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空气电离器


这个项目, 一个空气电离器 from 1990,显示了如何创建有效和简单的空气电离装置。

关于离子风扇的这种设计的事情是它的极端简单性。通常用于设计这种类型的设备,您希望看到A.C.至D.C.电源供电,该电路通常采用某种电容器二极管升压电路,又产生气密电离所需的极高电压。

没有这个设计,你赢了'发现任何笨拙。这是一种超简单的设计,使用1:100变压器将电源电压提升到其当前值的100倍,因此它将是120x10或240x10,具体取决于您所在的位置!将几个尖峰连接到离子产生的电压。

在此之后添加一个粉丝并将整个块封装在一个小盒子里,你完成了。

注意:该电路在高电流下产生危险的高电压,因此如果您没有资格处理高压系统,请勿创建它。



气室的执行摘要

产生正极和负离子的空气电离设备具有带空气入口和出口通道的壳体,多个间隔开的空气电离电极和高电压源,其将正和负电压施加到单独的电极。风扇产生气流,该气流将离子带出壳体,风扇优选地在电极和出口通道之间,以促进阳性和负离子的混合。

高压电源的高压区域与地面的任何直流路径隔离。然后,电极本身地获取D.C.电压偏压,必要时,其保持正极和负离子的等输出,而不需要使用空气离子传感器和用于该目的的反馈电路。

空气离子发生器的背景

由于各种原因,可以提高房间内的空气的离子含量。例如,高负离子含量清新空气,对呼吸空气的人具有有益的生理效果。通过赋予这种颗粒的电荷来除去灰尘,花粉,烟料等的极性的空气离子。带电粒子静电吸引到墙壁或其他附近表面,并倾向于固定在这种表面上。

空气电离器的一些用法需要产生正极和负离子。最值得注意的是,已经发现,两种类型的离子都是抑制房间内物体上的静电累积。静电电荷吸引相反极性的空气离子,并且吸引离子然后中和静电电荷。

这可以特别是某些工业操作中的价值,例如在制造微芯片或其他小型化电子元件的洁净室中。静电充电的累积吸引了这种产品的污染物,并且也可能直接损坏微芯片等。

一种有利类型的电离装置具有急剧尖的电极,其施加几千伏的高电压,并且其暴露于环境空气。正负高电压施加到单独的电极或交替地施加到同一电极上。

电极尖端附近的所得到的强烈电场将构成气体的附近分子转化为正和负离子。具有与高电压相反的极性的离子被吸引到电极并中和。与高电压相同的极性的离子被电极和彼此排斥并彼此排斥并向外分散到周围的空气中。通过将气流引导通过电极区域并进入房间,通常加速离子的分散。

通常希望产生预定比率为负离子,并且在许多情况下,这些离子将以相等的数量产生。可以最初通过测量带离子检测器的空气流的离子含量来实现这种平衡,并根据需要在一个或多个电极上调节高电压以达到所需的平衡。

正极和负离子产生的初始平衡通常不会在一段时间内持续存在。各种因素,例如电极腐蚀或公用线电压波动,可能导致正离子产生与负离子产生的比率的变化。这可能有一个非常不利的效果。

相对于另一个的过量的离子可以使装置赋予房间中的物体的静电电荷而不是作用以抑制这种电荷。

通过将空气流动路径中的空气离子传感器设置在空气流动路径中来解析该问题,以检测正到负离子的比例的任何变化,通过迄今为止迄今为止。传感器耦合到反馈系统,反馈系统通过根据需要调节电极电压或电极通电周期的持续时间来响应传感器信号的变化,以重新建立正极和负离子产生的原始平衡。

这种离子传感器,反馈组件和电压调节装置基本上加入到电离装置的成本,复杂性和大部分。一种气体离子器,其固有地保持阳性和负离子的平衡产生,而不会产生这种并发症会显然是有利的。

