Brevet FR2085510A1 — publié le 19711224

La présente invention concerne un appareil ionificateur gdné- rateur d'ions atmosphériques négatifs comportant un générateur de haute tension électrique continue, une électrode négative et une électrode positive, ainsi que des moyens de filtrage et de circulation de l'air ambiant à travers I'appareil. On sait que de tels appareils sont destinés à accroetre la proportion d'ions négatifs présents dans l'atmosphère d'un local ou d'une pièce d'habitation. On connatt, par les travaux de nombreux biologistes, l'importance capitale de la présence, dans l'air que l'on respire, de molécules d'oxygène ionisées négativement et l'on sait que des animaux tels que des cobayes, des lapins et des chiens, normalement nourris mais respirant un air totalement privé d'ions, sont morts après quelques jours d'un tel "régime". D'autres travaux ont montré les effets néfastes de la présence, dans l'air respiré, dotions positifs plus ou moins gros et l'on sait également qu'une des conséquences de la pollution atmosphérique dans les grandes cités et près des grands ensembles industXels est une élévation importante de la proportion des ions atmosphériques positifs. Parmi les artieles publiés dans des revues scientifiques françaises, on peut notamment citer l'article de Monsieur André LANGEVIN intitulé "Les ions atmosphériques et la vie" paru dans LA NATUBE-SCIENCE PROGRES, N0 5550 d'Octobre 1962J page 401 à page 410 et l'article de Monsieur Jean DUSAILLY intitulé "L'ionisation artificielle de l'air, puissant moyen de lutte contre le vieillissement et l'altération de la sant paru dans "ELECTRONI- QUE-MEDICALE", N0 54, Novembre-Décembre 1969, page 119 à page 125. Un des moyens de lutte contre les conséquences de la pollution atmosphérique, l'élévation de la proportion d'ions atmosphériques positifs nuisibles et llabaissement de la quantité d'ions atmosphériques négatifs, est donc d'enrichir l'air des locaux d'habitation en ions négatifs. De nombreux dispositifs mettant en oeuvre des phénomènes physiques variés ont déjà été proposés à cette fin : radio-éléments émettant des radiations ionisantes, "bougies" incandescentes de radiateurs électriques, buses hydrodynamiques pulvérisant de l'eau en très fines gouttelettes (effet Lénard), effluves électriques. La simple énonciation de ces phénomènes fait bien voir les contre-indications qui apparaissent si l'on envisage un usage domestique : les dangers des radiations ionisantes, la puissance consommée par les "bougies" incandescentes des radiateurs électriques et le chauffage, particulièrement indésirable en été, qui en découle, le brouillard et l'humidité créés, en plus des ions, par les buses hydrodynamiques. Parmi les appareils utilisant l'effluve électrique, à partir d'une électrode négative, pour former dans l'air des ions atmosphériques négatifs, on peut citer le générateur d'ions décrit dans le brevet français 1.276.344 : dans cet appareil, comportant un conte de diffusion terminé près de son sommet par un col cylindrique de petit diamètre, une électrode négative constituée par une pointe effilée orientée vers la base du c8ne est disposée coaxialement au centre du col cylindrique, un courant d'air soufflé par un ventilateur contenu dans l'appareil s'échappant à travers ledit col en direction du cane de diffusion et entratnant une partie des ions négatifs formés vers ltextérieur de l'appareil.La structure exacte de ltélectrode positive, ou électrode de masse, n'est pas précisée dans la description, plutôt succincte, faisant partie du texte du brevet précité : on est donc amené à penser que, selon une disposition connue et décrite, par exemple, dans le brevet français 816.463 (voir, par exemple, les figures 1, 2 et 3) ctest la terre, ou la masse de l'appareil, prise dans le sens d'ensemble conducteur porté à un potentiel voisin de celui de la terre, qui constitue l'électrode positive. En un tel cas le sol du local, qui est rarement un isolant parfait, et les personnes présentes dans le local sont des éléments appartenant à l'électrode positive. Une telle disposition, qui est en elle-mtme assez favorable à la diffusion des ions négatifs engendrés dans l'espace intéressé par l'effluve, ou par les effluves électriques, ne permet d'atteindre des courants d'ionisation notables que par la mise en oeuvre de tensions électriques très élevées, de tordre de 70 à 80 kilovolts par exemple, que lton peut seulement envisager pour des installations de traitement médical à caractère hautement professionnel et qui n'est pas question de mettre en oeuvre dans un appareil pour usages domestiques ayant seulement pour but d'améliorer les caractéristiques de l'ionisation de l'air d'une pièce d'habitation, En effet, avec cette disposition que lton appelle parfois "unipolaire", la distance élevée et mal