FR2610199A1 - Appareil pour la generation d'ions dans l'air et systeme d'ionisation d'air - Google Patents

Abstract

APPAREIL POUR LA GENERATION D'IONS DANS L'AIR, COMPORTANT DES IONISEURS D'AIR NUCLEAIRES 14 QUI PRODUISENT UNE MULTIPLICITE D'IONS DE POLARITE POSITIVE ET DE POLARITE NEGATIVE PAR BOMBARDEMENT DES MOLECULES D'AIR AU MOYEN D'UN RAYONNEMENT. DES MOYENS ELECTRIQUES 16, 18 SONT PREVUS POUR ENGENDRER UN CHAMP ELECTRIQUE DE POLARITE ALTERNEE, PRES DE LA SOURCE DE PRODUCTION DE LA MULTIPLICITE D'IONS. CETTE COMBINAISON CREE DES ONDES D'IONS DE POLARITE OPPOSEE QUI AIDENT A ELOIGNER LES IONS DE LA SOURCE D'IONISATION ET EVITENT UNE RECOMBINAISON PREMATUREE. UN SYSTEME D'IONISATION D'AIR POUR UNE SALLE OU UNE ENCEINTE COMPLETE PEUT ETRE CONSTITUE D'UN RESEAU D'UNE PLURALITE D'APPAREILS CI-DESSUS, MUTUELLEMENT ESPACES. EN OPTION, ON PEUT UTILISER UN FLUX D'AIR 22 POUR AIDER A DEPLACER LES IONS D'AIR ENGENDRES VERS UNE SURFACE CIBLE 20.

Description

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Appareil pour la génération d'ions dans l'air et

système d'ionisation d'air.

La présente invention concerne des ioniseurs

d'air et des systèmes d'ionisation et plus particuliè-

rement des ioniseurs d'air et des systèmes d'ionisa- tion prévus pour l'utilisation comme éliminateurs électrostatiques.

Dans certaines applications, il est très souhai-

table de réduire ou d'éliminer la charge électrostati-

que accumulée sur les surfaces d'objets, parfois appe-

lées surfaces cibles. Comme exemples, on peut citer les

surfaces dans une "salle propre" o on effectue une fa-

brication et un assemblage de précision, par exemple une fabrication de circuits intégrés électroniques ou d'équipement optique. Dans une salle propre typique,

on règle étroitement la circulation d'air dans la salle.

On utilise un écoulement d'air laminaire allant du pla-

fond au plancher, pour balayer les particules de conta-

minant vers le bas et l'extérieur d'une salle tout en limitant le mouvement latéral des particules. En outre,

une réduction ou une élimination de la charge électro-

statique sur les surfaces cibles critiques permet d'ob-

tenir des surfaces plus propres, c'est-a-dire des sur-

faces qui attirent moins de particules. De plus, une

réduction ou une élimination de la charge électrosta-

tique sur les surfaces cibles critiques diminue le

risque qu'une telle charge endommage ou détruise direc-

tement les circuits intégrés électriques, par décharge

électrostatique. L'accumulation d'une charge électro-

statique peut être réduite ou empêchée par la présence d'air ionisé près de la surface cible critique. Les molécules d'air chargées se combinent avec les charges électrostatiques qui existent sur la surface cible, de

manière à les éliminer ou à les réduire.

Une méthode connue pour engendrer des molécules d'air ionisées consiste à utiliser une source de

rayonnement nucléaire. Minnesota Mining and Manufactu-

ring Company, de Saint-Paul, Minnesota, qui est la pré-

sente demanderesse, fabrique et vend une gamme d'élimi-

nateurs nucléaires statiques, par exemple le modèle 205 à source ponctuelle ou le modèle 210 à source à barre,

basés sur la création d'ions dans l'air par les parti-

cules alpha à haute énergie émises par les radionucléi-

des de type polonium 210. Les radionucléides sont con-

tenus dans une multiplicité de perles de céramique qui sont elles-mêmes retenues dans une résine époxy. Le brevet US No 3 329 817 de Walz, intitulé "Radiation Source", décrit un exemple de source de rayonnement

nucléaire. Les ioniseurs d'air nucléaires, par leur na-

ture propre, engendrent un équilibre, c'est-à-dire un nombre égal d'ions de polarité positive et d'ions de

polarité négative.

