專利名稱：雙極電離管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及一種空氣清潔器，更具體地涉及雙極電離管，其用在加熱、通風(fēng)以 及冷卻(HVAC)系統(tǒng)中以減少空氣微粒的數(shù)量。
背景技術(shù)：
室內(nèi)空氣環(huán)境通常包括懸浮微粒，例如灰塵、毛屑、煙灰以及煙粒子、花粉、真菌、 細(xì)菌以及病毒。室內(nèi)氣體也存在如從建筑材料、家具以及易腐物品產(chǎn)生的氣體。在辦公環(huán) 境中，有眾多的機(jī)器的使用者，例如影印設(shè)備之類，這些機(jī)器尤其存在釋放揮發(fā)的有機(jī)化合 物的問題。這些微粒會(huì)影響空氣的質(zhì)量，使空氣舒適度下降，甚至使空氣對(duì)空間中的居住者 有害。現(xiàn)代施工技術(shù)強(qiáng)調(diào)能量效率，例如保溫的墻、天花板、門以及窗，并且用空氣進(jìn)入屏障 裝修建筑物，這就創(chuàng)造了 一個(gè)密封的空間，使建筑物很難排放有毒氣體。在普通的加熱、通風(fēng)以及冷卻(HVAC)系統(tǒng)中，空氣流經(jīng)過濾器，過濾器用來過濾 掉進(jìn)入過濾器中的微粒。但是，傳統(tǒng)過濾器僅對(duì)尺寸上至少10微米的大顆粒有效。盡管高 效微粒空氣(HEPA)過濾器更有效，但是它們也存在缺點(diǎn)，例如它們很容器堵塞，需要頻繁 地更換以避免使HVAC設(shè)備超負(fù)荷。由于空氣中存在污染物，而且物理過濾器很難將這些污 染物去除，所以就使眾所周知的“病態(tài)建筑物綜合癥”越發(fā)嚴(yán)重。很多被設(shè)計(jì)用以減輕這種 綜合癥的建筑規(guī)范被提出；例如，美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)(ASHRAE)推薦在24小 時(shí)周期內(nèi)至少8. 4次空氣交換(35%周轉(zhuǎn)率)。盡管商業(yè)與工業(yè)機(jī)構(gòu)通常能夠達(dá)到這個(gè)最 低標(biāo)準(zhǔn)，它們的空氣質(zhì)量還是很差。而且，很多房子都不能達(dá)到這個(gè)最低標(biāo)準(zhǔn)。盡管高周轉(zhuǎn) 率能夠提高內(nèi)部空氣質(zhì)量，但同時(shí)也會(huì)降低建筑物中能量效率。過濾的替代方法涉及離子交換技術(shù)的使用，以去除空氣中的污染物。電離產(chǎn)生于 原子或原子團(tuán)失去或獲得一個(gè)或多個(gè)電子。電中性原子或分子具有等量的電子和質(zhì)子。如 果束縛在原子或分子中的電子從外部能源吸收足夠的能量，電子可能會(huì)超過電離勢(shì)能并且 逃離其原子軌道。這種情況發(fā)生時(shí)，失去了電子就產(chǎn)生了具有正電荷的離子，即陽(yáng)離子。失 去的電子就變成了自由電子。當(dāng)自由電子碰到原子時(shí)，就被捕獲在軌道內(nèi)。原子或分子獲 得電子后就產(chǎn)生了具有負(fù)電荷的離子，即陰離子。空氣的電離，例如地球大氣層中的空氣的電離將導(dǎo)致空氣的組成分子的電離，主 要是氧和氮。盡管空氣中的氮比氧豐富，但氧的活性更強(qiáng)。因此，氧具有比氮更低的電離勢(shì) 能，使得氧陽(yáng)離子比氮陽(yáng)離子更易形成，并且氧具有比氮更強(qiáng)的電負(fù)性，使得氧陰離子比氮 陰離子更易形成。電離通常用于將有機(jī)化合物分解為水、二氧化碳以及相關(guān)金屬氧化物的基本分子 成分。因此，電離能夠用于通過消除封閉環(huán)境中的有機(jī)分子及其產(chǎn)生的氣味來清潔室內(nèi)空 氣。電離還用于通過施加電荷于那些分子使其積聚在一起而從空氣中脫離來減少無(wú)機(jī)污染 物。研究表明正離子(陽(yáng)離子)在許多方面對(duì)人體健康有害，例如通過刺激神經(jīng)激素復(fù)合胺產(chǎn)生的增多，使人感到疲憊、焦慮和沮喪。正離子通常出現(xiàn)在使用VDU(可視顯示器) 的辦公室中。負(fù)離子(陰離子)具有冷靜的作用。因此，清潔室內(nèi)空氣的機(jī)器目的是將負(fù) 離子引入氣流中。已經(jīng)制造出多種商品，所述商品包括具有雙極電離管的機(jī)器?？諝獾碾婋x還會(huì)產(chǎn) 生不希望得到的臭氧、03。因此，就需要這樣一個(gè)系統(tǒng)，其能夠提供足夠水平的電離以有效 地處理氣流中的污染物，同時(shí)最小化臭氧的產(chǎn)生。在這種情況下，更加需要使用離子交換技術(shù)用于空氣處理，并且實(shí)際上有很多雙 極電離管的供應(yīng)商，這些雙極電離管是用于特定位置的獨(dú)立設(shè)備、或整合至建筑HVAC系統(tǒng) 的集中安裝。