définie existant entre l'4lectrode négative et les éléments tenant lieu d'électrode positive fait que l'intensité du courant ionique est extr8mement faible, par exemple de quelques dizaines de nano-ampères, sous une tension d'alimentation de l'ordre de 5 kilovolts, admissible pour un appareil domestique. La quantité d'ions négatifs engendrés par un appareil tel que celui décrit dans le brevet français 1.276.344 est donc très faible et l'ionisation négative naturelle, normalement insuffisante, de l'atmosphère d'un local d'habitation dans lequel un tel appareil est mis en oeuvre, n'est pas accrue de fa çon substantielle. Le but de l'invention est de permettre la réalisation d'un appareil ionificateur de caractéristiques améliorées et qu, tout en fonctionnant sous une tension d'alimentation continue de valeur modérée, permet d'obtenir un courant d'ionisation de valeur relativement élevée sans donner lieu à la production d'ozone. L'invention est basée sur la considération que le fonctionnement et le rendement d'appareils ionificateurs utilisant l'effluve électrique comme moyen d'ionisation peuvent titre notablement améliorés par la combinaison d'un système d'électrodes permettant d'obtenir des champs électriques très élevés sous une tension d'alimentation de valeur modérée et d'une cIrculation de l'air atmosphérique assurant une bonne diffusion des ions négatifs produits dans les régions de l'espace inter-électrodes occupées par les effluves. Selon l'invention, un appareil ionificateur générateur d'ions atmosphériques négatifs, comportant un générateur de haute tension électrique continue, une électrode négative et une électrode positive, ainsi que des moyens de filtrage et de circulation de l'air ambiant à travers l'appareil, est notamment remarquable en ce que les deux électrodes étant concentriques, la partie active de l'é- lectrode négative est constituée par une pluralité de pointes fines dirigées vers l'électrode positive dont la surface active est grande vis-à-vis de la surface active (extrémités des pointes) de l'électrode négative et en ce que la direction du courant d'air traversant l'espace inter-électrodes est, grosso-modo, perpendiculaire à la direction des effluves émanant des extrémités des fines pointes constituant la partie active de l'électrode négative. Dans une forme de réalisation, l'électrode positive est, dans l'ensemble d'électrodes, une électrode externe en forme d'anneau et l'électrode négative est une électrode proche du centre dont la partie active est constituée par une pluralité de pointes radiales. Dans une autre forme de réalisation, l'électrode positive dtant également en forme d anneau, les pointes constituant la partie active de l'électrode négative sont disposées selon les génératrices diun canez Avantageusement la vitesse du courant d'air circulant dans l'espace inter-électrodes est maximale dans la région la plus proche de l'électrode positive et cette vitesse est minimale au voisinage des pointes constituant la partie active de l'électrode négative. Les moyens de filtrage insérés sur le parcours de l'air ambiant à son entrée dans l'appareil sont, de préférence, constitues par un filtre à chicanes comportant des éléments de ch eanes po- reux humides. En outre, il est souhaitable que le circuit électique d'ali- mentation en haute tension du système d'électrodes soit agencé de telle façon que l'électrode positive de l'appareil û elle-Utme portée à un potentiel négatif appréciable par rapport au secteur électrique alimentant l'appareil et, de ce fait, par rapport à la terre. Les dispositions d'électrodes prévues par l'invention permettent d'obtenir un courant ionique d'effluves relativement élevé, de l'ordre d'une dizaine de micro-ampères par exemple, sous une tension d'alimentation continue modérée de 5 à 6 kilovolts, et la combinaison globale résultant de la direction du courant d'aIr par rapport à la direction des effluves, de la répartition des vitesses de l'air dans l'espace inter-électrodes et de la répartit tion des potentiels des électrodes par rapport à la terre, assure une bonne diffusion dans le local où est disposé l'appareil des ions négatifs engendrés au niveau des effluves. Le fait de répartir le courant ionique total entre de nom- breuses pointes fines fait que l'extrémité de chaque pointe ne donne lieu qu'à un très petit effluve ne risquant pas de créer de l'ozone, et ne donnant lieu qutà un niveau absolument négligeable de perturbations à haute fréquence. La sommation, grosso modo quadratique, des perturbations HF produites par chaque effluve élémentaire se traduit par un niveau de perturbation très infé- rieur à celui que produirait un effluve unique de relativement grande puissance. L'utilisation d'un filtre à chicanes humides à l'entrée de l'air ambiant dans l'appareil permet de corriger, dans