RU2241501C1

RU2241501C1 - Portable device for ionizing air

Info

Publication number: RU2241501C1
Application number: RU2003106030/14A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Беспаленко (RU); В.Д. Беспаленко; А.И. Бирюков (RU); А.И. Бирюков; Владимир Зиновьевич Литманович (IL); Владимир Зиновьевич Литманович; Юрий Владимирович Литманович (IL); Юрий Владимирович Литманович; В.И. Литманович (RU); В.И. Литманович; Николай Иванович Щукин (IL); Николай Иванович Щукин
Original assignee: Беспаленко Владимир Дмитриевич; Бирюков Анатолий Иванович; Владимир Зиновьевич Литманович; Юрий Владимирович Литманович; Литманович Вячеслав Исаакович; Николай Иванович Щукин
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-12-10

Abstract

FIELD: medical engineering.

SUBSTANCE: device has body having inlet and outlet openings, cylindrical housing, air filter, power supply source, power switch-off, element for controlling fan rotation speed, unit for controlling fan rotation speed, ion-producing electrode, excitation circuit, high voltage transformer, rectifier, fan, having electric motor and blades, air ion separator and tube. The cylindrical housing is enclosed in the device body between the inlet and outlet openings. The air filter is fixed in the outlet openings arrangement zone. Fan, ion-producing electrode and air ion separator are enclosed in the housing. The tube connects the air ion separator to internal space of the cylindrical housing at the place the electric motor is located. The air ion separator is manufactured as hollow metal surface having convex perforated side facing the ionizing electrode.

EFFECT: increased negative air ions concentration; high quality of air cleaning.

2 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к области медицины, в частности к электротерапии, а именно к использованию ионизированных газов, а именно к устройствам, генерирующим аэроионы и создающим повышенную ионизацию вдыхаемого человеком воздуха.The proposed device relates to medicine, in particular to electrotherapy, namely to the use of ionized gases, and in particular to devices that generate air ions and create increased ionization of the air inhaled by a person.

Известны стационарные ионизаторы для ионизации воздуха в больших производственных и в жилых помещениях с питанием от стационарной электрической сети (Чижевский А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. - М.: Стройиздат, 1960, с.169-178). Известны также компактные аэроионизаторы с использованием радиоизотопов для целей ионизации воздуха, которые не требуют электропитания и обладают свойством постоянной готовности к работе (Портнов Ф.Т. Аэроионификация и лечебное применение. - Рига: Издательство АН Латвийской ССР, 1961, с.25-41).Known stationary ionizers for ionizing air in large industrial and residential premises powered by a stationary electric network (Chizhevsky A.L. Aeroionification in the national economy. - M .: Stroyizdat, 1960, p.169-178). Also known are compact aeroionizers using radioisotopes for air ionization, which do not require power and have the property of constant readiness for work (Portnov F.T. Aeroionification and therapeutic use. - Riga: Publishing House of the Academy of Sciences of the Latvian SSR, 1961, p.25-41) .

Однако вышеописанные устройства, тем более радиоизотопные, имеют существенный недостаток, так как не могут быть использованы людьми в целом ряде бытовых ситуаций, когда им необходим, образно говоря, глоток свежего воздуха, например в транспорте, дальней поездке, в условиях запыленного воздуха, в то время когда часть населения страдает заболеваниями органов дыхания. Многие хронические заболевания связаны с пребыванием людей в производственных и бытовых помещениях с крайне низкой степенью отрицательной аэроионизации воздуха. Отрицательная аэроионизация оказывает прямое воздействие на эритроциты крови, увеличивая их энергонасыщенность, что и приводит к нормализации обменных процессов в клетках и тканях организма.However, the above-described devices, especially radioisotope ones, have a significant drawback, since they cannot be used by people in a number of everyday situations when they need, figuratively speaking, a breath of fresh air, for example, in transport, on a long trip, in dusty air, a time when part of the population suffers from respiratory diseases. Many chronic diseases are associated with people staying in industrial and domestic premises with an extremely low degree of negative aeroionization of air. Negative aeroionization has a direct effect on blood red blood cells, increasing their energy saturation, which leads to the normalization of metabolic processes in the cells and tissues of the body.

