DE102019107162A1

DE102019107162A1 - Ionengenerator und feinpartikelsensor mit einem solchen ionengenerator

Info

Publication number: DE102019107162A1
Application number: DE102019107162.3A
Authority: DE
Inventors: Hidemasa Okumura; Keiichi Kanno; Kazuyuki Mizuno
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-09-26
Also published as: JP2019164094A; CN110308199A; US20190293537A1

Abstract

Ein Ionengenerator, der ausgeführt ist, um Ionen in einem Fluidkanal zu erzeugen, der zumindest teilweise durch einen elektrischen Isolator definiert ist, kann Folgendes umfassen: eine Entladungselektrode, die innerhalb des Fluidkanals angeordnet ist; eine Masseelektrode, die in der Nähe der Entladungselektrode angeordnet ist; eine Energiequelle, die ausgeführt ist, um intermittierend eine vorbestimmte Entladungsspannung an die Entladungselektrode in Bezug auf die Masseelektrode anzulegen; und eine antistatische Elektrode, die stromawärts in Bezug auf die Entladungselektrode in dem Fluidkanal angeordnet ist und an die eine Gleichspannung angelegt wird, wobei die Gleichspannung dieselbe Polarität aufweist wie die Entladungselektrode.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die hierin offenbarte Technologie bezieht sich auf einen Ionengenerator und einen Feinpartikelsensor, der diesen beinhaltet.
HINTERGRUND
Ein Feinpartikelsensor, der ausgeführt ist, um Partikel in Fluiden zu erfassen, ist bekannt. Der Feinpartikelsensor ist mit einem Fluidkanal, in den das Fluid eingeführt wird, einem Ionengenerator, der ausgeführt ist, um Ionen (d. h. geladene Partikel, gleiches gilt nachfolgend) im Fluidkanal zu erzeugen, und einer Sammelelektrode versehen, die stromabwärts in Bezug auf eine Entladungselektrode im Fluidkanal angeordnet ist. Die Sammelelektrode ist ausgeführt, um entweder die Partikel zu sammeln, die durch die sich daran bindenden Ionen geladen werden, oder die Ionen, die nicht an die Partikel gebunden sind. Gemäß diesem Feinpartikelsensor kann eine Menge der im Fluid enthaltenen Partikel (wie z. B. eine Anzahl, eine Masse und ein Volumen der Partikel) basierend auf einer von der Sammelelektrode gesammelten Ionenmenge geschätzt werden.
Ein Beispiel für einen solchen Feinpartikelsensor ist in der japanischen Patentanmeldung mit der Publikations-Nr. 2012-194078 beschrieben. Diese Art von Feinpartikelsensor ist an einem Abgasrohr eines Automobils befestigt und ausgeführt, um Partikel im Abgas eines Motors zu erfassen.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Feinpartikelsensor wird ein Fluidkanal, in dem die Erkennung von Partikeln durchgeführt wird, durch einen elektrischen Isolator wie beispielsweise Keramik definiert. Dadurch wird bei einem Überschuss an Ionen, die von einem Ionengenerator erzeugt werden, eine Innenfläche des Fluidkanals geladen, wodurch sich die Dichte der Ionen, die in dem durch den Fluidkanal strömenden Fluid enthalten sind, verringern kann. Als solche stellt die hierin enthaltene Offenbarung eine Technologie bereit, die eine Innenfläche eines Fluidkanals vor einem Aufladen schützt und Ionen stabil liefert.
Die hierin offenbarte Technologie kann als Ionengenerator implementiert werden, der ausgeführt ist, um Ionen in einem Fluidkanal zu erzeugen, der zumindest teilweise durch einen elektrischen Isolator definiert ist. Dieser Ionengenerator kann Folgendes umfassen: eine Entladungselektrode, die innerhalb des Fluidkanals angeordnet ist; eine Masseelektrode, die in der Nähe der Entladungselektrode angeordnet ist; eine Energiequelle, die ausgeführt ist, um intermittierend eine vorgegebene Entladungsspannung an die Entladungselektrode in Bezug auf die Masseelektrode anzulegen; und eine antistatische Elektrode, die stromawärts in Bezug auf die Entladungselektrode in dem Fluidkanal angeordnet ist und an die eine Gleichspannung angelegt ist, die dieselbe Polarität aufweist wie die Entladungselektrode.
Wird die vorgegebene Entladungsspannung an die Entladungselektrode in Bezug auf die Masseelektrode angelegt, erfolgt eine Ionisierung in gasförmigen Molekülen, die in der Nähe der Entladungselektrode vorhanden sind, wodurch die Ionen im Fluidkanal erzeugt werden. Ein Großteil der hier erzeugten Ionen weist eine Polarität auf, die jener der Entladungsspannung entspricht. Ist die Entladungsspannung beispielsweise eine positive Spannung, sind die meisten der erzeugten Ionen positive Ionen. Die in der Nähe der Entladungselektrode erzeugten Ionen neigen dazu, sich entlang eines Flusses im Fluidkanal zu bewegen. Die antistatische Elektrode ist jedoch stromabwärts in Bezug auf die Entladungselektrode angeordnet und die Gleichspannung mit derselben Polarität wie die Entladungsspannung (d. h. mit derselben Polarität wie die Ionen) wird an diese antistatische Elektrode angelegt. Ein Teil der in der Nähe der Entladungselektrode erzeugten Ionen wird daher von einem von der antistatischen Elektrode erzeugten elektrischen Feld aufgehalten und kann sich daher nicht entlang des Flusses in dem Fluidkanal bewegen. Infolgedessen kann an der Entladungselektrode eine ausreichende Menge an Ionen erzeugt werden und eine Menge der Ionen, die tatsächlich dem Fluidkanal zugeführt werden, kann von der antistatischen Elektrode eingeschränkt werden. Indem eine geeignete Menge an Ionen in den Fluidkanal eingebracht wird, kann eine Innenfläche des Fluidkanals vor Aufladung geschützt werden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ionengenerators 10 gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Fluidkanals 14 eines Körpers 12 des Ionengenerators 10.
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Anordnung im Fluidkanal 14 des Ionengenerators 10 zeigt.
4 zeigt eine Wellenform einer Spannung, die an eine Entladungselektrode 22 in Bezug auf die Masseelektroden 24 angelegt ist.
5 zeigt ein Messergebnis von Test 1 (vergleichendes Beispiel) und ist eine Grafik, die den Zusammenhang zwischen der Zeit und der positiven Ionendichte zeigt.
6 zeigt ein Messergebnis von Test 2 (Ausführungsform) und ist eine Grafik, die den Zusammenhang zwischen der an die antistatische Elektrode 28 angelegten Gleichspannung und der positiven Ionendichte zeigt.
