WO2020144412A1 - Dispositif de génération de particules ionisées amélioré - Google Patents

Dispositif de génération de particules ionisées amélioré Download PDF

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electrically conductive
front face
sheath
ionized particles
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Inventor
Pierre GUITTON
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Teqoya
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T23/00—Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere

Definitions

  • this electrically conductive structure being in the vicinity of the tip of the rod of an electrically conductive material, a leakage current is established between the tip and the structure.
  • These leakage currents represent losses of ion emission and thus limit the performance of the device.
  • they increase the local density of electrons in the plasma, which induces a higher emission of ozone.
  • the structure is electrically connected to the earth of the device.
  • FIG. 1 is a three-dimensional view of a front face of a device according to the invention.
  • the device 1 for generating ionized particles according to the invention comprises a structure 20 made in part with an electrically conductive material.
  • this structure 20 is shown in dotted lines to indicate that it is arranged at the rear of the front face 3.
  • the structure 20 is shown here in the form of a grid.
  • the structure 20 is connected to a ground 25 of the device 1 for generating ionized particles according to the invention.
  • the structure 20, according to a first embodiment, is shown in FIG. 3.
  • This mode relates to a device comprising nine emitters of ionized particles like the one which has just been described.
  • the structure 20 is made up of several segments S1 to S10 surrounding the nine mouths E1 to E9 shown in FIG. 3.
  • a second embodiment of the structure 20 is shown in Figure 4 relating to a device 1 for generating ionized particles according to the invention having four emitters of ionized particles.
  • the segments S11 to S15 forming the structure 20 according to this embodiment do not surround the mouths E11 to E14 arranged side by side in a straight line but they are placed in the vicinity of these on either side mouthpieces E11 to E14.
  • All the segments forming the structure 20 are brought to the potential of the mass 25. This is provided by an electrical connection 70, shown in dotted lines in FIG. 4, connecting them to the mass 25. These segments are of elongated shape, of which the transverse dimension "t" is much less than the diameter "D" of the mouth. This is shown in Figure 3 relative to S1 and E1 respectively. It is also possible that the network of segments forming the structure 20 is continuous, that is to say made up in one piece, the adjacent segments two by two having come in one piece.
  • FIG. 5b illustrates the fact that the structure 20 is glued to the internal face of the front face 3.
  • the structure 20 is arranged in a groove made on the internal face of the front face 3, which provides a certain protection to this structure 20.
  • the structure 20 of the device 1 for generating ionized particles according to the invention comprises a core 200 of electrically conductive material having here a rectangular section.
  • the structure 20 of the device 1 for generating ionized particles according to the invention further comprises a sheath 21 surrounding or coating the core 200.
  • the sheath 21 is made of a material which is weakly electrically conductive having a predetermined electrical resistance Rb, such as a polymeric material.
  • a thickness of the core 200 is of the order of 0.2 mm and a thickness of the sheath 21 is of the order of 0.05 to 0.2 mm.
  • the structure 20 is placed in abutment and in contact on the internal face of the front face 3, the sheath 21 being interposed between the front face 3 and the core 200 of the structure 20 of the device 1 for generating ionized particles according to the invention.
  • the front face 3 has an electrical resistance Ra which, added to that Rb of the sheath 21, is low enough to discharge, through the sheath and the front face, the charges accumulating on the external face of the front face 3.
  • the resistance Rb of the sheath 21 is high enough to block, or at least drastically reduce, any surface currents present on the internal face of the front face 3 and whose origin is leakage currents induced by the passage of ionized particles emitted by the emitter of ionized particles and passing without resistance through gaps at level d 'a junction between the frustoconical mouth 30 and the front face 3 because the ionized particles themselves provide the air with a high electrical conductivity allowing the generation of such leakage currents.
  • the structure 20 of the device 1 for generating ionized particles according to the invention is arranged in a groove formed on the internal face of the front face 3 and has a core 200 of electrically conductive material here having a rectangular section. Due to the arrangement in a groove, the core 200 is in direct contact with said front face 3.
  • the structure 20 of the device 1 for generating ionized particles according to the invention further comprises a protective strip 22 covering the groove so as to confine the core 200 completely within said groove.
  • the strip 22, like the preceding sheath 21 or 23, is made of a material which is weakly electrically conductive having a predetermined electrical resistance Rb or also insulating, such as a polymeric material.
  • the role of the strip 22 is to only block, or at least drastically reduce, any surface currents present on the internal face of the front face 3.
  • the strip 22 is a layer of varnish having adequate electrical resistivity characteristics to fulfill this role.
  • the core 201 is of circular section in direct contact with the front face 3 and covered with a protection 24 which is made of a material similar to that of the strip 22 previously described.
  • the section of the core 201 is rectangular like that of the core 200 or of any shape.
  • FIG 11 another alternative embodiment is illustrated where the core 200 is still positioned in a groove formed on the internal face of the front face 3 but the protective strip 220 blocks the throat so as to confine the core 200 completely within said groove while being flush with the internal face of the front face.
  • the resistivity Ra of the front face 3 is of the order of 10 3 to 10 18 Ohms-meter.
  • the resistivity Rb of the sheath 21, 23 or of the strip 22,220 or of the protection 24 is of the order of 10 15 to 10 25 Ohms-meter.
  • the structure 20 makes it possible to produce in a simple manner devicel for generating ionized particles according to the invention having a rounded appearance with curved shapes which gives them pleasure and an attraction for users (see Figure 6).