Использование аэроионизатора воздуха для таких людей явилось бы надежным и эффективным методом их оздоровления. Создание такого аэроионизатора, недорогого и компактного, позволило бы решить многие проблемы профилактики заболеваемости.The use of an air ionizer for such people would be a reliable and effective method of healing them. The creation of such an aeroionizer, inexpensive and compact, would solve many problems of the prevention of morbidity.

Многие портативные аэроионизаторы за исключением радиоизотопных имеют встроенную батарею электропитания, обеспечивающую работу высоковольтного преобразователя для электрода-ионизатора, но обладают низкой производительностью. Низкая производительность такого рода "пассивных" аэроионизаторов, когда не создается направленный поток воздуха, например, с помощью вентиляторов, объясняется возникновением пространственного отрицательного заряда аэроионов вблизи аэроионизатора и возникновением электрического поля торможения для аэроионов, выходящих или стекающих с острия электрода. Для обеспечения оптимальной концентрации отрицательных аэроионов в объеме воздуха 1-2 м³ им требуется время порядка 5-10 мин работы, например, как для аэроионизатора по А.С. 1138173, МКИ А 61 N 1/44, Аэроионизатор, опубл. 07.02.1985, БИ №5. Другие ионизаторы обладают большой производительностью, они используют воздушный лопастный вентилятор, который прокачивает аэроионизированный воздух, однако они отличаются таким недостатком, как невысокая степень чистоты аэроионизированного воздуха (А.С. 827079, МКИ А 61 N 1/44, Аэроионизатор, опубл. 07.05.1981, БИ №17). Аэроионизаторы описанных выше типов не обеспечивают повышения чистоты ионизируемого воздуха, что является их существенным недостатком. Частицы пыли, дыма, микробы, вирусы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе, также проходят через ионизационную камеру, где ионизируются электронами и поступают в помещение, где и вдыхаются.Many portable aero-ionizers, with the exception of the radioisotope ones, have a built-in power supply battery that provides operation of a high-voltage converter for an ionizing electrode, but they have low performance. The low productivity of this kind of "passive" aero ionizers, when a directed air flow is not created, for example, with the help of fans, is explained by the appearance of a negative spatial charge of aero ions near the aero ionizer and the appearance of an electric braking field for aero ions leaving or flowing from the tip of the electrode. To ensure the optimal concentration of negative aeroions in the air volume of 1-2 m ^3, they require a time of the order of 5-10 minutes of operation, for example, as for an aeroionizer according to A.S. 1138173, MKI A 61 N 1/44, Aeroionizer, publ. 02/07/1985, BI No. 5. Other ionizers have high performance, they use an air-bladed fan that pumps aeroionized air, but they have such a disadvantage as a low degree of purity of aeroionized air (A.S. 827079, MKI A 61 N 1/44, Aeroionizer, publ. 07.05. 1981, BI No. 17). Aeroionizers of the types described above do not provide an increase in the purity of ionized air, which is their significant drawback. Particles of dust, smoke, germs, viruses in suspension in the air also pass through the ionization chamber, where they are ionized by electrons and enter the room, where they are inhaled.

Необходим такой портативный аэроионизатор, который обладал бы достаточно большой производительностью, например генерировал бы аэроионы в объеме воздуха 2-3 литра в течение 3-5 с для вдоха этого воздуха человеком и который мог бы использоваться в транспорте, на прогулке, во время тренировки, при ходьбе, во время пассивного отдыха (в кинотеатре, театре, дома и т.д.).A portable aero ionizer is needed that would have a sufficiently large productivity, for example, would generate air ions in an air volume of 2-3 liters for 3-5 s for a person to inhale this air and which could be used in transport, on a walk, during training, when walking, during passive rest (in a cinema, theater, home, etc.).

Ближайшим аналогом изобретения является аэроионизатор по А.С. 1138173 А 61 N 1/44, Аэроионизатор, опубл. 07.02.1985, БИ №5, содержащий корпус, пьезоэлектрический трансформатор, схему возбуждения, источник питания, выключатель питания, ионообразующий электрод, съемную ионизационную камеру, входные отверстия, выходное отверстие, дополнительный ускоряющий электрод.The closest analogue of the invention is the aeroionizer according to A.S. 1138173 A 61 N 1/44, Aeroionizer, publ. 02/07/1985, BI No. 5, comprising a housing, a piezoelectric transformer, an excitation circuit, a power source, a power switch, an ion-forming electrode, a removable ionization chamber, inlets, an outlet, an additional accelerating electrode.

