CN110308198A - 电荷发生装置和具有该电荷发生装置的微粒检测器 - Google Patents
电荷发生装置和具有该电荷发生装置的微粒检测器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110308198A CN110308198A CN201910205918.2A CN201910205918A CN110308198A CN 110308198 A CN110308198 A CN 110308198A CN 201910205918 A CN201910205918 A CN 201910205918A CN 110308198 A CN110308198 A CN 110308198A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- flow path
- discharge
- electrode
- charge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 43
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 33
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 29
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 6
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 6
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- -1 2- ethylhexyl Chemical group 0.000 description 1
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021384 green leafy vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N15/0606—Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/68—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using electric discharge to ionise a gas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/68—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using electric discharge to ionise a gas
- G01N27/70—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using electric discharge to ionise a gas and measuring current or voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
- G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
本发明提供一种电荷发生装置，在至少一部分由绝缘体划分而成的流路内产生电荷，具备：配置于流路内的放电电极、配置于放电电极的附近的感应电极、和相对于感应电极而对放电电极断续地施加规定的放电电压的电源。电源在施加放电电压后的期间的至少一部分中，相对于感应电极而对放电电极施加与放电电压相反极性的基础电压。
Description
技术领域
本说明书公开的技术涉及电荷发生装置和具有该电荷发生装置的微粒检测器。
背景技术
已知有检测流体中含有的微粒的微粒检测器。微粒检测器具备导入流体的流路、在该流路内产生电荷(荷电粒子的含义，以下相同)的电荷发生装置、和在流路内配置于比放电电极靠下游侧的位置的捕集电极。捕集电极捕集因电荷的附着而带电的微粒或未附着于微粒的电荷。根据该微粒检测器，能够基于由捕集电极捕集到的电荷量而推断流体中含有的微粒的量(例如，微粒的数量、质量、体积等)。
在日本特开2012-194078号公报中记载了微粒检测器的一个例子。这种微粒检测器安装于汽车的排气管，检测来自发动机的废气中含有的微粒。
发明内容
在微粒检测器中，进行微粒的检测的流路由陶瓷这样的绝缘体划分。因此，如果电荷发生装置所产生的电荷过量，则流路的内表面带电，其结果，存在通过流路的流体中含有的电荷的密度降低的情况。因此，本说明书提供一种能够抑制流路的内表面带电而稳定地供给电荷的技术。
