Brevet FR2296292A1 — publié le 19760723

L'invention concerne un appareil de production d'air ionisé et, plus précisément, un appareil permettant d'accroître la densité en ions négatifs de l'air d'un local. L'importance physiologique de l'ionisation atmosphérique n'est plus à démontrer. On sait en effet qu'un air à forte densité d'ions négatifs - c'est-à-dire un air dans lequel les densités d'ions négatifs et d'ions positifs sont à peu près égales - exerce une influence favorable sur de nombreux mécanismes physiologiques, tels que l'oxygénation des cellules et l'élimination des toxines. Inversement, des expériences ont montré que, dans un air complètement privé d'ions négatifs, des cobayes mouraient au bout de quelques jours. Or de nombreux facteurs, liés à la vie moderne, provoquent l'appauvrissement de l'air en ions négatifs : la pollution atmosphérique, la présence d'éléments métalliques dans les habitations, la fumée de tabac, etc. Naturellement, il est impossible d'augmenter l'ionisation négative de l'atmosphère. Mais cela est possible dans un espace clos, et c'est la raison pour laquelle divers appareils ont été proposés, visant à accroltre la densité d'ions négatifs dans l'air ambiant. Certains de ces appareils utilisent une source de rayons ultra-violets, mais dans ce cas, la génération d'ions'négatifs s accompagne d'une forte production d'ozone, substance dont on connaît le caractère nocif lorsqu'elle est présente en quantité importante dans l'air. D'autres types d'appareils utilisent l'effet Corona, ou effet de pointes : au voisinage d'une pointe portée à un potentiel négatif, les molécules neutres donnent naissance, sous l'effet de la tension électrique, à des couples ion négatifion positif. Les ions positifs sont neutralisés par la pointe, tandis que les ions négatifs sont repoussés par la pointe et s'éloignent. La production d'ozone est alors réduite, mais les appareils de ce type n'ont pas un rendement suffisant. En conséquence, la présente invention vise un appareil de production d'air ionisé qui fonctionne avec un rendement élevé sans pour autant augmenter de façon appréciable la quantité d'ozone présente dans l'air. A cet effet, l'appareil selon l'invention comprend une enceinte perméable à l'air à ses deux extrémités, un ventilateur à une extrémité, extrémité amont, agencé pour générer un flux d'air en direction de l'autre extrémité, extrémité aval, et à l'intérieur de l'enceinte, une source de particules a agencée pour émettre vers l'aval, une contre-électrode à la masse, en amont de ladite source et enveloppant celle-ci, et une électrode séparatrice portée à un potentiel négatif élevé, disposée entre la source et ladite contre-électrode, la contre-électrode et l'électrode séparatrice étant perméables audit flux d'air, et l'enceinte étant isolée électriquement des électrodes. Dans une forme de réalisation préférée, ladite électrode séparatrice porte, dans au moins un plan orthogonal à la direction générale du flux d'air, des pointes qui lui sont connectées électriquement et dont les extrémités délimitent un espace situé sur l'axe du flux d'air L'appareil selon l'invention réalise la combinaison judicieuse de deux sources d'ionisation : d'une part, les particules a à haute énergie, émises par la source, provoquent l'ioni- sation des molécules neutres de l'air; d'autre part, le champ électrique très intense régnant au voisinage des pointes a' un effet multiplicateur sur l'ionisation, analogue à celui utilisé dans les compteurs Geiger-Müller. Les pointes permettent ainsi une sorte de diffraction du flux d'air ionisé produit par la source de particules a, et la combinaison de ces deux sources confère à l'appareil selon l'invention un rendement très élevé. L'appareil peut comporter, en outre, une électrode accélératrice reliée à la masse, disposée à proximité de l'extrémité aval de l'enceinte, et destinée à accélérer vers l'extérieur les ions négatifs qui s'âoignent des pointes. De façon avantageuse, l'enceinte comporte une partie étranglée en aval des pointes formant venturi pour le flux d'air, Cette configuration de l'enceinte favorise la destruction de l'ozone qui accompagne l'ionisation; on sait, en effet, qu'en présence d'un champ électrique, l'ozone est détruite dans une proportion qui augmente avec la pression. L'accroissement de pression, qui résulte du rétrécissement de l'enceinte en aval des pointes, permet donc une destruction quasi-totale de l'ozone. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en se référant au dessin annexé dont la figure unique est une vue en coupe longitudinale d'un appareil selon l'invention. L'appareil selon l'invention pour produire de l'air ionisé comprend une enceinte 1 qui peut être de forme sensiblement cylindrique. Cette enceinte est perméable à l'air à ses deux extrémités. A l'une des extrémités est disposé un filtre 2, et à proximité, un ventilateur 3 destiné à générer un flux d'air en direction de 1' autre extrémité 4 suivant le sens de la flèche 5, qu'on appellera extrémité aval, l'extrémité comprenant le filtre 2 étant appelée extrémité amont. Pour faciliter l'écoulement de l'air, on dote avantageusement l'enceinte 1 de parois très bien polies sur leur face intérieure. A l'intérieur de l'enceinte 1, est disposée une source de particules , désignée par 6, qui émet des particules cx en direc- tion de l'aval (sens de la flèche 5). On sait que ces particules a sont des particules à haute énergie qui ionisent l'air et provoquent la création de paires ion négatif-ion positif. La source 6 peut autre constituée, par exemple, par un isotope radioaciif tel que le Polonium 210. Une contre-électrode 7, à la masse et isolée électriquement de l'enceinte 1 par un isolant 9, est disposée en amont de la source 6. Une seconde électrode 8, isolée de la contre-électrode 7 par un isolant 10, est disposée entre celle-ci et la source 6, et elle est portée à un potentiel négatif élevé qui peut aller de - 600 à - 2 000 V. Elle peut être, pour cela, raccordée à un générateur continu branché sur le secteur. Par conséquent, la contre-électrode 7 forme une anode et l'électrode séparatrice 8 une cathode Les deux électrodes 7 et 8 sont réalisées sous forme de grilles, de façon à laisser passer le flux d'air provenant du ventilateur 3, et affectent, de préférence, comme cela est représenté, la forme de coupoles ouvertes du côté aval. En outre, l'électrode séparatrice 8 comporte une pluralité de pointes Il réparties dans au moins un plan transversal à l'enceinte. La figure représente ces pointes réparties dans deux plans transversaux, quatre pointes étant disposées dans chacun de ces plans de façon à former des quadrants. Les extrémités des pointes d'un même plan sont rapprochées de façon à délimiter un passage axial assez étroit. Les pointes 11, qui peuvent être en cuivre chromé, sont par exemple soudées à l'électrode 8 et elles sont naturellement au même potentiel négatif que celle-ci. Leur fonction sera expliquée plus loin de façon détaillée. L'appareil comprend une autre électrode 12, disposée à pro ximité de l'extrémité aval 4, qui est reliée à la masse et isolée de l'enceinte 1 par un isolant 13. Cette électrode est appelée électrode accélératrice car elle accélère les ions négatifs qui se forment de façon préférentielle grâce à la présence des éléments décrits jusqu'ici : source 6, électrodes 7 et 8 et pointes 11. En outre, l'enceinte comporte, en aval des pointes 11, un étranglement 14 qui provoque un effet de Venturi, c'est-à-dire conduit à un accroissement marqué de la pression d'air. Comme on va le voir, le type de polarisation des électrodes conduit à la génération d'ions négatifs seulement, ce qui constitue l'effet recherché puisque, comme on l'a vu, seuls les ions négatifs exercent une action positive du point de vue physiologique. Le mécanisme qui conduit à la production d'air chargé seulement d'ions négatifs est schématiquement le suivant. La source 6 émet, avec une vitesse d'éJection très grande, des particules a (hélions) qui ont donc une très haute & ergie et sont capables d'arracher des électrons aux molécules d'oxygène ou de vapeur d'eau de l'air. Il apparaît donc des ions négatifs (molécules neutres + électrons) et des ions positifs. D'autre part, les électrodes 7 et 8 polarisées de la façon décrite, font régner un champ électrique important à l'intérieur de l'enceinte 1, champ qui est très intense au voisinage des pointes Il; en effet, la présence de ces pointes conduit à des surfaces équipotentielles de très forte courbure et donc à des champs qui varient très rapidement et sont en particulier très intenses au voisinage des pointes. On peut donc parler d'un effet Geiger-Müller pour ces pointes : chaque électron arraché par les particules a, acquiert, du fait du champ électrique très intense, une énergie qui lui permet de donner naissance à un grand nombre de nouveaux électrons qui forment des ions négatifs par agglomération sur des molécules neutres (en particulier d'oxygène). On a bien un effet multiplicateur, analogue à celui utilisé dans les compteurs Geiger Müller, simples ou proportionnels. Ces pointes jouent donc le rôle de source d'ionisation secondaire et permettent une sorte de diffraction du faisceau d'air ionisé produit par la source 6. D'autre part, il est évident, vu la polarisation des pointes Il à un potentiel négatif, que seuls des ions négatifs peuvent être générés par l'appareil, les ions positifs étant attirés et neutralisés par les pointes. Il faut noter que l'appareil comprend u troisième "sour ce" d'ionisation : des travaux récents ont montré, en effet, que le passage d'un flux d'air à travers une grille polarisée donne lieu à l'ionisation de l'air, phénomène qui ne peut qu'amplifier la génération d'ions procurée par l'appareil. Le rôle de l'électrode accélératrice 13 est, de façon évidente, d'accélérer les ions négatifs générés suivant le mécanisme qui vient d'être décrit, et de prolonger l'action des pointes 11 pour que les ions négatifs ne perdent pas leur vitesse en s'éloignant des pointes. L'accroissement de pression résultant de l'étranglement 14 formé dans l'enceinte présente un double avantage. Tout d'abord, on sait qu'en présence d'un champ électrique, l'ozone est détruite dans une proportion dépendant de la pression : un accroissement de pression conduit donc à une destruction plus complète de 1 'ozone, ce qui est très souhaitable pour un appareil de production d'air ionisé. D'autre part, l'accroissement de la pression permet d1aug- menter la concentration d'ions dans l'air, et donc le rendement de l'appareil. b N b i A i N S 1.- Appareil de production d'air ionisé, caractérisé par le fait qu'il comprend une enceinte perméable à l'air à ses deux extrémités, un ventilateur à une extrémité, extrémité amont, agencé pour générer un flux d'air en direction de l'autre extrémité, extrémité aval, et à l'intérieur de l'enceinte, une sour e de particules a agencée pour émettre vers l'aval, une contre-électrode à la masse, en amont de ladite source et enveloppant celle-ci, et une électrode séparatrice portée à un potentiel négatif élevé, disposée entre la source et ladite contreélectrode, la contre-électrode et l'électrode séparatrice étant perméables audit flux d'air, et l'enceinte étant isolée électriquement des électrodes. 2.- Appareil selon la revendication 1, dans lequel ladite électrode séparatrice porte, dans au moins un plan orthogonal à la direction générale du flux d'air, des pointes qui lui sont connectées électriquement et dont les extrémités délimitent un espace situé sur l'axe du flux d'air. 3.- Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel une électrode accélératrice, reliée à la masse, est disposée à proximité de l'extrémité aval de l'enceinte. 4.- Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'enceinte comporte une pàrtie étranglée en aval des pointes formant Venturi pour le flux d'air. 5.- Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'électrode séparatrice et la contre-électrode ont chacune la forme d'une coupole ouverte vers l'aval.