Un inconvénient des sources d'ionisation nu-

cléaires à base de rayonnement alpha est que la source d'ionisation nucléaire doit être placée très près, c'est-à-dire à moins de 3,81 cm (1, 5 inches) environ de la surface sur laquelle elle doit agir. Bien que les sources d'ionisation nucléaires fonctionnent de façon très satisfaisante pour beaucoup d'applications, par

exemple à un endroit particulier le long d'un transpor-

teur dans une chaine d'assemblage, elles ne sont pas aussi satisfaisantes dans d'autres applications. Par exemple, dans un environnement de salle propre, il est

souhaitable d'ioniser une grande zone ou un grand volu-

me d'air. Cela est très difficile à réaliser avec des ioniseurs d'air nucléaires, du fait qu'ils doivent être placés très près de la surface cible. En variante, il faut diriger les ions d'air sur la surface cible au moyen d'un flux d'air, c'est-à-dire d'un ventilateur,

ce qui n'est pas souhaitable en partie à cause du ris-

que que le flux d'air ne déloge des contaminants des surfaces. Une autre méthode connue pour engendrer des

molécules d'air ionisées consiste à utiliser des ioni-

seurs électriques. Les ioniseurs électriques utilisent une aiguille, c'est-à-dire une pointe aiguë, à laquelle

une haute tension est appliquée. Comme exemples d'ioni-

seurs électriques, on peut citer ceux qui sont décrits dans le brevet US No 4 306 271 de Weber; le brevet US No 3 936 698 de Meyer; le brevet US No 3 711 743 de Balasny; et le brevet russe No 842 347. En outre, le brevet US No 4 542 434 de Gehlke et al., intitulé "Method and Apparatus for Sequenced Bipolar Air

Ionization", décrit un ioniseur d'air électrique com-

portant deux électrodes espacées dont l'une est raccor-

dée à un générateur de haute tension positive pulsée et l'autre à un générateur de haute tension négative pulsée.

Les ioniseurs d'air électriques peuvent produi-

re de grandes quantités d'ions en un court laps de

temps. Toutefois, les essais ont montré que les ioni-

seurs électriques tendent à dériver vers un état non équilibré, c'est-àdire à fournir davantage d'ions

d'une polarité que de l'autre, ce qui peut effective-

ment provoquer une accumulation de charge électrostati-

que au lieu de l'empêcher. Ce problème est décrit dans un article de Blitshteyn, M. et Shelton, S. Microcontamination, Volume 3, Numéro 3, pages 47-52, 76 (1985). En outre, la dégradation des aiguilles ou

électrodes après un certain temps peut également pro-

voquer une contamination par des particules. Ce phéno- mène est décrit dans un article de Liu, B., Pui, D., Kinstley, W., et Fisher, W., "Characterization of Electronic Ionizers for Clean Rooms" présenté à la

réunion annuelle de l'Institut des Sciences de l'Envi-

ronnement, 1985.

Le brevet US No 2 723 349 de Rylsky, intitulé

"Apparatus For Ionizing an Air Stream", décrit un appa-

reil qui utilise un flux d'air et comporte la généra-

tion d'ions principalement seulement négatifs, pour

des applications thérapeutiques (état de bien-être gé-

néral). Le système de Rylsky comporte la génération

d'ions par l'utilisation d'émissions de radium (nuclé-

aires) qui produisent des ions des deux polarités posi-

tive et négative. Un potentiel élevé de courant continu est appliqué à la structure d'ionisation pour la porter à un potentiel négatif, afin de neutraliser ainsi les ions positifs générés par le radium et de conserver seulement les ions négatifs "désirables". On note que Rylsky ne décrit pas ou ne suggère pas une source de haute tension alternative mais seulement la source de courant continu. Dans la colonne 3, aux lignes 38- 46, Rylsky indique bien qu'une tension de courant continu du potentiel opposé, c'est-à-dire positif, peut être utilisée si on désire permettre aux ions positifs d'exister dans le flux d'air. Bien que Rylsky suggère l'utilisation de l'application d'un potentiel positif ou d'un potentiel négatif à la structure d'ionisation, il n'indique pas, n'enseigne pas ou ne suggère pas

l'utilisation des deux polarités alternativement.