這些設(shè)備以這種方式使用，使得在建筑物中循環(huán)并再循環(huán)的空氣經(jīng)過雙極發(fā) 射設(shè)備，所述雙極發(fā)射設(shè)備通常采用電離管或多管的形式。這將實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量的提升，而不 要求更高的空氣交換率。因此，室內(nèi)空氣的電離處理的額外好處是提高HVAC運(yùn)轉(zhuǎn)的效率。授權(quán)給Hartman的第1，793，799號(hào)美國(guó)專利公開的雙極電離管具有由沿玻璃管的 內(nèi)表面設(shè)置的金屬內(nèi)層形成的陰極。盡管該‘799號(hào)專利公開了形成陽(yáng)極的金屬絲網(wǎng)，但其 沒有建議使用相當(dāng)?shù)慕饘俳z網(wǎng)作為陰極。更確切地，該‘799號(hào)專利公開了真空泵抽玻璃管 的內(nèi)部通過用刷子涂抹混合有粘合劑的金屬粉末而進(jìn)行處理。刷抹以及真空都不是理想的 制造步驟，并且金屬的純度和點(diǎn)陣間距是隨機(jī)的。商標(biāo)為Bentax 的商業(yè)上可得到的商品采用了無(wú)真空泵抽裝配的管，其采用用作 陰極的金屬絲網(wǎng)。其包括一端開口的管，所述開口端利用端帽獨(dú)立地閉合。盡管Bentax 管彌補(bǔ)了 一些Hartman雙極電離管的不足，但Bentax 管相對(duì)脆弱，在運(yùn)輸過程中由于不當(dāng) 運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)遇到機(jī)械故障，以及在高于140° F溫度下的壓力有關(guān)故障。因此，本領(lǐng)域需要一種更有效的雙極電離管，具有更低的制造成本、降低的故障 率，并且能夠使尺寸減小，并且因此更適于HVAC系統(tǒng)或獨(dú)立設(shè)備的更廣泛范圍的安裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種用于加熱、通風(fēng)、冷卻(HVAC)系統(tǒng)以及獨(dú)立設(shè)備的雙極電離 管，并且具有低制造成本、低機(jī)械故障率、高效的優(yōu)點(diǎn)，并且從高效角度來看，如果需要還能 夠減小尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，雙極電離管包括具有開口端和封閉端的圓柱形玻璃管。在 玻璃管中設(shè)有陰極并且所述陰極由玻璃管的內(nèi)表壁包圍。陽(yáng)極包圍玻璃管的外表面，其中 陽(yáng)極適于與電源的第一導(dǎo)電終端電連通。在一個(gè)實(shí)施例中，陽(yáng)極由不銹鋼以緊密編織網(wǎng)或格的形式制成，所述緊密編織網(wǎng) 或格具有多個(gè)胞間隙或每平方英寸大約180至290個(gè)開口的穿孔。并且，陰極由鋁拉伸金 屬制成并且還采用細(xì)網(wǎng)或格的形式，所述細(xì)網(wǎng)或格具有多個(gè)胞間隙或每平方英寸大約180 至290個(gè)開口的穿孔。在一個(gè)實(shí)施例中，陽(yáng)極和陰極每平方英寸包括大約225個(gè)開口。設(shè)置電絕緣端帽用以覆蓋玻璃管的所述開口端。端帽包括用于接收玻璃管的所述 開口端的外周界的凹槽，并且端帽可利用至少一種密封劑固定于玻璃管，例如雙組份環(huán)氧 樹脂。具有下部的細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電終端延伸穿過端帽并且適于與電源的第二導(dǎo)電終端電連通。導(dǎo)電終端的第二部分延伸進(jìn)入玻璃管并且構(gòu)造為用以與陰極電連通。在一個(gè)實(shí)施 例中，導(dǎo)電終端的上端包括具有多個(gè)齒的電流分配器，所述齒延伸一定長(zhǎng)度以接觸沿陰極 內(nèi)表面的相鄰的部分。
在另一個(gè)實(shí)施例中，用于制造電離管的方法包括提供圓柱形的具有開口端和封閉 端的玻璃管、提供具有尺寸適于接收玻璃管開口端外圍邊緣的凹槽的端帽、以及提供具有 電流分配器以及陰極引線的導(dǎo)電終端。圓柱形陰極，例如拉伸鋁金屬陰極，其具有大約每英寸180至290個(gè)開口的胞間隙 或穿孔，所述圓柱形陰極被插入玻璃管。在一個(gè)實(shí)施例中，陰極包括每英寸225個(gè)開口。導(dǎo) 電終端的下端固定于端帽，并且玻璃管越過導(dǎo)電終端上安置并且朝向端帽向下滑動(dòng)，從而 使玻璃管的開口端的外周邊緣就位于端帽的凹槽中。在一個(gè)實(shí)施例中，第二密封劑圍繞端帽的上邊緣以及玻璃管的相鄰的外壁而使 用。在另一個(gè)實(shí)施例中，第三密封劑用在導(dǎo)電終端的下端。密封劑提供了額外的結(jié)構(gòu)支持 并且有助于防止污染物進(jìn)入玻璃管。