玻璃纖維電介質(zhì)屏障電離放電裝置制造方法
【專利摘要】一種雙極電離裝置，其中玻璃纖維用作電介質(zhì)。在一個實施例中，使用玻璃纖維板，陽極在該板的一側(cè)上并且陰極在該板的另一側(cè)上。多個平板可以堆疊，它們之間具有間隔以允許空氣流獲取離子，支柱為電離裝置提供安裝和電連接。在另一實施例中，使用玻璃纖維管，陰極在該管內(nèi)部并且陽極在該管外部。
【專利說明】玻璃纖維電介質(zhì)屏障電離放電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及空氣凈化器，并且更具體地涉及雙極電離裝置，該雙極電離裝置用于加熱、通風和冷卻(HVAC)系統(tǒng)以減小空氣粒子的數(shù)量并且分解引起氣味的化合物。
【背景技術(shù)】
[0002]室內(nèi)空氣環(huán)境常常包括懸浮粒子，諸如灰塵、頭皮屑、煤煙和煙霧粒子、花粉、霉菌、細菌和病毒。也存在室內(nèi)氣體，該室內(nèi)氣體從建筑材料、家具和不耐用物品釋放。在辦公室環(huán)境中，諸如復印設(shè)備等等的機器的眾多使用者是特別成問題的，由于這種設(shè)備可以發(fā)出揮發(fā)性有機化合物。
[0003]這些微粒會降低空氣的質(zhì)量，使得空氣令人不太舒適并且甚至對空間的占有者來說是危險的。促進能量效率的現(xiàn)代建筑技術(shù)，諸如絕緣的墻、天花板、門和窗以及具有空氣侵入屏障的包覆建筑，已經(jīng)產(chǎn)生如此氣密以致于建筑物不能釋放廢氣有毒元素的空間。
[0004]在普通的加熱、通風和冷卻(HVAC)系統(tǒng)中，空氣被吸過過濾器，該過濾器用于將微粒俘獲在過濾器中。然而，傳統(tǒng)過濾器僅對在尺寸上至少10微米的大粒子有效。雖然高效率粒子空氣(HEPA)過濾器更加有效，但它們也具有缺點，因為它們可能快速地變得堵塞，需要頻繁的更換以避免使HVAC設(shè)備負擔過重。因為空氣中的污染物的存在并且物理過濾器通常不能去除污染物，已經(jīng)形成稱為“病態(tài)建筑綜合癥”的情況。被設(shè)計用來減輕這種綜合癥的各種建筑規(guī)范已經(jīng)被引入；例如，美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學會(ASHRAE)推薦在24小時周期中最小8.4空氣交換(35%周轉(zhuǎn)率)。雖然商業(yè)和工業(yè)設(shè)施通常滿足那個最低水平，但它們的空氣質(zhì)量可能仍然是差的。此外，許多住宅甚至不滿足這種最低水平。雖然較大的周轉(zhuǎn)率將提高內(nèi)部空氣質(zhì)量，但它們也將降低建筑物的能量效率。
[0005]替代的過濾方法涉及使用由非熱能等離子體技術(shù)產(chǎn)生的電離從空氣去除污染物。電離在原子或一組原子失去或獲得一個或更多個電子的情況下發(fā)生。電中性的原子或分子將具有相等數(shù)量的電子和質(zhì)子。如果被束縛到原子或分子的電子從外部源吸收足夠的能量，它可能超過電離電勢并且允許電子逃出其原子軌道。當這種情況發(fā)生時，失去電子，并且產(chǎn)生具有正電荷的離子(陽離子)。失去的電子變成自由電子。當自由電子隨后與原子碰撞時，它可能被俘獲在軌道內(nèi)。原子或分子對電子的獲得產(chǎn)生具有負電荷的尚子(陰尚子)。
[0006]空氣(例如，地球大氣中的空氣)的電離導致空氣的組成分子(主要是氧氣和氮氣)的電離。雖然空氣中的氮氣比氧氣更多，但氧氣更加有活性。因此，氧氣具有比氮氣低的電離電勢，允許氧氣陽離子比氮氣陽離子更容易地形成，并且氧氣具有比氮氣高的電負性，允許氧氣陰離子比氮氣陰離子更容易地形成。
[0007]已知電離用來將有機化學物質(zhì)分解為水、二氧化碳和相關(guān)金屬氧化物的基本分子組成。因此，電離具有通過從封閉的環(huán)境消除化學污染物和它們的相關(guān)氣味用來清潔室內(nèi)空氣的潛力。通過施加電荷到那些粒子，電離也有助于微粒物質(zhì)的減小:電荷引起較小的粒子聚集，或者結(jié)塊在一起，形成較大的粒子，該較大的粒子然后脫離空氣或在過濾器系統(tǒng)中被俘獲。[0008]研究顯示，正負離子(陽離子)的不平衡可以以許多方式損害人類健康，諸如通過刺激神經(jīng)激素5-羥色胺的增加產(chǎn)生，這可導致疲憊、焦慮和憂郁。在使用VDU(視頻顯示單元)的辦公室中經(jīng)常見到正離子。負離子(陰離子)具有鎮(zhèn)靜效果。因此，清潔室內(nèi)空氣的機器將設(shè)法將負離子引入到空氣流中。
[0009]各種商業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)制成包括并入雙極電離裝置的機器。空氣的電離也可以產(chǎn)生臭氧O3，臭氧的水平應(yīng)當保持低于標準極限。因此，需要一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供充分水平的電離以有效地解決空氣流中的污染物，并且其中臭氧的水平可以被控制。