Le brevet US No 2 785 312 de Martin Jr,

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intitulé "Ion Generator Using Radioactive Material",

décrit un appareil qui est tout à fait semblable à ce-

lui de Rylsky mais qui utilise une source d'ions nuclé-

aires au polonium. Dans la colonne 3, aux lignes 36-47, Martin Jr suggère la connexion d'un potentiel électri- que de l'une ou l'autre polarité, mais non des deux, à la structure d'ionisation. Egalement comme dans le brevet de Rylsky, l'objet du brevet de Martin Jr est

de générer des ions principalement d'une seule polarité.

Un article de Secker, "A New Antistatic System With Long Range Throwing Power", dans Industrial Applications Society, IEE-IAS Annual Meeting, Toronto, Ontario (1-5 octobre 1978), compare la portée de barres antistatiques à énergie radioactive avec celle des barres antistatiques électriques usuelles. Le brevet de Secker ne contient pas de suggestion de combinaison de sources radioactives avec des champs ou sources électriques. D'autres ioniseurs sont décrits dans le brevet

US No 3 711 743 qui décrit une électrode ionisante uni-

que qui est commutée entre des états de haute tension positive et négative. De même, le brevet US numéro

2 264 495 décrit la commutation d'une électrode ioni-

sante unique entre une génération d'ions positifs et

une génération d'ions négatifs, en réponse à des cap-

teurs qui détectent les variations de concentration

des deux types d'ions dans l'air entrant, afin de main-

tenir un rapport prédéterminé des ions positifs et des

ions négatifs.

La présente invention combine une source d'io-

nisation nucléaire avec un champ électrique qui inter-

vient pour disperser rapidement les ions engendrés par le générateur nucléaire. A la différence des ioniseurs

électriques de l'art antérieur, la haute tension utili-

sée dans la présente invention engendre un champ

électrique qui, lorsque sa polarité est périodique-

ment inversée, disperse des ondes d'ions engendrés par

le générateur d'ions nucléaire. En outre, par sépara-

tion des ions positifs et des ions négatifs en ondes spatialement séparées, on peut minimiser la recombi- naison de ces ions positifs et de ces ions négatifs les uns avec les autres. Puisque la recombinaison des ions est minimisée, la durée de vie de ces ions est augmentée, ce qui accroiteffectivement la plage d'efficacité des sources ionisantes. Une augmentation

de la durée de vie des ions laisse une plus grande du-

rée pour le déplacement des ions, par un champ électri-

que ou par un flux d'air ou par les deux, sur de plus

grandes distances. La présente invention accroit beau-

coup la distance à laquelle l'élimination ou la réduc-

tion de la charge électrostatique est effective. Même

ainsi, en option, l'ioniseur nucléaire avec le poten-

tiel de champ électrique peut également être utilisé avec un flux d'air auxiliaire, pour augmenter encore

la plage de fonctionnement satisfaisant.

La présente invention procure un appareil pour

la génération d'ions dans l'air. On obtient un disposi-

tif d'ionisation pour engendrer, par bombardement des molécules d'air avec un rayonnement, une multiplicité d'ions à la fois de polarité positive et de polarité négative. Un dispositif électrique qui coopère avec le dispoeitif d'ionisation engendre un champ électrique de polarité alternée, près de la source de production de la multiplicité d'ions. Avec cette construction, on crée des ondes d'ions de polarité opposée qui aident à éloigner les ions de l'appareil d'ionisation, ce qui

accroit effectivement la plage d'élimination ou de ré-

duction électrostatique du ioniseur d'air. De préféren-

ce, le dispositif électrique est un objet électriquement conducteur placé à proximité du dispositif d'ionisation, avec une alimentation électrique produisant une série

d'impulsions de tension de polarité alternée et un dis-

positif de couplage raccordé à l'alimentation électri-

que et à l'objet électriquement conducteur pour appli-

quer la série d'impulsions de tension de polarité al- ternée venant de l'alimentation électrique à l'objet électriquement conducteur. De préférence, le dispositif d'ionisation comprend une source d'ionisation nucléaire et, également de préférence, le dispositif d'ionisation

fonctionne avec un rayonnement alpha.