7 zeigt Beispiele 1 bis 7 von Spannungswellenformen, die an die Entladungselektrode 22 in Bezug auf die Masseelektroden 24 angelegt sind.
8 zeigt ein Messergebnis von Test 3 und ist eine Grafik, die den Zusammenhang zwischen der Dimension des Fluidkanals 14 und der positiven Ionendichte zeigt.
9 zeigt ein Beispiel einer wandförmigen antistatischen Elektrode 28.
10 zeigt ein Beispiel einer gitterförmigen antistatischen Elektrode 28.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Feinpartikelsensors 50 gemäß einer Ausführungsform.
12 ist eine vergrößerte Ansicht des Fluidkanals 14 des Körpers 12 des Feinpartikelsensors 50.
13 zeigt den Körper 12 des Feinpartikelsensors 50, der an einem Abgasrohr 6 befestigt ist.
14 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Anordnung innerhalb des Fluidkanals 14 des Feinpartikelsensors 50 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Technologie kann eine an eine antistatische Elektrode angelegte Gleichspannung niedriger sein als eine Entladungsspannung. In diesem Fall kann die an die antistatische Elektrode angelegte Gleichspannung innerhalb eines Bereichs liegen, der ein Viertel (0,25 Mal) bis ein Drittel (0,33 Mal) der Entladungsspannung beträgt, wobei sie nicht notwendigerweise darauf beschränkt ist. Eine Ionenmenge, die von der antistatischen Elektrode unterbrochen wird, d. h. eine Iongenmenge, die tatsächlich einem Fluidkanal zugeführt wird, variiert gemäß einer Größenordnung der an die antistatische Elektrode angelegten Gleichspannung. Infolgedessen kann die Größenordnung der an die antistatische Elektrode angelegten Gleichspannung auf geeignete Weise gemäß einer Ionenmenge eingestellt werden, die dem Fluidkanal tatsächlich zugeführt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der hier offenbarten Technologie kann die antistatische Elektrode eine plattenförmige Elektrode umfassen, die entlang einer Innenfläche des Fluidkanals angeordnet ist. Ist antistatische Elektrode strukturell einfach, kann die antistatische Elektrode bei der Herstellung eines Ionengenerators leicht ausgebildet werden. Ferner kann die Lebensdauer der antistatischen Elektrode durch Verwendung des Ionengenerators verlängert werden.
In der zuvor genannten Ausführungsform können die Entladungselektrode 22 und die antistatische Elektrode (28) auf einer gemeinsamen Seite der Innenfläche des Fluidkanals angeordnet sein. Gemäß einer solchen Ausführung können sowohl die Entladungselektrode als auch die antistatische Elektrode bei der Herstellung des Ionengenerators gleichzeitig ausgebildet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Technologie kann die antistatische Elektrode eine wandförmige Elektrode umfassen, die von einer Innenfläche des Fluidkanals hervorsteht. Gemäß einer solchen Ausführung, versperrt die wandförmige Elektrode einen Teil des Fluidkanals physisch. Infolgedessen kann die antistatische Elektrode die dem Fluidkanal zugeführten Ionen nicht nur elektrisch, sondern auch physisch einschränken.
Gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Technologie kann die antistatische Elektrode eine gitterförmige Elektrode umfassen, die eine Flussrichtung des Fluidkanals schneidet. Gemäß einer solchen Ausführung, versperrt die gitterförmige Elektrode einen Teil des Fluidkanals physisch. Infolgedessen kann die antistatische Elektrode die dem Fluidkanal zugeführten Ionen nicht nur elektrisch, sondern auch physisch einschränken.
Gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Technologie kann der Ionengenerator ferner einen variablen Spannungsregler umfassen, der ausgebildet ist, um eine Größenordnung der an die antistatische Elektrode angelegten Gleichspannung zu regeln. Die Menge der dem Fluidkanal zugeführten Ionen gemäß einer solchen Ausführung kann durch Regeln der Größenordnung der an die antistatische Elektrode 28 angelegten Gleichspannung geregelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Technologie kann der Fluidkanal einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. In diesem Fall darf die Länge einer kurzen Seite des rechteckigen Querschnitts höchstens 9 Millimeter betragen. Im Allgemeinen ist die Innenfläche des Fluidkanals anfälliger dafür, aufgeladen zu werden, je kürzer die Länge der kurzen Seite ist. Betreffend diesen Punkt kann im Ionengenerator nach der hierin offenbarten Technologie die Innenfläche des Fluidkanals deutlich vor Aufladung durch die antistatische Elektrode geschützt werden, auch wenn die Länge der kurzen Seite höchstens 9 Millimeter beträgt.
Gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Technologie kann ein Abstand von der Entladungselektrode zu einem stromabwärts gelegenen Ende des Fluidkanals gleich oder größer sein als die Länge der kurzen Seite des rechteckigen Querschnitts des Fluidkanals. Im Allgemeinen ist die Innenfläche des Fluidkanals anfälliger dafür, aufgeladen zu werden je größer der Abstand von der Entladungselektrode zum stromabwärts gelegenen Ende des Fluidkanals ist. Betreffend diesen Punkt kann im Ionengenerator nach der hierin offenbarten Technologie die Innenfläche des Fluidkanals deutlich vor Aufladung durch die antistatische Elektrode geschützt werden, auch wenn der Abstand von der Entladungselektrode zum stromabwärts gelegenen Ende des Fluidkanals gleich oder größer als die Länge der kurzen Seite des rechteckigen Querschnitts des Fluidkanals ist.
Der hierin offenbarte Ionengenerator kann beispielsweise in einem Feinpartikelsensor eingesetzt werden. In diesem Fall kann der Feinpartikelsensor Folgendes umfassen: einen Körper, der einen Fluidkanal umfasst, der zumindest teilweise durch einen elektrischen Isolator definiert ist; den Ionengenerator, der ausgeführt ist, um Ionen innerhalb des Fluidkanals zu erzeugen; und eine Sammelelektrode, die stromabwärts in Bezug auf die Entladungselektrode innerhalb des Fluidkanals angeordnet ist und ausgeführt ist, um entweder Partikel, die durch die sich an die Partikel bindenden Ionen geladen werden, oder die Ionen, die nicht an die Partikel gebunden sind, zu sammeln. In diesem Feinpartikelsensor wird dem Fluidkanal eine geeignete Menge an Ionen zugeführt, sodass im Fluid enthaltene Feinpartikel genau erfasst werden können.
