DE112018000829T5

DE112018000829T5 - Ladungserzeugungselement und Feinpartikelanzahldetektor

Info

Publication number: DE112018000829T5
Application number: DE112018000829.0T
Authority: DE
Inventors: Hidemasa Okumura; Kazuyuki Mizuno; Keiichi Kanno
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2019-10-24
Also published as: JPWO2018163845A1; WO2018163845A1; US20200003672A1; CN110383611A

Abstract

Ein Ladungserzeugungselement 20 umfasst eine Entladungselektrode 24 auf einer vorderen Fläche 22a einer dielektrischen Schicht 22 und Induktionselektroden 26 auf einer hinteren Fläche 22b, und erzeugt elektrische Ladungen als Resultat einer Entladung bei Anlegen einer Spannung zwischen der Entladungselektrode 24 und den Induktionselektroden 26. Die Entladungselektrode 24 weist eine flache Basisfläche 24a und eine sich wölbende Fläche 24b auf, die eine Form aufweist, die sich von der Basisfläche 24a wölbt, und der Winkel θ zwischen der Basisfläche 24a und der sich wölbenden Fläche 24b beträgt 5° bis 45° an einer Kante E der Entladungselektrode 24.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladungserzeugungselement und einen Feinpartikelanzahldetektor.
Stand der Technik
Als Feinpartikelanzahldetektor ist eine Vorrichtung bekannt, in der Ionen durch Koronaentladung an einem Ladungserzeugungselement erzeugt werden, Feinpartikel in einem gemessenen Gas mit den Ionen geladen werden, die geladenen Feinpartikel von einer Sammelelektrode gesammelt werden und eine Anzahlmessvorrichtung die Anzahl von Feinpartikeln auf Basis der Ladungsmenge der gesammelten Feinpartikel misst (siehe z. B. PTL 1). Außerdem ist als ein Ladungserzeugungselement ein Element bekannt, in dem eine Entladungselektrode und eine Induktionselektrode derart vorgesehen sind, dass sie einander zugewandt sind, wobei sich zwischen ihnen eine dielektrische Schicht befindet (siehe z. B. PTL 2).
Literaturliste
Patentliteratur

PTL1: WO 2015/146456
PTL 2: JP 2009-31606

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Ein Endabschnitt (eine Seite) der Entladungselektrode ist jedoch in rechten Winkeln in Bezug auf die Fläche der dielektrischen Schicht ausgebildet, auf der die Entladungselektrode bereitgestellt ist, wodurch es unwahrscheinlicher ist, dass sich ein elektrisches Feld konzentriert. Um eine elektrische Feldstärke zu erreichen, die eine elektrische Entladung verursacht, muss eine angelegte Spannung hoch sein.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um dieses Problem zu lösen und eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Spannung zwischen einer Entladungselektrode und einer Induktionselektrode zur Erzeugung elektrischer Ladungen zu senken.
Lösung des Problems
Ein Ladungserzeugungselement der vorliegenden Erfindung umfasst eine Entladungselektrode auf einer Fläche einer dielektrischen Schicht und eine Induktionselektrode auf der anderen Fläche oder innerhalb der dielektrischen Schicht, wobei das Ladungserzeugungselement elektrische Ladungen als Resultat einer Entladung bei Anlegen einer Spannung zwischen der Entladungselektrode und der Induktionselektrode erzeugt, wobei die Entladungselektrode eine flache Basisfläche und eine sich wölbende Fläche aufweist, die eine Form aufweist, die sich von der Basisfläche wölbt, und ein Winkel θ zwischen der Basisfläche und der sich wölbenden Fläche beträgt 5° bis 45° an einer Kante der Entladungselektrode.
In diesem Ladungserzeugungselement weist die Entladungselektrode eine flache Basisfläche und eine sich wölbende Fläche auf, die eine Form aufweist, die sich von der Basisfläche wölbt, und der Winkel θ zwischen der Basisfläche und der sich wölbenden Fläche beträgt 5° bis 45° (bevorzugt 10° bis 30°) an der Kante der Entladungselektrode. Das bedeutet, dass die Entladungselektrode zu ihrem Ende hin allmählich dünner wird. Verglichen mit dem Fall, in dem der Winkel θ 90° beträgt, ist es daher wahrscheinlich, dass sich ein elektrisches Feld an der Kante der Entladungselektrode konzentriert. Die Spannung zwischen der Entladungselektrode und der Induktionselektrode zur Erzeugung von elektrischen Ladungen kann daher gesenkt werden.
Es ist zu beachten, dass hier „elektrische Ladung“ neben positiven Ladungen und negativen Ladungen auch Ionen beinhaltet. Außerdem kann die „Form, die sich von der Basisfläche wölbt“ eine Form sein, die sich von der Basisfläche in Richtung des Inneren der dielektrischen Schicht wölbt, oder eine Form, die sich von der Basisfläche in Richtung des Äußeren der dielektrischen Schicht wölbt.
In dem Ladungserzeugungselement gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die dielektrische Schicht aus einem Keramikmaterial und die Entladungselektrode und die dielektrische Schicht können mittels Sintern oder mittels eines anorganischen Klebstoffes verbunden werden. Folglich kann eine höhere Hitzebeständigkeit erreicht werden, als wenn die Entladungselektrode und die dielektrische Schicht unter Verwendung eines organischen Materials verbunden werden.
In dem Ladungserzeugungselement gemäß der vorliegenden Erfindung schließt die Basisfläche der Entladungselektrode bündig mit der einen Fläche der dielektrischen Schicht ab und die sich wölbende Fläche kann sich von der Basisfläche zum Inneren der dielektrischen Schicht wölben. Folglich ist es unwahrscheinlicher, dass sich Fremdkörper akkumulieren, als wenn die sich wölbende Fläche eine Form aufweist, die sich von der Basisfläche in Richtung des Äußeren der dielektrischen Schicht wölbt. Die Basisfläche dieser Entladungselektrode kann mit einer isolierenden Schutzschicht beschichtet sein. Die Basisfläche der Entladungselektrode schließt bündig mit der einen Fläche der dielektrischen Schicht ab, wodurch die Schutzschicht gleichmäßig ausgebildet werden kann, ohne dass sich z. B. durch Drucken Hohlräume bilden.
