JP2017220462A - ガスイオン化装置、イオン化したガス流を生成する方法及びコロナ放電イオン化装置の中で自由電子の雲を陰イオンに変える方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気的に均衡しかつ超清潔なイオン化したガス流を安定的に生成するための自動均衡のコロナ放電が開示される。この結果は、酸素または別の陰性ガスをそのガス流に加えることなく、自由電子から陰イオンへの電子的な変換を促進することにより実現される。本発明では、陰性および/もしくは陽性のガス流または希ガス流を用いてもよく、コロナ放電の閉ループ制御システムを用いることを含んでもよい。
【選択図】図2
Description
本出願は、2009年10月23日に出願された「Self−Balancing Ionized Gas Streams」という名称の米国仮出願第61/279,610号の利益を、米国特許法第119条(e)項のもとで主張する。上述の仮出願は、その内容が参照により完全に本明細書に組み込まれる。
1.本発明の分野
本発明は、ガスイオンを発生させるためにコロナ放電を用いる静電荷中和装置の分野に関する。より詳細には、本発明は、電荷を中和するための、電気的に自動均衡した(self−balanced)、両極性のイオン化したガス流を生成することを対象とする。したがって、本発明の概括的な目的は、そうした特徴の新規なシステム、方法、装置およびソフトウェアを提供することである。
清潔な環境での工程や操業では、特に、完全に電気的に絶縁された面上に静電荷が作り出され蓄積される傾向がある。これらの電荷は望ましくない電場を発生させ、その電場は、大気中のエアロゾルをその面に引き寄せ、誘電体中に電気的な応力を生成し、半導体材料や導電性材料中に電流を誘起し、かつ生産環境に放電や電磁障害(EMI)を引き起こす。
(1)
下流方向を定めるイオン化していないガス流をイオン化したガス流に変えるためのガスイオン化装置であって、
前記イオン化していないガス流を受け取り、前記イオン化したガス流を標的に送出するための手段と、
周期Tをもち正と負の部分があるイオン化信号を与えたことに反応して、前記イオン化していないガス流の中に電荷キャリアを生成するための手段であって、前記イオン化していないガス流を前記イオン化したガス流に変える電子雲、陽イオンおよび陰イオンを前記電荷キャリアが含み、前記イオン化信号の前記負の部分の時間T nc の間に前記電子雲が生成される手段と、
前記イオン化したガス流の中の前記電荷キャリアをモニタリングするための手段であって、電荷キャリアを生成するための前記手段より距離Lだけ下流に少なくとも一部が位置し、前記時間T nc が前記時間T nc の間に生成された前記電子雲が前記距離Lだけ下流に移動するのにかかる時間T e 以下である手段と、
前記モニタリングするための手段に反応して、前記イオン化信号を制御するための手段と、
を備えるガスイオン化装置。
(2)
前記イオン化したガス流から誘電体材料により絶縁されたイオン化しない参照電極を前記モニタリングするための手段が備え、
前記イオン化していないガス流が陽性のガス流であり、
前記時間T nc の間に生成された前記電子雲の中の前記電子が移動度μを有し、
平均電界強度がE d の電場がイオン化電極と前記参照電極の間に前記時間T nc の間存在し、
前記時間T e がL/(E d ×(−μ))以下である、1に記載のガスイオン化装置。
(3)
前記誘電体材料が少なくとも約100秒の緩和時間を有し、時間T nc がサイクルTの10分の1(1/10)以下である、2に記載のガスイオン化装置。
(4)
陽性ガス、陰性ガス、希ガス、ならびに陽性ガス、陰性ガスおよび希ガスの混合物からなる群より選択されたガスを前記イオン化していないガス流が含み、
イオン化していないガス流を受け取るための前記手段が、少なくとも一部分が絶縁性の誘電体材料で作られた壁を有する貫通チャネルを備え、