圓柱形陽(yáng)極圍繞玻璃管的圓周設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施例中，陽(yáng)極由不銹鋼制成并且形 成緊密編織網(wǎng)，所述緊密編織網(wǎng)具有大約每英寸180至290個(gè)穿孔的胞間隙或穿孔。電離管適于機(jī)械地并且電力地連通于AC電源。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電終端包括電 源輸入終端，所述電源輸入終端從端帽的底部表面延伸用以通過電流分配器提供電流至陰 極。來自電源第二終端的不銹鋼夾或線可結(jié)合于陽(yáng)極以實(shí)現(xiàn)回路。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)以及特征將參照附圖，通過對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述 進(jìn)行說明，其中圖1為本發(fā)明的雙極電離管的立構(gòu)圖；圖2為圖1中的電離管的電流分配器的立構(gòu)圖；圖3為沿圖1中線3—3截取的電離管的端帽的下部的截面圖；圖4為沿圖1中線4-4截取的電離管的端帽的上部的截面圖；圖5為沿圖1中線5-5截取的電離管的玻璃管的下部的截面圖；圖6為沿圖1中線6-6截取的電離管的玻璃管的上部的截面圖；圖7為沿圖4中線7-7截取的電離管的端帽的截面圖；以及圖8A與圖8B共同示出了制造本發(fā)明中的雙極電離管的方法的流程圖。為了便于理解本發(fā)明，相同的附圖標(biāo)記適當(dāng)?shù)赜糜诒硎靖綀D中相同或相似的元 件。而且，除非另有說明，附圖中所示以及所述的圖并不是按比例描繪，僅以闡釋為目的。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的雙極電離管用于去除空氣中的雜質(zhì)，例如灰塵、花粉、真菌、污染物產(chǎn)生 的有害氣體、以及其它不希望的微粒，顯然這里僅示例性地假設(shè)存在于建筑物通風(fēng)系統(tǒng)中 的這些微粒，所述環(huán)境并非限定性。本發(fā)明中的管的改進(jìn)屬于整體結(jié)構(gòu)完整性的改進(jìn)。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，玻璃管 的開口端的外圍邊緣是圓的或倒角的(beveled)(例如退火處理)以減少玻璃管的開口端 的邊緣的壓力。在另一個(gè)實(shí)施例中，端帽的內(nèi)板形成有凹槽以提供對(duì)玻璃管的此端(即外 圍邊緣)的支撐，由此增強(qiáng)整體管的配合和強(qiáng)度。在另一個(gè)實(shí)施例中，利用至少一種密封劑將玻璃管固定至端帽。尤其，在接收玻璃
6管的開口端之前，第一密封劑例如雙組份環(huán)氧樹脂用于形成于端帽的內(nèi)底面的凹槽中，并 且所述單元隨后被加熱固化。第二密封劑，例如單組份硅酮橡膠，用于玻璃管進(jìn)入端帽處的 外部接合。不僅結(jié)構(gòu)整體性得到提升，而且安全運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的范圍從140° F上升至200° F， 而且沒有產(chǎn)生因環(huán)境溫度變化而使玻璃管與端帽之間的膨脹與收縮所導(dǎo)致的機(jī)械故障。提供有針對(duì)陽(yáng)極和陰極改進(jìn)的管，其增強(qiáng)了電離管的離子輸出。在一個(gè)實(shí)施例中， 鋁拉伸金屬用于形成陰極。在金屬箔中切出切口，并且金屬箔隨后被沿著垂直于切片的縱 向的方向拉伸，以形成具有菱形孔的網(wǎng)。因此以這種方式就比現(xiàn)有技術(shù)中模切方法得到的 每平方英寸的穿孔多。由于每平方英寸較大數(shù)量的穿孔，因而能夠產(chǎn)生更大表面面積或點(diǎn) 的電離。在優(yōu)選的實(shí)施例中，用于包圍玻璃管并形成陽(yáng)極的外部不銹鋼網(wǎng)由緊密編織網(wǎng)制 成，其允許更多接觸點(diǎn)以產(chǎn)生電離。盡管知道其具有接觸所述管的陽(yáng)極網(wǎng)，將所述網(wǎng)拉緊 以更好地接觸的能力受到了所述管的結(jié)構(gòu)整體性的限制。根據(jù)本發(fā)明，能夠允許更緊密的 配合。對(duì)陰極與陽(yáng)極所做改進(jìn)的結(jié)合使得離子輸出量相比于相同尺寸的現(xiàn)有管增加了平均 30%。除了其它優(yōu)點(diǎn)之外，通過減少置于氣流中的雙極電離管的數(shù)量，或通過使用較小尺寸 的管(能夠產(chǎn)生與較大管相同的電離)，將減小對(duì)氣流阻力，以得到更有效的HVAC系統(tǒng)。下面將參照附圖中示出的本發(fā)明的實(shí)施例，具體地描述本發(fā)明的實(shí)施。