In dem Ladungserzeugungselement gemäß der vorliegenden Erfindung schließt die Basisfläche der Entladungselektrode bündig mit der einen Fläche der dielektrischen Schicht ab und die sich wölbende Fläche kann sich von der Basisfläche zum Äußeren der dielektrischen Schicht wölben. Folglich ist es unwahrscheinlicher, dass sich Fremdkörper akkumulieren, als wenn die Entladungselektrode einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die sich wölbende Fläche dieser Entladungselektrode kann mit einer isolierenden Schutzschicht beschichtet sein. Die sich wölbende Fläche der Entladungselektrode ist verglichen mit einer Entladungselektrode mit rechteckigem Querschnitt sanfter gewölbt, wodurch die Schutzschicht beispielsweise durch Drucken relativ gut ausgebildet werden kann.
Ein Feinpartikelanzahldetektor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst jedes beliebige der vorstehend beschriebenen Ladungserzeugungselemente, wobei das Ladungserzeugungselement elektrische Ladungen auf Feinpartikel in Gas aufbringt, das in eine Luftleitung gezogen wird, und eine Detektionsvorrichtung, die die Anzahl der Feinpartikel im Gas auf Grundlage einer Ladungsmenge von Feinpartikeln detektiert, auf die die elektrischen Ladungen aufgebracht wurde, oder einer Ladungsmenge, die nicht auf die Feinpartikel aufgebracht wurde.
In diesem Feinpartikelanzahldetektor werden unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Ladungserzeugungselements elektrische Ladungen auf Feinpartikel in Gas aufgebracht, das in die Luftleitung gezogen wird, und die Anzahl von Feinpartikeln in dem Gas wird auf Grundlage einer Ladungsmenge von Feinpartikeln detektiert, auf die die elektrischen Ladungen aufgebracht wurden, oder einer Ladungsmenge, die nicht auf die Feinpartikel aufgebracht wurde. In dem vorstehend beschriebenen Ladungserzeugungselement, weist die Entladungselektrode die flache Basisfläche und die sich wölbende Fläche auf, die eine Form aufweist, die sich von der Basisfläche wölbt, und der Winkel θ zwischen der Basisfläche und der sich wölbenden Fläche beträgt 5° bis 45° (bevorzugt 10° bis 30°) an der Kante der Entladungselektrode. Verglichen mit dem Fall, in dem der Winkel 90° beträgt, ist es daher wahrscheinlich, dass sich ein elektrisches Feld an der Kante der Entladungselektrode konzentriert. Die Spannung zwischen der Entladungselektrode und der Induktionselektrode zur Erzeugung von elektrischen Ladungen kann daher gesenkt werden.
Es ist zu beachten, dass „detektiert die Anzahl von Feinpartikeln“ neben der Messung der Anzahl von Feinpartikeln einen Fall beinhaltet, in dem bestimmt wird, ob die Anzahl von Feinpartikeln in einen vorbestimmten Bereich numerischer Werte fällt (z. B. ob die Anzahl der Feinpartikel einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet).
Der Feinpartikelanzahldetektor gemäß der vorliegenden Erfindung kommt beispielsweise bei einer Luftgütemessung, einer Raumklimamessung, einer Schadstoffmessung, einer Messung von Verbrennungspartikeln, einer Überwachung der Partikelerzeugungsumgebung, einer Überwachung einer Partikelsyntheseumgebung für Autos und dergleichen zum Einsatz.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht eines Ladungserzeugungselements 20.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A.
3 ist eine Querschnittsansicht eines Ladungserzeugungselements 120.
4 ist eine Querschnittsansicht eines Ladungserzeugungselements 220.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Ladungserzeugungselements 320.
6 ist eine Querschnittsansicht einer Modifizierung des Ladungserzeugungselements 320.
7 ist eine Querschnittsansicht eines Ladungserzeugungselements 420.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Feinpartikelanzahldetektors 10.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Ladungserzeugungselements 520.

Beschreibung von Ausführungsformen
[Erste Ausführungsform]
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. 1 ist eine Draufsicht eines Ladungserzeugungselements 20 und 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 1 (mit vergrößerter Ansicht eines Abschnitts, der von einem Rechteck umgeben wird, das durch alternierende lange und kurze Striche angezeigt wird).
Das Ladungserzeugungselement 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verfügt auf einer vorderen Fläche 22a einer dielektrischen Schicht 22 über eine Entladungselektrode 24 und auf einer hinteren Fläche 22b der dielektrischen Schicht 22 über Induktionselektroden 26.
Die dielektrische Schicht 22 ist eine flache, plattenähnliche Schicht aus einem dielektrischen Material. Die Materialien für die dielektrische Schicht 22 unterliegen keinen besonderen Einschränkungen. Beispiele hierfür sind unter anderem keramische Materialien wie Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Mullit, Zirkonoxid, Titanoxid und Magnesiumoxid.
Wie in 1 dargestellt, ist die Entladungselektrode 24 so geformt, dass sie von der oberen Fläche gesehen eine Form aufweist, die durch Bereitstellen einer Vielzahl von dreieckigen Vorsprüngen 25 an zwei langen Seiten eines Rechtecks erhalten wird, wobei die Seiten einander zugewandt sind. Die Entladungselektrode 24 wird durch Sintern mit der vorderen Fläche 22a der dielektrischen Schicht 22 verbunden. Wie in 2 dargestellt, hat die Entladungselektrode 24 eine flache Basisfläche 24a und eine sich wölbende Fläche 24b mit einer Form, die sich von der Basisfläche 24a im Querschnitt entlang der Dickerichtung wölbt. Die Basisfläche 24a schließt bündig mit der vorderen Fläche 22a der dielektrischen Schicht 22 ab. Die sich wölbende Fläche 24b weist eine Form auf, die sich von der Basisfläche 24a in Richtung der Innenseite der dielektrischen Schicht 22 wölbt. An einer Kante E (d. h. einer äußeren Umfangskante) der Entladungselektrode 24 beträgt der Winkel θ zwischen der Basisfläche 24a und der sich wölbenden Fläche 24b 5° bis 45° und bevorzugt 10° bis 30°. Die Materialien für die Entladungselektrode 24 unterliegen keinen besonderen Einschränkungen, solange die Materialien nicht aufgrund einer Entladung schmelzen, zerbrechen oder sich verformen. Beispiele hierfür sind Platin, Wolfram, Silber, Palladium, Titan, Chrom, Eisen, Kobalt, Nickel, Niob, Molybdän, Tantal, Iridium, Gold oder eine Legierung dieser Materialien.