[0010]在該情況下，將高度希望將電離技術(shù)用于空氣處理，并且實際上有許多雙極電離裝置的供應(yīng)商，該雙極電離裝置是用于指定場所的獨立裝置，或者集成到建筑物HVAC系統(tǒng)中的集中裝置。這些裝置被使用使得循環(huán)到建筑物中并且在建筑物內(nèi)再循環(huán)的空氣可以通過雙極電離裝置。這可以實現(xiàn)改進空氣質(zhì)量的目標，而不要求較大的空氣交換率。因此，室內(nèi)空氣的電離處理的另外益處是它有助于HVAC操作的效率。
[0011]商業(yè)上可用的雙極電離裝置通常應(yīng)用玻璃管作為電介質(zhì)。然而，玻璃管是相對易碎的，在運輸期間由于錯誤操作并且由于在較高周圍溫度下的應(yīng)力相關(guān)的故障而遭受許多機械故障。此外，玻璃管的形狀和布置在一些情況中可能阻礙空氣流動，因此損害效率。因此，在該【技術(shù)領(lǐng)域】中需要一種改進的高效率的雙極電離裝置，該雙極電離裝置具有低的制造成本和減小的機械故障率。此外，在該【技術(shù)領(lǐng)域】中需要一種具有空氣動力學形狀的雙極電離裝置，該雙極電離裝置提供更高效的空氣流動，允許離子的更大獲取并且簡化在較寬范圍的HVAC系統(tǒng)或獨立裝置中的安裝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明公開一種雙極電離裝置，該雙極電離裝置用于加熱、通風和冷卻(HVAC)系統(tǒng)和獨立裝置，并且提供低的制造成本、減小的機械故障率和高的效率。
[0013]在一個實施例中，雙極電離裝置包括用作電介質(zhì)的平玻璃纖維加強的環(huán)氧樹脂層壓板。一薄層實心銅箔被層壓到該板的一側(cè)，形成用作雙極電離裝置的陰極的銅包覆層壓板。該板的第二側(cè)設(shè)置有由緊密編織的金屬網(wǎng)格或格柵制造的陽極。玻璃纖維板比使用玻璃電介質(zhì)的電離裝置耐用得多，并且可以以低的成本和高的效率被制造。此外，平板設(shè)計簡化在寬范圍的場所中的該裝置的放置，具有允許另外的效率的改進的離子獲取。
[0014]在第二實施例中，雙極電離裝置被設(shè)計在玻璃纖維加強的環(huán)氧樹脂層壓管周圍。布置在該管內(nèi)的是金屬陰極，該陰極可以是實心金屬或者網(wǎng)格或穿孔金屬。在該管的外部，設(shè)置金屬網(wǎng)格或格柵陽極。雖然這個實施例將不提供平板設(shè)計可以提供的改進的離子獲取，但它在其機械強度、高的效率和低的制造成本方面將仍然是有利的。此外，管狀設(shè)計將允許目前使用玻璃管電離裝置的已存在的電離系統(tǒng)的翻新。
[0015]平玻璃纖維板設(shè)計和玻璃纖維管設(shè)計適合于到AC電源的機械和電連接。在玻璃纖維管的第二實施例中，傳導端子包括電力輸入端子，該電力輸入端子從端蓋的底表面延伸以便通過電流分配器提供電流到陰極。來自電源的第二端子的不銹鋼夾子或電線可以聯(lián)接到陽極以完成電路。
[0016]在電離裝置被設(shè)計在平玻璃纖維板上的第一實施例中，優(yōu)選實施例提供多個電離裝置，該多個電離裝置被安裝在固定到端子接線盒的一組三個支柱上。在每一個板形成大致矩形形狀的情況下，該板的一個窄的端部將由第一和第二支柱支撐，該板的另一窄的端部由第三支柱支撐。在優(yōu)選實施例中，該板設(shè)置有槽口以適應(yīng)通過三個支柱的安裝。在另一優(yōu)選實施例中，除了為安裝提供結(jié)構(gòu)支撐之外，第一和第二支柱為電離裝置提供高壓交流電流，該電流在本申請中稱為HV+和HV-。在又一優(yōu)選實施例中，第三支柱設(shè)計成允許每一個板的容易安裝和拆卸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]根據(jù)參考附圖的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的另外優(yōu)點和特征將變得顯然，其中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的組裝后的設(shè)計在平玻璃纖維板上的電離裝置的實施例的陽極的透視圖；
[0019]圖2是在安裝網(wǎng)格或格柵之前的電離裝置的陽極的透視圖；
[0020]圖3是電離裝置的陰極的透視圖；
[0021]圖4是包括多個平玻璃纖維板電離裝置的電離系統(tǒng)的透視圖；
[0022]圖5是用來安裝玻璃纖維板電離裝置的支撐和電力支柱的透視圖；
[0023]圖6是模塊化絕緣體的透視圖，兩個或更多個模塊化絕緣體組裝到支撐和電力支柱中以便安裝玻璃纖維板電離裝置；
[0024]圖7是用來安裝玻璃纖維板電離裝置的快速釋放支撐支柱的透視圖；
[0025]圖8是用來安裝玻璃纖維板電離裝置的快速釋放支撐支柱的俯視圖；
[0026]圖9是玻璃纖維管電離裝置的側(cè)視圖；
[0027]圖9A是示出組裝后的傳導端子和端蓋的細節(jié)圖；
[0028]圖10是示出用來制造平玻璃纖維電離裝置的方法的流程圖；并且
[0029]圖11是示出用來制造雙極電離管的方法的流程圖。
