JPS60241690A - ガス状酸素をイオン化するイオン化室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、酸素用流入開口と流出開口を備えたケーシン
グ、およびケーシング内に配置された２つの電極、すな
わち陽極および陰極が設けられており、その際陽極と陰
極の間に加わる電圧がなるべく直流電圧である、ガス状
酸素、特に０２（ｍｅｄ）をイオン化するイオン化室に
関する。

従来技術 イオン化すべき流れる媒体のイオン化室は周知であり、
かつ通常長く延びたシリンダ状ケーシングを有し、こり
ケーシング内へは一方の端面からイオン化すへき媒体が
流入し、かつイオン化した媒体は、他方の端面の範囲に
おいてこりケーシングから流出する。陽極は、このよう
な周知のイオン化室において通常中央にケーシング長手
方向に延びた線材または棒として形成されている。陰極
は、はとんどの場合シリンダ周面の形で同心的に陽極を
囲んでおり、しばしばケーシングのシリンダ局面自身も
陰極として使われる。いずれの場合にもイオン化すべき
媒体は、陽極および陰極に対して平行に流れる（例えば
ホーレマン、ビベル久ベルリン発行’″ダス、レールブ
ーツ、テア、アンオルがニジエン、ヒエミー”　ｌｃｎ
＋４年１７８年貢７８）。

流れる媒体のイオン化には重要な意味があり、特にこの
ことは、室内の空気および純粋な酸素のイオン化にあて
はまる。多（の実験の結果、室内空気のイオン濃度が人
間の健康に大きな影響を及ぼすことがわかった。イオン
濃度が低すぎると、健康に不都合な作用がある（ロイゲ
ル、′°レキシコン、テア、テヒニク”、第６巻′ルキ
シコン、デア、エネルギーテヒニク、ラント、クラフト
マシＪ７”　ＤＶＡ、　シ、）−７ソ）ガルト１９６５
．９０〜９１頁、見出し語“ベハーグリヒカイト（ポー
ルペフインデン）′”）。このことを除いても医学の分
野では、強力にイオン化したガス状酸素に多くの治療上
の用途がある。ガス状酸素の吸入は、所定の医学的処置
法にとって太ぎな意味を持つ。

ガス状酸素のイオン化の際、前記のような周知のイオン
化室により１ｃ−あたりほぼｉ　ｓ　、　ｏｏｏイオン
までのイオン濃度が得られろ。しかし同時に酸素のイオ
ン化の際かなりの麓のオゾン（０３）が形成される。こ
のことは、特に医学的用途において極めてじゃまになる
。なぜならオゾンは、濃度がさらに高くなると、呼吸器
に有害な作用を及ぼすからである。

発明の目的 前記従来技術を前提として本発明の課題は、酸素内に高
（・イオン濃度または電荷担体濃度が得られ、それにも
かかわらずオゾンを発生しないイオン化室を提供するこ
とにある。

発明の構成 この課題を解決する本発明によるイオン化室は、次のよ
うな特徴を有する。すなわち陽極と陰極が、酸素の流れ
の方向に対して実質的に横向きに延びかつ酸素の流れの
方向に前後に配置されている。

おどろくべきことに、このように形成されたイオン室に
より１　ｃａあたりｘ、ｓｏｏ；ｕｏｏイオンまでのイ
オン濃度が得られ、または相応した電荷担体濃度が得ら
れるとわかった。イオン濃度と電荷担体濃度の相違は次
のことと考えられる。すなわち酸素が正にイオン化した
場合、純粋なイオン濃度が存在するが、酸素が負にイオ
ン化した場合、ここでは自由電子が主電荷担体として働
いていないかどうかは測定技術上検出できない。酸素を
イオン化ｊる場合、特に医学的な用途においてはまず正
にイオン化ｊることか考えられる。その際おどろくべき
ことにオゾンを形成することなく、本発明によるイオン
化室ではこのように強力な酸素のイオン化が可能である
ことがわかった。おそらく本発明により考慮された陽極
と陰極の配置のため、電界と酸素分子の相互作用が、イ
オン化を可能にするには十分強力であるが、オゾン形成
の前段階として酸素原子の形成を可能にするには弱すぎ
るのであろう。