Wie in 1 dargestellt, haben die Induktionselektroden 26 perspektivisch von der oberen Fläche aus gesehen eine rechteckige Form. An der Seite, an der eine der langen Seiten der Entladungselektrode 24 bereitgestellt ist, ist eine Induktionselektrode 26 vorgesehen und an der Seite, an der die andere der langen Seiten bereitgestellt ist, ist eine weitere Induktionselektrode 26 vorgesehen. Die Induktionselektroden 26 werden durch Sintern mit der hinteren Fläche 22b der dielektrischen Schicht 22 verbunden. Wie in 2 dargestellt, haben die Induktionselektroden 26 entlang der Dickerichtung einen rechteckigen Querschnitt. Für die Induktionselektroden 26 können im Wesentlichen dieselben Materialien wie für die Entladungselektrode 24 verwendet werden.
Nun werden Einsatzbeispiele des Ladungserzeugungselements 20 beschrieben. Die Spannung einer nicht dargestellten Entladungsenergieversorgung wird an das Ladungserzeugungselement 20 derart angelegt, dass zwischen der Entladungselektrode 24 und den Induktionselektroden 26 eine Potenzialdifferenz auftritt. Basierend auf der Potenzialdifferenz findet dann in der Nähe der Entladungselektrode 24 eine Entladung statt. Diese Entladung ionisiert Gas, das um die Entladungselektrode 24 vorhanden ist, und elektrische Ladungen werden erzeugt. Da die Vorsprünge 25, die in die Richtung entlang der vorderen Fläche der dielektrischen Schicht 22 vorstehen, an den langen Seiten der Entladungselektrode 24 vorgesehen sind, ist es in diesem Fall wahrscheinlich, dass sich ein elektrisches Feld an den Spitzen der Vorsprünge 25 konzentriert. Außerdem wird der Querschnitt der Entladungselektrode 24 zur Kante E hin dünner und der Winkel θ zwischen der Basisfläche 24a und der sich wölbenden Fläche 24b beträgt 5° bis 45°. Verglichen mit dem Fall, in dem eine Entladungselektrode einen rechteckigen Querschnitt aufweist (der Winkel θ beträgt 90°), ist es wahrscheinlich, dass sich ein elektrisches Feld an der Kante E der Entladungselektrode 24 konzentriert.
Da die Entladungselektrode 24 zur Kante E hin dünner wird, ist es in dem vorstehend beschriebenen Ladungserzeugungselement 20 - verglichen mit dem Fall, in dem der Winkel θ 90° beträgt - wahrscheinlich, dass sich ein elektrisches Feld an der Kante E der Entladungselektrode 24 konzentriert. Verglichen mit einem herkömmlichen Ladungserzeugungselement kann die Spannung zwischen der Entladungselektrode 24 und den Induktionselektroden 26 zur Erzeugung von elektrischen Ladungen daher gesenkt werden. Es ist zu beachten, dass als herkömmliches Ladungserzeugungselement, wie z. B. in 9 dargestellt, ein Ladungserzeugungselement 520 zum Beispiel genommen wird, das eine Entladungselektrode 524 mit rechteckigem Querschnitt auf der vorderen Fläche einer dielektrischen Schicht 522 und Induktionselektroden 526 mit rechteckigem Querschnitt auf der hinteren Fläche der dielektrischen Schicht 522 aufweist.
Außerdem umfasst die dielektrische Schicht 22 ein Keramikmaterial und die Entladungselektrode 24 und die Induktionselektroden 26 sind durch Sintern mit der dielektrischen Schicht 22 verbunden. Es kann daher eine höhere Hitzebeständigkeit erreicht werden, als wenn die Elektroden 24 und 26 unter Verwendung eines organischen Materials verbunden werden.
Die dem Äußeren ausgesetzte Basisfläche 24a der Entladungselektrode 24 schließt bündig mit der vorderen Fläche 22a der dielektrischen Schicht 22 ab, wodurch sich Fremdkörper weniger wahrscheinlich akkumulieren als wenn sich die Fläche, die dem Äußeren ausgesetzt ist, von der vorderen Fläche 22a der dielektrischen Schicht 22 nach außen wölbt.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Es erübrigt sich zu erwähnen, dass die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weisen umgesetzt werden kann, ohne den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können - wie im Fall eines in 3 dargestellten Ladungserzeugungselements 120 - die vordere Fläche 22a der dielektrischen Schicht 22 und die Basisfläche 24a der Entladungselektrode 24 beispielsweise mit einer isolierenden Schutzschicht 27 beschichtet sein. In 3 werden die strukturellen Elemente, die jenen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Schutzschicht 27 verhindert Schäden und ein Oxidieren der Entladungselektrode 24 aufgrund von Verschleiß durch Entladung und trägt dazu bei, dass die dielektrische Schicht 22 keine Feuchtigkeit aufnimmt. Die Basisfläche 24a der Entladungselektrode 24 schließt bündig mit der vorderen Fläche 22a der dielektrischen Schicht 22 ab, wodurch die Schutzschicht 27 gleichmäßig ausgebildet werden kann, ohne dass sich z. B durch Drucken Hohlräume bilden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können die Induktionselektroden 26 - wie im Fall eines in 4 dargestellten Ladungserzeugungselements 220 - in die dielektrische Schicht 22 eingebettet sein. In 4 werden die strukturellen Elemente, die jenen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Auf diese Weise können im Wesentlichen auch dieselben vorteilhaften Effekte wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielt werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann - wie im Fall eines in 5 dargestellten Ladungserzeugungselements 320 - eine Entladungselektrode 124 anstelle der Entladungselektrode 24 eingesetzt werden. In 5 werden die strukturellen Elemente, die jenen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Entladungselektrode 124 hat eine flache Basisfläche 124a und eine sich wölbende Fläche 124b mit einer Form, die sich von der Basisfläche 124a im Querschnitt entlang der Dickerichtung in Richtung des Äußeren der dielektrischen