Недостатком известного устройства является то, что он не обеспечивает необходимый объем аэроионизированного воздуха и не обеспечивает очистку воздуха от частиц пыли и микробов, находящихся во взвешенном состоянии в окружающем воздухе. Кроме того, к числу существенных недостатков относится и такой, как наличие большого количества положительных аэроионов при ионизации воздуха.A disadvantage of the known device is that it does not provide the necessary amount of aeroionized air and does not provide air purification from dust particles and microbes in suspension in ambient air. In addition, one of the significant disadvantages is such as the presence of a large number of positive aeroions during ionization of the air.

Известно, что только отрицательные аэроионы являются полезными для человека, положительные же аэроионы в отдельных случаях могут угнетать протекание обмена веществ в организме. Этот факт экспериментально проверялся и история этих исследований подробно описана в книге Чижевского А.Л. "Аэроионизация в народном хозяйстве" - М.: Стройиздат, 1960 г., стр. 45, 53-55, 61, 160-161, 171. Многими исследователями подтвержден факт вредного влияния на здоровье положительных аэроионов.It is known that only negative air ions are useful for humans, while positive air ions in some cases can inhibit the flow of metabolism in the body. This fact was experimentally verified and the history of these studies is described in detail in the book of A. Chizhevsky. "Aeroionization in the national economy" - M .: Stroyizdat, 1960, pp. 45, 53-55, 61, 160-161, 171. Many researchers have confirmed the fact that positive aeroions have a harmful effect on health.

Технический результат: увеличение концентрации отрицательных аэроионов в ионизированном воздухе и улучшение качества его очистки.Effect: increase the concentration of negative air ions in ionized air and improve the quality of its cleaning.

Это достигается тем, что в аэроионизатор, содержащий корпус, входные отверстия, выходное отверстие, источник питания, соединенный через выключатель питания, схему возбуждения, высоковольтный трансформатор, выпрямитель с ионообразующим электродом, дополнительно введены цилиндрический кожух, воздушный фильтр, вентилятор, состоящий из электродвигателя и лопастей, элемент регулировки, блок регулировки скорости вращения вентилятора, сепаратор аэроионов и трубка, причем цилиндрический кожух размещается внутри корпуса между входными и выходными отверстиями, воздушный фильтр укреплен в зоне расположения входных отверстий, а внутри кожуха укреплены вентилятор, ионизирующий электрод и сепаратор аэроионов; трубка соединяет сепаратор аэроионов с внутренней областью цилиндрического кожуха в месте расположения электродвигателя, при этом сепаратор ионов выполнен в виде полой металлической поверхности с выпуклой перфорированной стороной, обращенной к ионизирующему электроду.This is achieved by the fact that a cylindrical casing, an air filter, a fan, consisting of an electric motor and an electric motor, are additionally introduced into the aeroionizer, which contains a housing, inlets, an outlet, a power source connected via a power switch, an excitation circuit, a high-voltage transformer, a rectifier with an ion-forming electrode. blades, an adjustment element, a fan rotation speed adjustment unit, an air ion separator and a tube, the cylindrical casing being located inside the housing between the input and output dnymi holes, an air filter fastened in inlets location zone inside the casing and fastened fan, the ionization electrode and separator ions; the tube connects the air ion separator with the inner region of the cylindrical casing at the location of the electric motor, while the ion separator is made in the form of a hollow metal surface with a convex perforated side facing the ionizing electrode.

Существенным отличием и преимуществом данной конструкции аэроионизатора являются его небольшие размеры, наличие воздушного фильтра, повышающего чистоту ионизируемого воздуха, наличие сепаратора аэроионов, позволяющего исключить появление положительных аэроионов в ионизированном воздухе на выходе аэроионизатора, а использование эффекта Бернулли для увеличения количества отрицательных аэроионов делает конструкцию аэроионизатора отличной от всех известных конструкций.A significant difference and advantage of this design of the air ionizer is its small size, the presence of an air filter that increases the purity of ionized air, the presence of an air ion separator, which eliminates the appearance of positive air ions in the ionized air at the outlet of the air ionizer, and the use of the Bernoulli effect to increase the number of negative air ions makes the air ionizer design excellent from all known designs.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство.Figure 1 shows the proposed device.

