Brevet FR2517893A1 — publié le 19830610

-1- "GENERATEUR D'IONS SERVANT A PRODUIRE UN FLUX D'AIR" L'invention concerne un générateur d'ions servant à pro- duire un flux d'air et comportant, d'une part, une pluralité d'élec- trodes en forme de plaque séparées les unes des autres et situées dans des plans qui, chacun, sont parallèles au sens du flux d'air et, d'autre part, une pluralité de contre-électrodes, qui par rap- port au sens du flux d'air, sont disposées en amont des électrodes en forme de plaque, les électrodes en forme de plaque pouvant être reliées à l'une des bornes d'une source de haute tension continue et les contreélectrodes pouvant être reliées à l'autre borne de la source de tension continue. Des générateurs d'ions pour la production d'un flux d'air sont utilisés dans des systèmes de climatisation et des systèmes de purification d'air Le document DE-OS 25 38 958 préconise un généra- teur d'ions de la structure décrite ci-dessus qui est muni d'un a- gencement d'électrodes comportant des électrodes en forme de fil et de plaque et qui produit un flux d'air lorsque les électrodes en forme de plaque sont reliées à l'une des bornes d'une source de hau- te tension continue et que les contre-électrodes en forme de fil qui, dans le sens du flux d'air, sont disposées en amont des élec- trodes en forme de plaque, sont reliées à l'autre borne de cette source de tension Dans ce dispositif connu, à la suite de la forme angulaire des électrodes, il est produit de l'ozone par des déchar- ges électriques à lueur à l'endroit des électrodes, ce qui provoque des intensités de champ extrêmement élevées L'ozone est un gaz in- colore très toxique irritant les yeux et les membranes muqueuses et affectant l'appareil respiratoire. L'invention vise à fournir une structure qui minimalise les intensités de champ extrêmement élevées engendrées à l'endroit des électrodes de-façon à réduire la quantité d'ozone produit. Le but conforme à l'invention est atteint du fait qu'un générateur d'ions servant à produire un flux d'air et comportant, d'une part, une pluralité d'électrodes en forme de plaque séparées les unes des autres et situées dans des plans qui, chacun, sont pa- rallèles au sens du flux d'air et, d'autre part, une pluralité de 17893 -2- contre-électrodes qui, par rapport au sens du flux d'air,, sont dis- posées en amont des électrodes en forme de plaque, les électrodes en forme de plaque pouvant être reliées à l'une des bornes d'une source de haute tension continue et les contre-électrodes pouvant être re- liées à l'autre borne de la source de tension continue, est remar- quable en ce que les contre-électrodes ont une forme d'aiguille et sont dirigées vers l'intervalle ou les intervalles entre les élec- trodes en forme de plaque, et en ce que près de son bord le plus proche des électrodes en forme d'aiguille, chaque électrode en forme de plaque présente une surface cylindrique ou partiellement cylin- drique qui, le long de ce bord, s'étend perpendiculairement au sens du flux d'air, de'sorte que chaque électrode en forme de plaque pré- sente une surface périphérique arrondie regardant les électrodes en forme d'aiguille. Grâce à ces surfaces périphériques arrondies des électro- des en forme de plaque, les parties de ces électrodes qui sont les plus proches des électrodes en forme d'aiguille ne présentent pas de bords en saillie o des charges peuvent se concentrer de façon à agir comme des sources d'intensités de champ extrêmement élevées, ce qui provoque des décharges à lueur qui non seulement produisent de l'ozone mais encore, comme on a pu le constater, affectent le flux d'air. Dans un mode de réalisation préférentiel du dispositif conforme à l'invention, qui comporte au moins trois de ces électro- des en forme de plaque présentant chacune une surface périphérique arrondie regardant les électrodes en forme d'aiguille, les électro- des en forme d'aiguille sont arrangées en groupes qui sont disposés chacun en face de l'un des intervalles entre les électrodes en forme de plaque, les électrodes en forme d'aiguille de chaque groupe étant orientées vers l'intervalle associe a ce groupe. De préférence, les électrodes en forme de plaque sont rec- tangulaires et sont arrangées dans des plans parallèles, à égale distance les unes par rapport aux autres, leurs surfaces périphéri- ques arrondies s'étendant perpendiculairement au sens du flux d'air et les électrodes en forme de plaque étant montées sur un support de forme planaire qui est situé dans un plan parallèle au sens du flux d'air et perpendiculaire au plan des électrodes en forme de plaque. -3 Cette structure et cette disposition aérodynamiquement favorables des électrodes en forme de plaque améliorent l'efficacité du généra- teur d'ions quant à la