CN101622073A - 防止在电晕电极上聚集灰尘的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防止在用于产生电晕的尖电极上聚集灰尘。根据某些方面，本发明包括灰尘遮盖件，该灰尘遮盖件减少或防止在尖电极上积聚灰尘。灰尘遮盖件改变气流路径，从而减小在尖电极附近通过的气体的量。遮盖件的优点是它防止灰尘累积在电极上。遮盖件是对于静电泵的简单、无源的附加件，从而泵另外能够贯穿其寿命正常地操作。在实施例中，遮盖件可用来保护特别在电子装置冷却中的散热器应用中使用的电晕电极。它也可用在用来从空气清除灰尘或化学或微生物颗粒的静电除尘器中。

Description

防止在电晕电极上聚集灰尘的方法和装置

对于相关申请的交叉参考

本申请要求2007年1月24日提交的美国临时申请No.60/886,497的优先权，该美国临时申请的全部内容通过引用包括在这里。

技术领域

本发明涉及静电气体泵，并且更具体地说，涉及用于防止在静电气体泵中使用的尖电极上聚集灰尘的方法和设备，该尖电极例如用于产生电晕。

背景技术

静电气体泵包括由气隙分离的一个或多个尖(电晕)电极和钝(blunt)(中和)电极。电场被施加在这两个电极之间，在尖电极附近造成气体的局部击穿，这被称作电晕放电。放电产生被吸引到中和电极的离子。在途中，离子与中性气体分子相碰撞，产生类似于由机械风扇产生的压头和流动的压头和流动。

2006年1月23日的、名称为“电流体力学气流冷却系统”的美国专利申请No.11/338,617显著改进了静电气体泵的技术状态，该申请的全部内容通过引用包括在这里。尽管如此，本发明人认识到仍有一定的改进机会。例如，电晕的形成典型地需要小尺寸的尖电极。然而，本发明人认识到，随着灰尘积聚在尖电极上，该尖电极的有效尺寸增大。这导致最大电场强度的减小和离子生产的减少。随着时间过去，灰尘可完全使电晕放电停止。灰尘由气体携带。当其流过包括尖电极的任何表面时，可发生粘附。一旦灰尘已经附着到表面上，它趋向于停留并积聚。

已经开发了一些试图解决这个问题的现有技术方法和装置。一般地，这些装置典型地使用如下有源技术和附加机构中的一种进行工作：a)从喷嘴喷射到尖电极上的压缩气体清洁碎屑；b)使用清洁垫或其它装置进行摩擦清洁；c)振动尖电极以除去碎屑。