Landscapes

  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

Le dispositif de génération de particules ionisées à partir d'un plasma comporte une face avant de rayonnement sur laquelle est disposée au moins une embouchure (E1..E9) d'un émetteur de particules comprenant une gaine située dans le prolongement de ladite embouchure, une tige constituée par un matériau électriquement conducteur, insérée dans ladite gaine, tige présentant au niveau de l'embouchure une pointe portée à une tension, ladite tension étant élaborée par un circuit de haute tension, le dispositif comportant en outre une structure (20) électriquement conductrice située au niveau de la face avant, la structure (20) comportant une âme en un matériau électriquement conducteur et un élément de protection, en un matériau faiblement conducteur électriquement ou isolant, recouvrant en partie l'âme.

Description

DISPOSITIF DE GENERATION DE PARTICULES IONISEES AMELIORE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[0001] L’invention concerne un dispositif de génération de particules ionisées à partir d’un plasma, dispositif présentant une face de rayonnement sur laquelle est disposée au moins une embouchure d'un émetteur de particules formé d'une gaine portée à une première tension située dans le prolongement de l’embouchure, d'une tige constituée par un matériau électriquement conducteur, insérée dans ladite gaine, tige présentant au niveau de l'embouchure une pointe portée à une tension d'une deuxième polarité, les tensions étant élaborées par un circuit de haute tension.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0002] Il est bien connu que la présence d'ions, de préférence des ions négatifs, tels que celui de l’oxygène négatif (O2 ) apporte une contribution à la dépollution de l’air. Dans l’environnement normal d'une agglomération urbaine, une concentration de tels ions est généralement inférieure à celle des environnements naturels et dans tous les cas insuffisantes pour dépolluer significativement l’air. Afin de pallier cet inconvénient, des dispositifs permettant de créer de manière artificielle ces ions négatifs ont été élaborés et se trouvent actuellement dans le commerce. Par exemple, le document FR 2 722 923 décrit un tel dispositif qui a la faculté de créer des ions sans générer de l’ozone ou des oxydes d’azote en quantité mesurable.
[0003] Dans ce document, la création des ions négatifs s'obtient par la formation d'un plasma naissant à partir d’une pointe portée à une haute tension. Bien que fonctionnel, ce dispositif connu n’assure pas toujours une création d’ions d’une façon constante, si bien qu’une répétabilité de la performance du dispositif n’a pas pu être obtenue lors de sa fabrication. Il a, de plus, été noté une forte sensibilité du dispositif aux matériaux le constituant. [0004] Le document WO 2017/093630 propose, à cette fin, un dispositif générateur de particules ionisées permettant de générer de façon plus stable et plus sûre des ions, à partir d’un plasma. Pour cela, le dispositif de génération de particules ionisées décrit comporte une structure électriquement conductrice située au niveau de la face avant du dispositif. Toutefois, à l’usage, cette structure électriquement conductrice étant au voisinage de la pointe de la tige en un matériau électriquement conducteur, un courant de fuite s’établit entre la pointe et la structure. Ces courants de fuite représentent des pertes d'émission d’ions et limitent ainsi les performances du dispositif. D’autre part, ils augmentent la densité locale en électrons dans le plasma, qui induit une plus forte émission d’ozone.
EXPOSE DE L’INVENTION
[0005] Un but de l’invention est de fournir un dispositif générateur de particules ionisées qui ne présente pas les inconvénients précédents.
[0006]A cette fin, il est prévu, selon l’invention, un dispositif de génération de particules ionisées à partir d'un plasma, dispositif comportant une face de rayonnement sur laquelle est disposée au moins une embouchure d'un émetteur de particules comprenant une gaine située dans le prolongement de ladite embouchure, une tige constituée par un matériau électriquement conducteur, insérée dans ladite gaine, tige présentant au niveau de l'embouchure une pointe portée à une tension, ladite tension étant élaborée par un circuit de haute tension, le dispositif comportant en outre une structure électriquement conductrice située au niveau de la face avant, la structure comportant une âme en un matériau électriquement conducteur et un élément de protection, en un matériau faiblement conducteur électriquement ou isolant, recouvrant en partie l’âme.
[0007]Avantageusement, mais facultativement, le dispositif générateur de particules ionisées selon l’invention présente au moins l’une des caractéristiques techniques suivantes : l’élément de protection est une gaine entourant ou englobant l’âme ; - l’élément de protection est une bande de protection recouvrant en partie l’âme ;