Schicht 22 wölbt. Die Basisfläche 124a schließt bündig mit der vorderen Fläche 22a der dielektrischen Schicht 22 ab. An der Kante E der Entladungselektrode 124, beträgt der Winkel θ zwischen der Basisfläche 124a und der sich wölbenden Fläche 124b 5° bis 45° und bevorzugt 10° bis 30°. Auf diese Weise können im Wesentlichen auch dieselben vorteilhaften Effekte wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielt werden. In dieser Ausführung, die die in 6 dargestellte Entladungselektrode 124 umfasst, können die vordere Fläche 22a der dielektrischen Schicht 22 und die sich wölbende Fläche 124b der Entladungselektrode 124 mit einer isolierenden Schutzschicht 127 beschichtet sein. Die Schutzschicht 127 verhindert Schäden und ein Oxidieren der Entladungselektrode 124 aufgrund von Verschleiß durch Entladung und trägt dazu bei, dass die dielektrische Schicht 22 keine Feuchtigkeit aufnimmt. Die sich wölbende Fläche 124b der Entladungselektrode 124 ist verglichen mit einer Entladungselektrode 524 mit rechteckigem Querschnitt (siehe 9) sanfter gewölbt, wodurch die Schutzschicht 127 beispielsweise durch Drucken relativ gut ausgebildet werden kann. Außerdem können die Induktionselektroden 26 in einer Ausführung, die die Entladungselektrode 124 beinhaltet - wie im Fall eines in 7 dargestellten Ladungserzeugungselements 420 -, in die dielektrische Schicht 22 eingebettet sein. In 7 werden die strukturellen Elemente, die jenen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Auf diese Weise können im Wesentlichen auch dieselben vorteilhaften Effekte wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielt werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Entladungselektrode 24 und die Induktionselektroden 26 durch Sintern mit der dielektrischen Schicht 22 verbunden, wobei die Entladungselektrode 24 und die Induktionselektroden 26 auch mittels eines anorganischen Klebstoffes (z. B. Glas oder dergleichen) mit der dielektrischen Schicht 22 verbunden werden können.
[Zweite Ausführungsform]
Ein Feinpartikelanzahldetektor 10 mit dem vorstehend beschriebenen Ladungserzeugungselement 220 wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren beschrieben. 8 ist ein Querschnitt, der eine schematische Ausführung des Feinpartikelanzahldetektors 10 darstellt.
Der Feinpartikelanzahldetektor 10 misst die Anzahl von in Gas (z. B. Autoabgas) enthaltenen Feinpartikeln. Wie in 8 dargestellt, weist der Feinpartikelanzahldetektor 10 das Ladungserzeugungselement 220, einen Überschussladungsentferner 30, einen Kollektor 40 und einen Detektorkörper 50 in einer Luftleitung 12 aus Keramikmaterial auf. Die Luftleitung 12 umfasst einen Gaseinlass 12a, durch den Gas in die Luftleitung 12 gezogen wird, und einen Gasauslass 12b, durch den das Gas, das durch die Luftleitung 12 geströmt ist, ausgestoßen wird.
Das Ladungserzeugungselement 220 ist wie in 4 dargestellt ausgeführt und ist auf der Seite in der Nähe des Gaseinlasses 12a der Luftleitung 12 vorgesehen. Auf eine detaillierte Beschreibung des Ladungserzeugungselements 220 wird daher verzichtet. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall die Innenwand der Luftleitung 12, die aus einem Keramikmaterial besteht, als die dielektrische Schicht 22 verwendet wird, die in 4 dargestellt ist. Die Entladungselektrode 24 und die Induktionselektroden 26 sind mit einer Entladungsenergieversorgung 28 verbunden, die eine Spannung Vp (z. B. eine Impulsspannung oder dergleichen) anlegt. Zwischen der Elektrode 24 und den Elektroden 26 kommt es aufgrund des Anlegens der Spannung Vp zwischen diesen zu einer Potenzialdifferenz, wodurch es zu einer Entladung kommt. Gas strömt durch diesen entladenen Raum, wodurch elektrische Ladungen 18 (in diesem Fall negative Ladungen) auf Feinpartikel 16 in dem Gas aufgebracht werden, sodass geladene Feinpartikel P erhalten werden.
Der Überschussladungsentferner 30 entfernt überschüssige elektrische Ladungen 18, die nicht auf die Feinpartikel 16 aufgebracht wurden, der elektrischen Ladungen 18, die an dem Ladungserzeugungselement 220 erzeugt wurden, und ist zwischen dem Ladungserzeugungselement 220 und dem Kollektor 40 in einem hohlen Abschnitt 12c in der Luftleitung 12 bereitgestellt. Der Überschussladungsentferner 30 verfügt über ein Paar von Elektroden, die ein Entfernungsfeld erzeugen (eine Applikationselektrode 32 und eine Masseelektrode 34) und eine Entfernungselektrode 36. Die Applikationselektrode 32 und die Masseelektrode 34 sind an Positionen eingebettet, die einander in der Wand der Luftleitung 12 zugewandt sind. Die Applikationselektrode 32 ist eine Elektrode mit einem negativen Potenzial von -V2. Der Absolutwert des negativen Potenzials -V2 ist um eine Größenordnung oder mehr kleiner als der Absolutwert eines negativen Potenzials -V1 des Kollektors 40, der später beschrieben wird. Die Masseelektrode 34 ist eine mit der Erde verbundene Elektrode. Die Entfernungselektrode 36 ist zwischen der Applikationselektrode 32 und der Masseelektrode 34 angeordnet und ist der Wand des hohlen Abschnitts 12c ausgesetzt, in den die Masseelektrode 34 eingebettet ist. Folglich kommt es zu einem schwachen elektrischen Feld zwischen der Applikationselektrode 32 und der Masseelektrode 34 des Überschussladungsentferners 30. Die überschüssigen elektrischen Ladungen 18, die nicht auf die Feinpartikel 16 aufgebracht wurden, der elektrischen Ladungen 18, die an dem Ladungserzeugungselement 220 erzeugt wurden, werden daher durch dieses schwache elektrische Feld zur Masseelektrode 34 gezogen, von der Entfernungselektrode 36 eingefangen und dann an die Erde abgegeben.
