1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是針對(duì)清潔具有支撐于氣流內(nèi)的用于氣流的電離的絲狀電離電極的類(lèi)型的離子風(fēng)機(jī)的改善。因此，本發(fā)明的一般目標(biāo)是提供此特性的新穎系統(tǒng)、方法和設(shè)備。

2.

背景技術(shù)：

靜電荷中和器通常在施加到銳利尖端的電極或絲/細(xì)絲狀電極的高電離電壓上操作。理想地，這種中和器的操作應(yīng)產(chǎn)生正離子和負(fù)離子的電平衡量的移動(dòng)空氣流，可將所述移動(dòng)空氣流被引向具有不合需要的待中和的靜電荷的鄰近物件。

以上指出的類(lèi)型的電暈放電電離器包括離子風(fēng)機(jī)。這些當(dāng)中的一些實(shí)例包括由或已由加利福尼亞州(郵政編號(hào)94502)阿拉米達(dá)市的北環(huán)路1750號(hào)(1750North Loop Road,Alameda,CA 94502)的Simco-Ion公司提供的以下產(chǎn)品：minION2小型離子風(fēng)機(jī)(minION2Compact Ionizing Blower)；臺(tái)式風(fēng)機(jī)型號(hào)6432e(Bench top Blower Model 6432e)；離子風(fēng)機(jī)型號(hào)6422e(Ionizing Blower Model 6422e)；目標(biāo)離子化風(fēng)機(jī)型號(hào)6202e(Ionizing Target Blower Model 6202e)；離子風(fēng)機(jī)型號(hào)5822i(Ionizing Blower Model 5822i)；微絲流線型桿電離器型號(hào)5710(μWire AeroIonizer Model 5710)。這些產(chǎn)品中的至少一些為以下專(zhuān)利的主題：(1)于2007年5月1日發(fā)布的題為“空氣電離組件和方法(Air Ionization Module And Method)”的美國(guó)專(zhuān)利第7,212,393號(hào)；和(2)于2008年8月5日發(fā)布的題為“自清潔電離系統(tǒng)(Self-Cleaning Ionization System)”的美國(guó)專(zhuān)利第7,408,759號(hào)。這些美國(guó)專(zhuān)利在此被以引用的方式全部并入。

已知以上論述的類(lèi)型的電暈電離器的離子產(chǎn)生效率由于與在電極尖端和電極絲處存在的高電壓和高電流密度的使用相關(guān)聯(lián)的不利效應(yīng)而隨時(shí)間降級(jí)。舉例來(lái)說(shuō)，在電極表面上的累積的銹蝕、氧化膜和/或顆粒污染是高電壓電暈放電的直接結(jié)果。因包括以下事實(shí)的許多原因，離子產(chǎn)生與此類(lèi)污染物副產(chǎn)物的累積反向相關(guān)：這些副產(chǎn)物使由普通材料形成的電極絕緣。隨著離子產(chǎn)生減少，目標(biāo)對(duì)象放電時(shí)間增加，直到降級(jí)的電極甚至不能用作實(shí)際物。并且，被污染的電極傾向于產(chǎn)生在一些應(yīng)用中不可接受的臭氧和氧化氮。由于目前不存在電極單獨(dú)可被替換的系統(tǒng)，因此替換降級(jí)的電極必定包括替換仍然有效地操作的其他風(fēng)機(jī)組件。這是不必要的浪費(fèi)且價(jià)格貴。雖然鈦或硅電極的使用可減小如上論述的電極腐蝕/降級(jí)，但特殊的電極價(jià)格昂貴，不能使用在所有的應(yīng)用中，且甚至其隨著時(shí)間而降級(jí)。因此，腐蝕的電極的替換(有時(shí)在復(fù)雜的安裝中)依然不能避免、僅可管理的頻繁且昂貴的維護(hù)要求。

減少以上論述的維護(hù)的一個(gè)努力涉及周期性地清潔離子風(fēng)機(jī)中的電離電極。此方法的限制在于，在可能發(fā)生發(fā)射極清潔時(shí)，必須中斷正常的電離操作。結(jié)果，僅周期性地或相對(duì)不頻繁地執(zhí)行發(fā)射極清潔。自然地，這意味著電離電極幾乎從未按峰值效率操作。此外，污染物累積和/或氧化膜可能且確實(shí)發(fā)展到其難以或不可能用已知的摩擦/物理方法/系統(tǒng)清潔的程度。

因此，電離電極壽命、清潔度、維護(hù)和/或替換的改善持續(xù)為合乎需要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)形式中，本發(fā)明滿(mǎn)足以上敘述的需求，且通過(guò)給氣體電離器提供用于將未電離的氣流轉(zhuǎn)換成電離氣流的至少一個(gè)可清潔的電離絲狀電極來(lái)克服相關(guān)技術(shù)的以上敘述的和其他的不足。可連續(xù)且同時(shí)地運(yùn)行電離和清潔。所述電離器可具有殼體，所述殼體具有入口、出口和在入口和出口之間的通道，所述電離氣流和所述未電離的氣流中的至少一者可流過(guò)所述通道。所述電離絲狀電極可至少部分安置于所述通道內(nèi)且相對(duì)于所述通道靜止，且可響應(yīng)于電離信號(hào)的提供產(chǎn)生電荷載流子以由此將所述未電離的氣流轉(zhuǎn)換成所述電離氣流。自然地，所述電離絲將具有作為被用作電離電極的自然結(jié)果的隨時(shí)間過(guò)去而形成污染物副產(chǎn)物層的表面。