Repräsentative, nicht einschränkende Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung soll einem Fachmann auf dem Gebiet lediglich weitere Details zur Übung von Aspekten der vorliegenden Lehren vermitteln und nicht den Umfang der Offenbarung einschränken. Darüber hinaus kann jede/s der nachstehend offenbarten zusätzlichen Merkmale und Lehren einzeln oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden, um verbesserte Ionengeneratoren und Feinpartikelsensoren sowie Verfahren zur Verwendung und Herstellung derselben bereitzustellen.
Darüber hinaus sind Kombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart werden, möglicherweise nicht notwendig, um die vorliegende Offenbarung im weitesten Sinne zu praktizieren, sondern werden lediglich gelehrt, um repräsentative Beispiele für die Offenbarung besonders zu beschreiben. Darüber hinaus können verschiedene Merkmale der oben beschriebenen und unten beschriebenen repräsentativen Beispiele sowie der verschiedenen unabhängigen und abhängigen Ansprüche auf nicht spezifisch und explizit aufgezählte Weise kombiniert werden, um zusätzliche nützliche Ausführungsformen der vorliegenden Lehren zu liefern.
Alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale sollen getrennt und unabhängig voneinander zum Zwecke der ursprünglichen schriftlichen Offenbarung sowie zur Einschränkung des beanspruchten Gegenstands offenbart werden, unabhängig von den Zusammensetzungen der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen. Darüber hinaus sollen alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Einheiten alle möglichen Zwischenwerte oder Zwischeneinheiten zum Zwecke der ursprünglichen schriftlichen Offenbarung sowie zur Einschränkung des beanspruchten Gegenstands offenlbaren.
Ein Ionengenerator 10 gemäß einer Ausführungsform wird mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Wie in den 1 bis 3 dargestellt, ist der Ionengenerator 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einem Körper 12 mit einem Fluidkanal 14 versehen und ausgeführt, um Ionen 2 dem durch den Fluidkanal 14 strömenden Fluid (das typischerweise Gas ist) zuzuführen. Nicht beschränkt auf einen Feinpartikelsensor 50, der später beschrieben wird, kann der Ionengenerator 10 in verschiedenen Arten von Vorrichtungen eingesetzt werden, die die Ionen 2 benötigen.
Der Körper 12 umfasst einen elektrischen Isolator. Keramik kann beispielsweise als elektrischer Isolator für den Körper 12 verwendet werden. In diesem Fall können Beispiele für die Keramik Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Mullit, Zirkonoxid, Titanoxid, Siliziumnitrid, Magnesia, Glas und ein Gemisch aus zwei oder mehr der vorgenannten Substanzen beinhalten, obwohl keine besondere Einschränkung vorgenommen wird. Obwohl dies nur ein Beispiel ist, ist der Körper 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dadurch ausgeführt, dass er eine erste Seitenwand 12a, eine zweite Seitenwand 12b, eine Körperbasis 12c und eine Bodenwand 12d aufweist, die miteinander verbunden sind. Die erste Seitenwand 12a und die zweite Seitenwand 12b sind einander zugewandt, und der Fluidkanal 14 ist dazwischen definiert. Ferner sind die Körperbasis 12c und die Bodenwand 12d zwischen der ersten Seitenwand 12a und der zweiten Seitenwand 12b einander zugewandt, und der Fluidkanal 14 ist dazwischen definiert.
Der Fluidkanal 14 erstreckt sich durch den Körper 12 von einer Öffnung an seinem stromaufwärts gelegenen Ende 14a zu einer Öffnung an seinem stromabwärts gelegenen Ende 14b. Ein Pfeil A in 3 zeigt eine Strömungsrichtung des in den Fluidkanal 14 eingeleiteten Gases an. Der Fluidkanal 14 wird durch den elektrischen Isolator definiert, der den Körper 12 bildet. Das heißt, eine Innenfläche des Körpers 12 besteht aus dem elektrischen Isolator. Obwohl dies nur ein Beispiel ist, hat der Fluidkanal 14 einen rechteckigen Querschnitt, eine Länge W1 einer kurzen Seite davon beträgt 3 Millimeter und eine Länge W2 einer langen Seite davon beträgt 8 Millimeter. Das heißt, ein Abstand zwischen der ersten Seitenwand 12a und der zweiten Seitenwand 12b beträgt 3 Millimeter und ein Abstand zwischen der Körperbasis 12c und der Bodenwand 12d beträgt 8 Millimeter. Die Querschnittsform und die Abmessungen des Fluidkanals 14 sind jedoch nicht besonders eingeschränkt und können in geeigneter Weise verändert werden.
Der Ionengenerator 10 beinhaltet eine Entladungselektrode 22, zwei Masseelektroden 24, eine Entladungsenergiequelle 26, eine antistatische Elektrode 28 und eine variable Gleichstromquelle 30. Die Entladungselektrode 22 ist auf der Innenfläche des Fluidkanals 14 in der Nähe des stromaufwärts gelegenen Endes 14a des Fluidkanals 14 vorgesehen. Obwohl dies nur ein Beispiel ist, beträgt ein Abstand von der Entladungselektrode 22 zum stromaufwärts gelegenen Ende 14a des Fluidkanals 14 1 Millimeter und ein Abstand von der Entladungselektrode 22 zum stromabwärts gelegenen Ende 14b des Fluidkanals 14 9 Millimeter. Eine Position der Entladungselektrode 22 im Fluidkanal 14 ist nicht besonders eingeschränkt, und beispielsweise kann der Abstand von der Entladungselektrode 22 zum stromabwärts gelegenen Ende 14b des Fluidkanals 14 etwa gleich der Länge W1 der kurzen Seite des rechteckigen Querschnitts des Fluidkanals 14 sein. Ferner ist die Entladungselektrode 22 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf der ersten Seitenwand 12a des Körpers 12 bereitgestellt, wobei die Position der Entladungselektrode 22 aber keiner Beschränkung unterliegt.
Die beiden Masseelektroden 24 sind im Körper 12 in der Nähe der Entladungselektrode 22 eingebettet. Obwohl dies nur ein Beispiel ist, kann sich die Entladungselektrode 22 gemäß der vorliegenden Ausführungsform linear entlang der Längsseite des rechteckigen Querschnitts des Fluidkanals 14 erstrecken und eine Vielzahl von feinen Vorsprüngen entlang einer Längsrichtung davon beinhalten. Ferner können sich die beiden Masseelektroden 24 parallel zur Entladungselektrode 22 erstrecken. Materialien, die die Entladungselektrode 22 und die Masseelektroden 24 bilden, müssen lediglich Leiter sein und sind nicht besonders eingeschränkt. Ferner können die Masseelektroden 24 nicht in den Körper 12 eingebettet sein und beispielsweise auf der Innenfläche des Fluidkanals 14 vorgesehen sein. Die Anzahl der Masseelektroden 24 ist nicht auf zwei beschränkt.