Der Kollektor 40 ist eine Vorrichtung zum Sammeln der geladenen Feinpartikel P und ist in dem hohlen Abschnitt 12c der Luftleitung 12 bereitgestellt. Der Kollektor 40 verfügt über ein Paar von Elektroden, die ein Sammelfeld erzeugen (eine Applikationselektrode 42 und eine Masseelektrode 44) und eine Sammelelektrode 46. Die Applikationselektrode 42 und die Masseelektrode 44 sind an Positionen eingebettet, die einander in der Wand der Luftleitung 12 zugewandt sind. Die Applikationselektrode 42 ist eine Elektrode mit einem negativen Potenzial von -V1. Das Niveau des negativen Potenzials -V1 liegt in einem Bereich von minus einem Millivolt (mV) bis minus einigen Zehn Volt (V). Die Masseelektrode 44 ist eine mit der Erde verbundene Elektrode. Die Sammelelektrode 46 ist zwischen der Applikationselektrode 42 und der Masseelektrode 44 angeordnet und ist der Wand des hohlen Abschnitts 12c ausgesetzt, in den die Masseelektrode 44 eingebettet ist. Folglich wird im hohlen Abschnitt 12c ein elektrisches Feld erzeugt, dass von der Masseelektrode 44 zur Applikationselektrode 42 gerichtet ist. Daher werden die geladenen Feinpartikel P (negativ geladen), die in den hohlen Abschnitt 12c gelangt sind, von dem erzeugten elektrischen Feld zur Masseelektrode 44 gezogen und von der Sammelelektrode 46 gesammelt, die auf dem Weg zur Masseelektrode 44 bereitgestellt ist.
Der Detektorkörper 50 entspricht einer Detektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und verfügt über einen Reihenschaltungsabschnitt 52 und eine Anzahlmessvorrichtung 56. Der Reihenschaltungsabschnitt 52 ist zwischen der Sammelelektrode 46 und der Anzahlmessvorrichtung 56 bereitgestellt. In dem Reihenschaltungsabschnitt 52 sind von der Seite, an der die Sammelelektrode 46 bereitgestellt ist, ein Kondensator 53, ein Widerstand 54 und ein Schalter (bevorzugt ein Halbleiterschalter) 55 in Reihe geschaltet. Die Anzahlmessvorrichtung 56 ist eine Vorrichtung, die die Anzahl von Feinpartikeln 16 auf Grundlage der Ladungsmenge der von der Sammelelektrode 46 gesammelten geladenen Feinpartikel P misst. Ist der Schalter 55 eingeschaltet, wird ein Strom, der auf den elektrischen Ladungen 18 der geladenen Feinpartikel P basiert, die von der Sammelelektrode 46 gesammelt werden, über eine Serienschaltung, die den Kondensator 53 und den Widerstand 54 umfasst, als Transiente an die Anzahlmessvorrichtung 56 übermittelt. Die Anzahlmessvorrichtung 56 misst die Stromstärke unter Verwendung eines Amperemeters und berechnet die Anzahl von Feinpartikeln 16 auf Grundlage der Stromstärke.
Nun werden Einsatzbeispiele des Feinpartikelanzahldetektors 10 beschrieben. Werden in einem Autoabgas enthaltene Feinpartikel gemessen, ist der Feinpartikelanzahldetektor 10 in einen Auspuff eines Motors eingebaut. In diesem Fall ist der Feinpartikelanzahldetektor 10 so eingebaut, dass Abgas vom Gaseinlass 12a des Feinpartikelanzahldetektors 10 in die Luftleitung 12 gezogen wird und aus dem Gasauslass 12b ausgestoßen wird.
Die in dem vom Gaseinlass 12a in die Luftleitung 12 gezogenen Abgas enthaltenen Feinpartikel 16 nehmen die elektrischen Ladungen 18 auf (in diesem Fall negative Ladungen), die von einer Entladung am Ladungserzeugungselement 220 erzeugt werden, werden zu den geladenen Feinpartikeln P und gelangen danach in den hohlen Abschnitt 12c. Sobald sie den Kollektor 40 erreichen, werden die geladenen Feinpartikel P, die sich in dem hohlen Abschnitt 12c befinden, zur Masseelektrode 44 gezogen und von der Sammelelektrode 46 gesammelt, die auf dem Weg zur Masseelektrode 44 angeordnet ist. Die überschüssigen elektrischen Ladungen 18, die nicht auf die Feinpartikel 16 aufgebracht wurden, der elektrischen Ladungen 18, die an dem Ladungserzeugungselement 220 erzeugt wurden, werden durch dieses schwache elektrische Feld zur Masseelektrode 34 gezogen, von der Entfernungselektrode 36 eingefangen und dann an die Erde abgegeben. Von der Sammelelektrode 46 des Kollektors 40 werden also keine überschüssigen elektrischen Ladungen 18 gesammelt. Der Strom, der auf den elektrischen Ladungen 18 der geladenen Feinpartikel P basiert, die an der Sammelelektrode 46 haften, wird durch die Serienschaltung, die den Kondensator 53 und den Widerstand 54 umfasst, als Transiente an die Anzahlmessvorrichtung 56 übermittelt.
Beziehungen zwischen einem Strom I und einer Ladungsmenge q sind I = dq/(dt) und q = Jldt. Die Anzahlmessvorrichtung 56 erhält das Integral (eine akkumulierte Ladungsmenge) der Stromstärke durch Integrieren (Akkumulieren) der Stromstärke über einen Zeitraum während dem der Schalter 55 eingeschaltet ist (Einschaltzeit). Nach dem Ende der Einschaltzeit wird die Gesamtanzahl der elektrischen Ladungen (die Anzahl der gesammelten Ladungen) durch Dividieren der akkumulierten Ladungsmenge durch die Elementarladung erhalten. Die Anzahl der Feinpartikel 16, die an der Sammelelektrode 46 über einen fixen Zeitraum (z. B. 5 bis 15 Sekunden) haften, kann durch Dividieren der Anzahl von gesammelten Ladungen durch die durchschnittliche Anzahl von Ladungen erhalten werden, die auf ein Feinpartikel 16 aufgebracht sind. Über einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. 1 bis 5 Minuten) berechnet und akkumuliert die Anzahlmessvorrichtung 56 wiederholt die Anzahl von Feinpartikeln 16 über den fixen Zeitraum. Infolgedessen kann die Anzahlmessvorrichtung 56 die Anzahl von Feinpartikeln 16 berechnen, die an der Sammelelektrode 46 über den vorbestimmten Zeitraum haftet. Darüber hinaus ermöglicht es die Verwendung einer Transiente über den Kondensator 53 und den Widerstand 54, selbst einen kleinen Strom zu messen, wodurch die Anzahl von Feinpartikeln 16 mit hoher Genauigkeit detektiert werden kann. Im Fall eines sehr kleinen Stroms einer Größenordnung von Picoampere (pA) oder Nanoampere (nA), ist die Messung eines sehr kleinen Stroms z. B. durch Erhöhen der Zeitkonstante unter Verwendung eines Widerstands 54 mit großem Wert möglich.