例如，在名称为“用于电集尘器的放电线清洁装置”的美国专利4,318,718中，使用从喷嘴喷射的压缩气体清洁积聚在电晕放电线上的灰尘。在名称为“用来清洁电晕线的机构和方法”的美国专利6,868,242中，电晕放电线延伸通过具有清洁垫的孔，并且清洁垫的运动摩擦地清洁放电线。在名称为“用来清洁电晕线的自动机构”的美国专利6,580,885中，清洁垫卷绕在电晕线的周围以用来擦抹表面。沿电晕线的长度移动保持件以清洁电晕线。在名称为“用来清洁硒鼓电晕线的设备”的美国专利5,940,656中，在其中安装有抛光元件的清洁组件沿电晕线的长度滑动，并且摩擦地清洁该电晕线。在名称为“利用电晕线的机械振动的电晕线清洁”的美国专利5,761,578中，电晕线以不同的频率振动，以将颗粒抖离线。在名称为“图像形成设备中的电晕放电单元的清洁装置”的美国专利5,697,019中，清洁装置具有导向狭缝并且沿导向狭缝滑动，该导向狭缝在其中包含钻孔。钻孔具有带有把手的清洁轴，该清洁轴摩擦地清洁电晕线。在名称为“墨盒、墨盒清洁设备及用来清洁电晕线的方法”的美国专利5,594,532中，使用毡片摩擦地清洁电晕线。毡片连结到人工操作的塑料臂上。在名称为“使用清洁垫的用于电晕充电器的自动清洁机构”的美国专利5,485,255中，使用清洁垫摩擦地清洁电晕线和栅格。在名称为“包括用于电晕线的清洁装置的过程控制稳定系统”的美国专利5,384,623中，摩擦地清洁电晕线。使用测量表面电位或光密度的传感器检测对于清洁的需要。在名称为“具有用于电晕线的自动清洁机构的电晕放电设备”的美国专利5,182,694中，采用数个清洁单元以从不同的方向摩擦地清洁电晕线。在名称为“用于电晕单元的电晕线清洁装置”的美国专利5,023,748中，清洁部件在其使用驱动滑轮沿壳体滑动时擦拭电晕线。在名称为“用于电晕放电器的线电极的清洁装置”的美国专利5,012,093中，电晕线电极由该线电极和清洁部件的相对运动被清洁，该清洁部件被使用马达驱动。在名称为“用于电晕放电型充电器的线清洁装置”的美国专利4,956,671中，一对清洁垫相对于电晕线移动，并且摩擦地清洁该电晕线。在名称为“利用位置检测系统的电晕线清洁装置”的美国专利4,885,466中，清洁装置具有用来清洁在电晕放电器中的充电线的可动清洁器，和用来移动该清洁器的马达。在名称为“用于电晕放电器的清洁装置”的美国专利4,864,363中，清洁器垫擦拭电晕线。清洁器垫由进给螺杆驱动。在名称为“具有用于电晕线的清洁装置的用于图像形成的设备”的美国专利4,811,050中，电晕线是系统的可移除体部的一部分。当该体部正在被移除时，清洁垫接触电晕线。在名称为“用于电晕产生装置的清洁设备”的美国专利4,038,546中，包含清洁垫的块沿围绕电晕线的U-形屏蔽件滑动。在名称为“电晕清洁组件”的美国专利4,019,055中，擦抹器与电极线相接触，并且擦抹器的移动清洁线。该装置也包含部分围绕电极的屏蔽件。在名称为“具有改进的清洁机构的电晕产生装置”的美国专利3,978,379中，浸有磨料的清洁部件与电极线相接触，并且该部件的移动清洁线。该装置也包含部分围绕电极的屏蔽件。在名称为“具有改进的内置清洁机构的电晕产生装置”的美国专利3,965,400中，擦抹器与电极线相接触，并且擦抹器的移动清洁线。该装置也包含部分地围绕电极的屏蔽件。在名称为“电晕电极的清洁”的美国专利3,953,772中，通过利用受控机械弹拨或者利用电磁或静电感应振动在电晕电极线中定期地引起振动来清洁该线。在名称为“电晕发生器清洁设备”的美国专利3,942,006中，擦抹器沿电晕线和栅格线移动，以摩擦地除去灰尘。在名称为“用于空调器装置的电极清洁”的美国专利6,972,057中，使用柔性Mylar型片材或通过使珠状部件沿电晕线的长度通过，摩擦地清洁电晕线电极。当正在除去集电极以便清洁时，清洁体和线电极发生相对运动。在名称为“用于空调器装置的电极自清洁机构”的美国专利6,908,501中，电晕线电极通过具有开口的清洁部件。清洁部件沿线移动并且摩擦地清洁该线。在名称为“用于电动空气输送器-空调器装置的电极自清洁机构”的美国专利6,749,667中，电晕线电极通过具有钻孔的珠状部件。该珠状部件沿线移动并且摩擦地清洁该线。在名称为“用于电动空气输送器-空调器装置的电极自清洁机构”的美国专利6,709,484中，使用柔性Mylar型片材或通过使珠状部件沿电晕线的长度通过，摩擦地清洁电晕线电极。在名称为“用于电动空气输送器-空调器装置的电极自清洁机构”的美国专利6,350,417中，使用柔性Mylar型片材或通过使珠状部件沿电晕线的长度通过，摩擦地清洁电晕线电极。在名称为“电极线清洁”的美国专利4,984,019中，振动电极线以除去污染物。在名称为“内置电离电极清洁设备”的美国专利4,734,580中，具有刚毛的刷子安装在电极线附近，并且可摩擦地清洁线。在名称为“静电除尘器电极清洁系统”的美国专利4,008,057中，使用电气致动的摇动装置清洁电极。

