CN105474484A - 离子发生装置和电气设备 - Google Patents

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Abstract

在本离子发生装置中，将感应电极(3、4)形成于基板(5)的表面，在感应电极(3、4)的内侧分别开设孔(5a、5b)，将针电极(1、2)搭载于基板(6)，将针电极(1、2)的前端部分别插入孔(5a、5b)。而且，通过省略感应电极的一部分而缩小基板尺寸而实现小型化。通过上述构成，提供在高湿度环境下也能够稳定地产生离子且能够搭载于小型的电气设备的离子发生装置。

Description

离子发生装置和电气设备
技术领域
本发明涉及离子发生装置和使用其的电气设备，特别是涉及具备感应电极和针电极并产生离子的离子发生装置和使用其的电气设备。
背景技术
离子发生装置具备基板和感应电极以及针电极。感应电极形成为环状并搭载于基板上。针电极的基端部设于基板，其前端部配置于感应电极的中央部。当对针电极和感应电极之间施加高电压时，在针电极的前端部发生电晕放电，产生离子。产生的离子被送风机向室内送出，包围在空气中浮游的霉菌或病毒，并将它们分解(例如参照特开2010－044917号公报(专利文献1))。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2010－044917号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，现有的离子发生装置在1个基板的表面搭载有针电极和感应电极。因此，如果在基板的表面堆积有尘埃的状态下离子发生装置被置于高湿度环境下，则在针电极和感应电极之间电流经由吸湿后的尘埃漏电，离子发生量有可能降低。
另外，感应电极由板状的金属形成，因此不易实现小型化，无法完成整个离子发生装置的小型化。因此，不易在便携用小型电气设备中搭载离子发生装置。
因而，本发明的主要目的是提供在高湿度环境下也能够稳定地产生离子且还能够搭载于小型电气设备的离子发生装置和使用其的电气设备。
用于解决问题的方案
本发明的离子发生装置具备感应电极和针电极，产生离子，并具备：开设有孔的第1基板；以及与第1基板的一方侧的表面相对设置的第2基板。感应电极设于第1基板的孔的周围。针电极的基端部设于第2基板，其前端部插入孔。因而，分别将感应电极和针电极设于第1基板和第2基板，因此在第1基板和第2基板上堆积有尘埃的状态下被置于高湿度环境下的情况下，也能够防止在针电极和感应电极之间电流泄露，能够稳定地产生离子。
另外，为了能够使整个离子发生装置进一步实现小型化而省略感应电极的一部分，由此将第1基板的尺寸尽量实现小型化，进行整个离子发生装置的小型化。
而且，将第1基板和第2基板用绝缘性树脂覆盖，因此能够防止尘埃在第1基板和第2基板上堆积。而且，能够更高效地防止在针电极和感应电极之间电流泄露。
另外，针电极的前端部从绝缘性树脂突出。在这种情况下，在尘埃积存于针电极周边的情况下，也能够防止针电极的前端部被尘埃埋住而妨碍针电极的放电。另外，在尘埃附着于针电极的前端部的情况下，也能够通过一边向针电极的前端部送风一边对针电极施加高电压而从针电极弹落尘埃。
另外，优选感应电极具有对于在第1基板的孔的周围环状形成的基本形状，其一部分被省略的形状。
另外，优选第1基板是印刷基板，感应电极由印刷基板的配线层形成。在这种情况下，能够以低成本形成感应电极，能够实现离子发生装置的低成本化。
另外，本发明的电气设备具备上述离子发生装置和用于送出由离子发生装置产生的离子的送风部。
发明效果
在本发明的离子发生装置中，分别将感应电极和针电极设于第1基板和第2基板，因此在第1基板和第2基板上堆积有尘埃的状态下被置于高湿度环境下的情况下，也能够防止在针电极和感应电极之间电流泄露，能够稳定地产生离子。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的离子发生装置的外观的立体图。
图2是表示图1所示的离子发生装置的外观的俯视图。
图3是表示图1所示的离子发生装置的外观的侧视图。
图4是表示图1所示的离子发生装置的外观的仰视图。
图5是表示从图2所示的离子发生装置去除绝缘性树脂后的状态的内部结构图。
图6是表示图3所示的离子发生装置的内部结构的截面图。
图7是表示本发明的实施方式的离子发生装置的构成的电路图。
图8是表示本发明的实施方式的离子发生装置的感应电极的形成方法的图。
图9是表示本发明的实施方式的离子发生装置的感应电极形状与离子发生量的关系的图。
