CN103036147A

CN103036147A - 离子产生装置

Info

Publication number: CN103036147A
Application number: CN2012103034138A
Authority: CN
Inventors: 冈桥哲秀
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2013-04-10
Also published as: JP2013073861A; US20130083445A1

Abstract

本发明保护一种离子产生装置(100)，其包括充电部(103)、变压器(104)、离子产生元件(105)、开关元件(108)、控制开关元件(108)的接通断开的驱动部(107)。在变压器(104)的2次侧线圈(104b)与离子产生元件(105)的电容所决定的谐振周期为T时，开关元件(108)在充电部(103)充电后被接通，在经过与从T／4到T／2对应的时间后被断开。

Description

离子产生装置

技术领域

本发明涉及离子产生装置，特别涉及能以电池等直流电源驱动，耗电低、可长时间运转的离子产生装置。

背景技术

离子产生装置广泛使用于固定型离子产生机、或者固定型的空调或者空气调节器等。这些设备的设备本身是固定型的，因此一般使用市电交流电源作为电源。所以，在这些设备所使用的离子产生装置中，电源由市电交流电源得到。

但是近些年来，由于可移动式的离子产生机的需求提高，在这种情况下需要利用电池来驱动，因此希望尽可能抑制电池的消耗以经受比较长时间的使用，为了回应该要求，提出了各种技术。

图4是示出专利文献1所涉及的离子产生装置10的主要部分的电路图。离子产生装置10包括电池16、开关11、开关脉冲信号产生部17、FET18、变压器14。另外，开关脉冲信号产生部17包含方波振荡电路12、高通滤波器19、施密特触发反相器13，另外在变压器14的后级配置有未图示的离子产生元件。

在该离子产生装置10中，离子产生所涉及的高电压在变压器14的2次侧线圈生成的过程大致如下。

若关闭开关11，则在开关脉冲信号产生部17中，方波振荡电路12产生成为开关脉冲信号的基准周期的方波。该方波由高通滤波器19提取出边缘波形，由施密特触发反相器13进一步陡峭化，之后作为开关脉冲信号输入至FET18。

若FET18输入有开关脉冲信号，则输入的开关脉冲信号的脉宽与脉冲间间隔对应，将供给至变压器14的1次侧线圈的电池16的电压接通断开。这样，在变压器14的2次侧线圈，利用电磁感应原理，生成有开关脉冲信号被升压的电压。

由于所述的开关脉冲信号通过使用方波振荡电路12的方波的边缘波形输出，脉宽相对于脉冲间间隔缩短而生成，因此通过由此设定离子产生频度，抑制电池16的消耗。

专利文献1：日本公开专利公报“特开2006-179363号公报(2006年7月6日公开)”

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在专利文献1中，对于离子产生量，具体而言，为了能用2节7号干电池进行1周以上的持续放电，在从离子产生电极的前端离开20cm的位置为1万个／cm³以上、10万个／cm³以下，从进一步小型化的观点而言，离子产生量为5万个／cm³以下。由于为了获得这样的离子产生量，利用变压器将开关脉冲信号直接升压并产生离子产生用的高电压，因此变压器所涉及的升压以前的电压较低，对于变压器的升压比、即提高匝数比并提高离子产生用的放电电压而言会受到限制。

另外，在专利文献1中，尽管通过抑制电池的消耗，能够延长连续运转时间，但由于因此离子产生量较少，因此存在的问题是，无法对应离子产生装置与使用者的距离离开某一程度的情况下的使用形态。在专利文献1的情况下，这是使离子产生装置接近使用者的身体来使用的形态，从小型化的必要性而言，不能允许变压器大型化导致装置自身大型化。

而且，在考虑将离子产生装置放在桌上的使用形态的情况下，存在的问题是，为了在与离子产生元件的距离为60～80cm的距离求出所述程度的离子产生量，或者使离子产生量具有强弱，希望能将离子产生频度在广范围变更，但无法对应这样的使用。

本发明的目的鉴于该问题，提供一种能够以低耗电得到较高的离子产生量的离子产生装置。

解决问题的方法

本发明所涉及的离子产生装置的特征在于，包括：充电部，对输入的直流电压充电；变压器，所述充电部的输出电压输入至1次侧线圈，向2次侧线圈输出衰减振荡电压；离子产生元件，施加有所述衰减振荡电压；开关元件，将所述变压器的所述1次侧线圈相对于接地电位进行接通断开；以及驱动部，控制所述开关元件的接通断开，所述开关元件在所述充电部充电后被接通，在所述2次侧线圈与所述离子产生元件的电容所决定的谐振周期为T时，在与从T／4到T／2对应的时间被断开。