De préférence, la série d'impulsions de tension

de polarité alternée ont une amplitude de tension sensi-

blement égale et elles ont de préférence une durée sen-

siblement égale. De préférence, la série de toutes les impulsions de tension de polarité alternée est à une fréquence qui est assez élevée pour empêcher la charge et la recharge indésirables d'un objet dans le passage

des ions dans l'air et qui est assez basse pour permet-

tre aux ions dans l'air de s'éloigner de l'objet élec-

triquement conducteur. De préférence, la série d'impul-

sions de tension de polarité alternée a une fréquence de 0,05 Hertz environ à 5 Hertz environ. En option, on

peut utiliser un mécanisme de circulation d'air, à pro-

ximité du dispositif d'ionisation et du dispositif électrique, pour créer un écoulement désiré d'air dans

le chemin des ions dans l'air, afin d'aider à leur ré-

partition spatiale.

Un réseau d'appareils de génération d'ions com-

me décrit dans la présente demande peut être utilisé dans un local, une hotte ou une autre enceinte, pour former un système d'ionisation. Un tel système permet

une neutralisation effective de la charge électrostati-

que, comme cela n'existait pas jusqu'à présent. En fait,

on peut traiter une zone de travail entière à l'inté-

rieur d'une salle propre, d'une hotte ou d'une autre enceinte, pour obtenir des surfaces plus propres et une meilleure précision pour les instruments optiques

et les circuits intégrés à fabriquer. Puisque la den-

sité d'un circuit intégré dépend surtout de la fabri-

cation du circuit intégré, l'utilisation de la présente

invention peut permettre des densités encore plus gran-

des des circuits intégrés à fabriquer, grâce aux surfa-

ces plus propres et à la contamination moindre.

On peut utiliser avantageusement un système d'ionisation d'air dans un local ou une enceinte "non

propre", afin de limiter la décharge électrostatique.

La présente invention vise également un sys-

tème d'ionisation d'air. On prévoit un réseau d'une pluralité de dispositifs espacés pour générer des ions d'air. Chacun des dispositifs de génération d'ions d'air utilise un dispositif d'ionisation qui produit,

par bombardement des molécules d'air avec un rayonne-

ment, une multiplicité d'ions à la fois de polarité positive et de' polarité négative. Chaque dispositif utilise également un dispositif électrique qui coopère avec le dispositif d'ionisation pour générer un champ électrique de polarité alternée, près de la source de production de la multiplicité d'ions. De cette manière,

chacun des appareils de génération d'ions d'air engen-

dre des ondes d'ions de polarité opposée qui aident à éloigner les ions du dispositif d'ionisation. Le réseau comprenant une pluralité de générateurs espacés d'ions constitue un système effectif d'ionisation de l'air

d'un local, d'une hotte ou d'une autre enceinte.

Les avantages ci-dessus, la construction et le fonctionnement de la présente invention apparaîtront

mieux à la lumière de la description ci-après et des

dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de la présente invention, en combinaison avec un flux d'air, un filtre associé et une surface cible;

la figure 2 est un schéma de principe des as-

pects électriques de la présente invention; la figure 3 est un schéma de circuit de la minuterie utilisée dans la présente invention; la figure 4 représente des formes d'ondes logiques utilisées dans la présente invention; et la figure 5 est une vue en perspective d'un

exemple d'un système d'ionisation d'air pour un local.

La figure 1 est une vue en perspective d'un

appareil 10 pour générer des ions dans l'air conformé-

ment à la présente invention. Une barre de montage 12 supporte au moins un ioniseur d'air nucléaire 14. Un tel ioniseur d'air nucléaire fournit une multiplicité d'ions à la fois de polarité positive et de polarité négative, par bombardement de molécules d'air avec un rayonnement, en particulier un rayonnement alpha. De tels ioniseurs nucléaires d'air sont de préférence

choisis dans une gamme d'éliminateurs nucléaires stati-

ques fabriqués par Minnesota Mining and Manufacturing

Company, Saint-Paul, Minnesota, qui utilisent des par-

ticules alpha de haute énergie émises par des radio-

nucleides de type polonium 210. Les radionucléides sont contenus dans une multiplicité de perles en céramique

qui sont elles-mêmes retenues dans une résine d'époxy.

De préférence, on peut utiliser l'éliminateur statique

nucléaire à source ponctuelle du modèle 205 ou l'élimi-

nateur statique nucléaire à source à barre du modèle 210. Le brevet US No 3 329 817 de Walz, intitulé

"Radiation Source", décrit un exemple de source de ra-

rayonnement nucléaire. Les ioniseurs d'air nucléaires 14, du fait de leur nature même, produisent un équilibre

d'ions de polarité positive et d'ions de polarité néga-

tive. Une source électrique coopère à proximité immé-

diate des ioniseurs d'air nucléaires 14, de manière à

engendrer un champ électrique de polarité alternée.