[0030]為了便于理解本發(fā)明，當適當時，已經(jīng)使用相同的附圖標記來指示各個圖共有的相同或相似元件。此外，除非另外聲明，附圖中示出的且討論的圖不按比例繪制，而是僅為了說明目的被示出。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明的一個實施例是用來從空氣去除雜質(zhì)(諸如灰塵、花粉、真菌、化合物產(chǎn)生的有毒氣味以及其它不希望的粒子)的電離裝置，這些雜質(zhì)本身示例性地出現(xiàn)在建筑物的通風系統(tǒng)中，雖然這種環(huán)境不被認為是限制性的。
[0032]在本發(fā)明的管的改進中是總體結(jié)構(gòu)完整性的改進。
[0033]平玻璃纖維板電離裝置和玻璃纖維管電離裝置都提供陽極和陰極，該陽極和陰極增加電離管的離子輸出。用于形成陽極的網(wǎng)格或格柵制造有緊密編織的網(wǎng)格，該網(wǎng)格允許更多接觸點產(chǎn)生離子。
[0034]除了其它優(yōu)點外，平玻璃纖維電離裝置的實施例導致空氣流阻力的減小，允許更高效的HVAC系統(tǒng)。
[0035]現(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明的實施例，其例子在附圖中被示出。
[0036]圖1-3示出電離裝置100的實施例，其中平玻璃纖維加強的環(huán)氧樹脂層壓板110用作電介質(zhì)。玻璃纖維加強的環(huán)氧樹脂層壓板110優(yōu)選地被認為FR-4等級即通用層壓等級，該層壓等級提供良好的強度對重量比率，以相當大的機械強度提供電絕緣。然而，提供結(jié)構(gòu)完整性、耐久性和高效操作性能的其它材料可以被替代。
[0037]如圖1示出的，板110具有遠遠超過厚度140的長度120和寬度130。板110因此具有頂面、底面和很薄的四個側(cè)面。具有長度120和寬度130的頂面被指定為陽極115，并且具有長度120和寬度130的底面被指定為陰極310。電離裝置100可以被構(gòu)造在多種形狀和尺寸的板上，該多種形狀不僅包括如示出的矩形形狀，而且包括正方形形狀、圓形形狀、橢圓形狀等等。本發(fā)明的權(quán)利的受讓人打算商業(yè)化呈多種矩形和圓形形狀的電離裝置100的實施例，并且保留其它形狀的權(quán)利。在優(yōu)選的矩形實施例中，板110的長度、寬度和厚度是17.5" X5.5" X0.125"。然而，這不應(yīng)當被認為是限制性的，由于多種尺寸和形狀是可能的。
[0038]圖1和2示出板110的陽極側(cè)面115，圖1表示組裝后的陽極并且圖2表示在最后組裝之前的陽極的較早階段。圖3示出板110的陰極310。
[0039]在諸如圖4中示出的實施例中，一個或更多個電離裝置100可以安裝在第一支柱420、第二支柱430和第三支柱440上。為了適應(yīng)這種實施例，并且往后參考圖2，板110在板的一個端部上包括凹入槽口 240和250，并且在板的另一端部上包括單個凹入槽口 260。第一支柱420被板110的槽口 250接合，第二支柱430被板110的槽口 240接合，并且第三支柱440被板110的槽口 260接合。
[0040]圖3給出優(yōu)選實施例，其中陰極310設(shè)置有實心銅表面320，該實心銅表面覆蓋板110的底面的面積的大部分。沒有實心銅表面320的具有寬度340的邊界330包圍陰極310的周邊。在優(yōu)選實施例中，實心銅表面320具有每平方英尺近似I盎司重量銅的厚度，該厚度近似為1.34密耳或34微米(代表每平方英尺近似I盎司銅)。在優(yōu)選實施例中，寬度340是0.5"。為了耐腐蝕性，實心銅表面320優(yōu)選地設(shè)置有鍍錫。在替代實施例中，陰極310可以設(shè)置有不同于銅的傳導性材料。在其它替代實施例中，陰極310可以代替示出的實心表面320使用網(wǎng)格或穿孔金屬。
[0041]參考圖2，板110的陽極115設(shè)置有銅的跡線210，優(yōu)選地設(shè)置有鍍錫。跡線210具有寬度215并且在具有寬度225的邊界220內(nèi)側(cè)大致沿著板110的頂面的周邊。在優(yōu)選實施例中，邊界220的寬度225是0.5"，并且跡線210的寬度215是0.25"。陽極115還設(shè)置有也是銅的多個附接點280，優(yōu)選地設(shè)置有鍍錫。在優(yōu)選實施例中，附接點280的直徑是0.25"。在優(yōu)選實施例中，跡線210和附接點280的銅具有每平方英尺近似I盎司重量銅的厚度。
[0042]板110可以在銅已經(jīng)施加到兩個側(cè)面的情況下從制造商購買，并且然后可以通過各種去除方法從不需要的區(qū)域去除銅，僅留下希望的銅跡線。替代地，可以使用添加方法生產(chǎn)板110，在該添加方法中，跡線通過電鍍方法被添加到裸露基板。
[0043]在一個實施例中，圖1中示出的網(wǎng)板150被點焊(tack down)到附接點280,以及如示出的通過小的附接點285被點焊到跡線210。所示出的附接點280和285的數(shù)量和間隔不意圖是限制性的。網(wǎng)板150優(yōu)選地為鋁或不銹鋼，并且被模切以匹配跡線210的精確尺寸和形狀。網(wǎng)板150設(shè)置有每平方英寸近似180到290個開口的多個間隙空間或穿孔。在一個實施例中，陽極包括每平方英寸近似225個開口。通過網(wǎng)板150被點焊并且因此緊密接觸電介質(zhì)，電離裝置得到高的離子輸出和相對低的臭氧產(chǎn)生。