前記イオン化したガス流から前記壁により前記参照電極が絶縁されるように、前記壁の前記絶縁された一部分の外側に前記参照電極が位置する、2に記載のガスイオン化装置。
(5)
電荷キャリアを生成するための前記手段が少なくとも1つのイオン化電極を備え、前記制御するための手段と前記少なくとも1つのイオン化電極とに容量性結合されたイオン化電源を前記装置がさらに備え、それによって、前記イオン化したガス流中の電荷キャリアの濃度が少なくとも実質的に釣り合う、1に記載のガスイオン化装置。
(6)
電荷キャリアをモニタリングするための前記手段が、前記イオン化したガス流から誘電体材料により絶縁された少なくとも1つのイオン化しない参照電極を備え、
前記制御するための手段が、前記モニタリングするための手段と前記電源に伝達可能なように連結され、少なくとも1メガヘルツのカットオフ周波数をもつハイパスフィルタを備える、5に記載のガスイオン化装置。
(7)
前記制御するための手段に反応して、約0〜約20キロボルトの間で振幅が変動し、約10キロヘルツ〜約100キロヘルツの間で周波数が変動するイオン化信号を、前記電源が前記イオン化電極に与える、6に記載のガスイオン化装置。
(8)
前記制御するための手段に反応して、約1パーセント〜約100パーセントの間でデューティファクタが変動し、約0.1ヘルツ〜約1000ヘルツの間で反復率が変動するイオン化信号を、前記電源が前記イオン化電極に与える、6に記載のガスイオン化装置。
(9)
前記イオン化したガス流の流量をモニタリングするための手段をさらに備え、
前記流量をモニタリングするための前記手段に前記制御するための手段が反応し、
前記制御するための手段に反応して変動する可変デューティファクタをもつイオン化信号を前記電源が前記イオン化電極に与える、6に記載のガスイオン化装置。
(10)
前記イオン化信号が、
約0.05キロヘルツ〜約200キロヘルツの間の周波数と、
約1パーセント〜約100パーセントの間のデューティサイクルと、
約0.1〜1000Hzの間のパルス反復率と、約1000ボルト〜20キロボルトの間の大きさの電圧と有し、
前記イオン化していないガス流が、1分当たり約5リットル〜1分当たり約150リットルの間の流量をもつ陽性ガス流である、6に記載のガスイオン化装置。
(11)
下流方向を定めるイオン化していないガス流を受け取り、イオン化したガス流を電荷中和の標的に送出するためのガスイオン化装置であって、
前記イオン化していないガス流を受け取り、前記イオン化したガス流を前記標的に送出するための少なくとも1つの貫通チャネルと、
周期Tをもち正と負の部分があるイオン化信号を与えたことに反応して、前記イオン化していないガス流の中に電荷キャリアを生成するための少なくとも1つのイオン化電極であって、前記イオン化していないガス流に入って前記イオン化したガス流を形成する電子雲、陽イオンおよび陰イオンを前記電荷キャリアが含むイオン化電極と、
前記イオン化信号を前記イオン化電極に与えるための電源であって、前記イオン化信号の前記負の部分の時間T nc の間に前記イオン化電極により前記電子雲が生成される電源と、
前記イオン化電極の下流にあり、前記イオン化したガス流の中の前記電荷キャリアに反応するモニタ信号を生成する少なくとも1つのイオン化しない参照電極であって、前記イオン化電極により生成された前記電子雲が前記イオン化電極と前記参照電極の間で振動し、それによって前記電子が陰イオンに変わる参照電極と、
前記電源および前記参照電極に伝達可能なように連結されて、前記モニタ信号に少なくとも部分的に反応する前記イオン化電極に与えられた前記イオン化信号を制御する制御システムと、
を備えるガスイオン化装置。
(12)
時間T nc の間に生成された前記電子雲が前記参照電極に向けて下流に移動し、前記時間T nc が前記イオン化電極から前記参照電極に前記電子雲が移動するのにかかる時間T e 以下であり、少なくとも約100秒の緩和時間をもつ誘電体材料により前記参照電極が前記イオン化したガス流から絶縁されている、11に記載のガスイオン化装置。
