EP2938437B1 - Device for controlling the charge of an aerosol post-discharge - Google Patents

Device for controlling the charge of an aerosol post-discharge Download PDF

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EP2938437B1
EP2938437B1 EP13821485.3A EP13821485A EP2938437B1 EP 2938437 B1 EP2938437 B1 EP 2938437B1 EP 13821485 A EP13821485 A EP 13821485A EP 2938437 B1 EP2938437 B1 EP 2938437B1
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EP
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discharge zone
zone
aerosol
charge
post
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EP13821485.3A
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EP2938437A1 (en
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Jean-Pascal Borra
Nicolas JIDENKO
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/36—Controlling flow of gases or vapour
    • B03C3/361—Controlling flow of gases or vapour by static mechanical means, e.g. deflector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/38—Particle charging or ionising stations, e.g. using electric discharge, radioactive radiation or flames

Definitions

  • An aerosol is a set of particles, solid or liquid, of a chemical substance or a mixture of chemical substances suspended in a gaseous medium.
  • Negtralized aerosol is understood to mean an aerosol for which the average charge of the particles in suspension is almost zero (that is to say between -1 and +1 elementary charge) and when the distribution of the charge levels is “of Boltzmann type "or” unimodal ".
  • charged species is understood here to mean positive or negative gas ions and electrons.
  • radioactive devices which produce bipolar ions in equal densities in order to neutralize an aerosol.
  • legislative constraints associated with their use are heavy (authorization required, need to have a person competent in radiation protection, regular control of the tightness of the source, treatment of radioactive waste).
  • the electric discharges produce reactive gas species which can react with the aerosol gas species to form condensable gas species at the origin of new particles which affect the particle size distribution of the aerosol to be characterized by neutralization.
  • the discharge occurs in the form of a plasma filament with a diameter of a few tens of micrometers for a duration of a few nanoseconds.
  • the device being symmetrical, the filaments occurring in the positive and negative half-wave alternations are identical. In particular, within the same half-wave alternation, the filaments are identical and distributed homogeneously between the main electrodes 32. Each filament is a local source of charged species.
  • the device 1 for controlling the charge of an aerosol according to the first embodiment of the invention has the advantage of not using additional air flow and therefore does not involve dilution during an aerosol / ionized air mixture.
  • the charged species generated in the discharge zone 3 are entrained towards the post-discharge zone 5 by a flow of dry air AS.
  • the device 1000 comprises a discharge zone 63 with a dielectric barrier consisting of two concentric cylinders 632a and 632b made of dielectric material (alumina for example) and two main annular electrodes 631a and 631b.
  • the two cylinders 632a and 632b and the two main annular electrodes 631a and 641b are also concentric.
  • the external electrode 632a is in contact with the external wall of the external cylinder 632a while the internal electrode 631b is in contact with the internal wall of the internal cylinder 631b.
  • the device 1000 according to the fourth embodiment further comprises a tubular body 68 which surrounds the discharge zone 63 and is connected to a conduit 641 which defines a mixing zone 64.
  • the device (10000a, 10000b, 10000c) further comprises a body 78 which surrounds the discharge zone 73 and is connected on the one hand to the mouth of the dielectric tube 732a and on the other hand to a conduit 741 defining the zone 74 mixture.
  • the post-discharge zone 75 is located between the conduit 741 and the discharge zone 73.
  • the arrangement of the discharge zone 3 can be modified so as to increase the quantity of charged species extracted from the discharge zone 3 by electrostatic repulsion.
  • the two dielectric surfaces 32 form a conduit 35 having a narrowing, the conduit 35 being wider on the side of the post-discharge zone 5 than on the side opposite to the post-discharge zone 5.
  • the main metal electrodes 31 are positioned at the level of this narrowing. The result of the electrostatic repulsion forces which are exerted between the charged species formed in the discharge zone 3 is thus directed towards the post-discharge zone 5, increasing the quantity of charged species extracted from the zone 3 of discharge by electrostatic repulsion.
  • the main metal electrodes31 have a shape such that they are narrower on the side opposite to the post-discharge zone 5 than on the side of the post-discharge zone 5.
  • the result of the electrostatic repulsion forces exerted between the ions formed in the discharge zone 3 is directed towards the post-discharge zone 5, increasing the amount of charged species extracted from the discharge zone 3 by electrostatic repulsion.

Description

DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne un dispositif pour contrôler la charge d'un aérosol et elle concerne plus particulièrement, un dispositif pour contrôler la charge d'un aérosol utilisant des décharges à barrières diélectriques.The present invention relates to a device for controlling the charge of an aerosol and it relates more particularly, to a device for controlling the charge of an aerosol using dielectric barrier discharges.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Un aérosol est un ensemble de particules, solides ou liquides, d'une substance chimique ou d'un mélange de substances chimiques en suspension dans un milieu gazeux. On entend par « aérosol neutralisé » un aérosol dont la charge moyenne des particules en suspension est quasi-nulle (c'est-à-dire comprise entre -1 et +1 charge élémentaire) et lorsque la distribution des niveaux de charge est «de type Boltzmann » ou « unimodale ». On entend ici par « espèces chargées » des ions gazeux positifs ou négatifs et les électrons.An aerosol is a set of particles, solid or liquid, of a chemical substance or a mixture of chemical substances suspended in a gaseous medium. “Neutralized aerosol” is understood to mean an aerosol for which the average charge of the particles in suspension is almost zero (that is to say between -1 and +1 elementary charge) and when the distribution of the charge levels is “of Boltzmann type "or" unimodal ". The term “charged species” is understood here to mean positive or negative gas ions and electrons.

On connait des dispositifs pour contrôler la charge d'un aérosol.There are known devices for controlling the charge of an aerosol.

Parmi ces dispositifs, on connait des dispositifs radioactifs qui produisent des ions bipolaires en densités égales afin de neutraliser un aérosol. Toutefois, outre le cout élevé de ces dispositifs radioactifs, les contraintes législatives associées à leur utilisation sont lourdes (autorisation requise, nécessité d'avoir une personne compétente en radioprotection, contrôle régulier de l'étanchéité de la source, traitement des déchets radioactifs).Among these devices, radioactive devices are known which produce bipolar ions in equal densities in order to neutralize an aerosol. However, in addition to the high cost of these radioactive devices, the legislative constraints associated with their use are heavy (authorization required, need to have a person competent in radiation protection, regular control of the tightness of the source, treatment of radioactive waste).

On connait par ailleurs des dispositifs pour contrôler la charge d'un aérosol utilisant des décharges à pression atmosphérique soit en deux décharges unipolaires du type corona soit en utilisant des décharges à barrières diélectriques (voir par exemple US4339782A1 et GB2079187A ). Toutefois, dans ce type de dispositif, les électrodes sont en contact avec l'aérosol : une fraction des aérosols se charge par collection d'ions produits par la décharge et une fraction de cette fraction est collectée électrostatiquement sur les électrodes, ce qui a pour conséquence une modification de la forme et de la nature des électrodes et donc une modification de la décharge et un problème de stabilité de la décharge.There are also known devices for controlling the charge of an aerosol using discharges at atmospheric pressure either in two unipolar discharges of the corona type or by using discharges with dielectric barriers (see for example US4339782A1 and GB2079187A ). However, in this type of device, the electrodes are in contact with the aerosol: a fraction of the aerosols is charged by collection of ions produced by the discharge and a fraction of this fraction is collected electrostatically on the electrodes, which results in a modification of the shape and nature of the electrodes and therefore a modification of the discharge and a problem of stability of the discharge.