Mit dem vorstehend im Detail beschriebenen Feinpartikelanzahldetektor 10 und gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Spannung zwischen der Entladungselektrode 24 und den Induktionselektroden 26 zur Erzeugung elektrischer Ladungen gesenkt werden, da das Ladungserzeugungselement 220 verwendet wird. Außerdem schließt die Basisfläche 24a, die dem Äußeren ausgesetzt ist, der Entladungselektrode 24 bündig mit der vorderen Fläche der dielektrischen Schicht (d. h. der Innenwand der Luftleitung 12) ab, wodurch es weniger wahrscheinlich ist, dass sich Fremdkörper wie die Feinpartikel 16 akkumulieren.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Es erübrigt sich, zu erwähnen, dass die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weisen umgesetzt werden kann, ohne den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird beispielsweise das Ladungserzeugungselement 220 verwendet, wobei auch das vorstehend beschriebene Ladungserzeugungselement 420 (siehe 7) verwendet werden kann. Auch in diesem Fall kann die Spannung zwischen der Entladungselektrode 24 und den Induktionselektroden 26 zur Erzeugung von elektrischen Ladungen gesenkt werden. Außerdem ist es verglichen mit der in 9 dargestellten Entladungselektrode 524 unwahrscheinlicher, dass sich Fremdkörper wie die Feinpartikel 16 akkumulieren, da die dem Äußeren ausgesetzte sich wölbende Fläche 124b der Entladungselektrode 24 zu ihrer Kante E hin dünner wird. Es ist zu beachten, dass anstelle der Entladungselektrode 24 auch das vorstehend beschriebene Ladungserzeugungselement 20, 120 oder 320 verwendet werden kann.
Der Überschussladungsentferner 30 ist in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform vorgesehen; der Überschussladungsentferner 30 kann jedoch auch weggelassen werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, dass die Anzahl der negativ geladenen Feinpartikel P gemessen wird; aber auch im Fall von positiv geladenen Feinpartikeln P kann die Anzahl der Feinpartikel 16 auf ähnliche Weise gemessen werden. Wird die Anzahl von positiv geladenen Feinpartikeln P gemessen, wird beispielsweise eine positive Spannung an die Applikationselektrode 42 angelegt und die Sammelelektrode 46 kann die geladenen Feinpartikel P sammeln.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Anzahl von Feinpartikeln auf Grundlage des Stroms detektiert, der fließt, wenn die geladenen Feinpartikel P von der Sammelelektrode 46 gesammelt werden; die Anzahl von Feinpartikeln in Gas kann jedoch auch auf Grundlage des Unterschieds zwischen der Gesamtmenge der am Ladungserzeugungselement 20 erzeugten elektrischen Ladungen und der Menge der von der Entfernungselektrode 36 gesammelten elektrischen Ladungen detektiert werden (d. h. der elektrischen Ladungen, die nicht auf die Feinpartikel 16 aufgebracht sind).
BEISPIELE
[BEISPIEL 1]
Das vorstehend beschriebene Ladungserzeugungselement 220 (siehe 4) wurde wie folgt hergestellt. Zuerst wurden ein Polyvinylbutyralharz (PVB), das als Bindemittel dient, bis(2-Ethylhexyl)phthalat (DOP), das als Weichmacher dient und Xylol und 1-Butanol, die als Lösungsmittel dienen, dem Aluminiumoxidpulver zugesetzt und das Gemisch wurde 30 Stunden lang in einer Kugelmühle gemischt, um eine Aufschlämmung zur Bildung von Grünschichten herzustellen. Diese Aufschlämmung wurde einer Vakuumentgasungsbehandlung unterzogen, um ihre Viskosität auf 4000 cP einzustellen; daraufhin wurde mittels einer Rakelmesservorrichtung eine Grünschicht derart hergestellt, dass die Dicke der Grünschicht nach dem Brennen 200 µm betrug. Die Grünschicht wurde zerschnitten, um zwei Grünschichten zu erhalten. Auf einer der beiden Grünschichten wurde ein Siebdruck durchgeführt, sodass als Induktionselektroden eine Schicht, die nach dem Brennen der Pt-Paste gebildet wurde, eine Dicke von 5 µm aufwies, und die Pt-Paste wurde 10 Minuten lang bei 120 °C getrocknet. Bei der anderen Grünschicht wurde ein Vertiefungsabschnitt durch Drücken eines Fluorharzteils, der einen Vorsprungsabschnitt mit derselben Form wie die Entladungselektrode aufweist, gegen eine Position auf der Grünschicht, wo eine Entladungselektrode zu bilden war, gebildet, sodass der Vertiefungsabschnitt eine Tiefe von 5 µm nach dem Brennen aufwies. Der Fluorharzteil wurde in Hinblick auf Trenneigenschaften für Grünschichten verwendet. Die Form der Entladungselektrode in der Dickerichtung kann je nach Form des Fluorharzteils gesteuert werden und der Fluorharzteil, dessen Vorsprungsabschnitt dieselbe Form wie die Entladungselektrode aufweist, deren Winkel θ vorstehend als 30° beschrieben wurde, wurde in dem vorliegenden Beispiel verwendet. Auf dem Vertiefungsabschnitt wurde ein Siebdruck durchgeführt, sodass als die Entladungselektrode eine Schicht, die nach dem Brennen der Pt-Paste gebildet wurde, eine Dicke von 5 µm aufwies und sich nicht vom Vertiefungsabschnitt weg erstreckte, und die Pt-Paste wurde 10 Minuten lang bei 120 °C getrocknet. Die Grünschicht, auf der die Induktionselektroden gebildet wurden, und die Grünschicht, auf der die Entladungselektrode gebildet wurde, wurden übereinandergelegt, sodass die Induktionselektroden innerhalb und die Entladungselektrode auf einer Außenfläche bereitgestellt war. Es wurde zwei Stunden lang ein integrales Brennen bei 1450 °C durchgeführt, in einem Zustand, in dem ein poröser Aluminiumoxid-Setter auf der Fläche platziert wurde, auf der die Entladungselektrode ausgebildet war. Der poröse Aluminiumoxid-Setter wurde verwendet, um ein Verformen des Substrats aufgrund des integralen Brennens zu verhindern, den Winkel zwischen beiden Enden der Entladungselektrode in der Dickerichtung zu steuern und zu verhindern, dass die Grünschicht und die Entladungselektrode an dem Setter anhaften.