所述電離器還可包括框架，所述框架至少部分安置于所述通道內(nèi)，以使得所述電離氣流和所述未電離的氣流中的至少一者流過(guò)它。所述框架可具有多個(gè)支撐/清潔元件，用于在至少大體垂直于所述未電離的氣流的配置中支撐所述至少一個(gè)電離絲。另外，所述框架可被安裝成使得所述支撐元件響應(yīng)于所述框架和所述電離絲中的至少一個(gè)相對(duì)于彼此的旋轉(zhuǎn)從所述電離絲的表面清潔掉污染物副產(chǎn)物的絕緣層。在各種優(yōu)選實(shí)施例中，這種旋轉(zhuǎn)可為連續(xù)的或周期性的，且基于一個(gè)或多個(gè)所需要的因素(例如，使用時(shí)間、電離氣流的離子平衡和/或電離絲的某一質(zhì)量或其他參數(shù))，這種旋轉(zhuǎn)可為用戶(hù)發(fā)起的或自動(dòng)化的。

在一些實(shí)施例中，支撐元件可在框架的旋轉(zhuǎn)期間和在電離絲響應(yīng)于電離信號(hào)的提供產(chǎn)生電荷載流子時(shí)從電離絲的表面清潔掉污染物副產(chǎn)物層。這可連續(xù)地或周期性地發(fā)生。另外，副產(chǎn)物層可為絕緣的，且支撐元件可相互電絕緣。如果是這樣，那么可通過(guò)在框架的旋轉(zhuǎn)期間和對(duì)電離絲提供電離信號(hào)期間在電絕緣的支撐元件與電離絲之間的微放電從電離絲的表面清潔掉污染物副產(chǎn)物的絕緣層。

可對(duì)具有用于彈性支撐至少一個(gè)電離絲的框架的類(lèi)型的氣體電離設(shè)備執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的清潔方法，所述至少一個(gè)電離絲響應(yīng)于對(duì)電離絲提供電離信號(hào)產(chǎn)生電荷載流子和污染物副產(chǎn)物的絕緣層。此類(lèi)方法可包括對(duì)電離絲提供電離信號(hào)以由此產(chǎn)生電荷載流子，和相對(duì)于電離絲旋轉(zhuǎn)框架以由此從電離絲清潔掉污染物副產(chǎn)物的絕緣層。在優(yōu)選方法中，旋轉(zhuǎn)的步驟可包括相對(duì)于電離絲連續(xù)旋轉(zhuǎn)框架大于180度，以由此從電離絲清潔掉污染物副產(chǎn)物。在其他優(yōu)選方法中，將電離信號(hào)提供到電離絲的步驟連續(xù)地在電離絲上產(chǎn)生污染物副產(chǎn)物的累積絕緣層，所述旋轉(zhuǎn)步驟進(jìn)一步包括相對(duì)于電離絲連續(xù)旋轉(zhuǎn)框架，且所述旋轉(zhuǎn)步驟通過(guò)在框架的旋轉(zhuǎn)期間和對(duì)電離絲提供電離信號(hào)期間在框架與電離絲之間的微放電連續(xù)清潔掉污染物副產(chǎn)物絕緣層。

自然地，本發(fā)明的以上描述的方法特別好地適宜于供本發(fā)明的上述設(shè)備使用。類(lèi)似地，本發(fā)明的設(shè)備將良好地適合于執(zhí)行以上描述的本發(fā)明方法。

從以下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，從權(quán)利要求書(shū)，且從附圖，本發(fā)明的眾多其他優(yōu)勢(shì)和特征將對(duì)所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

以下將參看附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中相似數(shù)字表示相似步驟和/或結(jié)構(gòu)，且其中：

圖1A到圖1C分別是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的氣體電離設(shè)備的部分側(cè)視圖、主視圖和立體圖；

圖2A到圖2C分別是根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的氣體電離設(shè)備的部分側(cè)視圖、主視圖和立體圖；

圖3A到圖3C分別是根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例的氣體電離設(shè)備的部分側(cè)視圖、主視圖和立體圖；

圖4A和圖4B分別是根據(jù)本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例的氣體電離設(shè)備的部分主視圖和側(cè)視圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的第五優(yōu)選實(shí)施例的氣體電離設(shè)備的部分示意性側(cè)視圖；

圖6是示出在常規(guī)氣體電離器的延長(zhǎng)的使用周期期間發(fā)生的放電時(shí)間變化的圖表；

圖7是示出在常規(guī)氣體電離器的延長(zhǎng)的使用周期期間發(fā)生的電離氣流平衡變化的圖表；以及

圖8是示出在使用和不使用本發(fā)明的情況下在延長(zhǎng)的使用周期期間發(fā)生的放電時(shí)間變化的圖表。

具體實(shí)施方式

聯(lián)合參看圖1A到圖1C，第一優(yōu)選的氣體電離風(fēng)機(jī)10示出在部分側(cè)視圖、主視圖和立體圖中。如所展示的，電離器10可包括至少一個(gè)可清潔的電離絲狀電極20，用于將未電離的氣流在它沿下游方向流動(dòng)時(shí)將其轉(zhuǎn)換成電離氣流。所述電離器可具有殼體30(部分示出為損壞的表面，且包括U形支架)，所述殼體具有入口、出口和在入口和出口之間的通道(未展示)，所述電離氣流和所述未電離的氣流中的至少一者可流過(guò)所述通道。殼體30可以是被并入的專(zhuān)利所展示和所描述的類(lèi)型，和/或是以下關(guān)于圖4B和圖5所展示和所描述的類(lèi)型。電離絲20可至少部分安置于所述通道內(nèi)，且可響應(yīng)于電離信號(hào)的提供而產(chǎn)生電荷載流子以由此將未電離的氣流轉(zhuǎn)換成電離氣流。如通常情況下，作為被用作高壓電暈電離器的自然結(jié)果，電離絲將具有隨著時(shí)間過(guò)去而形成污染物副產(chǎn)物(銹蝕)的表面。