Les décharges électriques produisent des espèces gazeuses réactives qui peuvent réagir avec les espèces gazeuses de l'aérosol pour former des espèces gazeuses condensables à l'origine de nouvelles particules qui affectent la distribution granulométrique de l'aérosol à caractériser par neutralisation.The electric discharges produce reactive gas species which can react with the aerosol gas species to form condensable gas species at the origin of new particles which affect the particle size distribution of the aerosol to be characterized by neutralization.

Les décharges électriques produisent de l'ozone et des oxydes d'azote, ces espèces gazeuses sont oxydantes et sont donc susceptibles de détériorer les matériaux ou de présenter des effets nocifs pour la santé.Electric shocks produce ozone and nitrogen oxides, these gaseous species are oxidizing and are therefore likely to deteriorate materials or have harmful effects on health.

RESUME DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

L'invention permet de pallier les inconvénients précités en proposant un dispositif pour contrôler la charge d'un aérosol n'utilisant pas de matériaux radioactifs et dont l'aérosol neutralisé comporte pas ou peu d'effluents toxiques (ozone et oxydes d'azote produits par les décharges).The invention overcomes the aforementioned drawbacks by proposing a device for controlling the charge of an aerosol that does not use radioactive materials and whose neutralized aerosol contains little or no toxic effluents (ozone and nitrogen oxides produced by landfills).

A cet effet, l'invention propose un dispositif pour contrôler la charge d'un aérosol comprenant :

  • une zone d'entrée d'un aérosol;
  • une zone de décharge à barrières diélectriques, dans laquelle on génère des espèces chargées, la zone de décharge et la zone d'entrée de l'aérosol étant agencée l'une par rapport à l'autre de manière à ce que l'aérosol ainsi introduit ne circule pas par la zone de décharge;
  • une zone de mélange de l'aérosol avec une partie des espèces chargées issues de la zone de décharge ;
  • une zone de post décharge en liaison avec la zone de décharge, la zone d'entrée de l'aérosol et la zone de mélange étant agencées de manière à ce que au moins une partie d'un flux circulant dans la zone de post décharge entraine au moins une partie des espèces chargées formées dans la zone de décharge en direction de ladite zone de mélange caractérisé en ce que la zone de décharge est une zone de décharge à barrières diélectriques, la zone de décharge étant agencée de manière à augmenter la quantité d'espèces chargées extraite de la zone de décharge vers la zone de post-décharge par répulsion électrostatique.
To this end, the invention provides a device for controlling the charge of an aerosol comprising:
  • an aerosol entry area;
  • a dielectric barrier discharge zone, in which charged species are generated, the discharge zone and the aerosol inlet zone being arranged in relation to each other so that the aerosol thus introduced does not flow through the discharge zone;
  • a zone for mixing the aerosol with a portion of the charged species originating from the discharge zone;
  • a post-discharge zone in connection with the discharge zone, the aerosol inlet zone and the mixing zone being arranged so that at least part of a flow circulating in the post-discharge zone causes at at least a portion of the charged species formed in the discharge zone in the direction of said mixing zone characterized in that the discharge zone is a discharge zone with dielectric barriers, the discharge zone being arranged so as to increase the amount of charged species extracted from the discharge zone to the post-discharge zone by electrostatic repulsion.

L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l'une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles :

  • le flux circulant dans la zone de post décharge est l'aérosol ;
  • le dispositif comprend une zone d'entrée d'air sec en liaison avec la zone de décharge de manière à ce que ledit air sec circule dans la zone de décharge ;
  • le dispositif comprend une zone d'entrée d'air sec en liaison avec la zone de post décharge de manière à entrainer les espèces chargées issues de la zone de décharge vers la zone de post décharge ;
  • la zone de décharge comprend deux plaques en matériau diélectrique disposées l'une en face de l'autre et formant un conduit et deux électrodes principales, chacune connectée à une plaque diélectrique, les électrodes principales étant adaptées pour générer des espèces chargées dans ladite zone de décharge ;
  • la zone de décharge à barrière diélectrique comprend deux cylindres en matériau diélectrique définissant entre eux un conduit et de deux électrodes principales annulaires concentriques, une électrode dite externe étant en contact avec la paroi externe du cylindre externe et une électrode dite interne étant en contact avec la paroi interne du cylindre interne, les électrodes principales étant adaptées pour générer des espèces chargées dans ladite zone de décharge ;
  • la zone de décharge à barrière diélectrique comprend un tube en matériau diélectrique équipé d'une embouchure évasée, d'une plaque en matériau diélectrique positionnée en face de l'embouchure du tube diélectrique, le tube en matériau diélectrique et la plaque en matériau diélectrique définissant entre eux un conduit, d'une première électrode annulaire en contact avec la paroi externe du tube diélectrique au niveau de l'évasement du tube diélectrique et d'une seconde électrode annulaire de diamètre sensiblement identique au diamètre de la première électrode et en contact avec la face de la plaque de diélectrique opposée au tube diélectrique, les électrodes principales étant adaptées pour générer des espèces chargées dans ladite zone de décharge ;
  • le conduit présente un rétrécissement, les électrodes métalliques principales étant positionnées au niveau dudit rétrécissement afin que la résultante des forces de répulsion électrostatique qui s'exercent entre les espèces chargées formées dans la zone de décharge soit dirigée vers la zone de post décharge ;
  • les électrodes métalliques principales présentent une forme telle qu'elles sont plus étroites du côté opposé à la zone de post décharge que du côté de la zone de post décharge de manière à ce que la résultante des forces de répulsion électrostatique qui s'exercent entre les espèces chargées formées dans la zone de décharge soit dirigée vers la zone de post décharge ;
  • le conduit présente un rétrécissement, la zone de décharge comprenant en outre deux électrodes métalliques secondaires formant avec les électrodes métalliques principales une zone de décharge à barrière diélectrique secondaire à la surface du conduit ;
  • le dispositif comprend un générateur de haute tension alternative connecté aux électrodes principales de manière à provoquer la formation d'espèces chargées positifs et négatifs dans la zone de décharge ;
  • la zone de post décharge comprend en outre une électrode de post décharge adaptée pour contrôler la charge ;
  • les contacts entre les électrodes métalliques principales et les plaques diélectriques sont recouverts d'un matériau isolant ;
  • la zone de mélange est définie par un conduit, ledit conduit étant constitué de deux électrodes hémicylindrique, alimentées par un générateur de courant alternatif, de manière à former un champ oscillant dans la zone de mélange ;
  • la zone de mélange est définie par un conduit, ledit conduit étant constitué de trois électrodes alimentées par un générateur de courant triphasé, de manière à former un champ tournant dans la zone de mélange.
The invention is advantageously supplemented by the following characteristics, taken individually or in any of their technically possible combinations:
  • the flow circulating in the post-discharge zone is the aerosol;
  • the device comprises a dry air inlet zone in connection with the discharge zone so that said dry air circulates in the discharge zone;
  • the device comprises a dry air inlet zone in connection with the post-discharge zone so as to entrain the charged species coming from the discharge zone towards the post-discharge zone;
  • the discharge zone comprises two plates of dielectric material arranged one opposite the other and forming a conduit and two main electrodes, each connected to a dielectric plate, the main electrodes being adapted to generate charged species in said zone dump ;
  • the dielectric barrier discharge zone comprises two cylinders of dielectric material defining between them a conduit and two concentric annular main electrodes, a so-called external electrode being in contact with the external wall of the external cylinder and a so-called internal electrode being in contact with the inner wall of the inner cylinder, the main electrodes being adapted to generate charged species in said discharge zone;
  • the dielectric barrier discharge zone comprises a tube of dielectric material equipped with a flared mouth, a plate of material dielectric positioned opposite the mouth of the dielectric tube, the tube of dielectric material and the plate of dielectric material defining between them a conduit, of a first annular electrode in contact with the external wall of the dielectric tube at the level of the flare of the dielectric tube and of a second annular electrode of diameter substantially identical to the diameter of the first electrode and in contact with the face of the dielectric plate opposite the dielectric tube, the main electrodes being adapted to generate charged species in said zone of dump ;
  • the conduit has a narrowing, the main metal electrodes being positioned at the level of said narrowing so that the result of the electrostatic repulsion forces which are exerted between the charged species formed in the discharge zone is directed towards the post-discharge zone;
  • the main metal electrodes have a shape such that they are narrower on the side opposite to the post-discharge zone than on the side of the post-discharge zone so that the result of the electrostatic repulsion forces exerted between the charged species formed in the discharge area be directed to the post discharge area;
  • the conduit has a narrowing, the discharge zone further comprising two secondary metal electrodes forming with the main metal electrodes a discharge zone with secondary dielectric barrier on the surface of the conduit;
  • the device comprises an alternating high voltage generator connected to the main electrodes so as to cause the formation of positive and negative charged species in the discharge zone;
  • the post-discharge zone further comprises a post-discharge electrode adapted to control the charge;
  • the contacts between the main metal electrodes and the dielectric plates are covered with an insulating material;
  • the mixing zone is defined by a conduit, said conduit consisting of two semi-cylindrical electrodes, supplied by an alternating current generator, so as to form an oscillating field in the mixing zone;
  • the mixing zone is defined by a conduit, said conduit consisting of three electrodes supplied by a three-phase current generator, so as to form a rotating field in the mixing zone.

