CN101375475A - 离子产生器 - Google Patents

Abstract

提供一种可解决直流式离子产生器、交流式离子产生器所分别具有的问题的离子产生器。其对多个放电电极施加高电压，通过电晕放电产生离子，将多个放电电极分割为例如2个群组的放电电极(141、142)，对属于每一群组的放电电极一起施加同相的交流电压，并通过控制器(41、42)对2个群组的放电电极(141、142)分别施加相位随不同群组而异(例如反相)的交流电压。或者，包括用来对放电电极施加交流电压的单一的控制器(41)和依次以规定相位延迟从该控制器(41)输出的交流电压的延迟电路(51)，通过上述控制器(41)对放电电极(141)一起施加同相的交流电压，并对放电电极(142)一起施加从延迟电路(51)输出的交流电压。

Description

离子产生器

技术领域

本发明涉及一种通过对放电电极施加高电压所产生的离子来对带电体除电的离子产生器，更详细地说，涉及一种可解决直流式离子产生器、交流式离子产生器所具有的问题的离子产生器。

背景技术

众所周知，这种离子产生器可大致分为直流式离子产生器和交流式离子产生器。

如在特开平10-64691号公报([0007]段～[0009]段，图1等)中所记载那样，直流式离子产生器交互配置被施加直流正电压的放电电极和被施加负电压的放电电极，从这些电极分别产生正离子和负离子。

另一方面，如在特开2003-157997号公报([0027]段～[0036]段、图1、图2、图4等)中所记载，交流式离子产生器通过对每个放电电极施加交流电压来产生正负离子。

此外，如在特开2004-178812号公报([0019]段～[0028]段、图1、图2等)中所记载，还已知从交流电源电压经由升压变压器、倍压整流电路所产生的直流脉冲电压施加到充放电电路而产生脉冲状的交流电压，将该交流电压施加到放电电极的离子产生器。

发明内容

发明要解决的课题

在此一边参照图面，一边说明上述各种方式的离子产生器的优缺点。以下将叙述将多个放电电极配置成直线状的棒型离子产生器。

图18为直流式离子产生器的概念图。在图中，11代表棒本体，12P代表被施加正高电压的放电电极(以下根据需要，也称为正侧电极)，12N代表被施加负高电压的放电电极(一样，也称为负侧电极)，20P代表正离子，20N代表负离子，正侧电极12P及负侧电极12N沿着棒本体11的长度方向交互配置。

此外，在图示中省略了对各个电极12P，12N施加高电压的高电压产生电路。此外，虽未图示，但也可以具备用来将产生离子沿着带电体30方向传送的空气通路、空气供给源等。

在该直流式离子产生器中，若正侧电极12P及负侧电极12N的数目、施加电压的绝对值相等，某个瞬间的正负离子的产生量理论上会相等，不过另一方面，在棒本体11的两端附近的区域a、b，正离子20P或负离子20N的分布不均匀，所以存在与带电体30的表面区域a、b对应的位置带正电或负电的问题。

图19表示沿着棒本体11的长度方向的带电体表面的位置(距离)x和表面电位的关系，其同时也表示带电体30的表面电位原本在0[V]，但受到上述区域a，b的影响而在与其对应的区域a’、b’带正电或负电的状态。

因此，存在难以对带电体30均匀除电的问题。

另一方面，图20为交流式离子产生器的概念图，13代表被施加交流高电压的放电电极。

在交流式离子产生器中，如图19所示，带电体30的表面局部带正电或负电的现象不会产生，但是会因为施加于放电电极13的交流电压的频率而存在到达带电体30表面的正离子和负离子产生时间差。

因此，如图21(横轴表示时间t)所示，当对原本带正电的带电体30除电时，负离子到达带电体30的表面以促进除电的时间c和正离子到达以妨碍除电的时间d交互反复出现，有除电效率差且正负的电位之间在带电体30的表面电位一旦变成0[V]后也持续振动而无法稳定的问题。

此外，在对放电电极施加直流脉冲电压的脉冲直流式离子产生器、交流式离子产生器中，将施加电压变为低频的这种形态的低频交流式离子产生器使产生离子的到达距离变长，但在另一方面，前述直流式和交流式所具有的问题变得显著。

将这些直流式和交流式的功能安装于单体的离子产生器上以互补两者的缺点是一个对策，但即使采取这种对策，也会有电路结构变复杂、离子产生器整体变大、导致成本提高的结果。

因此，本发明要解决的课题为，通过单体的离子产生器消除直流式离子产生器、交流式离子产生器所分别具有的问题。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，技术方案1的离子产生器为对多个放电电极施加高电压而通过电晕放电产生离子的离子产生器，其特征在于:将多个放电电极分割为n个群组(n为2以上的整数)，对属于每一群组的放电电极一起施加同相的交流电压，并分别施加相位随不同群组而异的交流电压。

