(57)【要約】【解決手段】  イオン化セルまたはモジュール内に正および負に荷電した混合イオンを有するイオン雲を生成し、第２の電圧を使用して相反する極性の２つの領域に前記イオンを再分配することで前記イオン雲を再構成することにより、帯電物体の静電気の中和が提供される。前記第２の電圧は、好ましくは前記イオン雲の付近に位置する電界を生成する。前記イオンの再分配により、利用可能なイオンが前記帯電物体に向けて移動し、方向付けられることが可能な有効範囲が拡大される。前記電界は、前記イオン雲を形成するイオンを再分配する。前記第２の電圧の極性と一致する極性を有するイオンは前記電界から拡散され、前記電界のそれと反対の極性を有するイオンは電界に惹きつけられるので、前記イオン雲内のイオン再分配が発生する。前記イオン雲内の相反する極性の２つの領域に前記イオンを再分配することで前記イオン雲を再構成するので、前記拡散されたイオンに相当する前記雲の一部が前記電界に惹きつけられるイオンによって置き換えられ、従って前記イオンを拡散し、または方向付けることのできる範囲が拡大する。イオンを２つの領域に再分配するこの方法は、本明細書内の開示において、時に「イオン分極化」として参照される。【選択図】      図２Ｂ
2008542998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の位置において静電気的に帯電した物体を中和するための装置であって、
第１の電圧を受けるための第１の電極と、
選択された長さの間隙によって前記第１の電極から隔てられた第２の電極と、
第３の電圧を受けるための第３の電極とを有し、
前記第１の電圧は、前記第１の電極に当該第１の電圧が印加され、且つ前記第２の電極に基準電圧が印加された時に、陽イオンおよび陰イオンと、前記間隙内の選択された位置に重心とを有するイオン雲を生成するものであり、
前記第２の電圧は、前記第３の電極に当該第２の電圧が印加された時に前記陽イオンおよび陰イオンを再分配するものである
装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記第３の電極は前記間隙に対して露出した面を含むものである。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、前記第３の電極は前記間隙の中心と位置合わせされた中心を有する面を含むものである。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、前記第１の電圧は第１の周波数を有し、前記第２の電圧は第２の周波数を有するものであり、前記第１の周波数は前記第２の周波数よりも高いものである。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、前記第１の電圧は１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの範囲内の第１の周波数を有し、前記第２の電圧は０．１Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲内の第２の周波数を含むものである。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、前記イオン雲は両極イオン雲である。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、前記第１の電極はフィラメントの形態を有するものである。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、前記第１の電極は尖頭形状で終端するテーパー状の先端を含むものである。
【請求項９】
請求項１記載の装置において、前記イオンの前記再分配により前記イオン雲は再構成され、それにより当該イオン雲の一部が前記第１の位置のより近くで拡散されるものである。
【請求項１０】
請求項１記載の装置において、前記第３の電圧はＤＣオフセットを含むものである。
【請求項１１】
請求項１記載の装置において、前記第１の電圧は、前記イオン雲の重心が前記間隙のほぼ中心に位置決めされるように選択された周波数および振幅を有するものである。
【請求項１２】
請求項１記載の装置において、前記第１の電圧は、前記イオン雲の重心が前記間隙のほぼ中心に位置決めされるように選択された周波数および振幅を有し、前記周波数および前記振幅は次の方程式を使用して選択されるものである。
【数１】
2008542998.tif 000004
但し、ｕは前記陽イオンおよび陰イオンの平均イオン移動度、Ｆは前記周波数、Ｖは前記振幅、Ｇは前記間隙の前記選択された長さである。
【請求項１３】
第１の位置に位置する物体上の静帯電を低減するための装置であって、
第１の電圧を受けるための第１の電極と、
基準電圧を受けるための第２の電極および第３の電極であって、前記第２の電極は第１の間隙によって前記第１の電極から分離されており、前記第３の電極は第２の間隙によって前記第１の電極から分離されているものである、前記第２の電極および第３の電極と、
前記第１の電極に前記第１の電圧が印加された時に、前記第１の間隙内に陽イオンおよび陰イオンの第１の郡を生成し、且つ前記第２の間隙内に陽イオンおよび陰イオンの第２の郡を生成するための前記第１の電圧と、
第２の電圧を受けるための第４の電極および第５の電極とを有し、
前記第２の電圧は、前記第４および第５の電極に当該第２の電圧が印加された時、前記陽イオンおよび陰イオンの第１の郡および第２の郡を再分配するものである
装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置において、前記第１の電極はイオン化電極であり、前記基準電圧は接地に等しく、前記第１および第２の電圧の基準電圧として使用されるものである。
【請求項１５】
請求項１３記載の装置において、前記第４の電極は前記第１の間隙に対向する第１の面を含み、前記第５の電極は前記第２の間隙に対向する第２の面を含むものである。
【請求項１６】
請求項１３記載の装置において、前記第４および第５の電極は各々、前記第１および第２の間隙の中心とそれぞれ位置合わせされた中心を有するものである。
【請求項１７】
請求項１３記載の装置において、前記第１の電圧は第１の周波数を含み、前記第２の電圧は第２の周波数を含むものであり、前記第１の周波数は前記第２の周波数よりも高いものである。
【請求項１８】
請求項１３記載の装置において、前記第１の電圧は１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの範囲内の第１の周波数を含み、前記第２の電圧は０．１〜５００Ｈｚの範囲内の第２の周波数を含むものである。
【請求項１９】
第１の位置に位置した静電気的に帯電した物体を中和するための装置であって、
間隙を介して隔てられたイオン化電極および基準電極であって、前記イオン化電極は第１の電圧を受けるものであり、この第１の電圧は、前記イオン化電極に当該第１の電圧が印加された時、前記間隙内の選択された位置に実質的に位置する陽イオンおよび陰イオンを生成するものである、前記イオン化電極および基準電極と、
前記間隙に対向する面を有し、第２の電圧を受けるための分極電極であって、この第２の電圧は、前記分極電極に印加された時に前記陽イオンおよび陰イオンを再分配するものである、前記分極電極と