Устройство содержит корпус 1 с входными отверстиями 8 и выходным отверстием 9, цилиндрический кожух 10, воздушный фильтр 11, источник питания 4, выключатель питания 5, элемент регулировки 17 скорости вращения вентилятора, блок 18 регулировки скорости вращения вентилятора, ионообразующий электрод 6, схему возбуждения 3, высоковольтный трансформатор 2, выпрямитель 7, вентилятор 12, состоящий из электродвигателя 14 и лопастей 13, сепаратор аэроионов 15 и трубку 16.The device comprises a housing 1 with inlets 8 and an outlet 9, a cylindrical casing 10, an air filter 11, a power supply 4, a power switch 5, a fan rotation speed adjustment element 17, a fan rotation speed adjustment unit 18, an ion forming electrode 6, an excitation circuit 3 , a high-voltage transformer 2, a rectifier 7, a fan 12, consisting of an electric motor 14 and blades 13, an air ion separator 15 and a tube 16.

На фиг.2 изображены варианты конструктивного исполнения сепаратора аэроионов.Figure 2 shows the options for the design of the separator air ions.

Пример осуществления.An example implementation.

Корпус 1 берется в руку и выходное отверстие 9 подносится к носу или ко рту, включается источник питания 4 выключателем 5. При этом начинает работать схема возбуждения 3 (автогенератор), соединенная с высоковольтным трансформатором 2. Высоковольтное напряжение с трансформатора 2 подается через выпрямитель 7 на ионообразующий электрод 6 (игольчатый электрод) с отрицательным знаком. Высоковольтное отрицательное напряжение с выпрямителя 7 поступает также на сепаратор 15 аэроионов, выполненный в виде полой металлической поверхности, перфорированной с одной стороны, обращенной вовнутрь цилиндрического кожуха по направлению к ионизирующему электроду 6. Поверхность сепаратора перфорирована отверстиями диаметром 0,2-0,3 мм с шагом перфорации 1-2 мм. У основания сепаратора аэроионов 15 закреплена одним концом трубка 16 с диаметром 2,5-3 мм. Другим концом трубка 16 укреплена внутри цилиндрического кожуха 10 между внутренней стенкой кожуха 10 и внешней поверхностью электродвигателя 14, причем ее конец изогнут и направлен по направлению движения прокачиваемого вентилятором 12 воздуха. Одновременно выключателем 5 через элемент регулировки 17 и блок регулировки скорости вращения вентилятора 18 к источнику питания 4 подключается электродвигатель 14; вентилятор 12 начинает работать, его лопасти 13 начинают вращаться. С помощью элемента 17 и блока 18 изменяется скорость вращения электродвигателя 14. При вращении электродвигателя 14 и лопастей 13 создается направленный поток воздуха в цилиндрическом кожухе 10, расположенном между входными отверстиями 8 и выходным отверстием 9. Воздух засасывается через входные отверстия 8, при этом он проходит вначале через воздушный фильтр 11 и очищается от взвешенных частиц пыли, микробов, дыма. Далее очищенный воздух проходит между внутренней поверхностью кожуха 10 и корпусом электродвигателя 12, при этом скорость воздушного потока в этом месте увеличивается за счет сужения воздушного потока и давление воздуха падает. В месте сужения воздушного потока располагается изогнутый конец трубки 16. За счет увеличения скорости воздуха и уменьшения его давления в этом месте в соответствии с законом Бернулли осуществляется подсос воздуха из трубки 16. Воздушный поток за счет вращения лопастей 13 вентилятора 12 поступает в зону действия ионообразующего электрода 6, где ионизируется. Высоковольтное напряжение отрицательного знака поступает на ионообразующий электрод 6, у острия которого осуществляется ионизация молекул газов воздуха. При этом образуются как отрицательные аэроионы, так и положительные.The housing 1 is taken in hand and the outlet 9 is brought to the nose or mouth, the power supply 4 is turned on by the switch 5. In this case, the excitation circuit 3 (self-oscillator) starts to work, connected to the high-voltage transformer 2. The high-voltage voltage from the transformer 2 is supplied through the rectifier 7 to ion-forming electrode 6 (needle electrode) with a negative sign. The high-voltage negative voltage from the rectifier 7 also enters the separator 15 aeroions, made in the form of a hollow metal surface perforated on one side, facing the inside of the cylindrical casing towards the ionizing electrode 6. The surface of the separator is perforated with holes with a diameter of 0.2-0.3 mm s perforation pitch 1-2 mm. At the base of the aeroion separator 15, a tube 16 with a diameter of 2.5-3 mm is fixed at one end. At the other end, the tube 16 is fixed inside the cylindrical casing 10 between the inner wall of the casing 10 and the outer surface of the motor 14, and its end is bent and directed in the direction of movement of the air pumped by the fan 12. At the same time, the switch 5 through the adjustment element 17 and the unit for adjusting the speed of rotation of the fan 18 to the power source 4 is connected to the motor 14; the fan 12 starts to work, its blades 13 begin to rotate. Using the element 17 and the block 18, the rotational speed of the electric motor 14 is changed. When the electric motor 14 and the blades 13 are rotated, a directed air flow is created in a cylindrical casing 10 located between the inlet openings 8 and the outlet 9. The air is sucked in through the inlet 8, while it passes first through the air filter 11 and is cleaned of suspended particles of dust, germs, smoke. Further, the cleaned air passes between the inner surface of the casing 10 and the casing of the electric motor 12, while the air velocity in this place increases due to the narrowing of the air flow and the air pressure drops. The curved end of the tube 16 is located at the point of narrowing of the air flow. Due to the increase in air velocity and its pressure decrease, air is sucked from the tube 16 in accordance with Bernoulli’s law. Air flow due to the rotation of the blades 13 of the fan 12 enters the zone of action of the ion-forming electrode 6, where it is ionized. A negative voltage high voltage is supplied to an ion-forming electrode 6, at the tip of which ionization of air gas molecules takes place. In this case, both negative air ions and positive ones are formed.

