KR101167741B1

KR101167741B1 - 이온 생성 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101167741B1
Application number: KR1020067023291A
Authority: KR
Inventors: 피터 제프터; 스콧 겔케
Original assignee: 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2012-07-23
Also published as: US7057130B2; JP5068380B2; KR20070043927A; CN1953837B; JP2011096675A; EP1750884A4; EP1750884B1; EP1750884A1; US20050236375A1; JP4698667B2; TW200601653A; TWI429154B; WO2005102582A1; CN1953837A; JP2007533075A

Abstract

본 발명에 따른 양이온 및 음이온 생성 장치 및 방법은 간극에 의해 이격되고, 생성된 이온이 전극 사이에 간극 내에 이동하도록 하는 주파수에서 교번 이온화 전압이 제공되는 전극을 포함하며, 간극의 중심 영역 내에 이온을 축적시키는 수송 중 체류 시간을 나타낸다. 정전기장 또는 간극을 통과하는 공기나 다른 기체의 유동 기류는 간극 내에서부터 생성된 이온을 이송한다. 생성된 양이온 및 음이온의 자체 균형 유지는 간극에 대해 배치된 전극들 중 하나 이상에 대해 이온화 전압의 용량 결합을 사용하여 달성된다.

이온, 정전기장, 간극, 전극, 주파수

Description

이온 생성 방법 및 장치{ION GENERATION METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 기체 이온을 효과적으로 획득하고 대전체로의 이온의 이동을 용이하게 하기 위해 코로나 방전 내에 자체적으로 균형 잡힌 이온 구름을 생성함으로써, 정전기적으로 대전된 목표물을 중화시킬 수 있는 이온을 효과적으로 생성하고 획득하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

정전기적으로 대전체의 근처에서의 공기 또는 다른 기체 이온화를 기초로 한 종래의 정전 중화 시스템이 전도성, 반 전도성 및 전기적 절연성 물체를 방전하는데 사용된다. 그러나, 생성된 이온의 약 95-99%가 획득될 수 없기 때문에, 대전체를 방전하기 위해 공지된 정전 중화 시스템의 효율은 매우 낮다. 이는 코로나 방전이 이온을 생성하기 위한 고강도의 전기장을 요구하고, 동일한 전기장이 대부분의 이온이 코로나 전극 사이의 간극으로부터 벗어나는 것을 방지하면서 코로나 전극 사이의 간극 내에서 이온을 이동시키기 때문이다. 결과적으로, 이온 전류는 주로 전극 사이에서 유동하고, 전하 중화를 위해 산출된 획득 이온은 극히 작다. 이런 낮은 효율은 종래의 DC 코로나 방전 장치 및 산업용 또는 교번 주파수(alternating frequency, 50-60 Hz) 코로나 중화 시스템에 적용된다. 또한, 주파수 범위 0.1-10 MHz 내에서 작동하는 공지된 높은 주파수 코로나 방전 중화 시스 템은 코로나 전극의 부유 용량(stray capacitance)에 의해 발생되는 큰 전력 손실과 매우 높은 이온 조합의 특징이 있다. 따라서, 생성, 전기적 균형, 및 생성된 이온을 이동시키는 공정을 최적화시킴으로써 높은 효율을 갖는 정전 중화를 위한 이온 생성 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 대전체의 정전 중화를 위한 양이온 및 음이온의 생성은 코로나 방전 내에 기체 또는 공기 이온화에 의해 수행된다. 교번 이온화 전압의 생성기에 연결된 전극을 갖는 모듈 또는 이온화 셀 내에서 양극 코로나 방전이 수행된다. 이상적으로는, 정전 중화 목적을 위해, 코로나 방전은 양이온 및 음이온의 거의 동일한 혼합을 포함하는 양극 이온 구름을 생성한다. 이온 구름은 이온화 셀의 전극 사이에 간극의 중심 영역 내에서 연속적으로 진동한다. 이 진동하는 이온 구름은 구름 내에 기체 이온의 이동성 및 전극 사이에 이격된 간극 및 형상과 관련하여, 이온화 셀에 인가된 교번 전압의 진폭 및 주파수의 특정 조합을 사용함으로써 간극의 중심 영역 내에 집중될 수 있다.

