CN114682565B - 除尘设备、车辆和除尘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种除尘设备、车辆和除尘方法。所述除尘设备包括：收集部，其被配置为收集工作室内侧存在的气体，所述工作室被配置为在所述气体不可流通的状态下分隔所述工作室内侧的空间与所述工作室外侧的空间；和压缩部，其被配置为压缩由所述收集部收集的所述气体。此外，所述除尘设备包括：喷射部，其被配置为喷射出由所述压缩部压缩的所述气体，所述喷射部设置在所述工作室外侧的所述空间中；以及电离器部，其被配置为当对所述电离器部施加电压时，将离子混合到从所述喷射部喷射出的所述气体中，所述电离器部设置在所述压缩部与所述喷射部之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种除尘设备、车辆和除尘方法。
背景技术
日本未审查专利申请公开第2009-106843号(JP 2009-106843 A)描述了一种防静电除尘设备，其被配置为通过利用压缩的空气和离子吹工件以去除工件的电以及附着到工件的诸如灰尘等异物。这里描述的防静电除尘设备包括配置为利用压缩空气和离子一起喷射工件的喷气头，以及配置为传送工件的运输传送带。从喷气头喷射出的空气和离子吹向由运输传送带传送的工件，使得能够去除传送中的工件上的电和灰尘。
发明内容
同时，根据使用用于执行除尘等的除尘设备的环境，可想而知，确保喷射出带离子的气体有很多限制。然而，JP 2009-106843 A中描述的防静电除尘设备没有考虑到这一点。例如，在使用除尘设备的环境是除地球外的例如月球、火星等的情况下，必须考虑到除尘设备中可使用的气体量、来自地球的气体的运输费用。
本发明是考虑到上述事实而实现的，本发明的目的是提供不管执行除尘的环境为何都能够确保待用于除尘的气体的除尘设备、车辆和除尘方法。
根据本发明的第一个方案的除尘设备包括收集部、压缩部、喷射部和电离器部。所述收集部被配置为收集内部空间形成部内侧存在的气体，所述内部空间形成部被配置为将所述内部空间形成部内侧的空间以气体不可流通的状态与所述内部空间形成部外侧的空间分隔。所述压缩部被配置为压缩由所述收集部收集的所述气体。所述喷射部被配置为喷射出由所述压缩部压缩的所述气体。所述喷射部设置在所述内部空间形成部外侧的所述空间中。所述电离器部被配置为当对所述电离器部施加电压时，将离子混合到从所述喷射部喷射出的所述气体中，所述电离器部设置在所述压缩部与所述喷射部之间。
在根据第一个方案的除尘设备中，由所述收集部收集所述内部空间形成部中存在的所述气体，由所述收集部收集的所述气体因此由所述压缩部压缩。此外，由所述压缩部压缩的所述气体从设置在所述内部空间形成部外侧的所述空间中的所述喷射部喷射出。此外，当对所述电离器部施加电压时，将离子混合到待从所述喷射部喷射出的所述气体中。当由混合有离子并且从所述喷射部喷射出的所述气体冲击喷射目标对象时，能够去除所述喷射目标对象的灰尘。这里，在根据第一个方案的除尘设备中，通过从所述内部空间形成部内侧存在的气体收集气体来确保在所述内部空间形成部外侧的所述空间中用来执行除尘的气体。因此，不管执行除尘的所述内部空间形成部外侧的所述空间的环境为何，可以确保用于除尘的气体。
以下是根据第二个方案的除尘设备。即，在根据第一个方案的除尘设备中，所述内部空间形成部可以设置成所述内部空间形成部在外层空间中的天体上能够移动的状态，或者设置成所述内部空间形成部固定在所述外层空间中的所述天体的状态。
在根据第二个方案的除尘设备中，即使在执行除尘的所述内部空间形成部外侧的所述空间的环境通常处于真空状态的情况下，可以确保用于除尘的气体。
以下是根据第三个方案的除尘设备。即，在根据第一个方案或第二个方案的除尘设备中，所述收集部可以从所述内部空间形成部内侧存在的气体中收集二氧化碳和水蒸气中的至少一种。
在根据第三个方案的除尘设备中，能够使用所述内部空间形成部内侧存在的不需要的二氧化碳和水蒸气作为用于除尘的气体。