Экспериментальными работами доказано, что только отрицательные аэроионы являются полезными для человека. Поэтому для исключения в потоке выходящего воздуха положительных аэроионов на пути воздушного аэроионизированного потока устанавливается сепаратор 15 аэроионов, подключенный к отрицательному полюсу выпрямителя 7. Положительные аэроионы притягиваются внешней поверхностью сепаратора 15 и рекомбинируют, т.е. захватывают электроны, в результате чего образуются нейтральные молекулы воздуха. За счет всасывающего эффекта в трубке 16, соединенной с основанием сепаратора 15, внутри сепаратора создается разрежение и через перфорированные отверстия осуществляется подсос воздуха с внешней поверхности сепаратора 15. Это обеспечивается за счет разности давлений воздуха в зоне расположения электродвигателя 14 и в зоне расположения сепаратора 15 аэроионов из-за разности скоростей воздушного потока. Отрицательные аэроионы не рекомбинируют на поверхности сепаратора 15 и проходят в выходное отверстие 9. Воздушный поток, создаваемый вращением лопастей 13 вентилятора 12, таким образом разделяется в сепараторе: отрицательно аэроионизированный поток проходит наружу, а положительные аэроионы рекомбинируют, захватывая электрон, становятся нейтральными на поверхности сепаратора и засасываются во внутреннюю полость сепаратора 15, откуда по трубке 16 поступают вовнутрь цилиндрического кожуха 10, смешиваются с очищенным воздухом и поступают в зону аэроионизации электрода 6. Это позволяет увеличить количество отрицательных аэроионов в ионизируемом воздухе. Для работы сепаратора аэроионов 15 необходимо, чтобы внешний диаметр сепаратора был меньше, чем диаметр корпуса электродвигателя 14, чтобы создавалась разность давлений, обеспечивающая подсос воздуха из внутренней полости сепаратора 15 по трубке 16. Сепаратор ионов выполняется в виде полой металлической поверхности и может быть реализован различным образом. Это может быть сферическая поверхность, полусфера с основанием, конус с основанием, каплевидная поверхность с основанием. Основание может быть плоским или вогнутым в направлении внешней перфорированной поверхности ионизирующего электрода.Experimental work has shown that only negative air ions are beneficial to humans. Therefore, in order to exclude positive aero ions in the exhaust air stream, an aero ionizer separator 15 is installed in the path of the aero ionized air stream, connected to the negative pole of the rectifier 7. Positive aero ions are attracted by the outer surface of the separator 15 and recombine, i.e. trapping electrons, resulting in the formation of neutral molecules of air. Due to the suction effect in the tube 16 connected to the base of the separator 15, a vacuum is created inside the separator and air is sucked from the outer surface of the separator 15 through the perforated holes. This is due to the difference in air pressure in the area where the electric motor 14 is located and in the area where the separator 15 is located due to air velocity difference. Negative air ions do not recombine on the surface of the separator 15 and pass into the outlet 9. The air flow generated by the rotation of the blades 13 of the fan 12 is thus separated in the separator: the negative air ionized stream flows outward, and positive air ions recombine, capturing the electron, become neutral on the surface of the separator and are sucked into the internal cavity of the separator 15, from where they enter the cylindrical casing 10 through a tube 16, mix with purified air and enter well, an aeroionization of the electrode 6. This allows you to increase the number of negative aeroions in ionized air. For the operation of the aeroion separator 15, it is necessary that the outer diameter of the separator be smaller than the diameter of the electric motor casing 14, so that a pressure difference is created that provides air intake from the inner cavity of the separator 15 through the tube 16. The ion separator is made in the form of a hollow metal surface and can be implemented in various way. It can be a spherical surface, a hemisphere with a base, a cone with a base, a drop-shaped surface with a base. The base may be flat or concave in the direction of the outer perforated surface of the ionizing electrode.