用来解决灰尘问题的所有这些和其它现有技术方法和装置与预防性措施相比是补救性的，并且进一步需要附加结构和机构的有源干预。此外，它们在电极已经覆盖有灰尘之后，并且常常在操作性能由于积聚灰尘而受损或停止之后，清洁电极。本发明人认识到，尤其作为替代，通过首先防止灰尘到达尖电极可受益。

发明内容

本发明涉及防止在用于产生电晕的尖电极上聚集灰尘。根据某些方面，本发明包括灰尘遮盖件，该灰尘遮盖件减少或防止在尖电极上积聚灰尘。灰尘遮盖件改变气流路径，从而减小在尖电极附近通过的气体的量。遮盖件的一个优点是它防止灰尘累积在电极上。遮盖件是对于静电泵的简单、无源的附加件，从而泵另外能够贯穿其寿命正常地操作。在实施例中，遮盖件可用来保护在特别是电子装置冷却中的散热器应用中使用的电晕电极。它也可用在用来从空气中清除灰尘或化学或微生物颗粒的静电除尘器中。

附图说明

在结合附图阅读下文对本发明的具体实施例的描述时，本发明的这些以及其它方面和特征对于本领域普通技术人员将是明显的，在附图中：

图1表明根据本发明的用于尖电极的灰尘遮盖件的一些一般方面；

图2A至2C表明根据本发明的灰尘遮盖件的数个可能的实施例；以及

图3A和3B表明根据本发明的灰尘遮盖件在电流体动力冷却系统中的一种示例应用。

具体实施方式

现在将参照附图详细地描述本发明，这些附图作为本发明的说明性例子被提供，从而使本领域技术人员能够实行本发明。应注意，下面的附图和例子不意味着将本发明的范围限于单个实施例，相反，通过一些或全部被描述或说明的要素的交换，可能存在其它实施例。此外，在本发明的一些要素可通过使用已知部件部分或者全部地实施的情况下，将仅描述对于本发明的理解是必需的这样的已知部件的那些部分，并且对于这样的已知部件的其他部分的详细描述将被省略，以免使本发明不清楚。在本说明书中，示出单个部件的实施例不应被当作限制性的；相反，除非这里另外明确说明，否则本发明意图涵盖包括多个相同部件的其它实施例，反之亦然。而且，除非像这样地明确说明，否则本申请人不打算将在说明书或权利要求书中的任何术语赋予不平常或者特殊的含义。另外，本发明涵盖了在这里作为说明被提及的已知部件的当前和未来知道的等同物。

总体上，本发明提供了减少或防止静电气体泵中的一对电极中的一个或多个电极上积聚灰尘的方法和设备。优选地，灰尘遮盖件改变气流路径，从而减少在被保护电极附近通过的气体的量。

根据本发明的一些一般方面，如图1中所示，遮盖件102被布置成邻近尖电极104，在静电气体泵中该尖电极104与钝电极(未示出)一起使用。在一个可能的例子中，尖电极104是线。使用诸如在共同待决美国申请No.11/338,617中描述的那些技术的电流体动力气体泵浦技术，例如，在从尖电极104到钝电极的方向上产生气流，如在图1中由箭头指示的那样。遮盖件102优选地相对于由静电泵浦机制产生的气流的方向布置在尖电极104的上游，从而它使气流转向绕过尖电极104。因为灰尘否则典型地由气体携带到尖电极104，所以减少流动也减少了对于灰尘的暴露。遮盖件102因而大大减少在尖电极104上的灰尘累积率，而不显著增加流体阻力。