图10A是表示本发明的实施方式的离子发生装置的感应电极的试制形状的图。
图10B是表示本发明的实施方式的离子发生装置的感应电极的试制形状的另一图。
图10C是表示本发明的实施方式的离子发生装置的感应电极的试制形状的又一图。
图10D是表示本发明的实施方式的离子发生装置的感应电极的试制形状的又一图。
图11是表示使用了图1所示的离子发生装置的空气清洁器的构成的截面图。
具体实施方式
(实施方式1)
如图1～图6所示，本发明的一个实施方式的离子发生装置具备：用于产生正离子的针电极1；用于产生负离子的针电极2；用于在和针电极1之间形成电场的环状的感应电极3；用于在和针电极2之间形成电场的环状的感应电极4；以及2个长方形状的基板5、6。
基板5、6空出规定的间隔在图1中的上下平行地配置。感应电极3使用基板5的配线层形成于基板5的长边方向的一方端的表面。在感应电极3的内侧开口形成将基板5贯通的孔5a。另外，感应电极4使用基板5的配线层形成于基板5的长边方向的另一方端部的表面。在感应电极4的内侧开口形成将基板5贯通的孔5b。感应电极3和感应电极4在基板5各自的外侧切除并省略一部分。
针电极1、2分别相对于基板5、6以直角设置。即针电极1的基端部插嵌入基板6的孔，其前端部贯通基板5的孔5a的中心。另外，针电极2的基端部插嵌入基板6的孔，其前端部贯通基板5的孔5b的中心。针电极1、2各自的基端部通过焊锡固定于基板5。针电极1、2各自的前端部尖锐地突出。
另外，该离子发生装置具备：具有比基板5、6大一些的长方形的开口部的长方体状的箱体10；关闭箱体10的开口部的绝缘性树脂11；电路基板12；电路部件13以及变压器14。
箱体10由绝缘性的树脂形成。箱体10的下部形成为比上部小一些，成为如船底那样的形状。变压器14收纳于基板5和基板6的一方侧的内侧。电路基板12隔着变压器14设于与基板5和基板6相反的一侧。电路部件13搭载于电路基板12。
基板5、6收纳于箱体10的一方端侧。用于进行电力供应的连接器15向外部突出地设于箱体10的另一端侧。连接器15、电路基板12、变压器14以及基板5、6通过配线被电连接。在箱体10内的高电压部填充有绝缘性树脂11。绝缘性树脂11填充到基板6的下面。在本实施方式中，与变压器14的初级侧连接的电路部件13无需被绝缘性树脂11绝缘，但由于操作上的原因，箱体内部的空间填充着绝缘性树脂11。
绝缘性树脂11涂敷为覆盖基板5的外侧表面，而针电极1、2的前端部在绝缘性树脂11上突出5mm左右。针电极1、2从绝缘性树脂11突出的长度虽然没有特别限定，但可根据施加于针电极的高压电的电压或产生的离子的量来确定适当的长度。
图7是表示离子发生装置的构成的电路图。在图7中，离子发生装置除了针电极1、2和感应电极3、4以外还具备电源端子T1、接地端子T2、二极管20、24、28、32、33、电阻元件21～23、25、NPN双极型晶体管26、升压变压器27、31、电容器29以及2端子晶闸管30。图7的电路中的针电极1、2和感应电极3、4以外的部分在图3中由电路基板12、电路部件13以及变压器14等构成。
电源端子T1和接地端子T2分别连接着直流电源的正极和负极。对电源端子T1施加直流电源电压(例如+12V或者+15V)，接地端子T2被接地。二极管20和电阻元件21～23被串联连接在电源端子T1和晶体管26的基极之间。晶体管26的发射极与接地端子T2连接。二极管24连接于接地端子T2和晶体管26的基极之间。
二极管20是在直流电源的正极和负极被相反地与端子T1、T2连接的情况下用于阻断电流来保护直流电源的元件。电阻元件21、22是用于限制升压动作的元件。电阻元件23是启动电阻元件。二极管24作为晶体管26的反向电压保护元件动作。
升压变压器27包括初级绕组27a、基极绕组27b以及次级绕组27c。初级绕组27a的一方端子与电阻元件22、23之间的节点N22连接，其另一方端子与晶体管26的集电极连接。基极绕组27b的一方端子经由电阻元件25与晶体管26的基极连接，其另一方端子与接地端子T2连接。次级绕组27c的一方端子与晶体管26的基极连接，其另一方端子经由二极管28和电容器29与接地端子T2连接。
升压变压器31包括初级绕组31a和次级绕组31b。2端子晶闸管30连接于二极管28的阴极和初级绕组31a的一方端子之间。初级绕组31a的另一方端子与接地端子T2连接。次级绕组31b的一方端子与感应电极3、4连接，其另一方端子与二极管32的阳极和二极管33的阴极连接。二极管32的阴极与针电极1的基端部连接，二极管33的阳极与针电极2的基端部连接。