une certaine mesure, une sécheresse éventuelle excessive de cet air et favorise le bon fonctionnement de la partie ionificatrice, la présence de vapeur d'eau en quantité modérée étant favorable à la production d'ions atmosphériques négatifs. La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut titre réalisée. La Fig. 1 est une vue en élévation et en coupe partielle d'un appareil ionificateur selon l'invention. La Fig. 2 est une vue partielle, en élévation et en coupe partielle, d'une disposition d'électrodes et de moyens de circulation d'air différents de ceux mis en oeuvre dans l'appareil représenté sur la Fig. 1. La Fig. 3 est une vue partielle, en élévation et en coupe partielle, d'une autre disposition d'électrodes et de moyens de circulation et de guidage de l'air. La Fig. 4 est une représentation schématique, de genre synoptique, d'un générateur de haute tension et de très haute tension (T H T. - E H T) fournissant les tensions d'alimentation de l'électrode négative et de l'électrode positive, incluant la tension de polarisation, négative par rapport à la terre, de l'électrode positive. Les éléments constitutifs de l'appareil représenté sur la Fig. 1 sont disposés à l'intérieur d'un coffret en matière plastique moulée isolante 10, ouvert partiellement à ses extrémités. L'extrémité du coffret 10 disposée sur la droite de la Fig. 1 est aménagée en forme de filtre à chicanes : un des éléments des chicanes, correspondant à la référence 11 > est vu en coupe, un autre élément 12 étant en arrière du plan de coupe. Les extrémités inférieures des éléments des chicanes, tels que 11 et 12, sont maintenues par un réservoir à eau 13 représenté schématiquement et non coupé ; les éléments tels que 11 et 13 sont faits en une matière poreuse rigide, à pores ouverts, par exemple en une porcelaine dégourdie à pores relativement gros, ou bien par des mèches creuses supportées par une armature rigide. La circulation de l'air ambiant est assurée par un ventilateur 14 comportant un moteur 15 actionnant une hélice multipales 16 aspirant l'air à travers l'extrémité de droite du coffret 10 et le refoulant vers la gauche en direction de l'espace interélectrodes comme il est montré par les flèches 17. Dans exemple de forme de réalisation représenté sur la Fig. 1, la circulation de l'air arrivant dans l'espace inter-électrodes et s'en éloignant ensuite est guidée dans un canal de forme annulaire formé par l'assemblage de pièces de révolution 18, 19, 20 et 21 obtenues par moulage d'une matière plastique possédant de bonnes qualités isolante s, par exemple de la famille des polystyrènes. Les pièces 18 et 19 sont embottées l'une dans l'autre dans la région qui correspond à la partie centrale de leur assemblage et sont fixées sur les parois du coffret 10 par des moyens non représentés. Une pièce métallique annulaire 22 est maintenue en place par les pièces isolantes 18 et 19 ; la surface interne de la pièce annulaire 22 est dans le prolongement des profils des surfaces internes des pièces 18 et 19 définissant en partie le canal annulaire de circulation d'air 23.La pièce 22 est l'électrode positive de l'appareil, reliée au générateur de haute ten s;on continue 24 par une cosse 25 et un fil isolé 26. Le sous-ensemble constitué par les pièces 20 et 21 est supporté, au centre de l'espace occupé par l'électrode 22 et à partir de la pièce 18, par une pluralité de colonnettes 27. Les pièces 20 et 21 sont emportées l'une dans l'autre au niveau de la région centrale du sous-ensemble qu'elles constituent et les profils des parties embottantes comportent un nombre approprié de creux qui, par une juxtaposition convenable, ménagent des trous tels que ceux représentés dans le plan de coupe de la rigu- re et correspondant aux repères 28. Une tige métallique 29 est fixée au centre de la pièce 20, par exemple au moment du moulage, et supporte un disque métallique 30 qui constitue le corps de l'électrode négative. Une pluralité de tiges métalliques effilées 31, à pointe très fine, est fixée, par soudure ou par tout autre moyen, sur le disque 30, la répartition angulaire régulière des tiges 31 sur le disque 30 correspondant à la répartition des trous 28 dans le sous-ensemble constitué par les pièces 20 et 21. Le disque 30 est immobilisé de façon à ce que l'extrémité de chaque tige effilée 31 se trouve sensiblement au centre duntrou 28e Les extrémités des tiges 31 qui constituent la partie "active" de l'électrode négative peuvent titre sensiblement au niveau de la surface cylindrique tangente au sous-ensemble "20+21", légèrement débordantes ou légèrement en retrait. Le plan dans lequel sont situées les tiges 31 n'est pas nécessairement le plan moyen de l'électrode 22 et peut avantageusement astre légèrement décalé vers la gauche de la Fig. 1, dans la direction dans laquelle