を有する装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置において、前記第１の電圧は第１の周波数で交番し、前記第２の電圧は第２の周波数で交番するものである。
【請求項２１】
請求項１９記載の装置において、前記第１の電圧は、１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの範囲内で選択された第１の周波数で交番し、前記第２の電圧は、０．１Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲内で選択された第２の周波数で交番するものである。
【請求項２２】
請求項１９記載の装置において、前記再分配により、前記陽イオンの一部が前記第１の位置のより近くに拡散するものである。
【請求項２３】
請求項１９記載の装置において、前記再分配により、前記陰イオンの一部が前記第１の位置のより近くに拡散するものである。
【請求項２４】
請求項１９記載の装置において、前記イオン化電極はフィラメントの形状を有するものである。
【請求項２５】
第１の位置に位置する帯電物体の静電気を中和し、第１の周波数を有する第１の電圧および第２の周波数を有する第２の電圧を受けるためのイオン化セルを有するイオン生成用アセンブリであって、
前記第１の電圧を受けるための少なくとも１つのイオン化電極と、
前記第２の電圧を受けるための少なくとも１つの分極電極と、
前記第１および第２の電圧の接地電圧基準として使用される電圧を有する少なくとも１つの基準電極と
を有し、
前記少なくとも１つのイオン化電極に前記第１の電圧を印加した時にイオン雲が生成され、前記少なくとも１つの分極電極に前記第２の電圧を印加した時に前記イオン雲内において当該第２の電圧と反対の極性を有するイオンが前記第１の位置のより近くに再分配されるものである
イオン生成用アセンブリ。
【請求項２６】
請求項２５記載のイオン生成用アセンブリにおいて、前記イオン化電極はエミッタポイント（ｅｍｉｔｔｅｒ  ｐｏｉｎｔ）である。
【請求項２７】
請求項２５記載のイオン生成用アセンブリにおいて、前記イオン化電極はワイヤーである。
【請求項２８】
請求項２５記載のイオン生成用アセンブリにおいて、このイオン生成用アセンブリは、さらに、
前記第１の電圧を提供する第１の出力を有する電源を含むものである。
【請求項２９】
請求項２５記載のイオン生成用アセンブリにおいて、このイオン生成用アセンブリは、さらに、
前記第１の電圧を提供する第１の出力と、前記第２の電圧を提供する第２の出力とを有する電源を含むものである。
【請求項３０】
請求項２５記載のイオン生成用アセンブリにおいて、このイオン生成用アセンブリは、さらに、
前記少なくとも１つのイオン化電極および前記第１の電圧を提供する電源出力に直列に連結された第１のフィルターを含むものである。
【請求項３１】
請求項２５記載のイオン生成用アセンブリにおいて、このイオン生成用アセンブリは、さらに、
前記少なくとも１つの分極電極および前記第２の電圧を提供する電源出力に直列に連結された第２のフィルターを含むものである。
【請求項３２】
第１の位置に位置する物体上の静帯電を低減するための装置であって、
第１の電圧を受けるための第１の電極と、
基準電圧を受けるための第２の電極および第３の電極であって、前記第２の電極は第１の間隙によって前記第１の電極から分離されており、前記第３の電極は第２の間隙によって前記第１の電極から分離されているものである、前記第２の電極および第３の電極と、
前記第１の電極に前記第１の電圧が印加された時に、前記第１の間隙内に陽イオンおよび陰イオンの第１の郡を生成し、且つ前記第２の間隙内に陽イオンおよび陰イオンの第２の郡を生成するための前記第１の電圧と、
第２の電圧を受けるための第４の電極および第３の電圧を受けるための第５の電極とを有し、
前記第２の電圧は、前記第４の電極に当該第２の電圧が印加された時に前記陽イオンおよび陰イオンの第１の郡を再分配し、
前記第３の電圧は、前記第５の電極に前記第３の電圧が印加された時に前記陽イオンおよび陰イオンの第２の郡を再分配するものである
装置。
【請求項３３】
請求項３２記載の装置において、前記第１の電極はイオン化電極であり、前記基準電圧は接地に等しく、前記第１および第２の電圧の基準電圧として使用されるものである。
【請求項３４】
請求項３２記載の装置において、前記第４の電極は前記第１の間隙と対向して位置決めされた第１の面を含み、前記第５の電極は前記第２の間隙と対向して位置決めされた第２の面を含むものである。
【請求項３５】
請求項３２記載の装置において、前記第１の電圧は第１の周波数を含み、前記第２の電圧は第２の周波数を含むものであり、前記第１の周波数は前記第２の周波数よりも高いものである。
【請求項３６】
請求項３２記載の装置において、前記第１の電圧は、１ｋＨｚ〜３１ｋＨｚの範囲内の第１の周波数を含み、前記第２の電圧は、０．１〜５００Ｈｚの範囲内の第２の周波数を含むものである。
【請求項３７】
請求項３２記載の装置において、前記第１の電圧は第１の周波数を含み、前記第２の電圧は第２の周波数を含み、前記第３の電圧は第３の周波数を含むものである。
【請求項３８】
請求項３２記載の装置において、前記第１の電圧は第１の周波数を有し、前記第２の電圧は第２の周波数を有し、前記第３の電圧は第３の周波数を有するものであり、前記第１の周波数は前記第２および第３の周波数よりも高いものである。
【請求項３９】
請求項３２記載の装置において、前記第２および第３の電圧は、１８０度位相のずれた周波数でそれぞれ交番するものである。
【請求項４０】
請求項３２記載の装置において、前記第２および第３の電圧は、それぞれ台形波形を有するものである。
【請求項４１】
請求項３２記載の装置において、前記第２および第３の電圧は、それぞれ矩形波形を有するものである。
【請求項４２】
請求項３２記載の装置において、前記第１および第２の間隙は実質的に等しく、前記第１の電圧は周波数と電圧を有し、前記陽イオンおよび陰イオンの第１および第２の郡の前記重心は、次の方程式を使用して前記周波数および前記振幅を選択することにより、それぞれ前記第１および第２の間隙のほぼ中心に位置決めされるものである。
【数２】
2008542998.tif 000005
但し、ｕは前記陽イオンおよび陰イオンの平均イオン移動度、Ｆは前記周波数、Ｖは前記振幅、Ｇは前記第１の間隙の前記選択された長さである。
【請求項４３】
第１の位置に位置する物体上の静帯電を低減するためのイオン生成用アセンブリを提供する方法であって、
間隙によって第２の電極から分離された第１の電極と、前記間隙に露出した面を有する第３の電極とを有するイオン化セルを提供する工程と、
正および負に荷電した混合イオンを有するイオン雲を生成する第１の電圧と、前記第１の電極に前記第１の電圧が印加された時に前記間隙内の選択された位置に位置する重心とを生成する第１の電圧源を提供する工程と、
前記第２の電極に前記第２の電圧が印加された時に、前記イオン雲内で前記イオンを再分配する第２の電圧を生成する第２の電圧源を提供する工程と
を有し、
前記第２の電極は前記イオン化セルで使用される基準電圧を提供するものである
方法。
【請求項４４】