如果设备是抑制物体上的静电电荷而不是产生这种电荷,则气流中的正极和负离子应彻底混合。由于在分离的电极处或在同一电极处的不同时间段,因此不立即满足该条件。

这种混合确实逐渐发生,因为气流远离离子装置,但是它已经需要将离子发生器保持远离物体的距离,以避免使物体对一个极性的不完全混合的离子浓度远离物体。

如果电离器可以更靠近要抑制静电充电的物体,则在许多情况下更方便。本设计旨在克服上面讨论的一个或多个问题。

空气离子器概述

在本设计的一个方面,空气电离装置包括至少一对电极,所述电极间隔开并暴露于环境空气。高电压电源具有电路结,第一高电压产生电路连接在连接和第一电极的第一电极和第二电极之间的第二高电压产生电路。

高压产生电路将相反极性的电压施加到第一和第二电极。包括电极和电路结的高压源的高电压区域和第一和第二高压产生电路与能够导电直流电的任何连接电隔离。

电极固有地获取D.C.如果发生初期不平衡,则保持正极和负离子的平衡输出的偏置电压。

在设计的另一方面,自平衡空气离子器包括具有内腔和间隔开的空气入口和出口通道的壳体。旋转风扇通过外壳产生气流。至少一对间隔开放的空气电离电极设置在壳体中并且与地面绝缘。

高电压电源具有电路结,第一高电压产生电路连接在结处和第一电极的第一电极和第二高电压产生电路之间,连接在连接和第二电极之间。第一和第二高压产生电路至少在任何给定时间至少将相反极性的电压施加到第一和第二电极。

电路接合,电极和第一和第二高压产生电路全部与地面的任何直流导电路径绝缘。

在设计的又一个方面,双极电离装置包括具有内腔室的壳体,至少一个空气入口通道和至少一个空气出口通道。至少一对间隔开的电极设置在壳体中并且暴露于环境空气。

该装置还包括高压供应装置,用于向电极施加高电压,该电极包括正极和负电压,以便在环境空气中产生正极和负离子。风扇通过入口通道将空气绘制到壳体中,并通过出口通道将空气从壳体中引导出来。

风扇位于电极和出口通道之间,并且随着空气流向出口通道行进时,促进正极和负离子的混合。

前进的实践是参考将应用于空气离子电极电极的电压接地,以确保电极在受控预定水平的高压下操作。大多数这样的电离器包括电压升压变压器,并且通常通过将变压器的次级绕组中的一个点直接连接到地面或向电离器供应工作电流的实用电源的中性线来实现。

现在我现在发现这种电离装置通过隔离高压馈电极的高压侧,可以使这种电离装置固定地保持正极和负离子,包括电极,从地面提供了某些其他条件。电极被布置成使从每个电极到其他物体的离子流动路径的导电率近似相等,并且将来自每个电极的漏电流路径引起近似相等。

当通过电极产生特定极性的带电离子时,电极获取相反极性的相同电荷。如果正极和负离子的产生完全相同,则这种所收购电荷在高压电路内互相抵消。由于DC电荷可以从本设计的高压电路流到地,因此在相对于相反极性的离子产生的特定极性的离子产生的任何瞬间降低导致电荷的积累特定的极性。

这产生了一种D.C.电极上的电压偏压,其增加特定极性的离子的产生,并且降低了相反极性的离子的产生,从而重新平衡离子输出。因此,电离装置可以不太复杂,更紧凑,更经济,因为不需要包括空气离子传感器和反馈部件以确保平衡离子输出。

用于制造远离电极区域的远离电极区域的气流的风扇等具有迄今为止在电极之间的位置和离子发生器的进气口的位置放置在电极上游。在本设计的另一个方面,风扇位于电极和离子发生器的出口之间,以加速正极和负离子的混合。这使得电离器能够更靠近静电电荷累积保护的物体。

通过参考优选实施例的以下描述和通过参考附图,可以进一步理解设计和其其他方面和优点。


图1:是D.C.的前视图。根据本发明的本发明优选实施方案的双极空气离子器用于空气离子机



空气离子器的描述

参考图1。附图中的图1和2的图1和图2中的双极电离装置11根据该实施例的双极电离装置11包括在该示例中是便携式矩形盒的中空壳体12。壳体12可以具有各种其他配置中的任何一种,并且在一些情况下可以通过预先存在的结构来定义,其中安装了电离装置的部件。