Daraufhin wurde die Grünschicht gebrannt, um zu einem Keramiksubstrat zu werden und ein Ladungserzeugungselement (siehe Ladungserzeugungselement 220 in 4) wurde erhalten, bei dem die Entladungselektrode auf einer Fläche des Keramiksubstrats und die Induktionselektrode in dem Keramiksubstrat vorgesehen war. Der Winkel θ zwischen der Basisfläche und der sich wölbenden Fläche betrug 30° an der Kante der Entladungselektrode.
[BEISPIEL 2]
Das vorstehend beschriebene Ladungserzeugungselement 420 (siehe 7) wurde gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt. Zuerst wurden ein Polyvinylbutyralharz (PVB), das als Bindemittel dient, bis(2-Ethylhexyl)phthalat (DOP), das als Weichmacher dient, und Xylol und 1-Butanol, die als Lösungsmittel dienen, dem Aluminiumoxidpulver zugesetzt und das Gemisch wurde 30 Stunden lang in einer Kugelmühle gemischt, um eine Aufschlämmung zur Bildung von Grünschichten herzustellen. Diese Aufschlämmung wurde einer Vakuumentgasungsbehandlung unterzogen, um ihre Viskosität auf 4000 cP einzustellen; daraufhin wurde mittels einer Rakelmesservorrichtung eine Grünschicht derart hergestellt, dass die Dicke der Grünschicht nach dem Brennen 200 µm betrug. Die Grünschicht wurde zerschnitten, um zwei Grünschichten zu erhalten. Auf einer der beiden Grünschichten wurde ein Siebdruck durchgeführt, sodass als Induktionselektroden eine Schicht, die nach dem Brennen der Pt-Paste gebildet wurde, eine Dicke von 5 µm aufwies, und die Pt-Paste wurde 10 Minuten lang bei 120 °C getrocknet. Die andere Grünschicht und die Grünschicht, auf der die Induktionselektroden ausgebildet waren, wurden übereinandergelegt, sodass die Induktionselektroden innerhalb und die Entladungselektrode auf einer Außenfläche bereitgestellt war und ein integrales Brennen erfolgte 2 Stunden lang bei 1450 °C. Auf dem Keramiksubstrat, das auf diese Weise erhalten wurde, wurde ein Siebdruck durchgeführt, sodass als die Entladungselektrode der Mittelabschnitt einer Schicht, die nach dem Brennen der Pt-Paste ausgebildet wurde, eine Dicke von 5 µm aufwies, und an der Kante betrug der Winkel zwischen einer flachen Basisfläche und einer sich zum Äußeren wölbenden Fläche 30°. Die Pt-Paste wurde 10 Minuten lang bei 120 °C getrocknet. Um einen Winkel von 30° an der Kante zu erhalten wurde die Druckstärke des Siebdruckers von 0,2 MPa - üblicher Druck - auf 0,25 MPa erhöht und auch der Prozentsatz von Texanol - ein organisches Lösungsmittel, das in Pt-Paste enthalten ist, wurde von 16 Masse-% - üblicher Prozentsatz - auf 21 Masse-% erhöht. Die Seite, auf der die Entladungselektrode gebildet war, wurde so platziert, dass sie nach oben gewandt war und es erfolgte 2 Stunden lang ein integrales Brennen bei 1450 °C.
Daraufhin wurde die Grünschicht gebrannt, um zu einem Keramiksubstrat zu werden und ein Ladungserzeugungselement (siehe Ladungserzeugungselement 420 in 7) wurde erhalten, bei dem die Entladungselektrode auf einer Fläche des Keramiksubstrats und die Induktionselektroden in dem Keramiksubstrat vorgesehen waren. Der Winkel θ zwischen der Basisfläche, die mit einer Fläche des Keramiksubstrats bündig abschloss, und der sich wölbenden Fläche betrug 30° an der Kante der Entladungselektrode.
[VERGLEICHSBEISPIEL 1]
Das vorstehend beschriebene Ladungserzeugungselement 520 (siehe 9) wurde gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt. Zuerst wurden ein Polyvinylbutyralharz (PVB), das als Bindemittel dient, bis(2-Ethylhexyl)phthalat (DOP), das als Weichmacher dient, und Xylol und 1-Butanol, die als Lösungsmittel dienen, dem Aluminiumoxidpulver zugesetzt und das Gemisch wurde 30 Stunden lang in einer Kugelmühle gemischt, um eine Aufschlämmung zur Bildung von Grünschichten herzustellen. Diese Aufschlämmung wurde einer Vakuumentgasungsbehandlung unterzogen, um ihre Viskosität auf 4000 cP einzustellen; daraufhin wurde mittels einer Rakelmesservorrichtung eine Grünschicht derart hergestellt, dass die Dicke der Grünschicht nach dem Brennen 200 µm betrug. Die Grünschicht wurde geschnitten und es wurde 2 Stunden lang ein integrales Brennen bei 1450 °C vorgenommen. Infolgedessen wurde ein Keramiksubstrat (eine dielektrische Schicht), die ein Bestandteil des Ladungserzeugungselements war, hergestellt. Außerdem wurde ein SUS316-Blechteil mit einer Dicke von 20 µm mittels Laserverarbeitung auf die Größe der Entladungselektrode und der Induktionselektroden zugeschnitten und durch Hitze verfärbte Bereiche und Grate wurden durch chemisches Polieren entfernt. Ein Ladungserzeugungselement (siehe das in 9 dargestellte Ladungserzeugungselement 520) wurde durch Verbinden der auf diese Weise erhaltenen Entladungselektrode und Induktionselektroden mit dem Keramiksubstrat mittels eines Klebstoffes erreicht.