請求項４３記載の方法において、前記再分配により、前記正および負に荷電したイオンは前記イオン雲内の正領域および負領域にグループ化され、前記正領域は前記正に荷電したイオンを含み、前記負領域は前記負に荷電したイオンを含むものである。
【請求項４５】
請求項４３記載の方法において、前記再分配により前記イオン雲が再構成され、前記イオン雲からイオンの一部が前記第１の位置のより近くに拡散されるものである。
【請求項４６】
請求項４３記載の方法において、前記第１の電圧を生成する工程は、前記第１の電圧の周波数および振幅を定義する、前記第１の電圧を交番させる工程と、前記イオン雲を前記間隙内の選択された位置に位置決めするための前記周波数または前記振幅のいずれかを選択する工程とをさらに含むものである。
【請求項４７】
請求項４３記載の方法において、前記第２の電圧を生成する工程は、０．１Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲内の前記第２の電圧を交番させる工程をさらに含むものである。
【請求項４８】
請求項４３記載の方法において、前記再分配する工程は、前記イオン雲を再構成して前記イオン雲の一部を前記第１の位置のより近くに拡散する工程を含むものである。
【請求項４９】
請求項４３記載の方法において、この方法は、さらに、
前記第１および第２の電圧源を提供する電源を提供するものである。
【請求項５０】
第１の位置に位置する物体上の静帯電を低減する方法であって、
周波数および経時的に変化する振幅を有するイオン化電圧を使用することにより、正および負に荷電した混合イオンを有するイオン雲を生成する工程と、
第２の電圧を使用して前記イオンを相反する極性の２つの領域に再分配することにより前記イオン雲を再構成する工程と
を有する方法。
【請求項５１】
請求項５０記載の方法において、前記生成する工程は、選択された長さの間隙を介して相隔たる１対の電極に前記イオン化電圧を印加して前記イオン雲を生成する工程と、次の方程式を使用して前記周波数を選択することにより前記間隙内の前記イオン雲の重心を位置決めする工程とを含むものである。
【数３】
2008542998.tif 000006
但し、ｕは前記イオンの平均イオン移動度、Ｆは前記周波数、Ｖは前記振幅、Ｇは前記間隙の前記選択された長さである。
【請求項５２】
請求項５０記載の方法において、前記生成する工程は、選択された長さの間隙を介して相隔たる１対の電極に前記イオン化電圧を印加して前記イオン雲を生成する工程と、次の方程式を使用して前記振幅を選択することにより前記間隙内の前記イオン雲の重心を位置決めする工程とを含むものである。
【数４】
2008542998.tif 000007
但し、ｕは前記イオンの平均イオン移動度、Ｆは前記周波数、Ｖは前記振幅、Ｇは前記間隙の前記選択された長さである。
【請求項５３】
請求項５０記載の方法において、
前記生成する工程は、選択された長さの間隙を介して相隔たる１対の電極に前記イオン化電圧を印加して前記イオン雲を生成する工程を含み、
前記再構成する工程は、前記間隙に対向する少なくとも１つの面を有する少なくとも１つの電極に前記第２の電圧を印加して前記イオンを再分配する分極電界を生成する工程を含み、この分極電界は、当該分極電界の極性を有するイオンを拡散し、前記分極電界と反対の極性を有するイオンを惹きつけることによって生成されるものである。
【請求項５４】
請求項５０記載の方法において、前記第２の電圧は、０．１Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲内の周波数と、コロナ放電を発生させるために必要な振幅未満の振幅とを有するものである。
【請求項５５】
第１の位置に実質的に位置する静電位を低減する方法であって、
第１の電極を第１の基準面から隔てる第１の間隙と、前記第１の電極を第２の基準面から隔てる第２の間隙と、前記第１の間隙に対向する第１の分極面と、前記第２の間隙に対向する第２の分極面とを有するイオン化セルを提供する工程と、
第１の電圧を出力するための第１の電圧源を提供する工程であって、この第１の電圧により、前記第１の電極に当該第１の電圧が印加された時に、前記第１の間隙内の選択された位置に重心を集合的に有する正および負に荷電したイオンの第１の郡と、前記第２の間隙内の選択された位置に重心を集合的に有する正および負に荷電したイオンの第２の郡とが生成されるものである、前記第１の電圧源を提供する工程と
第２および第３の電圧を出力するための第２の電圧源を提供する工程であって、前記第１および第２の分極面に前記第２の電圧および第３の電圧がそれぞれ印加された時に、当該第２および第３の電圧により前記第１および第２の郡内の別個の領域に前記イオンがそれぞれ再分配されるものである、前記第２の電圧源を提供する工程と、
を有し、
前記第１および第２の基準面は、前記イオン化セルの基準電圧を提供するために使用されるものである
方法。
【請求項５６】
請求項５５記載の方法において、前記第２および第３の電圧は、それぞれ相互に位相のずれた周波数を有するものである。
【請求項５７】
請求項５５記載の方法において、前記第２の電圧および第３の電圧はそれぞれ台形波形の形態で提供されるものである。
【請求項５８】
請求項５５記載の方法において、前記第２の電圧および第３の電圧はそれぞれ矩形波形の形態で提供されるものである。
【請求項５９】
請求項５５記載の方法において、前記第１および第２の基準面は電気的に連結されたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「Ｉｏｎ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題する、２００４年４月８日付けで出願された米国特許出願第１０／８２１，７７３号に対して優先権を主張する一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、静電気中和するための方法および装置に関し、特に、イオン生成源から比較的広い範囲内の距離にある帯電物体を中和する静電気中和装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
コロナ放電によって陽イオンおよび陰イオンを生成する静電気中和イオン発生器が、当技術分野において知られている。一般的に、これらの従来のイオン発生器では、前記コロナ放電によってイオンが発生する領域対して中和の対象となる物体を離間して配置することのできる距離が制限される。さらに、所定の時間に亘って発生する陰イオンおよび陽イオンの数を最大化するために、従来のイオン発生器では一般に、例えば（＋／−）１５ｋＶなどの比較的高い交流電圧を生成する電源が使用される。別の実施形態においては、発生したイオンを前記帯電物体に向けて拡散するために空気または窒素などの気体もまた使用される。高電圧、気体、またはその両方を使用するとこのような従来のイオン発生器の製造および使用するための費用が増加する。比較的多くの陰イオンおよび陽イオンを生成するために十分な交流高電圧を生成するにはより高価な電源が必要であり、一般的に前記電源のサイズおよび重量を低減することが困難になる。また、一定の環境においては、イオン化電極および中和の対象となる物体の汚染を回避するために、気体に望ましくない粒子があまり含まれてない状態でなければならいので、前記ガスの使用によってもまた費用が追加される。さらに、空気以外の気体の使用によってもまた、前記気体を入手するためのさらなる費用が追加される。従って、イオン生成源から１〜１００インチなどの比較的広い範囲内の距離にある帯電物体を中和するための、改善された静電気中和装置および方法が必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