本说明书公开的技术在至少一部分由绝缘体划分而成的流路内产生电荷的电荷发生装置中得以实现。该电荷发生装置具备配置于流路内的放电电极、配置于放电电极的附近的感应电极、和相对于感应电极而对放电电极断续地施加规定的放电电压的电源。电源在施加放电电压后的期间的至少一部分中，相对于感应电极而对放电电极施加与放电电压相反极性的基础电压。
相对于感应电极而对放电电极施加规定的放电电压时，存在于放电电极附近的气体分子发生电离，在流路内产生电荷。然后，相对于感应电极而对放电电极施加与放电电压相反极性的基础电压时，放电电极的附近产生的电荷中的一部分被放电电极吸引并吸收。电荷发生装置通过重复该动作，能够一边使流路内可靠地产生电荷，一边将过量产生的电荷在放电电极中立即回收。由此，能够向流路内供给适量的电荷，抑制流路的内表面带电。
附图说明
图1是表示实施例的电荷发生装置10的立体图。
图2是放大表示电荷发生装置10的壳体12的流路14的图。
图3是示意地表示电荷发生装置10的流路14内的构成的截面图。
图4是表示试验1(比较例)中使用的电压波形的图。
图5是表示试验1的测定结果、即时间与正离子的密度之间的关系的图。
图6是表示试验2(实施例)中使用的电压波形的图。
图7是表示试验2的测定结果、即基础电压Vb与正离子的密度之间的关系的图。
图8表示相对于感应电极24施加于放电电极22的电压的波形例1～7。
图9是表示试验3的测定结果、即占空比与正离子的密度之间的关系的图。
图10是表示试验4的测定结果、即流路的尺寸与正离子的密度之间的关系的图。
图11是表示实施例的微粒检测器50的立体图。
图12是放大表示微粒检测器50的壳体12的流路14的图。
图13是表示安装于排气管6的微粒检测器50的壳体12的图。
图14是示意地表示微粒检测器50的流路14内的构成的截面图。
符号说明
2：电荷
4：微粒
6：排气管
10：电荷发生装置
12：壳体
14：流路
22：放电电极
24：感应电极
26：放电用电源
50：微粒检测器
52：第1捕集电极
54：第1电场发生电极
56：第2捕集电极
58：第2电场发生电极
60：电流计
具体实施方式
在本技术的一个实施方式中，电源可以相对于感应电极而对放电电极施加在基础电压和放电电压之间变动的脉冲波形的电压。采用这样的构成时，电源只要对相对于感应电极的放电电极的电压进行二值控制即可，因此能够简单地实现电源的结构、动作。或者，可以相对于感应电极而对放电电极施加在基础电压和放电电压之间变动的正弦波的电压。采用这样的构成时，能够使用例如通用的交流电源而容易地实现电荷发生装置的电源。
在本技术的一个实施方式中，基础电压可以为不产生电荷的范围内的大小。因为基础电压的大小只要为能够吸收已产生的电荷的程度即可，所以能够使其与例如放电电压的大小相比足够小。
在本技术的一个实施方式中，电源能够变更基础电压的大小即可。如果基础电压的大小能够变更，则能够调整被放电电极吸收的电荷的量，因此，能够调整供给到流路内的电荷的量。
在本技术的一个实施方式中，放电电压的大小可以在基础电压的大小的2倍～5倍的范围内。满足这样的数值条件时，因基础电压的施加所致的电荷的吸收量与因放电电压的施加所致的电荷的产生量的比例稳定，能够向流路内供给稳定量的电荷。
在本技术的一个实施方式中，流路可以具有矩形截面。该情况下，矩形截面的短边尺寸可以为9mm以下。通常，短边尺寸越小，流路的内表面越容易带电。关于该方面，在本技术的电荷发生装置中，即便短边尺寸为9mm以下，也能够显著地抑制流路的内表面带电。
在本技术的一个实施方式中，从放电电极到流路的下游端的距离可以为流路的矩形截面的短边长度以上。通常，从放电电极到流路的下游端的距离越长，流路的内表面越容易带电。关于该方面，在本技术的电荷发生装置中，即便从放电电极到流路的下游端的距离为流路的矩形截面的短边尺寸以上，也能够显著地抑制流路的内表面带电。
在本技术的一个实施方式中，放电电压为正电压，断续地施加放电电压时的占空比可以在5～99％的范围内。或者，放电电压可以为负电压，该情况下，断续地施加放电电压时的占空比也可以在5～99％的范围内。
本说明书中公开的电荷发生装置例如可以用于微粒检测器。该情况下，微粒检测器可以具备：具有至少一部分由绝缘体构成的流路的壳体、在流路内产生电荷的电荷发生装置、和在流路内配置于比放电电极靠下游侧的位置并捕集因电荷的附着而带电的微粒或未附着于微粒的电荷的捕集电极。在该微粒检测器中，由于向流路内供给适量的电荷，因此能够准确地检测流体中含有的微粒。
[实施例]
参照附图，对实施例的电荷发生装置10进行说明。如图1～图3所示，本实施例的电荷发生装置10具备具有流路14的壳体12，向通过流路14内的流体(典型的为气体)供给电荷2。电荷发生装置10不限于后述的微粒检测器50，能够用于需要电荷2的各种装置。