간극의 중심 영역 내에서 진동하는 이온 구름은 가까운 물체 상에 정전 전하의 중화를 위해 이온의 효과적인 획득을 촉진시킨다. 대전체는 대전체 자신에 의해 생성된 전기장의 영향 하에 이온을 이동시키기 위해 이격된 간극의 몇 배 내에 이온화 셀에 가깝게 위치된다. 대전체가 이온화 셀로부터 상당히 먼 거리에 위치된다면, 이온화 셀을 통해 유동하는 기체 또는 공기와 같은 추가적인 이송 메커니즘이 대전체의 정전 중화를 위해 간극으로부터 이온을 획득할 수 있다.

이온화 셀의 전극 사이에서 진동하는 생성된 이온의 구름은, 음이온 및 양이온의 혼합 및 이온 균형과 중화를 위한 대전체로의 이온의 용이한 이송을 위한 코로나 방전 전류의 효과적인 사용을 촉진시킨다.

도1은 하나 이상의 포인트 이온화 전극을 사용하는 이온화 셀의 단면도이다.

도2는 얇은 코로나 와이어의 형태로 이온화 전극을 사용하는 이온화 셀의 단면도이다.

도2a는 도2의 코로나 전극의 단면도이다.

도3은 기체 또는 공기 이동 장치의 근처에 위치된 이온화 셀의 단면도이다.

도4는 교번 이온화 전압 공급원에 연결된 이온화 셀을 도시한 블록도이다.

도5의 (a) 및 (b)는 이온화 셀 내에서 이온 구름의 이동과 전압 파형을 도시한 도면이다.

도1을 참조하면, 하나 이상의 정렬된 이온화 포인트 전극(2)을 사용하는 이온화 셀(1)의 단면도가 도시되어 있다. 본 발명에 따르면, 정전 중화를 위한 이온 공급원이 비교적 작은 팁 반경이나 예리한 포인트(또는 얇은 와이어)를 갖는 (이온화 전극이라 불리는) 전극(2)과, 마찬가지로 예리한 포인트(또는 얇은 와이어)일 수 있지만 바람직하게는 비교적 큰 반경의 원형인 (카운터 또는 기준 전극이라 불리는) 전극(3)을 포함하는 이온화 셀(1)로 제공된다.

이온화 셀(1)은 전극 사이에 소정의 간극(G)을 가지면서 일정한 거리를 유지하도록 코로나 전극에 대해 기계적 전기적으로 절연된 지지부(4)를 포함한다. 이온화 전극(2) 및 카운터 전극(3)은 사실상 하나의 평면 내에 위치될 수 있고, 정전 중화를 필요로 하는 대전체(5)의 정전기적으로 대전된 표면과 면 평행 관계로 지지되는 것이 바람직하다. 대전체(5)는 정지되어 있거나 움직이고 있을 수 있다(예컨대, 플라스틱, 종이, 천 등의 절연 웨브).

도2를 참조하면, 길고 얇은 와이어의 형태로 이온화 전극(6)을 사용하는 이온화 셀(1)의 단면도가 도시되어 있다. 이 경우, 이온화 셀(1)은 이온화 코로나 와이어(6)를 따라 또는 그 둘레로 연장되도록 배치된 2개의 카운터 전극(7, 8)을 포함할 수 있다. 와이어(6)는 도2a에 단면도로 도시된 바와 같은 유전성 표면 코팅(6a)을 갖거나 또는 예컨대 금속 표면과 같은 노출된 도전성 표면을 가질 수 있다. 카운터 전극(7, 8)도 또한 도2a의 단면도에 도시된 와이어 전극과 유사한 유전성 코팅 또는 노출된 도전성 표면을 가질 수 있다.