電離器10也可包括框架12，所述框架12可呈廣泛的多種物理配置中的任一種且優(yōu)選地由例如ABS塑料、陶瓷、膠木等的隔離/絕緣材料整體模制而成。框架12優(yōu)選地包括大體圓形外環(huán)14、一個(gè)或多個(gè)剛性輪輻(或替代地，平葉片)16和限定旋轉(zhuǎn)軸的中心軸18，所述旋轉(zhuǎn)軸至少部分垂直于含有絲狀電離體的平面且與氣流的下游方向?qū)R。當(dāng)將框架12安置于根據(jù)本發(fā)明的殼體通道內(nèi)時(shí)，軸18優(yōu)選地至少大體與通道同軸?？蚣?2優(yōu)選地至少部分安置于殼體通道內(nèi)，以使得電離氣流和未電離的氣流中的至少一者流過(guò)由框架限定的開(kāi)放空間。如同本文中所展示和描述的其他實(shí)施例，框架12優(yōu)選地與機(jī)動(dòng)化的風(fēng)機(jī)扇(此圖中未展示)軸向?qū)?zhǔn)，所述機(jī)動(dòng)化的風(fēng)機(jī)扇的外徑優(yōu)選地至少大體等于環(huán)14的外徑。將了解，此風(fēng)機(jī)扇可按普通技術(shù)人員的需要定位于框架12的上游或下游。

在圖2A到圖2C和圖4A到圖4B中展示的最優(yōu)選的環(huán)/葉片形式中，框架12'和框架12”'包括用于將電離氣流更有效率地傳遞到作為目標(biāo)的中和物件/區(qū)域的電離空氣/氣體流動(dòng)準(zhǔn)直儀。這是因?yàn)闇?zhǔn)直儀框架的多個(gè)葉片16'減少了從旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉片(例如，風(fēng)扇葉片62)發(fā)出的空氣流中固有的螺旋渦流。減少渦流接著又減少了當(dāng)電離流從離子風(fēng)機(jī)行進(jìn)到目標(biāo)時(shí)的離子再組合損失。已以經(jīng)驗(yàn)的方式確定的是，具有六到八個(gè)準(zhǔn)直儀葉片16'的框架提供在本發(fā)明的電離器中的充分準(zhǔn)直。已確定，可以使用在電離絲狀電極上游或下游的準(zhǔn)直儀達(dá)成有效的準(zhǔn)直。

框架12可具有多個(gè)支撐元件28，用于在至少大體垂直于軸18和電離氣流的回路的配置中支撐電離絲20。這種支撐構(gòu)件28優(yōu)選地呈以下形式：對(duì)稱(chēng)性地且固定地附接在環(huán)14周?chē)亩鄠€(gè)(優(yōu)選地，四個(gè)到八個(gè))彎曲的/弧形的絲鉤/絲導(dǎo)件(例如，U形或V形)。當(dāng)?shù)挚吭?8彈性地張緊時(shí)，電離電暈絲20優(yōu)選地被配置為約3英寸到約6英寸的且張緊的相對(duì)大直徑的開(kāi)放回路發(fā)射極。電離電暈絲20可從廣泛的多種已知材料(例如，100微米拋光的鎢絲、100微米鈦絲或100微米不銹鋼絲)中的任何一種或多種制造。然而，這些絲的直徑可在約20微米到約150微米的范圍中，且其優(yōu)選地在約60微米到約100微米之間。另外，也可使用類(lèi)似強(qiáng)度的、柔性的和抗氧化性的任何絲材料。

如所展示的，電暈細(xì)絲20可終止于第一端22和第二端24處，且可由設(shè)置于端部22和24與殼體30之間的一個(gè)或多個(gè)彈簧32和34張緊(在約10克與約100克的范圍內(nèi))。另外，在殼體30與所述絲端部中的至少一個(gè)之間可(選擇地)使用至少一個(gè)可調(diào)整的張緊元件，以使得可將電離絲的張緊力調(diào)整到所需要的量(例如，在約40克與約60克之間的任何量)。端部22和24可包括環(huán)圈、帶孔的終端元件，或準(zhǔn)許端部快速地與彈簧32和/或34結(jié)合/與彈簧32和/或34脫離的任何其他功能上等效的結(jié)構(gòu)，彈簧32和/或34又與設(shè)備殼體的所需要的部分結(jié)合。不管是否可調(diào)整，此配置提供當(dāng)絲20最終到達(dá)它的使用壽命的末期時(shí)對(duì)其簡(jiǎn)單且快速的替換。