壳体12由绝缘体构成。构成壳体12的绝缘体例如可以采用陶瓷。该情况下，作为陶瓷，没有特别限定，可举出氧化铝(Aluminium oxide)、氮化铝、碳化硅、莫来石、氧化锆、二氧化钛、氮化硅、氧化镁、玻璃或含有它们中的2种以上的混合物。作为一个例子，本实施例中的壳体12通过对第1侧壁12a、第2侧壁12b、主体12c和底壁12d进行接合而构成。第1侧壁12a与第2侧壁12b相互对置，在它们之间形成流路14。另外，主体12c与底壁12d在第1侧壁12a与第2侧壁12b之间相互对置，在它们之间形成流路14。
流路14从位于其上游端14a的开口开始通过壳体12而延伸到位于其下游端14b的开口。应予说明，图3中的箭头A表示被导入到流路14的气体的流向。流路14由构成壳体12的绝缘体划分。即，壳体12的内表面由绝缘体构成。作为一个例子，流路14具有矩形的截面，其短边的尺寸W1为3mm，长边的尺寸W2为8mm。其中，流路14的截面的形状或尺寸没有特别限定，可以适当地变更。
电荷发生装置10具备放电电极22、二个感应电极24和放电用电源26。放电电极22在流路14的上游端14a的附近设置于流路14的内表面。作为一个例子，从放电电极22到流路14的上游端14a的距离为1mm，从放电电极22到流路14的下游端14b的距离为9mm。应予说明，流路14中的放电电极22的位置没有特别限定，例如，从放电电极22到流路14的下游端14b的距离可以为与流路14的矩形截面的短边的尺寸W1相同的程度。
二个感应电极24在放电电极22的附近埋设于壳体12的内部。作为一个例子，本实施例中的放电电极22沿着流路14的矩形截面的长边延伸成线状，并沿着该长边方向具有多个微细的突起。而且，二个感应电极24与放电电极22平行地延伸。构成放电电极22和感应电极24的材料只要为导电体即可，没有特别限定。另外，感应电极24也可以不埋设于壳体12的内部，例如可以设置于流路14的内表面。感应电极24的数量也不限定于二个。
虽然没有特别限定，但从放电时的耐热性的观点考虑，构成放电电极22的材料可以采用具有1500℃以上的熔点的金属。作为这种金属，例如可举出钛、铬、铁、钴、镍、铌、钼、钽、钨、铱、钯、铂、金或含有它们中的二种以上的合金。其中，如果进一步考虑耐腐蚀性，则可考虑采用铂或金。放电电极22例如可以借助玻璃糊接合于流路14的内表面。或者，可以通过在流路14的内表面对金属糊进行丝网印刷，并对其进行烧成而成为烧结金属，从而在流路14的内表面形成放电电极22。构成感应电极24的材料也可以与上述的放电电极22同样地采用各种金属。应予说明，构成感应电极24的材料可以与构成放电电极22的材料相同，也可以不同。
作为一个例子，具备放电电极22和感应电极24的壳体12可以通过层叠多个陶瓷生片进行制造。该情况下，首先制造陶瓷生片。具体而言，在氧化铝粉末中加入作为粘结剂的聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)、作为增塑剂的邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯(DOP)、作为溶剂的二甲苯和1-丁醇，利用球磨机混合30小时，制备生片成型用浆料。对该浆料实施真空脱泡处理，由此将粘度调整为4000cps后，利用刮浆刀装置来制作片材。对该片材以烧成后的尺寸成为壳体12的尺寸(例如10mm)的方式进行外形加工和冲裁加工，制作生片。
接着，在生片的表面使成为感应电极24的金属糊(例如铂)与壳体12中的感应电极24的位置吻合，再以烧成后的膜厚为5μm的方式进行丝网印刷，在120℃干燥10分钟。另外，在另一生片的表面使成为放电电极22的金属糊与壳体12上的位置吻合，再以烧成后的膜厚为5μm的方式进行丝网印刷，在120℃干燥10分钟。接下来，将这些生片以内包感应电极24且放电电极22露出的方式层叠而将第1侧壁12a成型。将由生片构成的底壁12d、主体12c和第2侧壁12b以烧成后的流路14的截面尺寸为3mm×8mm的方式层叠在第1侧壁12a上，构成层叠体。将该层叠体在1450℃进行2小时一体烧成，由此能够制造长方体状的壳体12。
放电用电源26连接于放电电极22和感应电极24，相对于感应电极24而对放电电极22断续地(例如以脉冲串状)施加规定的放电电压。相对于感应电极24而对放电电极22施加放电电压时，因放电电极22与感应电极24之间的电位差而发生气体放电。此时，壳体12中的位于放电电极22和感应电极24之间的部分以电介质层的形式发挥功能。通过该气体放电而将存在于放电电极22的附近的气体电离，产生正或负的电荷2。由此，向流过流路14的流体中供给电荷2。
在此，壳体12的流路14由陶瓷这样的绝缘体划分。因此，如果因放电电压的施加而产生的电荷2过量，则使流路14的内表面带电，其结果，存在通过流路14的流体中含有的电荷2的密度降低的情况。因此，在本实施例的电荷发生装置10中，放电用电源26在施加放电电压后的期间的至少一部分中，相对于感应电极24而对放电电极22施加与放电电压相反极性的基础电压。对放电电极22施加相反极性的基础电压时，产生于放电电极22的附近的电荷2中的一部分被放电电极22吸引并吸收。由此，在因放电电压的施加而产生的电荷2中，过量的电荷2在放电电极22中立即被回收，抑制向流路14内飞散。由此，能够向流路14内供给适量的电荷2，抑制流路14的内表面带电。以下，通过示出一些试验结果而对本实施例的电荷发生装置10的特征进行说明。