도3을 참조하면, 팬(9)과 같은 기체 또는 공기 이동 장치의 근처에 배치된 이온화 셀의 단면도가 도시되어 있다. 이 장치(9)는 제트 노즐, 공기 덕트 등 일 수도 있다. 이온화 셀(1)은 [예컨대, 덕트 관통 지지부(4)를 통해] 기체 또는 공기 유동에 대해 공기 역학적으로 투과성으로 구성될 수 있다. 이 경우 공기 이동 장치(9)는 이온화 셀(1)의 하류(9a) 또는 상류(9b)에 위치될 수 있다.

도4의 블록도를 참조하면, 교번 이온화 전압 공급원(10)에 연결된 이온화 셀의 전극(2)이 도시되어 있다. 이온화 셀의 이런 전극(2)이나 정렬된 전극(2)의 그룹은 직접 또는 저항성 커플링에 의해 교번식으로, 또는 커패시터(12)를 통한 교번 고전압의 공급원(10)에 연결된다. 바람직하게는, 이온화 전극(2)은 고전압 공급원(10)에 전기 용량적으로 연결되고, 카운터 전극(3)은 전류 모니터링 회로(13)를 통해 또는 직접 접지에 연결된다. 따라서 양이온 및 음이온의 구름(14)은 존재하는 전기장의 영향 하에 이들 전극(2, 3) 사이에 이격된 간극(G) 내에서 전극(2, 3) 사이에서 진동된다.

도5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 활성화된 전극 사이에 형성된 이온화 셀 내에서의 이온 구름 이동 및 파형을 도시한 도면 또는 챠트가 도시되어 있다. 도5의 (a)는 일예로써 고전압 공급원(10)에 의해 제공된 1 사이클의 사다리꼴 파형에 따른 고전압 V(t) 대 시간(t)을 도시하고 있다. 물론, 교번 전압의 사인파, 사각형 또는 다른 주기적인 파형이 이온화 셀(1)의 전극에 인가될 수 있다. 도5의 (b)는 일예로써 농도(+)(N)를 갖는 플러스 이온과 농도(-)(N)를 갖는 마이너스 이온의 기체의 이동과, 시간에 따른 위치가 시간 변화 인가 전압에 의해 생성된 전기장에 의존하는 이온 구름의 형성을 도시하고 있다.

전압 V(t)은 양의 절반 사이클에서는 시간에 따라 임계값(V₀)까지 상승하기 때문에, 양의 극성의 코로나 방전이 개시될 것이다. 이 임계값(V₀)은 코로나 개시 전압으로 알려져 있고, 이온화 셀 형상을 포함한 다수의 매개 변수의 함수이다. 전극간 전압이 V₀보다 높은 시간 기간 동안, 코로나 방전은 예컨대 양의 극성을 갖는 이온 구름을 생성한다. 전극 간에 포텐셜 구배로 인해 간극 영역 내에도 전기장이 존재하며, 이온 구름은 이 전기장에 반응하여 (양의 극성 동안) 이온화 전 극(2)으로부터 멀리 그리고 (음의 극성 동안) 카운터 전극(3)으로부터 멀리 이동할 것이다.

이온 구름의 이동 속력은 단위 전기장 강도 당 이온의 속도로 정의되는 이온 이동성(μ)에 의해 결정된다. 대부분의 환경에서, 이온 이동성은 이온이 전극간 간극을 가로지르는 시간동안 비교적 일정하게 되도록 고려될 수 있다. 이온 이동성(μ)은 대부분의 기체들에 대해 공지되어 있다. 이온 이동성의 의미는 이온 전하의 극성에 의존하며, 온도 및 압력과 같은 물리적 매개변수와 기체의 분자 조성에 의해 변한다.

본 발명에 따르면, 전극에 인가된 소정의 전압 및 주파수는 기체 이온 이동성 및 이온화 셀(1)의 코로나 전극(2, 3)의 간극 형상에 의해 한정될 수 있다.

