專利名稱：生成離子的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子的生成。
眾所周知，在電暈放電領(lǐng)域，除了生成離子外，還會同時生成中性臭氧分子。
在現(xiàn)有技術(shù)中，離子的生成方法和裝置是利用風(fēng)扇或者空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的空氣流將離子從電暈系統(tǒng)里排出。因此，流向離子生成器出口的離子流是跟空氣流一起流向出口的。
由于在電暈放電過程中，空氣流的速度和離子流的速度差別很大，相當(dāng)大的一部分離子流仍然留在系統(tǒng)內(nèi)。這樣，利用已知的方法和已知的裝置，從離子生成器輸出的離子的系數(shù)，即離子生成器出口的離子量跟離子生成器產(chǎn)生的離子數(shù)的比仍然非常低。
在排出離子的同時，這一電暈系統(tǒng)里產(chǎn)生的所有臭氧也都被空氣流排出了。
以下專利文獻(xiàn)代表了本領(lǐng)域的現(xiàn)狀PCT申請WO 95/19225，標(biāo)題為“空氣清潔裝置”，以及美國專利第5055963號，標(biāo)題為“自平衡雙極空氣離子生成器”，它們采用了風(fēng)扇。在WO 95/19225里，有一個風(fēng)扇，以便產(chǎn)生要清潔的流入的空氣流，在USP 5055963里，用一個風(fēng)扇“通過進(jìn)氣道將空氣吹進(jìn)殼體里，并將空氣導(dǎo)出殼體……”，從而“在空氣流經(jīng)過輸出氣道的時候，將正離子和負(fù)離子混合起來……”，第3欄，第4-9行。
本發(fā)明將提供一種生成離子的方法和裝置，它的特征為其效率比現(xiàn)有技術(shù)里已知方法和裝置的效率要高得多。
本發(fā)明還將提供一種方法和裝置，用于顯著地減少該裝置生成的臭氧，該臭氧的生成是伴隨著電暈放電的臭氧的生成。
這里的術(shù)語“效率”指的是相對于產(chǎn)生的總體積，離子生成裝置產(chǎn)生的離子所占的份額。在這里，效率還被叫做離子輸出系數(shù)(coefficient of ionexit)。
因此，本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案提供了一種方法，用來高效地生成所需極性的離子，它包括以下步驟在離具有閉合性狀結(jié)構(gòu)的第二個電極一預(yù)定距離的地方放置第一個電極，給這兩個電極施加同樣極性的直流電電壓，在施加直流電電壓的同時，只給第一個電極施加高壓脈沖，從而在第一個電極附近產(chǎn)生離子，沿著第一個電極和第二個電極之間的電場，在第一個電極和第二個電極之間建立起快速運(yùn)動的離子流，其中高壓脈沖的持續(xù)時間比離子流從第一個電極到達(dá)第二個電極所需要的時間短，而且其中離子流里的離子跟第二個電極的極性相同，從而在流經(jīng)第二個電極的時候受到排斥并匯聚。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案，輸出離子的系數(shù)通過調(diào)節(jié)施加在電極上的直流電電壓而得到調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，還提供了實(shí)現(xiàn)上述方法的一種裝置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個實(shí)施方案，提供了一種生成離子流的方法，其中的臭氧含量得到了降低，該方法包括，在第二個電極對面放置第一個電極，在第一個電極和第二個電極之間施加預(yù)先確定的電荷，從而通過電暈放電產(chǎn)生一個離子流；以及給這一離子流施加一個負(fù)壓力梯度，從而使電暈放電過程所產(chǎn)生的臭氧變?yōu)橄蚺c離子流的不同的方向流動。
本發(fā)明還提供了一種用于實(shí)現(xiàn)這一方法的裝置。
通過以下詳細(xì)介紹，并參考附圖，會更全面地了解本發(fā)明的內(nèi)容，在這些附圖中

圖1是按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案構(gòu)成和工作的離子生成裝置的一個原理圖。
現(xiàn)在參考圖1，其中畫出了一個離子生成裝置，用100來表示這整個裝置，該裝置是按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案來構(gòu)成和工作的。該裝置100包括一個殼體102，它有一個前腔104，在其中生成離子流，還有一個后腔106，用來中和臭氧。前腔104和后腔106用一個連接裝置108連接起來，這一連接裝置是臭氧的出口，關(guān)于連接裝置將在下面說明。