本发明所涉及的离子产生装置的特征在于，包括：充电部，对输入的直流电压充电；变压器，构成为所述充电部的输出电压输入至1次侧线圈，在2次侧线圈产生衰减振荡电压；离子产生元件，施加有所述衰减振荡电压；开关元件，将所述输出电压向所述1次侧线圈的输入进行接通断开；以及驱动部，控制所述开关元件的接通断开，在所述2次侧线圈与所述离子产生元件的电容所决定的谐振周期为T时，所述开关元件在所述充电部充电后被接通，在经过与从T／4到T／2对应的时间后被断开。

发明的效果

根据本发明所涉及的离子产生装置，在向变压器通电时，不会消耗不需要的电力，能够得到足够的离子产生量。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的离子产生装置100的框图。

图2是示出一个实施方式所涉及的离子产生装置100的变压器104的输出电压、与FET108的接通断开的关系的图。

图3是说明充电部103的充电特性的图。

图4是说明以往的离子产生装置10的电路图。

标号说明

100 离子产生装置

101 开关

102 DC／DC转换器

103 充电部

104 变压器(升压部)

104a 1次侧线圈

104b 2次侧线圈

105 离子产生元件

106 电池

107 驱动部

107a 计时器

108 FET(开关元件)

具体实施方式

[实施方式1]

参照图1、2说明本发明的一个实施方式。图1是实施方式1所涉及的离子产生装置100的框图，图2是示出图1的离子产生装置100的变压器104的2次侧输出电压与FET108的接通断开的关系的图。

首先，参照图1说明离子产生装置100的结构。离子产生装置100包括：开关101；输入端与开关101的一端连接的DC／DC转换器102；一端与DC／DC转换器102的输出端连接的充电部103；1次侧线圈的一端与充电部103的另一端连接的变压器104；与变压器104的2次侧连接的离子产生元件105；输出端与变压器104的1次侧线圈的另一端连接的FET(场效应晶体管)108；以及输出端与FET108的输入端连接，输入端与开关101连接的驱动部107。

在开关101的另一端连接有电池106等直流电源。电池106可以使用干电池、2次电池等。另外，虽然图示省略，但也可以通过将开关101变更为双极，在与电池106连接的极的另一极连接分开形成的AC适配器，使用市电交流电源。

此外，FET108通过使用导通电阻较低的FET，能够增大变压器104所产生的衰减振荡电压的振幅，提高离子产生量。另外，充电部103是由电阻与电容构成的积分电路，电阻作为限制电阻起作用，用于使电流不会急剧流入电容。

另外，离子产生元件105包括放电用的针电极、与该针电极对置的感应电极。放电用使用针电极在提高离子的产生量，抑制臭氧的产生量这点是优选的。

接下来，参照图1说明离子产生装置100的动作。从电池106经由开关101施加的电压输入至DC／DC转换器102，DC／DC转换器102将电池106的电压例如从3V(将2节1.5V的7号干电池串联连接)升压至20V。此外，一旦通过用DC／DC转换器102将电池106的电压升压，能够使在变压器104的升压比下降。之后，被DC／DC转换器102升压的电压输入至充电部103，积累预定的电荷。

电池106的电压还经由开关101输入至驱动部107。在关闭开关101后，驱动部107在由充电部103积累的电荷为预定的值的定时，将FET108接通。此处，FET108的接通是指FET108的栅极电位向正向偏置，漏极和源极间导通的状态。另外，与其相反，在断开的情况下，FET108的栅极没有偏置，漏极和源极间断开。另外，积累在充电部103的电荷为预定的值的定时是指开关101关闭后，充电部103的充电结束的时刻。

若FET108在由充电部103积累的电荷为预定的值的定时接通，则充电部103的电容放电，积累的电荷成为电流，从变压器104的1次侧线圈104a、FET108的漏极经过源极向接地电位流动。在变压器104的2次侧线圈104b产生基于匝数比的衰减振荡电压。然后，该衰减振荡电压施加在离子产生元件105，由于离子产生元件105的电极放电而产生离子，之后，FET108马上被驱动部107断开。此外，以后使用图2详细说明充电部103的充放电、利用驱动部107控制FET108的关系。

