CN101237125B - 高电压发生电路、离子发生装置和电气设备 - Google Patents

Abstract

一种高电压发生电路，包括：升压部分(例如触发器线圈(22))，用于提升从DC电源(26)提供的DC电压，从而在次级侧提供高电压；开关元件(例如MOS FET(23))，用于导通和截止升压部分的初级侧中流动的电流；以及脉冲信号发生部分(24B)，用于产生用来控制所述开关元件的导通和截止的脉冲信号。

Description

高电压发生电路、离子发生装置和电气设备

技术领域

本发明涉及用于产生高电压的高电压发生电路、具有高电压发生电路，用于向空间中发射离子以改善房间环境的离子发生装置以及配备该离子发生装置的电气设备。注意，上述电气设备可以包括例如主要用在封闭空间(室内、楼宇中的房间、医院中的病房或手术室、车辆内部、飞机机舱或船舱、仓库、冰箱室等)中的空气调节器、减湿装置、加湿器、空气清洁器、冰箱、风扇式加热器、微波炉、具有干燥器的洗衣机、清洗机、巴氏消毒器等。

背景技术

一般而言，如果很多人在很少通风的诸如办公室或会议室的密闭房间中，包括因呼吸而产生的二氧化碳、烟草烟雾、粉尘等的空气污染物会增加，使得空气中的具有使人放松效果的负离子可能减少。具体而言，烟草烟雾的存在可能会将负离子减少到正常状态的大约1/2到1/5。因此，常规上市场上有各种类型的离子发生装置用于在空气中提供负离子。

不过，所有常规离子发生装置都是DC高电压型的，其仅通过DC电压产生负离子。因此，这样的离子发生装置虽然可以在空气中供应负离子，但不能主动去除空气中漂浮的细菌等。

鉴于上述问题，本申请人发明了以基本相同的量在空气中产生作为正离子的H⁺(H₂O)_m和作为负离子的O₂ ^-(H₂O)_n(m和n为自然数)的离子发生装置，离子粘附到空气中漂浮的细菌上，从而可以通过活性过氧化氢(H₂O₂)和/或现场产生的羟基(·OH)的分解作用除去漂浮的细菌(例如参见JP-A-2003-47651)。

注意，上述发明已经由本申请人投入实际应用。有些实际的设备包括具有如下结构的离子发生装置，还有配备有离子发生装置的空气清洁器、空气调节器等，在该离子发生装置的结构中，在陶瓷电介质之外设置放电电极，而在陶瓷电介质内部设置感应电极。

图15为示出了离子发生装置的常规范例的电路图，该离子发生装置可以以基本相同的量产生H⁺(H₂O)_m作为正离子和O₂ ^-(H₂O)_n作为负离子(m和n为自然数)。图15中所示的常规离子发生装置具有用于产生AC脉冲高电压的高电压发生电路以及用于通过释放从高电压发生电路施加的高电压来产生离子的放电部分X1。此外，上述高电压发生电路包括电阻器R1、二极管D1、电容器C1、变压器T1和半导体开关元件S1。

在图15中所示的常规离子发生装置中，用电阻器R1降低商用AC电源E1的输出电压，并用二极管D1进行整流作为半波整流，将该输出电压施加到电容器C1。当把电容器C1一直充电到图16A中所示的电容器C1的端电压E2增大到图16A中所示的预定阈值V_TH时，半导体开关元件S1导通，从而释放电容器C1所充的电压。该放电导致电流在变压器T1的初级绕组L1中流动，从而将能力传递到次级绕组L2。结果，将图16B中所示的AC脉冲高电压E3施加到放电部分X1上。恰在这之后，半导体开关元件S1截止，从而重新开始对电容器C1充电。

重复上述充电和放电，于是反复将图16B中所示的AC脉冲高电压施加到放电部分X1。在这种情况下，在放电部分X1附近产生电晕放电，从而使环境空气电离。结果，在施加正电压时产生正离子H⁺(H₂O)_m，而在施加负电压时产生负离子O₂ ^-(H₂O)_n(m和n为自然数)。因此，有可能使两种离子都粘附到空气中漂浮的细菌等上，从而可以通过活性过氧化氢(H₂O₂)的分解作用或现场产生的羟基(·OH)的合成作用去除漂浮的细菌。

肯定的是，图15中所示的常规离子发生装置可以主动去除空气中的漂浮细菌等，从而可以将房间环境改善得更加舒适。

不过，图15中所示的上述常规离子发生装置具有如下问题。由于它使用商用AC电源E1作为输入电源，它需要电容器C1具有高的耐压和大电容，且半导体开关元件S1具有高的耐压放电，用于在电容器C1中临时存储能量并通过半导体开关元件S1在电容器C1的充电和放电之间切换，这导致了尺寸的增大。

此外，图15中所示的上述常规离子发生装置不能调节被施加到放电部分X1上的电压，因为半导体开关元件S1的预定阈值V_TH和变压器T1的电压变换比决定了加到放电部分X1上的电压。因此，问题在于，当把超过放电部分X1的耐压的电压加到放电部分X1时，放电部分X1可能会被击穿。

此外，图15中所示的上述常规离子发生装置不能调节加到放电部分X1上的、由半导体开关元件S1的预定阈值V_TH和变压器T1的电压变换比决定的电压。因此，其同一高电压发生电路不能支持如下情况：放电部分X1具有不同的材料或形状，使得放电部分X1的放电起始电压不同。

此外，图15中所示的上述常规离子发生装置具有如下问题，即，不能任意地调节每单位时间电容器C1的放电次数，即离子的产生量，因为放电能量是暂时存储在电容器C1中的。

此外，图15中所示的上述常规离子发生装置具有如下问题。如果放电部分X1的电容由于放电部分X1劣化或异物粘附等而增大，来自高电压发生电路的输出电压会降低(参见图17)。当输出电压变得低于放电部分X1的放电起始电压时，放电可能停止，即，离子的产生可能会停止。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种能够减小尺寸的高电压发生电路，一种配备有该高电压发生电路的离子发生装置和一种配备有该离子发生装置的电气设备。

此外，第二目的是提供一种可以调节输出高电压值的高电压发生电路，一种配备有该高电压发生电路从而可以防止放电部分被击穿的离子发生装置，以及一种配备有该离子发生装置的电气设备。

此外，第三目的是提供一种可以调节输出高电压值的高电压发生电路，一种配备有该高电压发生电路从而不必根据放电部分的放电起始电压改变高电压发生电路的技术规格的离子发生装置，以及一种配备有该离子发生装置的电气设备。

此外，第四目的是提供一种可以调节输出高电压的产生频率的高电压发生电路，一种配备有该高电压发生电路从而可以自由控制离子产生量的离子发生装置，以及一种配备有该离子发生装置的电气设备。

此外，第五目的是提供一种可以保持输出高电压值的高电压发生电路，一种配备有该高电压发生电路的离子发生装置，以及一种配备有该离子发生装置的电气设备，即使因放电部分的电容值增大从而导致来自高电压发生电路的输出高电压值降低时，该离子发生装置也可以调节输出从而将其保持在恒定值。

为了实现上述第一目的，根据本发明的高电压发生电路包括：升压部分，用于提升从DC电源提供的DC电压，从而在次级侧提供高电压；开关元件，用于导通和截止所述升压部分的初级电流；以及脉冲信号发生部分，用于产生用来控制所述开关元件的导通和截止的脉冲信号。根据这种结构，提供DC电源提供的DC电压，而不使用商用AC电源作为输入电源。因此，开关元件不需要是耐高压元件，且无需提供高耐压和大电容的电容器来临时存储放电能量。因此，可以减小该高电压发生电路的尺寸。不过，如果从DC电源提供的DC电压过大，必须要提高开关元件的耐压。因此，从DC电源提供的DC电压最好应该低于或等于24伏。

此外，为了实现具有上述结构的高电压发生电路的上述第二和第三目的，优选采用这样的结构，其中，从脉冲信号发生部分提供的脉冲信号具有可变的脉冲宽度。根据这种结构，从高电压发生电路提供的高电压值可以得到调节。因此，如果将本发明应用于离子发生装置，可以防止放电部分被击穿。此外，不必根据放电部分的放电起始电压改变高电压发生电路的技术规格。

此外，为了实现具有上述结构的每一高电压发生电路的上述第四目的，优选采用这样的结构，其中，从脉冲信号发生部分提供的脉冲信号具有可变的脉冲间隔。根据这种结构，从高电压发生电路提供的高电压产生频率可以得到调节。因此，如果将本发明应用于离子发生装置，就可以调节施加到放电部分的高电压每单位时间的产生次数，即，放电部分每单位时间的放电次数，从而可以调节离子的产生量。