支撐導(dǎo)件/元件28可以是至少大體剛性且以例如不銹鋼(其他抗氧化金屬和金屬合金)、傳導(dǎo)性陶瓷、電介質(zhì)、傳導(dǎo)性塑料和/或半導(dǎo)體的廣泛的各種已知材料中的任何一種或多種制造。優(yōu)選的材料優(yōu)選地比使用的電離細(xì)絲材料軟，以使得兩個(gè)元件之間的摩擦力不過(guò)早地使相對(duì)纖弱的電離細(xì)絲過(guò)快地磨損。如果支撐導(dǎo)件28是用傳導(dǎo)性或半導(dǎo)性材料制造，那么電離系統(tǒng)可避免可能另外在絲20與支撐元件28之間的接觸點(diǎn)處發(fā)生的集中勢(shì)壘放電。由本文中論述的優(yōu)選實(shí)施例提供的兩個(gè)值得注意的改善(與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比)為：(1)因本發(fā)明所致的最小絲接觸點(diǎn)和優(yōu)選的最小使用接觸所述絲的絕緣材料而使由勢(shì)壘放電產(chǎn)生的污染物被最小化，和(2)通過(guò)支撐件28與絲20之間的摩擦從電離絲被清潔掉的污染物副產(chǎn)物在一個(gè)位置(在所述絲的兩端附近)處被釋放，且這準(zhǔn)許它們的捕獲和遠(yuǎn)處棄置(例如，用局部化的真空和/或過(guò)濾器布置)。

當(dāng)使用半導(dǎo)性且尤其傳導(dǎo)性支撐元件時(shí)，由于微放電實(shí)現(xiàn)了電離絲的靜電清潔，且這獨(dú)立于和附加于也在本文中所描述的物理清潔。在此情況下，支撐件優(yōu)選地彼此靜電隔離/絕緣且與框架的其余物靜電隔離/絕緣。這發(fā)生是因?yàn)樵陔婋x絲產(chǎn)生電荷載流子期間，污染物副產(chǎn)物的絕緣層連續(xù)地累積。隨著這種堆積使傳導(dǎo)性支撐件不再與電離絲電連通/電接觸。取而代之，它們與絲形成電容器，其中污染物層為電介質(zhì)。當(dāng)條件(例如，電離絲上的電壓增大)變得正確時(shí)，電介質(zhì)擊穿引起支撐件與絲之間的微放電，且這破壞了放電點(diǎn)處的絕緣污染物層。伴隨著高電壓和頻率AC電離電壓且伴隨著框架的慢旋轉(zhuǎn)速度(例如，1轉(zhuǎn)/分)，此效應(yīng)可一秒鐘發(fā)生數(shù)千次。所述效應(yīng)由于使用多個(gè)支撐件被進(jìn)一步增強(qiáng)，多個(gè)支撐件中的每一個(gè)可具有多個(gè)接觸點(diǎn)(在圖1A到圖1C的配置中，存在具有10個(gè)接觸點(diǎn)的六個(gè)支撐件)。如果支撐件包括絲剛毛，那么所述效應(yīng)可甚至被進(jìn)一步擴(kuò)增，這是由于接觸的剛毛中的每一個(gè)可提供微放電。凈效應(yīng)將通過(guò)微放電連續(xù)地(雖然可將此效應(yīng)視為離散的，但它在框架的單個(gè)繞轉(zhuǎn)期間如此經(jīng)常地發(fā)生，使得其——對(duì)于實(shí)際用途來(lái)說(shuō)——連續(xù)，且因此在本文中描述為連續(xù))從電離絲的表面清潔掉污染物副產(chǎn)物層。因?yàn)楦鞣N污染物層(例如，氧化鎢)單獨(dú)用物理方式不能被有效地清潔，所以這特別有利。這是因?yàn)榕c電離絲自身相比，污染物層相對(duì)不易損毀，并且試圖通過(guò)以物理方式抵靠此類(lèi)絕緣層(依賴(lài)于摩擦力)來(lái)將其刮掉將會(huì)由于絲自身的磨損而從根本上縮短電離絲的壽命。因此，本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施例由于相對(duì)溫和的物理接觸方式與微放電的非物理/電的方式的恒定組合而將電離絲保持于幾乎理想的條件下。

作為可選特征，多個(gè)支撐/清潔元件28中的至少一個(gè)可包括可調(diào)整的且彈性張緊的元件，以使得電離絲的張緊可被調(diào)整到所需要的等級(jí)。確切地說(shuō)，這種可調(diào)整地張緊電暈絲的構(gòu)件20可包括安裝于電離絲的至少一端與安裝到殼體的螺紋螺釘之間的盤(pán)簧，以使得彈簧可通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺釘而偏置。這也準(zhǔn)許電離絲的相對(duì)快速且簡(jiǎn)單的移除和替換。

由于電離絲發(fā)射極20懸掛于支撐元件28上，因此其環(huán)圈的大小和位置取決于支撐元件28的位置和配置。因此，元件28優(yōu)選地被配置成使得絲20的平均絲環(huán)圈直徑為De＝(Dmax+Dmin)/2，因此絲20位于來(lái)自風(fēng)機(jī)扇的最大空氣速度點(diǎn)處。這提供最佳的電離單元效率和到帶電物件的最快的離子傳遞。如果環(huán)14的直徑等于Dc且其接近于風(fēng)機(jī)扇的直徑，那么可將此條件表示為平均絲環(huán)圈直徑與環(huán)直徑的比率(De/Dc)。以上指出的各種參數(shù)優(yōu)選地被選擇為使得此比率在約0.5與約0.9之間。最優(yōu)選地，此比率應(yīng)在約0.6與約0.8之間。