- la structure est électriquement connectée à la masse du dispositif ; et,
- ladite structure est disposée dans des gorges ménagées sur la face avant.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0008] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention. Aux dessins annexés :
- la figure 1 est une vue tridimensionnelle d’une face avant d’un dispositif selon l’invention ;
- la figure 2 est une vue de côté d’un émetteur de particules ionisées du dispositif selon l’invention ;
- la figure 3 est une vue arrière de la face avant de la figure 1 illustrant une première configuration de la structure ;
- la figure 4 est une vue arrière de la face avant illustrant une deuxième configuration de la structure ;
- la figure 5 montre des variantes de réalisation de la face avant du dispositif selon l’invention ;
- la figure 6 est une vue tridimensionnelle d’un autre mode de réalisation du dispositif de l’invention ;
- les figures 7 et 8 sont des vues en détail selon Vil et VIII illustrant la structure selon deux modes de réalisation ; et,
- les figures 9 à 11 sont des vues de détail de variantes de réalisations des modes de réalisation des figures 7 et 8.
[0009] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION
[0010] En référence à la figure 1 , le dispositif de génération de particules ionisées selon l’invention est repéré par la référence 1. Les éléments de ce dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention sont placés dans un boîtier comportant une face avant 3 de rayonnement, dite face de génération d’ions. Sur cette face avant 3, différentes ouvertures 5, 6, 7, 8, 9, 10 11 , 12 et 13 sont ménagées. C’est par ces ouvertures qu’un flux de particules ionisées est diffusé à l’extérieur. Pour cela, ces ouvertures communiquent avec une embouchure d’un émetteur de particules dont le détail est représenté à la figure 2. En pratique, les dispositifs de génération de particules ionisées selon l’invention comportent entre quatre et vingt-quatre émetteurs de particules.
[0011] Le dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention comporte une structure 20 faite en partie avec un matériau électriquement conducteur. Sur la figure 1 , cette structure 20 est montrée en pointillé pour indiquer qu’elle est disposée à l’arrière de la face avant 3. La structure 20 se présente ici sous la forme d’une grille. De plus, la structure 20 est connectée à une masse 25 du dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention.
[0012] La figure 2 illustre en vue de profil un émetteur de particules ionisées pour le dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention. Cet émetteur est affecté à l’une 10 des ouvertures 5 à 13 de la face avant 3. Bien entendu, à chaque ouverture 5 à 13 est affecté un émetteur de particules ionisées similaire. L’émetteur de la figure 2 comprend une embouchure 30 de forme tronconique qui se raccorde à un tube 35 formant une gaine dans laquelle est disposée une tige 38 réalisée en un matériau électriquement conducteur. Cette tige 38 se termine, au niveau d’une première extrémité, en une pointe 39 au niveau de l’embouchure 30 et est connectée électriquement par une seconde extrémité à une plaque 42 portée à une tension négative engendrée par un générateur haute tension 45. La tension fournie a une valeur telle à créer un effet corona.
[0013] L’émetteur de particules ionisées comprend en outre une plaque 50 munie d’un passage pour entourer la gaine 35 et qui est portée à une tension positive du générateur 45. Cette plaque 50 est reliée aussi à la masse 25 et est donc au potentiel de la masse 25. Il est prévu aussi un plan de sortie 55 se situant à l’embouchure 30. La structure 20 est placée sur la face interne de la face avant 3. Cette structure 20 peut être placée en sandwich entre cette face interne et le plan de sortie 55. Il va de soi que les plaques 42 et 50 peuvent être communes à tous les émetteurs que comporte le dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention. Il peut en être de même pour le plan de sortie 55. [0014] En variante, le plan de sortie et la face avant sont combinés de sorte que la structure est alors intégrée dans la matière du boîtier du dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention. Des plots d’assemblage tel que le plot 60 peuvent être prévus pour réaliser un maintien des différents éléments de l’émetteur de particules ionisées contre la face avant 3. [0015] Selon une autre variante, ces plots peuvent être utilisés pour fixer la structure 20.