如图2A至2C中所示，本发明的原理包括可用来遮蔽电晕电极的多种不同形状和材料。如图2A中所示，遮盖件202A的上游边缘可按任何数量的方式成流线型，以降低流动阻力。此外，如图2B中所示，电晕电极204B可布置在遮盖件202B中的空腔内。如图2C中所示，电晕电极204C可与遮盖件202C相接触，或者不与遮盖件相接触。更进一步，遮盖件能是导电的或不导电的。

应该进一步注意，除如图1和2中所示具有圆形截面的电晕电极线外，本发明可用多种不同类型的电极实施，因此，在这些图中对尖电极的描绘应认为是代表性的，而不是限制性的。例如，共同待决申请No.11/338,617中公开了各种类型的尖电极，包括具有尖的末端和非圆形挤压形状的那些尖电极，并且本发明尤其可在这些实施例中实施。

遮盖件的一个优点是其防止灰尘累积在静电对中的一个或多个电极上。另外，电晕放电元件能够贯穿其寿命正常地操作。根据本发明的方面，与需要有源的并且有时复杂的用于清除灰尘累积的机构的现有技术相比，遮盖件是静电泵的简单、无源的附加件。

本发明的原理可应用于在静电气体泵中或在各种静电除尘器中使用的电晕放电。在电晕用作用于诸如在共同待决美国申请No.11/338,617中公开的冷却系统的冷却系统的静电泵的情况下，例如，灰尘遮盖件的优选设置如图3A和3B中所示。

在图3A中所示的示例实施例中，遮盖件302是电介质的，并且偏离电晕电极304。偏离有助于离子的产生。在这些类型的应用中，电晕电极304典型地是直径为1到50μm的线，并且偏离电介质大约10至200μm。遮盖件302的宽度仅需要比电晕电极宽3到5倍，尽管实际考虑可能需要更宽的尺寸。

如在图3B中进一步示出的，遮盖件302进一步包括一个或多个空腔306，这些空腔306提供在电晕电极304与遮盖件302的电介质材料之间的偏离，图3B是沿在图3A中的截面线3B-3B得到的视图。如在图3B中进一步示出的，遮盖件302相对于在尖电极304与钝电极308之间的由静电泵浦作用产生的气体(例如空气)流布置在电晕电极304的上游，该遮盖件302可由诸如铝之类的散热片材料组成。相应地，通过散热片的气流的冷却效果不会由于遮盖件302的存在而降低。

尽管已经参照本发明的优选实施例具体地描述了本发明，但本领域技术人员应该显而易见的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行形式和细节的变更和修改。所附权利要求试图包容这样的变更和修改。

1.一种用于减少或防止在静电放电元件中积聚灰尘的装置，所述元件产生与静电放电相对应的电流体动力气流，所述装置包括：

灰尘遮盖件，布置成相对于由所述静电放电元件产生的所述气流的方向在所述静电放电元件的尖电极的上游位置与所述尖电极相邻，从而阻挡由所述气流携带的灰尘撞击到所述尖电极上。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述灰尘遮盖件改变所述气流，从而减少在所述尖电极附近通过的气体量。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，遮盖件包括部分围绕所述尖电极的空腔。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，遮盖件在所述气流的方向上偏离所述尖电极。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，遮盖件与所述尖电极相接触。

6.根据权利要求2所述的装置，其中，遮盖件相对于所述气流的方向具有宽度比所述尖电极的宽度大的第一部分。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述遮盖件具有宽度比所述第一部分小的第二部分，所述第二部分相对于所述气流的方向位于所述第一部分的上游。