以下是根据第四个方案的除尘设备。即，根据第一个至第三个任一方案中的除尘设备可以进一步包括控制部，其被配置为基于关于待由所述喷射部喷射的气体冲击的喷射目标对象和附着到所述喷射目标对象的粉尘的信息，调节待从所述喷射部喷射出的所述气体的流速。
在根据第四个方案的除尘设备中，基于关于待由所述喷射部喷射的气体冲击的喷射目标对象和附着到所述喷射目标对象的粉尘的信息，所述控制部调节待从所述喷射部喷射出的所述气体的流速。因此，更能确保去除附着到所述喷射目标对象的灰尘。
以下是根据第五个方案的除尘设备。即，在根据第四个方案的除尘设备中，所述控制部可以基于关于所述内部空间形成部周围的电势的信息调节待施加到所述电离器部的电压。
在根据第五个方案的除尘设备中，所述控制部基于关于所述内部空间形成部周围的电势的信息调节待施加到所述电离器部的电压。因此，可以进一步抑制从所述喷射目标对象去除的粉尘的再附着。
以下是根据第六个方案的除尘设备。即，在根据第一个至第五个任一方案中的除尘设备中，所述内部空间形成部可以包括配置为在接收到光时发电的发电部。所述气体可以从所述喷射部向所述发电部喷射。
利用根据第六个方案的除尘设备，可以有效地去除附着到所述发电部的粉尘。
以下是根据第七个方案的除尘设备。即，在根据第一个至第六个任一方案中的除尘设备中，所述内部空间形成部可以包括配置为散热的散热部。所述气体可以从所述喷射部向所述散热部喷射。
利用根据第七个方案的除尘设备，可以有效地去除附着到所述散热部的粉尘。
根据第八个方案的车辆包括车辆主体、收集部、压缩部、喷射部和电离器部。所述车辆主体具有内侧供乘员乘坐的空间。所述车辆主体被配置为将所述车辆主体内侧的所述空间以气体不可流通的状态与所述车辆主体外侧的空间分隔。所述车辆主体被配置为在地面上行驶。所述收集部被配置为收集所述车辆主体内侧存在的气体。所述压缩部被配置为压缩由所述收集部收集的所述气体。所述喷射部被配置为喷射出由所述压缩部压缩的所述气体。所述喷射部设置在所述车辆主体外侧的所述空间中。所述电离器部被配置为当对所述电离器部施加电压时，将离子混合到待从所述喷射部喷射出的所述气体中。所述电离器部设置在所述压缩部与所述喷射部之间。
在根据第八个方案的车辆中，由所述收集部收集所述车辆主体内侧存在的所述气体，由所述收集部收集的所述气体因此由所述压缩部压缩。此外，由所述压缩部压缩的所述气体从设置在所述车辆主体外侧的所述空间中的所述喷射部喷射出。此外，当对所述电离器部施加电压时，将离子混合到待从所述喷射部喷射出的所述气体中。当由混合有离子并且从所述喷射部喷射出的所述气体冲击喷射目标对象时，能够从所述喷射目标对象去除灰尘。这里，在根据第八个方案的车辆中，通过从所述车辆主体内侧存在的气体收集气体，确保在所述车辆主体外侧的所述空间中用来执行除尘的气体。因此，不管执行除尘的所述车辆主体外侧的所述空间的环境为何，可以确保用于除尘的气体。
根据第九个方案的除尘方法包括：气体收集步骤，用于收集内部空间形成部内侧存在的气体，所述内部空间形成部被配置为将所述内部空间形成部内侧的空间以所述气体不可流通的状态与所述内部空间形成部外侧的空间分隔；压缩步骤，用于压缩所述气体收集步骤中收集的所述气体；离子混合步骤，用于当所述压缩步骤中压缩的所述气体膨胀时，将离子混合到所述气体中；以及喷射步骤，用于将所述离子混合步骤中混合有所述离子的所述气体喷射到所述内部空间形成部外侧的所述空间中的喷射目标对象。
在根据第九个方案的除尘方法中，首先，在所述气体收集步骤中，收集所述内部空间形成部内侧存在的气体。然后，在所述压缩步骤中，压缩所述气体收集步骤中收集的所述气体。随后，在所述离子混合步骤中，当所述压缩步骤中压缩的所述气体膨胀时，将离子混合到所述气体中。随后，在所述喷射步骤中，将所述离子混合步骤中混合有所述离子的所述气体喷射到所述内部空间形成部外侧的所述空间中的喷射目标对象。这里，在根据第九个方案的除尘方法中，通过从所述内部空间形成部内侧存在的气体中收集气体来确保在所述内部空间形成部外侧的所述空间中用来执行除尘的气体。因此，不管执行除尘的所述内部空间形成部外侧的所述空间的环境为何，可以确保用于除尘的气体。