前記のように正にイオン化した酸素を得るため本発明の
教示は特に重要である。正にイオン化した酸素を得るた
め陽極は、酸素の流れの方向において陰極の後に配置さ
れる。それによりイオン化の際自由になった電子は陽極
に捕えられ、一方正の酸素イオンは、質量が大きいので
もちろん陰極へ戻ることはできない。負にイオン化した
酸素を得ようとする場合には、陽極と陰極を逆圧配置す
ることが望ましいことは明らかである。

応用技術上の理由から、陰極を固定の基準電位を有する
基準電極として、特にアース電極（ＰＥ電極）として構
成し、かつ陽極の電位だけを必要な場合変化させること
は有利である。

個別的にはもちろん、特に陽極と陰極の構造に関して本
発明によるイオン化室を構成し変形する糧々の可能性が
ある。そのためまず陽極と陰極を酸素の流れの方向に対
して横向きに張られた電極線材として構成することは望
ましい。もちろん陽極と陰極は、平行に配置した複数の
、いわば格子を形成する電極線材から成ることもできる
。その際酸素のイオン化のため、電極線材を銅線材とし
て構成すると有利とわかった。

前に説明し、たように、オゾンを形成しない酸素イオン
化の問題は、結局電界と流れる酸素の相互作用の問題で
ある。電界の強度は、−万において陽極と陰極の間の電
圧の問題であり、他方では陽極と陰極の幾何学的構造、
すなわち電気力線密度の問題である。おどろくべき確認
、すなわち陽極と陰極を形成する電極線材にラッカ層を
設けた場合、本発明によるイオン化室により酸素をイオ
ン化ｊる際のオゾン形成か特に確実に防止されるという
ことの説明は、おそらくここにあると思われる。このこ
とは、特に電極線材として銅線材を使用した場合にあて
はまる。

陽極と陰極が、なるべ（酸素の流れに関してほぼ中央に
、酸素の流れの方向に対して垂直な平面内圧それぞれ１
つの段部を有する場合、本発明によるイオン化室の点弧
電圧は低くなり、かつオゾン形成はなお確実に防止され
る。これら段部は、それぞれ１つの段（上方へまたは下
方へ）または２つの段（上方へかつ再び下方へまたはそ
の逆）を有することができる。基本的にこれら段部は、
さらに多数の段を有し、波形のようにしてもよい。

本発明によるイオン化室のケーシング内において電極の
このような案内により生じる電界の不均一によって所望
のように低い点弧電圧が得られる。

本発明によるイオン化室の前記実施形において再び電界
強度が不都合に太き（ならないようにするため、段部は
鋭い縁を生じないようにする。それに応じて本発明の教
示は次の点にある。すなわち陽極と陰極を形成ｊる電極
線材の段部な、十分大きな曲率半径に、特に少な（とも
１．５ｍの曲率半径に形成する。さらに陽極の段部と陰
極の段部な互いに逆向きに形成すると有利なので、酸素
の流れの方向におけるこれら段部の投影としていわば長
（延びた枠形開口が生じる。本発明によるイオン化室の
このような構造によれば、実験によりオゾン形成が最少
になった。

構造に関して流入開口とすぐ隣りの電極、なるべく陰極
との間の距離は、５ないし２０ｍ＋、なるべく１０ない
し１５ｍ＋であると望ましい。それによりイオン化室内
圧ある電界が最適に利用される。さらに陽極と陰極の間
の距離は１ｏないし５ｏＩＩＩＩ１１１なるべくほぼ２
すないし３０ｍＫすると有利であるとわかった。最後に
陽極と陰極を形成する電極線材の直径は、０．２ないし
１．Ｏｎ＋、なるべく０．３ないし０．７ｍ＋、％にほ
ば０．４簡にすると有利とわかった。このことは、電極
線材に生じる最大電界強度の最適化によって行うもので
あり、かつ電極線材上のラッカ層の厚さＫも関連する。

本発明の有利な教示圧おいて陰極がアース電位にあるも
のとｊると、陽極のため直流電圧は高々ＩＱ　ｋＶにす
ると有利である。

本発明によるイオン化室のケーシングの構造に関して、
まずこのケーシングを非導電材料、なるべくプラスチッ
ク、特にｐｖｃから作ると有利である。ＰＶＣＫよれば
、本用途に対する特別な利点として、大きな耐弧絡性、
大きな耐漏れ電流特性、限定した静電気防止特性、表面
に対する良好な加工可能性、および製造コストの低減が
可能になる。

非導電材料から成るケーシングによりイオン化室内部に
特に良好に規定された電界状態が得られることは一般的
に有効である。

ケーシングが、ケーシング周面とケーシング端面を有す
る円筒形容器として形成されており、流入開口と流出開
口がケーシング周面に配置されており、かつ陽極と陰極
が、ケーシング端面な通ってケーシングの内部へ通って
いることは、実験により特に有利とわかった。

最後に本発明の別の教示によれば、複数のイオン化室が
連結され、多段室が構成される。このことは、２重室の
形の２つのイオン化室によって行うことができるが、さ
らに多くのイオン化室によって行ってもよい。イオン化
室の数は、それぞれの用途罠依存する。小さなイオン化
室を多数設けることは、電界状態の理由のため１つの大
きなイオン化室を設けるよりも望ましい。このことは、
本発明による１つのイオン化室に関する前記説明、％に
種々の寸法表示に関する説明を考慮すれば、後から容易
に行うことができる。その際場合によっては酸素流を個
々のイオン化室において互いに分離するが、それにもか
かわらず陽極と陰極はすべてのイオン化室を通って延び
ているようにすると構造上有利である。

実施例の説明 本発明の実施例を以下図面によって説明する。

第１図には本発明の基本方式が示しである。図示したイ
オン化室は、ガス状酸素をイオン化するために使用する
ものであり、かつ酸素用流入開口２と流出開口３とを備
えたケーシングｌを有する。

流入開口２と流出開口３にはそれぞれ接続管片４が示さ
れている。図示した矢印は酸素の流れの方向を示してい
る。ケーシング１内に電極、すなわち陽極５と陰極６が
設けられている。陽極５と陰極６が酸素の流れの方向に
対して横向きに延びかつ酸素の流れの方向に前後に並べ
て配置されていることは明らかである。その際ここでは
陽極５は、酸素の流れの方向において陰極６の後に配置
されている。この配置によれば流出開口３から正にイオ
ン化した酸素が現れる。

第１図によれば、図示した実施例において陽極５と陰極
６が酸素の流れの方向に対して横向きに張られた電極線
材として形成されていることがわかる。これら電極線材
が銅から成り、従って銅線から構成され、かつほぼ０．
４　ｙｍ＋の直径を有することは図示されていない。こ
の図では、銅線として構成されたこれら電極線材がラッ
カ層を有することもわからない。しかしこのことは、オ
ゾン形成を防止するため特に有利である。

第１図に記号Ｕで示した陽極５に加える直流電圧は、０
ないしＩＩＪ　ｋＶの間で調整可能である。陰極６はア
ース電極として構成されている。

第２図、第３図および第４図は、本発明によるイオン化
室の第１実施例の構造を示しており、この実施例は、第
１図に関連して説明した動作方式に従って動作する。第
２図および第４図では矢印によって酸素の流れの方向か
示しである。

第２図、第３図および第４図によれば、流入開口２とそ
のすぐ隣りの電極、この場合には陰極６との間の距離が
ほぼ１０■であり、かつ陰極６と陽極５０間の距離がこ
こではほぼ２（Ｊｍである、という点において有利な本
発明によるイオン化室の実施例が示されている。このこ
とは、電界の最適利用および酸素のオゾンを生じない最
適イオン化にとって特に有利な設計である。ケーシング
ｌは、ここでは非導電材料、すなわち前に説明した技術
的利点を有するｐｖｃから成る。

第５図に示した本発明によるイオン化室の第２の実施例
は、第２図ないし第４図に示した第１の実施例とはまず
大体において次の点で相違して（・る。−ｊなわち陽極
５と陰極６は、酸素の流れに関してほぼ中央において酸
素の流れの方向に対して垂直な平面内にあるそれぞれ１
つの段部７または８を有する。図示した実施例にお（・
てかつ本発明の有利な教示によれば、陽極５と陰極６を
形成する電極線材は、十分大きな曲率半径で、ここでは
ほぼ１．５　ｍの曲率半径で段部７，８に通じている。

ここでは沈み込みを形成するためここでは２重段部とし
て形成されたこれら段部７，８は、陽極５と陰極６の間
の電界に不均一を生じ、それによりイオン化室の点弧電
圧が低くなる。その際曲率半径の大きさは、あまり大き
な電界強度を生じないようにするため重要であり、従っ
て酸素中にオゾンを形成しないようＫするため重要であ
る。第５図に示した実施例において陽極５の段部７と陰
極６の段部は互いに平行な平面内にあるが、互いに逆向
きになっているということが特に重要である。

酸素の流れの方向におけるこれら段部７，８０投影は枠
形開口、一種の長穴をなしている。このことは、行った
実験によれば、オゾンを形成しない酸素の最適なイオン
化にとって特に望ましい。

両方の実施例にとって共通なことは、本発明の有利な教
示によればケーシングｌがケーシング周面９とケーシン
グ端面ｌｏ　、　ｉｉを有する円筒容器として形成され
ており、流入開口２と流出開口３がケーシング周面９に
配置されており、かつ陽極５と陰極６がケーシング端面
ｉｏ　、　ｉｔを通ってケーシングｌの内部に入ってい
るという点である。

その際なお第５図によれば、ケーシングｌの外部で両方
の電極は絶縁して案内されており、しかも本発明の有利
な教示により基準電極としてアース電位に接続された陰
極６か通常のＰＥ絶縁を有し、かつ正または負の電位に
接続された陽極５が通常の高圧絶縁を有することは明ら
かである。