在利用驱动部107断开FET108后，再次重复充电部103的充电、FET108接通、在变压器104的2次侧产生衰减振荡电压、用离子产生元件105产生离子的持续的一系列的动作。

此外，驱动部107可以使用包括计时器107a的CPU(中央计算装置)、包括计时器107a的IC(集成电路)，将FET108的接通时刻和断开时刻、以及接通周期控制为一定。

另外，驱动部107通过使用CPU，可以将FET108的接通时刻和断开时刻、即接通时间与接通周期大致无关地进行可变控制。即，不仅离子产生量，而且离子产生频度也可以在较宽的范围进行可变控制。

接下来，参照图1、2，详细说明利用驱动部107对FET108的接通断开控制。图2是示出变压器104的2次侧衰减振荡电压的波形W1、与FET108的接通断开的波形W2的关系的图。此外，图中的横轴是时间t，纵轴是电压V。

根据图2，若图1的开关101在时刻T0关闭，则在与充电部103的充电结束对应的时刻T1，FET108被驱动部107接通(相对于GND为正的电压)。此外，时刻T0～T1的时间例如是充电部103的时间常数的2.2倍(充电电压从10％到90％的时间)。

若FET108接通，则2次侧衰减振荡电压波形W1在时刻T1上升后，到达成为离子产生元件105开始放电的电压Vth的时刻T2，之后示出峰值电压Vp后，向与上升的极性相反的极性振荡，以后，边使极性相反边以正弦波状振荡，逐渐衰减。

然后，FET108在时刻T1被接通后，进行如下驱动。即，2次侧衰减振荡电压波形W1从上升时刻T1开始至少到成为离子产生元件105开始放电的电压Vth的时刻T2为止保持接通状态，之后在到时刻T4为止的期间，被驱动部107断开。此外，在图2中示出在时刻T4被断开的形态，但也可以在时刻T2～T4期间被断开。

此处，在2次侧衰减振荡电压波形W1中，关闭开关101之后的衰减振荡的周期T与变压器104的2次侧线圈104b的电感与离子产生元件105的内部电容(未图示)的谐振频率的倒数相等，与时刻T1～T5的时间相等。另外，其半周期与时刻T1～T4的时间相等。

根据这些，下面说明利用驱动部107设定FET108的断开时刻的具体例。将变压器104的2次侧线圈104b的电感与离子产生元件105的内部电电容的谐振频率设定为充分高于可听频率的频率、例如200kHz。在这种情况下，由于周期T为5μs，因此2次侧衰减振荡电压波形W1的时刻T1～T5的时间为5μs。另外，由于时刻T1～T4的时间为时刻T1～15的时间的半周期，因此为2.5μs。此外，使所述谐振频率为充分高于可听频率的频率，是为了避免在每次产生2次侧衰减振荡电压时产生动作音，不特别限于200kHz。

由于上述内容，FET108的断开时刻设定的最长值即时刻T4可以决定为以时刻T1为起点，经过T／2即2.5μs后。另外，原理上，FET108的断开时刻的最短值可以是离子产生元件105的放电开始电压为Vth的时刻T2，但从期望的离子产生量考虑到余量则是成为峰值电压Vp的时刻T3。即，由于时刻T1～T3的时间在2次侧衰减振荡电压波形W1的周期为T的情况下与T／4相等，因此可以决定为1.25μs。

总地来说，FET108被驱动部107控制，使得在关闭开关101后，在与充电部103的充电结束对应的时刻T1接通，之后在时刻T3～T4、即1.25μs～2.5μs后断开。

在本发明中，由于将该将极短的接通期间即T／4～T／2作为向图1的变压器104的每1次的通电时间，因此通过抑制通电所导致的耗电，抑制电池106的消耗，离子产生装置100能够进行长时间运转。此外，在图2中，FET108的接通断开波形W1示出1次接通期间的波形，但也可以与希望的离子产生量、产生频度一致，利用驱动部107来设定，例如1秒60次等。