以下是根据第十个方案的除尘方法。即，在根据第九个方案的除尘方法中，基于关于待由所述喷射步骤中待喷射出的所述气体冲击的喷射目标对象和附着到所述喷射目标对象的粉尘的信息，可以调节所述喷射步骤中待喷射出的所述气体的流速。
在根据第十个方案的除尘方法中，基于关于待由所述喷射步骤中喷射出的所述气体冲击的喷射目标对象和附着到所述喷射目标对象的粉尘的信息，调节所述喷射步骤中待喷射出的所述气体的流速。因此，更能确保去除附着到所述喷射目标对象的粉尘。
以下是根据第十一个方案的除尘方法。即，在根据第十个方案的除尘方法中，基于关于所述内部空间形成部周围的电势的信息可以调节所述离子混合步骤中待施加的电压。
在根据第十一个方案的除尘方法中，基于关于所述内部空间形成部周围的电势的信息调节所述离子混合步骤中待施加的电压。因此，可以进一步限制从所述喷射目标对象去除的粉尘的再附着。
根据本发明的除尘设备、车辆和除尘方法具有优异效果：不管执行除尘的环境为何都能够确保用于除尘的气体。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是示出根据第一实施例的除尘设备的示意图；
图2是示出所使用的类型的喷射部的示意图，使得喷射部由工作人员的肩膀承载；
图3是示出由机器手臂移动的类型的喷射部的示意图；
图4是示出根据第二实施例的除尘设备的示意图；
图5是示出控制部等的框图；
图6是描述由控制部执行的控制的流程图；
图7是示出根据第三实施例的除尘设备的示意图；
图8是示出包括根据第四实施例的除尘设备的车辆的示意图；以及
图9是示出具有多个喷射开口的喷射部的透视图。
具体实施方式
根据第一实施例的除尘设备10
以下将参照图1至图3描述根据本发明的第一实施例的除尘设备10。
图1示出除尘设备10，其配置为通过使用工作室12内侧的空间14中的气体对设置在工作室12外侧的空间16中的目标对象18除尘。工作室12用作设置在月球表面上的内部空间形成部。如这里所示，除尘设备10包括配置为收集工作室12内侧的空间14中存在的气体的收集部20，配置为压缩由收集部收集的气体的压缩部22，以及存储由压缩部22压缩的气体的存储部24。此外，除尘设备10包括配置为喷射出存储在存储部24中的气体的喷射部26，以及配置为通过调节从存储部24流向喷射部26侧的气体的流量来调节从喷射部26喷射出的气体的流量和流速的流量调节部30。此外，除尘设备10包括电离器部28，电离器部28被配置为当对其施加电压时，将离子混合到待从喷射部26喷射出的气体中。电离器部28设置在压缩部22与喷射部26之间。
工作室12是航天器或太空建筑，设置成工作室12在月球表面上可移动的状态或工作室12固定在月球表面的状态。月球是外层空间中存在的天体。工作室12将工作室12内侧的空间14和工作室12外侧的空间16以空间14和空间16之间气体不可通过的状态分隔。这里，将工作室12内侧的空间14与工作室12外侧的空间16以空间14和空间16之间气体不可通过的状态分隔的配置包括：包括暂时地建立空间14与空间16之间气体可通过的状态的机构的配置，以及空间14始终与空间16分隔处于二者间气体不可通过的状态的配置。
工作室12内侧的空间14充满了调节到预定温度、预定湿度和预定压力的空气。工作室12外侧的空间16是月球表面上的空间。空间16中几乎没有空气，并且空间16通常处于真空状态。此外，月球表面上的万有引力是地球表面上的万有引力的六分之一。此外，月球表面覆盖有称作风化层32并且由陨石产生的碎片形成的层。注意，风化层32包括从极小粉尘到具有大约0.8m直径的大岩石的各种尺寸的碎片，但是本实施例的除尘设备10用来去除附着到目标对象18的极小粉尘的风化层32。
作为喷射目标对象的目标对象18是设置在工作室12外侧的空间16中作为发电部的太阳能电池板18A或同样设置在工作室12外侧的空间16中作为散热部的散热器18B。太阳能电池板18A在接收到诸如太阳光等的光时进行发电。由太阳能电池板18A生成的电力能够用于工作室12内侧和工作室12周围。此外，散热器18B旨在对各种装置散热，并且散热器18B内侧流动用于冷却的液体。因此，各种装置的热量经由散热器18B被消散到月球表面上的空间(工作室12外侧的空间16)。