(13)
前記イオン化電極に容量性結合された無線周波数のイオン化電源を前記電源が備え、それによって、前記標的に送出された前記イオン化したガス流の中の陰イオンと陽イオンの濃度が少なくとも実質的に釣り合う、11に記載のガスイオン化装置。
(14)
陽性ガス、陰性ガス、希ガス、ならびに陽性ガス、陰性ガスおよび希ガスの混合物からなる群より選択されたガスを前記イオン化していないガス流が含み、
前記制御システムが前記参照電極に伝達可能なように連結され、
少なくとも1メガヘルツのカットオフ周波数をもつハイパスフィルタを前記電源が備える、11に記載のガスイオン化装置。
(15)
少なくとも部分的に前記モニタ信号に反応して、約0〜約20キロボルトの間で振幅が変動し、約50ヘルツ〜約200キロヘルツの間で周波数が変動するイオン化信号を、前記電源が前記イオン化電極に与える、11に記載のガスイオン化装置。
(16)
少なくとも部分的に前記モニタ信号に反応して、約1パーセント〜約100パーセントの間でデューティファクタが変動し、約0.1ヘルツ〜約1000ヘルツの間で反復率が変動するイオン化信号を、前記電源が前記イオン化電極に与える、11に記載のガスイオン化装置。
(17)
前記イオン化していないガス流の流量をモニタリングするための手段をさらに備え、
前記流量をモニタリングするための前記手段に前記制御システムが反応し、
前記モニタリングされた流量に反応して変動するデューティファクタをもつイオン化信号を前記電源が前記イオン化電極に与える、11に記載のガスイオン化装置。
(18)
前記イオン化信号が、
約0.05キロヘルツ〜約200キロヘルツの間の周波数と、
約1パーセント〜約100パーセントの間のデューティサイクルと、
約0.1〜1000Hzの間のパルス反復率と、
約1000ボルト〜20キロボルトの間の大きさの電圧とを有し、
前記イオン化していないガス流が、1分当たり約5リットル〜1分当たり約150リットルの間の流量をもつ陽性ガス流である、11に記載のガスイオン化装置。
(19)
前記イオン化信号に動作の大きさがあり、前記制御システムがイオン化信号の前記動作の大きさを調整して、ガス組成や、ガス流量、温度といった状態の変化を補償する、11に記載のガスイオン化装置。
(20)
前記時間T nc の間に生成された前記電子雲の中の前記電子が移動度μを有し、
平均電界強度がE d の電場が前記イオン化電極と前記参照電極の間に前記時間T nc の間存在し、
前記時間T e がL/(E d ×(−μ))以下である、11に記載のガスイオン化装置。
(21)
下流方向に流れる自動均衡のイオン化したガス流を生成する方法であって、
前記下流方向に流れ、圧力と流量をもつイオン化していないガス流を確立するステップと、
電子雲、陽イオンおよび陰イオンを含む電荷キャリアを前記イオン化していないガス流中に生成するステップであって、それにより圧力と流量をもち前記下流方向に流れるイオン化したガス流を形成するステップと、
前記電子雲の電子を陰イオンに変えるステップであって、それにより、陽イオンと陰イオンの濃度が実質的に釣り合ったイオン化したガス流を発生させるステップと、
前記釣り合ったイオン化したガス流をモニタリングするステップと、
前記モニタリングするステップに少なくとも部分的に反応して、電荷キャリアの生成を制御するステップと、
を含む方法。
(22)
前記釣り合ったイオン化したガス流をモニタリングする前記ステップが、前記イオン化したガス流の前記電荷キャリアをモニタリングするステップをさらに含み、
前記生成するステップが、周期Tをもち正と負の部分がある無線周波数のイオン化信号を前記イオン化していないガス流の中に加えるステップをさらに含み、前記イオン化信号の前記負の部分の時間T nc の間に前記電子雲が生成され、前記時間T nc がサイクルTの10分の1(1/10)以下である、21に記載の方法。