另外，框架12優(yōu)選地安裝到殼體，以使得支撐元件28響應(yīng)于框架12和電離絲20中的至少一者相對(duì)于彼此的移動(dòng)而從電離絲20的表面清潔掉積累的污染物副產(chǎn)物(銹蝕)。如在圖1A到圖1C中所展示的，電離絲20可相對(duì)于殼體30保持靜止，且框架12可相對(duì)于絲20旋轉(zhuǎn)。然而，這在普通技術(shù)人員的技能內(nèi)：修改此優(yōu)選實(shí)施例以使得框架12保持靜止且電離絲20可移動(dòng)。

在本文中論述的各種優(yōu)選實(shí)施例中，基于一個(gè)或多個(gè)所需要的因素(例如，使用時(shí)間、電離氣流的離子平衡和/或電離絲的某一質(zhì)量)，這種旋轉(zhuǎn)可以是用戶(hù)發(fā)起的或是自動(dòng)化的。另外，如果需要，旋轉(zhuǎn)清潔可連續(xù)地(從而幾乎完全避免污染物積累)、周期性地、在起動(dòng)時(shí)和/或在需要的特定的任何時(shí)間發(fā)生。在除塵室環(huán)境中，當(dāng)風(fēng)機(jī)扇被“關(guān)斷”或正以低速運(yùn)轉(zhuǎn)以防止來(lái)自電離單元的清潔產(chǎn)物(堆積的污染物)消散到電荷中和的目標(biāo)時(shí)，優(yōu)選地按周期性安排執(zhí)行自動(dòng)清潔?？蚣?2的旋轉(zhuǎn)可為單向或雙向的，且可使用任何所需要的旋轉(zhuǎn)量，包括小于360度、360度或大于360度的任何量。在至少180度的任一方向上的旋轉(zhuǎn)是比已在現(xiàn)有技術(shù)中所建議或教示的更多的旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上，認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)只教示了當(dāng)沒(méi)有電離信號(hào)施加到絲時(shí)的小程度的絲旋轉(zhuǎn)。因此，完全未教示框架相對(duì)于靜止區(qū)域的旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)也未教示在將電離信號(hào)施加到絲狀電極時(shí)的任一(任何)元件的旋轉(zhuǎn)?？蚣?2的旋轉(zhuǎn)可手動(dòng)地執(zhí)行或由小的伺服電機(jī)(未展示)自動(dòng)地執(zhí)行。為了容易手動(dòng)旋轉(zhuǎn)框架，框架的至少一側(cè)可選擇地包括旋鈕、把手、凹口或功能上等效的結(jié)構(gòu)(其中無(wú)一者在本文中被展示)，以用于在旋轉(zhuǎn)期間用戶(hù)握緊。如本文中所指出，只要將電離信號(hào)提供到正被清潔的靜止電離絲，最優(yōu)選的框架旋轉(zhuǎn)是單向、慢速且連續(xù)的。

由于支撐鉤/導(dǎo)件28充當(dāng)支撐和清潔元件，因此導(dǎo)件28在框架12的旋轉(zhuǎn)期間從彈性張緊的電離絲20的表面輕輕地磨掉/刮擦掉累積的污染物副產(chǎn)物/銹蝕。所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將了解，這種用于支撐/清潔的構(gòu)件可以與被并入到支撐元件28的一個(gè)或多個(gè)清潔刷(未展示)結(jié)合。將了解，可通過(guò)改變施加到電離絲20的絲張緊力來(lái)調(diào)整清潔操作(或清潔力)的強(qiáng)度。當(dāng)支撐元件28在一個(gè)方向上緩慢地移動(dòng)時(shí)，它們輸送/移動(dòng)累積的副產(chǎn)物污染物，直到其從電離絲20掉落。這種效果可用于(例如，在除塵室環(huán)境中)收集和移除來(lái)自氣流的流動(dòng)路徑的污染物。

現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖2A到圖2C，展示包括氣體電離設(shè)備10'的本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例。圖2A到圖2C中展示的氣體電離設(shè)備10'在結(jié)構(gòu)和功能上與以上關(guān)于圖1A到圖1C描述的設(shè)備10基本相同，且除了在其與設(shè)備10不同的范圍之外，將不重述其描述。

如圖2A到圖2C中所展示，框架12可包括徑向布置于環(huán)14內(nèi)的多個(gè)輪輻/平葉片16'。并且，支撐元件28'中的每一個(gè)可包括多線圈彈簧28'，其中電離絲20可被支撐于彈簧的鄰近線圈之間以在清潔期間提供與絲發(fā)射極20的最大接觸面積。通過(guò)這種用于支撐的彈簧型構(gòu)件，絲張緊力應(yīng)足夠允許電離絲將自身楔入彈簧的一對(duì)鄰近的線圈之間且朝向彈簧的內(nèi)側(cè)移動(dòng)。以此方式，由于與多線圈彈簧28'的雙重表面接觸，將清潔絲的兩側(cè)。所屬領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將了解，這種用于支撐/清潔的構(gòu)件可以與被并入到支撐元件28'的一個(gè)或多個(gè)清潔刷(未展示)結(jié)合。雖然支撐元件28'可對(duì)稱(chēng)性地且固定地附接于環(huán)14周?chē)?，但其?yōu)選地固定地附接到輪輻/葉片16'以相對(duì)于穿過(guò)其中的氣流將絲20置放于最佳位置中。

現(xiàn)將主要焦點(diǎn)轉(zhuǎn)到圖3A到圖3C，展示包括氣體電離設(shè)備40的本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例。圖3A到圖3C中所展示的設(shè)備40在結(jié)構(gòu)和功能上與以上關(guān)于圖1A到圖2C描述的設(shè)備10和10'基本相同，且除了在其與設(shè)備10和10'不同的范圍之外，將不重述其描述。

