Brevet FR2571554A1 — publié le 19860411

DISPOSITIF GENERATEUR D'IONS NEGATIFS D'OXYGENE DANS UN COURANT D'AIR La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à créer des ions négatifs d'oxygène dans de L'air constituant l'atmosphère dans laquelle se trouvent des êtres vivants et, plus particuliere- ment, des êtres humains. La vie, la santé et la longévité de l'etre humain dépendent dans une large mesure de la pureté et de la richesse de l'air qu'il respire et, en particulier, de l'absence de pollution et de la présence d'une quantité suffisante d'ions négatifs d'oxygène. Il est évident que le premier facteur nécessaire à la vie humaine, à la santé et à la longévité est l'oxygène. Le rôle des ions négatifs d'oxygène dans l'atmosphère terrestre a toujours attiré l'inté- rêt des savants. Les résultats de nombreuses études analytiques et expérimentales ont clairement montré que les ions négatifs d'oxygène ont de bons effets biologiques et physiologiques sur tous les aspects de la vie humaine. Par conséquent, Les ions négatifs d'oxygène représentent aussi un facteur indispensable à la santé et à la longévité des êtres humains. Des études cliniques et biologiques récentes sur la thérapie au moyen des ions négatifs d'oxygène ont donné d'excellents résultats.En particulier, des rapports scientifiques d'origines diverses permettent de démontrer les effets bénéfiques des ions négatifs d'oxygène dans le traitement des maladies respiratoi res, cardiovasculaires, digestives, névrotiques, allergiques, urinaires, des os, des muscles et de la peau. En résumé, il est maintenant admis par les scientifiques que les ions négatifs d'oxygène consti tuent un bon réguLateur pour Le corps humain. Des ions négatifs d'oxygène sont formés na turellement dans L'atmosphere par L'ionisation atmos phérique. Lorsque Les molécules neutres de L'air sont soumises aux effets de particules très rapides et de radiations énergétiques telles que Les radiations cosmiques ou radioactives, quelques éLectrons se détachent des moLécuLes, qui se transforment alors en ions positifs. Les électrons Libres e sont capturés par les molécules d'oxygène 02, sous L'effet de La collision de trois corps, et produisent des ions négatifs d'oxygène 02 selon La réaction suivante : O2 +e+M 02 + M MaLheureusement, ce phénomène naturel, nécessaire et utiLe, ne se produit pLus lorsque L'air est poLLué, comme c'est notamment Le cas au centre des grandes villes. Le brevet français nO 2 203 644 CEN 72.37540) reLatif à un filtre bioLogique pour La stérilisation et L'enrichissement en ions négatifs d'un courant gazeux avait déjà pour objet de produire des ions négatifs d'oxygène en reproduisant artificieLLement Le phénomène de formation natureLLe de ces ions. La présente invention a précisément pour objet un perfectionnement de L'invention décrite et revendiquée dans ce brevet français, ce perfectionnement produisant égaLement des ions négatifs d'oxygène en reproduisant artificieLLement La réaction (1) de capture des éLectrons Libres par Les molécules d'Dxygène de l'air. Conformément à L'invention, ce résultat est obtenu en utilisant un dispositif générateur d'ions négatifs d'oxygène dans un courant d'air, caractérisé en ce qu'il comprend, dans le sens d'écoulement de ce courant : - des moyens de retenue des particules polluantes vé hiculées par le courant d'air ; - des moyens pour créer un nuage d'électrons suscepti bles d'être capturés par les molécuLes d'oxygène de l'air ; - des moyens pour accélérer les ions négatifs deoxygè- ne ainsi formés. Selon un mode de réalisation préféré d-e l'invention, les moyens pour créer un nuage d'électrons comprennent des électrodes en forme de dents triangulaires, portées à un potentieL négatif levé et des électrodes portées à un potentiel positif, dispo- suées alternativement et dans une direction transversale par rapport au sens d'écoulement du courant d'air. Lorsque le dispositif selon L'invention est particulièrement destiné à la médecine ou à la biologie, des moyens