production d'un flux d'air De plus, la forme rectangulaire et lesdites structure et disposition des électrodes en forme de plaque aboutissent à une structure compacte de l'appareil entier. De préférence, dans le mode de réalisation préférentiel décrit ci-dessus, les électrodes-de chaque groupe d'électrodes en forme d'aiguille sont disposées en une rangée s'étendant dans un sens perpendiculaire au sens du flux d'air, les pointes de toutes les électrodes en forme d'aiguille étant placées dans un plan per- pendiculaire au sens du flux d'air Chaque rangée d'électrodes en forme d'aiguille peut être supportée par un support en forme de ba- guette conducteur de l'électricité Cela permet de réduire la résis- tance du flux d'air et s'avère être une méthode peu coûteuse pour supporter les électrodes en forme d'aiguille De préférence, les supports en forme de baguette sont disposés parallèlement aux surfa- ces périphériques arrondies de l'électrode en forme de plaque On peut améliorer l'efficacité du générateur d'ions en faisant en sorte que, d'une part, l'espacement des supports en forme de baguette soit égal à celui des électrodes en forme de plaque et que, d'autre part, ces supports soient situés en face des centres des intervalles entre les électrodes en forme de plaque Cela aboutit à une répartition uniforme du champ électrostatique entre les électrodes en forme d'aiguille d'une part et les électrodes en forme de plaque d'autre part Pour réduire davantage la formation d'ozone, on peut recouvrir chacun des supports en forme de baguette d'un matériau électrique- ment isolant de façon à isoler les parties du générateur d'ions qui sont le siège d'une haute tension et qui, par conséquence, tendent à produire de l'ozone mais ne contribuent pas à la production du flux d'air. De préférence, la pointe de chaque électrode en forme d'aiguille est séparée par des distances égales des surfaces péri- phériques arrondies des électrodes en forme de plaque limitant l'in- tervalle vers lequel est orientée cette électrode en forme d'aiguil- le, distances qui sont les mêmes pour toutes les électrodes en forme d'aiguille Cet agencement permet d'éviter une décharge à lueur in- 17393 -4- contr 8 lée près des électrodes individuelles en forme d'aiguille, de sorte qu'on obtient un flux d'air constant avec une production mini- male d'ozone. De préférence, les électrodes en forme d'aiguille sont recouvertes d'un matériau électriquement isolant, sauf à l'endroit de leurs pointes Cela permet de réduire au minimum les zones d'in- tensités de champ extrêmement élevées à l'endroit des électrodes en forme d'aiguille, zones qui sont nécessaires pour le fonctionnement correct du générateur d'ions mais qui contribuent aussi à la produc- tion d'ozone. La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux com- prendre comment l'invention est réalisée. La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation d'un générateur d'ions conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe longitudinale agrandie d'un mode de réalisation d'une électrode en forme d'aiguille pour un génera- teur d'ions conforme à l'invention. La figure 3 est une vue en plan schématique d'un second mode de réalisation d'un générateur d'ions conforme à l'invention. La figure 1 représente un générateur d'ions comportant des électrodes 1 en forme de plaque et des électrodes 2 en forme d'ai- guille Les électrodes 2 en forme d'aiguille sont placées en amont des électrodes 1 en forme de plaque dans le sens 3 du flux d'air et sont disposées en rangées sur des supports 8 en forme de baguette, chaque électrode 2 s'étendant dans le sens du flux d'air A travers un interrupteur 4 et les supports 8, qui sont conducteurs de liélec- tricité, les électrodes 2 en forme d'aiguille peuvent être reliées-à l'une des bornes d'une source de haute tension continue 5, les élec- trodes en forme de plaque étant reliées à l'autre borne de la source de haute tension continue Toutes les électrodes 1 en forme de plaque ont les mêmes dimensions et ont la forme d'un rectangle ayant des côtés courts et des côtés longs Les électrodes 1 en forme de plaque sont disposées dans des plans séparés entre elles par les mêmes distances et parallèles les unes aux autres ainsi qu'au sens du flux d'air Les électrodes 1 sont montées sur un support 6 de forme planaire situées dans un plan parallèle au sens 3 du flux 2 517393 -5- d'air et perpendiculaire aux plans des électrodes en forme de pla- que, les électrodes étant disposées de façon que les bords courts de toutes les électrodes 1 s'étendent parallèlement au sens du flux d'air dans deux plans perpendiculaires aux plans des électrodes et que les bords longs de toutes les électrodes 1 s'étendent per pendi- culairement au sens du flux d'air dans