[Bewertung des Ladungserzeugungselements]
Die in Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Ladungserzeugungselemente wurden Bewertungstests unterzogen. Als Bewertungsmethode wurde eine Entladungsspannung gemessen, wenn die Dichte der Ionen - ein Beispiel für Ladungen - 1 × 10⁶ betrug (Anzahl/cm³), was der Klasse 6, der höchsten Klasse des JIS B9929, entspricht. Die Wellenform einer an die Ladungserzeugungselemente anzulegenden Spannung war eine Impulswelle mit einer Impulsbreite von 50 µs und einer Dauer von 1 ms. Als Messmethode wurden Impulswellen durch einen Funktionsgenerator erzeugt (herstellt von Tektronix, Inc.), eine Spannungswellenform, die durch Durchführen einer Hochspannungsverstärkung unter Verwendung eines Hochspannungsverstärkers (hergestellt von TREK, INC.) erhalten wurde, wurde an die Ladungserzeugungselemente angelegt und die von den Ladungserzeugungselementen erzeugten lonendichten wurden von einem Ionenzähler (hergestellt von TAIEI Engineering Co., Ltd.) gemessen. Die Ionendichte wurde gemessen während die Spannung erhöht wurde und die Spannung wurde zu dem Zeitpunkt aufgenommen, zu dem die Ionendichte 1 × 10⁶ betrug (Anzahl/cm³). Die Polarität der angelegten Spannung war positiv und eine Offsetspannung wurde so überlagert, dass die Basislinie der Spannungswellenform 0 V betrug. Folglich war auch die Polarität von Ionen, für die die Ionendichte gemessen wurde, positiv. Die Entladungsspannung zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ionendichte 1 × 10⁶ (Anzahl/cm³) betrug, betrug im Vergleich zu 2,6 kV in Vergleichsbeispiel 1 2,1 kV, sowohl für Beispiel 1 als auch für Beispiel 2. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Entladungsspannung um 0,5 kV reduziert wurde.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und innerhalb des technischen Umfangs der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Ausführungsformen möglich.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität auf Basis der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-45635 , die am 10. März 2017 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Industrielle Anwendbarkeit.
Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise in einem Ladungsgenerator, der elektrische Ladungen erzeugt, und einem Feinpartikeldetektor, der Feinpartikel unter Verwendung von elektrischen Ladungen detektiert, eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
10 Feinpartikelanzahldetektor, 12 Luftleitung, 12a Gaseinlass, 12b Gasauslass, 12c hohler Abschnitt, 16 Feinpartikel, 18 elektrische Ladungen, 20 Ladungserzeugungselement, 22 dielektrische Schicht, 22a vordere Fläche, 22b hintere Fläche, 24 Entladungselektrode, 24a Basisfläche, 24b sich wölbende Fläche, 25 Vorsprung, 26 Induktionselektrode, 27 Schutzschicht, 28 Entladungsenergieversorgung, 30 Überschussladungsentferner, 32 Applikationselektrode, 34 Masseelektrode, 36 Entfernungselektrode, 40 Kollektor, 42 Applikationselektrode, 44 Masseelektrode, 46 Sammelelektrode, 50 Detektorkörper, 52 Reihenschaltungsabschnitt, 53 Kondensator, 54 Widerstand, 55 Schalter, 56 Anzahlmessvorrichtung, 120, 220, 320, 420, 520 Ladungserzeugungselement, 124 Entladungselektrode, 124a Basisfläche, 124b sich wölbende Fläche, 127 Schutzschicht, 522 dielektrische Schicht, 524 Entladungselektrode, 526 Induktionselektrode, E Kante, P geladenes Feinpartikel.
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

WO 2015/146456 [0002]
JP 2009031606 [0002]
JP 2017045635 [0051]

Claims

Ladungserzeugungselement, umfassend: eine Entladungselektrode auf einer Fläche einer dielektrischen Schicht; und eine Induktionselektrode auf der anderen Fläche oder im Inneren der dielektrischen Schicht, wobei das Ladungserzeugungselement elektrische Ladungen als Resultat einer Entladung bei Anlegen einer Spannung zwischen der Entladungselektrode und der Induktionselektrode erzeugt, wobei die Entladungselektrode eine flache Basisfläche und eine sich wölbende Fläche aufweist, die eine Form aufweist, die sich von der Basisfläche wölbt, und ein Winkel θ zwischen der Basisfläche und der sich wölbenden Fläche beträgt 5° bis 45° an einer Kante der Entladungselektrode.
Ladungserzeugungselement nach Anspruch 1, wobei der Winkel θ 10° bis 30° beträgt.
Ladungserzeugungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die dielektrische Schicht aus einem Keramikmaterial besteht und die Entladungselektrode und die dielektrische Schicht mittels Sintern oder mittels eines anorganischen Klebstoffes verbunden sind.
Ladungserzeugungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Basisfläche der Entladungselektrode bündig mit der einen Fläche der dielektrischen Schicht abschließt und sich die sich wölbende Fläche von der Basisfläche zum Inneren der dielektrischen Schicht wölbt.
Ladungserzeugungselement nach Anspruch 4, wobei die Basisfläche mit einer isolierenden Schutzschicht beschichtet ist.
Ladungserzeugungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Basisfläche der Entladungselektrode bündig mit der einen Fläche der dielektrischen Schicht abschließt und sich die sich wölbende Fläche von der Basisfläche zum Äußeren der dielektrischen Schicht wölbt.
Ladungserzeugungselement nach Anspruch 6, wobei die sich wölbende Fläche mit einer isolierenden Schutzschicht beschichtet ist.
Feinpartikelanzahldetektor, umfassend: das Ladungserzeugungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Ladungserzeugungselement elektrische Ladungen auf Feinpartikel in Gas aufbringt, das in eine Luftleitung gezogen wird; und eine Detektionsvorrichtung, die die Anzahl von Feinpartikel in dem Gas auf Grundlage einer Ladungsmenge von Feinpartikeln detektiert, auf die die elektrische Ladungen aufgebracht sind, oder einer Ladungsmenge, die nicht auf die Feinpartikel aufgebracht ist.