les ions négatifs formés sont entratnés par le ccurant d'air. électrode négative est reliée au ptle négatif du générateur de haute tension continue 24 par un fil conducteur à fort isolement, non visible sur la figure parce que situé en avant du plan de coupe, aboutissant à une cosse 32 solidaire de la tige 29. Une grille isolante moulée, en polystyrène par exemple, comportant une partie centrale 33, des barreaux 34 et un encadrement 35, est fixée sur la pièce 19 à l'extrémité gauche de l'appareil. Les barreaux 34 peuvent notamment astre disposés radialement entre la partie centrale 33 et l'encadrement 9 ; pour la circulation facile de l'air et des ions négatifs qu'il entratne, il est avantageux que les barreaux 34 soient profilés. Dans la variante de réalisation représentée sur la Fig. 2, deux pièces isolantes 40 et 41 sont utilisées pour supporter les électrodes et pour guider les filets dgair circulant dans 1 'espa- ce inter-électrodes. Les pièces 40 et 41 sont des pièces de révolution pouvant titre obtenues par moulage à l'aide de moules simples faciles à fabriquer. Une pièce métallique annulaire 42 est incorporée dans la pièce 40 au moment du moulage de ladite pièce et constitue l'électrode positive localisée du système d'électrodes utilisé. Une pièce métallique annulaire 43 supportée par la pièce isolante 41 constitue le corps de l'électrode négative. La surface extérieure de la pièce annulaire 43 est une surface conique sur laquelle sont fixées, par exemple par soudure, des tiges métalliques effilées 44 dont les pointes, très fines et dirigées, grosso modo > vers l'électrode 42 > constituent la partie active de ltélec- trode négative. Les tiges 44 sont, de préférence, nombreuses et régulièrement réparties à la périphérie de la pièce 43. Un canal annulaire 45 de guidage des filets d'air chargés d'ions négatifs est ménagé entre les pièces 40 et 41 au-delà de l'espace inter-électrodes. La circulation de l'air est, dans ce cas, assurée par une roue de turbine centrifuge 46 entratnée par un moteur 47, et la roue de la turbine est alors avantageusement réalisée en une matière plastique moulée isolante. Dans une variante de réalisation représentée sur la Fig. 3, deux pièces isolantes 50 et 51 sont utilisées pour supporter les électrodes et pour guider les filets d'air circulant dans l'espace inter-électrodes. Les pièces 50 et 51 peuvent être avantageusement obtenues par moulage d'une matière plastique de la famille des po lystyrènes. Une pièce métallique annulaire 52 est incorporée dans la pièce 50 au moment du moulage de ladite pièce et constitue l'électrode positive localisée du système d'électrodes utilisé. Une pièce métallique 53, en forme de ccuronne plane, suppor- tée par la pièce isolante 51, constitue le corps de l'clectrode négative. Des tiges métalliques fines 54, dont les pointes effi- lées sont dirigées, grosso modo, vers l'électrode 52 sont fixe, par exemple par soudure, sur une face libre du corps t: & d'électrode 53.Les tiges 54 sont, de préférence, nombreuses, orientées rafl-ia- lement et régulièrement réparties à la périphérie d la pièce 5, Un canal annulaire 55 de guidage des filets d"air cacs d'-r > i négatifs est ménagé entre les pièces 50 et 51 au-dela- Üe inter-électrodes. La circulation de l'air est, dans ces exempie, assurée par une roue ouverte de turbine centrifuge u6 constituée par un moyeu 57 supportant un flasque 58 porteur d'aubages 59.Le flasque 58 est complété par un rebord circulaire 60 dont le dia- mètre est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la pi-ee 51 et qui contribue au guidage de la circulation de l'air dans l'espace inter-électrodes. Le diamètre de répartition des extrémités des pointes des tiges 54 est avantageusement situé entre le diamètre extérieur de la pièce 51 et le diamètre extérieur du rebord 6Gi Une telle dis- position, jointe à une polarisation négative convenable de l'électrode positive 52 par rapport à la terre, permet de disposer d'u- champ électrique transversal, facilitant l'entraînement des ions négatifs formés vers l'air du local, sur toute la longueur du parcours possible des pointes des tiges 54 à 1 électrode 52. La roue centrifuge 56 est entraînée en rotation par un moteur élec- trique 61. Sur a Fig. 4, est représenté, dans le style dun schéma sy- noptique, un générateur de haute tension et de très haute tension 60. Le générateur 60 est muni de deux bornes d'alimentation 61 et 62, pour un secteur alternatif, ainsi que de deux bornes à fort isolement 63 et 64. Deux fils d'alimentation secteur 65 et 66 sont reliés respectivement aux bornes 61 et 62, et le montage in- terne du générateur est tel que les bornes 61 ou 62 peuvent autre indifféremment considérées comme étant pratiquement, l'une ou l'autre, la borne positive du montage redresseur, la valeur de la tension