Dans un mode préféré de réalisation, les bottiers des ioniseurs d'air nucléaires 14 sont construits en une

matière métallique, c'est-à-dire électriquement con-

ductrice. Ainsi, les bottiers électriquement conduc- teurs des ioniseurs d'air nucléaire 14 sont raccordés par un cable 16 à une source d'énergie 18. La source 18 applique, aux bottiers électriquement conducteurs

des ioniseurs d'air nucléaires 14, une tension alterna-

tive relativement élevée qui, bien qu'elle n'engendre pas elle-même un nombre important d'ions, crée un champ électrique de polarité alternée près des ioniseurs d'air nucléaire 14, suivant la polarité de la tension

appliquée aux ioniseurs par la source d'énergie 18.

Les ioniseurs d'air nucléaires 14 fournissent une quan-

tité équilibrée d'ions, c'est-à-dire un nombre relati-

vement égal d'ions de polarité positive et d'ions de

polarité négative. Lorsque la source d'énergie 18 appli-

que un potentiel positif sur les bottiers des ioniseurs

d'air nucléaires 14, les ions de polarité négative pro-

duits par les ioniseurs d'air nucléaires 14 sont rapide-

ment attirés vers les bottiers des ioniseurs d'air nu-

cléaires 14 et absorbés, c'est-à-dire neutralisés. Puis-

que les ions de polarité négative engendrés par les

ioniseurs d'air nucléaires 14 sont éliminés, il subsis-

te une région d'ions d'air positifs restants qui ont

été engendrés par les ioniseurs d'air nucléaires 14.

Puisque les bottiers des ioniseurs d'air nucléaires 14

sont encore charges à un potentiel positif, cette ré-

gion d'ions d'air positifs est repoussée des bottiers des ioniseurs d'air nucléaires 14 vers la surface cible

20. Après un laps de temps suffisant, la source d'éner-

gie 18 inverse la polarité du potentiel électrique appliqué aux bottiers des ioniseurs d'air nucléaires 14, c'est-à-dire applique une tension relativement ll élevée avec un potentiel négatif. Les bottiers chargés négativement des ioniseurs d'air nucléaires 14 attirent et neutralisent les ions d'air positifs engendrés par les ioniseurs d'air nucléaires 14, ce qui laisse une région d'ions d'air chargés négativement. La région

d'ions d'air chargés négativement est à nouveau éloi-

gnée des bottiers des ioniseurs d'air nucléaires 14, du fait de leur polarité semblable. Lorsque l'inversion de polarité de la charge sur les bottiers des ioniseurs

d'air nucléaires 14 se poursuit, des régions successi-

ves ou ondes, de polarité alternée à chaque onde, sont repoussées des bottiers des ioniseurs d'air nucléaires 14 vers la surface cible 20. En option, la figure 1 illustre l'appareil 10 de génération d'ions dans l'air,

utilisé avec un flux d'air 22 afin d'aider à la propa-

gation des ondes d'ions d'air vers la surface cible 20.

Si on utilise un flux d'air 22 en conjonction avec

l'appareil de production d'ions d'air, il est préféra-

ble d'utiliser un filtre 24 afin de maintenir le flux

d'air 22 aussi exempt de contaminants que possible.

La figure 2 illustre une source d'énergie 18 qui est raccordée à une tension 26 relativement basse, plus précisément à un courant continu à 5 volts. La sortie de l'alimentation 18 fournit une sortie 30 à haute tension, de 1200 volts environ. La sortie 30 à haute tension est couplée, à travers une résistance de charge 32, à des relais à haute tension 34, 36, 38 et 40. Les relais 34 et 36 sont raccordés dans une branche de la sortie à haute tension 30, de sorte que ce côté

de la sortie à haute tension 30 est connecté alternati-

vement à une terre électrique 42 ou aux bottiers des ioniseurs d'air nucléaires 14 o il engendre le champ électrique nécessaire. De même, la branche opposée de