此外，为了实现具有上述结构的每一高电压发生电路的第五目的，优选采用这样的结构，其包括：反馈电压发生部分，用于产生反馈电压，该反馈电压为对应于所述升压部分的所述次级侧提供的所述高电压峰值的DC电压；以及电压比较部分，用于将所述反馈电压与基准电压比较，其中基于由所述电压比较部分进行的比较的结果将所述升压部分的所述次级侧提供的高电压保持在恒定值。根据这种结构，即使在高电压发生电路提供的高电压值下降时，也可以进行调节，以将输出保持在恒定值。因此，如果将本发明应用于离子发生装置，即使在放电部分的电容增大，使得高电压发生电路提供的高电压值下降时，也能够进行调节以将输出保持在恒定值。

此外，为了实现具有上述结构的每一高电压发生电路的第五目的，优选采用这样的结构，其包括：反馈电压发生部分，用于产生反馈电压，该反馈电压为对应于所述升压部分的初级侧和所述开关元件的节点电压峰值的DC电压；以及电压比较部分，用于将所述反馈电压与基准电压比较，其中基于由所述电压比较部分进行的比较的结果将所述升压部分的所述次级侧提供的高电压保持在恒定值。根据这种结构，即使在高电压发生电路提供的高电压值下降时，也可以进行调节，以将输出保持在恒定值。因此，如果将本发明应用于离子发生装置，即使在放电部分的电容增大，使得高电压发生电路提供的高电压值下降时，也能够进行调节以将输出保持在恒定值。注意，在该结构中升压部分的次级侧可能是浮置的。

在具有用于实现上述第五目的的结构的高电压发生电路中，如果在预定时段中反馈电压始终低于基准电压，优选(例如)增大脉冲信号发生部分提供的脉冲信号的脉冲宽度，从而可以将升压部分的次级侧提供的高电压保持在恒定值。或者，可以提高从DC电源提供的DC电压，从而能将升压部分的次级侧提供的高电压保持在恒定值。

如果采用提高DC电源提供的DC电压从而能将升压部分的次级侧提供的高电压保持在恒定值的结构，优选(例如)高电压发生电路包括断续器型升压开关式调节器，且升压开关式调节器的输出电压为DC电源提供的的DC电压。如果在预定时间段期间所述反馈电压始终低于所述基准电压，优选增加每预定时间的所述升压开关式调节器的开关次数，从而能将所述升压部分的所述次级侧提供的所述高电压保持在恒定值。

此外，如果采用增大脉冲信号发生部分提供的脉冲信号的脉冲宽度从而能将升压部分的次级侧提供的高电压保持在恒定值的结构，可以为所述脉冲信号发生部分提供的所述脉冲信号的脉冲宽度设置上限，并提供错误输出部分，当所述脉冲信号发生部分提供的所述脉冲信号的所述脉冲宽度达到所述上限时所述错误输出部分产生错误输出。于是，如果将本发明应用于离子发生装置，用户可以从错误输出认定放电部分的电容增大了，从而可以进行放电部分的维护。

此外，在采用增加每预定时间升压开关式调节器开关次数从而能将升压部分的次级侧提供的高电压保持在恒定值的结构时，可以为每预定时间升压开关式调节器开关次数设置上限，并提供错误输出部分，当每预定时间升压开关式调节器的开关次数到达该上限时该错误输出部分产生错误输出。于是，如果将本发明应用于离子发生装置，用户可以从错误输出认定放电部分的电容增大了，从而可以进行放电部分的维护。

有可能采用这样的结构，其中，当通电时或仅在恒定时间间隔电压比较部分工作。于是能够减小电压比较部分的功耗。

在具有上述结构的每个高电压电路中，例如，可以将变压器或触发器线圈用作升压部分。可以将MOS FET或双极晶体管用作开关元件。所述脉冲信号发生部分可以是用于通过软件控制所述脉冲信号的产生的微计算机，或用于通过硬件控制所述脉冲信号的产生的用户特定LSI。

此外，在具有上述结构的每个高电压电路中，最好采用这样的结构，其中，升压部分对应于脉冲信号发生部分提供的脉冲信号的一个脉冲提供一个AC脉冲高电压。

此外，在具有上述结构的每个高电压电路中，最好采用这样的结构，其中，从所述升压部分的次级侧提供的高电压值根据从DC电源提供的DC电压值而变化，从而可以实现上述第二和第三目的。

根据本发明的离子发生装置包括：具有任一上述结构的高电压发生电路；以及放电部分，向其施加高电压发生电路提供的高电压，其中在向放电部分施加所述高电压发生电路提供的高电压时所述放电部分产生离子。

此外，为了实现具有上述结构的离子发生装置的上述第二和第三目的，最好采用这样的结构，其中，调节在高电压发生电路中提供的脉冲信号发生部分提供的脉冲信号的脉冲宽度，从而能调节高电压发生电路提供的高电压值。

此外，为了实现具有上述结构的每一离子发生装置的上述第四目的，优选采用这样的结构，其中，调节在高电压发生电路中提供的脉冲信号发生部分提供的脉冲信号的脉冲间隔，从而能控制离子的产生量。

此外，在具有上述结构的每个离子发生装置中，优选采用这样的结构，其中，为高电压发生电路提供第一整流部分和第二整流部分，所述第一整流部分(例如二极管)用于将从升压部分的次级侧提供给高电压发生电路的高电压整流成正电压，所述第二整流部分(例如二极管)用于将从升压部分的次级侧提供给高电压发生电路的高电压整流成负电压，并且所述放电部分具有第一放电部分和第二放电部分，向所述第一放电部分施加来自第一整流部分的正电压，向所述第二放电部分施加来自第二整流部分的负电压。根据这种结构，向其施加正电压的第一放电部分可以产生正离子并将它们发射到空气中，向其施加负电压的第二放电部分可以产生负离子并将它们发射到空气中。换言之，正离子和负离子都是独立发射的。因此，可以防止产生的正离子和负离子在放电部分的电极附近相互抵消并消失，从而可以在空间中有效而均衡地发射所产生的正离子和负离子。

此外，在具有上述结构的每个离子发生装置中，优选放电部分产生负离子和正离子两者，并且正离子为H⁺(H₂O)_m，而负离子为O₂ ^-(H₂O)_n(m和n为自然数)，从而可以去除漂浮的细菌等。

根据本发明的电气设备包括具有任一上述结构的离子发生装置以及用于将离子发生装置产生的离子送到空气中的送出部分。

附图说明

图1为示出了根据本发明的离子发生装置的结构范例的功能框图。

图2为示出了图1中所示的离子发生装置的实施例的电路图。

图3A和3B为示出了为图2中所示的离子发生装置提供的阴离子发生元件的结构范例的示意图。

图4A到4C为示出了在图2中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图5A到5C为示出了在图2中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图6A到6C为示出了在图2中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图7A到7C为示出了在图2中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图8A到8C为示出了在图2中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图9为示出了图1中所示的离子发生装置的另一实施例的电路图。

图10为示出了图1中所示的离子发生装置的另一实施例的电路图。

图11为示出了根据本发明的离子发生装置的另一结构范例的示意图。

图12为示出了根据本发明的离子发生装置的另一结构范例的示意图。

图13为示出了根据本发明的离子发生装置的另一结构范例的示意图。

图14A和14B为示出了为图13中所示的离子发生装置提供的离子发生元件的结构范例的示意图。

图15为示出了常规离子发生装置的范例的电路图。

图16A和16B为示出了图15中所示的常规离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图17为示出了高电压发生电路的输出电压随着放电部分的电容变化的情况的示意图。

图18为示出了根据本发明的离子发生装置的实施例的电路图，该离子发生装置配备有可以将输出电压维持在恒定值的高电压发生电路。

图19A和19B为示出了为图18中所示的离子发生装置提供的峰值保持电路的各部分的电压波形的示意图。

图20A到20E为示出了图18中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图21A到21E为示出了在离子发生元件中的放电部分的电容增大的情况下，图18中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图22为示出了根据本发明的离子发生装置的另一实施例的电路图，该离子发生装置配备有可以将输出电压维持在恒定值的高电压发生电路。

图23A到23E为示出了图22中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图24A到24E为示出了在离子发生元件中的放电部分的电容增大的情况下，图22中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图25为示出了根据本发明的离子发生装置的另一实施例的电路图，该离子发生装置配备有可以将输出电压维持在恒定值的高电压发生电路。

图26A到26C为示出了升压开关式调节器的工作的示意图。

图27A到27F为示出了图25中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图28A到28F为示出了在离子发生元件中的放电部分的电容增大的情况下，图25中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图29为示出了根据本发明的离子发生装置的另一实施例的电路图，该离子发生装置配备有可以将输出电压维持在恒定值的高电压发生电路。

图30A到30C为示出了为图29中所示的离子发生装置提供的峰值保持电路的各部分的电压和电流波形的示意图。

图31A到31E为示出了图29中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图32A到32E为示出了在离子发生元件中的放电部分的电容增大的情况下，图29中所示的离子发生装置的各部分的电压波形的示意图。