技术方案2的发明在技术方案1的离子产生器中，具备对应上述n个群组来对放电电极施加交流电压的n个控制器，通过各个控制器，对属于与每一控制器对应的群组的放电电极一起施加同相的交流电压，并使从各个控制器输出的交流电压的相位彼此互异。

技术方案3的发明在技术方案1的离子产生器中，具备用来对放电电极施加交流电压的单一的控制器和依次以规定相位延迟从该控制器输出的交流电压的(n-1)个延迟电路，通过上述单一的控制器，对属于与该控制器对应的群组的放电电极一起施加同相的交流电压，并对属于与每个延迟电路对应的群组的放电电极分别一起施加分别从(n-1)个延迟电路输出的交流电压。

技术方案4的发明在技术方案2或3的离子产生器中，还具备分别对属于各个群组的放电电极施加正或负直流电压的直流电压施加部件，可切换上述控制器所施加的交流电压和上述直流电压施加部件所施加的直流电压。

技术方案5的发明在技术方案1至3的任一项的离子产生器中，上述交流电压为脉冲状或正弦波状的交流电压。

技术方案6的发明在技术方案1至3的任一项的离子产生器中，上述交流电压为脉冲状或正弦波状的交流电压。

发明效果

如上根据本发明，可防止在直流式离子产生器中带电体表面局部带正电或负电的现象、在交流式离子产生器中正离子群和负离子群带着时间差到达带电体表面的现象，并消除这些现象所引起的除电效率下降、不稳定性和正负离子的不平衡状态。

此外，可根据用途而转换成交流式、直流式、脉冲直流式等，具有极为经济且通用性高等效果。

附图说明

图1为表示本发明第1实施方式的结构图。

图2表示第1实施方式的控制器的输出电压波形。

图3为第1实施方式的动作说明图。

图4为第1实施方式的作用的说明图。

图5表示第1实施方式的带电体表面的位置和表面电位之间的关系。

图6表示第1实施方式的除电时间和表面电位的关系。

图7为表示本发明第2实施方式的结构图。

图8表示第2实施方式的控制器的输出电压波形。

图9为表示本发明第3实施方式的结构图。

图10为表示本发明第4实施方式的结构图。

图11表示第5实施方式的控制器的输出电压波形。

图12为表示本发明第5实施方式的结构图。

图13(a)～(b)表示本发明第6实施方式的控制器的输出电压波形。

图14为表示本发明第6实施方式的结构图。

图15(a)～(b)为表示本发明第7实施方式的结构图。

图16(a)～(b)为表示本发明第8实施方式的结构图。

图17(a)～(b)为表示本发明第9实施方式的结构图。

图18为直流式离子产生器的概念图。

图19表示直流式离子产生器的带电体表面的位置和表面电位之间的关系。

图20为交流式离子产生器的概念图。

图21表示交流式离子产生器的除电时间和表面电位的关系。

具体实施方式

以下根据附图来说明本发明的实施方式。此外，在以下的各个实施方式中，主要是叙述棒型的离子产生器，如第8实施方式所示，本发明可应用于以多个放电电极配置成圆环状这种形态的离子产生器为首的与多个放电电极的排列形态无关的部件。

图1为表示本发明第1实施方式的结构图。在图中，在棒本体11的下面，沿着其长度方向配置了多个放电电极141，142。这些放电电极141，142分成两个群组，属于第一个群组的放电电极141，141，...和属于第二个群组的放电电极142，142，...交替配置。

第一个群组的多个放电电极141一起连接至第一控制器41，第二个群组的放电电极142一起连接至第二控制器42。这两个控制器41，42用来对各个放电电极141，142施加图2所示的脉冲(矩形波)状的交流电压。此外，施加于控制器41，42的交流电压可为正弦波状。

从图2可知，在第一控制器41的输出电压和第二控制器42的输出电压之间设置了180°的相位差θ，在对第一个群组的放电电极141施加正电压的期间，对第二个群组的放电电极142施加负电压，在对第一个群组的放电电极141施加负电压的期间，对第二个群组的放电电极142施加正电压。

图3为用来说明该实施方式的动作的图。此外，从棒本体11向下方的带电体(未图示)形成空气通路。当然，图3为本发明其中一个实施方式，从技术方案的记载可知，空气通路的有无并非本发明的要旨，所以本发明也可以应用在不具有空气通路的离子产生器。