deux plans perpendiculaires à ce sens A son bord d'amont, c'est-à-dire le bord le plus proche des électrodes 2 en forme d'aiguille, chaque électrode 1 en orme de plaque présente une surface 7 cylindrique ou partiellement cylindri- -10 que s'étendant le long de ce bord Ainsi, chaque électrode en forme de plaque présente une surface périphérique arrondie regardant les électrodes en forme d'aiguille La surface peut être formée par un élément cylindrique allongé en matériau conducteur de l'électricité, fixé au bord respectif de l'électrode en forme de plaque Toutes les électrodes 2 en forme d'aiguille sont dirigées dans le sens 3 du flux d'air et présentent les mêmes dimensions Les électrodes de chaque rangée d'électrodes en forme d'aiguille s'étendent parallèle- ment les unes aux autres dans un plan parallèle aux plans de deux électrodes voisines 1 en forme de plaque et est situé au milieu en- tre ces plans, de sorte que les électrodes en forme d'aiguille de la rangée concernée sont orientées vers le milieu de l'intervalle sépa- rant ces deux électrodes en forme de plaque Les supports 8 en forme de baguette supportant les électrodes en forme d'aiguille sont pla- cés parallèlement aux surfaces périphériques arrondies 7 des élec- trodes 1 en forme de plaque dans un plan perpendiculaire au sens du flux d'air, de sorte que les pointes de toutes les électrodes 2 en forme d'aiguille sont disposées pareillement dans un plan perpendi- culaire à ce sens Il s'est avéré avantageux que l'espacement des supports 8 soit identique à celui des électrodes 1 en forme de pla- que et qu'ils soient situés en face des centres des intervalles en- tre les électrodes en forme de plaque Les distances entre les poin- tes de chaque électrode 2 en forme d'aiguille et les surfaces péri- phériques arrondies 7 des deux électrodes 1 en forme de plaque limi- tant l'intervalle vers lequel est orientée cette électrode en forme d'aiguille, sont alors égales l'une à l'autre et sont identiques pour toutes les électrodes en forme d'aiguille. La figure 2 est une coupe agrandie de l'une des électrodes -6- en forme d'aiguille et du support associé 8 Ce support 8 est entiè- rement recouvert d'un matériau électriquement isolant 9 et l'élec- trode 2 en forme d'aiguille est, elle aussi, recouverte d'un maté- riau électriquement isolant, sauf à l'endroit de sa pointe 10 Pour le matériau isolant 9, on peut utiliser une laque isolante Dans un exemple pratique de la structure ci-dessus, les électrodes rectangu- laires 1 en forme de plaque sont séparées les unes des autres par une distance de 25 mm, alors que la-longueur de leurs surfaces péri- phériques arrondies 7 est de 20 cm Les supports 8 en forme de ba- guette des électrodes en aiguille 2 ont, eux aussi, une longueur de cm et, tout comme les électrodes en forme de plaque, ils sont séparés les uns des autres par une distance de 25 mm Les électrodes 2 en forme d'aiguille sur chaque support 8 sont séparées les unes des autres par une distance de 26 mm Les électrodes 2 en forme d'aiguille ont une longueur de 13 mm et un diamètre de 501 un Les pointes 10 des électrodes en forme d'aiguille sur chaque support 8 sont séparées par une distance de 40 mm des surfaces périphériques arrondies 7 des deux électrodes 1 en forme de plaque les plus pro- ches Le dispositif comporte quatre électrodes 1 en forme de plaque et trois rangées d'électrodes 2 en forme d'aiguille Si une tension continue de 15 k V est appliquée entre les électrodes en forme de plaque et les électrodes en forme d'aiguille, il est produit un flux d'air d'un débit de 100 m 3 à l'heure. Pour former les surfaces périphériques arrondies des élec- trodes 1 en forme de plaque de la figure 3, on recourbe dans une forme cylindrique ou partiellement cylindrique une partie de chaque électrode en forme de plaque, située près de son bord d'amont Comme le montre la figure, les électrodes 2 en forme d'aiguille sont dis- posées en face des centres des intervalles entre les électrodes 1 en forme de plaque, et la pointe 10 de chaque électrode 2 en forme d'aiguille est séparée par la même distance des surfaces périphéri- ques arrondies 7 a des deux électrodes 1 en forme de plaque les plus proches Les surfaces périphériques arrondies 7, 7 a des électrodes 1 en forme de plaque peuvent avoir chacune la forme d'une partie ou, comme représenté sur la figure 3, de la quasi totalité d'un cylindre régulier Il est également possible qu'elles soient de section transversale elliptique, piriforme ou ovale. 