8.一种用于减少或防止在静电放电元件中积聚灰尘的方法，所述元件产生与静电放电相对应的电流体动力气流，所述方法包括：

相对于由所述静电放电元件产生的所述气流的方向在所述静电放电元件的尖电极的上游位置与所述尖电极相邻地布置灰尘遮盖件，从而阻挡由所述气流携带的灰尘撞击到所述尖电极上。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

配置所述灰尘遮盖件以改变气流，从而减少在所述尖电极附近通过的气体量。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在遮盖件中提供空腔，该空腔部分地围绕所述尖电极。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述布置步骤包括在所述气流的方向上在所述尖电极与遮盖件之间提供偏离。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述布置步骤包括提供所述尖电极与遮盖件之间的接触。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述配置步骤包括将遮盖件配置成相对于所述气流的方向具有宽度比所述尖电极的宽度大的第一部分。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述配置步骤还包括配置所述遮盖件使之具有宽度比所述第一部分小的第二部分，所述第二部分相对于所述气流的方向位于所述第一部分的上游。

15.一种装置，包括：

静电放电元件，包括用于产生与静电放电相对应的电流体动力气流的电晕电极；和

灰尘遮盖件，相对于由所述静电放电元件产生的气流的方向布置在所述静电放电元件的电晕电极的上游，从而阻挡由所述气流携带的灰尘撞击到所述尖电极上，

其中，所述电晕电极具有小于100μm的截面。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述电晕电极包括线。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述灰尘遮盖件包括电介质材料。

18.根据权利要求15所述的装置，其中，所述灰尘遮盖件偏离所述电晕电极约10至200μm。

19.根据权利要求15所述的装置，其中，遮盖件的宽度小于所述电晕电极的截面的宽度的5倍。

Claims (19)

1.一种用于减少或防止在静电放电元件中积聚灰尘的装置，所述元件产生与静电放电相对应的气流，所述装置包括：

灰尘遮盖件，布置成相对于所述气流的方向在所述静电放电元件的尖电极的上游位置与所述尖电极相邻。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述灰尘遮盖件改变所述气流，从而减少在所述尖电极附近通过的气体量。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，遮盖件包括部分围绕所述尖电极的空腔。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，遮盖件在所述气流的方向上偏离所述尖电极。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，遮盖件与所述尖电极相接触。

6.根据权利要求2所述的装置，其中，遮盖件相对于所述气流的方向具有宽度比所述尖电极的宽度大的第一部分。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述遮盖件具有宽度比所述第一部分小的第二部分，所述第二部分相对于所述气流的方向位于所述第一部分的上游。

8.一种用于减少或防止在静电放电元件中积聚灰尘的方法，所述元件产生与静电放电相对应的气流，所述方法包括：

相对于所述气流的方向在所述静电放电元件的尖电极的上游位置与所述尖电极相邻地布置灰尘遮盖件。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

配置所述灰尘遮盖件以改变气流，从而减少在所述尖电极附近通过的气体量。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在遮盖件中提供空腔，该空腔部分地围绕所述尖电极。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述布置步骤包括在所述气流的方向上在所述尖电极与遮盖件之间提供偏离。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述布置步骤包括提供所述尖电极与遮盖件之间的接触。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述配置步骤包括将遮盖件配置成相对于所述气流的方向具有宽度比所述尖电极的宽度大的第一部分。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述配置步骤还包括配置所述遮盖件使之具有宽度比所述第一部分小的第二部分，所述第二部分相对于所述气流的方向位于所述第一部分的上游。

15.一种装置，包括：

静电放电元件，包括用于产生与静电放电相对应的气流的电晕电极；和

灰尘遮盖件，相对于所述气流的方向布置在所述静电放电元件的电晕电极的上游，

其中，所述电晕电极具有小于100μm的截面。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述电晕电极包括线。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述灰尘遮盖件包括电介质材料。

18.根据权利要求15所述的装置，其中，所述灰尘遮盖件偏离所述电晕电极约10至200μm。

19.根据权利要求15所述的装置，其中，遮盖件的宽度小于所述电晕电极的截面的宽度的5倍。

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