(23)
前記無線周波数のイオン化信号は、約0〜約20キロボルトの間で振幅が変動し、約50ヘルツ〜約200キロヘルツの間で周波数が変動する、22に記載の方法。
(24)
前記無線周波数のイオン化信号は、約0.1パーセント〜約100パーセントの間でデューティファクタが変動し、約0.1ヘルツ〜約1000ヘルツの間で反復率が変動する、22に記載の方法。
(25)
前記イオン化したガス流をモニタリングする前記ステップが、前記イオン化したガス流の流量をモニタリングするステップをさらに含み、
前記生成するステップが、前記モニタされた流量に反応してデューティファクタが変動する無線周波数のイオン化信号を前記イオン化していないガス流の中に加えることにより、コロナ放電を介して電荷キャリアを生成するステップをさらに含む、21に記載の方法。
(26)
前記生成するステップが、前記イオン化していないガス流の中に無線周波数のイオン化信号を加えるステップであって、それによりコロナ放電を介して電荷キャリアを生成するステップをさらに含み、
前記イオン化信号が、
約5キロヘルツ〜約50キロヘルツの間の周波数と、
約0.1Hz〜1000Hzの間のパルス反復率と、
約1.0キロボルト〜20キロボルトの間の大きさとを有し、
前記イオン化したガス流が、1分当たり約5リットル〜1分当たり約150リットルの間の流量をもつ陽性ガス流である、21に記載の方法。
(27)
ガス流が内部を流れる貫通チャネル、前記ガス流の中に少なくとも一部が配置された少なくとも1つのイオン化電極、および前記イオン化電極より距離Lだけ下流にある少なくとも1つの参照電極を有するタイプのコロナ放電イオン化装置の中で自由電子の雲を陰イオンに変える方法であって、
周期Tをもち正と負の部分があるイオン化信号を前記イオン化電極に加えるステップであって、それにより、前記イオン化信号の前記負の部分の時間T nc の間に前記イオン化していないガス流の中に前記電子雲を生成し、前記電子雲が前記参照電極に向けて下流に移動し、前記時間T nc が前記イオン化電極から前記参照電極に前記電子雲が距離Lだけ移動するのにかかる時間T e 以下であるステップを含む方法。
(28)
陽性ガス、陰性ガス、希ガス、ならびに陽性ガス、陰性ガスおよび希ガスの混合物からなる群より選択されたガスを前記ガス流が含み、
前記加えるステップが、約5キロヘルツ〜約100キロヘルツの間の周波数をもつ無線周波数のイオン化信号を加えるステップを含む、27に記載の方法。
(29)
前記ガス流の負コロナ開始電圧を検出するステップと、
前記加えるステップの前記イオン化信号の大きさを、検出された前記負コロナ開始電圧に概ね等しいように維持するステップと、
前記イオン化電極により生成された前記電子雲を前記イオン化電極と前記参照電極の間で振動させるように誘導するステップと、
をさらに含む、27に記載の方法。
(30)
イオン化していないガス流が内部を流れる貫通チャネル、およびイオン化信号を加えたことに反応して前記イオン化していないガス流の中に電荷キャリアを生成することによりイオン化したガス流を形成する電極を有するタイプのイオン化装置内のコロナ放電を制御する方法であって、
学習モードであって、
少なくとも前記電極が負の電荷キャリアを生成するまで、イオン化しないレベルから増加する振幅を有する信号を前記電極に加えることにより、前記イオン化装置の負コロナ開始電圧を検出するステップと、
前記検出するステップを複数回繰り返して、負コロナ開始電圧の範囲を検出するステップと、
負コロナ開始電圧の前記範囲に基づいて、代表的な開始電圧を計算するステップと
を含むモードと、
動作モードであって、
前記代表的な開始電圧に比例する振幅を有するイオン化信号を前記イオン化電極に加えるステップ
を含むモードと、
を含む方法。
(31)