de stérilisation constitués de préfo- rence par des lampes à rayonnement ultraviolet et des moyens de filtration absorbant le gaz toxique et en particuLier L'ozone produit par ces lampes, sont disposés entre Les moyens de retenue des particules polluantes et les moyens pour créer un nuage d'électrons. De préférence, la circulation de l'air à l'intérieur du dispositif est obtenue en plaçant au moins un ventilateur en amont des moyens pour créer un nuage d'éLectrons On décrira maintenant, à titre d'exempLe non limitatif, un mode de réalisation préféré du disposi- tif générateur d'ions négatifs d'oxygène selon L'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels :: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective représentant à pLus grande échelle les électrodes permettant de créer un nuage d'électrons dans le dispositif selon L'invention ; - La figure 3 est une vue en coupe transversale des éLectrodes servant à créer un nuage d'électrons et des conducteurs servant à accéLérer les ions négatifs d'oxygène formés par la capture de ces électrons par t'oxygène de L'air. Le dispositif générateur d'ions négatifs d'oxygéne représenté sur La figure 1 comprend un boi- tier 10 dans lequel L'air extérieur circule entre une fenêtre d'entrée 12 formée dans ta partie basse du boitier et une fenêtre de sortie 14 formée dans la partie haute de ceLui-ci. Lors de son trajet à L'inté- rieur du boîtier 10, l'air traverse successivement une zone 16 de retenue des particules poLLuantes, une zone 18 de stérilisation, une zone 20 de filtration des gaz toxiques formés dans La zone de stériLisation, un ou plusieurs ventilateurs 22, une zone 24 dans laquelle est créé un nuage d'électrons et une zone 26 d'accéLé- ration des ions négatifs d'oxygène formés dans la zone 24. Le dispositif selon l'invention comporte de plus un circuit 27 assurant l'alimentation électrique du ventiLateur 22, des lampes à rayonnement ultraviolet 18 et des différentes électrodes constituant certaines des zones définies précédemment. La zone 16 de retenue des particules poL- luantes véhiculées par L'air comprend un ou plusieurs filtres 16a dont t'un peut être placé directement dans Le fenêtre d'entrée 12. Ces filtres ont pour fonction de retenir les particules de poussière et de fumée. Ces fiLtres sont choisis en fonction de leurs performances qui doivent être aussi élevées que possible, afin de retenir toutes les particules de section supé rieure à 0,3 y. En pratique, on utilisera par exemple des filtres en mousse de matière plastique. Afin de retenir également les particules positives qui se trouvent dans l'air entrant dans le dispositif, à chacun de ces filtres 16a remplissant une action essentiellement mécanique est associé de préférence un réseau métallique 16b porté à un potentiel négatif relativement faible (tension continue ou alternative d'environ 400 V). Ce réseau métallique peut notamment être réalisé en aluminium. Le dispositif générateur représenté sur la figure 1 comprend, au-dessus de la zone 16 de retenue des particules polluantes, une zone 18 de stérilisation surmontée par une zone 20 de filtration de I 'ozo- ne formé par ces moyens de stérilisation. On remarquera que ces deux zones peuvent être supprimées lorsque le dispositif n'est pas destiné à être utilisé en médecine ou en biologie. La zone de stérilisation 18 comprend un ou plusieurs cadres superposés 18a portant chacun une série de lampes 18b à rayonnement ultraviolet (1980 A). Ces lampes ultraviolettes ont pour effet de stêriliser à 100 x le courant d'air circulant dans le dispositif. En revanche, elles ne jouent aucun rôle en ce qui concerne la production des ions négatifs d'oxygène et la concentration de ces ions dans l'air. La zone de filtration 20 est associée au dispositif générateur d'ions négatifs d'oxygène lorsque celui-ci comprend la zone de stérilisation 18. En effet, les lampes à rayonnement ultraviolet produisent de l'ozone dont la présence dans l'air traversant ensuite la zone 24 dans laquelle est créé