d'alimentation du secteur (habituellement comprise entre 11O volts et 220 volts) étant petite devant les tensions appliquées sur les électrodes.Un des fils d'alimentation (neutre) étant normalement à la masse en 67, ou bien le point milieu des fils d'alimentation étant mis à la masse (alimentation 220 volts en pont de 2 x 110 volts), le pole positif du générateur 60 peut astre considéré comme étant à a masse. Ce résultat est notamment obtenu automatiquement dans le cas où le générateur 60 est constitué par un multiplicateur de tension du genre couramment appelé "multiplicateur de GREINACHER", alimenté directement/r un auto-transformateur, et il est toujours possible de l'obtenir volontairement. Sur la borne 63 est disponible une haute tension négative par rapport à la terre, d'une valeur de l'ordre de 1.500 volts par exemple, et sur la borne 64 est disponible une très haute tension négative par rapport à la terre, d'une valeur de l'ordre de 7.500 volts par exemple. La borne 64 est reliée à l'électrode négative du système d'électrodes et la borne 63 est reliée à l'électrode positive localisée du système d'électrodes, positive d'environ 6.000 volts par rapport à l'électrode négative. Dans de telles conditions d'alimentation des électrodes de l'appareil, la terre et les parois du local abritant l'appareil, elles-M8mes pratiquement au potentiel de la terre ainsi que les personnes se trouvant dans le local, constituent une seconde électrode positive non localisée, portée à un potentiel appréciablement supérieur à celui de l'électrode positive localisée de l'appare il, favorisant éminemment la diffusion dans le local des ions négatifs générés par l'appareil. La mise en oeuvre d'une électrode positive localisée à l'intérieur de l'appareil et l'utilisation de l'environnement de l'appareil comme seconde électrode positive portée à une tension positive plus élevée, par rapport à l'électrode négative, permet donc de concilier l'obtention, sous une très haute tension modérée, d'un courant ionique relativement élevé et d'une bonne diffusion dans l'atmosphère des ions atmosphériques négatifs générés dans les effluves. La mise en oeuvre d'une telle disposition est très facile puisqu'il suffit de prévoir une prise intermédiaire dans le circuit du générateur de très haute tension : si ce générateur est, par exemple, un multiplicateur de GREINACHER alimenté sous une tension alternative de 220 volts, on peut utiliser un circuit multiplicateur comportant au total 25 étages et relIer la borne 63 au cinquième étage multiplicateur pour disposer des deux tensions d'alimentation de - 1.500 volts et - 7.500 volts citées en exemple. REVENDICATIONS 1 - Appareil ionificateur générateur disons atmosphériques ndga- tifs, comportant un générateur de haute tension électrique continue, une électrode négative et une électrode positive, ainsi que des moyens de filtrage et de circulation de lsair ambiant à travers l'appareil, caractérisé en ce que, les deux électrodes étant concentriques, la partie active de ltélectrode négative est constitube par une pluralité de pointes fines dirigées vers l'électro- de positive dont la surface active est grande vis-à-vis de la surface active (extrémités des pointes) de ltélectroGe négative et en ce que la direction du courant d'air traversant a'espace ir.ter- électrodes est, grosso modo, perpendiculaire à la direction des effluves emanant des extrémités des fines pointes constituant la partie active de l'électrode négative. 2 - Appareil ionificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode positive est en forme d'anneau dtun diantre supérieur à l'électrode négative et en ce que les pointes fines supportées par le corps de l'électrode négative sont orientées de façon sensiblement radiale. 3 - Appareil ionificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode positive est en forme d'anneau et en ce que les pointes fines supportées par le corps de l'électrode négative sont disposées selon les génératrices d'un cone. 4 - Appareil ionificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode positive de l'appareil est portée à un potentiel négatif appréciable par rapport au secteur électrique alimen- tant l'appareil et, par là même, par rapport à la terre. 5 - Appareil ionificateur selon l'ensemble des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la valeur de la différence de potentiel existant entre l'électrode positive et le secteur d'alimentation est comprise entre cinq pour cent et trente cinq pour cent de la différence de potentiel existant entre l'électrode négative et le secteur d'alimentation de l'appareil. 6 - Appareil ionificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de filtrage de l'air disposés à l'entrée de l'appareil sont constitués par un filtre à chicanes comportant des éléments poreux humides.