イオン化信号を加える前記ステップが、前記代表的な開始電圧に少なくとも実質的に等しいレベルに前記信号の前記振幅を維持するステップをさらに含む、30に記載のコロナ放電を制御する方法。
(32)
前記代表的な開始電圧と予め定められた電圧とを比較することにより、前記イオン化電極の状態を判断するステップをさらに含む、30に記載のコロナ放電を制御する方法。
(33)
前記検出するステップの間に前記イオン化電極に加えられる前記信号は、振幅が第1の電圧の大きさまで第1の増加率で増加し、前記第1の大きさ以上では第2の増加率で増加し、
前記第1の増加率が前記第2の増加率より大きく、
前記第1の大きさが前記代表的な開始電圧以下である、30に記載のコロナ放電を制御する方法。
(34)
前記加えるステップが、前記代表的な開始電圧より低い休止レベルに前記信号の前記振幅を低下させるステップをさらに含む、31に記載のコロナ放電を制御する方法。
Claims (34)
- 下流方向を定めるイオン化していないガス流をイオン化したガス流に変えるためのガスイオン化装置であって、
前記イオン化していないガス流を受け取り、前記イオン化したガス流を標的に送出するための手段と、
周期Tをもち正と負の部分があるイオン化信号を与えたことに反応して、前記イオン化していないガス流の中に電荷キャリアを生成するための手段であって、前記イオン化していないガス流を前記イオン化したガス流に変える電子雲、陽イオンおよび陰イオンを前記電荷キャリアが含み、前記イオン化信号の前記負の部分の時間Tncの間に前記電子雲が生成される手段と、
前記イオン化したガス流の中の前記電荷キャリアをモニタリングするための手段であって、電荷キャリアを生成するための前記手段より距離Lだけ下流に少なくとも一部が位置し、前記時間Tncが前記時間Tncの間に生成された前記電子雲が前記距離Lだけ下流に移動するのにかかる時間Te以下である手段と、
前記モニタリングするための手段に反応して、前記イオン化信号を制御するための手段と、
を備えるガスイオン化装置。 - 前記イオン化したガス流から誘電体材料により絶縁されたイオン化しない参照電極を前記モニタリングするための手段が備え、
前記イオン化していないガス流が陽性のガス流であり、
前記時間Tncの間に生成された前記電子雲の中の前記電子が移動度μを有し、
平均電界強度がEdの電場がイオン化電極と前記参照電極の間に前記時間Tncの間存在し、
前記時間TeがL/(Ed×(−μ))以下である、請求項1に記載のガスイオン化装置。 - 前記誘電体材料が少なくとも約100秒の緩和時間を有し、時間TncがサイクルTの10分の1(1/10)以下である、請求項2に記載のガスイオン化装置。
- 陽性ガス、陰性ガス、希ガス、ならびに陽性ガス、陰性ガスおよび希ガスの混合物からなる群より選択されたガスを前記イオン化していないガス流が含み、
イオン化していないガス流を受け取るための前記手段が、少なくとも一部分が絶縁性の誘電体材料で作られた壁を有する貫通チャネルを備え、
前記イオン化したガス流から前記壁により前記参照電極が絶縁されるように、前記壁の前記絶縁された一部分の外側に前記参照電極が位置する、請求項2に記載のガスイオン化装置。 - 電荷キャリアを生成するための前記手段が少なくとも1つのイオン化電極を備え、前記制御するための手段と前記少なくとも1つのイオン化電極とに容量性結合されたイオン化電源を前記装置がさらに備え、それによって、前記イオン化したガス流中の電荷キャリアの濃度が少なくとも実質的に釣り合う、請求項1に記載のガスイオン化装置。
- 電荷キャリアをモニタリングするための前記手段が、前記イオン化したガス流から誘電体材料により絶縁された少なくとも1つのイオン化しない参照電極を備え、
前記制御するための手段が、前記モニタリングするための手段と前記電源に伝達可能なように連結され、少なくとも1メガヘルツのカットオフ周波数をもつハイパスフィルタを備える、請求項5に記載のガスイオン化装置。 - 前記制御するための手段に反応して、約0〜約20キロボルトの間で振幅が変動し、約10キロヘルツ〜約100キロヘルツの間で周波数が変動するイオン化信号を、前記電源が前記イオン化電極に与える、請求項6に記載のガスイオン化装置。