前腔104里有一個主動(active)電極5，用于通過電暈放電產(chǎn)生離子，它的形狀一般都是針狀的，當(dāng)然也可以采用任何其它的合適形狀。前腔有一個離子出口，用7表示，在出口有一個被動(passive，)電極6。被動電極6例如是一個圈或者環(huán)，但是也可以采用任何閉合形狀的其它電極來代替它。
后腔106里有一個負(fù)壓源，用2表示，例如為一個抽風(fēng)機(jī)之類。在負(fù)壓源2的作用下，離子生成過程中產(chǎn)生的臭氧，通過一個吸收過濾器3，例如活性炭過濾器，從上流側(cè)臭氧出口108排除。
通常，按照所需要的離子極性，給主動電極5和被動電極7分別施加一個不變的直流電電壓。
與此同時，給主動電極施加一個預(yù)定頻率的相對于被動電極的高壓脈沖，它的極性對應(yīng)于所需要的離子極性，從而在主動電極5和被動電極7之間建立一個電場，使得離子在脈沖的持續(xù)時間里沿著電場，朝被動電極7流去。將具有特定幅度的高壓脈沖的持續(xù)時間選擇成比離子到達(dá)被動電極的時間短。在高壓脈沖期間，由于眾所周知的電暈放電現(xiàn)象，在主動電極的尖端產(chǎn)生正離子、負(fù)離子以及中性臭氧分子。
在電場力的作用下，離子以相對較高的速度開始從主動電極飛向被動電極，速度范圍是1-2厘米每秒每伏。如果高壓脈沖的電壓是6千伏，那么離子流的速度就是6000-12000厘米每秒。
在特定的幅度下，將高壓脈沖的持續(xù)時間選擇得比離子從主動電極運(yùn)動到被動電極所需要的時間短，從而使離子不能在脈沖的持續(xù)時間之內(nèi)到達(dá)被動電極。
如上所述，這兩個電極都跟一個公共電流源連接。因此，在脈沖與脈沖之間，這兩個電極上電壓的幅度和極性都相同，它們的極性跟離子流中離子的極性相同。在這一段時間里，盡管這兩個電極之間沒有電場，但在慣性的作用下，離子流仍然繼續(xù)朝被動電極7的方向運(yùn)動，而由于離子和被動電極7都攜帶相同極性的電荷，這一離子流被電極7所排斥，從而使離子流匯聚，從這一裝置的出口輸出。這樣就使這一裝置獲得了很高的離子去除系數(shù)。
通過風(fēng)扇或者空氣壓縮機(jī)3經(jīng)過臭氧出口108產(chǎn)生的負(fù)壓力梯度，和吸收過濾器3的中和作用，將離子生成過程中產(chǎn)生的臭氧去除，從而將離子流里的臭氧去掉。去掉臭氧的速度可以達(dá)到，例如100厘米每秒，它比離子流的速度要低得多，在上述例子中離子流的速度范圍是6000-12000厘米每秒。
現(xiàn)在參考圖1，可以看到，通過電線8給風(fēng)扇2供電，風(fēng)扇2放在殼體1里，這樣，它產(chǎn)生的空氣流就從離子去除口7流向臭氧去除口4。這一新方法所需要的脈沖和直流電壓是通過將從直流電壓源17流經(jīng)高壓脈沖變壓器9的初級線圈15的電流換向來得到的。晶體管13被用作換向元件(commutating element)。阻尼二極管14用于輸出相反極性的電壓。
脈沖頻率由換向脈沖發(fā)生器(commutative pulse generator)11決定。換向脈沖發(fā)生器11的接線端子10跟晶體管13的基極連接，晶體管13的集電極則跟二極管14的陰極連接，還跟變壓器9初級線圈15的末端連接。線圈15的前端跟直流電壓源17的正極接線端子16連接，而它的負(fù)極接線端子18則跟二極管14的陽極、晶體管13的發(fā)射極、接地點(diǎn)19和換向脈沖發(fā)生器11的接線端子12連接。
初級線圈15上的脈沖電壓被變壓器9升壓，在高壓脈沖變壓器9的次級線圈20和21上產(chǎn)生高壓脈沖。
線圈20的前端跟主動電極5相連，線圈20的末端跟被動電極6、線圈21的前端和電容器23的一個極板相連。電容器23的第二個極板跟二極管22的陰極相連，并經(jīng)過電阻24跟接地端子19相連。二極管22的陽極跟線圈21的末端相連。
線圈21上的脈沖電壓給電容器23充電，使它的電壓達(dá)到峰值，電容器23被用作直流電壓源。為了安全起見，用一個電阻器24來限制電流強(qiáng)度。
顯而易見，上述電路只是用于進(jìn)行說明，只要能夠?qū)崿F(xiàn)前面介紹的功能，可以采用任何其它的裝置。
通過非限制性的實(shí)例，可以構(gòu)成裝置100，并讓它按照以下方式工作1.主動電極和被動電極之間的距離“d”大約是0.5毫米；2.高壓脈沖的幅度大約是6千伏；3.脈沖持續(xù)時間大約是1微秒；4.脈沖頻率大約是5千赫茲；5.加在電極5和電極7上的直流電壓大約是2.4千伏，電流大約為1微安。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，按照上述技術(shù)規(guī)范制造出來并工作，裝置100的效率大約為80％。