Les avantages de l'invention sont multiples.The advantages of the invention are manifold.

Avec l'invention, le mélange entre les espèces chargées et les particules effectué en post-décharge permet d'éviter l'encrassement de la zone de décharge qui est critique pour la stabilité de la source d'espèces chargées. En outre, le rapport des densités des espèces chargées peut être ajusté soit en imposant un couple (tension, débit de gaz) assurant l'iso densité soit par le biais d'une électrode positionnée en post-décharge.With the invention, the mixing between the charged species and the particles carried out in post-discharge makes it possible to avoid fouling of the discharge zone which is critical for the stability of the source of charged species. In addition, the ratio of the densities of the charged species can be adjusted either by imposing a torque (voltage, gas flow) ensuring iso density or by means of an electrode positioned in post-discharge.

L'invention trouve notamment application dans la mesure de taille et de concentration des aérosols par l'utilisation d'un analyseur de mobilité électrique. Les aérosols ayant été préalablement neutralisés, la fraction chargée positivement ou négativement est triée par un champ électrostatique dans un analyseur de mobilité différentiel. Les aérosols sont alors comptés par gamme de mobilité électrique. La mobilité électrique étant reliée à la taille de particules, une inversion des données permet d'obtenir des distributions en taille de particules.The invention finds particular application in the measurement of size and concentration of aerosols by the use of an electric mobility analyzer. The aerosols having been neutralized beforehand, the fraction positively or negatively charged is sorted by an electrostatic field in a differential mobility analyzer. The aerosols are then counted by range of electric mobility. Since electric mobility is related to particle size, an inversion of the data allows particle size distributions to be obtained.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront mieux à lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée à titre d'exemple non-limitatif et faite en référence aux figures annexées parmi lesquelles :

  • la figure 1 illustre un dispositif pour contrôler la charge d'un aérosol selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
  • la figure 2 illustre un dispositif pour contrôler la charge d'un aérosol selon un second mode de réalisation de l'invention ;
  • la figure 3 illustre un dispositif pour contrôler la charge d'un aérosol selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
  • les figures 4a, 4b et 4c illustrent trois agencements possibles pour une zone de décharge d'un dispositif pour contrôler la charge d'un aérosol selon l'invention ;
  • la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon un quatrième mode de réalisation ;
  • la figure 6 est une vue en coupe du dispositif de la figure 5 dans un plan T transverse au plan de la figure 5 ;
  • les figures 7a, 7b et 7c sont des vues en coupe longitudinale de trois variantes d'un dispositif selon un cinquième mode de réalisation ;
  • les figures 8a et 8b sont des vues en coupe transversale de deux variantes d'une zone de mélange d'un dispositif selon l'invention.
Other characteristics, aims and advantages of the present invention will appear better on reading the detailed description which follows, given by way of non-limiting example and made with reference to the appended figures among which:
  • the figure 1 illustrates a device for controlling the charge of an aerosol according to a first embodiment of the invention;
  • the figure 2 illustrates a device for controlling the charge of an aerosol according to a second embodiment of the invention;
  • the figure 3 illustrates a device for controlling the charge of an aerosol according to a third embodiment of the invention;
  • the Figures 4a, 4b and 4c illustrate three possible arrangements for a discharge zone of a device for controlling the charge of an aerosol according to the invention;
  • the figure 5 is a longitudinal section view of a device according to a fourth embodiment;
  • the figure 6 is a sectional view of the device of the figure 5 in a plane T transverse to the plane of the figure 5 ;
  • the Figures 7a, 7b and 7c are views in longitudinal section of three variants of a device according to a fifth embodiment;
  • the Figures 8a and 8b are cross-sectional views of two variants of a mixing zone of a device according to the invention.

Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.In all of the figures, similar elements bear identical references.

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

En relation avec les figures 1, 2, 3, un dispositif 1, 10, 100, pour contrôler la charge d'un aérosol selon un premier, un second et un troisième mode de réalisation de l'invention comprend une zone 3 de décharge à barrière diélectrique, un premier conduit 21 définissant une zone 2 d'entrée d'un aérosol A, un second conduit 41 définissant une zone de mélange 4, et une zone de post décharge 5 située à la jonction entre le premier conduit 21, le second conduit 41 et la zone 3 de décharge.In connection with figures 1, 2 , 3 , a device 1, 10, 100, for controlling the charge of an aerosol according to a first, a second and a third embodiment of the invention comprises a dielectric barrier discharge zone 3, a first conduit 21 defining a zone 2 for entry of an aerosol A, a second conduit 41 defining a mixing zone 4, and a post-discharge zone 5 situated at the junction between the first conduit 21, the second conduit 41 and the discharge zone 3.

De manière avantageuse, la zone 3 de décharge à barrière diélectrique est constituée de deux plaques 32 en matériau diélectrique définissant un troisième conduit 35 et de deux électrodes métalliques principales 31, chacune connectée à une plaque 32 en matériau diélectrique. Le matériau diélectrique constituant les plaques est par exemple l'alumine, les contacts 34 entre les électrodes métalliques principales 31 et les diélectriques 32 sont réalisés dans un matériau isolant, par exemple une pâte de silicone à forte rigidité diélectrique. Cela permet d'éviter la présence de décharges parasites qui se produiraient en dehors de la zone 3 de décharge c'est-à-dire entre les plaques 32.Advantageously, the dielectric barrier discharge zone 3 consists of two plates 32 of dielectric material defining a third conduit 35 and two main metal electrodes 31, each connected to a plate 32 of dielectric material. The dielectric material constituting the plates is for example alumina, the contacts 34 between the main metal electrodes 31 and the dielectrics 32 are made of an insulating material, for example a silicone paste with high dielectric strength. This makes it possible to avoid the presence of parasitic discharges which would occur outside the discharge zone 3, that is to say between the plates 32.

Afin de provoquer une décharge, le dispositif comprend un générateur de haute tension (non représenté) adapté pour polariser les électrodes principales 31. Par exemple, les électrodes principales 31 sont polarisées par une haute tension alternative de quelques kilovolts (par exemple une amplitude crête de 6 kilovolts) avec une fréquence de 30 à 100 kHz.In order to cause a discharge, the device comprises a high voltage generator (not shown) adapted to polarize the main electrodes 31. For example, the main electrodes 31 are polarized by a high alternating voltage of a few kilovolts (for example a peak amplitude of 6 kilovolts) with a frequency of 30 to 100 kHz.