收集部20构成生命支持系统34的一部分，生命支持系统34被配置为将工作室12内侧的空间14的温度、湿度、压力等维持到预定状态。本实施例的收集部20被配置为收集工作室12内侧的空间14中的不需要的二氧化碳和水蒸气。注意，在以下描述中，由收集部20收集的二氧化碳和水蒸气称作“除尘气体”。此外，工作室12内侧的空间14中的不需要的二氧化碳和水蒸气主要是来自工作室12内侧的工作人员的呼出气体。注意，收集部20可以被配置为仅收集二氧化碳或可以被配置为仅收集水蒸气。
压缩部22是配置为压缩由收集部20收集的除尘气体的压缩机。当压缩部22工作时，由收集部20收集的除尘气体被压缩。
存储部24是其中存储由压缩部22压缩的除尘气体的罐，并且作为一个示例，存储部24形成为圆筒状，其轴向的两端由半球状盖构件关闭。
喷射部26形成收敛喷嘴(convergent nozzle)，使得其远端侧狭窄。当存储部24中存储的除尘气体通过喷射部26时，除尘气体能够从喷射部26的远端开口26A喷射出。此外，如图2中所示，喷射部26可以被配置为可以和流量调节部30(稍后描述)一起从存储部24移位，使得工作室12外侧的空间16中的工作人员P能够使用喷射部26，喷射部26由工作人员P的肩膀承载。在这种情况下，工作人员P调节喷射部26的方向和喷射部26与目标对象18之间的距离并且还操作流量调节部30。此外，如图3中所示，喷射部26可以被配置为附接到设置在工作室12外侧的空间16中的机器手臂36。在这种情况下，机器手臂36调节喷射部26的方向和喷射部26与目标对象18之间的距离。注意，在图1中，从喷射部26喷射出的除尘气体的流动由箭头A表示。
如图1中所示，流量调节部30是设置在存储部24与喷射部26之间的调节器。当手动或自动地操作流量调节部30时，允许除尘气体从存储部24向喷射部26侧流动，并且调节从存储部24向喷射部26侧流动的除尘气体的流量，使得从喷射器26喷射出的除尘气体的流量和流速被调节。
电离器部28是电压施加型静电消除器。电离器部28包括设置在喷射部26的中间的放电电极28A，配置为对放电电极28A施加高电压的电源28B，和在喷射部26的中间且在放电电极28A的周围设置的接地电极28C。当对放电电极28A施加电压时，能够将离子混合到喷射部26内部的除尘气体中。这里，在除尘气体是二氧化碳和水蒸气的情况下，能够将CO2 -和O2 -离子混合到除尘气体中。注意，在图1中，由参考标记38指示的粒子表示CO2 -和O2 -离子。
使用除尘设备10的除尘方法
接下来将描述使用根据本实施例的除尘设备10的除尘方法。
通过使用上述除尘设备10，首先，由组成生命支持系统34的一部分的收集部20收集工作室12内侧的空间14中的不需要的二氧化碳和水蒸气。即，由收集部20收集除尘气体。注意，此步骤称作“气体收集步骤”。
随后，操作压缩部22以便于压缩气体收集步骤中收集的除尘气体。注意，此步骤称作“压缩步骤”。将压缩步骤中压缩的除尘气体存储到存储部24中。
随后，操作流量调节部30，使得在除尘气体膨胀的同时除尘气体从存储部24向喷射部26侧流动，并且还操作电离器部28，使得将离子混合到喷射部26内部的除尘气体中。注意，此步骤称作“离子混合步骤”。然后，通过离子混合步骤混合有离子的除尘气体从喷射部26喷射到作为目标对象18的太阳能电池板18A或散热器18B。注意，此步骤称作“喷射步骤”。
在喷射步骤中，去除了附着到太阳能电池板18A或散热器18B的风化层32，使得抑制太阳能电池板18A的发电量的下降或散热器18B的散热量的下降。
本实施例的操作和效果
以下将描述本实施例的操作和效果。
在上述本实施例的除尘设备10中，尽管执行除尘的工作室12外侧的空间16的环境通常处于真空状态，但是可以确保用于除尘的除尘气体。
此外，在本实施例中，收集部20被配置为收集工作室12内侧的空间14中的不需要的二氧化碳和水蒸气作为除尘气体。因此，能够有效地利用原本作为气体排放到工作室12外侧的空间16中的二氧化碳和水蒸气作为除尘气体。结果是，可以减少从地球向月球的除尘气体的传送量和运输费用。