圖1示出本發(fā)明的雙極電離管100的實(shí)施例。雙極電離管100包括玻璃管102、端 帽104、導(dǎo)電終端106、陰極108、陽(yáng)極110以及至少一種密封劑，例如用于將端帽104固定至 玻璃管102的第一密封劑130和/或第二密封劑132?？蛇x地，第三密封劑134能夠提供用 以將導(dǎo)電終端106固定至端帽104。玻璃管102具有細(xì)長(zhǎng)的圓柱形形狀，由大體等截面的壁形成內(nèi)表面與外表面。玻 璃管102具有第一端和第二端。第一端閉合，具有圓的U形截面。第二端開放，具有經(jīng)退火 以形成圓的或倒角外圍邊緣150的邊緣，以減小經(jīng)粗切削或未潤(rùn)飾的外圍邊緣可能產(chǎn)生的 應(yīng)力。在一個(gè)實(shí)施例中，玻璃管的外直徑可大約1.0至1.75英寸，并且優(yōu)選地為1.375英 寸。玻璃管的整個(gè)長(zhǎng)度可大約為7英寸至21英寸，該長(zhǎng)度并非限定性。形成管102的玻璃 壁的厚度優(yōu)選地為0. 031英寸。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，玻璃管102的尺寸與所需的整 個(gè)離子輸出相關(guān)，而并非限定性。玻璃管102的開口端的邊緣150就位于沿端帽104的內(nèi) 底面122形成的凹槽124中。陰極108抵著玻璃管102的內(nèi)壁設(shè)置。優(yōu)選地，陰極108(為了清楚而在圖1中以 斷面示出)是由拉伸鋁形成并且為圓柱形。盡管此處陰極108由鋁制成，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解，其它導(dǎo)電金屬或合金可用于形成陰極108，例如不銹鋼及類似。陰極108尺寸適于覆蓋玻璃管102的從閉合端的彎曲部分的始端至內(nèi)部的內(nèi)表 面，例如玻璃管102的開口端的邊緣150的大約1/4”處，以允許玻璃管102的邊緣150處 的足夠的間隔，從而使玻璃管102的邊緣150可適當(dāng)?shù)嘏浜现列纬捎诙嗣?04的底面122 的凹槽124中。陰極108沿著玻璃管102的長(zhǎng)度延伸并且大約終止于向內(nèi)彎曲U形端開始 形成的位置。在優(yōu)選的實(shí)施例中，陰極108具有大約0. 010英寸的厚度以及每平方英寸225 個(gè)開口。替代地，陰極108可具有在0. 008至0. 013英寸范圍內(nèi)的厚度，以及每英寸180至 290個(gè)開口。陰極108的長(zhǎng)度隨玻璃管102的長(zhǎng)度而定。例如，具有大約5英寸長(zhǎng)度的陰極與整個(gè)長(zhǎng)度為7英寸的玻璃管配合使用；具有大約7英寸長(zhǎng)度的陰極與整個(gè)長(zhǎng)度為9. 5英寸 的玻璃管配合使用；具有大約12英寸長(zhǎng)度的陰極與整個(gè)長(zhǎng)度為14英寸的玻璃管配合使用； 以及具有大約18. 5英寸長(zhǎng)度的陰極與整個(gè)長(zhǎng)度為21英寸的玻璃管配合使用。對(duì)于上述玻 璃管長(zhǎng)度，陰極的長(zhǎng)度可以增加大約0. 25英寸。陽(yáng)極110 (為了清楚在圖1中以斷面示出)設(shè)置于玻璃管102的外壁上。陽(yáng)極110 為圓柱形并且由不銹鋼網(wǎng)制成，其覆蓋玻璃管102的外表面，所述覆蓋是從閉合端處彎曲 部分的始端至玻璃管與端帽104接合的位置。盡管這里所述陽(yáng)極110是由不銹鋼制成，本 領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解其它導(dǎo)電金屬或合金也可用于形成陰極108，例如鋁等。在優(yōu)選的實(shí)施例中，陽(yáng)極110具有大約0. 14英寸的厚度以及每英寸225個(gè)開口。 替代地，陽(yáng)極Iio可具有0.01至0.015英寸范圍內(nèi)的厚度，以及每英寸180至290個(gè)開口 (即穿孔)。與陰極108相同，陽(yáng)極110的長(zhǎng)度也隨玻璃管102的長(zhǎng)度而定。優(yōu)選地，陽(yáng)極110 約等于或略大于陰極108的長(zhǎng)度。盡管如果陽(yáng)極延伸超過圓形閉合端則不會(huì)影響其性能， 但優(yōu)選地，陽(yáng)極110并不延伸超過玻璃管102的圓形的閉合端，并且陽(yáng)極110與陰極108適 當(dāng)對(duì)齊。在一個(gè)實(shí)施例中，具有大約6英寸長(zhǎng)度的陽(yáng)極與整個(gè)長(zhǎng)度為7英寸的玻璃管配合使 用；具有大約8英寸長(zhǎng)度的陽(yáng)極與整個(gè)長(zhǎng)度為9. 5英寸的玻璃管配合使用；具有大約12. 