17393 -7- Lorsque la tension continue est appliquée aux électrodes, le champ entre les pointes 10 des électrodes 2 en forme d'aiguille et les électrodes 1 en forme de plaque provoque une ionisation posi- tive des molécules d'air à proximité des pointes 10 des électrodes en forme d'aiguille Sous l'effet du champ électrostatique, les mo- lécules d'air ionisées sont envoyées vers les électrodes 1 en forme de plaque Durant ce déplacement, les ions rencontrent des molécules d'air neutres et entraînent ces molécules dans le sens de la flèche 3 Si les électrodes 2 en forme d'aiguille sont reliées à la borne négative de la source 5 de haute tension continue, les molécules d'air se trouvant à proximité des pointes 10 des électrodes en forme d'aiguille sont ionisées négativement et, ensuite, elles sont dépla- cées dans le sens 3 du flux d'air par le champ électrostatique exis- tant entre les électrodes 2 en forme d'aiguille et les électrodes 1 en forme de plaque A nouveau, les molécules d'air ionisées heurtent les molécules d'air neutres et les déplacent dans le sens 3. 17893 REVENDICATIONS 1 Générateur d'ions-servant à produire un flux d'air et com- portant, d'une part, une pluralité d'électrodes en forme de plaque séparées les unes des autres et situées dans des plans qui, chacun, sont parallèles au sens du flux d'air et, d'autre part, une plurali- té de contre-électrodes qui, par rapport au sens du flux d'air, sont disposéus en amont des électrodes en forme de plaque, les électrodes en forme de plaque pouvant être reliées à l'une des bornes d'une source de haute tension continue et les contre-électrodes pouvant être reliées à l'autre borne de la source de tension continue, ca- ractérisé en ce que les contre-électrodes ont une forme d'aiguille et sont dirigées vers l'intervalle ou les intervalles entre les é- lectrodes en forme de plaque, et en ce que près de son bord le plus proche des électrodes en forme d'aiguille, chaque électrode en forme de plaque présente une surface cylindrique ou partiellement cylin- drique qui, le long de ce bord, s'étend perpendiculairement au sens du flux d'air, de sorte que chaque électrode en forme de plaque pré- sente une surface périphérique arrondie regardant les électrodes en forme d'aiguille. 2 Générateur d'ions selon la revendication 1 qui comporte au moins trois de ces électrodes en forme de plaque présentant chacun une surface périphérique arrondie regardant les électrodes en forme d'aiguille, caractérisé en ce que les électrodes en forme d'aiguil- le sont arrangées en groupes qui sont disposés chacun en face de l'un des intervalles entre les électrodes en forme de plaque, les électrodes en forme d'aiguille de chaque groupe étant orientées vers l'intervalle associé à ce groupe. 3 Générateur d'ions selon la revendication 2 caractérisé en ce que les électrodes en forme de plaque sont rectangulaires et sont arrangées dans des plans parallèles, à égale distance les unes-par rapport aux autres, leurs surfaces périphériques arrondies s'éten- dant perpendiculairement au sens du flux d'air et les électrodes en forme de plaque étant montées sur un support de forme planaire qui est situé dans un plan parallèle au sens du flux d'air et perpendi- culaire au plan des électrodes en forme de plaque. -9- 4 Générateur d'ions selon l'une quelconque des revendica- tions 2 et 3, caractérisé en ce que les électrodes de chaque groupe d'électrodes en forme d'aiguille sont disposées en une rangée s'é- tendant dans un sens perpendiculaire au sens du flux d'air, les pointes de toutes les électrodes en forme d'aiguille étant placées dans un plan perpendiculaire au sens du flux d'air. Générateur d'ions selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque rangée d'électrodes en forme d'aiguille est supportée par un support en forme de baguette conducteur de l'électricité. 6 Générateur d'ions selon l'une quelconque des revendica- tions 3, 4 et 5, caractérisé en ce que les supports en forme de ba- guette sont disposés parallèlement aux surfaces périphériques arron- dies des électrodes en forme de plaque. 7 Générateur d'ions selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'espacement des supports en forme de baguette est égal à celui des électrodes en forme de plaque. 8 Générateur d'ions selon l'une quelconque des revendica- tions 5, 6 et 7, caractérisé en ce que les supports en forme de ba- guette sont recouverts d'un matériau électriquement isolant. 9 Générateur d'ions selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la pointe de chaque élec- trode en forme d'aiguille est séparée par des distances égales des surfaces périphériques arrondies des électrodes en forme de plaque limitant l'intervalle vers lequel est orientée cette électrode en forme d'aiguille, distances qui sont les mêmes pour toutes les élec- trodes en forme d'aiguille. Générateur d'ions selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les électrodes en forme de grille sont recouvertes d'un matériau électriquement isolant, sauf à l'endroit de leurs pointes.