本領(lǐng)域里的技術(shù)人員通過增加高壓脈沖的幅度和頻率，并通過在殼體內(nèi)安裝數(shù)個主動電極和被動電極，能增加電流。
對于本領(lǐng)域里的技術(shù)人員，本發(fā)明并不限定于上述說明。相反，本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求給出。
權(quán)利要求
1．一種用于高效地產(chǎn)生所需極性的離子方法，該方法包括以下步驟將第一個電極和第二個電極相隔一預(yù)先確定的距離放置，第二個電極的結(jié)構(gòu)是一種閉合形狀；給這兩個電極施加相同極性的直流電壓；在施加上述直流電壓的同時，只在第一個電極上施加高壓脈沖，從而在第一個電極的附近產(chǎn)生離子，并沿著這兩個電極之間的電場在第一個和第二個電極之間形成快速運(yùn)動的離子流，其中高壓脈沖的持續(xù)時間比離子流到達(dá)第二個電極所需要的時間短，其中離子流里離子的極性跟第二個電極的極性相同，從而在它們流經(jīng)第二個電極時，受到排斥而匯聚。
2．權(quán)利要求1的方法，其中輸出離子的系數(shù)通過改變施加給這兩個電極的直流電壓的幅度來調(diào)節(jié)。
3．一種產(chǎn)生離子流的的方法，該方法減少了臭氧含量，它包括在第二個電極的對面放置第一個電極，在第一個和第二個電極之間施加預(yù)先確定的電荷，從而通過電暈放電產(chǎn)生離子流；和給該離子流施加一個負(fù)壓力梯度，從而使電暈放電過程所產(chǎn)生的臭氧的流動方向變?yōu)榕c離子流動方向不同的方向。
4．權(quán)利要求3的方法，其中施加負(fù)壓力梯度的步驟包括讓臭氧流向與離子流流動方向相反的方向流動。
5．權(quán)利要求3的方法，其中包含臭氧的空氣流經(jīng)過一個適當(dāng)?shù)倪^濾器，以去掉臭氧。
6．一種裝置，用于高效率地產(chǎn)生所需極性的離子流，該裝置包括第一個和第二個電極，它們相隔一預(yù)先確定的距離；向這兩個電極施加相對于地的直流電壓的裝置；施加預(yù)先確定幅度的高壓脈沖給所述第一個電極，從而讓脈沖離子流在所述脈沖期間沿著在這兩個電極之間建立的電場，從第一個電極流向第二個電極的裝置，其中脈沖持續(xù)時間跟離子流到達(dá)第二個電極所需要的時間比起來要短一些。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中施加直流電壓的裝置包括向第一個電極和第二個電極施加相同極性的直流電壓的裝置，所述極性跟產(chǎn)生的離子的極性也相同。
8．一種用于產(chǎn)生離子流的裝置，它包括一個殼體，該殼體有第一個開口和第二個開口；位于第一個和第二個開口之間的第一個電極；位于第二個開口附近的第二個電極，跟第一個電極相隔一預(yù)先確定的距離；使第一個電極和第二個電極工作，發(fā)生電暈放電，使第一個電極產(chǎn)生離子流，流向第二個電極的裝置；位于第一個電極和第一個開口之間的裝置，用于給所述殼體內(nèi)部施加一負(fù)壓，形成從第二個開口流向第一個開口的一個空氣流，從而去掉電暈放電產(chǎn)生的臭氧。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，還包括一個吸收過濾器，用于中和臭氧，它位于所述第一個開口的上流側(cè)。
10．根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一個電極是一個針狀電極。
11．根據(jù)權(quán)利要求6-10中任一項(xiàng)所述的裝置，其中的第二個電極一為般環(huán)形。
全文摘要
一種高效地產(chǎn)生所需極性的離子的方法,包括以下步驟:在離閉合形狀的第二個電極(7)一預(yù)定距離的地方放置第一個電極(5),給這兩個電極施加相同極性的一個直流電壓,在施加這一直流電壓的同時,只給第一個電極施加一高壓脈沖,離子從第一個電極沿著其間的電場流向第二個電極,其中脈沖的持續(xù)時間比離子流到達(dá)第二個電極的時間短,而離子流里的離子跟第二個電極的極性相同,從而使離子流在流經(jīng)第二個電極時受到排斥而匯聚。
文檔編號H01T19/04GK1286820SQ97182435
公開日2001年3月7日 申請日期1997年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月10日
發(fā)明者葉菲姆·里斯金 申請人:離子系統(tǒng)有限公司