Dans la zone de décharge 3, la décharge se produit sous forme de filament de plasma de diamètre de quelques dizaines de micromètres pour une durée de quelques nanosecondes. Le dispositif étant symétrique, les filaments se produisant dans les demi-alternances positives et négatives de tension sont identiques. En particulier, au sein d'une même demi-alternance de tension, les filaments sont identiques et répartis de manière homogène entre les électrodes principales 32. Chaque filament est une source locale d'espèces chargées.In the discharge zone 3, the discharge occurs in the form of a plasma filament with a diameter of a few tens of micrometers for a duration of a few nanoseconds. The device being symmetrical, the filaments occurring in the positive and negative half-wave alternations are identical. In particular, within the same half-wave alternation, the filaments are identical and distributed homogeneously between the main electrodes 32. Each filament is a local source of charged species.

On note que la tension appliquée aux électrodes principales 31 contrôle le nombre de filament par demi-période et la fréquence de la tension d'alimentation contrôle la répétition de ce nombre de filament dans le temps. Enfin, la distance entre les plaques 32 en matériau diélectrique permet de contrôler, au premier ordre, l'énergie des filaments de décharge. A titre d'exemple, on espace les plaques 32 de sorte que les électrodes principales soient espacées d'une distance comprise entre 0,5 et 2 mm.It is noted that the voltage applied to the main electrodes 31 controls the number of filaments per half-period and the frequency of the supply voltage controls the repetition of this number of filaments over time. Finally, the distance between the plates 32 of dielectric material makes it possible to control, at the first order, the energy of the discharge filaments. For example, the plates 32 are spaced so that the main electrodes are spaced a distance of between 0.5 and 2 mm.

Selon le premier mode de réalisation d'un dispositif 1 pour contrôler la charge d'un aérosol A, en relation avec la figure 1, la zone de décharge 3 et la zone d'entrée 2 de l'aérosol A sont agencées l'une par rapport à l'autre de manière à ce que le mélange entre les espèces chargées et les particules soit effectué en post-décharge pour éviter l'encrassement de la zone 3 de décharge qui est critique pour la stabilité de la source d'espèces chargées. Les espèces chargées sortent de la zone 3 de décharge par auto-répulsion électrostatique à contre flux. En effet, les espèces chargées d'une même polarité se repoussent ce qui permet d'extraire une partie des espèces chargées produites au niveau de la zone 5 de post décharge malgré le flux d'aérosol A.According to the first embodiment of a device 1 for controlling the charge of an aerosol A, in relation to the figure 1 , the discharge zone 3 and the entry zone 2 of the aerosol A are arranged with respect to each other so that the mixing between the charged species and the particles is carried out in post-discharge for avoid fouling of the discharge zone 3 which is critical for the stability of the source of charged species. The charged species leave the discharge zone 3 by electrostatic self-repulsion against the flow. Indeed, the charged species of the same polarity repel each other, which makes it possible to extract a portion of the charged species produced at the level of the post-discharge zone 5 despite the flow of aerosol A.

Le flux d'aérosol A est injecté dans le premier conduit 21. Ce flux d'aérosol A est séparé en deux. Une partie du flux d'aérosol A est injecté dans la zone 3 de décharge pour entrainer les effluents gazeux et les empêcher de sortir de la zone 3 de décharge du côté de la zone 5 de post décharge. L'autre partie du flux d'aérosol A permet d'entrainer les espèces chargées extraites vers la zone 5 de post décharge où a lieu le mélange espèces chargées/aérosols.The aerosol flow A is injected into the first conduit 21. This aerosol flow A is separated into two. Part of the aerosol flow A is injected into the discharge zone 3 to entrain the gaseous effluents and prevent them from leaving the discharge zone 3 on the side of the post-discharge zone 5. The other part of the aerosol flow A makes it possible to entrain the charged species extracted towards the post-discharge zone 5 where the mixture of charged species / aerosols takes place.

Toujours selon le premier mode de réalisation, les effluents gazeux formés dans la zone de décharge 3 sont évacués pour être traités et non entrainés avec l'aérosol AN dont la charge a été contrôlée (ci-après « aérosol à charge contrôlée ». De cette manière, ils ne modifient pas la composition de l'aérosol à charge contrôlée AN et ne risquent pas de fausser les éventuelles mesures effectuées en aval sur l'aérosol à charge contrôlée AN. En outre, les surfaces des plaques 32 diélectriques se nettoient par vaporisation des aérosols déposés grâce au dépôt d'énergie aux pieds des filaments de décharge. De cette façon, on réduit l'encrassement de la zone 3 de décharge par les aérosols. On note que dans les modes de réalisation ici décrits, on obtient de préférence un aérosol neutralisé.Still according to the first embodiment, the gaseous effluents formed in the discharge zone 3 are discharged to be treated and not entrained with the aerosol AN whose charge has been controlled (hereinafter "charge-controlled aerosol". In this way, they do not modify the composition of the aerosol with controlled charge AN and do not risk distorting any measurements made downstream on the aerosol with controlled charge AN. In addition, the surfaces of the dielectric plates 32 are cleaned by vaporization. aerosols deposited by the deposition of energy at the feet of the discharge filaments. In this way, the fouling of the discharge zone 3 by aerosols is reduced. It should be noted that in the embodiments described here, a neutralized aerosol is preferably obtained.

Par ailleurs, le dispositif 1 pour contrôler la charge d'un aérosol selon le premier mode de réalisation de l'invention, présente l'avantage de ne pas utiliser de débit d'air supplémentaire et n'implique donc pas de dilution lors d'un mélange aérosol / air ionisé.Furthermore, the device 1 for controlling the charge of an aerosol according to the first embodiment of the invention has the advantage of not using additional air flow and therefore does not involve dilution during an aerosol / ionized air mixture.

Selon un second mode de réalisation d'un dispositif 10 pour contrôler la charge d'un aérosol, décrit en relation avec la figure 2, les espèces chargées générées dans la zone 3 de décharge sont entrainés vers la zone 5 de post décharge par un flux d'air sec AS.According to a second embodiment of a device 10 for controlling the charge of an aerosol, described in relation to the figure 2 , the charged species generated in the discharge zone 3 are entrained towards the post-discharge zone 5 by a flow of dry air AS.

Dans ce second mode de réalisation, outre les éléments décrits en relation avec la figure 1, le dispositif 10 comprend en outre un quatrième conduit 261 débouchant sur la zone 3 de décharge et définissant une zone 26 d'entrée d'air sec AS en liaison avec la zone 3 de décharge.In this second embodiment, in addition to the elements described in relation to the figure 1 , the device 10 further comprises a fourth conduit 261 opening onto the discharge zone 3 and defining a zone 26 for the entry of dry air AS in connection with the discharge zone 3.

Afin d'injecter l'air sec AS dans le conduit 261, le dispositif 10 selon le seconde mode de réalisation comprend une buse d'injection 262 adaptée pour être couplé avec une source d'air sec (non représentée) et positionnée à l'entrée du conduit 261. L'air injecté par la buse 262 dans le conduit 261 passe dans le conduit 35 définit par les plaques 32 en matériau diélectrique. Dans ce second mode de réalisation, les espèces chargées générées dans la zone 3 de décharge sont entrainées par le flux d'air sec AS vers la zone 4 de mélange. Dans ce second mode de réalisation, l'aérosol A ne circule pas dans la zone 3 de décharge, ce qui permet d'éliminer totalement l'encrassement de la zone 3 de décharge par les aérosols.In order to inject the dry air AS into the conduit 261, the device 10 according to the second embodiment comprises an injection nozzle 262 adapted to be coupled with a source of dry air (not shown) and positioned at the inlet of the conduit 261. The air injected through the nozzle 262 into the conduit 261 passes through the conduit 35 defined by the plates 32 of dielectric material. In this second embodiment, the charged species generated in the discharge zone 3 are entrained by the dry air flow AS towards the mixing zone 4. In this second embodiment, the aerosol A does not circulate in the discharge zone 3, which makes it possible to completely eliminate the fouling of the discharge zone 3 by the aerosols.