图33为示出了根据本发明的电气设备的一般结构范例的示意图。

具体实施方式

在下文中将参考附图描述本发明的实施例。图1为示出了根据本发明的离子发生装置的结构范例的功能框图。图1中所示的离子发生装置包括具有放电部分的离子发生元件11和用于向放电部分施加高电压的高电压发生电路100。高电压发生电路100包括：升压部分12，用于提升从诸如电池的DC电源16提供的DC电压以向连接至次级侧的放电部分供应高电压；开关元件13，用于打开和关闭在升压部分12的初级侧中流动的电流；脉冲信号发生部分15，用于产生脉冲信号，控制开关元件13的开和关；以及定时器14，用于调节脉冲信号的脉冲宽度和脉冲间隔。此外，如果不需要调节从高电压发生电路100提供的高电压的值以及调节从高电压发生电路100提供的高电压的发生频率，最好去掉定时器14，以便固定由脉冲信号发生部分15产生的脉冲信号的波形。

图1中所示的离子发生装置不使用商用AC电源作为输入电源，将从DC电源16提供的DC电压供应给高电压发生电路100。因此，开关元件13不需要是耐高压元件，且无需提供高耐压和大电容的电容器来临时存储放电能量。因此，可以减小高电压发生电路100的尺寸。不过，如果从DC电源16提供的DC电压过大，必须要提高开关元件13的耐压。因此，从DC电源提供的DC电压最好应该低于或等于24伏。

图2为示出了图1中所示的离子发生装置的实施例的电路图。图2中所示的离子发生装置包括具有放电部分的离子发生元件21和用于向放电部分施加高电压的高电压发生电路200。高电压发生电路200包括：作为升压部分的触发器线圈22，用于提升从DC电源26提供的DC电压以向连接至次级侧的放电部分提供高电压；作为开关元件的MOS FET23，用于打开和关闭在触发器线圈22的初级侧中流动的电流；以及具有脉冲信号发生部分24B和定时器24A的处理单元24，脉冲信号发生部分24B用于产生脉冲信号，控制MOS FET 23的开关，定时器24A用于调节脉冲信号的脉冲宽度和脉冲间隔。处理单元24的范例有：用于通过软件控制脉冲信号产生和脉冲信号的脉冲宽度和脉冲间隔调节的微计算机，或者用于通过硬件控制脉冲信号产生和脉冲信号的脉冲宽度和脉冲间隔调节的用户特定LSI。

DC电源25的正极连接到处理单元24的电源端子。DC电源26的正极连接到触发器线圈22的初级绕组L1一端和次级绕组L2一端。DC电源25的负极、DC电源26的负极和处理单元24的GND端子连接到地。触发器线圈22的初级绕组L1的另一端连接到MOS FET 23的漏极端子。MOS FET 23的源极端子连接到地。MOS FET 23的栅极端子连接到处理单元24的脉冲信号输出端子。触发器线圈22的次级绕组的另一端连接到离子发生元件21的放电部分的放电电极。离子发生元件21的放电部分的感应电极连接到地。

这里，图3A和3B中示出了离子发生元件21的结构范例。图3A为离子发生元件21的顶视图，图3B为沿线X-X截取的离子发生元件21的横截面图。

图3A和3B中所示的离子发生元件包括电介质27(上部电介质27A和下部电介质27B)、放电部分(放电电极28A、感应电极28B、放电电极接触28C、感应电极接触28D、连接端子28E和28F，以及连接通道28G和28H)以及涂覆层29。

电介质27包括彼此粘合的基本为长方体形状的部电介质27A和下部电介质27B。如果选择无机材料作为电介质27的材料，有可能使用诸如高纯度氧化铝的陶瓷、玻璃陶瓷、镁橄榄石、滑石等。此外，如果选择有机材料作为电介质27的材料，优选使用在抗氧化能力方面优越的树脂，例如聚酰亚胺、玻璃钢板等。不过，考虑到耐腐蚀性方面，最好选择无机材料作为电介质27的材料。此外，考虑到如下所述的可成形性和形成电极的容易程度，优选使用陶瓷来形成电介质27。此外，由于希望放电电极28A和感应电极28B之间的绝缘电阻是均匀的，因此电介质27的材料优选具有很小的密度变化和均匀的绝缘系数。此外，电介质27的形状可以是基本长方体形状之外的形状(例如盘形、椭圆板形、多边板形等)或圆柱形状。不过，考虑到生产率，优选采用如该结构范例这样的板状形状(包括盘形和长方体形)。

放电电极28A与上部电介质27A一体地形成于上部电介质27A的表面上。作为放电电极28A的材料，在材料不会被放电熔化或变形的条件下，可以无限制地使用具有导电性的任何材料，例如钨。

此外，感应电极28B隔着上部电介质27A与放电电极28A平行设置。这种布置使得放电电极28A和感应电极28B之间的距离(以下称为电极间距)能够恒定，从而能够平衡放电电极和感应电极之间的绝缘电阻。于是，可以稳定放电状态，从而适当地产生离子。此外，如果电介质27具有圆形形状，优选在圆柱外表面上设置放电电极28A，像轴那样设置感应电极28B，使得电极间距可以恒定。类似于放电电极28A，在材料不会被放电熔化或变形的条件下，可以无限制地将具有导电性的任何材料，例如钨用作感应电极28B的材料。

放电电极接触28C经由与放电电极28A形成于同一表面上的(即在上部电介质27A的表面上的)连接触点28E以及连接通道28G电连接到放电电极28A。因此，可以通过将放电电极接触28C连接到引线(铜线、铝线等)的一端并将引线的另一端连接到触发器线圈22的次级绕组L2的另一端来将放电电极28A电连接到触发器线圈22的次级绕组L2。

感应电极接触28D可以经由与感应电极28B形成于同一表面上的(即，下部电介质27B的表面上的)连接触点28F以及连接通道28H电连接到感应电极28B。因此，可以通过将感应电极接触28D连接到引线(铜线、铝线等)的一端并将引线的另一端连接到地来将感应电极28B设置成GND电位。

此外，在图3A和3B中所示的离子发生元件中，放电电极28A具有锐角部分，用于集中电场，从而能够产生局部放电。

接下来，再次参考图2，将描述图2中所示的离子发生装置的工作。当图2中所示的离子发生装置的MOS FET 23被处理单元24提供的脉冲信号暂时导通时，电流在触发器线圈22的初级绕组L1中流动。然后，触发器线圈22的次级绕组L2通过互感产生取决于匝数比的高电压，该高电压被施加到离子发生元件21的放电部分的放电电极。之后，直到以处理单元24的定时器24A控制的时间间隔提供下一个脉冲信号为止，MOS FET 23变成截止状态，从而不向离子发生元件21的放电部分的放电电极施加高电压。根据有处理单元24的定时器24A控制的时间间隔提供的脉冲信号重复产生高电压的操作。

图2中所示的离子发生装置的各部分的电压具有如图4A到4C所示的波形。这里，图4A示出了从DC电源26施加到触发器线圈22的电压波形，即触发器线圈22的输入电压波形，图4B示出了从处理单元24提供的脉冲信号的波形，即MOS FET 23的栅极信号波形，而图4C示出了触发器线圈22的输出电压波形。

将图4C中所示的AC脉冲高电压施加到离子发生元件21的放电部分的放电电极。在这种情况下，如果施加到离子发生元件21的放电部分的放电电极的电压达到离子发生元件21的放电起始电压±V_BD(参见图4C)，就在离子发生元件21的表面上和附近产生电晕放电，从而将周围空气电离。由于在施加正电压时产生正离子H⁺(H₂O)_m，而在施加负电压时产生负离子O₂ ^-(H₂O)_n(m和n为自然数)，因此产生了量基本相同的作为正离子的H⁺(H₂O)_m和作为负离子的O₂ ^-(H₂O)_n。

此外，至于图2中所示的离子发生装置，可以通过调节从处理单元24提供的脉冲信号的脉冲宽度和DC电源26施加到触发器线圈22的电压中的至少一个，可以任意地调节在触发器线圈22的次级绕组L2上产生的高电压的峰值。因此，可以防止离子发生元件21的放电部分的击穿。此外，不再需要根据离子发生元件21的放电部分的放电起始电压改变高电压发生电路的技术规格。此外，可以通过调节从处理单元24提供的脉冲信号的脉冲间隔来调节每单位时间产生施加到离子发生元件21的放电部分的放电电极的AC脉冲高电压的次数，即，每单位时间离子发生元件21的放电次数。

将针对三种离子发生元件描述在图2中所示的离子发生装置中由根据本发明的高电压发生电路200产生放电的范例，三种离子发生元件包括如表1所示的，在±1.5千伏开始放电的离子发生元件、在±2.0千伏开始放电的离子发生元件B以及在±3.0千伏开始放电的离子发生元件C。

[表1]