正および負に荷電した混合イオンを有するイオン雲を生成する方法および装置によって、物体の静電気を中和する。前記正および負に荷電した混合イオンは、経時的に変化する周波数および振幅を有するイオン化電圧を使用することによって生成される。さらに、第２の電圧を使用して相反する極の２つの領域内に前記イオンを再分配することにより前記イオン雲を再構成する方法および装置によって物体の静電気を中和する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明は特定の最良の形態に関連して説明するが、当業者にとっては、下記の説明に照らして多くの代替形態、変更形態および変形形態について明白であることが理解されるべきである。下記に示す本発明の実施形態におけるこれら代替形態、変更形態、および変形形態の使用においては、過度の実験またはさらなる発明は不要である。
【０００６】
下記に説明する本発明の種々の実施形態は、一般に「イオン化電圧」と呼ばれる交流高電圧およびコロナ放電を使用して、総称的に「両極イオン雲」と呼ばれる正および負に荷電した混合イオンを生成することにより帯電物体の静電気を中和することを対象とする。前記コロナ放電は、以下に「イオン化電極」として参照される、イオンを放出するために好適な形状を有する少なくとも１つの電極と、接地などの基準電圧を受ける、少なくとも１つの別の電極とを有するイオン化セルまたはモジュール内において実行される。前記イオン化電極と基準電極との間で測定される前記イオン化電圧が前記イオン化セルのコロナ発生電圧の閾値に達するか、それを超える時に当該イオン化電圧を当該イオン化電極に印加すると、前記両極イオン雲が生成される。前記コロナ発生電圧の閾値は、一般的に前記イオン化セルのパラメータの関数であり、前記イオン化電圧がその閾値に達する時若しくは超えた時が前記両極イオン雲が生成される電圧レベルである。
【０００７】
利用できるイオンを帯電物体の方向に移動させる、または方向付けることのできる有効範囲を拡大させるために、以下の実施例では「分極電界」と呼ばれる電界の生成を開示する。この分極電界は、前記両極イオン雲の近傍に位置する、少なくとも１つの電極（以下「分極電極」という）に対して第２の電圧（以下「分極電圧」という）を印加することによって生成できる。以下に開示した実施形態において、この分極電極は、前記イオン化電極および基準電極と共に前記イオン化セル内に含まれる。
【０００８】
前記分極電界は、前記両極イオン雲を形成するイオンを再分配する。前記分極電圧の極性に一致する極性を有するイオンは前記電界から反発を受け、前記分極電界の極性と反対の極性を有するイオンは分極電界に惹きつけられるので、前記イオン雲内のイオンの再分配が起こる。前記イオン雲内の相反する極性の２つの領域内に前記イオンを再分配することで前記両極イオン雲が再構成されるので、前記拡散されたイオンに相当する前記雲の一部が前記分極電界に惹きつけられたイオンによって置き換えられ、従って前記イオンを拡散し、または方向付けることのできる範囲が拡大される。２つの領域内へイオンを再分配するこの方法は、本明細書内の開示において、時として「イオン分極化」と呼ばれる。
【０００９】
機能強化を行うことによって分極電圧を使用して前記イオンの拡散範囲をさらに効率的に拡大することができる。この機能強化とは下記の方程式［１］によって集合的に表すことのできる、基準電極間の配置および間隙間隔、および前記イオンの移動度に対する前記イオン化電圧の電位、周波数の調節またはその両方の調節、空気、窒素などの気体流の前記生成されたイオンへの印加、前記分極電圧の電位の調節、前記分極電圧の周波数の調節、およびイオン化セルの中で使用される構造体および電極の成形の任意の組み合わせによるものである。
【００１０】
ここで図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本発明の第１の実施形態によるイオン化セル２を図示する。イオン化セル２は、イオン化電圧８などの第１の電圧を受けることのできる接続点６を有する電極４と、接地１２などの基準電圧に接続された電極１０ａおよび１０ｂ（以下それぞれ基準電極１０ａおよび１０ｂという）と、分極電圧１８などの第２の電圧を受けることのできる接続点１６を有する電極１４ａおよび１４ｂと、電極４の機械的および電気絶縁の補助を提供する構造体２０とを含む。
【００１１】
電極４はコロナ放電によってイオンを生成するために好適な形状を有し、図１Ａおよび図１Ｂに示す例ではフィラメントまたはワイヤーの形態である。フィラメントまたはワイヤーを使用したイオン化電極４の実装は本明細書内に開示した種々の実施形態の範囲の限定を意図するものではない。当業者であれば、電極４の実装に当たって、尖頭または小さな先端径などを有する電極、１以上の尖頭の組または均等のイオン電極など、その他の形状を使用できることを容易に理解するであろう。下記の説明を容易にするために、電極４は以下「イオン化電極」という。以下に説明するように、電極１４ａおよび１４ｂ（以下「分極電極」という）は、イオン化電圧８が印加された時にイオン化電極４によって生成された両極イオン雲内でイオンを再分配するために使用され、前記両極イオン雲を構成するイオンの一部を表面電荷２４を有する帯電物体２２により近い移動させ、再分配する。中和の過程において、物体２２は静止していても動いていてもよい。
【００１２】
基準電極１０ａおよび１０ｂ、および分極電極１４ａおよび１４ｂは各々、一般的にイオン化電極４に向かって方向付けられた比較的平坦な面を有するように示されている。基準電極１０ａおよび１０ｂ、および分極電極１４ａおよび１４ｂに比較的平坦な面を使用することは、説明の実施形態を一切限定する意図のものではない。円または半円の形状に類似した断面を有する形状を含むその他の形状の基準電極１０ａおよび１０ｂ、および分極電極１４ａおよび１４ｂを使用してもよい。
【００１３】
５Ｅ−３ｍ〜５Ｅ−２ｍの範囲内で間隙２６ａおよび２６ｂを形成するように基準電極１０ａおよび１０ｂを配置する必要がある。電極４、１０ａ、１０ｂ、１４ａ、および１４ｂは、構造体２０を使用して物体２２に近い位置に配置され、それにより距離２８は、利用可能な中和イオンが帯電物体２２に向けて有効に移動または方向付けられる範囲内になる。この有効範囲は、現在、間隙２６ａまたは間隙２６ｂによって画成される間隙間隔のような間隙間隔の数倍から１００インチまでと考えられている。構造体２０は非導電性であり、その誘電特性が本明細書内に開示されたイオンの生成および移動への影響を最小限に抑える程度に絶縁性であるべきである。構造体２０の前記誘電特性は、１Ｅ１１〜１Ｅ１５Ωの抵抗の範囲であり、２〜５の誘電率を有することが示唆される。
【００１４】