- 前記制御するための手段に反応して、約1パーセント〜約100パーセントの間でデューティファクタが変動し、約0.1ヘルツ〜約1000ヘルツの間で反復率が変動するイオン化信号を、前記電源が前記イオン化電極に与える、請求項6に記載のガスイオン化装置。
- 前記イオン化したガス流の流量をモニタリングするための手段をさらに備え、
前記流量をモニタリングするための前記手段に前記制御するための手段が反応し、
前記制御するための手段に反応して変動する可変デューティファクタをもつイオン化信号を前記電源が前記イオン化電極に与える、請求項6に記載のガスイオン化装置。 - 前記イオン化信号が、
約0.05キロヘルツ〜約200キロヘルツの間の周波数と、
約1パーセント〜約100パーセントの間のデューティサイクルと、
約0.1〜1000Hzの間のパルス反復率と、約1000ボルト〜20キロボルトの間の大きさの電圧と有し、
前記イオン化していないガス流が、1分当たり約5リットル〜1分当たり約150リットルの間の流量をもつ陽性ガス流である、請求項6に記載のガスイオン化装置。 - 下流方向を定めるイオン化していないガス流を受け取り、イオン化したガス流を電荷中和の標的に送出するためのガスイオン化装置であって、
前記イオン化していないガス流を受け取り、前記イオン化したガス流を前記標的に送出するための少なくとも1つの貫通チャネルと、
周期Tをもち正と負の部分があるイオン化信号を与えたことに反応して、前記イオン化していないガス流の中に電荷キャリアを生成するための少なくとも1つのイオン化電極であって、前記イオン化していないガス流に入って前記イオン化したガス流を形成する電子雲、陽イオンおよび陰イオンを前記電荷キャリアが含むイオン化電極と、
前記イオン化信号を前記イオン化電極に与えるための電源であって、前記イオン化信号の前記負の部分の時間Tncの間に前記イオン化電極により前記電子雲が生成される電源と、
前記イオン化電極の下流にあり、前記イオン化したガス流の中の前記電荷キャリアに反応するモニタ信号を生成する少なくとも1つのイオン化しない参照電極であって、前記イオン化電極により生成された前記電子雲が前記イオン化電極と前記参照電極の間で振動し、それによって前記電子が陰イオンに変わる参照電極と、
前記電源および前記参照電極に伝達可能なように連結されて、前記モニタ信号に少なくとも部分的に反応する前記イオン化電極に与えられた前記イオン化信号を制御する制御システムと、
を備えるガスイオン化装置。 - 時間Tncの間に生成された前記電子雲が前記参照電極に向けて下流に移動し、前記時間Tncが前記イオン化電極から前記参照電極に前記電子雲が移動するのにかかる時間Te以下であり、少なくとも約100秒の緩和時間をもつ誘電体材料により前記参照電極が前記イオン化したガス流から絶縁されている、請求項11に記載のガスイオン化装置。
- 前記イオン化電極に容量性結合された無線周波数のイオン化電源を前記電源が備え、それによって、前記標的に送出された前記イオン化したガス流の中の陰イオンと陽イオンの濃度が少なくとも実質的に釣り合う、請求項11に記載のガスイオン化装置。
- 陽性ガス、陰性ガス、希ガス、ならびに陽性ガス、陰性ガスおよび希ガスの混合物からなる群より選択されたガスを前記イオン化していないガス流が含み、
前記制御システムが前記参照電極に伝達可能なように連結され、
少なくとも1メガヘルツのカットオフ周波数をもつハイパスフィルタを前記電源が備える、請求項11に記載のガスイオン化装置。 - 少なくとも部分的に前記モニタ信号に反応して、約0〜約20キロボルトの間で振幅が変動し、約50ヘルツ〜約200キロヘルツの間で周波数が変動するイオン化信号を、前記電源が前記イオン化電極に与える、請求項11に記載のガスイオン化装置。