[0016] La structure 20, selon un premier mode de réalisation, est montrée à la figure 3. Ce mode est relatif à un dispositif comportant neuf émetteurs de particules ionisées comme celui qui vient d’être décrit. Ici, la structure 20 se compose de plusieurs segments S1 à S10 entourant les neuf embouchures E1 à E9 représentées sur la figure 3.
[0017] Un deuxième mode de réalisation de la structure 20 est montré à la figure 4 relative à un dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention possédant quatre émetteurs à particules ionisées. Dans ce cas, les segments S11 à S15 formant la structure 20 selon ce mode de réalisation n’entourent pas les embouchures E11 à E14 disposées côte à côte en ligne droite mais ils sont placés au voisinage de celles-ci de part et d’autre des embouchures E11 à E14.
[0018]Tous les segments formant la structure 20 sont portés au potentiel de la masse 25. Ceci est assuré par une connexion électrique 70, montrée en pointillé sur la figure 4, les reliant à la masse 25. Ces segments sont de forme allongée dont la dimension transversale « t » est bien inférieure au diamètre « D » de l’embouchure. Ceci est montré à la figure 3 relativement à S1 et E1 respectivement. [0019] Il est possible aussi que le réseau des segments formant la structure 20 soit continu, c’est-à-dire constitué d’un seul tenant, les segments adjacents deux à deux étant venus de matière.
[0020]A la figure 5, sont illustrées des variantes de disposition de la structure 20 sur la face avant 3 du dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention. La figure 5a montre la face avant 3, les figures 5b et 5c montrent la vue en coupe de la plaque avant 3 selon la ligne AA’.
[0021] La figure 5b illustre le fait que la structure 20 est collée sur la face interne de la face avant 3.
[0022]A la figure 5c, la structure 20 est disposée dans une gorge pratiquée sur la face interne de la face avant 3, ce qui apporte une certaine protection à cette structure 20.
[0023] Nous allons décrire maintenant plus en détails la constitution de la structure 20 d’un dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention en référence aux figures 7 à 10.
[0024] Dans un premier mode de réalisation illustré à la figure 7, la structure 20 du dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention comporte une âme 200 en matériau électriquement conducteur présentant ici une section rectangulaire. La structure 20 du dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention comporte en outre une gaine 21 entourant ou enrobant l’âme 200. La gaine 21 est réalisée en un matériau qui est faiblement conducteur électriquement présentant une résistance électrique prédéterminée Rb, comme un matériau polymère. Par exemple, une épaisseur de l’âme 200 est de l’ordre de 0.2 mm et une épaisseur de la gaine 21 est de l’ordre de 0.05 à 0.2 mm.
[0025] Comme illustrée à la figure 7, la structure 20 est placée en appui et en contact sur la face interne de la face avant 3, la gaine 21 étant interposée entre la face avant 3 et l’âme 200 de la structure 20 du dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention. En fonctionnement, la face avant 3 présente une résistance électrique Ra qui, additionnée à celle Rb de la gaine 21 , est suffisamment faible pour décharger, à travers la gaine et la face avant, les charges s’accumulant sur la face externe de la face avant 3. Et la résistance Rb de la gaine 21 est suffisamment élevée pour bloquer, ou du moins de réduire drastiquement, les éventuels courants surfaciques présents sur la face interne de la face avant 3 et dont l’origine est des courants de fuites induits par le passage de particules ionisées émises par l’émetteur de particules ionisées et passant sans résistance à travers des brèches au niveau d’une jonction entre l’embouchure 30 tronconique et la face avant 3 du fait que les particules ionisées elles-mêmes assurent à l'air une grande conductivité électrique permettant la génération de tels courants de fuite.
[0026] Une variante de réalisation de ce premier mode de réalisation est illustrée à la figure 9. Dans cette variante, la différence avec le premier mode de réalisation est que l’âme 201 est de section circulaire, la gaine 23 entourant ou enrobant l’âme 201 de la même manière que précédemment. Le fonctionnement du dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention est inchangé. En variante, la section de l’âme 200 ou 201 est de forme quelconque.