また、イオン化セル２は、イオン化電極４にイオン化電圧８が印加された時に誘起される電流を分路し、分極電圧１８が分極電極１４ａおよび１４ｂに達することを可能とするフィルター３０を含んでもよい。フィルター３０は、この説明した機能を実行できる任意の装置であってよく、図１Ａに示した例では、１０〜１０００ｐＦの範囲内の値を有するコンデンサであってよい。また、イオン化セル２は、イオン化電圧８からイオン化電極４を部分的にデカップリングすることで正に荷電したイオンおよび負に荷電したイオンの両方の生成を向上させるための、２０〜１０００ｐＦの範囲内の値を有するコンデンサのようなフィルター３２を含んでもよい。フィルター３２は、イオン化電圧６の低周波数およびＤＣ成分を除去するハイ・パス・フィルターとして機能する。また、フィルター３２は、動作中に生成された前記両極イオン雲を構成する陽イオンおよび陰イオンの生成を電気的に平衡させることによって、イオン化セル２に自動平衡機能を提供する。
【００１５】
本発明の第２の実施形態による、所定の時間に亘る両極イオン雲の再分配または分極化を図２Ａ〜図２Ｄに示す。図２Ａ〜図２Ｃは、イオン化電圧を受けるイオン化電極４４と、接地などの基準電圧を受ける基準電極５０ａおよび５０ｂと、分極電圧を受ける分極電極５４ａおよび５４ｂと、構造体６０とを含む、上述のイオン化セル２と実質的に同様の要素および機能を有するイオン化セル４２の断面図である。
【００１６】
イオン化電極４４と基準電極５０ａ間の空間は間隙６６ａを画成し、一方、イオン化電極４４と基準電極５０ｂ間の空間は間隙６６ｂを画成する。この実施例において間隙６６ａおよび間隙６６ｂは実質的に同等である。
【００１７】
図２Ａおよび図２Ｄ中、時間ｔ０において、イオン化電圧（Ｖ）４８がイオン化電極４４に印加される。イオン化電圧４８は、およそ１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ、好ましくは６〜１０ｋＨｚの範囲内の交流周波数を有し、間隙６６ａおよび６６ｂ内のコロナ放電によって両極イオン雲を生成するために十分高い正電位および負電位を有する。また、時間ｔ０において、分極電圧５８（Ｕ）はゼロに等しい。
【００１８】
イオン化電圧４８の印加によって、両極イオン雲７４ａおよび７４ｂを構成するイオンがイオン化電極４４と基準電極５０ａ間、およびイオン化電極４４と電極５０ｂ間でそれぞれ発振する。さらなる詳細は、以下「特許」として参照される、「Ｉｏｎ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題する米国特許出願第１０／８２１，７７３号に見出される。
【００１９】
イオン化セル内に使用される分極電極の分極化の有効性は、使用される前記分極電極の形状および位置、および前記分極電極と基準電極との間で画成される間隙内の両極イオン雲の重心の位置を含む多くの要因に依存する。図示した実施形態において、両極イオン雲７４ａおよび７４ｂのイオン分極化を最大限にするためには、両極イオン雲７４ａおよび７４ｂの重心が分極電極５４ａおよび５４ｂのそれぞれの中心５５ａおよび５５ｂと位置合わせされているべきである。
【００２０】
間隙６６ａおよび６６ｂ内の両極イオン雲７４ａおよび７４ｂのそれぞれの重心の位置決めは、実験的手段によって、または前記特許内にも教示されている次の方程式を使用することによって達成できる。
【００２１】
【数５】
2008542998.tif 000003
【００２２】
但し、Ｖはイオン化電極４４と基準電極５０ａおよび５０ｂなどの基準電極との間の電圧差、μは陽イオンおよび陰イオンの平均移動度、Ｆはイオン化電圧４８の周波数であり、Ｇはイオン化電極４４と基準電極との間の、それぞれ間隙６６ａおよび６６ｂなどの間隙の大きさと等しい。方程式［１］は、特に、イオン化電極４４と基準電極５０ａ間に形成された間隙６６ａ、およびイオン化電極４４と基準電極５０ｂ間に形成された間隙６６ｂなどの、イオン化電極と基準電極間に形成された間隙内の両極イオン雲の重心の位置によって、イオン化電圧の電圧および周波数の関係を特徴付ける。
【００２３】
分極電極５４ａおよび５４ｂの中心を間隙６６ａおよび６６ｂのほぼ中央と位置合わせすることで、分極電極５４ａおよび５４ｂの中心付近の両極イオン雲７４ａおよび７４ｂのそれぞれの重心の位置決めが向上される。この位置合わせは、イオン化電圧４８の振幅、周波数、またはその両方を調節することで達成できる。但し、イオン雲７４ａおよび７４ｂの位置の調節の最も便利な方法は、前記イオン化電極と基準電極間の間隙を５Ｅ−３ｍ〜５Ｅ−２ｍの範囲内に、イオン化電圧４８の周波数を１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの範囲内に保ち、軽イオンの平均移動度が１気圧および摂氏２１度の温度において１Ｅ−４〜２Ｅ−４［ｍ２／Ｖ＊ｓ］の範囲内であると仮定した時に、イオン化電圧４８の振幅を調節することであることが分かっている。
【００２４】
方程式［１］は比較的平坦なイオン化電極および基準電極を有するイオン化セルを特徴付けるものの、この開示および上述の米国特許出願を参照した後では、当業者は、イオン化電極および基準電極のその他の構成および／または形状に関する上述の変数を使用して、発振している両極イオン雲の中心位置を特徴付けることができることを理解するであろう。
【００２５】
静電気中和の過程において、分極電圧５８（Ｕ）もまた印加され、多少のイオンを別個の領域に向け直し、移動させるイオン化電圧４６（Ｖ）によって生成された前記両極イオン雲を分極化し、イオン化セル４２が表面電荷６３を有する帯電物体６２に向けて中和イオンを拡散することのできる範囲を拡大する。
【００２６】
例えば、図２Ｂに示すように、図２Ｄ内のｐ１と指定された期間中、イオン化電圧４８は負および正のコロナ発生電圧閾値Ｖ１およびＶ２とそれぞれ等しくなり、それを超え、両極イオン雲７４ａおよび７４ｂを生成する。また、期間ｐ１中に、分極電圧５８が、多くのイオンをそれぞれ分極化された各々のイオン雲内の別個の領域に向け直し移動させることによって前記分極化されたイオン雲７５ａおよび７５ｂを形成する正極化電圧閾値Ｕ１に達してそれを超え、イオン化セル４２の前記イオン中和および拡散範囲を拡大する。負に荷電したイオンは分極電圧５８を分極電極５４ａおよび５４ｂに印加することによって生成された正電界（図示せず）に惹きつけられ、正に荷電したイオンは分極電極５４ａおよび５４ｂから拡散するので、分極化が発生する。
【００２７】
さらに、この例において、帯電物体６２ａは負に帯電した面６４ａを有するので、前記正に荷電したイオンもまた帯電物体６２ａと反対の電位に引き寄せられ、中和イオンを帯電物体６２ａに向けて拡散することのできる範囲および効率をさらに増大させる。さらに、両極イオン雲７４ａおよび７４ｂの分極化によってイオン再結合が減少し、それによって、さもなければイオン再結合のために失われたであろうイオンを生成するために必要な電気エネルギーが小さくて済むので、静電気中和を実行するイオン化セル４２の効率がさらに向上する。
【００２８】