- 少なくとも部分的に前記モニタ信号に反応して、約1パーセント〜約100パーセントの間でデューティファクタが変動し、約0.1ヘルツ〜約1000ヘルツの間で反復率が変動するイオン化信号を、前記電源が前記イオン化電極に与える、請求項11に記載のガスイオン化装置。
- 前記イオン化していないガス流の流量をモニタリングするための手段をさらに備え、
前記流量をモニタリングするための前記手段に前記制御システムが反応し、
前記モニタリングされた流量に反応して変動するデューティファクタをもつイオン化信号を前記電源が前記イオン化電極に与える、請求項11に記載のガスイオン化装置。 - 前記イオン化信号が、
約0.05キロヘルツ〜約200キロヘルツの間の周波数と、
約1パーセント〜約100パーセントの間のデューティサイクルと、
約0.1〜1000Hzの間のパルス反復率と、
約1000ボルト〜20キロボルトの間の大きさの電圧とを有し、
前記イオン化していないガス流が、1分当たり約5リットル〜1分当たり約150リットルの間の流量をもつ陽性ガス流である、請求項11に記載のガスイオン化装置。 - 前記イオン化信号に動作の大きさがあり、前記制御システムがイオン化信号の前記動作の大きさを調整して、ガス組成や、ガス流量、温度といった状態の変化を補償する、請求項11に記載のガスイオン化装置。
- 前記時間Tncの間に生成された前記電子雲の中の前記電子が移動度μを有し、
平均電界強度がEdの電場が前記イオン化電極と前記参照電極の間に前記時間Tncの間存在し、
前記時間TeがL/(Ed×(−μ))以下である、請求項11に記載のガスイオン化装置。 - 下流方向に流れる自動均衡のイオン化したガス流を生成する方法であって、
前記下流方向に流れ、圧力と流量をもつイオン化していないガス流を確立するステップと、
電子雲、陽イオンおよび陰イオンを含む電荷キャリアを前記イオン化していないガス流中に生成するステップであって、それにより圧力と流量をもち前記下流方向に流れるイオン化したガス流を形成するステップと、
前記電子雲の電子を陰イオンに変えるステップであって、それにより、陽イオンと陰イオンの濃度が実質的に釣り合ったイオン化したガス流を発生させるステップと、
前記釣り合ったイオン化したガス流をモニタリングするステップと、
前記モニタリングするステップに少なくとも部分的に反応して、電荷キャリアの生成を制御するステップと、
を含む方法。 - 前記釣り合ったイオン化したガス流をモニタリングする前記ステップが、前記イオン化したガス流の前記電荷キャリアをモニタリングするステップをさらに含み、
前記生成するステップが、周期Tをもち正と負の部分がある無線周波数のイオン化信号を前記イオン化していないガス流の中に加えるステップをさらに含み、前記イオン化信号の前記負の部分の時間Tncの間に前記電子雲が生成され、前記時間TncがサイクルTの10分の1(1/10)以下である、請求項21に記載の方法。 - 前記無線周波数のイオン化信号は、約0〜約20キロボルトの間で振幅が変動し、約50ヘルツ〜約200キロヘルツの間で周波数が変動する、請求項22に記載の方法。
- 前記無線周波数のイオン化信号は、約0.1パーセント〜約100パーセントの間でデューティファクタが変動し、約0.1ヘルツ〜約1000ヘルツの間で反復率が変動する、請求項22に記載の方法。
- 前記イオン化したガス流をモニタリングする前記ステップが、前記イオン化したガス流の流量をモニタリングするステップをさらに含み、
前記生成するステップが、前記モニタされた流量に反応してデューティファクタが変動する無線周波数のイオン化信号を前記イオン化していないガス流の中に加えることにより、コロナ放電を介して電荷キャリアを生成するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。 - 前記生成するステップが、前記イオン化していないガス流の中に無線周波数のイオン化信号を加えるステップであって、それによりコロナ放電を介して電荷キャリアを生成するステップをさらに含み、