此外，在本实施例中，喷射部26具有远端侧狭窄的收敛喷嘴形状。因此，在喷射部26的远端侧上，能够增加除尘气体的惯性力，同时还能够降低除尘气体的压力。结果是，在抑制喷射部26的远端开口26A中的除尘气体的膨胀的同时，即，在抑制作为高真空部分的喷射部26的远端开口26A中的除尘气体的喷射速度的降低的同时，作为目标对象18的太阳能电池板18A和散热器18B能够被喷射部26喷射出的除尘气体冲击。
此外，在本实施例中，混合有离子的除尘气体从喷射部26喷射到作为目标对象18的太阳能电池板18A或散热器18B。因此，当混合有离子的除尘气体冲击附着到太阳能电池板18A或散热器18B的表面的带电风化层32时，去除了风化层32的静电。结果是，风化层32失去电力，使得由于风化层32的静电引力，对太阳能电池板18A或散热器18B的粘附力减弱。因此，风化层32能够被容易地从太阳能电池板18A或散热器18B的表面吹落，因此能够抑制吹落的风化层32再附着到太阳能电池板18A或散热器18B。注意，在图1中，由参考标记40指示的粒子表示带电风化层32上的离子。
根据第二实施例的除尘设备42
接下来将参照图4至图5描述根据本发明的第二实施例的除尘设备42。注意，在根据第二实施例的除尘设备42中，与根据第一实施例的除尘设备10的元件相对应的元件具有与根据第一实施例的除尘设备10中相同的参考标记，并且省略其描述。
如图4中所示，根据第二实施例的除尘设备42包括配置为检测目标对象18或附着到目标对象18的粉尘的第一传感器44，配置为检测存储部24中的除尘气体的压力的第二传感器46，以及配置为移动喷射部26的机器手臂36。此外，根据第二实施例的除尘设备42包括流量调节部30，和配置为控制电离器部28和机器手臂36的控制部48。
如图4、图5中所示，控制部48基于来自第一传感器44、第二传感器46等(稍后描述)的信息控制流量调节部30、电离器部28和机器手臂36。因此，基于关于目标对象18或附着到目标对象18的粉尘的信息等，能够执行更优化的除尘。
如图5中所示，控制部48包括中央处理单元(CPU：处理器)50、只读存储器(ROM)52、随机存取存储器(RAM)54、存储器56，以及配置为与外部装置进行通信等的输入输出接口(I/F)58。此外，CPU 50、ROM 52、RAM 54、存储器56和输入输出接口58经由总线60彼此可通信地连接。此外，流量调节部30、电离器部28、第一传感器44、第二传感器46、机器手臂36等连接到输入输出接口58。CPU 50是中央处理单元并且被配置为执行各种程序并控制流量调节部30、电离器部28和机器手臂36。即，CPU 50基于来自第一传感器44和第二传感器46的信号，从ROM 52或存储器56读取控制程序，并且利用用作工作存储器的RAM 54执行所述控制程序，以便于控制流量调节部30、电离器部28和机器手臂36。
作为一个示例，第一传感器44是设置在喷射部26外侧的相机。控制部48通过使用由第一传感器44拍摄的图像数据，估计并判定目标对象18或附着到目标对象18的粉尘的附着部分、种类或材料。此外，控制部48通过使用由第一传感器44拍摄的图像数据，测量喷射部26与目标对象18之间的距离。
作为一个示例，第二传感器46是设置在存储部24中的压力传感器。控制部48基于由第二传感器46测量的压力计算待从喷射部26喷射出的除尘气体的流速。
如图4、图6中所示，在上述本实施例的除尘设备42中，当由第一传感器44检测到目标对象18时，在步骤S11中，控制部48判定作为粉尘的风化层32是否附着到目标对象18。当在步骤S11中做出“否”的判定时，控制部48结束处理。同时，当在步骤S11中做出“是”的判定时，在步骤S12中，控制部48操作机器手臂36使得喷射部26靠近目标对象18。此时，控制部48操作机器手臂36使得喷射部26与目标对象18之间的距离达到预定距离。随后，在步骤S13中，控制部48操作电离器部28。随后，在步骤S14中，控制部48操作(调节)流量调节部30，使得待从喷射部26的远端开口26A向目标对象18喷射的除尘气体的流速达到预定流速，并且控制部48开始从喷射部26喷射混合有离子的除尘气体。注意，在经过预定时间段后，停止从喷射部26喷射除尘气体。当控制部48重复步骤S11之后的处理时，直到从目标对象18去除风化层32为止，重复地执行从喷射部26喷射除尘气体。