如在圖3A到圖3C中所展示，根據(jù)第三實(shí)施例的氣體電離設(shè)備可通過(guò)在單個(gè)框架的入口和出口兩側(cè)上支撐電離絲而包括單個(gè)風(fēng)機(jī)型電離器的雙倍電離容量。明確地說(shuō)，此實(shí)施例幾乎等同于圖1A到圖1C電離絲的實(shí)施例，除了用于支撐的角向偏移的第二構(gòu)件28在第一實(shí)施例的用于支撐的第一構(gòu)件28的對(duì)面固定地附接到框架12之外(角向偏移減小了各種支撐元件之間的電場(chǎng)交互)。因此，一組支撐元件28在面向殼體入口(此處未展示)的框架12的入口側(cè)彈性地張緊第一絲20，且另一組支撐元件28在面向殼體出口(本文中未展示)的框架12的出口側(cè)彈性地張緊第二絲20。以此方式，電離器的電離容量大大地增加，且支撐元件28將伴隨著框架12的單個(gè)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)同時(shí)從兩個(gè)電離絲20清潔掉污染物副產(chǎn)物。當(dāng)兩個(gè)絲20優(yōu)選地由單個(gè)電離電源供電時(shí)，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將了解，可替代地使用分開(kāi)的電源。另外，依據(jù)本文中的公開(kāi)內(nèi)容，將此實(shí)施例中的不同絲支撐布置進(jìn)行組合是在一般技能范圍內(nèi)。舉例來(lái)說(shuō)，使用框架輪輻14'將準(zhǔn)許在框架12'的一側(cè)上使用圖2A到圖2C的多線圈彈簧28'，同時(shí)也準(zhǔn)許在框架12'的相對(duì)側(cè)上使用圖1A到圖1C的鉤28。如果需要，可將第一和第二電離絲20配置成不同大小的環(huán)圈，以由此在流過(guò)其中的氣流的電離期間呈現(xiàn)不同的離子密度模式。

現(xiàn)將主要焦點(diǎn)轉(zhuǎn)到圖4A到圖4B，展示包括氣體電離設(shè)備50的本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例。由于設(shè)備50在結(jié)構(gòu)和功能上與以上關(guān)于圖1A到圖3C描述的設(shè)備10、10'和40實(shí)質(zhì)上相同，因此，除了在其與設(shè)備10、10'和40不同的范圍之外將不重述其描述。

圖4A展示本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)備50的變體，其中，一個(gè)盤(pán)簧54將電離絲20的一端彈性地附接和張緊到殼體連接器56。另外，電離絲20的另一端用并入其中的應(yīng)變儀(或其他常規(guī)等效的張力傳感器)附接到可調(diào)整的張緊元件58?？梢允窃?8的一部分的應(yīng)變儀可用以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的若干方面的條件。舉例來(lái)說(shuō)，由應(yīng)變儀檢測(cè)到的總的張緊力缺乏可指示絲20已破壞。類(lèi)似地，檢測(cè)到的張緊力減小可指示絲20已拉伸，或支撐元件28可能已變得彎曲。檢測(cè)到的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)張緊力也可表明電離絲20的表面上的摩擦狀況，例如，副產(chǎn)物污染物的累積，和/或絲20的腐蝕。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，絲20可通過(guò)元件54、56和58有利地電耦合到電離信號(hào)源(例如，常規(guī)的高壓電源——HVPS)。絲導(dǎo)件52幫助約束絲20的移動(dòng)，以用于絲20與元件54、56和58的更可靠的對(duì)準(zhǔn)/配合。

圖4A的實(shí)施例的更完整圖像展示于圖4B中。如此處所展示，設(shè)備50的殼體30優(yōu)選地包括氣流入口側(cè)(右邊)和氣流出口側(cè)(左邊)。有孔格柵64位于風(fēng)機(jī)入口側(cè)上，靠近且平行于電離絲20。有孔格柵64充當(dāng)護(hù)手裝置，且充當(dāng)電離絲20的參考電極。有孔格柵66位于殼體出口處下游。它用作保護(hù)屏，且用作電離氣流離子平衡傳感器。如所展示，優(yōu)選地用與軸桿18物理連通的小的、低功率的/低速的服務(wù)微電機(jī)(5伏DC)61實(shí)現(xiàn)框架12”'的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。電機(jī)18優(yōu)選地與入口防護(hù)格柵64的中心對(duì)準(zhǔn)。機(jī)動(dòng)化的風(fēng)機(jī)63設(shè)置于框架12”'的下游，且包括大體等于框架12”'的環(huán)14的直徑的風(fēng)扇62。

現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖5，展示包括氣體電離設(shè)備70的本發(fā)明的第五優(yōu)選實(shí)施例。由于設(shè)備70在結(jié)構(gòu)和功能上與以上關(guān)于圖1A到圖4B描述的設(shè)備10、10'、40和50基本相同，因此，除了在其與設(shè)備10、10'、40和50不同的范圍之外，將不重述其描述。