un nuage d'électrons conduirait à créer des ions négatif d'ozone, au détriment de la création d'ions négatifs d'oxygène. En pratique, la zone 20 comprend un filtre 20a absorbant ces gaz toxiques et plus particuLierement l'ozone. Ce filtre est réaLisé de préférence en dioxyde de manganèse MnO2 ou en un autre matériau équivalent tel que du carbone pur. Le ou Les ventilateurs 22 qui sont placés au-dessus de La zone de filtration 20 sont choisis selon Le débit d'air que L'on désire obtenir. On comprendra que la concentration en ions négatifs d'óxygè- ne de l'air rejeté par te dispositif est directement dépendant de La vitesse et du débit du courant d'air déterminés par le ventilateur 22. Les ventilateurs 22 pourraient égaLement être pLacés entre le réseau mé talLique 16b et La zone de stérilisation 18. Techniquement, La zone la plus importante du dispositif générateur d'ions négatifs d'oxygène seLon L'invention est La zone 24 de création d'un nuage d'électrons, en association avec la zone 26 d'accélé- ration des ions négatifs d'oxygène formés dans La zone 24. Comme L'ilLustrent pLus précisément les figures 2 et 3, la zone 24 dans Laquelle est créé un nuage d'éLectrons est constituée par deux séries d'éLectrodes 28 et 30 montées dans un cadre isoLant 32 et disposées alternativement et dans une direction transversale par rapport au sens. d'écoulement du courant d'air. Les électrodes 28, qui ~sont portées à un potentiel négatif éLevé (1700 à 4000 V) sont constituées par des plaques planes paraLLèles présentant, du côté de La sortie de L'air, La forme de dents trianguLaires dont l'angle au sommet est aussi petit que possibLe afin de créer un champ éLectrique élevé à ce niveau. Les électrodes 30 sont également constituées par des plaques pLanes parallèles entre elles et aux plaques formant Les électrodes 28, chacune des électrodes 30 étant placées à égale distance de deux électrodes 28 adjacentes et bien isolées. Les électro- des 30 sont portées à un potentiel positif identique à celui des électrodes négatives 28 et leur bord situé en aval par rapport à L'écouLement de l'air est rectiligne et situé en retrait par rapport au sommet des triangles formés par les dents des électrodes 28, mais en surplomb par rapport à ta base de ces triangles (figure 3) Les électrodes 30 sont bien isolées par un isolant approprié. Comme l'illustre en particulier la figure 3, La zone d'accélération 26 comprend des conducteurs rectilignes 34 recouverts dgun isolant électrique et supportés par un cadre isolant 36 (par exemple en bois). Chacun des conducteurs 34 est placé dans le prolongement de l'une des électrodes positives 30 et porté à une tension positive qui peut être la même que celle des électrodes 30. Les conducteurs 34 constituent ainsi des électrodes accélératrices des ions négatifs. Le champ é-lectrique élevé qui cerne le sommet des triangles formés par les dents des électrodes 28 produit par ionisation un nombre important d'électrons libres et d'ions positifs. Ces ions positifs sont rapidement absorbés par tes électrodes négatives 28. Avant d'être repoussés vers les électrodes positives 30, Les électrons libres sont transformés en un nuage d'électrons sous l'influence du fort champ électrique créé par la zone d'accélération 26 et par les électrodes positives isolées 30.Lorsque l'air pur passe à travers ce nuage d'électrons, les molécules d'oxygène ont une forte probabilité pour capturer les électrons selon la relation (1), afin de former des ions négatifs d'oxygène. En effet, l'affinité électronique de l'oxygène est supérieure à l'affinité élec tronique de tout autre élément contenu dans l'air pur. Il est à noter que Les conducteurs 34 qui permettent d'accélérer les ions négatifs ont aussi pour effet de repousser les ions positifs vers Les électrodes negatives 28 et que Leur isoLation évite toute absorption des ions négatifs par ces éLectrodes. Afin que L'efficacité du dispositif générateur d'ions négatifs d'oxygène soit aussi grande que possible, La différence de