离子发生元件    放电起始电压

A               ±1.5kV

B               ±2.0kV

C               ±3.0kV

将描述第一范例，该范例用于执行具有如表1所示的不同放电起始电压值的离子发生元件(离子发生元件A和离子发生元件B)的放电。如图5A所示，假定从DC电源26施加到触发器线圈22的电压(触发器线圈22的输入电压)为5伏，如图5B中的第一个脉冲所示，假定从处理单元24提供的脉冲信号的脉冲宽度为0.5μsec。那么，像图5C中所示的第一个AC脉冲高电压所示，在触发器线圈22的次级绕组L2上产生的电压(即触发器线圈22的输出电压)变成峰值为±1.6千伏，从而可以对放电起始电压为±1.5千伏的离子发生元件A放电。不过，在这个条件下，放电起始电压为±2.0千伏的离子发生元件B不能放电。因此，如图5A所示，假定从DC电源26施加到触发器线圈22的电压(触发器线圈22的输入电压)保持在5伏，而如图5B中的第二个脉冲所示，将从处理单元24提供的脉冲信号的脉冲宽度增加到1.0μsec。在这种情况下，像图5C中所示的第二个AC脉冲高电压那样，在触发器线圈22的次级绕组L2上产生的电压(触发器线圈22的输出电压)增大到以±2.1千伏为峰值，从而放电起始电压为±2.0千伏的离子发生元件B能够放电。表2中示出了在第一范例中，从处理单元24提供的脉冲信号的脉冲宽度与在触发器线圈22的次级绕组L2处产生的电压(触发器线圈22的输出电压)之间的关系。

[表2]

IGE  DSV        脉冲宽度    输入电压  输出电压

A    ±1.5kV    0.5μsec    5V        ±1.6kV

B    ±2.0kV    1.0μsec    5V        ±2.1kV

IGE：离子发生元件

DSV：放电起始电压

注意，0.5μsec和1.0μsec的脉冲宽度值仅仅是范例，触发器线圈22的输出电压根据触发器线圈22的绕组L1和L2的匝数以及MOS FET23的导通时间等而变化。换言之，可以通过根据所用元件调节脉冲宽度来任意控制触发器线圈22的次级绕组L2产生的电压(触发器线圈22的输出电压)。

接下来，将描述第二范例，该范例用于执行具有如表1所示的不同放电起始电压值的离子发生元件(离子发生元件A和离子发生元件B)的放电。如图6A所示，假定从DC电源26施加到触发器线圈22的电压(触发器线圈22的输入电压)为5伏，如图6B中的第一个脉冲所示，假定从处理单元24提供的脉冲信号的脉冲宽度为0.5μsec。那么，像图6C中所示的第一个AC脉冲高电压所示，在触发器线圈22的次级绕组L2上产生的电压(即触发器线圈22的输出电压)变成峰值为±1.6千伏，从而可以对放电起始电压为±1.5千伏的离子发生元件A放电。不过，在这个条件下，放电起始电压为±2.0千伏的离子发生元件B不能放电。因此，如图6B所示，将从处理单元24提供的脉冲信号的脉冲宽度保持为0.5μsec，而如图6A所示，将从DC电源26施加到触发器线圈22的电压(触发器线圈22的输入电压)增大到10伏。在这种情况下，像图6C中所示的第二个AC脉冲高电压那样，在触发器线圈22的次级绕组L2上产生的电压(触发器线圈22的输出电压)增大到以±2.1千伏为峰值，从而放电起始电压为±2.0千伏的离子发生元件B能够放电。在表3中示出了第二范例中从DC电源26施加到触发器线圈22的电压(触发器线圈22的输入电压)和触发器线圈22的次级绕组L2处产生的电压(触发器线圈22的输出电压)之间的关系。

[表3]

IGE  DSV        脉冲宽度    输入电压  输出电压

A    ±1.5kV    0.5μsec    5V        ±1.6kV

B    ±2.0kV    0.5μsec    10V       ±2.1kV

IGE：离子发生元件

DSV：放电起始电压

从DC电源26施加到触发器线圈22的脉冲宽度值为0.5μsec，电压值为5伏和10伏(触发器线圈22的输入电压)仅仅为范例，触发器线圈22的输出电压根据触发器线圈22的绕组L1和L2的匝数以及MOSFET 23的导通时间等而变化。换言之，可以通过根据所用元件调节脉冲宽度和触发器线圈22的输入电压来任意控制触发器线圈22的次级绕组L2产生的电压(触发器线圈22的输出电压)。

接下来，将描述第三范例，该范例用于执行具有如表1所示的不同放电起始电压值的离子发生元件(离子发生元件A和离子发生元件C)的放电。如图7A所示，假定从DC电源26施加到触发器线圈22的电压(触发器线圈22的输入电压)为5伏，如图7B中的第一个脉冲所示，假定从处理单元24提供的脉冲信号的脉冲宽度为0.5μsec。那么，像图7C中所示的第一个AC脉冲高电压所示，在触发器线圈22的次级绕组L2上产生的电压(即触发器线圈22的输出电压)变成以±1.6千伏为峰值，从而可以对放电起始电压为±1.5千伏的离子发生元件A放电。不过，在这个条件下，不能使放电起始电压为±3.0千伏的离子发生元件C放电。因此，如图7A所示，将从DC电源26施加到触发器线圈22的电压(即触发器线圈22的输入电压)提高到10伏，而如图7B中的第二个脉冲所示，将从处理单元24提供的脉冲信号的脉冲宽度增加到1.0μsec。于是，像图7C中所示的第二个AC脉冲高电压那样，在触发器线圈22的次级绕组L2上产生的电压(触发器线圈22的输出电压)增大到以±3.1千伏为峰值，从而放电起始电压为±3.0千伏的离子发生元件C能够放电。表4中示出了第三范例中从DC电源26施加到触发器线圈22的电压(触发器线圈22的输入电压)、从处理单元24提供的脉冲信号的脉冲宽度以及在触发器线圈22的次级绕组L2处产生的电压(触发器线圈22的输出电压)之间的关系。

[表4]

IGE   DSV       脉冲宽度  输入电压  输出电压

A    ±1.5kV    0.5μsec  5V       ±1.6kV

C    ±3.0kV    1.0μsec  10V      ±3.1kV

IGB：离子发生元件

DSV：放电起始电压

从DC电源26施加到触发器线圈22的脉冲宽度值为0.5μsec和1.0μsec，电压值为5伏和10伏(触发器线圈22的输入电压)仅仅为范例，触发器线圈22的输出电压根据触发器线圈22的绕组L1和L2的匝数以及MOS FET 23的导通时间等而变化。换言之，可以通过根据所用元件调节脉冲宽度和触发器线圈22的输入电压来任意控制触发器线圈22的次级绕组L2产生的电压(触发器线圈22的输出电压)。

接下来，将描述图2中所示的离子发生装置的离子产生量增大的范例。如果将处理单元24提供的脉冲信号的脉冲间隔从图8B中所示的第一脉冲和第二脉冲之间间隔的2毫秒减小到第二脉冲到第三脉冲之间间隔的1毫秒，在触发器线圈22的次级绕组L2处产生的电压(触发器线圈22的输出电压)频率从图8C中所示的第一和第二AC脉冲高电压的500Hz频率提高到第二和第三AC脉冲高电压的1kHz频率。换言之，在离子发生元件的放电部分的放电次数加倍，使得理论上离子的产生量也加倍。

此外，尽管将MOS FET 23用作打开和关闭在图2中所示的离子发生装置中的升压部分的初级侧中流动的电流的开关元件，但也可以使用具有图9中所示结构的双极晶体管代替MOS FET 23来获得同样的效果。

此外，虽然将触发器线圈22用作图2中所示的离子发生装置中的升压部分，但也可能使用具有图10中所示的结构的变压器代替触发器线圈22来获得同样的效果。在这种情况下，将变压器的次级绕组的一端电连接到离子发生元件21的放电电极，而将变压器次级绕组的另一端电连接到离子发生元件21的感应电极。

此外，根据本发明的离子发生装置不限于以同样的量产生正离子和负离子的离子发生装置。有可能采用图2中所示的离子发生装置的另一种结构，其中，如图11所示，将整流二极管设置在触发器线圈22的次级侧，以便仅产生正离子。或者，有可能采用图2中所示的离子发生装置的另一种结构，其中，如图12所示，将整流二极管设置在触发器线圈22的次级侧，以便仅产生负离子。虽然图11和12中所示的离子发生装置不能除去漂浮的细菌等，但它可以实现上述第一到第四目的。

此外，虽然在图4A到4C、5A到5C、6A到6C、7A到7C和8A到8C中，对应于处理单元24提供的脉冲信号中的一个脉冲产生一个AC脉冲高电压，但有可能采用另一种结构，其中，对应于处理单元24提供的脉冲信号中的多个脉冲产生一个AC脉冲高电压。

接下来，将参考图13描述根据本发明的配备有多个放电部分的离子发生装置的结构范例。图13中所示的离子发生装置包括具有两个放电部分的离子发生元件32和向放电部分施加高电压的高电压发生电路。为图13中所示的离子发生装置提供的高电压发生电路具有的结构如下：为图2中所示的离子发生装置提供添加到高电压发生电路200的整流二极管30和31。整流二极管30的阳极和整流二极管31的阴极连接到触发器线圈22的次级绕组L2，整流二极管30的阴极电连接到离子发生元件32的第一放电部分的第一放电电极33A，整流二极管31的阳极电连接到离子发生元件32的第二放电部分的第二放电电极34A。此外，离子发生元件32的第一放电部分的第一感应电极33B和离子发生元件32的第二放电部分的第二感应电极34B连接到地。