[试验1]
该试验1中，作为比较例，使基础电压Vb为零伏，相对于感应电极24而对放电电极22施加图4中示出的波形的电压。如图4所示，对放电电极22按1毫秒的间隔以脉冲状施加3kV(千伏)的放电电压Va。脉冲宽度为100微秒，占空比为10％。在不施加放电电压Va的期间，对放电电极22施加作为基础电压Vb的零伏。一边施加这样的电压，一边将流路14的流量调整为5升/分钟，对通过流路14的气体中含有的正离子的密度进行测定。作为参考，在正离子的密度的测定中使用TAIEI Engineering株式会社制的空气离子计数器。
在图5中示出试验1的测定结果。如图5所示，在试验刚刚开始后，测定到的正离子的密度为7×106个/cm3，从经过约10秒的时刻开始正离子的密度开始急剧降低，在经过约5分钟后的时刻，测定到的正离子的密度降低到1×103个/cm3。这样，基础电压Vb为零伏，即相对于放电电压Va不为相反极性时，正离子的密度随着时间的经过而显著降低。推测这是由于因过量产生的正离子而使流路14的内表面带电，在从带电的流路14受到的反作用力的作用下，通过流路14的正离子减少。
[试验2]
该试验2中，作为一个实施例，将基础电压Vb变更为－1kV，相对于感应电极24而对放电电极22施加图6中示出的波形的电压。如图6所示，对放电电极22按照1毫秒的间隔以脉冲状施加3kV的放电电压Va。脉冲宽度为100微秒，占空比为10％。在不施加放电电压Va的期间，对放电电极22施加作为基础电压Vb的－1kV的电压。即，与比较例的试验的不同点在于基础电压Vb相对于放电电压Va为相反极性。一边施加这样的电压，一边将流路14的流量调整为5升/分钟，对通过流路14的气体中含有的正离子的密度进行测定。该试验中，正离子的密度的测定也使用TAIEI Engineering株式会社制的空气离子计数器。
作为上述试验的结果，在从试验开始后经过5分钟的时刻所测定到的正离子的密度为7×106个/cm3，确认为良好的结果。因此，变更基础电压Vb而重复相同的试验，分别测定从试验开始后经过5分钟的时刻的正离子的密度。其结果，如图7所示，随着基础电压Vb降低而正离子的密度上升，在－0.7kV～－1.4kV的期间，为7×106个/cm3，几乎是恒定的。进一步降低基础电压Vb，为－1.5kV时，正离子的密度急剧降低。
接下来，使放电电压Va为－3kV，其它条件不进行变更，一边将基础电压Vb从零伏变更为1kV，一边实施测定负离子的密度的试验，结果确认到与上述的正离子的密度相同的结果。根据这些结果，可以理解通过使放电电压Va之后施加的基础电压Vb与放电电压Va为相反极性，电荷2被稳定地向流路14供给。
在此，相对于感应电极24而施加于放电电极22的电压的波形例如可以如图8所例示地进行各种变更。在图8所示出的波形例1～7中，放电电压Va为正电压，基础电压Vb为负电压，基础电压Vb相对于放电电压Va为相反极性。从放电用电源26的简单化的观点考虑，优选采用波形例1的脉冲波、波形例2的正弦半波或波形例7的正弦波。对于脉冲波，可以使用直流电源来构成放电用电源26，利用开关元件而断续地输出直流电压。对于正弦半波或正弦波，可以使用交流电源构成放电用电源26，经由二极管输出或直接输出。应予说明，也可以使图8中示出的波形例1～7均极性反转，使放电电压Va为负电压，使基础电压Vb为正电压。
应予说明，将流路14的流量调整为5升/分钟时，在流路14的开口处测量到的风速为1.77米每秒。调整流路14的流量使其缓慢下降，结果在流量为1.5升/分钟时，即便使基础电压Vb相对于放电电压Va为相反极性，所测量的离子的密度也较小。此时，在流路14的开口处测量到的风速为0.57米每秒。相反，调整流路14的流量使其缓慢上升，结果在流量为15升/分钟时，没有看到离子密度的降低，即便使基础电压Vb相对于放电电压Va不为相反极性，所测量的离子的密度也较高。此时，在流路14的开口处测量到的风速为4.5米每秒。
[试验3]
该试验3中，变更相对于感应电极24而施加于放电电极22的放电电压Va的占空比，分别测定从试验开始后经过5分钟的时刻的正离子的密度。应予说明，放电电压Va为3kV，基础电压Vb为－1kV，周期为1毫秒。其结果，如图9所示，在占空比为5％～99％的期间，正离子的密度为7×106个/cm3，几乎为恒定的，占空比超过99％时正离子的密度急剧降低。
接下来，将放电电压Va变更为－3kV，将基础电压Vb变更为－1kV，实施测定从试验开始后经过5分钟的时刻的负离子的密度的试验。其结果，与正离子的测定同样，在占空比为5％～99％的期间，负离子的密度为7×106个/cm3，几乎为恒定的，占空比超过99％时负离子的密度急剧降低。根据这些结果，可确认对于正离子和负离子而言，都只要是施加放电电压Va的占空比为5％～99％的期间，就能够稳定地向流路14供给电荷2。