在此，在形成空气通路的情况下，空气从棒本体11通过放电电极141，142之间，再朝向带电体方向，由此，可防止分别从邻接的放电电极141，142产生的正负离子结合。

现在，使两个控制器41，42的输出电压具有图2所示的相位差θ，并将其施加于放电电极141，142上，藉此，从这两个放电电极141，142所产生的正离子20P及负离子20N的某个时刻(例如t1，t2)的空间分布在概念上如图3所示。

即，依据该实施方式，跨越棒本体11的全长，可在时间上、空间上大体均一地产生正负离子。

图4及图5为用来具体说明上述作用的图，如图4所示，由放电电极141，142而产生的正离子20P及负离子20N在时间上和空间上以近乎均匀分布的状态到达带电体30。因此，如图5所示，没有带电体30的表面局部带正电或负电的可能，可消除图19所示的以往的直流式离子产生器所具有的问题。

此外，如图3及图4的时刻t1，t2所示，在任意时刻，正负离子以近乎均匀分布的状态被传送至带电体30，所以，并非正离子群和负离子群带着时间差到达带电体30的表面。

因此，即使带电体30原本以具有正电位的形态来带电，其表面电位如图6所示，渐渐接近0[V]。换言之，通过比较图6和前述的图21可知，根据该实施方式，可在不增减带电体30的表面电位的情况下快速地减少，有助于除电效率的提高和除电后的稳定性。即，可消除以往的交流式离子产生器所具有的问题。

此外，若对图2所示的控制器41，42的输出电压赋予直流偏压以将负方向的振幅设定得较大，则在放电电极141，142产生的产生离子中负离子的量变多，可进一步缩短除电时间。

再者，根据该实施方式，在某个瞬间对相邻的放电电极141，142施加极性互异的电压，所以，其中一个放电电极相对于另一个放电电极作为在直流式离子产生器中的相向电极来起作用。由此，可在两个电极之间产生强度如直流式离子产生器的电场，产生更大量的离子。

在上述第1实施方式中，通过第一及第二控制器41，42，分别对第一个群组和第二个群组的放电电极141，142施加脉冲状的交流电压，不过，也可将放电电极分为3个以上的群组，设置与各个群组对应的个数的控制器。即，一般来说，在将多个放电电极分割成n个群组(n为2以上的整数)的情况下，可使用与上述n个群组对应的n个控制器，对各个群组的放电电极分别施加相位偏移的脉冲状的交流电压。

图7及图8表示根据上述想法而产生的本发明第2实施方式。

在图7中，143为构成第三个群组的放电电极，各个群组的放电电极141，142，143沿着棒本体11的长度方向依次配置如第一个群的放电电极141、第二个群组的放电电极142、第三个群组的放电电极143那样。

此外，第三个群组的多个放电电极143一起连接至第三控制器43。其他结构和第1实施方式相同。

图8表示第一至第三控制器41～43的输出电压波形，第一控制器41和第二控制器42的输出电压相位差θ1设定为+90°，第一控制器41和第三控制器43的输出电压相位差θ2设定为+180°。

换言之，第一控制器41和第三控制器43的输出电压为反相，第二控制器42的输出电压的相位为第一及第三控制器41，43的输出电压的相位的中间值。

根据该实施方式，控制器41，42，43对各个群组的放电电极141，142，143分别施加偏移90°的脉冲状交流电压，所以正离子20P及负离子20N在空间上和时间上的分布在概念上如图7所示，正负离子以近乎均匀的分布状态到达带电体30的表面。

因此，与第1实施方式相同，没有正负离子在位置上和时间上不均匀的情况，可消除直流式离子产生器和交流式离子产生器分别具有的缺点。

接着，图9为表示本发明第3实施方式的结构图。该实施方式可使用单一的控制器41来实现与第1实施方式相同的动作。

在图9中，在对第一个群组的放电电极141，141，...直接施加脉冲交流电压的控制器41上，连接有延迟电路51。该延迟电路51使从控制器41输出的交流电压的相位延迟θ来输出，相位差θ和第1实施方式相同，例如可设定为±180°。

另外，延迟电路51的输出电压施加在第二个群组的放电电极142，142，...上。

根据该实施方式，通过延迟电路51对第二个群组的放电电极142，142，...施加具有相位差θ的交流电压，从而可得到与第1实施方式相同的作用。

此外，如图10所示的第4实施方式，可以将延迟电路51的输出电压还加到其他延迟电路52上，对第三个群组的放电电极143施加具有相位差θ的交流电压。如此，可如第2实施方式所示，构成和使用三个控制器41，42，43来驱动第一个群组到第三个群组的放电电极141～143等价的系统，而且，可通过以串联方式进一步增设延迟电路来驱动四个群组以上的放电电极。