根据这种结构，由施加了正电压的离子发生元件32的第一放电部分在空气中产生并释放正离子，而由施加了负电压的离子发生元件32的第二放电部分在空气中产生并释放负离子。换言之，独立地发射正离子和负离子。因此，可以防止产生的正离子和负离子在离子发生元件的电极附近相互抵消并消失，从而可以在空间中有效而均衡地发射所产生的正离子和负离子。

这里，在图14A和14B中示出了离子发生元件32的结构范例。图14A为离子发生元件32的顶视图，图14B为沿线X-X截取的离子发生元件32的截面图。

图14A和14B中所示的离子发生元件包括第一放电部分(第一放电电极33A、第一感应电极33B、放电电极接触33C、感应电极接触33D、连接端子33E和33F，以及连接通道33G和33H)、第二放电部分(第二放电电极34A、第二感应电极34B、放电电极接触34C、感应电极接触34D、连接端子34E和34F，以及连接通道34G和34H)、电介质35(上部电介质35A和下部电介质35B)，以及涂覆层36。图14A和14B中所示的离子发生元件具有这样的结构，其中，将图3A和3B中所示的离子发生元件组合。已经详细描述了图3A和3B中所示的离子发生元件的结构，因此将省略对图14A和14B中所示的离子发生元件的结构的详细说明。

接下来，将描述能够实现上述第五目的的离子发生装置。图18为示出了能够实现上述第五目的的离子发生装置的实施例的电路图。注意，将使用相同的附图标记表示图18中与图2相同的部分。

图18中所示的离子发生装置装备的高电压发生电路可以通过所提供的高电压值的反馈将输出电压保持在恒定值，并且即使在由于放电部分的电容增大导致从高电压发生电路提供的高电压的值增大时，它也能够加以调节来将输出保持在恒定值。

图18所示的离子发生装置包括具有放电部分的离子发生元件21和用于向放电部分施加高电压的高电压发生电路300。高电压发生电路300包括：作为升压部分的触发器线圈22，其提高从DC电源26提供的DC电压并将高电压供应给连接至次级侧的放电部分；作为开关元件的双极晶体管TR1，其打开和关闭在触发器线圈22的初级侧中流动的电流；处理单元24′，其具有产生脉冲信号用于控制双极晶体管TR1导通和截止的脉冲信号发生部分24B、用于调节脉冲信号的脉冲宽度和脉冲间隔的定时器24A、用于提供基准电压V_REF的基准电压电路24C以及用于将反馈电压V_FB与基准电压V_REF进行比较的电压比较部分24D；具有电阻器R11和R12的分压器电路37，用于对触发器线圈22提升的高电压进行分压；以及具有二极管D11、电容器C11和电阻器R13的峰值保持电路38，用于对分压器电路37的输出电压进行整流并使其平滑，以产生反馈电压V_FB。处理单元24′的例子有：通过软件控制脉冲信号的产生、脉冲信号的脉冲宽度和脉冲间隔调节以及反馈电压V_FB与基准电压V_REF的比较的微计算机，或通过硬件控制脉冲信号的产生、脉冲信号的脉冲宽度和脉冲间隔调节以及反馈电压V_FB与基准电压V_REF的比较的用户特定LSI。

DC电源25的正极连接到处理单元24′的电源端子。DC电源26的正极连接到触发器线圈22的初级绕组L1一端和触发器线圈22的次级绕组L2一端。DC电源25的负极、DC电源26的负极和处理单元24′GND端子连接到地。触发器线圈22的初级绕组L1的另一端连接到npn型双极晶体管TR1的集电极端子。双极晶体管TR1的发射极端子连接到地。双极晶体管TR1的基极端子连接到处理单元24′的脉冲信号输出端子。触发器线圈22的次级绕组L2的另一端连接到离子发生元件21的放电部分的放电电极和电阻器R11的一端。离子发生元件21的放电部分的感应电极连接到地。电阻器R11的另一端连接到电阻器R12的一端和二极管D11的阳极端子。电阻器R12的另一端连接到地。二极管D11的阴极端子连接到电容器C11的一端、电阻器R13的一端和处理部件24′的反馈电压输入端子。电容器C11的另一端和电阻器R13的另一端连接到地。例如，如果高电压发生电路300将峰值为±1.5千伏的AC脉冲高电压施加到离子发生元件21且如果将反馈电压VFB设置到+1.5伏的值，例如如下设置电路元件的常数。电阻器R11的电阻值设置为1兆欧，电阻器R12的电阻值设置为1千欧，电容器C11的电容值设置为0.01微法，电阻器R13的电阻值设置为1兆欧。

接下来，将描述图18中所示的离子发生装置的工作。至于图18中所示的离子发生装置，当通过处理单元24′提供的脉冲信号暂时导通双极晶体管TR1从而使电流在触发器线圈22的初级绕组L1中流动时，它的互感导致触发器线圈22的次级绕组L2产生了取决于匝数比的高电压，该高电压被施加到离子发生元件21的放电部分的放电电极。同时，通过包括电阻器R11和电阻器R12的分压器电路37对触发器线圈22产生的高电压进行分压。将分压器电路37的输出电压提供给峰值保持电路38并由二极管D11整流。然后，电压峰值由电容器C11和电阻器R13保持并被转换成反馈电压V_FB。将峰值保持电路38提供的反馈电压V_FB提供给处理单元24′的反馈输入端子。然后，处理单元24′的电压比较部分24D将反馈电压V_FB与基准电压V_REF比较。如果在预定时段内反馈电压VFB始终低于基准电压VREF，即，如果高电压发生电路300的输出电压降低，定时器24A改变其设置，从而在不改变从处理单元24′提供的脉冲信号的脉冲间隔的情况下仅增大脉冲信号的脉冲宽度。于是，如果高电压发生电路300的输出电压下降，就增大处理单元24′提供的脉冲信号的脉冲宽度，使得高电压发生电路300的输出电压增大。因此，可以将高电压发生电路300的输出电压保持在恒定值。

之后，双极晶体管TR1截止，从而不将高电压施加到离子发生元件21的放电部分的放电电极，直到以由处理单元24′的定时器24A控制的时间间隔提供下一个脉冲信号为止。响应于以由处理单元24′的定时器24A控制的间隔产生的脉冲信号重复产生高电压的操作。

这里，将参考图19A和19B描述峰值保持电路38的工作。图19A和19B为示出了峰值保持电路38的各部分的电压波形的示意图。图19A中所示的电压E4为峰值保持电路38的输入电压。图19B中所示的电压E5为通过二极管D11整流并通过电容器C11和电阻器R13进行峰值保持之后的电压，即峰值保持电路38的输出电压。图19B中所示的电压E6为通过二极管D11整流后的电压。峰值保持电路38的输入电压E4被二极管D11作为半波整流来进行整流，以成为图19B中所示的电压E6。于是，在半波整流后的电压E6在t1-t2期间中增大时，电容器C11被充电。由于对电容器C11充电的时间通常很短，因此峰值保持电路38的输出电压E5基本遵循着半波整流后的电压E6。之后，在t2-t3期间对电容器C11放电。放电时间由时间常数决定，该时间常数为电容器C11的电容值和电阻器R13的电阻值之积。在对电容器C11放电的时间期间，峰值保持电路38的输出电压E5不遵循半波整流后的电压E6。结果，与峰值保持电路38的输入电压E4相比，经过峰值保持之后，峰值保持电路38的输出电压E5具有平滑的波形。

图18中所示的离子发生装置的各部分的电压具有如图20A到20E示出的波形。这里，图20A示出了从DC电源26施加到触发器线圈22的电压波形，即触发器线圈22的输入电压的波形，图20B示出了从处理单元24′提供的脉冲信号的波形，即双极晶体管TR1的基极信号的波形，图20C示出了触发器线圈22的输出电压波形，图20D示出了从分压器电路37提供到峰值保持电路38的电压波形，图20E示出了从峰值保持电路38提供的反馈电压V_FB的波形以及从处理单元24′的基准电压电路24C提供的基准电压V_REF的波形。

图21A到21E示出了图18中所示的离子发生装置各部分的电压波形，展示了这样的状态，其中，当高电压发生电路300的输出电压随着离子发生元件21的放电部分中的电容增加的影响而降低时，反馈电路(分压器电路37、峰值保持电路38、基准电压电路24C和电压比较部分24D)工作，以维持高电压发生电路300的输出电压。图21A示出了从DC电源26施加到触发器线圈22的电压波形，即触发器线圈22的输入电压的波形，图21B示出了从处理单元24′提供的脉冲信号的波形，即双极晶体管TR1的基极信号的波形，图21C示出了触发器线圈22的输出电压波形，图21D示出了从分压器电路37提供到峰值保持电路38的电压波形，图21E示出了从峰值保持电路38提供的反馈电压V_FB的波形以及从处理单元24′的基准电压电路24C提供的基准电压V_REF的波形。