[0044]離子和臭氧輸出受電介質(zhì)的厚度和網(wǎng)板150與電介質(zhì)的間隔影響；通過調(diào)節(jié)這兩個變量，離子和臭氧輸出可以被定制成適合本申請。因此，在未示出的另一實施例中，傳導性間隔件被布置在跡線210和網(wǎng)板150之間以及附接點280和網(wǎng)板150之間。在優(yōu)選實施例中，傳導性間隔件將添加7密耳間隔。
[0045]參考圖2和3，一個優(yōu)選實施例是，第一支柱420和第二支柱430不僅為板110提供結(jié)構(gòu)支撐，而且提供到電離裝置100的HV+和HV-交流電流的供應(yīng)。用于板110的陽極115的電壓在槽口 240和第二支柱430之間的相交部分270處由第二支柱430供應(yīng)。用于板110的陰極310的電壓在槽口 250和第一支柱420之間的相交部分350處由第一支柱420供應(yīng)。
[0046]電離裝置100由高壓交流電流(ac)提供電力。在優(yōu)選實施例中，電離裝置100將由2000-3000伏交流電流提供電力，該2000-3000伏交流電流可以由電力變壓器供應(yīng)，該電力變壓器將分支電路從120或220伏交流電流提高到3000伏交流電流。陰極310因此經(jīng)受來自第一支柱420的一個極性，而陽極115經(jīng)受來自第二支柱430的相反極性。這導致相反的電荷積累在電介質(zhì)屏障的每一側(cè)上，結(jié)果是以等離子細絲的形式的電場產(chǎn)生放電和表面電介質(zhì)屏障放電(DBD)。
[0047]在空氣流過電離裝置100并且空氣中的分子與產(chǎn)生的等離子體相互作用時，電子在分子之間傳遞，產(chǎn)生快速傳播的正的和負的離子，因此電離該空氣。通過分解有機化學物質(zhì)并且去除它們的相關(guān)氣味，以及通過結(jié)塊減小顆粒物質(zhì)的水平，空氣的電離幫助清潔空氣。
[0048]在這個優(yōu)選實施例中，第一和第二支柱將HV+和HV-電壓提供到由寬度140指示的板110的側(cè)面。在優(yōu)選實施例中，在陰極310上，邊界330在槽口 250和第一支柱420的相交部分350處中斷。替代地，實心銅表面320延伸到陰極310的邊緣并且超過該邊緣延伸到由寬度140指示的板110的側(cè)面上，通過第一支柱420的導體接觸電源的HV+端子。類似地，在陽極115上，邊界220在槽口 240和第二支柱430的相交部分270處中斷。替代地，跡線210延伸到陽極115的邊緣并且超過該邊緣延伸到由寬度140指示的板110的側(cè)面上，通過第二支柱430的導體接觸電源的HV-端子。
[0049]圖4示出電離系統(tǒng)400，其中多個電離裝置100水平地安裝，陽極(頂)表面向上面向并且陰極(底)表面向下面向。在優(yōu)選實施例中，電離裝置100從下板的頂部到上板的底部間隔0.7"。電離裝置100如前面討論的那樣被槽口，并且裝配到安裝和電力支柱420、430和440中。這些支柱又被安裝到外殼410上的基板，其中外殼410可以包括電力變壓器和監(jiān)視電子設(shè)備(未示出)。電離系統(tǒng)400可以布置在例如HVAC管道中，將電離的粒子提供到空氣流中。
[0050]圖5是第一支柱420的透視細節(jié)圖，第二支柱430是相同的。支柱420和430包括包圍中心導體(未示出)的多個模塊化絕緣體510，該中心導體也提供結(jié)構(gòu)支撐。模塊化絕緣體510設(shè)置有鏜孔520以容納中心導體。在優(yōu)選實施例中，中心導體520是#304不銹鋼螺桿。
[0051]圖6是單個模塊化絕緣體510的細節(jié)圖。每一個是大致圓柱形的，具有半徑615和高度620。在模塊化絕緣體510的頂部，圓周的一部分被切去到深度630，深度630略微大于板110的厚度140。切去的圓周留下表面635，在該表面上方是凸起的V形槽口 645，該V形槽口為板110的凹入槽口 240和250提供支撐。在模塊化絕緣體510的頂部是凸起半球650，模塊化絕緣體510的底部具有對應(yīng)的凹入半球(未示出)。提供鏜孔640，使得模塊化絕緣體510可以在中心導體520上滑動。因此，多個模塊化絕緣體510可以一個堆疊在另一個的頂部上，中心導體520防止模塊化絕緣體510的側(cè)向運動，并且凸起半球650和凹入半球的配合防止堆疊的模塊化絕緣體510的旋轉(zhuǎn)運動。
[0052]支柱具有最少兩個模塊化絕緣體510以保持單個板110，但通過改變中心導體520的高度和模塊化絕緣體510的數(shù)量，支柱可以被構(gòu)造用來支撐多個板110的任何板。形成中心導體和結(jié)構(gòu)支撐的螺桿根據(jù)模塊化絕緣體510的數(shù)量被切割到適當長度。對于5個模塊化絕緣體，該桿將是近似80mm長?？梢灶A(yù)見，可以容納達到10個的模塊化絕緣體。絕緣體510是改性聚苯醚塑料或等同物。在模塊化絕緣體的堆疊的基部，螺桿穿透外殼上的基板。在模塊化絕緣體的堆疊的頂部，墊圈和螺母用于將頂部模塊化絕緣體510保持在豎直方向上的適當位置。