Selon un troisième mode de réalisation d'un dispositif 100 pour contrôler la charge d'un aérosol décrit en relation avec la figure 3, le dispositif 100 comprend en outre un conduit 361 débouchant sur la zone 5 de post décharge définissant une zone 36 d'entrée d'air sec en liaison avec la zone de post décharge 5. Afin d'injecter l'air sec AS dans le conduit 361, le dispositif 100 comprend une buse d'injection 362 adaptée pour être couplé avec une source d'air sec (non représentée) et positionnée à l'entrée du conduit 361. Un flux d'air sec AS est injecté du côté où les espèces chargées vont être utilisées pour neutraliser les aérosols. Ce flux d'air sec AS est séparé en deux. Une partie du flux d'air sec AS est injecté dans la zone 3 de décharge pour entrainer les effluents gazeux et les empêcher de sortir de la zone 3 de décharge du côté de la zone 5 de post décharge. L'autre partie du flux AS permet d'entrainer les espèces chargées extraites vers la zone 4 de mélange.According to a third embodiment of a device 100 for controlling the charge of an aerosol described in relation to the figure 3 , the device 100 further comprises a conduit 361 opening onto the post-discharge zone 5 defining a dry air inlet zone 36 in connection with the post-discharge zone 5. In order to inject the dry air AS into the conduit 361, the device 100 comprises an injection nozzle 362 adapted to be coupled with a source of dry air (not shown) and positioned at the inlet of the conduit 361. A flow of dry air AS is injected from the side where charged species will be used to neutralize aerosols. This dry air flow AS is separated into two. Part of the dry air flow AS is injected into the discharge zone 3 to entrain the gaseous effluents and prevent them from leaving the discharge zone 3 on the side of the post-discharge zone 5. The other part of the AS flow is used to train the charged species extracted towards the mixing zone 4.

De manière avantageuse, le conduit 361 et la zone 3 de décharge peuvent également être agencés de manière à ce que le flux d'air sec AS ne soit pas divisé en deux mais que l'ensemble du flux d'air sec AS s'écoule entièrement dans la zone 4 de mélange.Advantageously, the conduit 361 and the discharge zone 3 can also be arranged so that the dry air flow AS is not divided in two but that the entire dry air flow AS flows entirely in mixing zone 4.

Comme pour le second mode de réalisation, le dispositif 100 selon le troisième mode de réalisation permet d'éliminer totalement l'encrassement de la zone 3 de décharge par les aérosols, puisque l'aérosol ne circule pas dans la zone 3 de décharge. En outre, dans ce troisième mode de réalisation, on prévient la modification de la composition de l'aérosol par les effluents gazeux puisque ceux-ci sont évacués pour être traités et non entrainés avec l'aérosol à charge contrôlée AN.As for the second embodiment, the device 100 according to the third embodiment makes it possible to completely eliminate the fouling of the discharge zone 3 by aerosols, since the aerosol does not circulate in the discharge zone 3. In addition, in this third embodiment, the modification of the composition of the aerosol by the gaseous effluents is prevented since these are discharged to be treated and not entrained with the aerosol with controlled charge AN.

Des ions et des électrons sont formés dans la zone 3 de décharge, tels que l'ensemble soit globalement électriquement neutre. Bien qu'une partie des électrons s'attachent sur les molécules du gaz pour former des ions négatifs, une partie importante des ions négatifs est collectée aux parois. Dans la zone 3 de décharge, il existe donc un excès d'ions positifs.Ions and electrons are formed in the discharge zone 3, such that the assembly is generally electrically neutral. Although some of the electrons attach to the gas molecules to form negative ions, a a significant part of the negative ions is collected at the walls. In the discharge zone 3, there is therefore an excess of positive ions.

Les ions des deux polarités acquièrent la même vitesse moyenne que le gaz. Or les ions négatifs produits par ionisation sont plus petits que les ions positifs produits par ionisation. Les ions négatifs ont donc des mobilités mécaniques et électriques plus grandes que les ions positifs. La mobilité électrique moyenne d'un ion négatif se situe autour de 1,8 cm2.v-1.m-1 et celle d'un ion positif autour de 1,4 cm2.v-1.m-1. Les ions négatifs diffusent donc plus vite que les ions positifs et dans un champ électrique donné, ils acquièrent une vitesse de dérive électrostatique plus grande que les ions positifs. La conséquence de cette différence de mobilité électrique est que les ions négatifs sont perdus plus vite aux parois que les ions positifs. Ainsi, dans le second mode de réalisation, les ions sont extrait de la zone 3 de décharge par un flux d'air sec AS, on observe un excès d'ions positifs en post-décharge.The ions of the two polarities acquire the same average speed as the gas. However, the negative ions produced by ionization are smaller than the positive ions produced by ionization. Negative ions therefore have greater mechanical and electrical mobility than positive ions. The average electric mobility of a negative ion is around 1.8 cm 2 .v -1 .m -1 and that of a positive ion around 1.4 cm 2 .v -1 .m -1 . Negative ions therefore diffuse faster than positive ions and in a given electric field, they acquire a speed of electrostatic drift greater than positive ions. The consequence of this difference in electrical mobility is that negative ions are lost faster to the walls than positive ions. Thus, in the second embodiment, the ions are extracted from the discharge zone 3 by a flow of dry air AS, there is an excess of positive ions in post-discharge.

En revanche, dans le premier et le troisième mode de réalisation, l'extraction se produit sans flux ou à contre flux on observe généralement un excès d'ions négatifs en sortie car ce sont exclusivement les effets électrostatiques qui extraient les ions (les ions négatifs étant plus mobiles ils sont donc mieux extraits malgré l'excès d'ions positifs dans la décharge). L'excès d'ions négatifs s'atténue le long du parcours des ions en post-décharge pour retrouver au final un excès d'ions positif. Ainsi, pour chaque tension appliquée entre les électrodes principales (définissant les densités ions positifs et négatifs en suspension dans la zone 3 de décharge et le rapport de ces densités), il existe une condition de débit permettant d'atteindre l'iso densité d'ions positifs et négatifs dans la zone 5 de post-décharge.On the other hand, in the first and third embodiments, the extraction occurs without flow or against flow, there is generally an excess of negative ions at the output because it is exclusively the electrostatic effects which extract the ions (negative ions being more mobile they are therefore better extracted despite the excess of positive ions in the discharge). The excess of negative ions attenuates along the path of the ions in post-discharge to find finally an excess of positive ions. Thus, for each voltage applied between the main electrodes (defining the densities of positive and negative ions suspended in the discharge zone 3 and the ratio of these densities), there is a flow condition enabling the iso density of positive and negative ions in post-discharge zone 5.

