Brevet FR2687858A1 — publié le 19930827

La présente invention concerne un dispositif électronique destiné à 1' émission, dans l'atmosphère, d'ions négatifs issus de pointes émettrices portées à une haute tension continue négative, dont la valeur invariable est très inférieure à la tension critique de production d'ozone ou d'oxydes d'azote nocifs .L'élimination des risques résultant de l'absence totale de ces gaz toxiques permet alors au dispositif objet de la présente invention d'assurer le complet assainissement de locaux divers, par élimination électrostatique des micropolluants et biocontaminants présents dans l'air, et par restauration des caractéristiques électriques de salubrité de cet air. Les dispositifs actuellement utilisés comportent en général une alimentation à Haute Tension constituée par une "cascade" de Greinacher (diodes et condensateurs) connectée soit directement au réseau alternatif via une faible résistance (contrevenant ainsi aux règles de sécurité) soit au secondaire d'un transformateur assurant l'isolement indispensable. Ces dispositifs souffrent -à l'exception du dispositif suivant la demande de Brevet français N" 86 12448- du défaut commun résultant de la conception de leur structure: I'obligation d'appliquer aux "pointes" émettant les électrons primaires une Haute Tension largement excessive destinée à pallier les défauts de la-dite structure et l'insuffisance de cette émission. La Haute Tension ainsi appliquée varie généralement entre 6 et 10 kiloVolts, excédant alors largement le seuil de production de l'ozone, situé autour de 4,65 kiloVolts, et entraînant de ce fait la production d'une quantité inadmissible de ce gaz dans des locaux généralement clos, en présence de personnes susceptibles d'en être plus ou moins gravement incommodées. De plus, les défauts de la structure émissive ne permettent pas d'assurer une distribution homogène en volume des ions négatifs produits, nuisant ainsi à la dépollution et la décontamination attendues, défauts aggravés par l'utilisation systématique de ventilateurs.. Le dispositif suivant l'invention élimine totalement ces défauts et les risques résultants, assurant l'émission d'un flux intense d'ions négatifs, en l'absence totale de peroxydants. n comporte en effet une optique électronique, permettant l'application aux "pointes" émissives d'électrons primaires d'une Haute Tension abaissée à -4,0 kiloVolts, doublement régulée, ménageant un intervalle considérable de sécurité (supérieur à 600 Volts), et excluant ainsi toute production d'ozone, sans aucune perte du flux électronique initial indispensable. Le dispositif suivant l'invention comporte trois sous-ensembles distincts dont les fonctions complémentaires sont indissociables: - un sous-ensemble (AS) d'alimentation à basse tension continue stabilisée, constituant la source primaire d'énergie électrique de l'ensemble; - un sous-ensemble (ALHT) d'alimentation à Haute tension comportant: * un double oscillateur de type "blocking" (OB) délivrant une tension alternative intermédiaire, à une fréquence comprise entre 20 et 50 kHz, * une "cascade" de Greinacher (CG) (diodes et condensateurs), alimentée par le-dit oscillateur, et délivrant la Haute Tension (HT) finale régulée de -4,0 kilovolts, appliquée aux "pointes" émissives. - un sous-ensemble (OE) constitué par une "optique électronique" suivant la Revendication ( 1) de la demande de Brevet français N" 86 12448. Un avantage supplémentaire réside dans l'utilisation d'une source d'alimentation à basse tension stabilisée, constituant une référence invariable de tension pour l'alimentation des pointes émissives. Un autre avantage résulte de l'utilisation d'un oscillateur fonctionnant à une fréquence (20 à 50 kHz) très supérieure à celle du secteur alternatif (50 Hertz) . L'utilisation d'une fréquence élevée permet d'abaisser sensiblement l'impédance interne de la "cascade" de Greinacher et d'utiliser ainsi des composants de classe plus faible et de tolérances plus larges. Un avantage supplémentaire résulte du taux élevé de régulation de la Haute Tension finale -quasi-indépendante du débit des "pointes"- et de la valeur très faible de l'ondulation résiduelle, assurant alors la plus complète sécurité vis-à-vis du seuil de production d'ozone Un autre avantage, résultant de l'absence complète d'émission d'ozone, est la possibilité de disposer de flux ioniques aussi intenses qu'il est nécessaire, quelque soient le lieu et 1 environnement du dispositif. Un autre avantage réside dans la possibilité d'utiliser le dispositf à l'intérieur des véhicules souffrant d'une forte micropollution (automobiles, camions, trains, avions ou autres), soit par connection au réseau local de distribution d'énergie électrique, soit par utilisation d'une source autonome (pile ou accumulateur) du fait de la très faible consommation de courant exigée. Les dessins annexés représentent respectivement: - Le schéma (synoptique) du dispositif, sous forme des fonctions assurées par chacune de ses parties: Planche 1 / 2, - le schéma de principe d'un exemple de réalisation possible du sous-ensemble d'alimentation à Haute Tension: Planche 2 / 2. Un tel exemple n'épuise nullement l'invention qui peut être réalisée à partir d'éléments intégrant tout ou partie des fonctions exercées par chacun des composants. Tel qu'il est représenté sur la figure 1 de la Planche 1/ 2 (synoptique), le dispositif suivant l'invention comporte trois sous-ensembles: - un premier sous-ensemble (section I), constitué par