코로나 개시 전압(V₀)은 또한 이온화 전극의 형상, 기체 조성, 물리적 매개변수 및 인가 전압의 극성에 의존한다. 이 개시 전압은 계산되거나 실험적으로 한정될 수 있다. 양극 코로나 방전을 유지하기 위해, 이온화 셀의 전극에 인가된 시간 변화 교번 전압 V(t)의 진폭은 최대 코로나 개시 전압(V₀)보다 높거나 적어도 같아야 한다. 이온화 전극과 카운터 전극 사이의 간극(G) 내의 이온 유동 속도 U(t)는

U(t) = μE(t) 수학식(1)

로 주어지며, 이때 E(t)는 전극 간극 내에 이온 구름에 의해 횡단되는 경로 및 시간에 걸친 전기장이다. 본 발명의 적용을 설명하도록 단순화된 차원 해석을 위해, E(t)는 V(t)/G로 근사화될 수 있고, 유동 속도는

U(t) = μ×(V(t)/G) 수학식(2)

로 근사화될 수 있고, 이때 μ는 전술한 바와 같이 구름에 대한 평균 이온 이동성이고, 단순하게는 양이온 및 음이온의 평균 이온 이동성으로 취해질 수 있다.

1 기압 21℃에서 공기에 대한 전형적인 μ값은 약 1.5×10^-4[m²/V*s]이다. 실제로, 소정의 이온화 셀 및 기체 조성에 대한 통계적인 μ값의 분포 및 E 모두를 보다 더 정확하게 기술하기 위해 산술적인 계산이 사용될 수 있다.

인가된 전압(V)이 코로나 개시 전압(V₀)보다 더 낮게 떨어지면, 이온 구름은 인가된 전압이 극성을 바꿀 때까지 결과적인 전기장의 영향 하에서 일정한 시간 기간동안 계속해서 이동한다. 또한 때가 되면 이 지점으로부터, 이온 구름은 이온화 전극(3)쪽으로 거꾸로 유동을 시작한다. 결국, 인가된 전압은 음이온이 방출되는 시점에서 음이온화 임계값에 도달한다. 이 시점에서, 양이온 구름은 이온화 전극 쪽으로 계속해서 유동하고, 이 이온들은 방출된 음이온과 혼합 및 재결합된다. 음의 절반 사이클이 계속됨에 따라, 유사하게 음이온 구름은 전술한 바와 같이 수학식(1)에 의해 얻어진 유동 속도로 이온화 전극으로부터 멀리 이동한다. 이온 구름이 간극을 형성하는 전극들 사이에서 들어갔다 나왔다 하는데 요구되는 시간은 이온화 셀 내에서의 이온의 체류 시간(T)이다. 체류 시간은 또한 방출로부터 대전체의 전기장의 영향 하에, 또는 기체 유동에 의해, 또는 전극과의 재결합 및 충돌에 의해 제거될 때까지의 이온의 수명을 나타내는 통계적인 양이다.

이온화 셀 내에 코로나 방전의 출력은 체류 시간에 정합되는 교번 전압의 주파수에서 양으로 그리고 음으로 대전된 이온 구름을 제공함으로써 최적화될 수 있다. 이는 전극들 사이에 중심 영역에서 두드러지게 진동하는 이온 구름을 생성한다. 실제로, 그것은 이온화 전극의 근처에 생성된 이온 구름이

T = G/(2U(t)) = G/(2μE(t)) 수학식(3)

인 시간(T)의 기간동안 간극의 중심 영역 내로 이동할 수 있다는 것을 의미한다. 이는 수학식(2)를 사용하여

T = G²/(2μV(t)) 수학식(4)

로 근사화될 수 있다.

따라서, 간극의 중심 영역 내에서 진동하는 이온 구름의 조건을 만족시키기 위해, 전체 사이클을 완료하기 위해 인가된 이온화 전압(f)의 주파수는

f = ½ T = U(t)/G = (μV(t))/G² 수학식(5)

이어야 한다.