Dans l'ensemble des modes de réalisation décrits, on peut également placer une électrode 7 de post décharge dans la zone de post décharge 5, 65 ou 75 pour contrôler la charge de l'aérosol A, Il est par exemple possible, dans l'ensemble des modes de réalisation décrits, de compenser l'écart des densités d'ions positifs et négatifs en utilisant la troisième électrode 7 positionnée dans la zone 5 de post-décharge avant le mélange ions-particules est polarisée négativement par une tension continue de l'ordre d'une centaine de volt pour collecter l'excès d'ions positifs. Il est alors possible d'ajuster le rapport des densités d'ions positifs et négatifs pour obtenir en sortie du dispositif, soit l'équilibre de Boltzmann, soit un excès de charge positif ou négatif. Il est ainsi possible d'obtenir une charge moyenne par particule non nulle. En particulier, il est possible d'obtenir soit l'équilibre de Boltzmann avec des produits densité d'ions par mobilité électrique égaux en positif et en négatif, soit des densités égales comme dans les neutraliseurs radioactifs classiques ou encore une densité unipolaire positive ou négative.In all of the embodiments described, it is also possible to place a post-discharge electrode 7 in the post-discharge zone 5, 65 or 75 to control the charge of the aerosol A, it is for example possible, in the set of embodiments described, to compensate for the difference in the densities of positive and negative ions using the third electrode 7 positioned in the post-discharge zone 5 before the ion-particle mixture is negatively polarized by a DC voltage of 1 'order of a hundred volts to collect excess positive ions. It is then possible to adjust the ratio of the densities of positive and negative ions to obtain, at the output of the device, either the Boltzmann equilibrium, or an excess of positive or negative charge. It is thus possible to obtain an average charge per non-zero particle. In particular, it is possible to obtain either the Boltzmann equilibrium with ion density products by electric mobility equal in positive and negative, or equal densities as in conventional radioactive neutralizers or a positive or negative unipolar density .

Dans le cas où les effluents de la décharge sont soufflés, on choisira préférentiellement une électrode 7 en inox afin de limiter l'oxydation de celle-ci par le gaz.In the case where the effluents from the discharge are blown, a stainless steel electrode 7 will preferably be chosen in order to limit the oxidation of the latter by the gas.

Selon un quatrième mode de réalisation illustré par les figures 5 et 6, le dispositif 1000 comprend une zone 63 de décharge à barrière diélectrique constituée de deux cylindres 632a et 632b concentriques en matériau diélectrique (alumine par exemple) et de deux électrodes principales 631a et 631b annulaires. Les deux cylindres 632a et 632b et les deux électrodes principales 631a et 641b annulaires sont également concentriques. L'électrode externe 632a est en contact avec la paroi externe du cylindre externe 632a tandis que l'électrode interne 631b est en contact avec la paroi interne du cylindre interne 631b. Le dispositif 1000 selon le quatrième mode de réalisation comprend en outre un corps 68 tubulaire qui entoure la zone 63 de décharge et est abouché à un conduit 641 qui définit une zone de mélange 64. Le corps 68 est partiellement fermé par des bagues percées 61 qui assurent à la fois le passage de l'air sec AS ou de l'aérosol A et d'autre part le centrage des cylindres 632a et 632b diélectriques. La zone 62 d'entrée de l'aérosol A est définie par le cylindre interne 632b. La zone de post décharge 65 est située entre le conduit 641 et la zone 63 de décharge. L'aérosol A est injecté dans le cylindre interne 632b. De l'air sec peut être injecté entre le cylindre externe 632a et le cylindre interne 632b de manière à entrainer les ions créés dans la zone 63 de décharge en direction de la zone 65 de post décharge. L'espace entre le corps 68 et le cylindre externe 632 permet la sortie des éventuels effluents de décharge.According to a fourth embodiment illustrated by Figures 5 and 6 , the device 1000 comprises a discharge zone 63 with a dielectric barrier consisting of two concentric cylinders 632a and 632b made of dielectric material (alumina for example) and two main annular electrodes 631a and 631b. The two cylinders 632a and 632b and the two main annular electrodes 631a and 641b are also concentric. The external electrode 632a is in contact with the external wall of the external cylinder 632a while the internal electrode 631b is in contact with the internal wall of the internal cylinder 631b. The device 1000 according to the fourth embodiment further comprises a tubular body 68 which surrounds the discharge zone 63 and is connected to a conduit 641 which defines a mixing zone 64. The body 68 is partially closed by pierced rings 61 which ensure both the passage of dry air AS or aerosol A and on the other hand the centering of the dielectric cylinders 632a and 632b. The aerosol A inlet area 62 is defined by the internal cylinder 632b. The post-discharge zone 65 is located between the conduit 641 and the discharge zone 63. Aerosol A is injected into the internal cylinder 632b. Dry air can be injected between the external cylinder 632a and the internal cylinder 632b so as to entrain the ions created in the discharge zone 63 in the direction of the post-discharge zone 65. The space between the body 68 and the external cylinder 632 allows the exit of any discharge effluents.

Selon un cinquième mode de réalisation, illustré par les figures 7a, 7b et 7c, le dispositif 10000 pour contrôler la charge d'un aérosol comprend une zone 73 de décharge à barrière diélectrique constituée d'un tube en matériau diélectrique 732a (alumine par exemple) équipé d'une embouchure évasée, d'une plaque de diélectrique 732b positionnée en face de l'embouchure du tube diélectrique 732a. Une première électrode 731a annulaire est en contact avec la paroi externe du tube diélectrique 732a au niveau de l'évasement du tube diélectrique 732a et d'une seconde électrode 731b annulaire de diamètre sensiblement identique au diamètre de la première électrode 731a et en contact avec la face de la plaque de diélectrique 732b opposée au tube diélectrique 732a. Le dispositif (10000a, 10000b, 10000c) comprend en outre un corps 78 qui entoure la zone 73 de décharge et est connecté d'une part à l'embouchure du tube diélectrique 732a et d'autre part à un conduit 741 définissant la zone 74 de mélange. La zone de post décharge 75 est située entre le conduit 741 et la zone 73 de décharge.According to a fifth embodiment, illustrated by the Figures 7a, 7b and 7c , the device 10000 for controlling the charge of an aerosol comprises a dielectric barrier discharge zone 73 consisting of a tube of dielectric material 732a (alumina for example) equipped with a flared mouth, a dielectric plate 732b positioned opposite the mouth of the dielectric tube 732a. A first annular electrode 731a is in contact with the external wall of the dielectric tube 732a at the flare of the dielectric tube 732a and of a second annular electrode 731b of diameter substantially identical to the diameter of the first electrode 731a and in contact with the face of the dielectric plate 732b opposite the dielectric tube 732a. The device (10000a, 10000b, 10000c) further comprises a body 78 which surrounds the discharge zone 73 and is connected on the one hand to the mouth of the dielectric tube 732a and on the other hand to a conduit 741 defining the zone 74 mixture. The post-discharge zone 75 is located between the conduit 741 and the discharge zone 73.

Dans une première variante de réalisation illustrée par la figure 7a, le corps 78 du dispositif 10000a comprend une ou plusieurs ouvertures 721a situées entre l'embouchure du tube diélectrique 732a et la plaque de diélectrique 732b, ces ouvertures définissant la zone 72a d'entrée de l'aérosol A. Le flux d'aérosol A est injecté dans le dispositif 10000a par l'ouverture 72a. Ce flux A est séparé en deux. Une partie du flux A est injecté dans la zone 73 de décharge pour entrainer les effluents gazeux et les empêcher de sortir de la zone 73 de décharge du côté de la zone 75 de post décharge. L'autre partie du flux A permet d'entrainer les ions extraits vers la zone 75 de post décharge où a lieu le mélange ions-aérosols.In a first alternative embodiment illustrated by the figure 7a , the body 78 of the device 10000a comprises one or more openings 721a located between the mouth of the dielectric tube 732a and the dielectric plate 732b, these openings defining the area 72a for entering the aerosol A. The aerosol flow A is injected into the device 10000a through the opening 72a. This flow A is separated into two. Part of the flow A is injected into the discharge zone 73 to entrain the gaseous effluents and prevent them from leaving the discharge zone 73 on the side of the post-discharge zone 75. The other part of the flow A makes it possible to entrain the ions extracted towards the post-discharge zone 75 where the ion-aerosol mixture takes place.