换言之，可在将放电电极分割为n个群组的情况下，依次以串联方式连接单一的控制器41和(n-1)个延迟电路，对各个群组的放电电极分别施加控制器41的输出电压及各个延迟电路的输出电压。

此外，以并联方式连接相位差彼此互异的(n-1)个延迟电路，将单一的控制器41的输出分别加到这些延迟电路上，由此，可使控制器41及各个延迟电路的输出电压的相位全都不同。

接着，图11及图12表示本发明第5实施方式。

该实施方式是，在第1实施方式中为了将对第一个群组和第二个群组的放电电极141，142施加的脉冲状交流电压的相位差θ(±180°)设为0°，而如图11所示，使第一及第二控制器41，42的输出电压设为同相。或者，可通过开关等的切换，将所有的放电电极141，142连接至单一的控制器41或42上。

在本实施方式中，与通过单一的控制器41对放电电极141，142双方施加脉冲状交流电压成为等价的状态，如图12所示，可实现在时间上交互产生正离子20P及负离子20N的交流式离子产生器。

此外，如前述的第2实施方式所示，当控制器在三个以上的情况下，也可通过使其输出电压为同相来得到相同的作用。

又可知，除了使所有的控制器的输出电压为同相以外，即使将第3实施方式的延迟电路51，52，...的延迟量(相位差θ)设为零，也可得到相同的作用。

根据该实施方式，可仅通过调整控制器41，42的输出电压的相位，就能够根据用途分别使用如图2所示对各个群组的放电电极的施加电压具有相位差的离子产生器和图11所示对各个群组的放电电极的施加电压为同相的交流式离子产生器。

图13及图14表示本发明第6实施方式。

此实施方式是关于分别从第1实施方式中的第一及第二控制器41，42输出脉冲状的正负直流电压的直流式离子产生器。

图13(a)是在本实施方式中，分别从第一及第二控制器41，42输出的正直流电压和负直流电压。这些正负直流电压如图13(b)所示，可通过整流第1实施方式的控制器41，42的输出即脉冲状的交流电压或加入直流偏压等方式来轻易取得。

或者，可变化第1实施方式的控制器41，42的输出即脉冲状的交流电压的占空比来得到正的直流电压和负的直流电压，然后，斩波(chopping)这些直流电压来得到图13(a)的电压波形。

如此，通过对放电电极141，142施加分别从第一及第二控制器41，42输出的图13(a)的正负直流电压，可从放电电极141，142分别产生正离子20P及负离子20N，且使其分布在概念上如图14所示。因此，可仅通过控制控制器41，42的输出电压，使本发明的应用范围可从如第1实施方式所示对各个群组的放电电极的施加电压具有相位差的离子产生器到图13(a)所示施加电压为正负同相的脉冲状直流电压的直流式离子产生器。

此外，当然也可通过图13(a)中的控制器41的输出电压(正的直流电压)及控制器42的输出电压(负的直流电压)的占空比来调整正负的离子产生量。

例如，若使这些占空比趋近于1，可实现一种离子产生器，其和可对各个群组的放电电极141、142分别施加在近乎整个期间具有固定大小的正负直流电压而不是图13(a)所示的脉冲状正负直流电压的直流式离子产生器等价。

再者，作为发展上述想法的本发明第7实施方式，可构成图15所示的离子产生器。

在图15(a)中，61为直流电源，为在整个期间输出具有规定大小的正或负直流电压的电源。此外，62是在直流电源61和第一及第二控制器45、46之间连接的开关。

在此，在断开了上述开关62的状态下，控制器45，46具备和前述的控制器41、42相同的功能，在结构上可对第一个群组和第二个群组的放电电极141、142分别施加相位互异的脉冲状交流电压。

再者，控制器45、46在接通上述开关62连接到直流电源61的状态下，还具备以如下的方式动作的功能。

换言之，第一控制器45具备在开关62接通时停止脉冲状交流电压的输出的同时升高直流电源61的输出电压来输出的功能，第二控制器46具备在开关62接通时停止脉冲状交流电压的输出的同时反转直流电源61的输出电压的极性并进一步对其升压来输出的功能。