図２Ｃに示すような別の例において、および図２Ｄ内の期間ｐ２の間、イオン化電圧４８が少なくとも１度、それぞれ負および正のコロナ発生電圧閾値Ｖ１およびＶ２に達してそれを超え、間隙６６ａおよび６６ｂ内でそれぞれ発振する両極イオン雲７４ａおよび７４ｂと同様のイオン雲を生成する。また、期間ｐ２の間、分極電圧５８が多くのイオンを各々の前記両極イオン雲内の別個の領域に向け直して移動させることによって分極されたイオン雲７６ａおよび７６ｂを形成する負の分極電圧閾値Ｕ２に達してそれを超え、イオン化セル４２のイオン中和および拡散範囲を拡大する。正に荷電したイオンが前記負電界（図示せず）に惹きつけられ、負に荷電したイオンが分極電極５４ａおよび５４ｂから拡散されるので、分極化が発生する。
【００２９】
さらにこの例において、帯電物体６２は正に帯電した面６４ｂを有するので、前記正に荷電したイオンは帯電面６４と反対の電位に引き寄せられ、中和イオンを帯電物体６２ａに向けて拡散することのできる範囲および効率をさらに増大させる。選択された極性を有する帯電物体の使用は、本発明の範囲および趣意を上述の図２Ａ〜図２Ｄで開示された例で示したように限定する意図のものではない。任意の極性を有する任意の帯電物体を本明細書内で開示したように効果的に中和することができる。
【００３０】
分極電圧５８の周波数は０．１〜１００Ｈｚの範囲内で選択できるが、この周波数は本発明を一切限定する意図のものではない。実際には、前記極性化電圧５８の周波数はまた、０．１〜５００Ｈｚの範囲内から選択してもよい。分極電圧５８は、また、生成される陽イオンおよび陰イオンの数を均衡させるためのＤＣオフセット（図示せず）を含んでもよい。分極電圧５８のための電圧およびＤＣオフセットは、本明細書内に開示した実施形態においては一般に＋／−１０〜３０００Ｖ内であるコロナ放電を生成する閾値電圧未満であってよい。
【００３１】
分極電圧５８を正弦波形の形態で提供することは、請求の発明の範囲および趣意を本明細書内の種々の実施形態によって示したように一切限定する意図のものではない。上述の分極化効果を提供するために、矩形、台形などの形態の波形を含むその他の種類の波形を使用してもよい。
【００３２】
分極電圧５８はイオン化電圧４８が時間ｔ１においてピーク負電圧に達する丁度その時に発生するピーク正電圧に達し、分極電圧５８はイオン化電圧４８が時間ｔ２においてピーク正電圧に達する丁度その時に発生するピーク負電圧を有するように図示されているものの、図２Ａ〜図２Ｄに示し、説明した実施形態はそのように限定される意図のものではない。開示したイオン電圧４８および分極電圧５８の周波数は、これらが図２Ｄに示した通りに同期するピーク電圧を有するように選択しなくてもよく、単に本明細書内で説明された発明の態様を達成する周波数範囲内であるべきである。
【００３３】
本発明の第３の実施形態によって、図３内の概略ブロック図に、イオン化電極と分極電極とを含むイオン化セル４２と実質的に同様の要素および機能を有する両極イオン化セル１０６に使用する、イオン化電圧１０２および分極電圧１０４を生成する電源１００を図示する。イオン化電圧１０２および分極電圧１０４は、イオン化セル１０６のイオン化電極および分極電極（図示せず）にそれぞれ連結されるものである。
【００３４】
電源１００は、可変周波数発生器１１０および電流調整器１１２に連結されたＤＣ電源１０８を含む。動作中、可変周波数発生器１１０は、高電圧増幅器１１４によって増幅される０．１〜５００Ｈｚの範囲内の出力周波数を生成し、分極化出力１１６において利用可能な分極電圧１０４を与える。電流調整器１１２はＤＣ電源１０８から電力を受け取り、高電圧周波数発生器１１８に供給する電流を調節する。
【００３５】
高電圧周波数発生器１１８はロイヤー型高電圧周波数発生器であって、変圧器１２０の一次コイルのインダクタンスおよびコンデンサ１２２の値によって定義される周波数を有するイオン化電圧１０２を生成する。イオン化電圧１０２の最大絶対ピーク電圧は、電流調整器１１２を使用して調節可能である。ロイヤー型高電圧周波数発生器は当業者にとって周知である。
【００３６】
動作中、分極化出力１１６はイオン化セル１０６の分極電極（図示せず）に接続されているので、分極化出力１１６上のイオン化電圧１０２によって誘起される可能性のある一切の電位を最小限に抑え、または除去するために、電源１００はまた、１０〜１０００ｐＦの値を有するコンデンサのようなフィルター１２４を含んでもよい。フィルター１２６はハイ・パス・フィルターとして機能し、２０〜１０００ｐＦの値を有するコンデンサを使用して実施できる。イオン化セル１０６が以前上記に開示したイオン化セル２と同様の構造および機能を有し、イオン化セル１０６が１２４および１２６と等価なフィルターで構成されている場合、フィルター１２４および１２６を省略してもよい。
【００３７】
さらに、イオン化セル４２、イオン化電極４４、基準電極５０ａおよび５０ｂ、分極電極５４ａおよび５４ｂ、および構造体６０の使用またはその形状、または帯電物体の静帯電を中和するイオン源を生成するために使用される電極の数のどちらも、図３に示す実施形態または本明細書内に開示の一切の実施形態を限定する意図のものではない。
【００３８】
例えば、イオン化セル１４２は、図４Ａおよび図４Ｂに示す形態で実施してもよい。イオン化セル１４２は、イオン化電圧１４８などの第１の電圧を受けることのできる接続点１４６を有する電極１４４と、接地（図示せず）などの基準電圧に接続された基準電極１５０と、分極電圧１５８などの第２の電圧を受けることのできる接続点１５６を有する分極電極１５４と、構造体１６０とを含む。
【００３９】
電極１４４はコロナ放電によってイオンを生成するために好適な形状を有しており、図４Ａおよび図４Ｂに示す例において、尖頭形状の先端または小径の先端を有する棒を有する。電極１４４を実施するために尖頭を使用することは、本明細書内に開示した種々の実施形態の範囲の限定を意図するものではない。当業者であれば、電極１４４を実施するに当たって、１より多くの尖頭の組、フィラメント、または等価なイオン化電極などのその他の形状を使用できることを容易に理解するであろう。
【００４０】
電極１５０および１５４が電気的に連続した面として実施される以外は、接続点１４６および１５６、電極１４４，１５０、および１５４、およびフィルター１７０および１７２は、図１Ａおよび図１Ｂで説明したそれらに相当する要素とそれぞれ同様の機能および構造を有する。フィルター１７０および１７２は、上述の通り選択的である。構造体１６０は、図示の通り概ね逆様の凹面の形態であり、上述の構造体２０と同様の非導電特性を有する。さらに、基準電極１５０は、間隙１６６ａおよび１６６ｂ（図４ｂ参照）がそれと電極１５６との間で５Ｅ−３ｍ〜５Ｅ−２ｍの範囲内で形成されるように構造体１６０内に配置されるべきである。
【００４１】
電極１５４は、電極１４４にイオン化電圧１４８が印加された時に生成される両極イオン雲１７４内のイオンを再分配するために使用される。前記イオンの再分配は、前記再分配されたイオンの一部を表面電荷１６４を有する帯電物体１６２のより近くに移動させ、方向付ける。物体１６２は中和中に静止していても動いていてもよい。さらに、静電気中和装置は、静電気中和の対象となる前記帯電物体の構成次第で、直線的またはそれ以外の方法で配置された、１よりも多くの例のイオン化セル１４２で構成してもよい。
【００４２】
本発明の第５の実施形態によって、図５Ａおよび図５Ｂは、分極電圧２１８ａおよび２１８ｂをそれぞれ受ける電極２１４ａおよび２１４ｂを有するイオン化セル２０２と、接続点２０６を介してイオン化電圧２０８を受ける、少なくとも１例のイオン化電極２０４と、接地２１２などの基準電圧を受ける電極２１０ａおよび２１０ｂと、構造体２２０とを図示する。