Dans une seconde variante de réalisation illustrée par la figure 7b, le corps 78 du dispositif 10000b comprend une ou plusieurs ouvertures 721b situées entre la plaque de diélectrique 732b et le conduit 741 définissant la zone 74 de mélange, ces ouvertures définissant la zone 72a d'entrée de l'aérosol A. Le dispositif 10000b comprend en outre une zone 76b d'entrée d'air sec AS en liaison avec la zone de décharge 73 de manière à ce que ledit air sec AS circule dans la zone de décharge 73 et entraine les ions produits dans la zone 73 de décharge en direction de la zone 75 de post décharge.In a second alternative embodiment illustrated by figure 7b , the body 78 of the device 10000b comprises one or more openings 721b located between the dielectric plate 732b and the conduit 741 defining the mixing zone 74, these openings defining the zone 72a of entry of the aerosol A. The device 10000b comprises in addition a dry air inlet zone AS 76b in connection with the discharge zone 73 so that said dry air AS circulates in the discharge zone 73 and entrains the ions produced in the discharge zone 73 in the direction of post-discharge zone 75.

Dans une troisième variante de réalisation illustrée par la figure 7c, le corps du dispositif 10000c comprend une première série d'ouvertures 721c situées entre la plaque de diélectrique 732c et le conduit 741 définissant la zone 74 de mélange, ces ouvertures 721c définissant la zone 72c d'entrée de l'aérosol A. Le corps du dispositif 10000c comprend en outre une seconde série d'ouvertures 761c situées entre l'embouchure du tube diélectrique 732c et la plaque de diélectrique 732c, ces ouvertures définissant une zone 76c d'entrée d'air sec AS. Un flux d'air sec AS est injecté dans le dispositif 10000c par les ouvertures 761c. Ce flux AS est séparé en deux. Une partie du flux AS est injecté dans la zone 73 de décharge pour entrainer les effluents gazeux et les empêcher de sortir de la zone 73 de décharge du côté de la zone 75 de post décharge. L'autre partie du flux AS permet d'entrainer les ions extraits vers la zone 75 de post décharge.In a third alternative embodiment illustrated by figure 7c , the body of the device 10000c comprises a first series of openings 721c situated between the dielectric plate 732c and the conduit 741 defining the mixing zone 74, these openings 721c defining the zone 72c of entry of the aerosol A. The body of the device 10000c further comprises a second series of openings 761c located between the mouth of the dielectric tube 732c and the dielectric plate 732c, these openings defining an area 76c for the entry of dry air AS. A dry air flow AS is injected into the device 10000c through the openings 761c. This AS flow is separated into two. Part of the flow AS is injected into the discharge zone 73 to entrain the gaseous effluents and prevent them from leaving the discharge zone 73 on the side of the post-discharge zone 75. The other part of the AS flow makes it possible to entrain the ions extracted towards the zone 75 of post discharge.

Dans le quatrième et le cinquième modes de réalisation, les contacts 634 entre les électrodes métalliques principales631a et 631b et les diélectriques 632a et 632b ainsi que les contacts 734 entre les électrodes métalliques principales731a et 731b et les diélectriques 732a et 732b sont réalisés dans un matériau isolant, par exemple une pâte de silicone à forte rigidité diélectrique afin d'éviter d'avoir de l'air autour des électrodes principales 631a, 631b, 731a et 731b et donc la formation d'éventuelles décharges parasites électrodes principales en dehors de la zone 63 et 73 de décharge.In the fourth and fifth embodiments, the contacts 634 between the main metal electrodes 631a and 631b and the dielectrics 632a and 632b as well as the contacts 734 between the main metal electrodes 731a and 731b and the dielectrics 732a and 732b are made of an insulating material , for example a silicone paste with high dielectric strength in order to avoid having air around the main electrodes 631a, 631b, 731a and 731b and therefore the formation of possible parasitic discharges of the main electrodes outside the zone 63 and 73 of discharge.

Dans l'ensemble des modes de réalisation décrits plus haut, on peut modifier l'agencement de la zone 3 de décharge de manière à augmenter la quantité d'espèces chargées extraite de la zone 3 de décharge par répulsion électrostatique.In all of the embodiments described above, the arrangement of the discharge zone 3 can be modified so as to increase the quantity of charged species extracted from the discharge zone 3 by electrostatic repulsion.

En référence aux figures 4, 4b et 4c, on décrit maintenant trois variantes possibles de réalisation de la zone 3 de décharge applicables aux trois modes de réalisation décrits plus haut.With reference to Figures 4, 4b and 4c , we now describe three possible embodiments of the discharge zone 3 applicable to the three embodiments described above.

Dans la première variante, illustrée sur la figure 4a, les deux surfaces diélectriques 32 forment un conduit 35 présentant un rétrécissement, le conduit 35 étant plus large du côté de la zone de post décharge 5 que du côté opposé à la zone de post décharge 5. Les électrodes métalliques principales31 sont positionnées au niveau de ce rétrécissement. La résultante des forces de répulsion électrostatique qui s'exercent entre les espèces chargées formées dans la zone de décharge 3 est ainsi dirigée vers la zone de post décharge 5, augmentant la quantité d'espèces chargée extraite de la zone 3 de décharge par répulsion électrostatique.In the first variant, illustrated on the figure 4a , the two dielectric surfaces 32 form a conduit 35 having a narrowing, the conduit 35 being wider on the side of the post-discharge zone 5 than on the side opposite to the post-discharge zone 5. The main metal electrodes 31 are positioned at the level of this narrowing. The result of the electrostatic repulsion forces which are exerted between the charged species formed in the discharge zone 3 is thus directed towards the post-discharge zone 5, increasing the quantity of charged species extracted from the zone 3 of discharge by electrostatic repulsion.

Dans la seconde variante, illustrée sur la figure 4b, les électrodes métalliques principales31 présentent une forme telle qu'elles sont plus étroites du côté opposé à la zone de post décharge 5 que du côté de la zone de post décharge 5. La résultante des forces de répulsion électrostatique qui s'exercent entre les ions formés dans la zone de décharge 3 est dirigée vers la zone de post décharge 5, augmentant la quantité d'espèces chargées extraite de la zone 3 de décharge par répulsion électrostatique.In the second variant, illustrated on the figure 4b , the main metal electrodes31 have a shape such that they are narrower on the side opposite to the post-discharge zone 5 than on the side of the post-discharge zone 5. The result of the electrostatic repulsion forces exerted between the ions formed in the discharge zone 3 is directed towards the post-discharge zone 5, increasing the amount of charged species extracted from the discharge zone 3 by electrostatic repulsion.

Dans la troisième variante, illustrée par la figure 4c, le conduit 35, 635 ou 735 présente un rétrécissement. La zone de décharge 3, 63 ou 73 comprenant en outre deux électrodes métalliques secondaires 31' de forme semblables aux électrodes métalliques principales 31, 631ou 731 et positionnées en amont du rétrécissement par rapport aux électrodes métalliques principales 31, 631ou 731. Les électrodes métalliques secondaires 31' forment avec les électrodes métalliques principales 31, 631 ou 731 une zone 3' de décharge à barrière diélectrique secondaire à la surface du conduit 35, 635 ou 735.In the third variant, illustrated by the figure 4c , the duct 35, 635 or 735 has a narrowing. The discharge zone 3, 63 or 73 further comprising two secondary metal electrodes 31 ′ which are similar in shape to the main metal electrodes 31, 631 or 731 and positioned upstream of the narrowing with respect to the main metal electrodes 31, 631 or 731. The secondary metal electrodes 31 'form with the main metal electrodes 31, 631 or 731 a discharge zone 3' with a secondary dielectric barrier on the surface of the conduit 35, 635 or 735.