如圖5中所展示，氣體電離設(shè)備70與較早先論述的實(shí)施例不同之處在于：(1)添加另一傳感器/參考格柵65，(2)使用大體平坦的環(huán)14，(3)使用電機(jī)61'與輪軸18之間的可變機(jī)械連接，和(4)包括較大控制系統(tǒng)72和HVPS 74元件。HVPS 74可以是用于傳遞非常短持續(xù)時(shí)間的高壓脈沖的常規(guī)微脈沖電源，因?yàn)檫@種電源以引起最小的累積發(fā)射極堆積和臭氧/氧化氮產(chǎn)生而被熟知。舉例來(lái)說(shuō)，微脈沖電源可與由加利福尼亞州(郵政編號(hào)94502)阿拉米達(dá)市北環(huán)路1750號(hào)的Simco-Ion公司制造和銷(xiāo)售的目標(biāo)離子化風(fēng)機(jī)型號(hào)6202e(Ionizing Target Blower Model 6202e)使用的微脈沖電源相同或類(lèi)似。

本發(fā)明的初步測(cè)試(在距CPM 12”處且以高風(fēng)扇速度)展示其提供在范圍0.9-1.5秒中的放電時(shí)間，這對(duì)于在范圍(+/-)3–5伏中的“等靜態(tài)(isostat)”平衡模式被認(rèn)為是合理的。另外，如果電離系統(tǒng)在自平衡(“等靜態(tài)”)模式中操作，那么可實(shí)現(xiàn)在范圍+/-25伏(在一些情況下，+/-10伏)中的離子平衡。在此模式下，電離絲20和參考電極/格柵65都電容性地耦合到HVPS 74。為了更精確的離子平衡調(diào)整(例如，在約1伏與約3伏之間)，可使用有源離子平衡的閉合回路控制系統(tǒng)。在這種閉合回路控制系統(tǒng)中，電離信號(hào)源74、用于監(jiān)測(cè)電離氣流的至少一個(gè)傳感器66和控制系統(tǒng)72通信地耦合在一起，以使得控制系統(tǒng)72可至少部分響應(yīng)于監(jiān)測(cè)的電離氣流而改變提供到電離絲20的電離信號(hào)。

在使用中，所有以上公開(kāi)的實(shí)施例以基本上相同的優(yōu)選方式操作。開(kāi)始時(shí)，控制系統(tǒng)72可通過(guò)經(jīng)由應(yīng)變儀58采樣張緊力來(lái)針對(duì)靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)張緊力檢查電離絲20的狀態(tài)。靜態(tài)張緊力/摩擦指示絲20和彈簧54的狀況。如果絲張緊力正常，那么控制系統(tǒng)72可發(fā)動(dòng)電機(jī)61'以旋轉(zhuǎn)框架12/12'/12”/12”'，且繼續(xù)測(cè)量電離絲20的動(dòng)態(tài)張緊力/摩擦。此絲狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程可開(kāi)始或繼續(xù)絲20的清潔過(guò)程。

如果兩個(gè)張緊力都在可接受的范圍內(nèi)，那么系統(tǒng)可接通和監(jiān)測(cè)風(fēng)扇62。一旦風(fēng)扇62達(dá)到規(guī)定速度，那么系統(tǒng)可接通HVPS 74。然后，系統(tǒng)可檢查電離絲20與參考電極/柵格65之間的離子電流。同時(shí)，控制系統(tǒng)72可開(kāi)始監(jiān)測(cè)由傳感器66產(chǎn)生的離子平衡信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)72將接著在閉合回路模式中調(diào)整HVPS 74以提供所需的正離子和負(fù)離子電流(或放電時(shí)間)和預(yù)設(shè)定的離子平衡電壓。如果電離氣流的離子平衡在預(yù)定范圍以外，那么框架可相對(duì)于電離絲20自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，以由此從電離絲清潔掉污染物副產(chǎn)物。

在它們最一般的形式中，使用本發(fā)明的設(shè)備實(shí)施例的方法需要(1)將電離信號(hào)提供到電離絲以由此產(chǎn)生電荷載流子；和(2)相對(duì)于電離絲旋轉(zhuǎn)框架以由此從電離絲清潔掉污染物副產(chǎn)物的絕緣層。旋轉(zhuǎn)的步驟包括相對(duì)于電離絲連續(xù)地旋轉(zhuǎn)框架大于360度，以由此從電離絲清潔掉污染物副產(chǎn)物。

在更特定的使用方法中，將電離信號(hào)提供到電離絲的步驟連續(xù)地在電離絲上產(chǎn)生絕緣污染物副產(chǎn)物的累積層，所述旋轉(zhuǎn)步驟進(jìn)一步包括相對(duì)于電離絲連續(xù)旋轉(zhuǎn)框架，且所述旋轉(zhuǎn)步驟通過(guò)在框架的旋轉(zhuǎn)期間和在電離信號(hào)到電離絲的提供期間在框架與電離絲之間的微放電連續(xù)清潔掉絕緣污染物副產(chǎn)物層。

與在圖4A和圖4B中公開(kāi)的基本類(lèi)似的離子風(fēng)機(jī)性能測(cè)試結(jié)果展示于圖6、圖7和圖8中。測(cè)試設(shè)備包括電荷板監(jiān)測(cè)器(由紐約(郵政編號(hào)14094)洛克波特市胡桃街190號(hào)的“Trek Inc.”公司制造的型號(hào)156A)，所述電荷板監(jiān)測(cè)器位于遠(yuǎn)離正被測(cè)試的本發(fā)明的離子風(fēng)機(jī)6英寸距離處。圖6是示出在無(wú)清潔的電離絲風(fēng)機(jī)的延長(zhǎng)的使用周期期間發(fā)生的放電時(shí)間變化的圖表。如其中所展示的，離子風(fēng)機(jī)的性能在幾個(gè)月的過(guò)程中下降，如由以下事實(shí)所證明：花費(fèi)逐漸更長(zhǎng)的時(shí)間(約2.5倍長(zhǎng)的時(shí)間)來(lái)對(duì)電荷板監(jiān)測(cè)器上的受控制的正測(cè)試電荷和負(fù)測(cè)試電荷放電。如以上所論述，這至少大部分歸因于由在延長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi)使用的無(wú)清潔的電離絲上的碎屑和/或污染物的絕緣層的累積造成的逐漸減少的離子產(chǎn)生。