[0053]圖7是第三支柱440的透視細節(jié)圖，該第三支柱為板110提供結(jié)構(gòu)支撐但不為它提供任何電壓。多個旋轉(zhuǎn)夾子710繞樞軸720旋轉(zhuǎn)。另一不銹鋼螺桿用于為第三支柱提供結(jié)構(gòu)支撐，雖然它不提供雙重功能即不作為電力導體。每一個旋轉(zhuǎn)夾子710的頂部具有凹入槽口 730，該凹入槽口為板110提供空間。圖8是第三支柱440的俯視圖，并且示出，在凹入槽口 730內(nèi)的是凸輪740。凸輪740對應(yīng)于板110的凹入槽口 260。第三支柱440具有最少兩個旋轉(zhuǎn)夾子710以保持單個板110，但通過改變旋轉(zhuǎn)夾子710的數(shù)量，支柱可以構(gòu)造用來支撐多個板110的任何板。在旋轉(zhuǎn)夾子710的堆疊的基部，螺桿穿透外殼上的基板。在旋轉(zhuǎn)夾子的堆疊的頂部，墊圈和螺母用于將頂部旋轉(zhuǎn)夾子710保持在豎直方向上的適當位置。
[0054]參考圖4，最下部板110參考支柱420和430的最下部凸起槽口 645滑動到適當位置中并且被輕輕地壓到適當位置中。然后旋轉(zhuǎn)支柱440的對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)夾子710，使得凸輪740將進入板110的槽口 260，抵靠支柱420和430的凸起槽口 645將板向前推動近似
0.1"以將板110壓到中心導體520中并且將板110鎖定在適當位置。對希望安裝在系統(tǒng)400中的另外的電離裝置100重復該過程。
[0055]圖9和細節(jié)圖9A示出本發(fā)明的又一實施例，該實施例是雙極電離管900。雙極電離管900包括玻璃纖維管910、端蓋950、傳導端子960、陰極920、陽極930、密封蓋970和至少一種密封劑，該至少一種密封劑用來將端蓋950和密封蓋970固定到玻璃纖維管910。
[0056]玻璃纖維管910具有長形的圓柱形形狀，具有基本上均勻的橫截面的壁，該壁形成內(nèi)表面和外表面。玻璃纖維管910具有第一端部和第二端部。在優(yōu)選實施例中，玻璃纖維管910優(yōu)選地被認為FR-4等級。在一個實施例中，玻璃纖維管的外徑可以為近似0.75到1.625英寸，并且優(yōu)選地為大約1.375英寸。形成管910的玻璃纖維壁的厚度優(yōu)選地為
0.125英寸到0.140英寸。在優(yōu)選實施例中，玻璃纖維管的總長度是7英寸到21英寸，雖然這種長度不被認為是限制性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，玻璃纖維管910的尺寸與希望的總離子輸出關(guān)聯(lián)并且不被認為是限制性的。玻璃纖維管910的第一端部處的邊緣被安置到端蓋950中，而玻璃纖維管910的第二端部處的邊緣被安置到密封蓋970中。端蓋950和密封蓋970由諸如乙烯樹脂的絕緣材料形成。[0057]抵靠玻璃纖維管910的內(nèi)壁布置的是陰極920。優(yōu)選地，陰極920由實心鋁合金形成并且為圓柱形形狀。在優(yōu)選實施例中，該合金是1100H0系列。雖然陰極920被描述為由鋁制造，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，其它傳導性金屬或金屬合金(諸如不銹鋼等等)可以用于形成陰極920，并且替代實心形式，可以使用網(wǎng)板或穿孔形式。也可以通過沉積的形式(諸如濺射，化學蒸汽沉積(CVD)等等)產(chǎn)生金屬的薄膜。
[0058]陰極920的尺寸被設(shè)計成用于覆蓋玻璃纖維管910的內(nèi)表面到距離玻璃纖維管910的第一和第二端部的邊緣大約1/4"至1/2"，在玻璃纖維管910的邊緣允許足夠的空間，使得玻璃纖維管910的第一端部的邊緣可以適當?shù)匮b配到端蓋950中，并且玻璃纖維管910的第二端部的邊緣可以適當?shù)匮b配到密封蓋970中。在優(yōu)選實施例中，陰極920具有近似0.010英寸的厚度。
[0059]陽極930布置在玻璃纖維管910的外壁上。陽極930在形狀上是圓柱形的并且由不銹鋼網(wǎng)格制造，該不銹鋼網(wǎng)格覆蓋玻璃纖維管910的外表面。優(yōu)選地，陽極930與陰極920的長度大致相同或略微大于陰極920的長度。雖然陽極930被描述為由不銹鋼制造，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，其它傳導性金屬或金屬合金(諸如鋁等等)可以用于形成陰極920。
[0060]在優(yōu)選實施例中，陽極930具有近似0.14英寸的厚度，并且每平方英寸具有225個開口。替代地，陽極930可以具有0.01到0.015英寸的范圍中的厚度，并且每平方英寸具有180到290個開口(即，穿孔)。
[0061]陽極930通過電導體(未示出)電連接到高壓交流電源，該電導體諸如不銹鋼夾子、電線或其它熟知的電導體。在一個實施例中，不銹鋼夾子從高壓電源的HV+引線延伸并且布置成可靠地接觸陽極930的外表面區(qū)域。