Unter dem Gesichtspunkt des Wärmewiderstands bei der elektrischen Entladung kann Metall mit einem Schmelzpunkt von 1500 °C oder höher als Material für die Entladungselektrode 22 verwendet werden, obwohl dies keiner besonderen Einschränkung unterliegt. Ein derartiges Metall kann beispielsweise Titan, Chrom, Eisen, Kobalt, Nickel, Niob, Molybdän, Tantal, Wolfram, Iridium, Palladium, Platin, Gold oder eine Legierung mit zwei oder mehr der vorgenannten Metalle sein. Unter diesen Metallen kann bei weiterer Berücksichtigung der Korrosionsbeständigkeit die Verwendung von Platin oder Gold in Betracht gezogen werden. Die Entladungselektrode 22 kann beispielsweise über Glaspaste mit der Innenfläche des Fluidkanals 14 verbunden sein. Alternativ kann die Entladungselektrode 22 auf der Innenfläche des Fluidkanals 14 durch Siebdruck von Metallpaste auf die Innenfläche des Fluidkanals 14 und deren Brennen zu Sintermetall gebildet werden. Die vorgenannten Metallarten können für Materialien der Masseelektroden 24 und der antistatischen Elektrode 28 ähnlich der Entladungselektrode 22 verwendet werden. Die Materialien, die die Masseelektroden 24 und die antistatische Elektrode 28 bilden, können dem Material entsprechen, das die Entladungselektrode 22 bildet, oder sie können davon verschieden sein.
Obwohl dies nur ein Beispiel ist, kann der mit der Entladungselektrode 22, den Masseelektroden 24 und der antistatischen Elektrode 28 versehene Körper 12 durch Laminieren einer Vielzahl von keramischen Grünschichten hergestellt werden. In diesem Fall werden zunächst die keramischen Grünschichten hergestellt. Insbesondere werden Polyvinylbutyralharz (PVB) als Bindemittel, Bis(2-ethylhexyl)phthalat (DOP) als Weichmacher und Xylol und 1-Butanol als Lösungsmittel dem Aluminiumoxidpulver zugesetzt und 30 Stunden lang in einer Kugelmühle gemischt, um eine Aufschlämmung zur Bildung von Grünschichten herzustellen. Diese Aufschlämmung wird einer Vakuumentschäumung unterzogen, um ihre Viskosität auf 4000 cps einzustellen, woraufhin ein Plattenmaterial mit einer Rakelmesservorrichtung hergestellt wird. Das Umformen und Stanzen erfolgt auf diesem Blechmaterial, sodass eine Abmessung davon nach dem Brennen die Abmessung des Körpers 12 (z. B. 10 Millimeter) ergibt, wodurch die Grünschichten hergestellt werden.
Dann wird Metallpaste, die zu den Masseelektroden 24 (wie Platin) werden soll, an Stellen, an denen die Masseelektroden 24 auf dem Körper 12 vorgesehen werden sollen, im Siebdruckverfahren auf eine Oberfläche einer der Grünschichten gedruckt, sodass eine Schichtdicke davon nach dem Brennen 5 µm ergibt, und sie wird 10 Minuten lang bei 120 °C getrocknet. Ferner werden Metallpasten, die zur Entladungselektrode 22 bzw. zur antistatischen Elektrode 28 werden sollen, auf eine Oberfläche einer anderen der Grünschichten an Stellen im Siebdruckverfahren gedruckt, an denen die Entladungselektrode 22 und die antistatische Elektrode 28 auf dem Körper 12 vorgesehen werden sollen, sodass eine Schichtdicke davon nach dem Brennen 5 µm ergibt, und sie wird 10 Minuten lang bei 120 °C getrocknet. Anschließend werden diese Grünschichten so laminiert, dass die Masseelektroden 24 eingekapselt werden und die Entladungselektrode 22 und die antistatische Elektrode 28 freigelegt werden, um die erste Seitenwand 12a zu bilden. Die Bodenwand 12d, die Körperbasis 12c und die zweite Seitenwand 12b, die die Grünschichten umfassen, sind auf die erste Seitenwand 12a laminiert, sodass die Querschnittsabmessungen des Fluidkanals 14 nach dem Brennen 3 mm × 8 mm betragen, um ein Laminat zu bilden. Dieses Laminat wird 2 Stunden lang bei 1450 °C vollständig gebrannt, wodurch der rechteckige Festkörper 12 hergestellt werden kann.
Die Entladungsenergiequelle 26 ist mit der Entladungselektrode 22 und den Masseelektroden 24 verbunden und ausgeführt, um intermittierend (z. B. in einem Pulsfolgemuster) eine vorbestimmte Entladungsspannung an die Entladungselektrode 22 in Bezug auf die Masseelektroden 24 anzulegen. Wenn die Entladungsspannung an die Entladungselektrode 22 in Bezug auf die Masseelektroden 24 angelegt wird, erfolgt die Gasentladung durch eine Potentialdifferenz zwischen der Entladungselektrode 22 und den Masseelektroden 24. Hier fungieren Teile des Körpers 12, die sich zwischen der Entladungselektrode 22 und den Masseelektroden 24 befinden, als dielektrische Schichten. Die Gasentladung ionisiert das in der Nähe der Entladungselektrode 22 vorhandene Gas, wodurch positive oder negative Ionen 2 erzeugt werden. Dadurch werden die Ionen 2 dem im Fluidkanal 14 strömenden Fluid zugeführt.
Hier wird der Fluidkanal 14 des Körpers 12 durch den elektrischen Isolator, wie beispielsweise Keramik, definiert. Dadurch wird bei Überschreitung der durch Anlegen der Entladungsspannung erzeugten Ionen 2 die Innenfläche des Fluidkanals 14 geladen, wodurch eine Dichte der Ionen 2, die in dem durch den Fluidkanal 14 strömenden Fluid enthalten sind, verringert werden kann. Um dies zu beheben, umfasst der Ionengenerator 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner die antistatische Elektrode 28 und die variable Gleichstromquelle 30. Die antistatische Elektrode 28 wird stromabwärts in Bezug auf die Entladungselektrode 22 im Fluidkanal 14 angeordnet. Die variable Gleichstromquelle 30 ist an die antistatische Elektrode 28 angeschlossen und ist dazu ausgeführt, eine Gleichspannung an die antistatische Elektrode 28 anzulegen. Die an die antistatische Elektrode 28 angelegte Gleichspannung weist dieselbe Polarität auf wie die auf die Entadungselektrode 22 angelegte Entladungsspannung. Obwohl dies nur ein Beispiel ist, kann die antistatische Elektrode 28 eine plattenförmige Elektrode sein, die entlang der Innenfläche des Fluidkanals 14 angeordnet ist. Ähnlich der Entladungselektrode 22 ist die antistatische Elektrode 28 auf der ersten Seitenwand 12a bereitgestellt, weshalb die Entladungselektrode 22 und die antistatische Elektrode 28 auf der gemeinsamen Seite der Innenfläche des Fluidkanals 14 angeordnet sind.