如上所述，在本实施例中，当控制部48控制流量调节部30、电离器部28和机器手臂36的操作时，能够去除附着到目标对象18的风化层32。
吹落风化层32必需的除尘气体的流速
接下来将描述吹落风化层32必需的除尘气体的流速。
附着到目标对象18的风化层32的粘附力主要包括范德华力和目标对象18的表面与风化层32之间的静电引力。
根据参考文献1(加藤，使用高速空气喷射去除附着在表面的颗粒，京都大学研究信息所，1995)，由范德华力产生的粘附力Fd[N]可以通过以下公式估算。
这里，A表示Hamaker常数[J]，Dp表示风化层32的粒子直径[m]，并且zo表示分离距离[m]。
在目标对象18是太阳能电池板18A或散热器18B的情况下，假设目标对象18的表面的材料是SiO2。此外，风化层32主要由SiO2构成。在这种情况下，假设：A等于1.6e－19[J]，风化层32的最小粒子直径Dp等于20[μm]，并且当对象彼此接触时，至于范德华力的计算中的分离距离zo等于计算粘附力Fd。计算的粘附力Fd是1.7e－6[N]。
此外，基于参考文献2(增田，粉末颗粒的粘附力和内聚力，日本电子照相学会杂志，第36卷，第3期，1997)，能够通过以下公式估算静电引力所产生的粘附力Fe[N]。
这里，ε0表示真空介电常数(＝8.85e－12[F/m])，Q表示电荷量(ε0ES)[C]，并且d表示两个对象之间的距离并且是风化层32的最小粒子直径Dp的1/2。此外，E表示电场强度并且在真空状态下最大是20[MV/m]，并且S表示风化层32的粒子表面积[m2]。从这些值计算的粘附力Fe是3.1e－8[N]。
接下来，考虑超过粘附力Fd+Fs的去除力Fr[N]。根据上述参考文献1(加藤，使用高速空气喷射去除附着在表面的颗粒，京都大学研究信息所，1995)通过以下公式能够估算去除力Fr。
Fr＝k×Pd
这里，Pd表示作用在风化层32的粒子上的气流的动压力[Pa]，并且k表示了指示对粒子的作用比率的系数。根据参考文献1(加藤，使用高速空气喷射去除附着在表面的颗粒，京都大学研究信息所，1995)，K＝0.8为基于计算和实验结果的相对应的系数。因此，这里也采用K＝0.8。
此外，动压力是动能。因此，当得到动压力时，能够得到去除(吹落)风化层32的必需的除尘气体的流速。基于前述，当二氧化碳的气体密度大致估计为1.976[kg/m3]时，从Fr>Fd+Fe的关系式得到除尘气体的流速V>85[m/s]。即，去除风化层32的必需的除尘气体的流速的最小值估计为85[m/s]。考虑到这些问题，应该设定存储部24内侧的除尘气体的压力、流量调节部30的尺寸、喷射部26的形状等。
此外，基于关于待由喷射部26喷射出的气体冲击的目标对象18和附着到目标对象18的粉尘的信息，控制部48调节待从喷射部26喷射出的气体的流速，使得流速达到等于或高于最小值的流速。因此，可以确保去除附着到目标对象18的粉尘。
吹落风化层32必需的电离器部28的施加电压
接下来将描述吹落风化层32必需的电离器部28的施加电压。
根据参考文献3(J.P.Pabari，月球环境中带电尘粒的悬浮及其影响，CURRENTSCIENCE，第110卷，第10期，2016)，当发生大规模太阳耀斑时，在月球远侧(farside)观测到最大为-4.5[kV]的月球表面电势。注意，正侧(positive side)的月球表面电势的最大值大约为几十个电压[V]。因此，基于最大值，期望对电离器部28施加高达大约10[kV]的施加电压。
考虑到这个，控制部48基于关于工作室12周围的电势(月球表面电势)的信息来调节待施加到电离器部28的电压。因此，更能确保抑制从目标对象18去除的粉尘的再附着。
喷射部26的形状