[0062]傳導端子960包括電力輸入端子962、具有兩個尖齒980的電流分配器940、用來將電流分配器940固定到電力輸入端子962的緊固件966和防旋轉(zhuǎn)突片965以及用來將組裝后的傳導端子960固定到端蓋950的緊固件964。
[0063]電力輸入端子962由傳導性金屬制成,該傳導性金屬諸如#304不銹鋼。電力輸入端子962延伸穿過形成為穿過端蓋950的底板的孔。電力輸入端子962機械連接且電連接到電流分配器940。在一個實施例中，電流分配器940的底部部分包括光滑的孔，該光滑的孔的尺寸被設(shè)計成用于接納電力輸入端子962的帶螺紋的端部。用來將電流分配器940固定到電力輸入端子962的緊固件966可以是螺母，雖然可以使用不同的緊固方法，諸如焊接或各種構(gòu)造的螺釘。同樣，用來將組裝的傳導端子960固定到端蓋950的緊固件964可以是螺母，雖然可以使用不同緊固方法。
[0064]電力輸入端子962從端蓋950的底部部分的外表面延伸足夠的長度以允許連接到分離的高壓交流電源。如說明性地示出的，電力輸入端子962的外端部可以是帶螺紋的，雖然這種端子連接器不被認為是限制性的。例如，除了其它熟知的連接器外，電力輸入端子962可以是插入式或突片式連接器。
[0065]電流分配器940成形為具有兩個尖齒980的U形音叉，該兩個尖齒向外延伸以接觸陰極920。電流分配器940由傳導性金屬制造，諸如不銹鋼、鋁、銅以及其它傳導性金屬或
金屬合金。
[0066]類似于平玻璃纖維板電離裝置100，雙極電離管900可以安裝在例如加熱、通風和冷卻(HVAC)管道中。在操作期間，雙極電離管900連接到合適的電源，諸如高壓AC電源。一個極性被供應(yīng)到電流分配器940并且被電流分配器940通過其尖齒980分配到陰極920。相反的極性被提供到陽極930，諸如通過布置在陽極和電源之間的傳導性電線或夾子。如前面描述的，這導致相反的電荷積累在電介質(zhì)屏障的每一側(cè)上。
[0067]在空氣流過電離裝置并且空氣中的分子與產(chǎn)生的等離子體相互作用時，電子在分子之間傳遞，產(chǎn)生快速傳播的正的和負的離子；因此電離該空氣。通過分解有機化學物質(zhì)并且去除它們的相關(guān)氣味，以及減小顆粒物質(zhì)的水平，空氣的電離幫助清潔該空氣。
[0068]注意到，陽極和陰極的設(shè)計(該設(shè)計包括用于制造的金屬，以及不銹鋼陽極網(wǎng)格的每平方英寸穿孔數(shù)量的增加)特別地旨在相對于現(xiàn)有技術(shù)在周圍空氣中增加電離輸出。同樣，電介質(zhì)的類型及其厚度以及電介質(zhì)和陽極之間的間隔在優(yōu)化電離輸出中是重要的。有利地，與現(xiàn)有技術(shù)的管相比，可以減小操作本發(fā)明的電離管900的能量成本，這是由于陽極和陰極的增強增加了管900的總離子產(chǎn)生。
[0069]參考圖10，用來制造本發(fā)明的平板電離裝置100的方法1000在流程圖中被說明性地示出。方法1000開始于1005并且前進到步驟1010，在步驟1010中，提供玻璃纖維板110，該玻璃纖維板具有頂表面、底表面和至少一個側(cè)面。
[0070]在步驟1015，玻璃纖維板110設(shè)置有第一槽口 250、第二槽口 240和第三槽口 260，以便于玻璃纖維板110的安裝，以及通過240和250處的電連接將高壓交流電流提供到陽極和陰極。
[0071]在步驟1020，去除或添加方法用于在玻璃纖維板110的底部(除了玻璃纖維板110的底部的周邊周圍的部分邊界外)上形成銅陰極310。在第一槽口 250處，邊界被忽略并且使銅繼續(xù)到玻璃纖維板110的邊緣并且超過該邊緣，覆蓋第一槽口 250與玻璃纖維板110的側(cè)面的相交的部分。
[0072]在步驟1025中，去除或添加方法用于在玻璃纖維板110的頂部上在玻璃纖維板110的頂部的周邊周圍的部分邊界220內(nèi)側(cè)產(chǎn)生銅跡線210。在第二槽口 240處，邊界220被忽略并且銅跡線210繼續(xù)到玻璃纖維板110的邊緣并且超過該邊緣，覆蓋第二槽口 240與玻璃纖維板110的側(cè)面相交的部分。
[0073]在步驟1027中，銅陰極310設(shè)置有鍍錫，在銅在第一槽口 250處超過邊緣繼續(xù)處具有大量鍍錫。此外，銅跡線210設(shè)置有鍍錫，在銅在第二槽口 240處超過邊緣繼續(xù)處具有大量鍍錫。
[0074]在步驟1030，網(wǎng)板150被點焊到附接點280并且在小的附接點285處被點焊到銅跡線210，完成玻璃纖維板110的頂部的陽極115的構(gòu)造。
[0075]然后，方法1000前進到步驟1030，在那里，該方法結(jié)束并且提供組裝后的電離管的任何測試。
[0076]參考圖11，用來制造本發(fā)明的雙極電離管900的方法1100在流程圖中被說明性地示出。方法1100開始于1105并且前進到步驟1110，在步驟1110設(shè)置玻璃纖維管910。