Ein Großteil der von der Entladungselektrode 22 erzeugten Ionen 2 hat dieselbe Polarität wie die Entladungsspannung. Ist die Entladungsspannung beispielsweise eine positive Spannung, sind die meisten der erzeugten Ionen positive Ionen. Die in der Nähe der Entladungselektrode 22 erzeugten Ionen 2 neigen dazu, sich entlang des Flusses A im Fluidkanal 14 zu bewegen. Die antistatische Elektrode 28 ist jedoch stromabwärts in Bezug auf die Entladungselektrode 22 angeordnet und die Gleichspannung mit derselben Polarität wie die Entladungsspannung (d. h. mit derselben Polarität wie die Ionen 2) wird an diese antistatische Elektrode 28 angelegt. Ein Teil der in der Nähe der Entladungselektrode 22 erzeugten Ionen wird daher von einem von der antistatischen Elektrode 28 erzeugten elektrischen Feld aufgehalten und kann sich daher nicht entlang des Flusses A in dem Fluidkanal 14 bewegen. Infolgedessen kann von der Entladungselektrode 22 eine ausreichende Menge an Ionen erzeugt werden und die tatsächlich dem Fluidkanal 14 zugeführte Menge an Ionen (d. h. eine Menge der Ionen 2, die im Fluidkanal 14 strömen) kann von der antistatischen Elektrode 28 eingeschränkt werden. Indem eine solche geeignete Menge an Ionen in den Fluidkanal eingebracht wird, wird die Innenfläche des Fluidkanals 14 vor Aufladung geschützt. Im Folgenden werden einige Testergebnisse vorgestellt, um die Merkmale des Ionengenerators 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu erklären.
(Test 1) In diesem Test 1 wird als vergleichendes Beispiel eine an die antistatische Elektrode 28 angelegte Spannung auf Null Volt eingestellt, um die antistatische Elektrode 28 zu deaktivieren. Wie in 4 dargestellt, wurde an die Entladungselektrode 22 in einem Pulsmuster bei einem Intervall von 1 Millisekunde eine Entladungsspannung Va von 3 kV (Kilovolt) angelegt. Eine Pulsbreite betrug 100 Mikrosekunden und ein Tastverhältnis 10 Prozent. In einem Zeitraum, in dem die Entladungsspannung Va nicht angelegt wurde, wurde an die Entladungselektrode 22 Null Volt als eine Basisspannung Vb angelegt. Eine Durchflussrate im Fluidkanal 14 wurde auf 5 Liter/Minute eingestellt, während solche Spannungen angelegt wurden, und es wurde eine positive Ionendichte gemessen, die in dem durch den Fluidkanal 14 strömenden Gas enthalten ist. Als Referenz wurde ein von Taiei Engineering Co., Ltd. hergestellter Luftionenzähler für die positive Ionendichtemessung verwendet.
5 zeigt das Messergebnis von Test 1. Wie in 5 dargestellt, betrug die gemessene positive Ionendichte unmittelbar nach Beginn des Tests 7×10⁶ Ionen/cm³, wobei jedoch die positive Ionendichte abrupt von einem Zeitpunkt an abnahm, an dem etwa 10 Sekunden vergangen waren, und die gemessene positive Ionendichte zu einem Zeitpunkt, an dem etwa 5 Minuten verstrichen waren, auf 1 × 10³ Ionen/cm³ abgesunken war. Wie oben, wenn die antistatische Elektrode 28 deaktiviert wird, nimmt die positive Ionendichte im Lauf der Zeit deutlich ab. Dies liegt vermutlich daran, dass die Innenfläche des Fluidkanals 14 durch die übermäßig erzeugten positiven Ionen aufgeladen wurde und die durch den Fluidkanal 14 strömenden positiven Ionen durch eine vom geladenen Fluidkanal 14 empfangene Reaktionskraft vermindert wurden.
(Test 2) In diesem Test 2 wurde ähnlich zu Test 1 eine Messung durchgeführt, wobei die antistatische Elektrode 28 aktiviert war. Genauer gesagt wurde ein ähnlicher Test wiederholt, während die an die antistatische Elektrode 28 angelegte Gleichspannung allmählich von Null Volt auf 1,9 kV erhöht wurde, und die positive Ionendichte wurde zu dem Zeitpunkt gemessen, zu dem 5 Minuten seit Beginn des Tests für jede Gleichspannung verstrichen waren. Infolgedessen stieg die positive Ionendichte, wie in 6 dargestellt, an als die an die antistatische Elektrode 28 angelegte Gleichspannung auf über 0,5 kV anstieg, und sie betrug 1 × 10⁷ Ionen/cm³ in einem Bereich von 0,8 kV bis 1,0 kV.
Als nächstes wurde die Entladungsspannung Va auf -3 kV geändert. Dann wurde ein ähnlicher Test wiederholt, während die an die antistatische Elektrode 28 angelegte Gleichspannung allmählich von Null Volt auf -1,0 kV verringert wurde, und eine negative Ionendichte wurde zu dem Zeitpunkt gemessen, zu dem 5 Minuten seit Beginn des Tests für jede Gleichspannung verstrichen waren. Infolgedessen wurden Ergebnisse, die jenen für die zuvor genannte positive Ionendichte ähnelten, bestätigt. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass die Innenfläche des Fluidkanals 14 vor einem Aufladen geschützt wird und die Ionen 2 dem Fluidkanal 14 stabil zu geführt werden können, wenn die Gleichspannung mit der selben Polarität wie die Entladungsspannung Va an die antistatische Elektrode 28 angelegt wird. Ferner wurde auch bestätigt, dass eine Menge der Ionen 2 (oder eine Anzahl der Ionen 2), die dem Fluidkanal 14 zugeführt wird, durch Regeln der an die antistatische Elektrode 28 angelegten Gleichspannung geregelt werden kann.