定时器24A在每个脉冲间隔根据电压比较部分24D的输出电压设置下一脉冲间隔中的脉冲宽度。在第一脉冲间隔T1中，有一个时段，其中电压比较部分24D的输出电压具有高电平(参见图21E)，使得定时器24A在第二脉冲间隔T2将脉冲宽度设置为0.5μsec(标准值)。在第二脉冲间隔T2中，高电压发生电路300的输出电压在离子发生元件的放电部分中的电容增大的影响下下降(参见图21C)。结果，反馈电压VFB始终在基准电压VREF以下，从而没有电压比较部分24D的输出电压具有高电平的时段(参见图21E)。因此，定时器24A在第三脉冲间隔T3将脉冲宽度设置为1.0μsec(参见图21B)。注意，0.5μsec和1.0μsec的脉冲宽度为范例。

接下来，图22中示出了可以实现上述第五目的的离子发生装置的另一实施例。注意，图22中所示的与图18中所示的相同的部分由相同附图标记表示，因此将省略其详细说明。

图22中所示的离子发生装置与图18中所示的离子发生装置不同之处在于，前者基于通过电阻器R14中流动的输出电流I1产生的电压产生反馈电压V_FB，但用于高电压输出和通过反馈电路维持输出电压的另一操作与图18中所示的离子发生装置相同。例如，利用基于在电阻器R14中流动15mA的输出电流I1时产生的电压产生的+1.5伏反馈电压V_FB，例如，为了设置电路元件常数，将电阻器R14的电阻值设置为100欧姆，将电容器C11的电容值设置为0.01微法，将电阻器R13的电阻值设置为1兆欧。

图23A到23E示出了在图22中所示的离子发生装置的各部分的电压波形。图24A到24E示出了图22所示的离子发生装置各部分的电压波形，展示了这样的状态，其中，当高电压发生电路400的输出电压随着离子发生元件21的放电部分中的电容增加的影响而降低时，反馈电路(包括电阻器R14、峰值保持电路38、基准电压电路24C和电压比较部分24D)工作，以维持高电压发生电路400的输出电压。图23A到23E中所示的电压波形类似于图20A到20E中所示的电压波形，图24A到24E中所示的电压波形类似于图21A到21E中所示的电压波形。因此，这里将省去其详细说明。

接下来，图25中示出了可以实现上述第五目的的离子发生装置的另一实施例。注意，图25中所示的与图18中所示的相同的部分由相同附图标记表示，因此将省略其详细说明。

图25中所示的离子发生装置采用了如下方法：(通过提高每预定时间的开关次数)增加用于控制断续器型升压开关式调节器39的开关晶体管的控制信号每预定时间的脉冲数量，从而提高来自DC电源26的电压的触发器线圈22的输入电压，以便在预定时段中反馈电压V_FB始终低于基准电压V_REF的时候提高高电压发生电路500的输出电压。因此，图25中所示的离子发生装置与图18中所示的离子发生装置不同之处在于，前者具有额外的升压器式开关式调节器39，不同还在于处理单元的内部结构。

升压开关式调节器39包括作为开关晶体管的双极晶体管TR2、线圈L11、二极管D12和电容器C12。处理单元24″包括用于升压开关式调节器的额外的脉冲信号发生部分24E，其提供用于切换升压开关式调节器39的脉冲信号。用于开关触发器线圈22的初级绕组L1中流动的电流的脉冲信号的脉冲宽度可以是恒定的。因此，将其结构设计为这样的，使得电压比较部分24D的结果不反应在定时器24A上，但是反应在升压开关式调节器的脉冲信号发生部分24E提供的脉冲信号的脉冲数目上。

这里，将参考图26A到26C描述与升压开关式调节器39具有相同结构的升压开关式调节器的工作。首先，在晶体管TR导通时，在线圈L中存储能量。在这种情况下，线圈L的输入侧变成正电位而其输出侧变成负电位(参见图26A)。接下来，当晶体管TR截止时，线圈L允许电流遵循楞次定律连续流动，从而释放存储的能量。在这种情况下，线圈L的输出侧变成正电位而输入侧变成负电位。由于晶体管TR是截止的，电流经过二极管D流入电容器C和负载OUT(参见图26B)。当晶体管TR再次导通时，线圈L再次存储能量。电容器C中存储的能量使得电流在负载OUT中流动。由于二极管D的原因，电容器C中存储的能量仅流入负载OUT中，而不流入晶体管TR中(参见图26C)。如果线圈中存储的能量多，要存储在电容器C中的能量就增大，使得电压升高。

图25中所示的离子发生装置的各部分的电压具有如图27A到27F示出的波形。这里，图27A示出了从处理单元24″提供到升压开关式调节器39的脉冲信号的波形，即双极晶体管TR2的基极信号的波形。图27B示出了由升压开关式调节器39从DC电源26的电压升压，被施加到触发器线圈22的电压波形，即，触发器线圈22的输入电压波形。图27C示出了从处理单元24″提供到双极晶体管TR1的脉冲信号的波形，即双极晶体管TR1的基极信号的波形。图27D示出了触发器线圈22的输出电压波形。图27E示出了从分压器电路37提供到峰值保持电路38的电压波形。图27F示出了从峰值保持电路38提供的反馈电压V_FB的波形和从处理单元24″的基准电压电路24C提供的基准电压V_REF的波形。

图28A到28F示出了图25所示的离子发生装置各部分的电压波形，展示了这样的状态，其中，当高电压发生电路500的输出电压随着离子发生元件21的放电部分中的电容增加的影响而降低时，反馈电路(包括分压器电路37、峰值保持电路38、基准电压电路24C和电压比较部分24D)工作，以维持高电压发生电路500的输出电压。图28A示出了从处理单元24″提供到升压开关式调节器39的脉冲信号的波形，即双极晶体管TR2的基极信号的波形。图28B示出了由升压开关式调节器39从DC电源26的电压升压，被施加到触发器线圈22的电压波形，即，触发器线圈22的输入电压波形。图28C示出了从处理单元24″提供到双极晶体管TR1的脉冲信号的波形，即双极晶体管TR1的基极信号的波形。图28D示出了触发器线圈22的输出电压波形。图28E示出了从分压器电路37提供到峰值保持电路38的电压波形。图28F示出了从峰值保持电路38提供的反馈电压VFB的波形和从处理单元24″的基准电压电路24C提供的基准电压VREF的波形。

升压开关式调节器的脉冲信号发生部分24E根据电压比较部分24D在每一预定时间的输出电压电平设置在下一预定时间期间的脉冲数目。在第一预定时间PT1中，有一个电压比较部分24D的输出电压具有高电平的时段(参见图28F)，从而升压开关式调节器的脉冲信号发生部分24E将第二预定时间PT2的脉冲数设置为三个(标准值)。在第二预定时间PT2，高电压发生电路500的输出电压因为离子发生元件的放电部分的电容增大的影响而降低(参见图28D)。结果，反馈电压V_FB始终在基准电压V_REF以下，从而没有电压比较部分24D的输出电压具有高电平的时段(参见图28F)。因此，升压开关式调节器的脉冲信号发生部分24E将第三预定时间PT3的脉冲数设置为六个(参见图28A)。注意脉冲数3和6为范例。

接下来，图29中示出了可以实现上述第五目的的离子发生装置的另一实施例。注意，图29中所示的与图18中所示的相同的部分由相同附图标记表示，因此将省略其详细说明。

图29中所示的离子发生装置采用了这样的方法：反馈在升压部分(其产生高电压作为高电压发生电路的输出电压)的初级侧的电压值，从而将高电压发生电路的输出电压保持在恒定值。

图29示的离子发生装置包括具有放电部分的离子发生元件21和用于向放电部分施加高电压的高电压发生电路600。高电压发生电路600包括：作为升压部分的触发器线圈40，其提高从DC电源26提供的DC电压并将高电压供应给连接至次级侧的放电部分；作为开关元件的双极晶体管TR1，其打开和关闭在触发器线圈40初级侧中流动的电流；处理单元24′，其具有产生脉冲信号用于控制双极晶体管TR1导通和截止的脉冲信号发生部分24B、用于调节脉冲信号的脉冲宽度和脉冲间隔的定时器24A、用于提供基准电压V_REF的基准电压电路24C以及用于将反馈电压V_FB与基准电压V_REF进行比较的电压比较部分24D；以及峰值保持电路41，其具有用于对触发器线圈40的初级侧和双极晶体管TR1的节点电压整流的二极管D13、用于对二极管D13整流过的电压进行分压的电阻器R15和R16、以及用于使电阻器R15和R16分压的电压平滑的电容器C13，以产生反馈电压V_FB。处理单元24′的例子有：通过软件控制脉冲信号的产生、脉冲信号的脉冲宽度和脉冲间隔调节以及反馈电压V_FB与基准电压V_REF之间的比较的微计算机，或通过硬件控制脉冲信号的产生、脉冲信号的脉冲宽度和脉冲间隔调节以及反馈电压V_FB与基准电压V_REF之间的比较的用户特定LSI。