Таким образом обеспечивается очистка воздуха от пыли, микробов, частиц дыма за счет воздушного фильтра и разделение (сепарация) положительных и отрицательных аэроионов, при этом в выходящем потоке воздуха содержатся только отрицательные аэроионы, создающие лечебный эффект.This ensures that the air is cleaned of dust, germs, smoke particles due to the air filter and separation (separation) of positive and negative air ions, while in the exhaust air stream contains only negative air ions that create a therapeutic effect.

Технический эффект заключается в том, что предлагаемый ионизатор является портативным и автономным по источнику электропитания, что создает возможность его использования в любых условиях.The technical effect is that the proposed ionizer is portable and autonomous in terms of power supply, which makes it possible to use it in any conditions.

Экономический эффект заключается в том, что сохранение здоровья позволяет исключить расходы, связанные с неработоспособностью человека (лекарства, оплата больничного листа и т.д.)The economic effect lies in the fact that maintaining health eliminates the costs associated with a person’s inability to work (medicines, sick leave, etc.)

Предварительные экономические расчеты показали, что при серийном производстве стоимость аэроионизатора составит не более 700 руб. Годовая экономическая эффективность на одно устройство вычисляется с учетом расходов на лекарства, сокращением времени пребывания на больничном листе, улучшения самочувствия человека при проведении профилактического воздействия и составит не менее 950 рублей в год.Preliminary economic calculations showed that in mass production, the cost of an air ionizer will be no more than 700 rubles. The annual economic efficiency per device is calculated taking into account the cost of drugs, reducing the time spent on the sick leave, improving the well-being of a person during preventive measures and will be at least 950 rubles per year.

Прибор может найти широкое применение для профилактики и лечения заболеваний различной этиологии.The device can be widely used for the prevention and treatment of diseases of various etiologies.

Claims

A portable aero ionizer comprising a housing, inlets, an outlet, a power source, a power switch, an excitation circuit, a high voltage transformer, a rectifier with an ion-forming electrode, characterized in that a cylindrical casing, an air filter, a fan, consisting of an electric motor and blades are additionally introduced into it , an adjustment element and a fan rotation speed adjustment unit, an air ion separator and a tube, the cylindrical casing being located inside the housing between the input and output holes, the air filter is fixed in the area of the inlet openings, and inside the casing there is a fan, an ionizing electrode and an air ion separator, the tube connects the air ion separator with the inner region of the cylindrical casing at the location of the electric motor, and the ion separator is made in the form of a hollow metal surface with a convex perforated side facing the ionizing electrode.