Hier kann die Wellenform der an die Entladungselektrode 22 angelegten Spannung in Bezug auf die Masseelektroden 24 unterschiedlich angepasst werden, wie z. B. in 7 veranschaulicht. Da die Entladungsspannung Va eine positive Spannung in den in 7 gezeigten Wellenformbeispielen 1 bis 7 ist, kann eine positive Gleichspannung an die antistatische Elektrode 28 angelegt werden. Vom Gesichtspunkt der Vereinfachung der Entladungsenergiequelle 26 kann vorzugsweise entweder eine Pulswelle des Wellenformbeispiels 1, eine Halbsinuswelle des Wellenformbeispiels 2 oder eine Sinuswelle des Wellenformbeispiels 7 verwendet werden. In Bezug auf die Pulswelle kann die Entladungsenergiequelle 26 unter Verwendung einer Gleichstromquelle gebildet werden und eine Gleichspannung kann durch ein Schaltelement intermittierend ausgegeben werden. In Bezug auf die Halbsinuswelle und die Sinuswelle kann die Entladungsenergiequelle 26 durch Verwendung einer Wechselstromquelle gebildet werden, und ihre Leistung kann über eine Diode oder direkt ausgegeben werden. In jedem der Wellenformbeispiele 1 bis 7 können die Polaritäten der Spannungen umgekehrt werden, sodass die Entladungsspannung Va eine negative Spannung sein kann. In diesem Fall kann eine negative Gleichspannung an die antistatische Elektrode 28 angelegt werden. Das heißt, dass die Gleichspannung mit derselben Polarität wie die an die Entladungselektrode 22 angelegte Entladungsspannung Va an die antistatische Elektrode 28 angelegt werden kann.
Wurde die Durchflussrate im Fluidkanal 14 auf 5 Liter/Minute eingestellt, betrug eine Windgeschwindigkeit, gemessen an der Öffnung des Fluidkanals 14, 1,77 Meter pro Sekunde. Die Durchflussrate im Fluidkanal 14 wurde so eingestellt, dass sie allmählich abnahm, und als die Durchflussrate 1,5 Liter/Minute erreichte, blieb die gemessene Ionendichte relativ gering, selbst als die Gleichspannung an die antistatische Elektrode 28 angelegt wurde. Hier betrug die an der Öffnung des Fluidkanals 14 gemessene Windgeschwindigkeit 0,57 Meter pro Sekunde. Wurde die Durchflussrate im Fluidkanal 14 hingegen so eingestellt, dass sie allmählich anstieg, konnte kein Rückgang in der Ionendichte beobachtet werden als die Durchflussrate 15 Liter/Minute erreichte und die gemessene Ionendichte blieb relativ hoch, selbst wenn keine Gleichspannung an die antistatische Elektrode 28 angelegt wurde. Hier betrug die an der Öffnung des Fluidkanals 14 gemessene Windgeschwindigkeit 4,5 Meter pro Sekunde.
(Test 3) In diesem Test 3 wurde eine Vielzahl von Körpern 12 mit unterschiedlichen Längen W1 für die kurze Seite des rechteckigen Querschnitts des Fluidkanals 14 hergestellt, und es wurde eine positive Ionendichte zu dem Zeitpunkt gemessen, zu dem 5 Minuten seit Beginn des Tests für jeden der Körper 12 verstrichen waren. Um einen Einfluss der Länge W1 der kurzen Seite des Fluidkanals 14 zu bestätigen, wurde die an die antistatische Elektrode 28 angelegte Spannung auf Null Volt eingestellt, um die antistatische Elektrode 28 zu deaktivieren. Die Spannung mit der in 4 gezeigten Wellenform wurde als die Entladungsspannung Va verwendet, die an die Entladungselektrode 22 in Bezug auf die Masseelektroden 24 angelegt wurde. Infolgedessen war, wie in 8 dargestellt, die positive Ionendichte sehr gering, wenn die Länge W1 der kurzen Seite 5 Millimeter oder weniger betrug, und die positive Ionendichte stieg abrupt an, wenn die Länge W1 der kurzen Seite 5 Millimeter überschritt. Ferner erreichte die positive Ionendichte 7×10⁶ Ionen/cm³, wenn die Länge W1 der kurzen Seite 9 Millimeter oder mehr betrug. Diese Ergebnisse haben bestätigt, dass die positive Ionendichte abnimmt, wenn die Länge W1 der kurzen Seite höchstens 9 Millimeter beträgt, wenn die antistatische Elektrode 28 deaktiviert ist. Im Gegensatz dazu kann wie zuvor erwähnt im Test 2 die gemessene positive Ionendichte 1 × 10⁶ Ionen/cm³ oder mehr betragen, obwohl die Länge W1 der kurzen Seite 3 Millimeter beträgt, wenn die antistatische Elektrode 28 aktiviert ist. Gemäß Obigem wurde bestätigt, dass der Dichteabfall in den Ionen 2 durch eine Funktion der antistatischen Elektrode 28 wesentlich unterdrückt wird, wenn die Länge W1 der kurzen Seite höchstens 9 Millimeter beträgt.
Der Ionengenerator 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wurde vorstehend im Detail beschrieben, wobei jedoch Ausführungen entsprechender Abschnitte des Ionengenerators 10 verschieden modifiziert werden können. Die antistatische Elektrode 28 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise eine plattenförmige Elektrode, die entlang der Innenfläche des Fluidkanals 14 angeordnet ist, wobei dies die Ausführung der antistatischen Elektrode 28 jedoch nicht beschränkt. Wie in 9 beispielhaft dargestellt, kann die antistatische Elektrode 28 eine wandförmige Elektrode umfassen, die von der Innenfläche des Fluidkanals 14 hervorsteht. In diesem Fall kann die wandförmige antistatische Elektrode 28 auf jeder Seite eines Paars innerer Seiten des Fluidkanals 14 ausgebildet sein, die einander zugewandet sind. Gemäß einer solchen Ausführung, versperrt die wandförmige antistatische Elektrode 28 einen Teil des Fluidkanals 14 physisch. Infolgedessen kann die antistatische Elektrode 28 die dem Fluidkanal 14 zugeführten Ionen 2 nicht nur elektrisch, sondern auch physisch einschränken. Die Anzahl der wandförmigen antistatischer Elektroden 28 ist nicht auf zwei beschränkt, sondern kann eine oder drei oder mehr betragen.
Alternativ, wie in 10 veranschaulicht, kann die antistatische Elektrode 28 eine gitterförmige Elektrode umfassen, die die Flussrichtung des Fluidkanals 14 schneidet. In diesem Fall kann die gitterförmige antistatische Elektrode 28 über einen gesamten Querschnitt des Fluidkanals 14 bereitgestellt sein. Gemäß einer solchen Ausführung, versperrt auch die gitterförmige antistatische Elektrode 28 einen Teil des Fluidkanals 14 physisch. Infolgedessen kann die antistatische Elektrode 28 die dem Fluidkanal 14 zugeführten Ionen 2 nicht nur elektrisch, sondern auch physisch einschränken. Die Anzahl der wandförmigen antistatischen Elektroden 28 ist nicht auf eine beschränkt, sondern kann zwei oder mehr betragen. Ferner kann die gitterförmige antistatische Elektrode 28 lediglich über einen Teil des Querschnitts des Fluidkanals 14 bereitgestellt sein.