수학식(5)는 더 높은 인가 전압을 갖는 최대 이온화 셀 효율을 제공하기 위해서는 주파수를 상승시켜야 된다는 것을 보여준다. 또한, 이온 이동성이 기체 조성, 온도 및 압력에 매우 의존한다는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 더 높은 이온 이동성의 조건 하에서는, 인가된 전압의 주파수도 상승되어야 한다. 그리고, 지나치게 높은 주파수를 사용할 필요성을 피하기 위해, 전극 사이의 간극도 증가될 수 있다.

예컨대, 정상 대기 상태에서 공기 내에 평균 이온 이동성은 μ = 1.5 × 10^-4 m²/V*s 에 가깝고, 예리한 포인트에 대한 평균 코로나 개시 전압은 약 Vo = 4000 V이고, 따라서 인가 전압은 약 V = 6000V 이어야 하고, 이온화 셀의 전극들 사이의 간극은 G = 1.5×10^-2m 일 수 있다. 수학식(5)를 적용하면 대기압 상태에서 예시적인 공기 이온화 셀에 대한 최적 주파수는 f = 4 kHz 이다.

코로나 전극 사이의 간극의 중심 영역 내에서 진동하는 이온 구름에 대해, 반대 극성의 전극 쪽으로의 이동에 기인한 이온 손실은 감소될 것이다. 또한, 이런 이온 구름은 이온화 전기장으로부터 멀리 지향 이동되지 않는 대신 중심 영역 주변에서 진동하고, 그래서 대전체의 정전기장은 아주 효율적인 정전 중화를 제공하도록 이온화 셀의 코로나 간극으로부터 이온을 용이하게 획득할 수 있고, 이는 상대적으로 낮은 강도의 정전기장에 의해 이온을 대전체 쪽으로 이동시키도록 달성될 수 있다. 이런 방식에서, 이온 중화는 간극에 아주 가깝게 위치된 매우 낮은 레벨의 체류 전하에 의해 대전체를 방전할 수 있다.

많은 경우에, 대전체는 이온화 셀로부터 짧은 거리에 배치될 수 없다. 이온화 셀로부터 더 긴 거리에 걸쳐 이온을 공급하기 위해, 셀은 공기 또는 기체 이동 장치의 근처에 배치될 수 있다. 따라서, 이온화 셀은 팬(9, 9a)과 같은 기체 이동 장치로부터 하류 또는 상류에 배치될 수 있고, 이온화 셀은 공기 또는 기체 유동에 대해 공기 역학적으로 "투과성"으로 만들어지거나 구성될 수 있다. 따라서, 전극 사이의 간극의 중심 영역에서 진동하는 이온 구름은 공기 또는 기체 스팀 내에서 쉽게 이동될 수 있고, 대전체까지 더 큰 거리에 걸쳐 제공된다. 결과적으로, 비교적 느린 기체 기류 및 작은 기체 소모에 의해, 이온화 셀과 대전체 사이에 큰 거리에 걸쳐 효과적인 전하 중화가 달성될 수 있다.

이온화 셀에 인가된 교번 전압에 대해, 고전압 공급원(10)과 이온화 전극(2) 사이에 용량 결합(12, capacitive coupling)이 사용될 수 있다. 접지된 카운터 전극에 의해 이온화 전극에 용량 결합된 종래의 고전압의 선 주파수 공급원(50~60 Hz)은 전기적으로 균형 잡힌 이온 유동을 제공할 수 없는 대신, 양이온 및 음이온의 다른 이동성에 부분적으로 기인한 상당한 양의 극성 오프셋을 갖는 출력 이온을 생성한다.