la sortie à haute tension 30 est connectée alternative-

ment par l'intermédiaire des relais 38 et 40, de sorte que cette branche est connectée alternativement aux bottiers des ioniseurs d'air nucléaires 14 ou à la terre électrique 42, respectivement. Les relais 34, 36, 38 et 40 sont commandés par un circuit de commande représenté sur la figure 3. Comme illustré sur la figure 3, deux circuits de temporisation 44 et 46 de

type 555 produisent des formes d'onde 110 et 112 re-

présentées sur la figure 4. On utilise des résistances 48, 50 et un condensateur 52 en conjonction avec le circuit de temporisation 46. La sortie du circuit de

temporisation 44 et la sortie du circuit de temporisa-

tion 46 vont à une porte ET 60 dont la sortie est

appliquée à l'entrée de basse tension 26 de l'alimenta-

tion 18 de la figure 2. La sortie du circuit de tempo-

risation 46 est envoyée à l'entrée d'une bascule 62 de

type D dont la sortie fournit la forme d'onde 114 re-

présentée sur la figure 4. La sortie du circuit ET 60 est représentée par la forme d'onde 116 de la figure 4. Avec ce raccordement, le circuit de commande de la figure 3 fonctionne en conjonction avec l'alimentation 18 de manière à commander les relais 34, 36, 38 et 40 pour fournir une source de potentiel à haute tension alternée aux boitiers des ioniseurs d'air nucléaires 14, placés à proximité des ioniseurs d'air nucléaires 14. Les composants utilisés sur les figures 2 et 3

ont de préférence les valeurs/identifications ci-après.

Repères Modèle/valeur Fabricant 18 Alimentation flottante Venus Scientific BT/HT 32 22 Megohms 34 183RE1A3G-5G Sigma 36 183RE1A3G-5G Sigma 38 183RE1A3G-5G Sigma 183RE1A3G-5G Sigma 44 LM555 National Semiconductor 46 LM555 National Semiconductor 48 Potentiomètre 1 Megohm Potentiomètre 1 Megohm 52 10 Microfarads 54 Potentiomètre 1 Meghom 56 10 Microfarads 58 0,01 Microfarads AND SN7408 Texas Instruments 62 SN74LS74 Texas Instruments Sur la figure 4, la forme d'onde 114 est la sortie Q de la bascule 62 qui est envoyée aux relais 36 et 40. Le contraire logique de la forme d'onde 114 est envoyé aux relais 34 et 38. La durée 118 sur la figure 4 est déterminée par le produit de 0,693 fois

la valeur du condensateur 52 et de la somme des résis-

tances 48 et 50. La durée 120 sur la figure 4 est dé-

terminée par le produit de 0,693 fois la valeur de la résistance 50 et de la valeur du condensateur 52. La

durée 122 sur la figure 4 est déterminée par le pro-

duit de 0,693 fois la valeur de la résistance 54 et

de la valeur du condensateur 56.

Dans un exemple de mise en oeuvre de la pré-

sente invention, l'appareil de génération d'ions d'air était dirigé vers la zone ot une neutralisation de la charge était nécessaire. Cet appareil était placé à diverses distances d'un contrôleur de flux ionique à plaque chargée, qui consistait en une plaque carrée de cm par 15 cm (6 inches x 6 inches) raccordée à un voltmètre de très haute impédance. La combinaison de la plaque et du voltmètre avait une capacité de 20 picofarads. La plaque était chargée à 1000 volts et on contrôlait et on enregistrait l'affaiblissement de

la tension sur un enregistreur à diagramme. Une indi-

cation de l'efficacité de l'ioniseur est le temps né-

cessaire pour que la tension tombe à 100 volts, les temps les plus courts indiquant une neutralisation plus efficace. Les résultats de cette disposition sont indiqués dans le tableau I. Le tableau I indique également l'oscillation de tension qui se produit sur la plaque après sa neutralisation à zéro volt, qui est une indication de la charge de la surface du fait des

ondes d'ions reçues par la plaque.

TABLEAU I

-Tension Temps de Oscillation Distances pulsée Fréquence neutralisation de tension (cm) (+ ou -) (Hertz) (secondes) (volts) (volts)

,7 1100 1 144 10

45,7 1100 0,5 82 20

,7 1100 0,25 36 25

,7 1100 0,125 33 50

*,7 1100 0,0625 22 75

25,4 1100 1 12 20

33 250 1 156 --

33 500 1 52 5

33 750 1 38 10

33 1000 1 30 20

33 1250 1 22 30

33 1500 1 16 40

Dans une autre application, on constitue un système d'ionisation d'air pour un local entier, afin

de fournir une couverture à une salle propre entière.