En référence aux figures 8a et 8b, la zone de mélange 4 d'un dispositif selon l'invention est définie par un conduit 41 et afin de limiter les pertes de particules sur les parois du conduit 41, le conduit 41 est avantageusement constitué de deux électrodes hémicylindriques, alimentées par un générateur de courant alternatif 8, de manière à former un champ oscillant dans la zone de mélange 4. Le conduit 41 peut également être constitué de trois électrodes alimentées par un générateur de courant triphasé 8', de manière à former un champ tournant dans la zone de mélange 4. Dans l'ensemble des modes de réalisation décrits plus hauts, la zone de mélange 4, 64 ou 74 peut également être réalisée de cette manière.With reference to Figures 8a and 8b , the mixing zone 4 of a device according to the invention is defined by a conduit 41 and in order to limit the loss of particles on the walls of the conduit 41, the conduit 41 is advantageously made up of two semi-cylindrical electrodes, supplied by a generator of alternating current 8, so as to form an oscillating field in the mixing zone 4. The conduit 41 can also consist of three electrodes supplied by a three-phase current generator 8 ′, so as to form a rotating field in the zone of mixture 4. In all the modes of embodiment described above, the mixing zone 4, 64 or 74 can also be produced in this way.

Claims (15)

  1. A device (1, 10, 100, 1000, 10000) for controlling the charge of an aerosol comprising:
    - an aerosol (A) inlet zone (2, 62, 72a, 72b);
    - a discharge zone (3, 63, 73), in which charged species are generated, the discharge zone (3, 63, 73) and the aerosol (A) inlet zone (2, 62, 72a, 72b) being arranged relative to one another so that the aerosol (A) thus introduced does not circulate through the discharge zone (3, 63, 73);
    - a mixing zone (4, 64, 74) for mixing the aerosol (A) with part of the charged species originating from the discharge zone (3, 63, 73);
    - a post-discharge zone (5, 65, 75) linked to the discharge zone (3, 63, 73), the aerosol (A) inlet zone (2, 62, 72a, 72b) and the mixing zone (4, 64, 74) being arranged so that at least part of a flow circulating in the post-discharge zone (5, 65, 75) conveys at least part of the charged species formed in the discharge zone (3, 63, 73) towards said mixing zone (4, 64, 74), characterised in that the discharge zone is a discharge zone with dielectric barriers, the discharge zone being arranged so as to increase the amount of charged species extracted from the discharge zone towards the post-discharge zone through electrostatic repulsion.
  2. The device (1) for controlling the charge of an aerosol as claimed in claim 1, characterised in that the flow circulating in the post-discharge zone (5) is the aerosol (A).
  3. The device (10) for controlling the charge of an aerosol as claimed in claim 1, comprising a dry air (AS) inlet zone (26) linked to the discharge zone (3) so that said dry air (AS) circulates in the discharge zone (3).
  4. The device (100) for controlling the charge of an aerosol as claimed in claim 1, comprising a dry air (AS) inlet zone (36) linked to the post-discharge zone (5) so as to convey the charged species originating from the discharge zone (3) towards the post-discharge zone (5).
  5. The device (1, 10, 100) for controlling the charge of an aerosol as claimed in any one of the preceding claims, wherein the discharge zone (3) comprises two plates (32) made of dielectric material, disposed facing one another and forming a duct (35), and two main electrodes (31), each connected to a dielectric plate (32), the main electrodes being adapted to generate charged species in said discharge zone (3).
  6. The device (1000) for controlling the charge of an aerosol as claimed in claim 1, characterised in that the discharge zone (63) with a dielectric barrier comprises two cylinders (632a) and (632b) made of dielectric material, together defining a duct (635), and two main concentric annular electrodes (631a, 631b), with an electrode, called external electrode (632a), being in contact with the external wall of the external cylinder (632a), and an electrode, called internal electrode (631b), being in contact with the internal wall of the internal cylinder (631b), the main electrodes (631a, 631b) being adapted to generate charged species in said discharge zone (63).
  7. The device (10000) for controlling the charge of an aerosol as claimed in claim 1, characterised in that the discharge zone (73) with a dielectric barrier comprises a tube (732a) made of dielectric material provided with a flared opening, a plate (732b) made of dielectric material positioned facing the opening of the dielectric tube (732a), with the tube (732a) made of dielectric material and the plate (732b) made of dielectric material together defining a duct (735), a first annular electrode (731a) in contact with the external wall of the dielectric tube (732a) at the flared portion of the dielectric tube (732a), and a second annular electrode (731b) with a diameter substantially identical to the diameter of the first electrode (731a) and in contact with the face of the dielectric plate (732b) opposite the dielectric tube (732a), the main electrodes being adapted to generate charged species in said discharge zone (73).
  8. The device (1, 10, 100) for controlling the charge of an aerosol as claimed in any one of claims 5 to 7, characterised in that the duct (35, 635, 735) has a constriction, the main metal electrodes (31, 631, 731) being positioned at said constriction, so that the resultant of the electrostatic repulsion forces that are exerted between the charged species formed in the discharge zone (3, 63, 73) is directed towards the post-discharge zone (5, 65, 75).
  9. The device (1, 10, 100) for controlling the charge of an aerosol as claimed in any one of claims 5 to 7, characterised in that the main metal electrodes (31, 631, 731) assume a shape such that they are narrower on the side opposite the post-discharge zone (5, 65, 75) than on the side of the post-discharge zone (5, 65, 75), so that the resultant of the electrostatic repulsion forces that are exerted between the charged species formed in the discharge zone (3, 63, 73) is directed towards the post-discharge zone (5, 65, 75).
  10. The device (1, 10, 100) for controlling the charge of an aerosol as claimed in any one of claims 5 to 7, characterised in that the duct (35, 635, 735) has a constriction, the discharge zone (3, 63, 73) further comprising two secondary metal electrodes (31') forming, with the main metal electrodes (31, 631, 731), a discharge zone (3') with a secondary dielectric barrier on the surface of the duct (35, 635, 735).
  11. The device (1, 10, 100, 1000, 10000) for controlling the charge of an aerosol as claimed in any one of claims 5 to 10, comprising a high alternating voltage generator connected to the main electrodes (31, 631a, 631b, 731a, 731b) so as to cause the formation of positive and negative charged species in the discharge zone (3, 63, 73).
  12. The device (1, 10, 100, 1000, 10000) for controlling the charge of an aerosol as claimed in any one of the preceding claims, characterised in that the post-discharge zone (5, 65, 75) further comprises a post-discharge electrode (7) adapted to control the charge.
  13. The device (1, 10, 100, 1000, 10000) for controlling the charge of an aerosol as claimed in any one of claims 5 to 12, characterised in that the contacts (34, 634, 734) between the main metal electrodes (31, 631a, 631b, 731a, 731b) and the dielectric plates (32, 632a, 632b, 732a, 732b) are covered with an insulating material.
  14. The device (1, 10, 100, 1000, 10000) for controlling the charge of an aerosol as claimed in any one of claims 5 to 13, characterised in that the mixing zone (4, 64, 74) is defined by a duct (41, 641, 741), said duct (41, 641, 741) being made up of two semicylindrical electrodes powered by an alternating current generator (8), so as to form an oscillating field in the mixing zone (4, 64, 74).
  15. The device (1, 10, 100, 1000, 10000) for controlling the charge of an aerosol as claimed in any one of claims 5 to 13, characterised in that the mixing zone (4, 64, 74) is defined by a duct (41, 641, 741), said duct (41, 641, 741) being made up of three electrodes powered by a three-phase current generator (8'), so as to form a rotating field in the mixing zone (4, 64, 74).
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