Der Ionengenerator 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die variable Gleichstromquelle 30 als Energiequelle, die ausgeführt ist, um die Gleichspannung an die antistatische Elektrode anzulegen. Die variable Gleichstromquelle 30 umfasst einen variablen Spannungsregler und ist ausgeführt, um die Größenordnung der an die antistatische Elektrode 28 angelegten Gleichspannung zu regeln. Wie vorstehend erwähnt, kann die Menge der dem Fluidkanal 14 zugeführten Ionen gemäß einer solchen Ausführung durch Regeln der Größenordnung der an die antistatische Elektrode 28 angelegten Gleichspannung geregelt werden (siehe 6). Als weitere Ausführungsform kann es jedoch sein, dass der Ionengenerator 10 statt der variablen Gleichstromquelle 30 eine Gleichstromquelle umfasst, die keinen variablen Spannungsregler umfasst. Alternativ muss der Ionengenerator 10 nicht notwendigerweise eine Gleichstromquelle umfassen, sondern kann so ausgeführt sein, das eine externe Gleichstromquelle die Gleichspannung an die antistatische Elektrode 28 anlegt.
Anschließend wird der Feinpartikelsensor 50 gemäß einer Ausführungsform mit Bezug auf die 11 bis 14 beschrieben. Der Feinpartikelsensor 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht aus der Verwendung des vorgenannten Ionengenerators 10. Teile davon, die dem Ionengenerator 10 entsprechen, erhalten die gleichen Referenzzeichen und von einer redundanten Erklärung wird abgesehen.
Der Feinpartikelsensor 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise in einem Automobil eingebaut und dient zur Überwachung einer Anzahl von Feinpartikeln, die im Abgas eines Motors enthalten sind. Der Feinpartikelsensor 50 beinhaltet den Körper 12 einschließlich des Fluidkanals 14. Der Körper 12 ist innerhalb des mit dem Motor verbundenen Abgasrohrs 6 befestigt, und der Fluidkanal 14 des Körpers 12 ist innerhalb des Abgasrohrs 6 angeordnet. Der Feinpartikelsensor 50 ist ausgeführt, um eine Anzahl von Feinpartikeln 4 zu messen, die im Abgas enthalten sind, das durch den Fluidkanal 14 strömt.
Der Körper 12 beinhaltet die Entladungselektrode 22, die Masseelektroden 24, die antistatische Elektrode 28, eine erste Sammelelektrode 52, eine erste elektrische Felderzeugungselektrode 54, eine zweite Sammelelektrode 56 und eine zweite elektrische Felderzeugungselektrode 58. Wie vorstehend erwähnt, ist die Entladungselektrode 22 auf der Innenfläche des Fluidkanals 14 bereitgestellt und die Masseelektroden 24 sind in den Körper 12 in der Nähe der Entladungselektrode 22 eingebettet. Die Entladungselektrode 22 und die Masseelektroden 24 sind mit der Entladeenergiequelle 26 verbunden, und die Entladungsspannung Va wird intermittierend angelegt. Dadurch werden die Ionen 2 im Fluidkanal 14 erzeugt und die Feinpartikel 4 werden von diesen Ionen 2 geladen, die sich an die Feinpartikel 4 im Abgas binden. Hier ist eine Anzahl der Ionen 2, die sich an jedes der Feinpartikel 4 binden, im Wesentlichen konstant (z. B. eins).
Die variable Gleichstromquelle 30 ist an die antistatische Elektrode 28 angeschlossen. Die variable Gleichstromquelle 30 legt die Gleichspannung, die dieselbe Polarität wie die Entladungsspannung Va aufweist, an die antistatische Elektrode 28 an. Infolgedessen wird, die oben erwähnt, die Innenfläche des Fluidkanals 14 davor geschützt, aufgeladen zu werden, und die Ionen 2 werden dem Fluidkanal 2 stabil zugeführt. Da sich die Dichte der dem Abgas zugeführten Ionen 2 mit der Zeit stabilisiert, kann der Feinpartikelsensor 50 die im Abgas enthaltenen Feinpartikel 4 mit hoher Genauigkeit erfassen.
Die erste Sammelelektrode 52 und die erste elektrische Felderzeugungselektrode 54 sind auf der Innenfläche des Fluidkanals 14 vorgesehen und stromabwärts in Bezug auf die Entladungselektrode 22 angeordnet. Die erste Sammelelektrode 52 und die erste elektrische Felderzeugungselektrode 54 sind einander zugewandt. Die erste Sammelelektrode 52 und die erste elektrische Felderzeugungselektrode 54 sind mit einer Gleichstromquelle verbunden (nicht dargestellt) und erzeugen dazwischen ein elektrisches Feld. Dieses elektrische Feld ist relativ schwach, sodass nur die überschüssigen Ionen 2, die nicht an die Feinpartikel 4 gebunden sind, von der ersten Sammelelektrode 52 angezogen und von der ersten Sammelelektrode 52 gesammelt werden. Die geladenen Feinpartikel 4 (d. h. die Feinpartikel 4, an die die Ionen 2 gebunden sind) haben eine größere Masse als die Ionen 2, sodass sie zwischen der ersten Sammelelektrode 52 und der ersten elektrischen Felderzeugungselektrode 54 hindurchfließen, ohne von der ersten Sammelelektrode 52 gesammelt zu werden.
Die zweite Sammelelektrode 56 und die zweite elektrische Felderzeugungselektrode 58 sind auf der Innenfläche des Fluidkanals 14 vorgesehen und stromabwärts in Bezug auf die erste Sammelelektrode 52 und die erste elektrische Felderzeugungselektrode 54 angeordnet. Die zweite Sammelelektrode 56 und die zweite elektrische Felderzeugungselektrode 58 sind einander zugewandt. Die zweite Sammelelektrode 56 und die zweite elektrische Felderzeugungselektrode 58 sind mit einer Gleichstromquelle verbunden (nicht dargestellt) und erzeugen dazwischen ein elektrisches Feld. Dieses zwischen der zweiten Sammelelektrode 56 und der zweiten elektrischen Felderzeugungselektrode 58 erzeugte elektrische Feld ist stärker als das zwischen der ersten Sammelelektrode 52 und der ersten elektrischen Felderzeugungselektrode 54 erzeugte elektrische Feld. Somit werden die geladenen Feinpartikel 4 von der zweiten Sammelelektrode 56 angezogen und von der zweiten Sammelelektrode 56 gesammelt. Ein Amperemeter 60 ist beispielsweise mit der zweiten Sammelelektrode 56 verbunden. Ein Messwert des Amperemeters 60 entspricht einer Anzahl der Feinpartikel 4, die pro Zeiteinheit von der zweiten Sammelelektrode 56 gesammelt werden. Somit kann die Anzahl der im Abgas enthaltenen Feinpartikel 4 oder deren Dichte basierend auf dem Messwert des Amperemeters 60 und anderen Indizes (z. B. Durchflussrate des Abgases, das durch den Fluidkanal 14 fließt) gemessen werden.