반대로, 본 발명에 따라 코로나 전극 사이에 중심 영역 내에서 연속적으로 진동하고, 이온화 전극(2)에 대한 용량 결합을 포함하는 이온 구름은 이온 자체 균형을 제공한다. 구체적으로, 무슨 이유로 진동하는 이온 구름 내에 하나의 극성의 여분 수의 이온이 축적되면, Vo를 유지하기 위해 필요한 시간 변화 고주파수 전압과 바이어스 오프셋의 조합된 값을 변경함으로써 구름 내에 이온 균형을 복구시키는 용량 결합(12)을 통해 바이어스 전압 오프셋을 정하도록 이온화 전극 상에 축적될 수 있다. 전술한 바와 같이, 카운터 전극(3)은 전류 또는 전압 감지 회로(13)에 의해 접지에 접지 또는 연결될 수 있다.

따라서, 본 발명의 방법 및 장치는 이온이 공기 또는 다른 기체의 유동 기류 또는 낮은 정전기장을 통해 대전체쪽으로 효과적으로 획득 및 이동될 수 있는 이온화 셀의 중심 영역 내에 균형 잡힌 양이온 및 음이온의 진동하는 구름을 확립한다.

Claims

간극을 가로질러 이격된 한 쌍의 전극을 포함하는 모듈 내의 기체에 이온을 생성시키기 위한 방법이며,

전극 사이의 간극 내에 양이온 및 음이온을 생성시키기 위해 전극에 교번 이온화 전압을 인가하는 단계와,

간극 내에서 양이온 및 음이온을 중심에 집중되도록 확립하기 위해 교번 이온화 전압의 주파수를 선택하는 단계를 포함하는 방법.
간극을 가로질러 이격된 한 쌍의 전극을 포함하는 모듈 내의 기체에 이온을 생성시키기 위한 방법이며,

전극 사이의 간극 내에 양이온 및 음이온을 생성시키기 위해 전극에 교번 이온화 전압을 인가하는 단계와,

간극 내에서 양이온 및 음이온을 중심에 집중되도록 확립하기 위해 교번 이온화 전압의 주파수를 선택하는 단계를 포함하고,

이온화 전압의 주파수를 정하기 위해 생성된 이온의 이동성을 고려하여

μ*V(t)/G²

으로써 이온화 전압의 진폭을 선택하는 단계를 포함하며,

여기서, μ는 이온 이동성이며, V(t)는 이온화 전압의 진폭이고, G는 전극 사이에 간극의 치수인 방법.
간극을 가로질러 이격된 한 쌍의 전극을 포함하는 모듈 내의 기체에 이온을 생성시키기 위한 방법이며,

전극 사이의 간극 내에 양이온 및 음이온을 생성시키기 위해 전극에 교번 이온화 전압을 인가하는 단계와,

간극 내에서 양이온 및 음이온을 중심에 집중되도록 확립하기 위해 교번 이온화 전압의 주파수를 선택하는 단계를 포함하고,

간극 내에 생성된 이온의 체류 시간을 정하기 위해

f = ½ T

로써 이온화 전압의 주파수를 선택하는 단계를 포함하며,

여기서, f는 주파수이고, T는 이온 체류 시간인 방법.
제1항에 있어서, 간극 내에서부터 생성된 이온을 선택적으로 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
제4항에 있어서, 유동 기체 내에 간극 내에서부터 생성된 이온을 이송하기 위해 간극을 통해 유동 기체를 도입하는 단계를 포함하는 방법.
제4항에 있어서, 간극 근처에 배치된 대전체의 정전기장에 반응하여 간극 내에서부터 생성된 이온을 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 교번 이온화 전압은 간극 내 양이온 및 음이온의 생성을 자체적으로 균형 유지하기 위해 한 쌍의 전극 중 하나 이상에 용량 결합되는 방법.
제5항에 있어서, 방해받지 않는 유동으로 간극을 통해 기체를 통과시키는 단계를 포함하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 간극은 유동 기체를 방해받지 않게 통과시키도록 공기 역학적으로 구성된 방법.
기체 내에 양이온과 음이온의 공급을 생성시키기 위한 장치이며,