On utilise quatre ioniseurs d'air nucléaires 14, dispo-

sés dans le local 64. Les bottiers des ioniseurs d'air nucléaires 14 sont reliés par un dispositif de couplage à une alimentation 18. Ainsi, un réseau d'une pluralité d'ioniseurs d'air nucléaires espacés est disposé à l'intérieur de la salle propre 64. Les

quatre ioniseurs d'air nucléaires sont suspendus sui-

vant un quadrillage de 18 cm (7 inches) au-dessous de filtres d'air (non représentés sur la figure 5) dans la salle propre 64. Les côtés du rectangle sont de 163 cm (64 inches) et de 137 cm (54 inches). On place un contrôleur de flux ionique à plaque chargée, décrit plus haut, à 1,5 m (5 feet) au-dessous des ioniseurs d'air nucléaires, en trois endroits 66, 68 et 70. La position 66 est au centre du rectangle, la position 68

est à mi-distance entre deux des ioniseurs d'air nu-

cléaires 14 et la position 70 est directement au-des-

sous d'un des ioniseurs d'air nucléaires 14. La circu-

lation d'air dans la salle propre 64 s'effectue du

plafond vers le plancher et elle est réglée à une vi-

tesse de 56 cm/s (110 feet/mn) à la face des filtres

(non représentés). On effectue des mesures d'affaiblis-

sement de tension, à chacune des positions, pour deux longueurs d'impulsion différentes. Les résultats sont

indiqués dans le tableau II.

TABLEAU II

Distance Longueur Temps de Position au-dessous Tension d'impulsion neutralisation (im) (+ou (s) (s)

66 0,91 1000 6 135

66 1,22 1000 6 105

66 1,52 1000 6 99

68 0,91 1000 6 105

68 1,22 1000 6 93

68 1,52 1000 6 75

0,91 1000 6 14

1,22 1000 6 24

1,52 1000 6 35

66 0,91 1250 6 93

66 1,22 1250 6 75

66 1,52 1250 6 81

68 0,91 1250 6 63

68 1,22 1250 6 63

68 1,52 1250 6 59

0,91 1250 6 21

1,22 1250 6 25

1,52 1250 6 43

66 0,91 1500 6 63

66 1,22 1500 6 69

66 1,52 1500 6 66

68 0,91 1500 6 63

68 1,22 1500 6 48

68 1,52 1500 6 60

0,91 1500 6 16

1,22 1500 6 24

1,52 1500 6 43

TABLEAU II (suite) Distance T Longueur Temps de Position au-dessous (+ o d'impulsion neutralisation (m) (s) (s)

66 0,91 1250 3 105

66 1,22 1250 3 81

66 1,52 1250 3 69

68 0,91 1250 3 69

68 1,22 1250 3 63

68 1,52 1250 3 69

0,91 1250 3 13

1,22 1250 3 181,52 1250 3 32

66 0,91 1500 3 93

66 1,22 1500 3 69

66 1,52 1500 3 60

68 0,91 1500 3 63

68 1,22 1500 3 42

68 1,52 1500 3 60

0,91 1500 3 12

1,22 1500 3 18

1,52 1500 3 30

On a déterminé une fréquence préférée d'impul-

sions, c'est-à-dire la cadence préférée à laquelle la

polarité du champ électrique est inversée. On a effec-

tué des mesures dans une hotte propre, à écoulement laminaire horizontal, à une vitesse de circulation d'air de 51 cm/s (100 pieds/mn), en utilisant une barre de montage 12 portant deux ioniseurs d'air nucléaires 14 espacés de 25 cm (10 inches) l'un de l'autre. Des impulsions de tension positive et négative de 1200 volts étaient appliquées aux bottiers des ioniseurs

d'air nucléaires 14. Les résultats obtenus sont repor-

tés dans le tableau III.