电阻元件25是用于限制基极电流的元件。2端子晶闸管30是在端子间电压达到击穿电压时成为导通状态、在电流成为最小保持电流以下时成为非导通的元件。
下面，说明该离子发生装置的动作。电容器29通过RCC方式的开关电源动作被充电。即，当对电源端子T1和接地端子T2之间施加直流电源电压时，电流从电源端子T1经由二极管20和电阻元件21～23向晶体管26的基极流动而晶体管26成为导通状态。由此，电流流到升压变压器27的初级绕组27a，在基极绕组27b的端子间产生电压。
基极绕组27b的绕组方向设定为当晶体管26成为导通状态时使晶体管26的基极电压进一步上升。因此，在基极绕组27b的端子间产生的电压在正反馈状态下使晶体管26的导通电阻值降低。此时，以由二极管28阻止通电的方式设定次级绕组27c的绕组方向，电流不会流到次级绕组27c。
这样流到初级绕组27a和晶体管26的电流持续增加，由此，晶体管26的集电极电压偏离饱和区域而上升。由此，初级绕组27a的端子间电压降低，基极绕组27b的端子间电压也降低，晶体管26的集电极电压进一步上升。因此，晶体管26在正反馈状态下动作而快速地成为非导通状态。此时，次级绕组27c在二极管28的导通方向上产生电压。由此，电容器29被充电。
在电容器29的端子间电压上升而达到2端子晶闸管30的击穿电压时，2端子晶闸管30如齐纳二极管那样动作而进一步使电流流动。在流到2端子晶闸管30的电流达到击穿电流时，2端子晶闸管30成为大致短路状态，被电容器29充电的电荷经由2端子晶闸管30和升压变压器31的初级绕组31a放电，在初级绕组31a中产生脉冲电压。
在初级绕组31a中产生脉冲电压时，在次级绕组31b中正和负的高电压脉冲一边交替地衰减一边产生。正的高电压脉冲经由二极管32施加到针电极1，负的高电压脉冲经由二极管33施加到针电极2。由此，在针电极1、2的前端发生电晕放电，分别产生正离子和负离子。
另一方面，当电流在升压变压器27的次级绕组27c中流动时，初级绕组27a的端子间电压上升，晶体管26再次导通，重复以上的动作。流到晶体管26的基极的电流越大，该动作的重复速度越快。因而，能够通过调整电阻元件21的电阻值来调整流到晶体管26的基极的电流，进而调整针电极1、2的放电次数。
在本实施方式中，构成为对针电极1施加正的高压电，对针电极2施加负的高压电，从针电极1产生正离子，从针电极2产生负离子。
在本实施方式中，构成为调整对针电极1和针电极2施加的高电压，产生特定的离子。其中，正离子是在氢离子(H+)的周围随附有多个水分子的簇离子，表示为H+(H2O)m(其中，m是任意的自然数)。另外，负离子是在氧离子(O2 －)的周围随附有多个水分子的簇离子，表示为O2 －(H2O)n(其中，n是任意的自然数)。
当向室内释放正离子和负离子时，两离子包围在空气中浮游的霉菌或病毒的周围，附着于其表面而在表面上结合后发生化学反应。通过此时生成的活性种的羟基自由基(·OH)和过氧化氢H2O2的作用，浮游霉菌等被杀菌。
在本实施方式中，省略了感应电极3和感应电极4的一部分。同时还切除基板5的一部分，因此基板5的长边方向的尺寸被缩短。在图8中表示感应电极形状的定义。感应电极形成为以针电极为中心的圆状，其一部分被省略而形成为以针电极为中心的扇形。在图8中，将以针电极为中心省略了感应电极的一部分后剩余的部分的两端与中心形成的张角设为基准表现形状。如果张角是0°(度)，则省略全部感应电极，如果张角是360°(度)，则形成完全的环。此外，优选张角是以针电极为中心的上下方向对象，但能够在平衡不会较大地变化的范围内变更。
下面，在图9中表示扇形感应电极的张角与产生的离子量的关系。张角为20°时的离子发生量是张角为360°时的约65％，在张角为90°时约为80％，在张角为180°时约为90％。根据该结果，张角能够设为20°以上360°以下。进一步优选为90°以上360°以下，能够设为180°以上360°以下是最优选的。
在图10中表示感应电极的试制品。在图10A中表示张角为360°时的感应电极的试制形状，在图10B中表示张角为180°时的感应电极的试制形状，在图10C中表示张角为90°时的感应电极的试制形状，在图10D中表示张角为20°时的感应电极的试制形状。
图11是表示使用了图1所示的离子发生装置的空气清洁器的构成的截面图。在图11中，该空气清洁器在主体40的下部的背面设有吸入口40a，在主体40的上部的背面和前面分别设有吹出口40b、40c。另外，在主体40的内部设有通道41，通道41的下端的开口部与吸入口40a相对地设置，通道41的上端与吹出口40b、40c连接。