선택된 치수의 간극을 가로질러 이격된 한 쌍의 전극을 포함하는 모듈과,

간극 내에서 중심에 집중된 양이온 및 음이온을 생성시키도록 선택된 주파수에서 교번하는 극성의 시간 변화 전압을 제공하기 위해 한 쌍의 전극에 결합된 교번 이온화 전압 공급원을 포함하는 장치.
기체 내에 양이온과 음이온의 공급을 생성시키기 위한 장치이며,

선택된 치수의 간극을 가로질러 이격된 한 쌍의 전극을 포함하는 모듈과,

간극 내에서 중심에 집중된 양이온 및 음이온을 생성시키도록 선택된 주파수에서 교번하는 극성의 시간 변화 전압을 제공하기 위해 한 쌍의 전극에 결합된 교번 이온화 전압 공급원을 포함하고,

상기 주파수는

μ*V(t)/G²

으로써 선택되며,

여기서, μ는 기체 내의 이온 이동성이며, V(t)는 시간 변화 이온화 전압의 진폭이고, G는 전극 사이에 간극의 치수인 장치.
기체 내에 양이온과 음이온의 공급을 생성시키기 위한 장치이며,

선택된 치수의 간극을 가로질러 이격된 한 쌍의 전극을 포함하는 모듈과,

간극 내에서 중심에 집중된 양이온 및 음이온을 생성시키도록 선택된 주파수에서 교번하는 극성의 시간 변화 전압을 제공하기 위해 한 쌍의 전극에 결합된 교번 이온화 전압 공급원을 포함하고,

상기 공급원은

f = ½ T

로써 간극 내에 생성된 이온의 체류 시간을 정하기 위한 주파수에서 교번 이온화 전압을 공급하고,

여기서, f는 주파수이고, T는 체류 시간인 장치.
제10항에 있어서,

간극 내에서부터 생성된 이온을 이송하기 위한 유동 기체의 공급원을 포함하는 장치.
제13항에 있어서,

상기 유동 기체는 공기이고,

공기의 유동 기류 내에 간극 내에서부터 생성된 이온을 이송하기 위해 간극에 대해 배치된 팬을 포함하는 장치.
제10항에 있어서,

상기 간극은 대전체의 정전기장에 반응하여 간극 내에서부터 생성된 이온을 이동시키도록 대전체에 가깝게 배치된 장치.
제10항에 있어서,

간극 내에 양이온 및 음이온의 생성을 자체적으로 균형 잡기 위해 전극에 대해 교번하는 극성의 시간 변화 전압을 공급하기 위해 한 쌍의 전극 중 하나 이상과 교번 이온화 전압 공급원 사이에 용량 결합을 포함하는 장치.
제10항에 있어서, 상기 간극은 공기 역학적으로 유동 기체를 방해받지 않게 통과시키도록 구성된 장치.
양이온 및 음이온을 생성시키기 위한 장치이며,

간극을 형성하기 위한 전극 수단과,

생성된 이온이 간극 내에서 중심에 집중되어 유지되도록 선택된 주파수에서 교번 이온화 전압을 제공하도록 전극 수단에 결합된 공급 수단을 포함하는 장치.
양이온 및 음이온을 생성시키기 위한 장치이며,

간극을 형성하기 위한 전극 수단과,

생성된 이온이 간극 내에서 중심에 집중되어 유지되도록 선택된 주파수에서 교번 이온화 전압을 제공하도록 전극 수단에 결합된 공급 수단을 포함하고,

상기 주파수는

μ*V(t)/G²

으로써 선택되며,

여기서, μ는 이온 이동성이며, V(t)는 이온화 전압이고, G는 간극의 치수인 장치.
제18항에 있어서, 상기 공급 수단은 전극 수단에 용량 결합되는 장치.
제18항에 있어서, 생성된 이온이 간극 내에서부터 선택적으로 이송되는 장 치.
제21항에 있어서, 생성된 이온은 간극 근처에 배치된 정전기장에 반응하여 이송되는 장치.
제21항에 있어서, 유동 기체 내에 간극 내에서부터 생성된 이온을 이송하기 위해 간극을 통해 기체를 유동시키기 위한 수단을 포함하는 장치.