potentiel appliquée entre les électrodes 28 et 30 doit être aussi stable que possible. De même, Les dimensions-et les écarts entre les deux séries d'éLectrodes et entre La zone 24 et la zone d'accélération 26, ainsi que Les matériaux constituant ces différentes parties doivent être optimisés. A titre d'exemple, Les électrodes 28 et 30 peuvent être réalisées en cuivre et montées sur un cadre en résine. Si l'on suppose que te-s électrodes adjacentes 28 et 30.sont distantes de 5 mm, Les sommets des dents formés par Les éLectrodes négatives peuvent être séparés de 13 mm, La largeur de la plaque variant de 4 à 18 mm depuis La base jusqu'au sommet des dents. Par comparaison, la largeur des électrodes négatives est alors de 10 mm. Comme on l'a déjà mentionné, La vitesse de l'air et son degré de purification interviennent aussi dans L'efficacité du dispositif, de même que la nature du matériau constituant le boîtier 10 de ce dispositif. Le circuit d'alimentation électrique 27 pourra quant à Lui être réalisé de toute manière à la portée de l'homme de l'art, de façon à permettre l'alimentation en basse tension (220 V alternatifs à 400 V continus) du ventilateur 22, du réseau métallique 16b, des électrodes positives 30 et des conducteurs 34 de la zone d'accélération, ainsi que L'air mentation en haute tension (220 V alternatifs à 4500 V continus) des électrodes négatives 28. Bien entendu, l'invention ne se limite nullement au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre indicatif et couvre toutes les variantes qui sont à la portée de l'homme de l'art. De plus, les domaines d'application de l'invention sont très vastes et ne se limitent nullement à La seule production d'air conditionné enrichi en ions négatifs d'oxygène. Ainsi, on peut envisager, en ajoutant à cet effet un compartiment spécial au dispositif décrit, de traiter des médicaments afin qu'i lsprésentent un dosage moindre, mais avec un plus grand. effet. REVENDICATIONS 1. Dispositif générateur d'ions négatifs d'oxygène dans un courant d'air, caractérisé en ce qu'il comprend, dans le sens d'écoulement de ce courant - des moyens (16) de retenue des particules polLuantes véhiculées par le courant d'air ; - des moyens (24) pour créer un nuage d'électrons sus ceptibles d'être capturés par les molécules d'oxygè ne de l'air ; et - des moyens (26) pour accélérer les ions négatifs d'oxygène ainsi formés. 2. Dispositif selon la revendication 1, ca ractérisé en ce que Les moyens (24) pour créer un nuage d'électrons comprennent des électrodes (28) en forme de dents triangulaires, portées à un potentiel négatif élevé et des électrodes (30) portées à un potentiel positif et recouvertes d'un isolant électrique, disposées alternativement et dans une direction transversale par rapport au sens d'écoulement du courant d'air. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (26) pour accéLérer les ions négatifs d'oxygène comprennent des électrodes accélératrices (34) portées à un potentiel positif et recouvertes d'un isolant électrique. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (16) de retenue des particules polluantes comprennent au moins un filtre (16a) et un réseau métallique (16b) de retenue des particules positives porté à un potentiel négatif. 5. Dispositif selon l'une quelconque des re vendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend de plus, entre les moyens ( de retenue des particules positives et les moyens (24) pour créer un nuage d'électrons, des moyens (18) de stérilisation de l'air et des moyens (20) de filtration de l'ozone formé par ces moyens de stérilisation. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens dè stérilisation (18) comprennent des lampes (18b) à rayonnement ultraviolet. 7. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens (20) de filtration de l'ozone comprennent des filtres (20a) à Mono2. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend de plus au moins un ventilateur (22) situé en amont des moyens (24) pour créer un nuage d'électrons.