DC电源25的正极连接到处理单元24′的电源端子。DC电源26的正极连接到触发器线圈40的初级绕组L1的一端。DC电源25的负极、DC电源26的负极和处理单元24′的GND端子连接到地。触发器线圈40的初级绕组L1的另一端连接到双极晶体管TR1的集电极端子。双极晶体管TR1的发射极端子连接到地。双极晶体管TR1的基极端子连接到处理单元24′的脉冲信号输出端子。触发器线圈40的次级绕组L2的两端连接到离子发生元件21的放电部分的放电电极和感应电极。双极晶体管TR1的集电极端子连接到二极管D13的阳极端子。二极管D13的阴极端子连接到电阻器R15的一端。电阻器R15的另一端连接到电阻器R16的一端、电容器C13的一端和处理单元24′的反馈端子。电阻器R16的另一端和电容器C13的另一端连接到地。例如，在高电压发生电路600将峰到峰电位差为3千伏的AC脉冲高电压供应给离子发生元件21时将反馈电压VFB设置为+1.5伏的情况下，例如，为了设置电路元件常数，将触发器线圈40的初级绕组L1的电感值设置为0.256μH，将触发器线圈40的次级绕组L2的电感值设置为23mH，将电阻器R15的电阻值设置为33千欧，将电阻器R16的电阻值设置为180千欧，将电容器C13的电容值设置为4.7nF。

接下来，将描述图29中所示的离子发生装置的工作。至于图29中所示的离子发生装置，当通过处理单元24′提供的脉冲信号导通双极晶体管TR1从而使电流在触发器线圈40的初级绕组L1中流动时，互感导致触发器线圈40的次级绕组L2产生了取决于匝数比的高电压，该高电压被施加到离子发生元件21的放电部分的放电电极和感应电极之间。同时，通过二极管D13对双极晶体管TR1的集电极电压进行整流并通过电阻器R15和电阻器R16进行分压。所分的电压被电容器C13平滑化并被转换成反馈电压V_FB。将峰值保持电路41提供的反馈电压V_FB提供给处理单元24′的反馈输入端子。然后，处理单元24′的电压比较部分24D将反馈电压V_FB与基准电压V_REF比较。如果在预定时段内反馈电压V_FB始终低于基准电压V_REF，即，如果高电压发生电路600的输出电压降低，定时器24A改变其设置，从而在不改变从处理单元24′提供的脉冲信号的脉冲间隔的情况下仅增大脉冲宽度。于是，如果高电压发生电路600的输出电压下降，就增大处理单元24′提供的脉冲信号的脉冲宽度，使得高电压发生电路600的输出电压增大。因此，可以将高电压发生电路600的输出电压保持在恒定值。

之后，直到以由处理单元24′的定时器24A控制的时间间隔提供下一个脉冲信号为止，双极晶体管TR1截止，从而不将高电压施加到离子发生元件21的放电部分的放电电极。根据由处理单元24′的定时器24A控制的间隔提供的脉冲信号重复用于产生高电压的操作。

将参考图30A到30C描述峰值保持电路41的工作。图30A到30C为示出了峰值保持电路41的各部分的电压和电流波形的示意图。图30A中所示的电压E7为峰值保持电路41的输入电压。图30B中所示的电流I_D13为二极管D13中流动的电流，图30C中所示的电压E8为峰值保持电路41的输出电压。当峰值保持电路41的输入电压E7比峰值保持电路41的输出电压E8超出二极管D13的正向电压V_F时，二极管D13中有电流流过。换言之，当峰值保持电路41的输入电压E7比峰值保持电路41的输出电压E8超出二极管D13的正向电压V_F时，二极管D13导通。由于电容器C13被充电，因此二极管D13导通的时间段变短。二极管D13导通的时间段为电容器C13充电的时间段，二极管D13截止的时间段为电容器C13放电的时间段。结果，峰值保持电路41的输入电压E7变成如峰值保持电路41的输出电压E8那样的具有波纹的DC信号。峰值保持电路41的输出电压E8到达峰值电压E8_PEAK的时间取决于电容器C13的电容值。注意，“E8_PEAK＝{R₁₅/(R₁₅+R₁₆)}x(E7_PEAK-V_F)”成立。不过，“R₁₅”表示电阻器R15的电阻值，“R₁₆”表示电阻器R16的电阻值，“E7_PEAK”表示峰值保持电路41的输入电压E7的峰值电压。

图29中所示的离子发生装置的各部分的电压具有如图31A到31E示出的波形。这里，图31A示出了从DC电源26施加到触发器线圈40的电压波形，即触发器线圈40的输入电压的波形，图31B示出了从处理单元24′提供的脉冲信号的波形，即双极晶体管TR1的基极信号的波形，图31C示出了触发器线圈40的次级侧的输出电位差的波形，图31D示出了双极晶体管TR1的集电极信号波形，图31E示出了从峰值保持电路41提供的反馈电压V_FB的波形以及从处理单元24′的基准电压电路24C提供的基准电压V_REF的波形。

图32A到32E示出了图29所示的离子发生装置各部分的电压波形，展示了这样的状态，其中，当高电压发生电路600的输出电压随着离子发生元件21的放电部分中的电容增加的影响而降低时，反馈电路(包括峰值保持电路41、基准电压电路24C和电压比较部分24D)工作，以维持高电压发生电路600的输出电压。图32A示出了从DC电源26施加到触发器线圈40的电压波形，即触发器线圈40的输入电压的波形，图32B示出了从处理单元24′提供的脉冲信号的波形，即双极晶体管TR1的基极信号的波形，图32C示出了触发器线圈40的次级侧的输出电位差的波形，图32D示出了双极晶体管TR1的集电极信号波形，图32E示出了从峰值保持电路41提供的反馈电压V_FB的波形以及从处理单元24′的基准电压电路24C提供的基准电压V_REF的波形。

定时器24A在每个脉冲间隔根据电压比较部分24D的输出电压电平设置下一脉冲间隔中的脉冲宽度。在第一脉冲间隔T1中，有一个时段，其中电压比较部分24D的输出电压具有高电平(参见图31E)，使得定时器24A在第二脉冲间隔T2将脉冲宽度设置为0.5μsec(标准值)。在第二脉冲间隔T2中，离子发生元件的放电部分中的电容增加导致高电压发生电路600的输出电位差下降(参见图32C)，使得反馈电压V_FB始终低于基准电压V_REF，而且没有电压比较部分24D的输出电压具有高电平的时间段(参见图32E)。因此，定时器24A在第三脉冲间隔T3将脉冲宽度设置为1.0μsec(参见图32B)。注意，0.5μsec和1.0μsec的脉冲宽度为范例。

注意，有可能针对采用如下方法的离子发生装置采用该结构来提高提供给升压部分的DC电压，使得可以将升压部分的次级侧提供的高电压保持在恒定值，上述方法即，反馈升压部分(其产生高电压作为高电压发生电路的输出电压)的初级侧上的电压以便能将高电压发生电路的输出电压保持在恒定值。例如，在向作为图18到图25的变型的图29中所示的离子发生装置添加同样的变型，从而提高提供给升压部分的DC电压时，有可能保持升压部分的次级侧提供的高电压。

此外，对于图18、22或29中所示的离子发生装置，如果在增大处理单元24′提供的脉冲信号的脉冲宽度之后，在预定时间段中反馈电压V_FB始终低于基准电压V_REF，即，如果高电压发生电路的输出电压下降，可以进一步增加处理单元24′提供的脉冲信号的脉冲宽度。在这种情况下，最好对处理单元24′提供的脉冲信号的脉冲宽度设置上限，在处理单元24′中提供错误输出部分，当处理单元24′提供的脉冲信号的脉冲宽度到达上限时该错误输出部分产生错误输出。于是，由于用户能够从错误输出中认定放电部分的电容值增大了，从而有可能维持放电部分。至于脉冲宽度的设置，例如，将标准值设置为0.5μsec，脉冲宽度每次增大0.5μsec，且上限设置为2.0μsec。

此外，对于图25中所示的离子发生装置，在增加用于控制升压开关式调节器39的开关晶体管的控制信号的每预定时间的脉冲数之后，如果在预定时间段中反馈电压V_FB始终低于基准电压V_REF，即，如果高电压发生电路的输出电压下降，可以进一步增加用于控制升压开关式调节器39的开关晶体管的控制信号每预定时间的脉冲数。在这种情况下，最少为用于控制升压开关式调节器39的开关晶体管的控制信号每预定时间的脉冲数设置上限，并在处理单元24″中提供错误输出部分，在用于控制升压开关式调节器39的开关晶体管的控制信号每预定时间的脉冲数到达该上限时，该错误输出部分产生错误输出。于是，由于用户能够从错误输出中认定放电部分的电容值增大了，从而有可能维持放电部分。作为每预定时间的脉冲数，例如，将标准值设置为三个以便每次增加三个脉冲，且将上限设置为十二个。