un bloc d'alimentation délivrant entre la sortie (A) et la masse commune (B) une basse tension continue stabilisée, obtenue à partir du secteur alternatif ou de toute autre source d'énergie électrique; - un second sous-ensemble (section II) constitué par * un double oscillateur de type "blocking" ,alimenté en (A) via un fusible de protection, et délivrant entre les sorties (E) et (F) du transformateur de couplage une tension alternative intermédiaire de fréquence comprise entre 20 et 50 kHz; * une "cascade" de Greinacher, multiplicatrice de tension, délivrant en (G) ,via une résistance de limitation, une tension négative fixée à -4,0 kV ,sous une impédance interne dont la valeur résulte alors du choix de la capacité des condensateurs de la "cascade" - un troisième sous-ensemble (section m) constitué par l'optique électronique d'émission ionique, suivant la demande de Brevet français N" 86 12448. Un exemple d'application est donné par la mise en oeuvre du dispositif objet de l'invention dans les crèches de jeunes enfants en vue d'une dépollution et d'une décontamination de l'air, en l'absence complète d'émission d'ozone ou d'oxydes d'azote gravement préjudiciables à la santé des-dits jeunes enfants ainsi que du personnel. Un autre exemple d'application est donné par la mise en oeuvre du dispositf dans les cabinets dentaires, en vue de l'élimination des aérosols polluants ou contaminants résultant en particulier du fonctionnement des fraises , sans aucune émission de gaz toxiques ou agressifs, capables de porter préjudice au praticien ou aux patients, ainsi qu'à l'appareillage. De tels exemples n'épuisent nullement les applications de l'invention, qui peut être mise en oeuvre en toutes circonstances où une extrême purification de l'air d'un local clos est indispensable, sans que cette opération puisse entraîner la moindre nuisance pour les personnes présentes, quel que soit leur âge ou leur état de santé, ainsi que la moindre dégradation pour les produits ou matériels présents sur le site d'utilisation. La figure 2 de la Planche 2 / 2 représente une réalisation possible du sous-ensemble d'alimentation à Haute Tension à partir de composants discrets Les composants utilisés dans cet exemple ont les caractéristiques suivantes: - Résistances (toutes valeurs en 1/2 Watt) : R1=1,5 R2=270 K; R3 =R4 =47K; R5 =R6 =4,7M; - Diodes: D1 = LED verte; D3 = D4 =1N4148; D2 = D5 à D29 =1N4007 (tension inverse = 1000 Volts) - Transformateur de blocking : L.C.C. type RM8 SE , quadruple primaire L1=L2=L3=L4=15 spires ; secondaire: L5 =250 spires ; fréquence de fonctionnement 20-25 kHz; - Condensateurs: C1 à C24 =2,2 nF/500 V; - Transistors: T1 =T2 = 2N2222A. L'entrée (A) de 1'oscillateur est connectée, via un fusible calibré de protection (Fus), à la sortie à + 14 Volts de l'alimentation stabilisée (AS) ; le point (D) est relié à la masse générale du dispositif ; les points (E) et (F) , sorties du transformateur de blocking, sont reliés respectivement à la masse générale (D) via la résistance de protection R5 ,à la plaque de champ (P2) de l'optique électronique, et aux entrées de la cascade de Greinacher, ainsi portées à une tension alternative d'environ 150 Volts efficaces . La Haute tension négative de sortie est appliquée, via une résistance de protection R6 , aux pointes émissives en (G) . Une diode Dlcontrôle la mise sous tension de l'oscillateur, tandis que la diode D2, connectée en inverse, assure la protection du-dit oscillateur contre une inversion accidentelle de la tension d'alimentation. Un tel exemple n'épuise nullement l'invention qui peut être réalisée au moyen de circuits intégrés ou tous autres dispositifs capables d'assurer les fonctions nécessaires au but poursuivi. REVENDICATIONS 1- Générateur d'ions négatifs en tous milieux gazeux confinés ou en atmosphère libre : un premier étage d'alimentation stabilisée (AS) délivre une basse tension continue de valeur prédéterminée, alimentant un dispositif (OB) de type oscillateur bloqué, fournissant une tension alternative intermédiaire de fréquence comprise entre 20 et 50 kHz à une cascade de Greinacher de faible résistance interne (CG) multiplicatrice de tension, dont la sortie permet d'appliquer une Haute Tension négative (HT) de - 4 kiloVolts aux pointes (Ptes) génératrices d 'ions négatifs constituant l'un des éléments de 1' 'optique électronique d'émission (OE) Dispositif caractérisé en ce qu'il comporte trois sous-ensembles autonomes de fonctions complémentaires non dissociables - un bloc d'alimentation stabilisée (AS) alimenté par le secteur alternatif, ou une batterie d'accumulateurs, ou une batterie de piles, ou tout dispositif équivalent dont la tension est maintenue à une valeur fixe préalablement choisie; - un oscillateur bloqué (ou "blocking") (OB) alimenté par la-dite basse tension stabilisée, délivrant à une fréquence comprise entre 20 et 50 kHz une tension alternative intermédiaire, alimentant un dispositif multiplicateur de tension de type "cascade de Greinacher" (CG) dont la Haute Tension négative de sortie est fixée à la valeur limite maximum de 4 kiloVolts; -une otique électronique (OE) dont les pointes émissives (Ptes) reçoivent la Haute Tension négative (HT) chargée d'assurer l'émission électronique vers l'atmosphère; 2- Dispositif suivant la revendication (1) caractérisé en ce qu'il permet l'application de flux d'ions négatifs d'intensité quelconque, aussi élevée que nécessaire dans tous locaux fermés et/ou tous environnements de personnes et/ou d'objets.