[发明专利]用于清洁电极的空气离子化部分的清洁设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于清洁电极的空气离子化部分的清洁设备。本发明也涉及一种包括清洁设备的离子化电极以及一种包括离子化电极的超细颗粒传感器、空气离子化器和静电空气清洁器。

背景技术

空气离子化电极用在诸如复印机、电空气清洁器、空气离子化器和超细颗粒传感器之类的装备中。它们常常被实施为细导线电极或针尖电极并且连接到高压（HV）电源，该高压电源设置在足够高以便对离子化电极紧邻处的空气离子化的电压（V_cor）处。在使用正HV的情况下，离子化电极有效地发射空气传播的（airborne）正离子。当使用负HV时，发射负离子。发射的离子可以自身附接到空气传播的颗粒，从而对这些颗粒充电。在空气清洁器中，颗粒充电对于提高置于颗粒充电部分下游的带电介质过滤器中的颗粒捕获效率是有用的。关于空气离子化器，发射的离子（经常作为双极混合物而存在）用来通过电荷中和防止静电荷在表面上积聚。在超细颗粒（UFP）传感器中，发射的离子用来对穿过该传感器的空气流中的颗粒充电。UFP传感器随后通过测量颗粒结合电荷而确定空气传播的颗粒浓度（参见例如J. Marra; Journal of Nanoparticle Research (2010), Vol. 12, pp. 21-37）。

离子化电极的一个重要要求是，总的发射的离子化电流在时间上保持恒定。这通常通过引入电子反馈机构来实现，该电子反馈机构确保施加到离子化电极的电压总是使得恒定的预设离子化电流被发射。

离子化电极的另一重要要求是，围绕电极的空间离子发射密度表现出圆柱对称性（在这种情况下，导线或针是圆柱的轴）并且随着时间的推移基本上保持不变。这对于UFP传感器是尤其重要的，以便确保在其颗粒充电部分内的所有地点处均匀且可预测程度的颗粒充电。然而，由于来自空气的污染物逐渐（非均匀）沉积在离子化电极上，这个要求并不总是有保证。电极上的沉积物或污染物可以由沉积的微粒物种组成，但也可以由NH₄NO_x和SiO₂残余物组成。NH₄NO_x的积聚由围绕离子化电极的电晕等离子体区域内N₂氧化成NO_x以及在存在湿气的情况下随后NO_x与NH₃气体反应以形成固体NH₄NO_x（x=2或3）盐而产生。SiO₂作为来自电晕等离子体区域中包含硅树脂的气体的氧化的剩余物而形成。这些沉积物本质上是绝缘的，并且经历它们在离子化电极上的形成和生长以逐渐改变围绕电极的发射的离子密度的空间特性。在使用针尖电极的情况下，其中发生空气离子化的等离子体区域大多局限于电极尖端。因此，污染沉积物主要在电极尖端处或者电极尖端紧邻处被发现。在使用细导线电极的情况下，空气离子化以及因而还有污染沉积物的形成在导线的整个长度上发生。在UFP传感器中，这样的沉积物/污染物的存在影响随着时间的推移的颗粒充电行为，从而降低这些设备的可靠性。这是个问题，因为这样的传感器依赖于将测量的电流信号正确解释成UFP污染的关键特性，尤其是UFP数浓度N和平均颗粒尺寸d_p,av。最后，少量的沉积物可能在局部电晕电流的影响下作为纳米颗粒释放回空气中，从而进一步影响UFP传感器读数的可靠性。这个问题在室内环境中执行UFP测量时相当严重，所述室内环境总是在一定程度上受包含硅树脂的气体的污染。

为了处理这种污染问题，可以时常人工地清洁离子化电极。此外，已经提出一些清洁设备，例如US 5 768 087中公开的特定刷子，但是它们的适用范围严重受限。而且，清洁可能昂贵且耗时。离子化电极上游处活性碳过滤器的安装可以吸附来自采样的空气的硅树脂气体，但是对于UFP传感器而言不可接受，因为这样的过滤器的存在也影响人们想要测量的采样的空气中的UFP浓度。活性碳过滤器对于避免微粒污染物或NH₄NO_x沉积到离子化电极上不是有效的。因此，在本领域中需要改进的或可替换的用于诸如针尖或细导线电极之类的空气离子化电极的清洁设备。

发明内容