Wird eine zwischen der zweiten Sammelelektrode 56 und der zweiten elektrischen Felderzeugungselektrode 58 angelegte Gleichspannung verringert, werden die Feinpartikel 4 mit der großen Masse nicht von der zweiten Sammelelektrode 56 gesammelt und fließen somit zwischen der zweiten Sammelelektrode 56 und der zweiten elektrischen Felderzeugungselektrode 58 hindurch. Im Gegensatz dazu können bei Erhöhung der zwischen der zweiten Sammelelektrode 56 und der zweiten Felderzeugungselektrode 58 angelegten Gleichspannung die Feinpartikel 4 mit der großen Masse von der zweiten Sammelelektrode 56 angezogen und von ihr gesammelt werden. Aus diesem Grund können durch Regeln der zwischen der zweiten Sammelelektrode 56 und der zweiten elektrischen Felderzeugungselektrode 58 angelegten Gleichspannung die Feinpartikel 4,deren Masse in einem bestimmten Bereich liegt, selektiv gesammelt und eine Anzahl oder eine Dichte davon gemessen werden. So können durch Ändern der zwischen der zweiten Sammelelektrode 56 und der zweiten elektrischen Felderzeugungselektrode 58 angelegten Gleichspannung in Stufen, beispielsweise, die im Abgas enthaltenen Feinpartikel 4 klassifiziert und eine Anzahl oder eine Dichte davon gemessen werden.
Hier besteht eine negative Korrelation zwischen der Anzahl der von der ersten Sammelelektrode 52 gesammelten überschüssigen Ionen 2 und der Anzahl der von der zweiten Sammelelektrode 56 gesammelten geladenen Feinpartikel 4. Das heißt, je größer die Anzahl der im Abgas enthaltenen Feinpartikel 4 ist, desto geringer ist die Anzahl der überschüssigen Ionen 2, die von der ersten Sammelelektrode 52 gesammelt werden, während die Anzahl der geladenen Feinpartikel 4, die von der zweiten Sammelelektrode 56 gesammelt werden, umso größer ist. Aus diesem Grund kann das Amperemeter 60 als weitere Ausführungsform mit der ersten Sammelelektrode 52 verbunden werden, um die Anzahl der überschüssigen Ionen 2 zu messen, und die Anzahl der Feinpartikel 4 kann basierend auf deren Messwert geschätzt werden. Bei einer solchen Ausführung sind die zweite Sammelelektrode 56 und die zweite elektrische Felderzeugungselektrode 58 nicht unbedingt erforderlich und können daher entfallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2012194078 [0003]

Claims

Ionengenerator (10), der ausgebildet ist, um Ionen (2) innerhalb eines Fluidkanals (14) zu erzeugen, der zumindest teilweise durch einen elektrischen Isolator definiert ist, wobei der Ionengenerator (10) Folgendes umfasst: eine Entladungselektrode (22), die innerhalb des Fluidkanals (14) angeordnet ist; eine Masseelektrode (24), die in einer Nähe der Entladungselektrode (22) angeordnet ist, eine Energiequelle (26), die ausgebildet ist, um intermittierend eine vorbestimmte Entladungsspannung (Va) an die Entladungselektrode (22) in Bezug auf die Masseelektrode (24) anzulegen; und eine antistatische Elektrode (28), die stromabwärts in Bezug auf die Entladungselektrode (22) innerhalb des Fluidkanals (14) angeordnet ist und an die eine Gleichspannung angelegt ist, wobei die Gleichspannung dieselbe Polarität aufweist wie die Entladungsspannung (Va).
Ionengenerator (10) nach Anspruch 1, wobei die an die antistatische Elektrode (28) angelegte Gleichspannung niedriger ist als die Entladungsspannung (Va).
Ionengenerator (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die an die antistatische Elektrode (28) angelegte Gleichspannung in einem Bereich liegt, der ein Viertel bis ein Drittel der Entladungsspannung (Va) beträgt.
Ionengenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die antistatische Elektrode (28) eine plattenförmige Elektrode umfasst, die entlang einer Innenfläche des Fluidkanals (14) angeordnet ist.
Ionengenerator (10) nach Anspruch 4, wobei die Entladungselektrode (22) und die antistatische Elektrode (28) auf einer gemeinsamen Seite der Innenfläche des Fluidkanals (14) angeordnet sind.
Ionengenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die antistatische Elektrode (28) eine wandförmige Elektrode umfasst, die von einer Innenfläche des Fluidkanals (14) hervorsteht.
Ionengenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die antistatische Elektrode (28) eine gitterförmige Elektrode umfasst, die eine Flussrichtung des Fluidkanals (14) schneidet.
Ionengenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend einen variablen Spannungsregler (30), der ausgebildet ist, um eine Größenordnung der an die antistatische Elektrode (28) angelegten Gleichspannung zu regeln.
Ionengenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Fluidkanal (14) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, und eine Länge einer kurzen Seite des rechteckigen Querschnitts höchstens 9 Millimeter beträgt.
Ionengenerator (10) nach Anspruch 9, wobei ein Abstand von der Entladungselektrode (22) zu einem stromabwärts gelegenen Ende (14b) des Fluidkanals (14) gleich oder größer ist als die Länge der kurzen Seite des rechteckigen Querschnitts des Fluidkanals (14).
Feinpartikelsensor (50), umfassend: einen Körper (12), der einen Fluidkanal (14) umfasst, der zumindest teilweise durch einen elektrischen Isolator definiert ist, den Ionengenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, der ausgebildet ist, um Ionen (2) innerhalb des Fluidkanals (14) zu erzeugen; und eine Sammelelektrode (56), die stromabwärts in Bezug auf die Entladungselektrode (22) innerhalb des Fluidkanals (14) angeordnet und ausgebildet ist, um entweder Partikel (4) zu sammeln, die von den Ionen (2) geladen werden, die sich an die Partikeln (4) binden, oder die Ionen (2), die nicht an die Partikel (4) gebunden sind.