[0077]在步驟1115，實心鋁合金陰極920被插入到玻璃纖維管910的內(nèi)部中。陰極920布置成使得陰極920的上和下邊緣距離玻璃纖維管910的第一和第二端部的邊緣大約1/4"至1/2"。如前面對該設(shè)備討論的，其它傳導性金屬或金屬合金(諸如不銹鋼等等)可以用于形成陰極920，并且替代實心形式，可以使用網(wǎng)板或穿孔形式。也可以通過沉積形式(諸如濺射、化學蒸汽沉積(CVD)等等)形成金屬的薄膜。[0078]在步驟1120，傳導端子960被組裝并且安裝在端蓋950上。
[0079]在步驟1125中，一層密封劑被施加到端蓋950內(nèi)側(cè)的底部周圍的圓周。取決于密封劑的類型，可以允許密封劑在前進到步驟1130之前部分地固化。
[0080]在步驟1130，玻璃纖維管910的第一端部滑過傳導端子960并且向著端蓋950向下滑動直到管910的外周邊緣牢固地安置在端蓋950的內(nèi)側(cè)的底部。電流分配器940的尖齒980接觸陰極920。
[0081]在步驟1135，圓柱形不銹鋼網(wǎng)格陽極930滑過玻璃纖維管910的第二端部。陽極930的上和下邊緣被對齊以與陰極920的相應(yīng)的上和下邊緣重合。
[0082]在步驟1140中，一層密封劑被施加到密封蓋970的內(nèi)側(cè)的底部周圍的圓周。取決于密封劑的類型，可以允許密封劑在前進到步驟1145之前部分地固化。
[0083]在步驟1145，玻璃纖維管910的第二端部的外周邊緣被牢固地安置在密封蓋970的內(nèi)側(cè)的底部。
[0084]然后，方法1100前進到步驟1150，在該步驟1150，該方法結(jié)束并且提供密封劑的任何另外固化和組裝后的電離管的測試。
[0085]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，方法1100的步驟的具體順序不被認為是限制性的。
[0086]雖然上面已經(jīng)給出本發(fā)明的示例性描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠作出和使用本發(fā)明，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，那個描述不應(yīng)當被解釋為限制本發(fā)明，并且可以對該描述作出各種修改和改變而不偏離本發(fā)明的范圍，并且本發(fā)明的范圍由下面的權(quán)利要求確定。
【權(quán)利要求】
1.一種雙極電離裝置，包括: 平玻璃纖維板，所述平玻璃纖維板具有頂表面、底表面和具有薄厚度的一個或更多個側(cè)面； 布置在所述玻璃纖維板的底表面上的陰極，所述陰極包括結(jié)合到所述底表面的大部分的一層銅； 布置在所述玻璃纖維板的頂表面上的陽極，所述陽極包括覆蓋所述頂表面的大部分的金屬網(wǎng)格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離裝置，其中，所述玻璃纖維板具有呈矩形形狀的頂表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離裝置，其中，所述玻璃纖維板具有呈圓形形狀的頂表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離裝置，其中，金屬跡線結(jié)合到上表面，所述金屬跡線在形狀和尺寸上對應(yīng)于所述金屬網(wǎng)格的周邊，并且其中所述金屬網(wǎng)格被點焊到銅跡線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離裝置，其中，金屬跡線結(jié)合到上表面，所述金屬跡線在形狀和尺寸上對應(yīng)于所述金屬網(wǎng)格的周邊，并且 其中，多個傳導性間隔件的底端被點焊到所述金屬跡線，所述金屬網(wǎng)格然后被點焊到所述多個傳導性間隔件的頂端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離裝置，其中，所述金屬網(wǎng)格由鋁制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離裝置，其中，所述金屬網(wǎng)格由不銹鋼制成。
8.一種用于構(gòu)造在平玻璃纖維板上的一個或更多個雙極電離裝置的安裝系統(tǒng)，其中，每一個電離裝置具有頂表面、底表面和一個或更多個側(cè)面，所述安裝系統(tǒng)包括: 基座； 第一支柱，所述第一支柱具有安裝到所述基座的一個端部，所述第一支柱向每一個電離裝置提供結(jié)構(gòu)支撐并且還提供高壓交流電源到每一個電離裝置的底表面的HV-連接； 第二支柱，所述第二支柱具有安裝到所述基座的一個端部，所述第二支柱向每一個電離裝置提供結(jié)構(gòu)支撐并且還提供高壓交流電源到每一個電離裝置的頂表面的HV+連接；和 第三支柱，所述第三支柱具有安裝到所述基座的一個端部，所述第三支柱向每一個電離裝置提供結(jié)構(gòu)支撐。