此外，反转直流电源61的输出电压的极性的这个功能可以由第一控制器45具备，而不是由第二控制器46具有。

在上述的结构中，直流电源61、开关62、控制器45、46内的升压部件和极性反转部件构成技术方案4的直流电压施加部件。

在上述结构中，在开关62断开的状态下，可构成在实质上和图1相同的电路，可以对各个群组的放电电极141、142施加相位偏移θ的脉冲状交流电压。

另一方面，若接通开关62以使直流电压施加部件动作，则可经由控制器45、46，对各个群组的放电电极141、142分别施加如图15(b)所示那样相位反转的正负直流高电压。另外，图15(b)所示的输出电压是通过以下方式而得到的电压，即将直流电源61的输出电压设定为正电压，将其在第一控制器45升压并输出，另一方面，在第二控制器46将直流电源61的输出电压极性反转为负电压并升压、输出，或者，将直流电源61的输出电压设定为负电压，在第一控制器45对其作极性反转并升压、输出，同时在第二控制器46对直流电源61的输出电压升压并输出。

换言之，根据本实施方式，通过开关62的断开和接通，可选择性地实现对各个群组的放电电极141、142施加相位偏移的脉冲状交流电压的离子产生器和整个期间施加正或负的固定直流电压的纯粹的直流式离子产生器。

接着，图16表示本发明第8实施方式，其中，如(a)所示，从控制器41，42分别输出正负的直流脉冲电压，如(b)所示，通过将其施加于各个放电电极141，142上，构成所谓的脉冲直流式离子产生器。

在脉冲直流式离子产生器中，从各个放电电极141，142朝向带电体的方向，通常分别存在相同极性的离子，此外，如图16(b)所示，在邻接的放电电极141，142之间以不同的相位产生相反极性的离子，所以难以发生正负离子的再结合，具有从放电电极141，142产生的离子的大部分到达带电体(离子到达性高)的优点。

换言之，正负离子到达很远而在长时间不进行再结合，所以可对远距离的带电体除电。切换至具有这种优点的脉冲直流式离子产生器非常有用。

此外，上述第1至第8实施方式说明了所谓的棒型离子产生器，但本发明也可不受到多个放电电极的排列形态的限制而被应用。

例如，如图17所示的第9实施方式，也可应用于一种形态的离子产生器，其将多个放电电极配置成圆环状，沿着配置于圆环的中心轴上的带电体方向对离子送风。

在将多个放电电极配置成圆环状的形态中，沿着带电体方向对产生离子送风的离子产生器也会产生前述的直流式离子产生器的问题(图19所示的带电体表面的局部带电现象)和交流式离子产生器的问题(到达带电体表面的正离子和负离子产生时间差的现象)。

因此，在第9实施方式中，如图17(a)和图17(b)所示，以和前述相同的方式将多个放电电极141、142分割成第一个群组和第二个群组，通过第一控制器41和第二控制器42分别驱动各个群组的放电电极141、142。在此情况下，可如图17(a)所示，交替配置各个群组的放电电极141、142，也可如图17(b)所示，并列配置多个同一群组的放电电极。

当然，在图17的例子中没有限定放电电极141、142的排列方式(作为其他例子，四角形状、多角形状等)或总数、要分割的群组的数目。

在该实施方式中，从各个控制器41、42对放电电极141、142施加的电压的模式与前述的各个实施方式相同地可有各种选择，对图15所示的直流式离子产生器的切换也可通过电路结构的稍微的变更来轻易实现。

Claims (6)

1.一种离子产生器，对多个放电电极施加高电压，从而通过电晕放电产生离子，其特征在于：

将多个放电电极分割为n个群组，对属于每一群组的放电电极一起施加同相的交流电压，并施加相位随不同群组而异的交流电压，其中，n为2以上的整数。

2.如权利要求1所述的离子产生器，其中，

具备对应上述n个群组来对放电电极施加交流电压的n个控制器，通过各个控制器，对属于与每一控制器对应的群组的放电电极一起施加同相的交流电压，并使从各个控制器输出的交流电压的相位彼此互异。

3.如权利要求1所述的离子产生器，其中，

具备用来对放电电极施加交流电压的单一的控制器和依次以规定相位延迟从该控制器输出的交流电压的(n-1)个延迟电路，

通过上述单一的控制器，对属于与该控制器对应的群组的放电电极一起施加同相的交流电压，并对属于与每个延迟电路对应的群组的放电电极分别一起施加分别从(n-1)个延迟电路输出的交流电压。

4.如权利要求2或3所述的离子产生器，其中，

还具备分别对属于各个群组的放电电极施加正或负直流电压的直流电压施加部件，构成为可切换上述控制器所施加的交流电压和上述直流电压施加部件所施加的直流电压。

5.如权利要求1至3中任一项所述的离子产生器，其中，

上述交流电压为脉冲状或正弦波状的交流电压。

6.如权利要求4所述的离子产生器，其中，

上述交流电压为脉冲状或正弦波状的交流电压。

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