前記イオン化信号が、
約5キロヘルツ〜約50キロヘルツの間の周波数と、
約0.1Hz〜1000Hzの間のパルス反復率と、
約1.0キロボルト〜20キロボルトの間の大きさとを有し、
前記イオン化したガス流が、1分当たり約5リットル〜1分当たり約150リットルの間の流量をもつ陽性ガス流である、請求項21に記載の方法。 - ガス流が内部を流れる貫通チャネル、前記ガス流の中に少なくとも一部が配置された少なくとも1つのイオン化電極、および前記イオン化電極より距離Lだけ下流にある少なくとも1つの参照電極を有するタイプのコロナ放電イオン化装置の中で自由電子の雲を陰イオンに変える方法であって、
周期Tをもち正と負の部分があるイオン化信号を前記イオン化電極に加えるステップであって、それにより、前記イオン化信号の前記負の部分の時間Tncの間に前記イオン化していないガス流の中に前記電子雲を生成し、前記電子雲が前記参照電極に向けて下流に移動し、前記時間Tncが前記イオン化電極から前記参照電極に前記電子雲が距離Lだけ移動するのにかかる時間Te以下であるステップを含む方法。 - 陽性ガス、陰性ガス、希ガス、ならびに陽性ガス、陰性ガスおよび希ガスの混合物からなる群より選択されたガスを前記ガス流が含み、
前記加えるステップが、約5キロヘルツ〜約100キロヘルツの間の周波数をもつ無線周波数のイオン化信号を加えるステップを含む、請求項27に記載の方法。 - 前記ガス流の負コロナ開始電圧を検出するステップと、
前記加えるステップの前記イオン化信号の大きさを、検出された前記負コロナ開始電圧に概ね等しいように維持するステップと、
前記イオン化電極により生成された前記電子雲を前記イオン化電極と前記参照電極の間で振動させるように誘導するステップと、
をさらに含む、請求項27に記載の方法。 - イオン化していないガス流が内部を流れる貫通チャネル、およびイオン化信号を加えたことに反応して前記イオン化していないガス流の中に電荷キャリアを生成することによりイオン化したガス流を形成する電極を有するタイプのイオン化装置内のコロナ放電を制御する方法であって、
学習モードであって、
少なくとも前記電極が負の電荷キャリアを生成するまで、イオン化しないレベルから増加する振幅を有する信号を前記電極に加えることにより、前記イオン化装置の負コロナ開始電圧を検出するステップと、
前記検出するステップを複数回繰り返して、負コロナ開始電圧の範囲を検出するステップと、
負コロナ開始電圧の前記範囲に基づいて、代表的な開始電圧を計算するステップと
を含むモードと、
動作モードであって、
前記代表的な開始電圧に比例する振幅を有するイオン化信号を前記イオン化電極に加えるステップ
を含むモードと、
を含む方法。 - イオン化信号を加える前記ステップが、前記代表的な開始電圧に少なくとも実質的に等しいレベルに前記信号の前記振幅を維持するステップをさらに含む、請求項30に記載のコロナ放電を制御する方法。
- 前記代表的な開始電圧と予め定められた電圧とを比較することにより、前記イオン化電極の状態を判断するステップをさらに含む、請求項30に記載のコロナ放電を制御する方法。
- 前記検出するステップの間に前記イオン化電極に加えられる前記信号は、振幅が第1の電圧の大きさまで第1の増加率で増加し、前記第1の大きさ以上では第2の増加率で増加し、
前記第1の増加率が前記第2の増加率より大きく、
前記第1の大きさが前記代表的な開始電圧以下である、請求項30に記載のコロナ放電を制御する方法。 - 前記加えるステップが、前記代表的な開始電圧より低い休止レベルに前記信号の前記振幅を低下させるステップをさらに含む、請求項31に記載のコロナ放電を制御する方法。
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