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的安裝系統(tǒng)，其中，所述第一支柱和第二支柱包括多個堆疊的模塊化絕緣體，每一個模塊化絕緣體包括: 頂表面； 底表面； 一個或更多個側(cè)面； 位于所述頂表面上的凹入?yún)^(qū)域，所述凹入?yún)^(qū)域凹入成使得當兩個模塊化絕緣體堆疊時，一個電離裝置的側(cè)面裝配到所述凹入?yún)^(qū)域中；和 從所述頂表面到所述底表面的鏜孔，所述鏜孔容納傳導性元件，所述鏜孔根據(jù)所述凹入?yún)^(qū)域進行定位，使得裝配到所述凹入?yún)^(qū)域中的一個電離裝置的側(cè)面將接觸所述傳導性元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的安裝系統(tǒng)，其中，所述第三支柱包括多個堆疊的絕緣旋轉(zhuǎn)夾子，每一個旋轉(zhuǎn)夾子包括: 頂表面；底表面； 一個或更多個側(cè)面；和 位于所述頂表面上的凹入?yún)^(qū)域，所述凹入?yún)^(qū)域凹入成使得當兩個旋轉(zhuǎn)夾子被堆疊且旋轉(zhuǎn)時，一個電離裝置的側(cè)面裝配到所述旋轉(zhuǎn)夾子的凹入?yún)^(qū)域中， 并且其中，所述旋轉(zhuǎn)夾子的每一個凹入?yún)^(qū)域包括凸輪，所述凸輪將所述電離裝置緊緊地推到所述第一支柱和第二支柱的凹入?yún)^(qū)域中。
11.一種雙極電離管，包括: 具有兩個端部的玻璃纖維管； 陰極，所述陰極布置在所述玻璃纖維管的內(nèi)表面壁內(nèi)并且被所述內(nèi)表面壁外接； 外接所述玻璃纖維管的外表面的陽極，所述陽極被構(gòu)造用于與電源的第一傳導端子的電連接； 電絕緣的端蓋，所述端蓋的尺寸被設(shè)計成用于接納所述玻璃纖維管的第一端部，所述端蓋通過至少一種密封劑被固定到所述玻璃纖維管； 長形傳導端子，所述長形傳導端子具有第一部分和第二部分，所述第一部分延伸穿過所述端蓋并且被構(gòu)造用于與所述電源的第二傳導端子的電連接，所述第二部分延伸到所述玻璃纖維管中并且被構(gòu)造用于與所述陰極的電連接；和 密封蓋，所述密封蓋的尺寸被設(shè)計成用于接納所述玻璃纖維管的第二端部，所述密封蓋通過所述至少一種密封劑被固定到所述玻璃纖維管。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所`述的電離管，其中，所述陰極成形為圓柱形并且由實心鋁合金制造。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電離管，其中，所述陽極成形為圓柱形并且由不銹鋼網(wǎng)格制造。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電離管，其中，所述長形傳導端子的第二部分包括用于將電流提供到所述陰極的傳導性電流分配構(gòu)件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電離管，其中，所述傳導性電流分配構(gòu)件包括用來接觸所述陰極的多個尖齒。
16.一種制造平板電離裝置的方法，包括: 設(shè)置玻璃纖維板，所述玻璃纖維板具有頂表面、底表面和至少一個側(cè)面； 在所述玻璃纖維板中設(shè)置第一槽口、第二槽口和第三槽口 ； 除了在所述玻璃纖維板的底表面的周邊周圍的部分邊界之外，在所述玻璃纖維板的底表面上設(shè)置銅陰極，其中，在所述第一槽口處，忽略所述邊界并且使所述銅陰極繼續(xù)到所述底表面的邊緣并且超過所述邊緣，以覆蓋所述第一槽口與所述玻璃纖維板的所述至少一個側(cè)面相交的部分； 在所述玻璃纖維板的頂表面的周邊周圍的部分邊界內(nèi)，在所述玻璃纖維板的頂表面上設(shè)置銅跡線，其中，在所述第二槽口處，忽略所述邊界并且使所述銅跡線繼續(xù)到所述頂表面的邊緣并且超過所述邊緣，以覆蓋所述第二槽口與所述玻璃纖維板的所述至少一個側(cè)面相交的部分； 對所述銅陰極和所述頂表面的銅跡線鍍錫；和 將網(wǎng)板點焊到所述玻璃纖維板的頂表面上的鍍錫的銅跡線。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述網(wǎng)板是不銹鋼網(wǎng)格陽極。
18.一種制造雙極電離管的方法，包括: 設(shè)置具有兩個端部的圓柱形玻璃纖維管； 設(shè)置端蓋，所述端蓋的尺寸被設(shè)計成用于接納所述玻璃纖維管的第一端部的外周邊緣； 設(shè)置具有電流分配器的傳導端子； 將圓柱形陰極插入到所述玻璃纖維管中； 將所述傳導端子的下端附接到所述端蓋； 將所述玻璃纖維管布置在所述傳導端子上并且將所述玻璃纖維管的第一端部的外周邊緣安置到所述端蓋中； 將圓柱形陽極布置在所述玻璃纖維管上； 設(shè)置密封蓋，所述密封蓋的尺寸被設(shè)計成用于接納所述玻璃纖維管的第二端部的外周邊緣； 將所述玻璃纖維管的第二端部的外周邊緣安置到所述密封蓋中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述圓柱形陽極是不銹鋼網(wǎng)格陽極并且所述圓柱形陰極是實心鋁合金陰極。
【文檔編號】B03C3/40GK103657854SQ201210579349
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月20日
【發(fā)明者】H·R·格曼 申請人:清新空氣集團股份有限公司