5 英寸長(zhǎng)度的陽(yáng)極與整個(gè)長(zhǎng)度為14英寸的玻璃管配合使用；以及具有大約19. 5英寸長(zhǎng)度的 陽(yáng)極與整個(gè)長(zhǎng)度為21英寸的玻璃管配合使用。對(duì)于上述玻璃管長(zhǎng)度，陽(yáng)極110的長(zhǎng)度可以 增加大約2. 0英寸而不降低性能。陽(yáng)極110通過電導(dǎo)體(未示出)電連接于高壓交流電源，所述電導(dǎo)體例如為不銹 鋼夾、電線或其它已知的電導(dǎo)體。在一個(gè)實(shí)施例中，不銹鋼夾從電源的正引線伸出并且被安 置以牢固地接觸陽(yáng)極110的外表面區(qū)域。參照?qǐng)D2與圖5，圖2示出導(dǎo)電終端106的立構(gòu)圖，并且圖5示出玻璃管102中導(dǎo) 電終端106相對(duì)于陰極108的位置。導(dǎo)電終端106包括能源輸入終端112、陰極引線114、電 流分配器116、以及緊固裝置，例如用于將電流分配器116固定至陰極引線114的螺栓120 與墊圈118。能源輸入終端112是由導(dǎo)電金屬制成，例如銅。能源輸入終端112穿過孔128延 伸，所述孔128穿過端帽104的底面122形成。在端帽104中，能源輸入終端112機(jī)械地并 且電力地連接至陰極引線114。在一個(gè)實(shí)施例中，陰極引線114的底部包括螺紋孔115，所 述螺紋孔115的尺寸適于接收能源輸入終端112的螺紋端。替代地，其它用于緊固能源輸 入112至陰極引線114的技術(shù)也可被采用，例如焊接、插入銷釘?shù)阮愃萍夹g(shù)。能源輸入終端112從端帽104的底部的外表面伸出足夠的長(zhǎng)度，以允許連接至單 獨(dú)的高壓交流電源。能源輸入終端112的外部端可以是螺紋狀，如圖1示意性示出，但該終 端連接器并不具有限定性。例如，能源輸入終端112可采用其它常用連接器中的插入式或 刺入式連接器。陰極引線114成形為細(xì)長(zhǎng)棒并且由導(dǎo)電金屬制成，例如不銹鋼，以提供對(duì)于電流 分配器116的電傳導(dǎo)以及機(jī)械支撐。替代地，陰極引線114可由其它導(dǎo)電金屬或合金中的 鋁、銅制成。電流分配器116是由導(dǎo)電金屬制成，例如不銹鋼、鋁等類似。電流分配器116具有至少8個(gè)并且優(yōu)選地為12個(gè)向外徑向延伸的接合肋片或齒119，例如呈現(xiàn)星放射狀。如圖 2所示，齒119向下傾斜朝向陰極引線114的下端，以使玻璃管102易于在電流分配器106 附接至端帽104之后越過電流分配器106而插入。參照?qǐng)D6，齒(例如12個(gè)齒)延伸一定長(zhǎng)度以沿陰極108的內(nèi)表面在共面的點(diǎn)提 供連續(xù)接觸。電流分配器被緊固至陰極引線114。在不同的結(jié)構(gòu)中還可采用不同的緊固方 法，例如焊接或螺接，如圖2所示緊固技術(shù)的實(shí)施例，其中電流分配器116通過墊圈118與 螺栓120被固定至陰極引線114。圖7為端帽104的截面圖，所述端帽104由剛性電絕緣體制成，例如綠色聚氯乙烯 (CPVC)。端帽104可采用其它材料形成，包括聚氯乙烯(PVC)及類似。端帽104包括圓柱 形側(cè)壁142以及底部144，從而使端帽具有開口端和相對(duì)的由底部144形成的閉合端。直徑 小于側(cè)壁142的直徑的圓形突出部146從底部144的外表面148軸向伸出。如以下將詳細(xì) 描述的，底部144與突出部146具有適于接收玻璃管106的外圍邊緣150、陰極引線114以 及能源輸入連接器112的厚度。端帽104的內(nèi)直徑的尺寸適于接收玻璃管102的外壁，從而使玻璃管102的鄰近 開口端的外表面與側(cè)壁142的內(nèi)表面接觸。凹槽124沿底部144的內(nèi)表面鄰接側(cè)壁142的 內(nèi)表面而形成。相應(yīng)地，側(cè)壁142的內(nèi)表面形成凹槽124的最外壁。凹槽124的尺寸和形 狀適于接收玻璃管102的開口端的外圍邊緣150。參照?qǐng)D3與圖7，凹進(jìn)處126形成于底部144的內(nèi)表面的中心，并且尺寸與形狀適 于接收陰極引線114的下部。直徑小于凹進(jìn)處126的直徑的孔128穿過突出部146的中心 而軸向形成，并且延伸至并且鄰接凹進(jìn)處126。孔128構(gòu)造為用以接收能源輸入終端112， 如上文所述，所述能源輸入終端112緊固至陰極引線114的下端。相應(yīng)地，凹槽124提供用于玻璃管102的開口端的外圍邊緣150的底座。類似地， 凹進(jìn)處126提供用于陰極引線114的下端的底座，并且孔128牢固地固定導(dǎo)電能源輸入終 端 112。在一個(gè)實(shí)施例中，在立即放置玻璃管102于端帽104中以及相繼地將玻璃管102 的開口端就位于端帽104的凹槽124中之前，先將第一密封劑130 (例如雙組份環(huán)氧樹脂) 置于端帽104的凹槽124中。在一個(gè)實(shí)施例中，雙組份環(huán)氧樹脂額定為適于-300° F至 +600° F之間的溫度環(huán)境。如圖4與圖7所示，第一密封劑130設(shè)置于凹槽124中，并且優(yōu)選地形成包圍底部 144的底面122與鄰近玻璃管102的外圍邊緣150的相鄰內(nèi)壁的珠狀物。第一密封劑130 用于永久地使玻璃管102開口端處的外圍邊緣150就位并且固定至端帽104，并且還用于防 止污染物進(jìn)入玻璃管102。第二密封劑132，例如雙組份環(huán)氧樹脂，能夠用于密封能源輸入終端112于孔128 內(nèi)，也能防止外部污染物通過端帽104的孔128進(jìn)入。在一個(gè)實(shí)施例中，雙組份環(huán)氧樹脂與 第一密封劑130相同，第一密封劑130預(yù)定適于-300° F至+600° F之間的溫度環(huán)境。參 照?qǐng)D1，所示第二密封劑置于沿端帽104的突出部146的底部表面形成的圍繞終端112與孔 128的接合處。第三密封劑134，例如單組份硅橡膠，可用于密封端帽104與玻璃管102的外部接 合處。在一個(gè)實(shí)施例中，硅橡膠密封劑額定為適于上至+400° F的溫度環(huán)境。
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如圖7所示，第三密封劑134優(yōu)選地形成包圍端帽104的側(cè)壁142的上邊緣與相 鄰的玻璃管102的外表面的接合處的珠狀物。第三密封劑134提供端帽104與玻璃管102 之間額外的接合強(qiáng)度，以及額外的對(duì)外界污染物的防護(hù)。參照?qǐng)D8A與圖8B，用于制造本發(fā)明中的電離管100的方法800以流程圖的形式 示出。方法800開始于步驟801并進(jìn)入步驟802，其中設(shè)有具有潤(rùn)飾(例如圓的或倒角的) 的外圍邊緣150的U形玻璃管102。在步驟804，提供了電絕緣端帽104，其具有形成于底部 144的凹槽124以接收玻璃管102的外圍邊緣150。在步驟806，拉伸鋁金屬陰極108被插入玻璃管102的內(nèi)部。陰極108的位置適于 使得陰極108的上邊緣緊鄰于閉合端的開始形成其U形端的向內(nèi)彎曲部分。在步驟808，能源輸入終端112被插入形成于端帽104的底部144中的孔128。在 一個(gè)實(shí)施例中，孔128的尺寸適于形式匹配并且將能源輸入終端112緊密地將固定于其中。 替代地，諸如上述密封劑132這樣的密封劑能夠在插入輸入終端112之前用于孔128的內(nèi) 壁。在步驟810，裝配導(dǎo)電終端106。尤其，電流分配器116通過如上文所述例如墊圈 與螺栓被緊固至陰極引線114的上端。陰極引線114的下端附接至能源輸入終端112的上 端，能源輸入終端112安裝于端帽104內(nèi)。如附圖所示，能源輸入終端112的螺紋上端上擰 旋陰極引線114，如上文所述也可采用其它緊固技術(shù)。在步驟812，諸如雙組份環(huán)氧樹脂這樣的密封劑130用于形成于端帽104中的凹槽 124的內(nèi)壁和底部。基于密封劑的類型，在執(zhí)行步驟814之前也可允許密封劑部分地固化。 在步驟814，使玻璃管102越過導(dǎo)電終端106并且朝著端帽104向下滑動(dòng)，直至管102的外 圍邊緣150就位于凹槽124中。電流分配器116的向下傾斜的齒119防止在使玻璃管102 滑過導(dǎo)電終端106時(shí)撕裂或鉤住陰極108的穿孔。方法800隨后進(jìn)入步驟816，其中允許密 封劑130固化。在步驟818，第二密封劑832圍繞鄰近端帽104的底部144上的孔的暴露的能源輸 入終端112而設(shè)置。密封劑132不會(huì)覆蓋輸入終端112的端部。而是，密封劑132用于確 保孔128的內(nèi)壁與相鄰的終端112之間沒有形成開放的間隙。在步驟820，第三密封劑834用在端帽104的上端與玻璃管102的相鄰的外壁之間 的接合處。密封劑834用于給管提供額外的結(jié)構(gòu)支持，以及防止任何污染物進(jìn)入所述管。在步驟822，使圓柱形不銹鋼網(wǎng)陽(yáng)極110滑過玻璃管102的上端。陽(yáng)極110的上邊 緣和下邊緣排列成與陰極108的相應(yīng)的上邊緣和下邊緣對(duì)齊。方法800隨后進(jìn)入步驟899， 此時(shí)所述方法結(jié)束，并且提供任意額外的密封劑的固化以及裝配后的電離管的檢測(cè)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，方法800中步驟的特定順序并非限定。例如，在步驟 806中陰極108插入管102、步驟808中輸入終端112插入端帽104的孔128、以及步驟810 中導(dǎo)電終端106的裝配都能夠以任意順序或同時(shí)進(jìn)行。并且，密封劑832與834的使用也 可采用任意順序。并且，密封劑的固化步驟可以僅在需要固化特定的密封劑時(shí)執(zhí)行。雙極電離管100能夠被安裝在例如加熱、通風(fēng)以及冷卻(HVAC)管中。在運(yùn)轉(zhuǎn)期間， 雙極電離管連接至合適的電源，例如AC電源，所述電源提供電流至能源輸入終端112。電流 流經(jīng)陰極引線114并且通過電流分配器116流經(jīng)其齒119供應(yīng)至陰極108。在陽(yáng)極與電源 的相對(duì)放電終端之間設(shè)有導(dǎo)電電線或夾以完成所述回路。
從陰極108流出的很多電子沒有被相對(duì)放電陽(yáng)極110所收集。而是，穿過陽(yáng)極110 的網(wǎng)格逃逸的電子遷移到包圍雙極電離管100的區(qū)域并且形成電暈。隨著電暈中的電子與 氣流中的空氣分子以及微粒相撞，這些電子將氣流中的空氣分子以及微粒電離。空氣的電 離通過分解有機(jī)化合物并去除它們的氣味來幫助清潔空氣，同時(shí)減少無(wú)機(jī)污染物?？梢宰⒁獾?，陽(yáng)極與陰極的設(shè)計(jì)(包括制造所用的金屬)、以及拉伸鋁金屬陰極與 不銹鋼陽(yáng)極網(wǎng)的每平方英寸增加的穿孔的數(shù)量的設(shè)計(jì)都是為了相比于現(xiàn)有技術(shù)增加對(duì)周 圍空氣的電離輸出。有利地，運(yùn)轉(zhuǎn)本發(fā)明中的電離管100的能量消耗與現(xiàn)有技術(shù)相比有減 少，這是因?yàn)閷?duì)陽(yáng)極與陰極的強(qiáng)化增加了管100的總離子產(chǎn)量。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)包括結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以減少在操作和運(yùn)轉(zhuǎn)管100時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械壓 力。在一個(gè)實(shí)施例中，管的開口端的外圍邊緣是圓的或具有倒角的，以防止該邊緣產(chǎn)生應(yīng)力 裂紋。并且，凹槽設(shè)于端帽中以接收并固定管的外圍邊緣。密封劑也可被提供于例如凹槽 與管的開口端的外圍邊緣之間、處于端帽的上端與玻璃管相鄰的外壁所形成的接合處、以 及處于輸入終端與端帽底部所形成的接合處以由此增強(qiáng)管的耐久力，例如在多種環(huán)境下運(yùn) 輸、操作及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的耐久力。盡管本發(fā)明以實(shí)施例的方式進(jìn)行描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造并使用本發(fā) 明，但是說明書并不用以限定本發(fā)明，并且在不背離本發(fā)明的范圍的基礎(chǔ)上，可以對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行多種調(diào)整及變化，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求限定的。
1權(quán)利要求
一種雙極電離管，包括具有開口端與閉合端的圓柱形玻璃管；陰極，所述陰極位于所述玻璃管中并且由所述玻璃管的內(nèi)表壁包圍；陽(yáng)極，所述陽(yáng)極包圍所述玻璃管的外表面，并且構(gòu)造為用于與電源的第一導(dǎo)電終端電連通；電絕緣端帽，所述端帽具有用于接收所述玻璃管的所述開口端的凹槽，所述端帽通過至少一種密封劑固定至所述玻璃管；以及細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電終端，所述細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電終端具有延伸穿過所述端帽的第一部分和延伸進(jìn)入所述玻璃管的第二部分，所述第一部分構(gòu)造為用以與所述電源的第二導(dǎo)電終端電連通，并且所述第二部分構(gòu)造為用以與所述陰極電連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離管，其特征在于，所述陰極為圓柱形并且由拉伸鋁金屬 制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離管，其特征在于，所述陽(yáng)極為圓柱形并且由不銹鋼制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離管，其特征在于，所述細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電終端的第二部分包括 