在上述示例性除尘设备10、42中，喷射部26具有收敛喷嘴形状。这里，类似根据图7中示出的第三实施例的除尘设备62，喷射部26具有德拉瓦尔喷嘴(de Laval nozzle)形状。因此，将喷射部26的远端开口26A中的除尘气体的流速提高到等于或高于超音速，使得除尘气体的惯性力增加。这因此抑制了喷射部26的远端开口26A中的除尘气体的膨胀。即，抑制喷射部26的远端开口26A中的除尘气体的减速。此外，在这种情况下，喷射部26的远端开口26A中的除尘气体的流速是超音速(马赫数超过1)，使得喷射部26的远端开口26A中的除尘气体的流速通常为340[m/s]或更大。因此，去除风化层32必需的除尘气体的流速的最小值等于或大于85[m/s]的四倍，从而可以有效去除风化层32的精细粉尘(20μm或以下粉尘)。此外，这也可以在短时间内去除这样的粉尘。
包括除尘设备的车辆
接下来将参考图8描述包括除尘设备64的车辆66。注意，在设置在车辆66中的除尘设备64中，与上述除尘设备10、42、62的元件相对应的元件具有与上述除尘设备10、42、62中的元件相同的参考标记，并且可以省略其描述。
如图8中所示，包括除尘设备64的车辆66是旨在月球表面上行驶的车辆。车辆66包括车辆主体68，车辆主体68具有内侧供乘员乘坐的空间14并且被配置为分隔车辆主体68内侧的空间14和车辆主体68外侧的空间16处于空间14与空间16之间没有气体可通过的状态。此外，车辆66包括附接到车辆主体68的太阳能电池板18A和散热器18B，由车辆主体68支撑的机器手臂36，以及包括附接到机器手臂36的喷射部26的除尘设备64。
在上述车辆66中，由收集部20收集车辆主体68内侧的空间14中的不需要的二氧化碳和水蒸汽，收集部20构成除尘设备64的生命支持系统34的一部分。即，由收集部20收集除尘气体。
此外，由收集部20收集的除尘气体由压缩部22压缩并且存储在存储部24中。
这里，当检测到风化层32附着到太阳能电池板18A或散热器18B时，机器手臂36工作，从而将喷射部26放置在太阳能电池板18A或散热器18B附近。随后，电离器部28工作，并且流量调节部30也工作，使得从喷射部26向太阳能电池板18A或散热器18B喷射出混合有离子的除尘气体。因此，在本实施例的车辆66中，例如，即使在随车辆66的行驶，风化层32被卷起而附着到太阳能电池板18A或散热器18B的情况下，也可以去除附着到太阳能电池板18A或散热器18B的风化层32。
注意，已经利用二氧化碳和水蒸汽用作除尘气体的示例描述了上述除尘设备10、42、62、64。然而，本发明不限于此。例如，可以使用空气、氧气、氢气等作为除尘气体。这里，在使用空气作为除尘气体的情况下，当操作电离器部28时，能够将O2 -、CO3 -、NO2 -、O-、O3 -离子混合到除尘气体中。此外，在使用氧气作为除尘气体的情况下，当操作电离器部28时，能够将O2 -、O-、O3 -离子混合到除尘气体中。此外，在使用氢气作为除尘气体的情况下，当操作电离器部28时，能够将电荷e离子混合到除尘气体中。
此外，已经利用配置为使得除尘气体从单个远端开口26A喷射出的喷射部26的示例描述了上述除尘设备10、42、62、64。然而，本发明不限于此。如图9中所示，例如，除尘设备可以被配置为使用管状的并且在轴向方向上间隔布置有多个喷射开口26B的喷射部26。在这种配置中，从喷射部26的喷射开口26B喷射出除尘气体。因此，相比于使用配置为使得除尘气体从单个远端开口26A喷射出的喷射部26的配置，除尘气体能够被喷射到目标对象18的较广范围。因此，可以短时间内去除附着到目标对象18的粉尘。
此外，上述除尘设备10、42、62、64被配置为去除月球表面上的风化层32。然而，本发明不限于此。例如，通过更改一些设定，除尘设备10、42、62、64能够被配置为在诸如火星等其他天体上执行除尘。此外，除尘设备10、42、62、64可以被配置为在地球上执行除尘。此外，除尘设备10、42、62、64可以被配置为对除太阳能电池板18A或散热器18B之外的其他目标对象18执行除尘。
以上描述了本发明的实施例，但是本发明不限于上述描述并且可以以各种方式进行变型以便执行，只要变型不超过要旨即可。
Claims (6)