壳体12具有背壁13,其具有宽的空气入口通道14和具有类似的空气出口通道17的前壁16.烤架18和19,每个具有多个开口区域21,固定到前壁16分别为13,防止人的手指和其他相当大的物体进入壳体12。

通过壳体12的一部分气流路径由位于空气出口通道17后面的壳体的前区域中的圆柱形管道22限定。管道22由壳体前壁16附接并由壳体前壁16支撑。气流24是由具有电动机26的旋转风扇25产生,电动机26定位成与管道22的同轴关系,并且由延伸到管道的蜘蛛臂27支撑。电动机26转动同轴轮毂28,风扇叶片29延伸。

子壳体32包含离子发生器11的电路的部件,其将在下面将描述并且优选地位于气流24的路径之外,子壳体在该实施例中在空气管道22下方。

气流24中的气体的分子由延伸到气流中的多个针状电极34和35的尖尖尖端33的立即附近电离,施加到气流中,并且施加高电压。这种电极34,35通常被称为离子发射器,尽管离子实际上并不是从电极中出现,而是通过与靠近电极尖端33附近的气体分子的电场的相互作用而产生。

电极34,35从电绝缘体36延伸,在该实施例中,通过绝缘支架37连接到壳体12的内壁。可以使用其他电极安装技术。


图3:描绘了空气离子器的前图的装置的电气部件的电路图

View larger image 这里.


需要至少两个间隔开的电极,包括正电极34和负电极35,以根据本发明的设计建立自平衡效果,并且可以存在另外的电极对以增加离子输出。在该实施例中,参考图1。如图3所示,存在两个正电极34和两个负电极35位于管道22和壳体反墙13之间。

两个正电极34是CLINEAR,两个负电极35也是阴性的并且以直角定向到正电极。四个电极34,35也优选地是共面,尖尖的尖端33与电极阵列的中心38等距间隔开,该电极阵列的中心38优选地直接在管道22的中心线和风扇25的旋转轴线后面。


图2是图2的装置的仰视剖视图。 1沿其2-2线用于空气离子器



从电极34,35到任何附近的接地导体或低电阻路径的带电离子流从所需的自平衡效果中损害。再次参考图1。如图2所示,通过形成可以提供塑料或其他绝缘材料的地面的低电阻路径的组件或通过用绝缘材料层覆盖这些部件来防止该部件来防止这一点。

在本示例中,包括烤架18和19,管道22和轮毂28的壳体12以及风扇25的叶片29全部由绝缘塑料全部形成。必须导电和接地的部件,例如电动机26和电路子壳体32的部分,被绝缘材料的层39覆盖。

再次参考图1。如图3所示,空气电离器11的该实施例的电路包括控制开关41,控制开关41具有滑动导电构件42,滑动导电构件42可以从关闭位置手动偏移到低位置或高位置。开关41通过插头43和电源线44从实用电源接收交流电流,并且电源线44具有一对导体46和47,导体47是中性或接地导体。中性导体47连接到风扇电动机25的一个端子48和高压电源51的一个输入端子49。

控制开关41还包括第一对间隔开的触头52和53,其分别连接到高电压供应51的另一输入端子54和另一个风扇电动机端子56.第二对间隔触点57和58都是连接的电源导体46。

第三组间隔开的触头61和62分别连接到高电压供应端子54和电动机端子56,连接触点62和电动机端子56之间的连接通过电压降电阻器63。

滑动构件42仅在开关的OFF位置处仅桥接57和58,因此风扇25和高电压供应51是未经直接的。构件42在开关41的低位置桥接电源触头57和58以及触点61和62,从而致动高压供应51和风扇25。

风扇25在该开关设置的相对较慢的速度下以相对较慢的速度操作,因为电阻器63降低了风扇电动机26接收的电压。在开关41的高设置处,构件42桥接电源触头57和58以及触点52和53。这再次通电高压电源51并向风扇电机26发送全功率,以在设备内产生更高的速度气流。

高电压电源51将连续正电压施加到电极34和与电极35的连续负电压,该电压通常可以在约3kV至约20kV的范围内,以实现空气电离。

供应51包括具有初级绕组66的电压升压变压器64,初级绕组66被布置成仅通过开关41接收传输到电力输入端子54的交流电的正半循环。特别地,端子54连接到一端初级绕组66通过电阻器67和二极管68或其他单向电路元件,其阻挡来自绕组的负半循环。