[试验4]
该试验4中，准备流路14的矩形截面的短边的尺寸W1不同的多个壳体12，分别测定从试验开始后经过5分钟的时刻的正离子的密度。应予说明，为了确认由流路14的短边的尺寸W1所带来的影响，使基础电压Vb为零伏，相对于感应电极24而对放电电极22施加图4中示出的波形的电压。其结果，如图10所示，短边的尺寸W1为5mm以下时，正离子的密度非常小，如果短边的尺寸W1超过5mm，则正离子急剧上升。而且，短边的尺寸W1为9mm以上时，正离子的密度达到7×106个/cm3。根据该结果，确认到在短边的尺寸W1为9mm以下时使基础电压Vb为零伏的情况下，正离子的密度降低。与此相对，在前述的试验2中，即便短边的尺寸W1为3mm，也使基础电压Vb相对于放电电压Va为相反极性，由此所测定的正离子的密度为7×106个/cm3。因此，确认到当短边的尺寸W1为9mm以下时，通过使基础电压Vb相对于放电电压Va为相反极性，电荷2的密度降低被显著抑制。
接下来，参照图11～14对实施例的微粒检测器50进行说明。本实施例的微粒检测器50使用上述的电荷发生装置10而构成。对相当于电荷发生装置10的部分标记相同的符号，因此省略重复的说明。
本实施例的微粒检测器50例如安装于汽车，用于监测来自于发动机的废气中含有的微粒的数量。微粒检测器50具备具有流路14的壳体12。壳体12安装于与发动机连接的排气管6内，壳体12的流路14配置于排气管6内。微粒检测器50测定通过流路14的废气中含有的微粒4的数量。
在壳体12中设置有放电电极22、感应电极24、第1捕集电极52、第1电场发生电极54、第2捕集电极56和第2电场发生电极58。如前所述，放电电极22设置于流路14的内表面，感应电极24在放电电极22的附近埋设于壳体12内。放电电极22和感应电极24连接于放电用电源26，断续地施加放电电压Va。由此，在流路14内产生电荷2，同时该电荷2附着于废气中的微粒4，从而使微粒4带电。此时，附着于各个微粒4的电荷2的数量大约是恒定的(例如为一个)。
放电用电源26在施加放电电压Va后的期间的至少一部分中，相对于感应电极24而对放电电极22施加与放电电压Va相反极性的基础电压Vb(例如，参照图6、图8)。由此，如前所述，向流路14内供给适量的电荷2，向废气供给的电荷2的密度经时稳定。因此，微粒检测器50能够以高精度监测废气中含有的微粒4。
第1捕集电极52和第1电场发生电极54在比放电电极22靠下游侧的位置设置于流路14的内表面。第1捕集电极52与第1电场发生电极54相互对置。第1捕集电极52和第1电场发生电极54连接于直流电源(省略图示)，在它们之间形成电场。该电场较弱，仅未附着于微粒4的多余的电荷2被第1捕集电极52所吸引，在第1捕集电极52中被捕集。因为带电的微粒4(即，附着有电荷2的微粒4)与电荷2相比质量较大，所以并未在第1捕集电极52中被捕集，而在第1捕集电极52和第1电场发生电极54之间通过。
第2捕集电极56和第2电场发生电极58在比第1捕集电极52和第1电场发生电极54靠下游侧的位置设置于流路14的内表面。第2捕集电极56和第2电场发生电极58相互对置。第2捕集电极56和第2电场发生电极58连接于直流电源(省略图示)，在它们之间形成电场。在第2捕集电极56和第2电场发生电极58之间形成的电场强于在第1捕集电极52和第1电场发生电极54之间形成的电场。因此，带电的微粒4被第2捕集电极56所吸引，在第2捕集电极56中被捕集。第2捕集电极56例如连接有电流计60。电流计60的测定值与第2捕集电极56中单位时间内捕集到的微粒4的数量对应。因此，能够根据电流计60的测定值和其它指标(例如，流过流路14的废气的流量)来测定废气中含有的微粒4的数量或密度。
如果减小施加于第2捕集电极56和第2电场发生电极58之间的直流电压，则大质量的微粒4不会在第2捕集电极56中被捕集，而在第2捕集电极56和第2电场发生电极58之间通过。与此相对，如果增大施加于第2捕集电极56和第2电场发生电极58之间的直流电压，则大质量的微粒4也能够吸引于第2捕集电极56而进行捕集。因此，通过对施加于第2捕集电极56和第2电场发生电极58之间的直流电压进行调整，能够选择性地仅捕集具有特定范围的质量的微粒4，并对其数量或密度进行测定。因此，例如能够通过阶段性地改变施加于第2捕集电极56和第2电场发生电极58之间的直流电压而对废气中含有的微粒4进行分级，分别测定其数量或密度。
在此，被第1捕集电极52捕集的多余的电荷2的数量和被第2捕集电极56捕集的带电的微粒4的数量之间存在负相关关系。即，废气中含有的微粒4的数量越多，被第1捕集电极52捕集的多余的电荷2的数量越减少，另一方面，被第2捕集电极56捕集的带电的微粒4的数量越增大。因此，作为另一实施方式，可以在第1捕集电极52上连接电流计60来测定多余的电荷2的数量，并根据其测定值来推断微粒4的数量。如果为这样的构成，则不一定需要第2捕集电极56和第2电场发生电极58，可以将它们省略。