【００４３】
各々のイオン電極２０４はコロナ放電によってイオンを生成するための好適な形状を有し、図５Ａおよび図５Ｂに示す例において、尖頭形状の一端を有する。電極２０４を実施するために尖頭を使用することは、本明細書内に開示した種々の実施形態の範囲を限定する意図のものではない。当業者であれば、電極２０４の実施に当たって、フィラメントまたは等価なイオン化電極の形状を有する電極など、その他の形状を使用できることを容易に理解するであろう。
【００４４】
接続点２０６、２１６ａ、および２１６ｂ、電極２１０ａおよび２１０ｂ、構造体２２０、フィルター２３０ａおよび２３０ｂ、およびフィルター２３２は、図１Ａおよび図１Ｂで説明したこれらに相当する要素とそれぞれ同様の機能および構造を有する。イオン化電圧２０８（図５Ｂ参照）は、上述のイオン化電圧１４８について説明したそれと実質的に同様の電気特性を有する。物体２２２は、中和中、静止していても動いていてもよい。
【００４５】
電極２１４ａおよび２１４ｂは分極電極として使用され、この例においてこれらが相互に電気的に連結していない点を除けば、上述の電極１４ａおよび１４ｂと実質的に同様の機能を共有する。分極電圧２１８ａおよび２１８ｂは、以下の図６Ａ〜図６Ｄで説明する電圧２５８ａおよび２５８ｂと実質的に同様の電圧および周波数特性を有する。
【００４６】
図６Ａ〜図６Ｃは、イオン化電圧２４８を受ける接続点２４６を有するイオン化電極２４４と、接地などの基準電圧を受ける基準電極２５０ａおよび２５０ｂと、電圧２５８ａおよび２５８ｂをそれぞれ受ける分極電極２５４ａおよび２５４ｂと、構造体２６０とを含む、図５Ａおよび図５Ｂで説明したイオン化セル２０２と実質的に同様の要素および機能を有するイオン化セル２４２の断面図である。イオン化電極２４４と基準電極２５０ｂ間の空間が間隙２６６ｂを形成する一方、イオン化電極２４４と基準電極２５０ａ間の空間は間隙２６６ａを形成する。
【００４７】
また、イオン化セル２４２は、基準電極２５０ａおよび２５０ｂにそれぞれ連結されたフィルター（図示せず）を有し、フィルター２３０ａ、２３０ｂ、および２３２にそれぞれ実質的に等価なフィルター２３２を有するイオン化セル２０２と実質的に同様の方法で構成してもよい。基準電極２５０ａおよび２５０ｂに連結されたフィルターは、本明細書内の開示を不必要に複雑にすることを回避するために、図６Ａ〜図６Ｃには示さない。フィルター２３２はイオン化電極２４４および接続点２４６に連結されている。
【００４８】
図６Ｄは、負電荷および正電荷の混合を有する帯電表面２６４を有する帯電物体２６２の静電気中和中の、図６Ａ〜図６Ｃで説明したイオン化セルに使用することを目的としたイオン化電圧２４８、および電圧２５８ａおよび２５８ｂの波形を示す。
【００４９】
イオン化電圧２４８は、およそ１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの範囲内の周波数を有する交流電圧であるが、この範囲は本発明を一切限定する意図のものではない。それぞれ間隙２６６ａおよび２６６ｂ内の両極イオン雲２７４ａおよび２７４ｂのそれぞれの重心の所望の位置によっては、その他の範囲を使用してもよい。両極イオン雲２７４ａおよび２７４ｂの分極化、従って帯電物体２６２に向かったイオンの拡散を向上させるために、実験的手段、または以前に上述した方程式［１］を使用して、前記雲のそれぞれの重心を分極電極２５４ａおよび２５４ｂの中心と位置合わせすることが示唆される。
【００５０】
電圧２５８ａ（Ｕａ）および２５８ｂ（Ｕｂ）は各々０．１Ｈｚ〜５００Ｈｚ、好ましくは０．１〜１００Ｈｚの範囲内の周波数と、イオン化電圧未満であってよく、好ましくはコロナ放電を生成するために必要な電圧未満であってよい最大ピーク電圧と、相互に１８０度位相のずれた台形波形とを有する。この例において、電圧２５８ａおよび２５８ｂは各々、（＋／−）１０〜３０００Ｖの範囲内の最大ピーク電圧を有する。電圧２５８ａおよび２５８ｂはこれ以後「分極電圧」として参照される。
【００５１】
１８０度位相のずれた台形波形を有する分極電圧を使用することによって、２つの相反して荷電された両極イオン雲内のイオンのほぼ連続したイオン再分配が行なわれる一方、正および負に帯電した表面の両方を有する帯電物体の静電気中和効率を向上させる。近接した陽および陰のイオン雲の提供によって空間電荷量が小さくなり、静電気中和の対象となる物体を過剰に帯電する可能性を最小限に抑えることとなる。当業者であれば、本明細書内の開示に従った後、イオンを分極化するために十分な閾値で保持できる分極電圧の時間を最大化するその他の波形を使用できることを容易に理解するであろう。例えば、分極電圧２５８ａおよび２５８ｂは、相互に１８０度位相のずれた各々の分極電圧を有する２つの矩形波の形態で実施できる。
【００５２】
また、分極電圧２５８ａおよび２５８ｂはそれぞれ、コロナ放電によって生成された陰イオンおよび陽イオンの均衡を調節することによって空間電荷を低減するために使用できるＤＣオフセット２５９ａおよび２５９ｂを含んでもよい。使用されるＤＣオフセットの量は、＋／−１０〜３０００Ｖの電圧範囲に限定すべきであり、前記分極電極と前記基準電極間のコロナ放電を起動するために必要な電圧レベルを超えるべきではない。
【００５３】
図６Ａおよび図６Ｂを参照して、期間ｐ３の間、イオン化電圧２４８は、負のコロナ閾値Ｖ３および正のコロナ閾値Ｖ４（図６Ｄ参照）にそれぞれ少なくとも１度達してそれを超える。イオン化電圧２４８は、イオン化電圧２４８がそれぞれイオン化電極２４４と基準電極２５０ａ間、およびイオン化電極２４４と基準電極２５０ｂ間で測定されたＶ３およびＶ４に達してそれを超える度に、コロナ放電によってイオンを生成する。イオン化電圧２４８の交流特性は、それぞれイオン化電極２４４と基準電極２５０ａ間、およびイオン化電極２４４と基準電極２５０ｂ間で発振する、両極イオン雲２７４ａおよび２７４ｂとして参照される陰イオンおよび陽の混合イオンを生成する。
【００５４】
また、期間ｐ３において、分極電圧２５８ａ（Ｕａ）および２５８ａ（Ｕｂ）は、それぞれ分極化閾値Ｕａ１およびＵｂ２に達してそれを超える。これら分極化閾値に達してそれらを超えると、分極電圧２５８ａおよび２５８ｂは、これら分極化されたイオンを前記それぞれの両極イオン雲内の別個の領域に向け直し、移動させることによって、両極イオン雲２７４ａおよび２７４ｂから十分な数のイオンをそれぞれ分極化し、両極イオン雲を分極化されたイオン雲２７５ａおよび２７５ｂ（図６Ｂに図示）に変換し、従って、イオン化セル２４２のイオン中和および拡散範囲を拡大する。
【００５５】
雲２７４ａ内の十分な数の負に荷電したイオンが、分極電圧２５８ａがＵａ１と等しくなるかそれを超えた時に分極電極２５４ａと基準電極２５０間で生成される前記正電界（図示せず）に惹きつけられる時、両極イオン雲２７４ａは分極化されたイオン雲２７５ａとなる。両極イオン雲２７４ｂからの十分な数の正に荷電したイオンが、分極電圧２５８ｂがＵａ２を超えた時に分極電極２５４ｂと基準電極２５０ｂ間で生成される前記負電界から拡散される時、イオン雲２７４ｂの分極化もまた発生する。
【００５６】