如以上说明，根据一个实施方式，在变压器104的2次侧衰减振荡电压W2的振荡周期为T时，在T／4～T／2的范围内利用驱动部107来断开FET108。所以，由于为了得到离子产生所需的放电电压，将向变压器104的每1次的通电时间设定得极短，因此抑制电池106的消耗，离子产生装置100能够进行长时间的运转。另外，由于可以使向变压器104的每1次的通电时间极短，因此能够将放电电压设定得比较高，能够使离子产生量增加。

[实施方式2]

接下来，参照图3说明实施方式2。图3示出图1的充电部103的充电特性。

实施方式2与实施方式1的不同点在于，在实施方式1中，说明了将利用驱动部107的控制使FET108接通的时刻T1，作为充电部103的充电电压到达成为大致充满电的充电电压V1的时刻(时间常数的2.2倍)，但在实施方式2中，在充电部103的充电为过渡状态时，将FET108接通。

具体而言，例如如图3所示，利用驱动部107进行控制，使得将FET108接通的时刻为与充电部103的时间常数Tt相等的时刻。在这种情况下，若充电电压V2为输入电压的约63％，向充电部103的输入电压为20V，则约12V的电压会输入至变压器104的1次侧线圈104a。

此处，如果是实施方式1的情况，则若变压器104的升压比例如为200，则利用驱动部107的控制使FET108接通的时刻为T1的情况下，充电部103的输出电压约为20V，因此在变压器104的2次侧线圈104b会产生约4kV的衰减振荡电压。

另一方面，在实施方式2的情况下，充电电压约为12V，即输入至变压器104的1次侧线圈104a的电压约为12V的情况，约2.4kV的衰减振荡电压产生在变压器104的2次侧线圈104b。即，向离子产生元件105的施加电压会下降，但这与使离子产生元件105的放电开始电压Vth下降，换言之可以使用放电开始电压Vth较低的离子产生元件是等效的，在这种情况下，由于向变压器104的通电电压能够降低，因此能够降低耗电。所以，在能够容许的离子产生量的范围内，能够进一步延长离子产生装置100的运转时间。

此外，本次公开的实施方式的所有点只是例举，不是限制。本发明的范围不是上述的说明，而由权利要求书所示，包含在与权利要求书均等意义和范围内的所有变更。

另外，本发明的实施方式所涉及的离子产生装置，优选的是所述开关元件的所述充电部的充电时间，在到达所述离子产生元件的放电开始电压的时间被接通。

另外，本发明的实施方式所涉及的离子产生装置，优选的是所述开关元件在从所述充电部的充电开始起的经过时间到达所述充电部的时间常数时被接通。

产业上的可利用性

本发明能够广泛适用于使用了离子产生装置或者离子产生装置的离子产生设备全部。

Claims

1.一种离子产生装置，其特征在于，包括：

充电部，该充电部对输入的直流电压充电；

变压器，该变压器将所述充电部的输出电压输入至1次侧线圈且向2次侧线圈输出衰减振荡电压；

离子产生元件，该离子产生元件施加有所述衰减振荡电压；

开关元件，该开关元件将所述变压器的所述1次侧线圈相对于接地电位进行接通断开；以及

驱动部，该驱动部控制所述开关元件的接通断开，

所述开关元件在所述充电部充电后被接通，在所述2次侧线圈与所述离子产生元件的电容所决定的谐振周期为T时，在与从T/4到T/2对应的时间被断开。

2.一种离子产生装置，其特征在于，包括：

充电部，该充电部对输入的直流电压充电；

变压器，该变压器将构成为所述充电部的输出电压输入至1次侧线圈且在2次侧线圈产生衰减振荡电压；

离子产生元件，该离子产生元件施加有所述衰减振荡电压；

开关元件，该开关元件将所述输出电压向所述1次侧线圈的输入进行接通断开；以及

驱动部，该驱动部控制所述开关元件的接通断开，

在所述2次侧线圈与所述离子产生元件的电容所决定的谐振周期为T时，所述开关元件在所述充电部充电后被接通，在经过与从T/4到T/2对应的时间后被断开。

3.如权利要求1或2所述的离子产生装置，其特征在于，

所述开关元件在所述充电部的充电电压到达所述离子产生元件的放电开始电压的时间被接通。

4.如权利要求1或者2所述的离子产生装置，其特征在于，

所述开关元件在从所述充电部的充电开始起的经过时间到达所述充电部的时间常数时被接通。