电容器69和另一二极管71连接在绕组66的另一端和中性输入端子49之间,其中二极管定向为向终端49发送正电流并阻挡反向电流。另一电阻器72通过相同的二极管71将电力端子54与中立端子49连接。

SCR(硅控制整流器)73或类似的电路元件在初级绕组66上连接,电容器69和电容器69以在交流电流的负半周期期间排出电容器,如下面将结合电路的操作描述。

通过栅极连接74触发SCR 73以通过栅极连接74触发到中立终端49.另一二极管76与SCR 73并联连接,并定向以在相反方向上传导电流,以便抑制以下电路中的振铃或振荡电容器69的放电。

变压器64优选地是铁氧体芯型,并且具有次级绕组77,其在该示例中提供100:1的电压加压比,尽管其他比率也是合适的。次级绕组77的端部分别限定了供应51的高压区域的第一和第二电路结78和79。

正高压存储电容器81连接在结78和正电极34之间,并且正电极34和负高电压存储电容器82连接在相同的结和负极35之间。二极管83从结79传导到电容器81的正电压二极管84从与电容器82相同的连接线传导负电压。

在操作中,在低或高设置处的开关41的定位打开风扇25,并将交流电传输到高压电源的输入端子49和54。电容器69在交流电流的正半循环期间通过电阻器67和二极管68充电。

正电流也通过电阻器72和二极管71在正半循环期间从输入端子54流到输入端子49.跨二极管71的所得电压降防止SCR 73在正半循环期间进入导电状态。

当端子54处的电压在交流电流的每个正半循环之后导致终端49导致SCR 73变为导电。这导致通过初级绕组66和SCR突然放电。因此,在交流电流的每个负半周期期间,在变压器次级绕组77中感应出简要的高压尖峰。

当电压尖峰上升并且电容器82充电到高负电压时,电容器81通过二极管83充电作为电压尖峰衰减的高负电压。

电容器81和82保持连续充电到高正电压和负电压,直到离子发生器11在每个负半个周期期间的充电过程重新传递时关闭,并且没有足够高的电导率的放电路径来实现在过程中可均匀的放电单个循环。

因此,电容器81和82基本上适用于正电极34和35。因此,在电极34的尖端处连续产生正离子,并且在电极35的尖端处连续产生负离子。正离子静电被正电极34上的电荷和彼此的电荷排斥,并且被吸引到具有较低阳性或中性或负电荷的附近物体或表面。

因此,在负电极35的尖端处发生类似的效果。因此,离子远离电极34或35,在该电极34或35上行进,它们通过壳体12和彼此与气流进行混合。

上述空气电离装置11固有地保持正极和负离子的平衡等输出,并且在存在迄今为止的变化条件下继续这样做,这使得为了目的而使用离子传感器和反馈系统。这种自平衡由装置的若干方面带来。

第一这样的方面是电极34和35,次级绕组77,电路结78,79,电路的正高电压产生侧86,包括电容器81和二极管83以及包括电容器82和二极管的负高电压产生侧84全部从地面和能够导电直流电的任何导电路径电隔离。

因此,构成高电压电源51的高电压区域的这种组件处于电浮动状态,并且如果在正极和负离子离开闭合系统的速率下存在不平衡,则可以获得D.C.偏置电压。

例如,如果相对于负离子的输出的正离子输出的输出减小,则正电荷在负离子产生电极上累积,因为正产生电极获取负电荷的速率由于没有排水路径而降低提供地面。

这导致在电源51的高压区域中的正DC电压偏压,包括在电极34和35和电路结78和79.该偏置增加了电极34处的正电压,导致正离子产生增加,并降低了负电压在电极35处,从而加强负离子输出。

阳性和负离子的产生重新均衡。如果负离子输出相对于正离子输出减小,则发生类似的重新均衡,尽管在这种情况下偏置电压为负。

如果电极彼此接近,则由电极34或35产生的电极34或35的电极强烈地吸引。用电荷交换中和地吸收到相反极性电极的离子。通过将电极分开间隔在实际的范围内,可以最小化来自这种效果的离子损失,所述电极在离子达到静电电荷保护的物体之前的阳性和负离子之前的阳性和负离子的情况下进行了实际的程度。