1.一种除尘设备，包括：
收集部，其被配置为收集内部空间形成部内侧存在的气体，所述内部空间形成部被配置为将所述内部空间形成部内侧的空间以所述气体不可流通的状态与所述内部空间形成部外侧的空间分隔；
压缩部，其被配置为压缩由所述收集部收集的所述气体；
喷射部，其被配置为喷射出由所述压缩部压缩的所述气体，所述喷射部设置在所述内部空间形成部外侧的所述空间中；
电离器部，其被配置为当对所述电离器部施加电压时，将离子混合到从所述喷射部喷射出的所述气体中，所述电离器部设置在所述压缩部与所述喷射部之间；
相机，其拍摄待由所述喷射部喷射的气体冲击的喷射目标对象和附着到所述喷射目标对象的粉尘；以及
控制部，其被配置为基于由所述相机拍摄的关于待由所述喷射部喷射的所述气体冲击的所述喷射目标对象和附着到所述喷射目标对象的所述粉尘的信息，调节待从所述喷射部喷射出的所述气体的流速，
其中，所述内部空间形成部设置成在月球表面上能够移动的状态或固定在所述月球表面的状态，
其中，所述控制部基于关于所述内部空间形成部周围的所述月球表面的电势的信息调节待施加到所述电离器部的电压。
2.根据权利要求1所述的除尘设备，其中所述收集部从所述内部空间形成部内侧存在的气体中收集二氧化碳和水蒸气中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的除尘设备，其中：
所述内部空间形成部包括配置为在接收到光时发电的发电部；并且
所述气体从所述喷射部向所述发电部喷射。
4.根据权利要求1或2所述的除尘设备，其中：
所述内部空间形成部包括配置为散热的散热部；并且
所述气体从所述喷射部向所述散热部喷射。
5.一种车辆，包括：
车辆主体，其具有内侧供乘员乘坐的空间，所述车辆主体被配置为将所述车辆主体内侧的所述空间以气体不可流通的状态与所述车辆外侧的空间分隔，所述车辆主体被配置为在月球表面上行驶；
收集部，其被配置为收集所述车辆主体内侧存在的气体；
压缩部，其被配置为压缩由所述收集部收集的所述气体；
喷射部，其被配置为喷射出由所述压缩部压缩的所述气体，所述喷射部设置在所述车辆主体外侧的所述空间中；
电离器部，其被配置为当对所述电离器部施加电压时，将离子混合到待从所述喷射部喷射出的所述气体中，所述电离器部设置在所述压缩部与所述喷射部之间；
相机，其拍摄待由所述喷射部喷射的气体冲击的喷射目标对象和附着到所述喷射目标对象的粉尘；以及
控制部，其被配置为基于由所述相机拍摄的关于待由所述喷射部喷射的所述气体冲击的所述喷射目标对象和附着到所述喷射目标对象的所述粉尘的信息，调节待从所述喷射部喷射出的所述气体的流速，
其中，所述控制部基于关于所述车辆主体周围的所述月球表面的电势的信息调节待施加到所述电离器部的电压。
6.一种除尘方法，包括：
气体收集步骤，用于收集内部空间形成部内侧存在的气体，所述内部空间形成部被配置为将所述内部空间形成部内侧的空间以所述气体不可流通的状态与所述内部空间形成部外侧的空间分隔；
压缩步骤，用于压缩所述气体收集步骤中收集的所述气体；
离子混合步骤，用于当所述压缩步骤中压缩的所述气体膨胀时，通过对电离器部施加电压而将离子混合到所述气体中；
喷射步骤，用于将所述离子混合步骤中混合有所述离子的所述气体喷射到所述内部空间形成部外侧的所述空间中的喷射目标对象；
拍摄步骤，用于拍摄待由所述喷射步骤中喷射出的气体冲击的喷射目标对象和附着到所述喷射目标对象的粉尘；以及
调节步骤，用于基于所述拍摄步骤中拍摄的关于待由所述喷射步骤中喷射出的所述气体冲击的所述喷射目标对象和附着到所述喷射目标对象的所述粉尘的信息，调节所述喷射步骤中待喷射出的所述气体的流速，
其中，所述内部空间形成部设置成在月球表面上能够移动的状态或固定在所述月球表面的状态，
其中，基于关于所述内部空间形成部周围的所述月球表面的电势的信息调节所述离子混合步骤中待施加到所述电离器部的电压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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