että koronaelektrodista (K) ylävirtaan oleva ilmanvirtausputki (1) on varustettu 20 dielektristä materiaalia olevilla väliseinillä (7), jotka ulottuvat olennaisesti yhdensuuntaisesti putken pituussuunnan suhteen.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu 25 heräte-elektrodi (E), joka on koronaelektrodin (K) läheisyydessä pienemmällä aksiaalisella etäisyydellä siitä kuin kohde-elektrodi (M); että heräte-elektrodi on liitetty potentiaaliin, jolla on sama polariteetti suhteessa koronaelektrodiin kuin kohde-elektrodin poten-30 tiaalilla ja on siten muodostettu ja järjestetty suhteessa koronaelektrodiin, että se toimii yhdessä koronaelektrodin koronapurkauksen kehityksen kanssa nostamatta koronapurkausta läheisyydessään ja niin, että se osa kokonais-ionivirrasta, joka kulkee koronaelektrodista 35 heräte-elektrodiin on olennaisesti pienempi kuin se osa kokonaisionivirrasta, joka kulkee kohde-elektrodille.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, 38 84676 tunnettu siitä, että potentiaaliero heräte-elektrodin (E) ja koronaelektrodin (K) välillä on pienempi kuin potentiaaliero kohde-elektrodin (M) ja koronaelektrodin (K) välillä.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että heräte-elektrodi (E) on liitetty tasa jännitelähteen (3) napaan, joka on yhdistetty kohde-elektrodiin (M) suuren vastuksen (6) kautta.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, 10 tunnettu siitä, että kohde-elektrodi (M) ulottuu kohti koronaelektrodia (K) ainakin sen aksiaaliseen läheisyyteen; ja että kohde-elektrodin sähköäjohtavalla materiaalilla on suuri ominaisvastus ja koronaelekt-rodista kauimmaisena sijaitseva kohde-elektrodin osa on 15 liitetty jännitelähteen yhteen napaan; ja että kohde-elektrodin se osa, joka sijaitsee aksiaalisesti lähellä koronaelektrodia toimii heräte-elektrodina.

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kohde-elektrodiin kuuluu 20 sähköäjohtavat osat, jotka ulottuvat aksiaalisesti koronaelektrodia kohti aksiaalisesti sen läheisyyteen ja jolla on olennaisesti pienempi sähköäjohtava pinta-ala kuin kohde-elektrodin suurimmalla osalla, joka sijaitsee olennaisella aksiaalisella etäisyydellä koronaelektro-25 dista, tämän suurimman osan ollessa liitettynä jännitelähteen yhteen napaan; ja että nämä aksiaalisesti koronaelektrodin läheisyydessä sijaitsevat osat toimivat heräte-elektrodina.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukainen 30 laite, tunnettu siitä, että kohde-elektrodiin (M) ja mahdollisesti heräte-elektrodiin (E) kuuluu sähköäjohtavat pinnat, jotka ulottuvat yhdensuuntaisina ilmavirtauksen suunnan kanssa ja ympäröivät ilmavirtaus-tietä.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, jossa elektrodit (K, M, E, S) ovat ilmanvirtausputken (1) sisällä, tunnettu siitä, että kohde-elektrodiin 39 8 4 6 7 6 (M) ja mahdollisesti heräte-elektrodeihin (E) ja suoja-elektrodeihin (S) kuuluu sähköä johtavat pinnat ilmanvir-tausputken (1) seinässä.

15. Jonkin patenttivaatimuksista 1-13 mukainen 5 laite, jossa elektrodit (K, M, S) ovat ilmavirtausputken (1) sisässä, tunnettu siitä, että kohde-elektrodiin (M) kuuluu sähköäjohtavat pinnat, jotka ulottuvat yhdensuuntaisina ilmanvirtausputken (1) seinien kanssa sijaiten etäisyyden päässä niistä sisäänpäin; ja että 10 ilmanvirtausputken (1) seinään kuuluu sähköisesti eristävää materiaalia ja sen ulkopuolelle kuuluu maadoitettu sähköäjohtava pinta (10).

16. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukainen laite, jossa elektrodit (K, M, S) sijaitsevat ilmanvir- 15 tausputken (1) sisällä, tunnettu siitä, että ilmanvirtausputken (1) seinään kuuluu ainakin yksi sähköäjohtava sisäpinta (E), joka on edullisesti maadoitettu, ja että kohde-elektrodiin (M) kuuluu sähköäjohta-vat pinnat, jotka ovat yhdensuuntaisia ilmanvirtausputken 20 seinän kanssa sijaiten olennaisesti etäisyyden päässä sisäänpäin niistä; ja että kohde-elektrodi ja korona-elektrodi on liitetty maahan nähden vastakkaisen polariteetin omaaviin potentiaaleihin.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laite, 25 tunnettu siitä, että ilmanvirtausputken seinä on kokonaisuudessaan sähköäjohtava.

18. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laite, tunnettu siitä, että ilmanvirtausputkeen (1) kuuluu seinä, joka koostuu sähköisesti eristävästä mate- 30 riaalista ja jonka sisäpinnassa on sähköäjohtava, edullisesti maadoitettu, kerros, joka ulottuu aksiaalisesti suunnilleen koronaelektrodista (K) alavirtaan kohde-elektrodin (M) kohdalle.

19. Jonkin patenttivaatimuksista 15-18 mukainen 35 laite, tunnettu siitä, että ilmanvirtausputken (1) seinän ja kohde-elektrodin (M) lähimpänä olevan pinnan etäisyys toisistaan on suunnilleen 50 % kohde- 4o 84676 elektrodia ympäröivän alueen poikkileikkauksen dimensiosta.

20. Jonkin patenttivaatimuksista 16-18 mukainen laite, tunnettu siitä, että ainakin osaan ilman- 5 virtausputken sisäpinnasta kuuluu kerros kemiallisesti absorboivaa materiaalia tai huuhdellaan vedellä tai kemiallisesti aktiivisella nesteellä.

21. Jonkin patenttivaatimuksista 16-18 mukainen laite, tunnettu siitä, että putken lämpötilaa 10 säädetään.

22. Jonkin patenttivaatimuksista 1-21 mukainen laite, tunnettu siitä, että elektrodit, joihin maahan nähden korkea potentiaali johdetaan, on liitetty tasajännitelähteeseen (3) niin suuren resistanssin 15 omaavan vastuksen (8, 9) kautta, että tapauksessa, jossa mikä tahansa elektrodeista maadoitetaan, kokonaisoikosul-kuvirta saavuttaa korkeintaan noin 300 μΑ arvon.

23. Jonkin patenttivaatimuksista 1-22 mukainen laite, tunnettu siitä, että elektrodit, joihin 20 on johdettu maapotentiaalista eroava potentiaali ja joilla on olennaista kapasitanssia, koostuvat korkean ominaisresistanssin omaavasta materiaalista niin, että mitä tahansa näitä elektrodeja kosketettaessa kapasitii-vinen purkausvirta rajoittuu hyväksyttävälle tasolle.

24. Jonkin patenttivaatimuksista 1-23 mukainen laite, tunnettu siitä, että koronaelektrodi (K) ja kohde-elektrodi (M) on liitetty maahan nähden vastakkaisen polariteetin omaaviin potentiaaleihin.

25. Jonkin patenttivaatimuksista 1-24 mukainen 30 laite, tunnettu siitä, että tasajännitelähde on järjestetty jaksottaisesti sulkemaan jännitteen syöttö elektrodeille lyhyiksi ajanjaksoiksi.

26. Jonkin patenttivaatimuksista 1-25 mukainen laite, tunnettu siitä, että koronaelektrodi (K) 35 ulottuu poikittain ilmanvirtaustiehen (1) nähden; että kohde-elektrodiin (M) kuuluu sähköäjohtava pinta, joka ympäröi tätä tietä ja ulottuu yhdensuuntaisena tähän <ι 84676 nähden; ja että aksiaalinen etäisyys koronaelektrodin ja kohde-elektrodin johtavan pinnan lähimmän reunan välillä on lyhyempi koronaelektrodin päätyosien kohdalta kuin koronaelektrodin keskiosan kohdalta.

27. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että koronaelektrodi (K) ulottuu poikittain ilmanvirtaustiehen (1) nähden; että heräte-elektrodiin (E) kuuluu sähköäjohtava pinta, joka ympäröi tätä ilmanvlrtaustietä ja ulottuu samansuuntaisena sen 10 suunnassa; ja että aksiaalinen etäisyys koronaelektrodin (K) ja heräte-elektrodin johtavan pinnan viereisen reunan välillä on lyhyempi koronaelektrodin päissä kuin sen keskiosalla.

28. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, 15 tunnettu siitä, että koronaelektrodi (K) ulottuu poikittain ilmanvirtaustiehen (1) nähden; että heräte-elektrodiin (E) kuuluu sähköäjohtava pinta ulottuen yhdensuuntaisena ilmanvirtaustien kanssa; ja että heräte-elektrodin muodostavat sähköä johtavat pinnat sijaitse-20 vat olennaisesti ainoastaan aksiaalisesta vastapäätä koronaelektrodin päätyosia. 42 84676