以上，对本发明的具体例进行了详细说明，但它们只不过是例示，并非对权利要求书进行限定。权利要求书中记载的技术包含对以上例示的具体例进行的各种变形、变更。本说明书或附图中说明的技术要素单独或通过各种组合而发挥技术有用性，并不限定于申请时的权利要求中记载的组合。本说明书或附图中例示的技术能够同时实现多个目的，实现其中一个目的本身具有技术有用性。
Claims (10)
1.一种电荷发生装置，在至少一部分由绝缘体划分而成的流路内产生电荷，具备：
放电电极，其配置于所述流路内，
感应电极，其配置于所述放电电极的附近，以及
电源，相对于所述感应电极而对所述放电电极断续地施加规定的放电电压，
所述电源在施加所述放电电压后的期间的至少一部分中，相对于所述感应电极而对所述放电电极施加与所述放电电压相反极性的基础电压。
2.根据权利要求1所述的电荷发生装置，其中，所述电源相对于所述感应电极而对所述放电电极施加在所述基础电压和所述放电电压之间变动的脉冲波形的电压或正弦波的电压。
3.根据权利要求1或2所述的电荷发生装置，其中，所述基础电压为不产生电荷的范围内的大小。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电荷发生装置，其中，所述电源能够变更所述基础电压的大小。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电荷发生装置，其中，所述放电电压的大小在所述基础电压的大小的2倍～5倍的范围内。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电荷发生装置，其中，所述流路具有矩形截面，所述矩形截面的短边尺寸为9mm以下。
7.根据权利要求6所述的电荷发生装置，其中，从所述放电电极到所述流路的下游端的距离为所述流路的矩形截面的短边尺寸以上。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电荷发生装置，其中，所述放电电压为正电压，断续地施加所述放电电压时的占空比在5～99％的范围内。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的电荷发生装置，其中，所述放电电压为负电压，断续地施加所述放电电压时的占空比在5～99％的范围内。
10.一种微粒检测器，具备：
壳体，其具有至少一部分由绝缘体构成的流路，
权利要求1～9中任一项所述的电荷发生装置，其在所述流路内产生电荷，以及
捕集电极，其在所述流路内配置于比所述放电电极靠下游侧的位置，捕集因所述电荷的附着而带电的微粒或未附着于所述微粒的所述电荷。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018053256A JP2019164093A (ja) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | 電荷発生装置とそれを有する微粒子検出器 |
| JP2018-053256 | 2018-03-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110308198A true CN110308198A (zh) | 2019-10-08 |
Family
ID=67848410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910205918.2A Pending CN110308198A (zh) | 2018-03-20 | 2019-03-19 | 电荷发生装置和具有该电荷发生装置的微粒检测器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20190293602A1 (zh) |
| JP (1) | JP2019164093A (zh) |
| CN (1) | CN110308198A (zh) |
| DE (1) | DE102019107186A1 (zh) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5213979B2 (ja) | 2011-03-17 | 2013-06-19 | 日本特殊陶業株式会社 | 微粒子センサおよびその取付構造 |
| JP5774516B2 (ja) * | 2012-02-21 | 2015-09-09 | 日本特殊陶業株式会社 | 微粒子センサ |
| JP6053603B2 (ja) * | 2013-05-02 | 2016-12-27 | 日本特殊陶業株式会社 | 微粒子測定システム |