前記のように複数のイオン化室を連続して多重室を形成
してもよいが、このことは図示されていない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるイオン化室の略図、第２図は、
本発明によるイオン化室の第１実施例を一部断面で示す
図、第３図は、第２図の■−■線に沿った部分断面図、
第４図は、第２図のＩＶ−ＩＶ線に沿った部分断面図、
第５図は、本発明によるイオン化室の第２実施例を示す
斜視図である。 ｌ　ケーシング、２・流入量［１，３・流出開口、５・
・・陽極、６・・・陰極、７，８・・段部特許出願人　
バイオメソド、エレクトロニノ久ゲゼルシャフト、ミツ
ト、ベシュレンクテル、ハフラング、ラント、コンパニ
ー、ノディソイーニシェル、ケレーテバウ、コマ／ティ
ートゲセルシャフト 代　理　人　弁理士　１）代　黒　治 第１頁の続き ■Ｉｎｔ、Ｃ１，’　識別記号　庁内整理番号Ｃ０１Ｂ
　１３／ＤＯ７９１８−４Ｇ 優先権主張　［相］１９８４？−３月２８日［相］西ド
イツ（ＤＥ）［株］Ｐ。 ３４１１３３５．５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）酸素用流入開口と流出開口を備えたケーシング、
   およびケーシング内に配置された２つの電極、すなわち
   陽極および陰極が設けられており、その際陽極と陰極の
   間に加わる電圧がなるべく直流電圧である、ガス状酸素
   、％　’ＩＣ０２（ｍｅｄ）　’？：イオン化するイオ
   ン化室において、 陽極（５）と陰極（６）が、酸素の流れの方向に対して
   実質的に横向きに延びかつ酸素の流れの方向に前後に配
   置されていることを特徴とする、ガス状酸素をイオン化
   するイオン化室。 （２）陽極（５）が、酸素の流れの方向において陰極（
   ６）の後に配置されている、特許請求の範囲第１項記載
   のイオン化室。 （３）陰極（６）が、固定の基準電位、特にアース電位
   を有する基準電極として構成されており、また陽極（５
   ）が、陰極（６）に対して正または負のそれぞれ所望の
   電位圧なっている、特許請求の範囲第１または２項記載
   のイオン化室。 （４）陽極（５）と陰極（６）が、酸素の流れの方向に
   対して横向きに張られた電極線材、なるべく銅線材とし
   て構成されている、特許請求の範囲第１〜３項の１つに
   記載のイオン化室。 （５）陽極（５）と陰極（６）を形成する電極線材がラ
   ッカ層を有する、特許請求の範囲第４項記載のイオン化
   室。 （６）陽極（５）と陰極（６）が、なるべく酸素の流れ
   に関してほぼ中央に、酸素の流れの方向に対して垂直な
   平面内にそれぞれ１つの段部（７，８）を有する、特許
   請求の範囲第４または５項記載のイオン化室。 （７）陽極（５）と陰極（６）を形成する電極線材が、
   十分大きな曲率半径、特に少なくとも１．５諭の曲率半
   径で段部（７，８）Ｋ通じている、特許請求の範囲第６
   項記載のイオン化室。 （８）陽極（５）の段部（７）と陰極（６）の段部（８
   ）が、互いに反対方向に向いている、特許請求の範囲第
   ６または７項記載のイオン化室。 （９）流入開口（２）とすぐ隣りの電極、なるべく陰極
   （６）との間の距離が、５ないし２０日、なるべく１０
   ないし１５ｍ＋である、特許請求の範囲第１〜８項の１
   つに記載のイオン化室。 ＜１０陽極（５）と陰極（６）の間の距離が１０ないし
   ５０雛、なるべく　２０ないし３０ｍである、特許請求
   の範囲第１〜９項の１つに記載のイオン化室。 ＜１１）陽極（５）と陰極（６）を形成する電極線材の
   直径が、０．２ないし１．ｏｍｍ、なるべく０．３ない
   し０．７日、特にほぼ０．４　ｍである、特許請求の範
   囲第１〜１０項の１つに記載のイオン化室。 （２）陰極（６）に対して陽極（５）に加えられた直流
   電圧が１０　ｋＶ以下であり、かつなるべく制御可能に
   する、特許請求の範囲第１−１１項の１つに記載のイオ
   ン化室。 （２）ケーシング（１）が、非導電材料、なるべくプラ
   スチック、特ＩＣＰＶＣから成る、特許請求の範囲第１
   〜１２項の１つに記載のイオン化室。 α→ケーシング（１）が、ケーシング周面（９）とケー
   シング端面（１０、１１）を有する円筒形容器として形
   成されており、流入開口（２）と流出開口（３）がケー
   シング周面（９）に配置されており、かつ陽極（５）と
   陰極（６）が、ケーシング端面（１０，１１）を通って
   ケーシング（１）の内部へ通っている、特許請求の範囲
   第１〜１３項の１つに記載のイオン室。 ◇ｅ複数のイオン化室を連結し、多段室にした、特許請
   求の範囲第１〜１４項の１つに記載のイオン化室。 αＱ酸素流が個々のイオン化室において互いに切離され
   ているが、陽極と陰極は、すべてのイオン化室を通って
   延びている、特許請求の範囲第１５項記載のイオン化室
   。