前記分極化閾値電圧Ｕａ１、Ｕａ２およびＵｂ１、Ｕｂ２は１０〜１００Ｖの範囲内であってよいが、この範囲は開示の実施形態を一切限定する意図のものではない。これらの分極化閾値電圧は例として提供され、上述のようにイオンを分極化するために十分な任意の閾値量であってよい。
【００５７】
期間ｐ４の間、イオン化電圧２４８は、イオン化電圧２４８が、イオン化電極２４４と基準電極２５０ａ間およびイオン化電極２４４と基準電極２５０ｂ間で測定されるＶ３およびＶ４にそれぞれ達してそれを超える度にコロナ放電によってイオンを生成し続ける。イオン化電圧２４８の交流特性は、イオン化電極２４４と基準電極２５０ａ間およびイオン化電極２４４と基準電極２５０ｂ間でそれぞれ発振する、図６Ａに両極イオン雲２７４ａおよび２７４ｂとして示した陰イオンおよび陽の混合イオンを生成する。
【００５８】
また、期間ｐ４の間、分極電圧２５８ａ（Ｕａ）および２５８ａ（Ｕｂ）はそれぞれ分極化閾値Ｕａ１およびＵｂ２に達してそれを超える。これら分極化閾値に達してそれを超えると、分極電圧２５８ａおよび２５８ｂは、これら分極化されたイオンを前記それぞれ両極イオン雲内の別個の領域に向け直して移動させることによって両極イオン雲２７４ａおよび２７４ｂからそれぞれ十分な数のイオンを分極化し、両極イオン雲を分極化されたイオン雲２７６ａおよび２７５ｂ（図６Ｃに図示）に変換し、従ってイオン化セル２４２のイオン中和および拡散範囲を拡大する。
【００５９】
雲２７４ａ内の十分な数の負に荷電したイオンが、分極電圧２５８ａがＵａ２と等しくなるかそれを超える時に分極電極２５４ａと基準電極２５０間で生成される負電界（図示せず）に惹きつけられると、両極イオン雲２７４ａは分極されたイオン雲２７６ａとなる。同様に、両極雲２７４ｂからの十分な数の負に荷電したイオンが、分極電圧２５８ｂがＵａ１を超える時に分極電極２５４ｂと基準電極２５０ｂ間で生成される正電界から拡散されると、イオン雲２７４ｂの分極化もまた発生する。
【００６０】
前記表面電荷２６４の極性に拘らず、前記分極化されたイオン雲は、前記帯電面２６４と反対の電荷を有するこれらイオンが前記帯電面に向かって引き寄せられることを可能とするどちらかの極性の分極化されたイオンを提供し、中和イオンを帯電物体または静電気中和のために選択された面に向かって拡散することのできる範囲および効率をさらに増大させるので、分極電圧２５８ａおよび２５８ｂを使用することによってイオン化セル２４２のイオン拡散範囲をさらに拡大することができる。さらに、両極イオン雲２７４ａおよび２７４ｂの分極化によってイオン再結合が減少し、さもなければイオン再結合のために失われたであろうイオンを生成するために必要な電気エネルギーが小さくて済むので静電気中和を実行するイオン化セル２４２の効率をさらに向上させる。
【００６１】
本発明の第７の実施形態によって、２つの分極電圧を受けるとこのできるイオン化セル３０２で使用する電源３００の概略ブロック図を図７に示す。電源３００は、ＤＣ電源３３０と、可変周波数発生器１１０、電流調整器１１２、および高電圧周波数発生器１１８について上述したそれぞれ同一の要素および機能を実質的に有する可変周波数発生器３３２と、電流調整器３３４と、高電圧周波数発生器３３８とを含む。
【００６２】
また、電源３００はイオン化セル３０２の分極電圧として使用される目的の、かつ上記イオン化電圧２５８ａおよび２５８ｂについて述べたそれと実質的に同様の電気特性をそれぞれ有する２つの電圧３１４ａおよび３１４ｂを生成する高電圧増幅器３３６をも含む。高電圧増幅器は、イオン化セル３０２のイオン均衡を設定する電圧３１４ａ、電圧３１４ｂ、またはその両方のＤＣオフセット値を変化させるＤＣオフセット調節器３４０を含む。
【００６３】
イオン化セル３０２は、上述のイオン化セル２４２と実質的に同様の要素および機能を含む。イオン化セル３０２がフィルター３２２ａ、３２２ｂおよび３２４で構成されておらず、このようなフィルターが必要な場合、電源３００はまたフィルター３２２ａと、３２２ｂと、３２４とをも含んでもよい。フィルター３２２ａおよび３２２ｂがフィルター２３０ａおよび２３０ｂと実質的に同様の構造および機能を有する一方、フィルター３２４はフィルター２３２と実質的に同様の構造および機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１の実施形態によるイオン化セルの底面ブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａ内に図示したイオン化セルの、１Ｂ−１Ｂの線に沿った断面図である。
【図２Ａ】図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の第２の実施形態による両極イオン雲の生成および分極化を図示する。
【図２Ｂ】図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の第２の実施形態による両極イオン雲の生成および分極化を図示する。
【図２Ｃ】図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の第２の実施形態による両極イオン雲の生成および分極化を図示する。
【図２Ｄ】図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の第２の実施形態による両極イオン雲の生成および分極化を図示する。
【図３】図３は、本発明の第３の実施形態による電源の概略ブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第４の実施形態によるイオン化セルの底面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに図示したイオン化セルの、４Ｂ−４Ｂの線に沿った断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第５の実施形態によるイオン化セルの底面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４Ａ内に図示したイオン化セルの、５Ｂ−５Ｂの線に沿った断面図である。
【図６Ａ】図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の第７の実施形態による両極イオン雲の生成および分極化を図示する。
【図６Ｂ】図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の第７の実施形態による両極イオン雲の生成および分極化を図示する。
【図６Ｃ】図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の第７の実施形態による両極イオン雲の生成および分極化を図示する。
【図６Ｄ】図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の第７の実施形態による両極イオン雲の生成および分極化を図示する。
【図７】図７は、本発明の第６の実施形態による電源の概略ブロック図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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