在本设计的一些使用中,在需要离子输出的非常精确的平衡之外,可以提供一种相对较轻的电极间隔,包括在一些情况下的间隔,其使离子流量主要在相反极性的电极之间而不是out壳体12。

这在系统的一些应用中可以是有利的,因为电极34的间隔和35的间距减小,将系统的更快响应带来正极和负离子输出的初始失衡。保持足够的离子输出的需要限制在大多数条件下实际的最小电极间距。

低于大约一英寸的电极间距导致几乎所有离子电流都在电极之间留在空气流出中非常小的离子。该特定实施例的电极34和35的尖端间隔三英寸,尽管可以在上面讨论的考虑来进行间隔。

通过均衡电荷可以离开正电极34和35的若干路径的电导率进一步增强自平衡。这包括通过空气到壳体12内的接地物体的离子电流泄漏路径。这种路径的导电性通过上文描述的接地物体具有绝缘材料可以最小化。

定位正电极34和35与接地部件等距离等距离,在可以平衡这种不能被消除的这种泄漏方面的可能辅助装置。

离子电流通过空气泄漏到靠近壳体12的前部的外部物体也可以倾向于不平衡系统。这通过将电极34和35放置在风扇25后面的绝缘壳体12的背面的位置最小化。电极34和35的闭合间隔也用来使离子流动路径的长度的任何差异最小化从正极和负电极到这些物体,尽管如前所述的电极间距必须足以提供所需的离子输出速率。

上述绝缘装置和电极34和35的放置还会最小化来自电源51的高压区域的直流泄漏路径,并且基本上均衡诸如不能被消除的程度。


图4:是A.C的图解描述。体现用于空气离子发生器的双极空气离子器

View larger image 这里.


上述设计的实施例是D.C.或直流空气离子化器11,其高电压连续存在于电极34和35处。如图4所示,设计也可以体现在A.C.或脉冲空气电离器11a,其中每个离子发射电极88和89在交替间隔期间产生正极和负离子。

该示例的空气离子器11a包括在这种情况下是铁芯类型的电压升压变压器64a。变压器64a的初级绕组通过开关控制开关41a和具有适合于与标准实用电源插座接合的连接器插头43a的电动电源线44a接收交流电流。

变压器64a的次级绕组93的相对的端部91和92分别耦合到电极88和89。电极88和89,其中仅在该特定示例中仅有两个,间隔开并设置在树皮关系中。空气离子器11a以图1中的示意性形式描绘。如图4所示,作为机械结构,包括设置电气部件的壳体12a并且包括用于通过壳体产生气流的电动机驱动风扇25a的壳体12a可以是先前描述的实施例的相应部分的SIMLAR。

在操作中,开关41a的闭合将交流电流施加到次级绕组93的端部91和92处的变压器64a的初级绕组66a,因此在电极88和89处施加循环高压脉冲,从而施加到电极88的高压脉冲在任何给定的瞬间存在89个相反的极性。因此,在高压脉冲的峰期间,电极88和89在高压脉冲的峰期间产生相反极性的空气离子。

作为电路的高压侧,包括次级绕组93和电极88和89被隔离ROM能够导电到地进行直流电的任何导电路径,出于相同的原因发生正极和负离子输出的固有自平衡先前已经关于设计的第一实施例描述。

次级绕组93的中点96实际上是与先前所描述的实施例的电路结78相当的电路连接,因为绕组的一个半部97构成第一高电压产生电路,其将一个极性的电压施加到另一个电极88的电极88绕组的半部98是第二高电压产生电路,其同时将相反极性的高电压施加到另一个电极89。

如果一个极性的离子的输出开始相对于另一极性的离子的输出滴落,则在电极88和89处以及次级绕组93处发生一种极性的电荷的累积。这在次级绕组93上产生了直流偏置电压电极88和89帽子增加了一种极性的离子的输出,并降低了其他极性的离子的输出,从而使离子输出保持平衡。


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