| US10330579B2 (en) * | 2013-10-25 | 2019-06-25 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Particulate measurement system |
| JP2018038988A (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社島津製作所 | 粒子濃縮装置 |
| JP2019163975A (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 日本碍子株式会社 | 微粒子検出器 |
-
2018
- 2018-03-20 JP JP2018053256A patent/JP2019164093A/ja not_active Abandoned
-
2019
- 2019-03-13 US US16/352,013 patent/US20190293602A1/en not_active Abandoned
- 2019-03-19 CN CN201910205918.2A patent/CN110308198A/zh active Pending
- 2019-03-20 DE DE102019107186.0A patent/DE102019107186A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102019107186A1 (de) | 2019-09-26 |
| US20190293602A1 (en) | 2019-09-26 |
| JP2019164093A (ja) | 2019-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8366813B2 (en) | Particulate matter detection device | |
| US8176768B2 (en) | Particulate matter detection device | |
| JP4512658B2 (ja) | 粒子状物質検出装置 | |
| US7862649B2 (en) | Particulate matter detection device and particulate matter detection method | |
| CN110308199A (zh) | 电荷发生装置和具有该电荷发生装置的微粒检测器 | |
| US7846241B2 (en) | Particulate material detecting apparatus | |
| US8278907B2 (en) | Particulate matter detection device and method for manufacturing the same | |
| JP5006847B2 (ja) | 粒子状物質検出装置 | |
| CN110308198A (zh) | 电荷发生装置和具有该电荷发生装置的微粒检测器 | |
| US20200003672A1 (en) | Charge generation element and fine-particle count detector | |
| JP5006848B2 (ja) | 粒子状物質検出装置 | |
| CN109196741B (zh) | 电荷产生元件以及微粒数检测器 | |
| KR101557124B1 (ko) | 플라즈마 와이어 및 이를 이용한 집진기 | |
| DE112018000537T5 (de) | Partikelzähler | |
| JP2016099169A (ja) | 粒子状物質検出センサ | |
| JP5193911B2 (ja) | 粒子状物質検出装置 | |
| JP2012045633A (ja) | ワイヤ放電加工装置 | |
| CN111094935B (zh) | 具有平坦的、露出的电晕放电电极的颗粒传感器 | |
| WO2019049567A1 (ja) | 微粒子検出素子及び微粒子検出器 | |
| US20200166448A1 (en) | Gas flow sensor and particle counter | |
| JP2013145179A (ja) | 粒子状物質検出装置 | |
| TW202040115A (zh) | 感測器或感測器元件、感測器系統、製造方法及用途 | |
| CN111051854A (zh) | 微粒检测元件以及微粒检测器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191008 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |