具有上游聚集电极的电动空气输送调节器 【技术领域】
本发明通常涉及产生电动(electro-kinetic)气流并从气流中充分去除微粒物质的装置。背景技术
现有技术早已采用电动机使风机叶片旋转而产生气流。遗憾的是，这种风机有很大的噪音，还对儿童有危险，儿童因好奇会将手指或铅笔伸入转动的风机叶片中。虽然这种风机能产生大流量气流(例如1000英尺3/每分钟或更大)，但是带动风机需要相当大的电能，并且基本上不能对流动的空气进行调节。
人们已经知道用高效微粒空气-辅助过滤器装备这种风机来去除大概大于0.3μm的微粒物质。遗憾的是，过滤器对气流的阻力需要电动机尺寸加大一倍才能维持所希望的气流量。而且，高效微粒空气-辅助过滤部件价格昂贵，并占到高效微粒空气-辅助过滤器风机售价的大部分。虽然这种过滤器风机能够去除较大颗粒来调节空气，但是小到足以通过过滤器的微粒物质则不能去除，例如包括细菌。
本领域还已知使用电动学技术产生气流，这种技术可使电力不经机械运动部件直接转变成气流。在Lee的美国专利No.4789801(1988)中描述了这样一种系统，在此以如图1A和1B的简化形式加以介绍，并且本文引入该专利作为参考。系统10包括一列第一(“发射”)电极或导电表面20，它们与一列第二(“接收”)电极或导电表面30对称地隔开。将一个发生器例如输出一系列高压脉冲(例如0到约+5KV)的脉冲发生器40的正极与第一阵列连接，脉冲发生器的负极与本例中的第二阵列连接。可以理解所述阵列包括多个电极，但是一列电极可以包括或被单个电极替代。
高压脉冲将电极阵列之间的空气电离，并产生从第一阵列向第二阵列的气流50，而不需要任何运动部件。空气中地微粒物质60夹在气流50中并且也向第二电极30移动。大部分微粒物质靠静电吸附在并留在第二电极表面上，从而调节离开系统10的气流。此外，电极阵列之间存在的高压电场能将臭氧释放到周围环境中，这能消除夹带在气流中的异味。
在图1A的具体实施例中，第一电极20的横截面为圆形，直径约为0.003英寸(0.08mm)，而第二电极的面积更大，其横截面为泪珠状。第二电极的球根状前端和第一电极之间的横截面曲率半径之比超过10∶1。如图1A所示，第二电极的球根状前端表面面对第一电极，比较“尖细”的后缘面对气流的排出方向。第二电极上的“尖细”后缘有助于夹在气流中的微粒物质更好地静电吸附。
在如图1B所示的另一具体实施例中，第二电极30的横截面是对称细长的形状。第二电极上拉长的蔓延端提供了增大的面积，以使夹在气流中的微粒物质能粘附在上面。
虽然由′801专利公开的静电技术比常规的电动风机-过滤器装置有利，但是进一步提高空气输送调节效率将更有益。发明内容
本发明提供这样一种装置。
本发明的一个方面是提供一种电动空气输送调节器，它提高了气流速度，提高了微粒收集，并且产生适当数量的臭氧。
一个实施例包括一个或多个聚集或导向电极。每个聚集或导向电极可以设置在每个第一电极的上游，或者甚至与每个第一电极设置在一起。聚集或导向电极有助于控制气流中离子化微粒的流动。聚集或导向电极使电极组件中的每个第一电极产生的静电场成形。
另一实施例包括一个或多个拖尾电极。每个拖尾电极可以设置在第二电极的下游。拖尾电极能够有助于中和排出本发明实施例的离子数量，还有助于收集电离微粒。拖尾电极还能增强来自输送调节器的负离子的流动。此外，拖尾电极能改善排出输送调节器的气流的层流特性。
本发明的另一实施例包括设置在两个第二电极之间的至少一个间隙电极。间隙电极也可帮助第二电极阵列对微粒物质的收集。
在本发明的再一个实施例中，使一个或多个第二电极形成具有增大的保护端或拖尾表面，这有助于实施例的操作和清洁。
在本发明的另一实施例中，为了增强第一电极的发射能力，将一个或多个第一电极拉长。
通过随后的说明书，结合附图以及随后的权利要求，可以获得本发明的其它目的、方面、特征和优点，其中在说明书中详细地描述了优选实施例。附图说明
图1A-1B；图1A是根据现有技术的电动输送调节器的第一实施例的横截平面图；图1B是根据现有技术的电动输送调节器的第二实施例的横截平面图；
图2A-2B；图2A为电动输送调节器外壳的典型实施例的透视图；图2B是在图2A中示出的实施例在拆除第二电极时的透视图；
图3是本发明的电路方框图；
图4A-4F；图4A是根据本发明的电极组件的实施例的透视图；图4B是图4A所示实施例的平面图；图4C是根据本发明的电极组件的另一实施例的透视图；图4D是图4C中实施例的修改型式的平面图；图4E是根据本发明的电极组件的另一实施例的透视图；图4F是图4E中实施例的平面图；
图5A-5B；图5A是表示加在图4A所示实施例上的导向或聚集电极的本发明的另一实施例的透视图；图5B是本发明的类似于图5A的一个修改实施例的平面图，其中示出每个第二电极上有一个保护端；
图6A-6D；图6A示出本发明另一实施例的透视图，其中示出加在图4C所示实施例上的一个导向或聚集电极；图6B是如图6A所示的本发明的一个修改实施例的透视图；图6C是如图6B所示的本发明修改实施例的透视图；图6D是本发明的一个修改实施例，它图示说明了一个加在图4D所示实施例上的导向或聚集电极；
图7A-7C；图7A是本发明另一实施例的透视图，它图示说明了一个加在图4E所示实施例上的导向或聚集电极；图7B是修改图7A所示实施例得到的一个实施例的透视图；图7C是修改图7B所示实施例得到的一个实施例的透视图；
图8A-8C；图8A是本发明的另一个实施例的透视图，它图示说明了导向或聚集电极的另一实施例；图8B是修改图5A所示实施例得到的一个实施例的透视图；图8C是再一个实施例的透视图；
图9A-9C；图9A是本发明再一个实施例的透视图；图9B是修改图10A所示实施例得到的一个实施例的局部视图；图9C是修改图9A所示实施例得到的另一个实施例；
图10A-10D；图10A是本发明的另一个实施例的透视图，它图示说明了加在图7A中实施例上的一个拖尾电极；图10B是图10A所示实施例的一个平面图；图10C是本发明再一个实施例的平面图；图10D是类似于图10C的本发明的另一个实施例的平面图；
图11A-11F；图11A是本发明的再一个实施例的平面图；图11B是修改图11A所示实施例得到的一个实施例的平面图；图11C是本发明的再一个实施例的平面图；图11D是修改图11C所示实施例的一个实施例的平面图；图11E是本发明再一个实施例的平面图；图11F是修改图11F所示实施例的一个实施例的平面图；和
图12A-12C；图12A是本发明另一个实施例的透视图；图12B是本发明再一个实施例的透视图；图12C是本发明另一个实施例的透视图；具体实施方式空气输送调节器系统的总体配置
图2A和2B描述了一个电动空气输送调节系统100，其外壳102包括最好后置的吸气口或百叶窗104和最好前置的排放口106，以及一底座108。如果需要，可以提供一个单个开口用作空气吸入口和空气排放口，该开口有空气入口通道和空气排放口通道与开口和电极连通。外壳最好为独立式的和/或直立垂直和/或细长式。输送器外壳的内部是一个离子发生装置160，它最好通过一种可用开关S1.S1控制的AC：DC电源为其供电，开关与下面将描述的其它用户操作开关一起方便地设置在装置100的顶面103。为了使本发明的系统工作，除了周围空气，再没有其它东西需要来自输送器外壳之外，外部电源除外。
外壳102的上表面有一个用户使用的提升手柄部件112，提升手柄固定有电极组件220内的收集电极242的第二列240。电极组件220还包括第一发射电极列230，或者是此处所示的如单个导线或导线状电极232样的单一第一电极。(术语“导线”和“导线状”在此可交换地使用，其含义是由导线或者具有导线外观的比导线更厚或更坚硬的材料制成的电极)。在示出的实施例中，提升手柄部件112将第二列电极240向上提升，导致第二电极从外壳的顶部向外伸出，如果需要可以离开装置100进行清洁，而第一电极列230保持在装置100中。从图中可以很明显地看出，第二列电极能够沿细长外壳102的纵轴方向从装置100的顶面103被垂直地提升。第二电极列可从装置100的顶面103拿出来的这种布置使用户很容易将第二电极列拉出来清洁。在图2B中，第二电极242的底端与部件113相连接，部件113与机构500相连接，该机构包括一挠性部件和一个细槽，当用户上下移动手柄部件112时用于固定和清洁第一电极232。
将第一和第二列电极最好如图3所示地连接到离子发生装置160的输出端。
在图2A和2B中示出的本发明实施例的一般形状的横截面与数字8的相同，尽管其它形状也在发明的精神和范围内。在一个优选实施例中，虽然其它尺寸和形状当然也可以使用，但是优选实施例从顶部到底部的高度为1m，优选地从左到右的宽度为15cm，从前到后深度约为10cm。在一种经济实用的外壳结构中，可以将百叶窗结构提供空气进口和出口。风口104和106之间不需要有实质区别，除了它们相对于第二电极列的位置不同之外。这些风口用来保证有足够的周围气流进入装置100中或对其可用，而且保证足够的含适量臭氧的离子化气流从装置100中流出。
正如所描述的，当合上开关S1给装置100通电时，离子发生装置160产生的高压或高电势在第一电极上产生离子，这些离子被吸附到第二电极上。离子在“IN”至“OUT”方向上的运动夹带离子化的空气分子，因此电动地产生离子化空气流。图2A和2B中的“IN”符号表示吸入的含有微粒物质60的环境空气流。图中的“OUT”符号表示净化了的基本不含微粒物质的空气流出物，其中微粒物质被静电地吸附在第二电极的表面上。在产生离子化气流的过程中，也产生了适量有益的臭氧。需要为外壳102的内表面提供静电屏蔽，以减少可检测到的电磁辐射。例如可将一金属屏蔽设置在外壳内，或者在外壳内部的一部分上涂覆一层金属漆来减少这种辐射。
外壳最好具有基本为卵形或椭圆形并带有微凹侧向槽的横截面。这样如上所述，横截面看上去有点类似于数据8的形状。外壳有不同形状的横截面也在本发明的范围内，比如但不限于此，矩形、蛋形、泪珠形或圆形。外壳的外形最好是既高又薄。很明显，在功能上，外壳的形状最好可以包含电极组件。
如上所述，外壳有一入口和出口。入口和出口均被翅片或百叶窗覆盖。每个翅片为一细长的脊并与下一个翅片间隔开，从而当空气流过外壳时每个翅片产生的阻力最小。翅片为水平的并指向装置的垂直延伸的直立式外壳。这样，本优选实施例中的翅片基本垂直于电极。对齐入口和出口翅片使该装置具有“看透”外观。从而，用户能够从入口到出口看到该装置。用户不会看到外壳内有移动部件，只会看到静止部件，用于净化从其穿过的空气。另外，在另一优选实施例中，翅片可以平行于电极。在其它实施例中，翅片和电极的其他定位方式也是可能的。
离子发生装置160最好像图3那样包括一高压发生器装置170和用于将初始交流电压(例如117VAC)转换成直流(“DC”)电压的电路系统180。电路系统180最好包括用来控制发生器装置输出电压的形状和/或工作循环的电路(使用用户开关S2改变其控制)。为了临时提供突增的臭氧输出，电路系统180最好还包括一个连接到开关S3上的脉冲模式元件。电路系统180还包括一计时电路和可视指示器例如发光二极管(“LED”)。当离子发生器停止运行时，LED或其它指示器(如果需要包括可听指示器)发出信号。在预定时间之后例如30分钟后计时器能自动停止产生粒子和/或臭氧。
高压发生器装置170最好包括频率约为20KHz的低压振荡回路190，它向电子开关200例如可控硅整流器等输出低压脉冲。开关200可切换地使低压脉冲供给增压变压器T1的输入线圈。T1的副线圈与一个输出高压脉冲的高压放大器电路210连接。包括高压脉冲发生器170和电路180的电路系统和元件最好制作于印刷电路板上，印刷电路板安装在外壳102内。如果需要，可将外部音频输入(例如来自立体声调谐器)适当地连接到振荡器190上，以通过声音来调节由装置160产生的动气流。结果可能得到一个静电扬声器，使输出的气流对于可接收声频输入信号的人耳是可听的。此外，输出的气流仍然包括离子和臭氧。
来自高压发生器170的输出脉冲最好是至少10KV的震荡总振幅，它具有比如一半震荡总振幅电压的有效DC偏移量，并有比如20KHz的频率。振荡频率可以包括其它值，但是最好是至少约20KHz的频率，这个频率是人耳听不到的。如果宠物与装置100放在同一房间内，可以采用一种更高的频率，以防止宠物不安和/或嚎叫。脉冲串输出最好有例如10％的工作循环，如果不用有效电流(live current)则可以延长电池的使用寿命。当然，可以替代采用不同的震荡总振幅、DC偏置、脉冲串波形、工作循环和/或重复频率。实际上，虽然电池的寿命会缩短，但是也可以采用一种100％的脉冲串(即一种本质上是装置的高压)。因此，该实施例中的发生器装置170可以叫做高压脉冲发生器。装置170起一种DC：DC高压发生器的作用，这种作用也可以采用其他给电极组件220输出高压脉冲的电路和/或技术来实现。
正如所指出的，流出气流(OUT)最好包括适当的臭氧量，因为臭氧能去除异味和破坏或至少大大改变气流所含的细菌、微生物和其他生命(或准生命)物质。因此，当合上开关S1，使发生器170有足够的启动电位时，来自高压脉冲发生器装置170的脉冲可产生一种由电离空气和臭氧组成的流出气流(OUT)。当合上开关S1，在电离发生时LED将显示可见信号。
装置100的最佳运行参数在制造时确定，通常用户不可调节。例如相关的运行参数，把单元170产生的高压脉冲的峰到峰输出电压和/或负载周期加大，可提高气流动速度、离子含量和臭氧含量。如下文所描述的，用户可通过调节开关S2来设置这些参数。在这个优选实施例中，流出气流的速度约为200英尺/分，离子含量约为2,000,000/cc，臭氧含量约为40ppb(环境含量以上)到2,000ppb(环境含量以上)。将第二电极鼻部半径与第一电极的半径的比值，或者将第二电极横截面面积与第一电极的比值降低到20∶1以下，这将减低流动速度，把在第一电极阵列与第二电极阵列之间耦合的高压脉冲的峰到峰电压和/或负载周期降低也是如此。
实际上，装置100是放在室内的，与具有适当工作电位的电源相连接，通常为117VAC。合上S1给电离单元160通电，系统100经出口106发射电离的空气，最好还有一些臭氧。含有离子和臭氧的气流可使室内空气变新鲜，能去除或至少减少不合需要的臭味、细菌、微生物等。气流实际上是电动产生的，因为在单元100中没有特意的转动部件。(在电极内可发生某种机械振动)。
上面已一般地描述了本发明的各个方面，现在将描述电极组件220的优选实施例。在不同的实施例中，电极组件220包括至少有一个电极或导电表面232的第一阵列230，最好至少有一个电极或导电表面242的第二阵列。很显然，电极232和242的材料应当导电，抗加高压所引起的腐蚀，还要坚固得经得住清洁。
在这里所描述的各种电极组合中，第一电极阵列中的电极232最好用钨制造。钨足够坚固，经得住清洁，有很高的熔点，不会因为电离而熔断。另一方面，电极242最好有高度抛光的外表面，以最大限度减小点到点辐射。因此，电极242最好用不锈钢和/或特别是黄铜制造。电极232的抛光表面也有利于清洁。
与’801专利所公开的先前工艺的电极相比，电极232和242重量轻，易制造，可批量生产。而且，这里所描述的电极232和242可更有效地产生电离的空气和适当的臭氧量(在图中用O3表示)。具有第一电极和第二电极的电极组件图4A-4F
图4A-4F说明了电极组件220的不同配置。将来自高压脉冲发生器装置170的输出与包括第一电极阵列230和第二电极阵列240的电极组件220耦合。此外，可以不用电极阵列，使用单一电极或单一导电表面替代电极阵列230和240中的一个或两个。
将装置170的正输出端与第一电极阵列230耦合，而负输出端与第二电极阵列240耦合。相信所发射离子的净极性是正的，即正离子比所发射的负离子多。已经发现这种耦合极性做得非常好，包括最大限度地减小不需要的能够听到的电极振动和嗡嗡声。但是，当产生的正离子传导到相对静止的气流时，从健康的角度来看，需要使输出的气流中富含负离子而不是正离子。应当指出，在某些实施例中，高压脉冲发生器的一端(最好是负端)实际上可能是环境空气。因此，在第二阵列中的电极不必用导线与高压脉冲发生器连接。尽管如此，在第二电极阵列与高压脉冲发生器一输出端之间仍存在一种“有效连接”，这里是通过环境空气。此外，装置170的负输出端与第一电极阵列230连接，正输出端与第二电极阵列240连接。
经过这样布置，就产生了从第一电极阵列向第二电极阵列的静电气流。(这里的流动指图中的“OUT”。)因此，电极组件220安装在输送器系统100内，使得第二电极阵列240更靠近OUT开口，第一电极阵列更靠近IN开口。
当来自高压脉冲发生器170的电压或脉冲穿过第一和第二电极阵列230和240耦合时，在第一电极阵列230中的电极232周围产生了类似于等离子体的场。该电场将在第一和第二电极阵列之间的空气电离，并产生向第二电极阵列移动的“OUT”气流。可以理解，IN气流经开口104流入，OUT气流经开口106排出。
基本上由于来自与发生器170的第一电极阵列或导电表面的电位的作用，通过第一电极阵列同时产生了臭氧和离子。可通过增加或降低第一阵列的电位来增加或降低臭氧生成。与第二阵列电极242的相反极性耦合基本上加速了在第一阵列产生的离子的运动，同时产生在图中表示为“OUT”气流。随着离子和电离微粒向第二阵列的移动，离子和电离微粒就推动或使空气分子向第二电极阵列移动。可以通过例如降低与第一阵列的电位相关的第二阵列的电位，提高这种运动的相对速度。
例如，如果将+10KV加在第一电极阵列，第二电极阵列不加电压，靠近第一电极阵列的地方就会形成离子云(其净电荷为正)。而且，相对高的10KV电压会产生大量的臭氧。通过将相对低的电位与第二电极阵列耦合，可增大净发射离子所驱动的空气团的速度。
另一方面，如果需要保持相同的有效流出(OUT)速度，而减少臭氧的生成量，可将示范性的10KV在电极阵列之间分配。例如，发生器170可给第一电极阵列+4KV(或某个其它比例)，给第二电极阵列-6KV(或某个其它比例)。在这个例子中，可以理解+4KV和-6KV是相对于地热度量的。可以理解，最好是装置100工作时产生适量的臭氧。因此最好将高压这样分配即大约+4KV加在第一电极阵列上，大约-6KV加在第二电极阵列上。
在图4A和4B的实施例中，电极组件220包括由线性电极232构成的第一阵列230，和由“U”形电极242构成的第二阵列240。在优选实施例中，构成第一阵列的电极数N1最好与构成第二阵列240的电极数N2相差1。在许多示出的实施例中，N2＞N1。然而，如果需要，可在第一电极阵列230的出口端增加第一电极232，于是N1＞N2，即五个第一电极232对4个第二电极242。
如前面所指出的，第一或发射电极232最好是一段钨丝，而电极242可用片状金属制造，最好是不锈钢，虽然也可用黄铜或其他片状金属。对于中空而拉长的“U”形电极242来说，片状金属容易做成它的侧区244和鼻状区246。虽然图4A表示了第二阵列240中的4个电极242，和第一阵列230中的3个电极232，但如所指出的，在每一阵列中可以采用其它数目的电极，如所示，最好保持一种对称的交错布局。在图4A中可以看到，虽然微粒物质60出现在进入(IN)的空气中，但流出(OUT)的空气基本上去处了微粒物质，这些微粒物质吸附在第二电极阵列提供的较大表面上。
图4B说明了第一和第二阵列230和240之间隔开的电极布局是交错的。最好是每个第一阵列电极232基本上与两个第二阵列电极242等距离。已经发现这种对称交错结构是一种特别有效的电极布局。在这个实施例中，交错结构在几何上最好是对称的，即相邻的电极232或相邻的电极242是等距离隔开的，距离分别是Y1和Y2。然而，也可以采用非对称结构。另外，可以理解电极232和电极242所使用的数量可以与所示的数量不同。
在图4A的实施例中，典型的尺寸如下：电极232的直径R1约为0.08mm，距离Y1和Y2都约为16mm，距离X1约为16mm，距离L约为20mm，电极高度Z1和Z2都约为1m。电极242的宽度W最好为4mm左右，制作电极242的材料的厚度约为0.5mm。当然也可以采用其它尺寸和形状。例如，距离X1的优选尺寸为12-30mm，距离Y2为15-30mm。电极232的直径最好小一点。具有小直径的线例如R1，可产生高电压场并具有高的发射能力。这两种特性都有利于产生离子。同时，希望电极232(以及电极242)要足够坚固，以经得住不时的清洁。
第一阵列230中的电极232通过导体234与高压脉冲发生器170的第一(最好是正的)输出端耦合。第二阵列240中的电极242通过导体249与高压脉冲发生器170的第二(最好是负的)输出端耦合。电极可以与导体234或249在不同的位置电连接。仅仅作为例子，图4B表示的是与球形端246内部的一些电极242连接的导体249，而另一些电极242与在电极242上其它位置的导体249电连接。与不同电极的电连接也可以在电极的外表面进行，只要基本上不会损害流出的空气量；然而已经发现，最好是进行内部连接。
在这个实施例和这里所述其它实施例中，电离似乎发生在第一电极阵列230中的电极232处，臭氧的产生呈高压电弧的一种功能出现。把来自高压脉冲发生器170的脉冲的峰到峰电压振幅和/或负载周期加大，可提高流出的电离气流中的臭氧含量。如果需要，可使用用户控制S2，通过改变电压振幅和/或负载周期，对臭氧含量稍加改变。现有技术中已经知道实现这种控制的电路系统，在此就不需要详细描述。
注意，图4A和4B中至少有一个输出控制电极243，最好与如第二电极阵列242一样的电位相偶合。电极243最好在其侧面限定一个尖端，如一个三角形。电极243的尖端产生大量的负离子(因为这个电极与相对负的高压耦合)。这些负离子可中和过量的正离子，否则其会在流出的气流中出现，使得OUT的气流含净负电荷。电极243最好是不锈钢、铜或其它导电材料，底部约20mm高，约12mm宽。已经发现含有一个电极243，足以提供足够数量的输出负离子，不过也可以加进更多的这种电极。
在图4A、4B和4C的实施例中，每个“U”形电极242都由两个拖尾表面或侧边244，这有利于流出的电离空气和臭氧电动地输送。对于图4C的实施例包含有带尖端的电极区243′的一个拖尾边缘的至少一部分。电极区243′有助于负离子的产生，其方式如参照图4A和4B相对电极243所描述的一样。
在图4C和接下去的的图中，为了方便说明省略了微粒物质。不过，从图4A-4B所示可以看出，微粒物质出现在进入的空气中，而在流出的空气中基本上没有。正如已经描述的，微粒物质60一般是靠静电附着在电极242的表面区。
如上面所讨论的和如图4C所表示的，在电极阵列的哪里进行电连接是相对不重要的。因此，如所示通过导体234在第一阵列电极232的底部区将其电连接在一起，而通过导体249在第一阵列电极242的中区部将其电连接在一起，两个阵列可以在多个区域连接在一起，例如在顶部和底部。最好是导线或条板或其它相互连接装置布置在顶部、底部或者第二阵列电极242的周围，以便最大限度地减小通过外壳210的气流的运动阻力。
应该注意，图4C和4D的实施例表示的是电极242的稍微截去一点的电极。图4A和4B的实施例中的尺寸L约为20mm，而在图4C和4D的实施例中L缩短到约8mm。图4C中的其它尺寸最好与针对图4A和4B所说的一样。根据较短的拖尾边缘几何尺寸，可以理解，图4C所示第二电极阵列240的结构比图4A和图4B所示的结构坚固。如早已指出的，第一电极阵列和第二电极阵列采用一种对称交错的几何布局对于图4C中的结构是优选的。
在图4D的实施例中，标以242-1和242-2的最外侧的第二电极，基本上没有最外侧拖尾边缘。图4D中的尺寸L最好为3mm左右，其它尺寸可以与针对图4A和4B所说的一样。再者，在图4D的实施例中，第一电极232和第二电极242的半径或表面面积的比最好超过20∶1。
图4E和4F表示的是电极组件220的另一个实施例，其中第一电极阵列230包括一个单一导线电极232，第二电极阵列240包括一对剖面上弯成“L”形的电极242。与前述实施例所说的不同，这个实施例的典型尺寸为：X1＝12mm，Y2＝5mm，L1＝3mm。有效表面积或半径的比也大于约20∶1。构成图4E和4F中电极组件220的较少电极，使其制造较经济，也易于清洁，虽然可能使用的电极232多于一个，电极242多于两个。这个特殊的实施例也采用了前述的交错对称布局，其中电极232与两个电极242是等距离的。其它非等距布置几何布置也在本发明的精神和范围内。具有上游聚集电极的电极组件：图5A-5B
图5A-5B说明的实施例与图4A-4B已描述的实施例相类似。电极组件220包括第一电极阵列230和第二电极阵列240。再者，对于这个和其它实施例来说，术语“电极阵列”可以指一个单一电极或多个电极。第一电极阵列230的电极232数最好与第二电极阵列240的电极数相差1。这个实施例中的距离L，X1，Y1，Y2，Z1和Z2与先前在图4A中所描述的一样。
如图5A所示，电极组件220最好在每个第一电极232-1，232-2，232-3的上游增加一个第三电极，或导向电极，或聚集电极，或定向电极224a，224b，224c(一般称为“电极224”)。聚集电极224可产生增大的气流速度排出装置100或200。一般地，第三聚集电极224使气流和由第一电极232产生的离子朝第二电极242定向运动。每个第三聚集电极224距离第一电极232中的一个的上游为X2的位置。距离X2最好为5-6mm，或聚集电极224直径的四至五倍。不过，第三聚集电极224也可以远离或靠近第一电极232。
在图5A中示出的第三聚集电极224为杆状电极。第三聚集电极224也可以包括其它最好是不包含尖锐边缘的形状。第三聚集电极224最好用不容易腐蚀或氧化的材料制作，例如不锈钢。在优选实施例中，第三聚集电极224的直径至少大于第一电极232直径的15倍。第三聚集电极224的直径可以更大或更小。第三聚集电极224的直径最好足够大，使得当电连接到第一电极232时第三聚集电极224不会起离子发射表面的作用。应稍微限制第三聚集电极224的最大直径。因为直径增大了，第三聚集电极224就会显著地降低通过装置100或200的气流速度。因此，第三电极224的直径需要在形成非离子发射表面与装置100或200的气流特性之间平衡。
在优选实施例中，每个第三聚集电极224a，224b，224c通过导体234与第一阵列230和高压脉冲发生器170电连接。如图5A所示，第三聚集电极224像第一阵列230一样与高压脉冲发生器170的正极出口电连接。因此，第一电极232和第三聚集电极224产生了一个正的电场。由于第三聚集电极224和第一电极232产生的电场均为正，所以由第三聚集电极224产生的电场可将由第一电极232产生的电场向第二阵列240推动，或推开，或指向。例如，第三聚集电极224a产生的正电场将第三电极232-1产生的正电场推动或推开，或指向第二阵列240。一般，第三聚集电极224使由第一阵列230中的每个电极232产生的电场成形。相信这种成形效果可以减少由电极组件220产生的臭氧量，并增加装置100和200的气流。
由第一电极232产生的离子使气流中的微粒带上正电。如前所述，带正电的微粒会被带负电的第二电极242收集。通过将带电微粒引导向每个第二电极242的拖尾边缘244，第三聚集电极224也使气流向第二电极242移动。可以相信，由于使气流朝拖尾边缘244部分地聚集，气流将流过第三聚集电极224，这改善了电极组件220的收集率。
第三聚集电极224可以设置在每个第一电极232上游的不同位置。仅仅作为例子，如延长线B所示，第三聚集电极224b直接设置在第一电极232-2的上游，使得第三聚集电极224b的中心与第一电极232-2同轴并对称排列。延长线B位于第二电极242-2和第二电极242-3中间。
另外，第三聚集电极224也可以相对于第一电极232成一定角度设置。例如，如延长线A所示，第三聚集电极224a可以沿从第二电极242-2的鼻部246的中部延长并通过第一电极232-1中心的线，处于第一电极232-1的上游。第三聚集电极224a沿延长线A与第一电极232-1同轴并对称排列。类似地，如延长线C所示，第三聚集电极224c可以沿从第二电极242-3鼻部246的中部延长并通过第一电极232-3中心的线，处于第一电极232-3的上游。第三聚集电极224c沿延长线C与第一电极232-3同轴并对称排列。如图5A所示的，对于包括有聚集电极24的电极组件220，其中聚集电极直接处于第一电极232的上游并与第一电极成一定角度，这属于本发明的范围。因此聚集电极相对于第一电极呈扇形展开。
图5B说明了电极组件220可以包括位于每个第一电极232上游的多个第三聚集电极224。仅仅作为例子，如延长线A所示，第三聚集电极224a2与第三聚集电极224a1同轴并对称排列。在优选实施例中，只有第三聚集电极224a1，224b1，224c1通过导体234与高压脉冲发生器170电连接。因此，并非所有的第三电极224都处于相同的工作电位。在图5B示出的实施例中，第三聚集电极224a1，224b1，224c1与第一电极232处于相同的电位，而第三聚集电极224a2，224b2，224c2的电位是浮动的。另外，第三聚集电极224a2，224b2，224c2也可以通过导体234与高压脉冲发生器170电连接。
图5B说明了每个第二电极242还可以具有一保护端241。在前面的实施例中，每个“U”形第二电极242有一开口端。通常，每个拖尾侧边或侧壁244的端部含有尖锐的边缘。在拖尾侧边或侧壁244之间的空隙，和拖尾侧边或侧壁244端部的尖锐边缘会产生不需要的涡流。涡流产生一种“倒转”，或气流从出口流向入口，这会降低装置100或200的气流速度。
在一个优选实施例中，保护端241可如此制造，即将拖尾侧边或侧壁244向内成型或轧制，并挤压在一起，形成一在每个第二电极242的拖尾侧边或侧壁244之间没有空隙的圆形拖尾端。因此，侧壁具有外表面，并且使侧壁的外表面向后弯曲与侧壁的拖尾端相邻，从而侧壁的外表面相互邻接，或相互面对，或相互接触。因此，圆滑的拖尾边缘整体地形成在第二电极上。如果需要，沿第二电极242的长度方向将圆形的端部点焊在一起也属于本发明的范围。通过其它的方法例如，但不限于此，对第二电极242的整个长度使带状塑料横跨每个尾边244的端部，从而形成保护端也属于本发明的范围。这种圆形的或帽状的端部是在先前的电极242上的改进从而不需要保护端241。消除尾边缘244之间的空隙也可以减少或消除通常由第二电极242产生的涡流。圆形的保护端同时也为清洁第二电极提供了一个光滑的表面。因此，在这个实施例中，集电极是一根整体形成并具有保护端的电极。图6A-6D
图6A说明了一个电极组件220，它包括具有三个线状第一电极232-1，232-2，232-3(一般称为“电极232”)的第一阵列电极230和四个“U”形第二电极242-1，242-2，242-3，242-4(一般称为“电极242”)的第二阵列电极240。为了说明第一电极232和第二电极242可在不同的位置电连接，如每个第一电极232在底部与高压脉冲发生器170电连接，而每个第二电极242在中部与高压脉冲发生器170电连接。
图6A中第二电极242与示于图4C中第二电极242相似。距离L缩短为约8mm，为其它尺寸X1，Y1，Y2，Z1，Z2与示于图4A中的那些尺寸类似。
第三导向电极或聚集电极224设置在每个第一电极232的上游。如延长线B所示，最里面的第三聚集电极224b直接设置在第一电极232-2的上游。延长线B设置在第二电极242-2和242-3中间。第三聚集电极224a，224c相对于第一电极232-1，232-3成一定角度。例如，如延长线A所示，第三聚集电极224a可以沿从第二电极242-2鼻部246的中部延长并通过第一电极232-1中心的线，处于第一电极232-1的上游。如延长线C所示，第三电极224c可以沿从第二电极242-3鼻部246的中部延长并通过第一电极232-3中心的线，处于第一电极232-3的上游。最好是聚集电极相对于第一电极呈扇形展开以导向离子和带电微粒的流动。图6B说明了第三聚集电极224和第一电极232可以通过导体234与高压脉冲发生器170电连接。
图6C说明可以将一对第三聚集电极224设置在每个第一电极232的上游。最好是多个聚集电极224是同轴并相互对称排列的。例如，第三聚集电极224a2沿延长线A与第三聚集电极224a1同轴并对称排列。如前所述，最好只有第三聚集电极224a1，224b1，224c1通过导体234与第一电极232电连接。第三聚集电极224没有一个与或者都与高压脉冲发生器170电连接也属于本发明的范围。
图6D说明将第三聚集电极224加入图4D示出的电极组件220中。最好是将第三聚集电极224设置在每个第一电极232的上游。例如，如延长线B所示，第三聚集电极224b与第一电极232-2同轴并对称排列。延长线B设置在第二电极242-2和242-3中间。如延长线A所示，第三聚集电极224a与第一电极232-1同轴并对称排列。类似地，如延长线C所示，第三电极224c与第一电极232-3同轴并对称排列。延长线A-C分别从“U”形第二电极242-2，242-3的鼻部246的中部延长并穿过第一电极232-1，232-3。在优选实施例中，第三电极224a，24b，224c可通过导线234与高压发生器170电连接。实施例还包括位于图6C示出的每个第一电极232上游的一对第三电极224。图7A-7C
图7A-7C说明了示于图4E中的电极组件220可包括位于第一阵列电极230的上游的第三聚集电极，其中第一阵列电极包括单一线电极232。最好是，如延长线B所示，第三聚集电极224的中心与第一电极232的中心同轴并对称排列。延长线B设置在第二电极242中间。距离X1，X2，Y1，Y2，Z1和Z2与前面所描述的实施例类似。第一电极232和第二电极242可通过导体234，249分别与高压发生器170电连接。将第一电极和第二电极与高压发生器170对接(即第一电极232可以带负电，而第二电极242可以带正电)属于本发明的范围。在优选实施例中，第三聚集电极224也可以与高压发生器170电连接。
图7B说明可以将一对第三聚集电极224a，24b设置在第一电极232的上游。如延长线B所示，第三聚集电极224a，224b与第一电极232同轴并对称排列。延长线B设置在第二电极242中间。最好是第三聚集电极224b与第三聚集电极224a间的距离等于第三聚集电极224的直径。在优选实施例中，只有第三聚集电极224a与高压发生器170电连接。两个第三聚集电极224a，224b都与高压发生器170电连接也属于本发明的范围。
图7C说明每个第三聚集电极224可相对第一电极232成一定角度设置。与前面的实施例一样，在距第一电极232上游X2处，设置了第三聚集电极224a1，224b1。仅仅作为例子，如延长线A所示，第三聚集电极224a1，224a2可以沿从第二电极242-2的中部延长并通过第一电极232中心的线设置。类似地，如延长线B所示，第三聚集电极224b1，224b2可以沿从第二电极242-1的中部延长并通过第一电极232中心的线设置。第三聚集电极224a2沿延长线A与第三聚集电极224a1同轴并对称排列。类似地，第三聚集电极224b2沿延长线B与第三聚集电极224b1同轴并对称排列。第三聚集电极224呈扇形展开并在第一电极232的上游形成“V”形。在优选实施例中，只有第三聚集电极224a1和224b1通过导体234与高压发生器170电连接。使第三聚集电极224a和224b2与高压发生器170电连接也属于本发明的范围。图8A-8B
前面描述的实施例中的电极组件220公开了一种位于每个第一电极232上游的杆状第三聚集电极224。图8A说明了第三聚集电极224的另一种结构。仅仅作为例子，电极组件220可包括一“U”形或大概“C”形的位于每个第一电极232上游的第三聚集电极224。此外，第三聚集电极224可具有其它弯曲结构例如，但不限于此，为圆形，椭圆形和抛物面形以及其它面向第一电极232凹面形状。在优选实施例中，第三聚集电极224具有贯穿过第三聚集电极的孔225，形成一有孔表面以最大限度地减少第三聚集电极224对气流的阻力。
在优选实施例中，第三聚集电极224通过导体234与高压发生器170电连接。图8A中的第三聚集电极224最好为非离子发射表面。与前面的实施例一样，第三聚集电极224产生一正电场，并推动或强迫由第一电极232产生的电场朝第二阵列240移动。
图8B说明可将有孔的“U”形或“C”形第三聚集电极224加入图4A所示的电极组件220中。即使只显示了两种具有有孔的“U”形或“C”形第三聚集电极224的电极组件220的结构，但是在图5A-12C所描述的所有实施例中都可引入这种有孔“U”形第三聚集电极224。使复接的有孔“U”形第三聚集电极224位于每个第一电极232的上游也属于本发明的范围。另外，在其它实施例中“U”形第三聚集电极224可由滤网或网状物制作。
除了使第三聚集电极224旋转180°而预置一面向第一电极232的凸表面，以便将离子和气流的场从第一电极232向第二电极242聚集和指向，图8C说明了与图8B所表示的一样的第三聚集电极224。这些在图8A-8C中示出的第三聚集电极224与前面所描述的实施例一样沿延长线A，B，C设置。图9A-9C
图9A说明了一种电极组件220的针环状结构。电极组件220包括一锥形或三角形的第一电极232，一位于第一电极232下游的环形第二电极242，和一位于第一电极232上游的环形第三聚集电极250。第三聚集电极250可以与高压发生器170电连接。最好是聚集电极250与第一电极232的距离与其它实施例在此所描述的一样。另外，第三聚集电极250可具有浮电动位。如虚线元件232′，242′所表示的，电极组件220可包括多个这种针状和环状元件。如图9A所表示的，多个这种针环结构可沿发明外壳延长的方向一个置于另一个之上。这种针环结构当然可在另一个没有第三聚集电极的实施例中工作。可以理解，这种针环结构可以是直立并沿所述外壳的拉长方向延伸的，它能替代例如，如图2B所示的第一电极和第二电极，也能像图2B中的第二电极一样可以拆除。最好是第一电极232为钨丝，而第二电极为不锈钢。图9A的实施例中的典型尺寸为：L1≈10mm，X1≈9.5mm，T≈0.5mm，开口246的直径≈12mm。
第三聚集电极250的电学特性和特征与在前面实施例中描述的第三聚集电极224一样。与前面实施例中杆状的物理特性不同，第三聚集电极250的形状为凹面圆盘，凹形表面最好是面向第二电极242。第三聚集电极250最好有延伸穿过第三聚集电极的孔，从而最大限度地减小气流的中断。包括其它形状例如，但不限于此，凸形圆盘，抛物线状圆盘，球形圆盘，或其它凹形或凸形或矩形，或其它平面表面，这也属于本发明的精神和范围。第三聚集电极250的直径最好为至少大于第一电极232直径的15倍。聚集电极250也可由滤网或网状物制作。
第二电极242有一开口246。在这个实施例中，开口246最好是圆形。开口246可包括其它形状例如，但不限于此，矩形，六边形或八边形。第二电极242有一环绕开口246的凸缘247(参见图9B)。凸缘247可吸附含在气流中通过开口246的灰尘。如在图9B和9C中所看见的，凸缘247包括可收集微粒的伸长的管状部分248。因此，由电极组件220发射的气流k中含有降低的灰尘量。
其它相似的针环实施例示于图9B-9C。例如，第一电极232包括具有锥形端部的杆状电极。在图9B中，示出了图9A中第二电极242的中心部分的详细横截面视图。最好是，凸缘247相对第一电极232布置，使得从第一电极232的末端到凸缘247的电离路径基本上相同。因此，当第一电极232的末端(发射端)足够小能够集中电场，第二电极242的邻接区域最好提供多个等距的电极间路径。在图9B和9C中以虚线表示理论上的电力线，它是从第一电极232发出并终止与第二电极242的弯曲表面。最好是大多数场都在第一电极232和第二电极242之间同轴度约45的范围内发射。
在图9C中，通过碳纤维导电块232″替代一个或多个第一电极232，导电块有一末端表面，在末端表面上伸出的纤维233-1，...233-N呈现“钉床”(bed of nails)的外观。伸出的纤维每个都能充当一个发射极，并能提供多个发射表面。经过一段时间，一些或所有的电极将完全地消耗，于是将导电块232″替换。只要是表面具有如233-N一样伸出的导电纤维的材料，除了石墨都可用作导电块232″。具有下游拖尾电极的电极组件图10A-10D
图10A-10C说明了一种电极组件220，它包括加入电极组件220的如图7A所示的一样的拖尾电极245阵列。可以理解，与图10A相似的另一实施例包括一拖尾电极或没有聚集电极的电极，这也属于发明的精神和范围。现在参看图10A-10B，每个拖尾电极245设置在第二阵列电极240的下游。最好是拖尾电极245在距第二电极242下游至少半径R2的三倍处设置(见图10B)。此外，拖尾电极245最好是直接处于每个第二电极242的下游，从而不会阻碍气流的流动。另外，拖尾电极245是空气动力学地光滑，例如横截面为圆形，椭圆形，或泪珠形，从而不会过度地阻碍在那里的气流的平稳度。在优选实施例中，拖尾电极245像第二阵列电极240一样与高压发生器170的输出端电连接。如图10A所示，第二电极242和拖尾电极245带有负电。这种布置会引入更多的负离子到空气流中。另外，如果拖尾电极245没有电连接，可以具有一浮电动位。在其它实施例中拖尾电极245还可以接地。而且，如图10D所示，拖尾电极245可用制作第二电极的金属片制作并制成与第二电极一样的形状，然后延伸到拖尾电极的位置，形成中空的拖尾电极，其具有一外围壁，形状与图10C中所表示的拖尾电极的外表面形状相似。
当拖尾电极245与高压发生器170电连接时，气流中的正电微粒同时被吸附并聚集在拖尾电极上。在没有拖尾电极245的典型电极组件中，大多数微粒将收集在第二电极242的表面区域。然而，有些没被第二电极242收集的微粒将穿过装置200。因此，拖尾电极245充当了一个收集正电微粒的第二表面区域。同时拖尾电极245也使带电微粒朝第二电极偏转。
拖尾电极245最好能发射少量的负离子到气流中。这些负离子将中和由第一电极232发射的正离子。如果这些由第一电极232发射的正离子在气流到达出口260之前没有被中和，出口翅片212就会带电，而气流中的微粒可能倾向于粘在翅片212上。如果发生这种情况，最终由翅片212收集的微粒将阻碍或最大限度地减少离开装置200的气流。
图10C说明了电极组件220的另一实施例，它具有在类似于图7C中所示实施例中加入的拖尾电极245。拖尾电极245位于第二阵列240的下游，这类似于前面描述的实施例。将拖尾电极245与高压发生器170电连接应属于本发明的范围。如图10C所示，所有的第三聚集电极224与高压发生器170电连接。在优选实施例中，只有第三聚集电极224a1，224b1与高压脉冲发生器170电连接。第三聚集电极224a2，224b2具有浮电动位。具有聚集电极、拖尾电极和具有保护端的增强第二电极的不同组合的电极组件图11A-11D
图11A说明了一种电极组件220，包括具有两个线状电极232-1，232-2(一般称为“电极232”)的第一阵列电极230，和具有三个“U”形电极242-1，242-2，242-3(一般称为“电极242”)的第二阵列电极240。例如，这种结构不同于图9A的结构，其中含有三个第一发射电极232和四个第二收集电极242。
距每个第一电极232上游X2处有一第三聚集电极224。每个第三聚集电极224a，224b相对于第一电极232成一定角度。例如，如延长线A所示，第三聚集电极224a最好是沿从第二电极242-2鼻部246的中部延长并通过第一电极232-1中心的线设置。第三聚集电极224a沿延长线A与第一电极232-1同轴并对称排列。类似地，如延长线B所示，第三聚集电极224b可以沿从第二电极242-2鼻部246的中部延长并通过第一电极232-3中心的线设置。第三聚集电极224b沿延长线B与第一电极232-2同轴并对称排列。如前面所描述的，每个第三聚集电极224的直径最好大于第一电极232的至少15倍。
如图11A所示，类似于在图5B中示出的实施例，每个第二电极最好具有一保护端241。在优选实施例中，第三聚集电极224与高压发生器170电连接(未示出)。第三聚集电极224不电连接也属于本发明的精神和范围。
图11B说明了可将复接的第三聚集电极224设置在每个第一发射极232的上游。例如，第三聚集电极224a2沿延长线A与第三聚集电极224a1同轴并对称排列。类似地，第三聚集电极224b2沿延长线B与第三聚集电极224b1同轴并对称排列。第三聚集电极224没有一个与或者都与高压脉冲发生器170电连接也属于本发明的精神和范围。在优选实施例中，只有第三聚集电极224a1，224b1与高压脉冲发生器170电连接，同时第三聚集电极224a2，224b2具有浮电动位。
图11C说明在图11A中示出的电极组件220还可以包括位于每个第二电极242下游的拖尾电极245。每个拖尾电极245与第二电极同轴从而不会妨碍气流通过第二电极242。每个拖尾电极245设置在距每个第二电极242下游的距离最好为第二电极242宽度的至少3倍。将拖尾电极设置在下游其它位置时也属于本发明的范围。拖尾电极245的直径最好不大于第二电极242的宽度，从而不会妨碍离开第二电极242的气流。
拖尾电极245的一个方面是导向气流离开第二电极242，并使离开出口260的气流更多地为层流。拖尾电极245的另一个方面是中和由第一阵列230产生的正离子，并收集气流中的微粒。如图11C所示，每个拖尾电极245通过导线248与第二电极242电连接。因此，拖尾电极245带负电，并像第二电极242一样充当一个收集表面，吸附气流中的正电微粒。如前面描述的，已电连接的拖尾电极245也会发射负离子来中和由第一电极232发射的正离子。
图11D说明可将一对第三聚集电极224设置在每个第一电极232的上游。例如，第三聚集电极224a2位于第三聚集电极224a1的上游，使得第三聚集电极224a1，224a2沿延长线A相互同轴并对称排列。类似地，第三聚集电极224b2沿延长线B与第三聚集电极224b1同轴并对称排列。如前面描述的，最好只有第三聚集电极224a1，224b1与高压发生器170电连接，而第三聚集电极224a2，224b2具有浮电动位。第三聚集电极224没有一个与或者都与高压发生器170电连接也属于本发明的精神和范围。具有包括间隙电极的第二收集电极的电极组件图11E-11F
图11E说明了具有间隙电极246的电极组件220的另一实施例。在这个实施例中，间隙电极246设置在第二电极242的中间。例如，间隙电极246a设置在第二电极242-1，242-2的中间，而间隙电极246b设置在第二电极242-2，242-3的中间。最好是间隙电极246a，246b与第一电极232电连接，并产生像第一电极232一样的带正电或负电的电场。间隙电极246和第一电极232就具有相同的极性。因此，流过间隙电极246的微粒将受间隙电极246驱使朝第二电极242移动。另外，间隙电极可具有浮电动位或接地。
可以理解，间隙电极246a，246b也可以距一个第二电极比另一个第二电极更近一些。另外如图11E所示，间隙电极246a，246b最好基本上设置在拖尾边缘244的端部或保护端241的旁边，或设置在拖尾边缘244的端部或保护端241处。此外，间隙电极可以基本上沿两个拖尾部分或第二电极端部之间的线设置。为了使第二收集电极242能从气流中收集更多的微粒，优选这些后部位置，即使间隙电极能沿带负电的第二收集电极242的整个长度迫使正电微粒向拖尾边缘244偏转。
此外，间隙电极246a，246b可设置在沿第二收集电极242的拖尾边缘244上游。然而，间隙电极246a，246b越靠近第二电极242的鼻部246，一般地，间隙电极246a，246b使正电微粒向第二电极242的整个长度移动的效率就越低。最好是，间隙电极246a，246b是线状的且比较小，或基本上其直径小于第二收集电极242的宽度“W”。例如，间隙电极的直径与第一电极的直径一样或相当。例如，间隙电极的直径为一英寸的1/16。此外，间隙电极246a，246b的直径基本上小于第二收集电极之间的距离，以Y2表示。另外间隙电极在下游方向的长度或直径基本上小于在下游方向第二电极的长度。对于间隙电极246a，246b的这种尺寸要求的原因是使间隙电极246a，246b对离开装置100或200的气流速度产生最小的影响。
图11F说明在图1E中的电极组件220可包括一对位于每个第一电极232上游的第三电极224。如前面描述的，这对第三电极224最好同轴并相互对称排列。例如第三聚集电极224a2沿延长线A与第三聚集电极224a1同轴并对称排列。延长线A最好是沿从第二电极242-2鼻部246的中部延长并通过第一电极232-1。如前面描述的，在优选实施例中，只有第三聚集电极224a1，224b1与高压发生器170电连接。在图11F中，多个间隙电极246a和246b设置在第二电极242之间。为了迫使微粒向第二电极移动，随着沿下游方向在每个连续的间隙电极上增加的电压电位，最好是这些间隙电极同轴并具有电位梯度。在这种情况下，间隙电极上的电压将与第二电极232上的电压同号。具有松弛的增强第一发射极的电极组件图12A-12C
前面描述的电极组件220的实施例包括一第一阵列电极230，该第一阵列电极具有至少一个线电极232。对第一阵列电极230来说，包含其它形状和结构的电极也属于本发明的范围。
图12A说明第一阵列电极230可以包括弯曲的线电极252。弯曲的线电极252是一个离子发射表面，它类似于前面描述的线电极232可产生电场。同时与前面的实施例相似，相对弯曲的线电极252来说，每个第二电极242处于“下游”，每个第三电极224处于“上游”。第二电极242和第三电极224的电学特性和特征与前面在图5A中示出描述的实施例相似。可以理解，图12A的另一实施例可除去聚集电极，这也属于本发明的精神和范围。
如图12A所示，正离子由第一电极252产生和发射。通常，由第一电极产生和发射的正离子的数量与第一电极的表面积成比例。第一电极252的高度Z1等于前面所描述的线电极232的高度Z1。不过，第一电极252的总长度大于线电极232的总长度。仅仅作为例子，在一个优选实施例中，如果将电极252伸直，弯曲的或松弛的线电极252就比杆状或线状电极232长15-30％。使电极252松弛以获得更小的高度Z1。当线保持松弛时，线可以形成一类似于如图12A所示的第一电极252的弯曲形状。电极252可比线电极232将更大的长度可转化为更大的表面积。因此，电极252将产生和发射比电极232更多的离子。由第一电极阵列发射的离子就粘附到气流中的微粒物质上。带电微粒就由带相反电荷的第二收集电极242吸引和收集。因为电极252比前面描述的电极232产生并发射了更多的离子，更多的微粒将从气流中除去。
图12B说明第一阵列电极230可以包括平绕线圈(flat coil)线电极254。每个平绕线圈线电极254还具有比前面所描述的线电极232更大的表面积。仅仅作为例子，如果将电极254伸直，电极254的总长度将比电极232的总长度长10％。由于电极254的高度保持在Z1，因此电极254就具有如图12B所示的“纽结”结构。电极254比电极232将更大的长度转化为更大的表面积。因此，电极254将比电极232产生和发射更多的离子。可以理解，图12C的另一实施例可以去掉聚集电极，这也属于本发明的精神和范围。
图12C说明了第一阵列电极230还可以包括盘绕的线电极256。再者，电极256的高度Z1与前面描述的电极232高度Z1类似。不过，电极256的总长度大于线电极232的总长度。在优选实施例中，如果将盘绕电极256伸直，盘绕电极256的总长度将是线电极232总长度的2到3倍。因此，盘绕电极256具有比线电极232更大的表面积，并能比电极232产生和发射更多的离子。制作电极256的盘绕的线的直径与电极232的直径类似。电极256的直径最好为1-3mm，但是可以更小以与第一发射极232的直径一致。电极256的直径应足够小，使得电极256具有较高的发射能力并成为一个发射表面。可以理解，图12C的另一实施例可以去掉聚集电极，这也属于本发明的范围。
可以将在图12A-12C中示出的电极252，254和256引入在本发明前面描述的任何电极组件220的结构中。
为了说明和描述本发明已经在前面提供了优选实施例的描述。这些公开的精确形式不是特意地穷尽或限制本发明。许多改进和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。许多改进和变化可以在不脱离如随后的权利要求所限定的发明主题和精神范围内对描述的实施例进行许多改进和变化。为了更好地描述发明的原理和其实际应用，可选择和描述多个实施例，从而能够使业内的其它技术人员理解发明和实施例，以及适用于预定特殊用途的不同改进方案。这意味着由随后的权利要求及其等价物限定本发明的范围。