此外，对于图18、22、25和29中所示的离子发生装置，有可能采用这样的结构，其中，在处理单元的电压比较部分24D和电源端子之间提供开关，导通和截止该开关，以便在通电时或仅在恒定时间间隔电压比较部分工作。于是可以控制电压比较部分24D的功耗。

此外，可以根据需要组合上述实施例。

优选将根据本发明的离子发生装置引入诸如空气调节器、减湿装置、加湿器、空气清洁器、冰箱、风扇式加热器、微波炉、带干燥器的洗衣机、清扫机和巴氏消毒器的电气设备中。此外，如图33所示，优选为电气设备700配备送出部分(例如送风风扇900)，用于将根据本发明的离子发生装置800产生的离子送入空气中。除了其基本功能之外，该电气设备还可以通过从所并入的离子发生装置提供的正离子和负离子的作用执行抑制空气中的霉菌和细菌活动和生长的功能。

Claims (30)

1.一种高电压发生电路，包括：

升压部分，用于提升从DC电源提供的DC电压，从而在次级侧提供高电压；

开关元件，用于导通和截止所述升压部分的初级电流；以及

脉冲信号发生部分，用于产生用来控制所述开关元件的导通和截止的脉冲信号，

其中所述升压部分对应于从所述脉冲信号发生部分提供的所述脉冲信号的一个脉冲提供一个AC脉冲高电压，并且在提供一个AC脉冲高电压之后，在经过了所述升压部分不提供高电压的时间段之后所述升压部分提供下一个AC脉冲高电压。

2.根据权利要求1所述的高电压发生电路，其中从所述脉冲信号发生部分提供的脉冲信号具有可变的脉冲宽度。

3.根据权利要求1所述的高电压发生电路，其中从所述脉冲信号发生部分提供的脉冲信号具有可变的脉冲间隔。

4.根据权利要求1所述的高电压发生电路，其中所述升压部分为变压器。

5.根据权利要求1所述的高电压发生电路，其中所述升压部分为触发器线圈。

6.根据权利要求1所述的高电压发生电路，其中所述开关元件为MOS FET。

7.根据权利要求1所述的高电压发生电路，其中所述开关元件为双极晶体管。

8.根据权利要求1所述的高电压发生电路，其中所述脉冲信号发生部分为用于通过软件控制所述脉冲信号的产生的微计算机。

9.根据权利要求1所述的高电压发生电路，其中所述脉冲信号发生部分为用于通过硬件控制所述脉冲信号的产生的用户特定LSI。

10.根据权利要求1所述的高电压发生电路，其中从所述升压部分的次级侧提供的所述高电压的值根据从所述DC电源提供的所述DC电压的值而变化。

11.一种离子发生装置，包括：

高电压发生电路，其包括：升压部分，用于提升从DC电源提供的DC电压，从而在次级侧提供高电压；开关元件，用于导通和截止所述升压部分的初级电流；以及脉冲信号发生部分，用于产生用来控制所述开关元件的导通和截止的脉冲信号；以及

放电部分，用于在向其施加所述高电压发生电路提供的高电压时产生离子，

其中所述升压部分对应于从所述脉冲信号发生部分提供的所述脉冲信号的一个脉冲提供一个AC脉冲高电压，并且在提供一个AC脉冲高电压之后，在经过了所述升压部分不提供高电压的时间段之后所述升压部分提供下一个AC脉冲高电压。

12.根据权利要求11所述的离子发生装置，其中调节从所述脉冲信号发生部分提供的所述脉冲信号的脉冲宽度，以便能调节从所述高电压发生电路提供的所述高电压的值。

13.根据权利要求11所述的离子发生装置，其中调节从所述脉冲信号发生部分提供的所述脉冲信号的脉冲间隔，以便能控制离子的产生量。

14.根据权利要求11所述的离子发生装置，其中所述高电压发生电路装备有第一整流部分和第二整流部分，所述第一整流部分用于将所述升压部分的次级侧提供的高电压整流成正电压，所述第二整流部分用于将所述升压部分的所述次级侧提供的所述高电压整流成负电压，并且所述放电部分包括第一放电部分和第二放电部分，将来自所述第一整流部分的所述正电压施加到所述第一放电部分，将来自所述第二整流部分的所述负电压施加到所述第二放电部分。

15.根据权利要求14所述的离子发生装置，其中所述第一整流部分和所述第二整流部分为二极管。

16.根据权利要求11所述的离子发生装置，其中所述放电部分产生负离子和正离子两者。

17.根据权利要求16所述的离子发生装置，其中所述正离子为H⁺(H₂O)_m，而所述负离子为O₂ ^-(H₂O)_n，m和n为自然数。

18.一种电气设备，包括：

离子发生装置，其具有：

高电压发生电路，其包括：升压部分，用于提升从DC电源提供的DC电压，从而在次级侧提供高电压；开关元件，用于导通和截止所述升压部分的初级电流；以及脉冲信号发生部分，用于产生用来控制所述开关元件的导通和截止的脉冲信号；以及

放电部分，用于在向其施加所述高电压发生电路提供的高电压时产生离子；以及

送出部分，用于将所述离子发生装置产生的离子送到空气中，

其中所述升压部分对应于从所述脉冲信号发生部分提供的所述脉冲信号的一个脉冲提供一个AC脉冲高电压，并且在提供一个AC脉冲高电压之后，在经过了所述升压部分不提供高电压的时间段之后所述升压部分提供下一个AC脉冲高电压。

19.根据权利要求1所述的高电压发生电路，还包括：

反馈电压发生部分，用于产生反馈电压，该反馈电压为对应于所述升压部分的所述次级侧提供的所述高电压峰值的DC电压；以及

电压比较部分，用于将所述反馈电压与基准电压比较，其中

基于由所述电压比较部分进行的比较的结果将所述升压部分的所述次级侧提供的高电压保持在恒定值。

20.根据权利要求1所述的高电压发生电路，还包括：

反馈电压发生部分，用于产生反馈电压，该反馈电压为对应于所述升压部分的初级侧和所述开关元件的节点电压峰值的DC电压；以及

电压比较部分，用于将所述反馈电压与基准电压比较，其中

基于由所述电压比较部分进行的比较的结果将所述升压部分的所述次级侧提供的高电压保持在恒定值。

21.根据权利要求19所述的高电压发生电路，其中如果在预定时间段期间所述反馈电压始终低于所述基准电压，那么增大所述脉冲信号发生部分提供的脉冲信号的脉冲宽度，从而能将所述升压部分的次级侧提供的所述高电压保持在恒定值。

22.根据权利要求19所述的高电压发生电路，其中如果在预定时间段期间所述反馈电压始终低于所述基准电压，那么提高从所述DC电源提供的DC电压，从而能将所述升压部分的所述次级侧提供的所述高电压保持在恒定值。

23.根据权利要求22所述的高电压发生电路，还包括：断续器型升压开关式调节器，并且所述升压开关式调节器的输出电压为所述DC电源提供的所述DC电压。

24.根据权利要求23所述的高电压发生电路，其中如果在预定时间段期间所述反馈电压始终低于所述基准电压，那么增加每预定时间的所述升压开关式调节器的开关次数，从而能将所述升压部分的所述次级侧提供的所述高电压保持在恒定值。

25.根据权利要求21所述的高电压发生电路，其中为所述脉冲信号发生部分提供的所述脉冲信号的脉冲宽度设置上限，且所述高电压发生电路还包括错误输出部分，当所述脉冲信号发生部分提供的所述脉冲信号的所述脉冲宽度达到所述上限时所述错误输出部分产生错误输出。

26.根据权利要求24所述的高电压发生电路，其中为每预定时间所述升压开关式调节器的开关次数设置上限，且所述高电压发生电路还包括错误输出部分，当每预定时间所述升压开关式调节器的开关次数达到所述上限时所述错误输出部分产生错误输出。

27.根据权利要求20所述的高电压发生电路，其中所述升压部分的所述次级侧是浮置的。

28.根据权利要求19所述的高电压发生电路，其中在通电时，或仅在恒定的时间间隔所述电压比较部分工作。

29.根据权利要求11所述的离子发生装置，其中所述高电压发生电路包括反馈电压发生部分和电压比较部分，所述反馈电压发生部分用于产生反馈电压，该反馈电压为对应于所述升压部分的所述次级侧提供的所述高电压峰值的DC电压，所述电压比较部分用于将所述反馈电压与基准电压进行比较，其中

基于由所述电压比较部分进行的比较的结果将所述升压部分的所述次级侧提供的高电压保持在恒定值。

30.根据权利要求18所述的电气设备，其中所述高电压发生电路包括反馈电压发生部分和电压比较部分，所述反馈电压发生部分用于产生反馈电压，该反馈电压为对应于所述升压部分的所述次级侧提供的所述高电压峰值的DC电压，所述电压比较部分用于将所述反馈电压与基准电压进行比较，其中

基于由所述电压比较部分进行的比较的结果将所述升压部分的所述次级侧提供的高电压保持在恒定值。

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