TABLEAU III

Fréquence Distance Temps de Oscillation d'impulsions c neutralisation de tension (Hertz) (c secondes) (volts)

0,125 33 1:::: 400

0,25 33 1:::: 250

0,5 33 2 175

1,0 33 2 100

2,0 33 2,4 30

4,0 33 2,7 5

10 33 5,1 ---

33 8,4 ---

0,125 45,7 1:::: 200

0,25 45,7 2:::: 150

0,5 45,7 3 100

1,0 45,7 3,6 50

2,0 45,7 3,9 15

4,0 45,7 4,8 5

45,7 9,9 ---

45,7 15,9 ---

:::: Lorsque les temps de cycle sont les mêmes ou plus longs que les temps de neutralisation,

ces temps sont approximatifs.

Comme on peut le voir sur le tableau III, il apparaît que la plage de fréquence préférée est de

0,5 Hertz à 4 Hertz. Cette fréquence préférée se pro-

duit seulement dans un appareil de production d'ions

dans l'air, utilisé dans une hotte à écoulement laminai-

re avec une vitesse d'air de 51 cm/s (100 pieds/mn).

Pour l'utilisation à de plus grandes distances, par exemple dans le cas d'un ioniseur d'air pour tout un local, la fréquence optimale est plus faible, dans la

plage de 0,05 Hertz à 0,5 Hertz. Ainsi, la plage préfé-

rée de fréquence d'inversion du champ électrique est

de 0,05 Hertz à 4 Hertz.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Appareil (10) pour la génération d'ions dans l'air, caractérisé par l'utilisation d'une combinaison

de moyens d'ionisation (14), pour produire une multi-

plicité d'ions de polarité positive et de polarité né- gative par bombardement des molécules d'air au moyen d'un rayonnement, et de moyens électriques (18, 16) qui

coopèrent avec lesdits moyens d'ionisation pour engen-

drer un champ électrique de polarité alternée près de la source de production de ladite multiplicité d'ions, de façon à créer des ondes d'ions de polarité opposée qui aident à déplacer lesdits ions et à les éloigner

desdits moyens d'ionisation.

2. Système d'ionisation d'air comprenant un

réseau d'une pluralité d'appareils espacés pour la gé-

nération d'ions dans l'air, dans lequel chacun desdits appareils de génération d'ions est caractérisé par des moyens d'ionisation (14) pour produire une multiplicité d'ions de polarité positive et de polarité négative par

bombardement des molécules d'air au moyen d'un rayonne-

ment, et par des moyens électriques (18, 16) coopérant avec lesdits moyens d'ionisation, pour engendrer un

champ électrique de polarité alternée près de la sour-

ce de production de ladite multiplicité d'ions, de façon à créer des ondes d'ions de polarité opposée qui aident à éloigner lesdits ions d'air desdits moyens d'ionisation.

3. Appareil suivant la revendication 1 ou sys-

tème suivant la revendication 2, caractérisé en ce que

lesdits moyens électriques comprennent un objet élec-

triquement conducteur situé à proximité desdits moyens d'ionisation (14), une source d'énergie électrique (18)

produisant une série d'impulsions de tension de polari-

té alternée, et des moyens de couplage (16), connectés à ladite source d'énergie électrique et audit objet

électriquement conducteur, de manière à appliquer la-

dite série d'impulsions de tension de polarité alternée

de ladite source d'énergie électrique audit objet élec-

triquement conducteur.

4. Appareil suivant la revendication 3, carac-

térisé en ce que les impulsions de tension de polarité alternée de ladite série d'impulsions ont une amplitude

de tension sensiblement égale.

5. Appareil suivant la revendication 4, carac-

térisé en ce que la durée des impulsions positives des-

dites impulsions de tension de polarité alternée est sensiblement égale à la durée des impulsions négatives

desdites impulsions de tension de polarité alternée.

6. Appareil suivant la revendication 5, carac-

térisé en ce que ladite série d'impulsions de tension de polarité alternée a une fréquence qui est assez

élevée pour empêcher la charge et la recharge indésira-

bles d'un objet situé dans le chemin desdits ions d'air et qui est assez basse pour permettre auxdits ions

d'air de s'éloigner dudit objet électriquement conduc-

teur.

7. Appareil suivant la revendication 5, carac-

térisé en ce que ladite série d'impulsions de tension

de polarité alternée a une fréquence de 0,05 Hertz en-

viron à 4 Hertz environ.

8. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens

de circulation d'air, à proximité desdits moyens de circu-

lation d'air, à proximité desdits moyens d'ionisation et desdits moyens électriques, pour engendrer un flux d'air désiré (22) sur le chemin desdits ions, afin

d'aider à leur répartition spatiale.