[发明专利]双极电离管

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种空气清洁器，更具体地涉及双极电离管，其用在加热、通风以及冷却(HVAC)系统中以减少空气微粒的数量。

背景技术

室内空气环境通常包括悬浮微粒，例如灰尘、毛屑、烟灰以及烟粒子、花粉、真菌、细菌以及病毒。室内气体也存在如从建筑材料、家具以及易腐物品产生的气体。在办公环境中，有众多的机器的使用者，例如影印设备之类，这些机器尤其存在释放挥发的有机化合物的问题。

这些微粒会影响空气的质量，使空气舒适度下降，甚至使空气对空间中的居住者有害。现代施工技术强调能量效率，例如保温的墙、天花板、门以及窗，并且用空气进入屏障装修建筑物，这就创造了一个密封的空间，使建筑物很难排放有毒气体。

在普通的加热、通风以及冷却(HVAC)系统中，空气流经过滤器，过滤器用来过滤掉进入过滤器中的微粒。但是，传统过滤器仅对尺寸上至少10微米的大颗粒有效。尽管高效微粒空气(HEPA)过滤器更有效，但是它们也存在缺点，例如它们很容器堵塞，需要频繁地更换以避免使HVAC设备超负荷。由于空气中存在污染物，而且物理过滤器很难将这些污染物去除，所以就使众所周知的“病态建筑物综合症”越发严重。很多被设计用以减轻这种综合症的建筑规范被提出；例如，美国采暖、制冷与空调工程师学会(ASHRAE)推荐在24小时周期内至少8.4次空气交换(35％周转率)。尽管商业与工业机构通常能够达到这个最低标准，它们的空气质量还是很差。而且，很多房子都不能达到这个最低标准。尽管高周转率能够提高内部空气质量，但同时也会降低建筑物中能量效率。

过滤的替代方法涉及离子交换技术的使用，以去除空气中的污染物。电离产生于原子或原子团失去或获得一个或多个电子。电中性原子或分子具有等量的电子和质子。如果束缚在原子或分子中的电子从外部能源吸收足够的能量，电子可能会超过电离势能并且逃离其原子轨道。这种情况发生时，失去了电子就产生了具有正电荷的离子，即阳离子。失去的电子就变成了自由电子。当自由电子碰到原子时，就被捕获在轨道内。原子或分子获得电子后就产生了具有负电荷的离子，即阴离子。

空气的电离，例如地球大气层中的空气的电离将导致空气的组成分子的电离，主要是氧和氮。尽管空气中的氮比氧丰富，但氧的活性更强。因此，氧具有比氮更低的电离势能，使得氧阳离子比氮阳离子更易形成，并且氧具有比氮更强的电负性，使得氧阴离子比氮阴离子更易形成。

电离通常用于将有机化合物分解为水、二氧化碳以及相关金属氧化物的基本分子成分。因此，电离能够用于通过消除封闭环境中的有机分子及其产生的气味来清洁室内空气。电离还用于通过施加电荷于那些分子使其积聚在一起而从空气中脱离来减少无机污染物。

研究表明正离子(阳离子)在许多方面对人体健康有害，例如通过刺激神经激素复合胺产生的增多，使人感到疲惫、焦虑和沮丧。正离子通常出现在使用VDU(可视显示器)的办公室中。负离子(阴离子)具有冷静的作用。因此，清洁室内空气的机器目的是将负离子引入气流中。

已经制造出多种商品，所述商品包括具有双极电离管的机器。空气的电离还会产生不希望得到的臭氧、O₃。因此，就需要这样一个系统，其能够提供足够水平的电离以有效地处理气流中的污染物，同时最小化臭氧的产生。

在这种情况下，更加需要使用离子交换技术用于空气处理，并且实际上有很多双极电离管的供应商，这些双极电离管是用于特定位置的独立设备、或整合至建筑HVAC系统的集中安装。这些设备以这种方式使用，使得在建筑物中循环并再循环的空气经过双极发射设备，所述双极发射设备通常采用电离管或多管的形式。这将实现空气质量的提升，而不要求更高的空气交换率。因此，室内空气的电离处理的额外好处是提高HVAC运转的效率。

授权给Hartman的第1,793,799号美国专利公开的双极电离管具有由沿玻璃管的内表面设置的金属内层形成的阴极。尽管该‘799号专利公开了形成阳极的金属丝网，但其没有建议使用相当的金属丝网作为阴极。更确切地，该‘799号专利公开了真空泵抽玻璃管的内部通过用刷子涂抹混合有粘合剂的金属粉末而进行处理。刷抹以及真空都不是理想的制造步骤，并且金属的纯度和点阵间距是随机的。