用于將電流提供至所述陰極的導(dǎo)電電流分配元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離管，其特征在于，所述導(dǎo)電電流分配元件包括多個(gè)用于 接觸所述陰極的齒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離管，其特征在于，所述至少一種密封劑中的一種是沿所 述凹槽與所述玻璃管的開口端設(shè)置的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電離管，其特征在于，沿所述凹槽與所述玻璃管的開口端的 所述密封劑包括用在所述凹槽處的雙組份環(huán)氧樹脂密封劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離管，其特征在于，所述至少一種密封劑中的一種是沿所 述端帽的外圍邊緣和所述玻璃管的鄰近所述開口端的外表面設(shè)置的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電離管，其特征在于，沿所述端帽的外圍邊緣與外表面設(shè)置 的所述密封劑包括硅橡膠密封劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離管，其特征在于，所述玻璃管的所述開口端包括具有圓 邊緣的外圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電離管，其特征在于，所述至少一種密封劑是彈性的，以允 許在超過140° F的溫度下在所述玻璃管與所述端帽之間擴(kuò)張與收縮。
12.一種制造雙極電離管的方法，包括 提供具有開口端與閉合端的圓柱形玻璃管；提供具有凹槽的端帽，所述凹槽的尺寸適于接收所述玻璃管的開口端的外圍邊緣； 提供導(dǎo)電終端，所述導(dǎo)電終端具有電流分配器與陰極引線； 將圓柱形陰極插入所述玻璃管中； 將所述導(dǎo)電終端的下端附接至所述端帽；將所述玻璃管越過所述導(dǎo)電終端安置、并且使所述玻璃管的開口端的外圍邊緣就位于 所述凹槽上；以及使圓柱形陽(yáng)極覆在所述玻璃管上安置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述提供導(dǎo)電終端的步驟包括將所述電流分配器緊固至所述陰極引線的上端的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述提供陽(yáng)極和陰極的步驟包括提供 不銹鋼網(wǎng)陽(yáng)極與拉伸鋁金屬陰極。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將所述導(dǎo)電終端的下端附接至所述端 帽的步驟包括以下步驟穿過所述端帽的底部上形成的孔插入能源輸入終端；以及將所述陰極引線的下端緊固至所述能源輸入終端的上端。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括在穿過所述端帽的底部上形成的孔插入 能源輸入終端的步驟之前，提供第一密封劑于所述孔內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括在所述的將所述玻璃管越過所述導(dǎo)電終 端設(shè)置、并且使所述玻璃管的開口端的外圍邊緣就位于所述凹槽上的步驟之前，提供第二 密封劑于凹槽內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在所述的使圓柱形陽(yáng)極覆在所述玻璃 管上安置的步驟之前，所述方法進(jìn)一步包括圍著由所述端帽的外圍邊緣與所述玻璃管的相 鄰壁所形成的接合處而設(shè)置第三密封劑的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙極電離管，其包括具有開口端與閉合端的圓柱形玻璃管。陰極位于其中并且由玻璃管的內(nèi)表壁包圍。陽(yáng)極包圍玻璃管的外表面，其中所述陽(yáng)極適于與電源的第一導(dǎo)電終端電連通。電絕緣端帽具有用于接收玻璃管的開口端的凹槽，并且所述端帽利用至少一種密封劑固定于玻璃管。具有第一部分的細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電終端穿過所述端帽延伸，并且適于與電源的第二導(dǎo)電終端電連通。導(dǎo)電終端的第二部分延伸入玻璃管并且配置用以與所述陰極電連通。
文檔編號(hào)C01B13/10GK101910054SQ200880124677
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者安東尼·M·阿巴特 申請(qǐng)人:清新空氣集團(tuán)股份有限公司