圖7是示出在與關(guān)于圖6論述的相同離子風(fēng)機(jī)的相同使用周期期間發(fā)生的電離氣流平衡變化的圖表(再次，不使用本發(fā)明的清潔方法)。如其中所展示的，在電離絲上累積的污染物顯著增大了平衡變化和偏移(高達(dá)-19伏)。

圖8是示出在使用和不使用本發(fā)明的清潔操作的情況下在本發(fā)明的設(shè)備的縮短的使用周期期間發(fā)生的放電時(shí)間變化的圖表。在整個(gè)測(cè)試周期期間，通過(guò)框架12的緩慢連續(xù)旋轉(zhuǎn)(約1轉(zhuǎn)/分)進(jìn)行清潔操作，且清潔和電離同時(shí)進(jìn)行。如在圖8中清晰地展示，當(dāng)使用本發(fā)明清潔電離絲時(shí)，與圖6展示的結(jié)果相比，顯著地改善正極和負(fù)極放電時(shí)間。具體地說(shuō)，如果我們比較圖6和圖8上的日期，我們將看出清潔操作將放電時(shí)間返回到原始數(shù)據(jù)點(diǎn)。這表明本發(fā)明的電離器清潔方法和結(jié)構(gòu)在將電離效率恢復(fù)到靠近或等于新電離絲的理想條件的級(jí)別時(shí)一致地有效。該數(shù)據(jù)表明，可通過(guò)電離絲中支撐的框架相對(duì)于絲和/或殼體的連續(xù)且緩慢的旋轉(zhuǎn)(假定應(yīng)用環(huán)境準(zhǔn)許這種操作)來(lái)達(dá)成最大效率。

雖然已關(guān)于目前被視為最實(shí)際和最優(yōu)選的實(shí)施例的內(nèi)容來(lái)描述本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的實(shí)施例，而是旨在涵蓋包括于隨附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。舉例來(lái)說(shuō)，關(guān)于以上描述，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，針對(duì)本發(fā)明的部分的最佳尺寸關(guān)系(包括大小、材料、形狀、形式、功能和操作方法、組裝和使用上的變化)易于對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)被視為顯而易見(jiàn)，且與在附圖中說(shuō)明和在說(shuō)明書(shū)中描述的內(nèi)容的所有等效關(guān)系旨在由隨附權(quán)利要求書(shū)涵蓋。因此，前述內(nèi)容被視為本發(fā)明的原理的說(shuō)明性而非詳盡的描述。

不同于在操作實(shí)例中或以其他方式指示的情況，涉及在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的成份、反應(yīng)條件等的量的所有數(shù)目或表述應(yīng)理解為在所有例子中由術(shù)語(yǔ)“約”修飾。因此，除非有相反的指示，否則在以下說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中闡述的數(shù)字參數(shù)為近似值，其可根據(jù)本發(fā)明想要獲得的所需要的性質(zhì)而變化。最起碼，且不作為限制將等效內(nèi)容的教義應(yīng)用于權(quán)利要求書(shū)的范圍的嘗試，每一數(shù)字參數(shù)應(yīng)至少依據(jù)報(bào)告的有效數(shù)字的數(shù)目且通過(guò)應(yīng)用普通的舍入技術(shù)來(lái)解釋。

雖然在本發(fā)明的寬泛范圍中闡述的數(shù)字范圍和參數(shù)為近似值，但盡可能精確地報(bào)告在具體實(shí)例中闡述的數(shù)字值。然而，任何數(shù)字值固有地含有必定從在其相應(yīng)的測(cè)試測(cè)量結(jié)果中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差產(chǎn)生的某些誤差。

并且，應(yīng)理解，本文中列舉的任一數(shù)字范圍旨在包括其中包含的所有子范圍。舉例來(lái)說(shuō)，“1到10”的范圍旨在包括在列舉的最小值1與列舉的最大值10之間且包括列舉的最小值1和列舉的最大值10的所有子范圍；即，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。因?yàn)樗_(kāi)的數(shù)字范圍是連續(xù)的，所以其包括在最小值與最大值之間的每一值。除非另有明確地指示，否則在此申請(qǐng)中指定的各種數(shù)字范圍是近似值。

為了下文描述的目的，術(shù)語(yǔ)“上部”、“下部”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“頂部”、“底部”和其衍生詞當(dāng)其在繪制的圖中定向時(shí)應(yīng)與本發(fā)明有關(guān)。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明可呈現(xiàn)各種替代變化和步驟序列，除了有明確相反的指定的情況之外。還應(yīng)理解，在附圖中說(shuō)明和在以下說(shuō)明書(shū)中描述的具體裝置和過(guò)程僅僅是本發(fā)明的示例性實(shí)施例。因此，與本文中公開(kāi)的實(shí)施例有關(guān)的具體尺寸和其他物理特性不應(yīng)被視為限制性。