[0027] Dans un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 8, la structure 20 du dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention est disposée dans une gorge pratiquée sur la face interne de la face avant 3 et comporte une âme 200 en matériau électriquement conducteur présentant ici une section rectangulaire. Du fait de la disposition dans une gorge, l’âme 200 est en contact direct avec ladite face avant 3. La structure 20 du dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention comporte en outre une bande 22 de protection recouvrant la gorge de sorte à confiner l’âme 200 complètement au sein de ladite gorge. La bande 22, comme la gaine 21 ou 23 précédente, est réalisée en un matériau qui est faiblement conducteur électriquement présentant une résistance électrique prédéterminée Rb ou encore isolant, comme un matériau polymère. Ici, le rôle de la bande 22 est de seulement bloquer, ou du moins de réduire drastiquement, les éventuels courants surfaciques présents sur la face interne de la face avant 3. Selon une réalisation de la bande 22, cette dernière est une couche de vernis présentant des caractéristiques de résistivité électrique adéquates pour remplir ce rôle. [0028] En figure 10, une variante de réalisation est illustrée où l’âme 201 est de section circulaire en contact direct avec la face avant 3 et recouverte d’une protection 24 qui est en un matériau similaire à celui de la bande 22 précédemment décrite. En variante, la section de l’âme 201 est rectangulaire comme celle de l’âme 200 ou de forme quelconque.
[0029] En figure 11 , une autre variante de réalisation est illustré où l’âme 200 est toujours positionnée dans une gorge pratiquée sur la face interne de la face avant 3 mais la bande 220 de protection bouche la gorge de sorte à confiner l’âme 200 complètement au sein de ladite gorge tout en étant affleurante au niveau de la face interne de la face avant.
[0030] Par exemple, la résistivité Ra de la face avant 3 est de l’ordre de 103 à 1018 Ohms-mètre. La résistivité Rb de la gaine 21 ,23 ou de la bande 22,220 ou de la protection 24 est de l’ordre de 1015 à 1025 Ohms-mètre.
[0031] Il a été mesuré qu’avec une structure 20 ne comportant que la seule âme 200,201 , telle que celle du dispositif du document WO 2017/093630, en forte intensité, seul un tiers à la moitié des particules ionisées émises par la pointe 39 était diffusée dans l’air, le reste élaborant les courants de fuite précédemment mentionnés, tout en augmentant de manière importante la génération d’ozone. Avec un dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention tel que précédemment décrit, 80 à 90% des particules ionisées émises par la pointe 39 sont diffusées dans l’air, pour une même forte intensité. Il est à noter que l'émission d'ozone est liée d'une part au champ électrique, d'autre part à la densité volumique en électrons dans l'air, la présence de courants de fuite augmente la densité électronique et favorise ainsi la génération d'ozone.
[0032] Selon les modes de réalisations, la structure 20 du dispositif 1 de génération de particules ionisées selon l’invention peut être réalisée selon les techniques de circuit imprimé ou être réalisée par un dépôt d’un matériau conducteur tel qu’un métal ou une couche en matière graphitée.
[0033] La structure 20 permet de réaliser de façon simple des dispositifl de génération de particules ionisées selon l’invention ayant un aspect arrondi avec des formes courbées ce qui leur apporte de l’agrément et un attrait pour les utilisateurs (voir la figure 6).
[0034] On notera que par l’inversion des polarités du générateur 45, il sera possible de produire des ions positifs.
[0035] Bien entendu, il est possible d’apporter à l’invention de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de celle-ci.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de génération de particules ionisées à partir d'un plasma, dispositif comportant une face de rayonnement (3) sur laquelle est disposée au moins une embouchure (30,E1..E14) d'un émetteur de particules comprenant une gaine (35) située dans le prolongement de ladite embouchure, une tige (38) constituée par un matériau électriquement conducteur, insérée dans ladite gaine (35), tige présentant au niveau de l'embouchure une pointe (39) portée à une tension, ladite tension étant élaborée par un circuit de haute tension (45), le dispositif comportant en outre une structure (20) électriquement conductrice située au niveau de la face avant (3), caractérisé en ce que la structure (20) comporte une âme (200,201 ) en un matériau électriquement conducteur et un élément de protection (21 ,22,23,24), en un matériau faiblement conducteur électriquement ou isolant, recouvrant en partie l’âme.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l’élément de protection est une gaine (21 ,23) entourant ou englobant l’âme.
3. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l’élément de protection est une bande (22) de protection recouvrant en partie l’âme (200).
4. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la structure (20) est électriquement connectée à la masse (25) du dispositif.
5. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ladite structure (20) est disposée dans des gorges ménagées sur la face avant (3).
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