在通道41的下端的开口部设有横流风扇42，在通道41的中央部设有离子发生装置43。离子发生装置43是图1所示的装置。离子发生装置43的主体固定于通道41的外壁面，其针电极1、2贯通通道41的壁而向通道41内突出。2个针电极1、2在与通道41内的空气流动的方向正交的方向上排列。
另外，在吸入口40a设有由树脂制成的格子状的格栅44，在格栅44的内侧贴附有网眼状的薄的过滤器45。在过滤器45的里侧设有风扇罩46以使异物或用户的手指不会进入横流风扇42。
当横流风扇42被旋转驱动时，室内的空气经由吸入口40a被吸入通道41内。被吸入的空气所包含的霉菌等被由离子发生装置43生成的离子杀菌。在离子发生装置43中经过的清洁的空气经由吹出口40b、40c向室内被释放。
在本实施方式中，将感应电极3、4搭载于基板5，将针电极1、2搭载于基板6，因此在离子发生装置被置于高湿度环境下的情况下，也能够防止在针电极1、2和感应电极3、4之间电流泄露，能够稳定地产生离子。
另外，用绝缘性树脂11覆盖基板5、6，因此能够防止尘埃在基板5、6上堆积。
另外，针电极1、2的前端部在绝缘性树脂11上突出，因此在尘埃积存于开口部附近的情况下，也能够防止针电极1、2的前端部被尘埃埋住而妨碍针电极1、2放电。另外，在尘埃附着于针电极1、2前端部的情况下，也能够通过一边对针电极1、2的前端部送风一边对针电极1、2施加高电压而从针电极1、2弹落尘埃。
另外，使用基板5的配线层形成感应电极3、4，因此能够以低成本形成感应电极3、4，能够实现离子发生装置的低成本化。
(实施方式2)
在实施方式1中将感应电极的基本形状设为圆形，将其一部分省略而形成，但基本形状如果是六边形以上的多边形，则在功能上与圆形等同地处理。另外，即使是三角形或四边形，根据其设置方法也能够设为与本实施方式近似的形状。认为例如在设为以针电极的位置为对象轴上下对称的情况下也能够同样地应用。
(实施方式3)
在实施方式1中，使针电极1、2的前端在绝缘性树脂11上突出，但也可以使针电极1、2的前端低于绝缘性树脂11的上表面。
(实施方式4)
在实施方式1中，使用基板5的配线层形成感应电极3、4，但也可以用金属板形成各个感应电极3、4。另外，各个感应电极3、4也可以不是环状。
应认为此次公开的实施方式在全部方面为例示而非限制性内容。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书表示，旨在包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。
附图标记说明
1、2针电极；3、4感应电极；5、6基板；5a、5b孔；10箱体；11绝缘性树脂；12电路基板；13电路部件；14变压器；15连接器；T1电源端子；T2接地端子；20、24、28、32、33二极管；21～23、25电阻元件；26NPN双极晶体管；27、31升压变压器；27a、31a初级绕组；27b基极绕组；27c、31b次级绕组；29电容器；302端子晶闸管；40主体；40a吸入口；40b、40c吹出口；41通道；42横流风扇；43离子发生装置；44格栅；45过滤器；46风扇罩。

Claims (6)

1.一种离子发生装置，其具备感应电极和针电极，在空气中产生离子，上述离子发生装置的特征在于，具备：
开设有孔的第1基板；以及
与上述第1基板的一方侧的表面相对设置的第2基板，
上述感应电极设于上述第1基板的上述孔的周围，具有其基本形状的一部分被省略的形状，
上述针电极的基端部设于上述第2基板，其前端部插入上述孔。
2.根据权利要求1所述的离子发生装置，其特征在于，还具备：
箱体，其收纳上述第1基板和上述第2基板，一面成为开口；以及
绝缘性树脂，其覆盖上述第1基板和上述第2基板并且封闭上述开口。
3.根据权利要求2所述的离子发生装置，其特征在于，
上述针电极的前端部从上述绝缘性树脂突出。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的离子发生装置，其特征在于，
上述感应电极的上述基本形状是在上述第1基板的上述孔的周围环状延伸的形状，
上述基本形状的一部分和与其对应的上述第1基板的一部分被省略。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的离子发生装置，其特征在于，
上述第1基板是印刷基板，
上述感应电极由上述印刷基板的配线层形成。
6.一种电气设备，其特征在于，具备：
权利要求1至5中的任一项所述的离子发生装置；以及
用于送出由上述离子发生装置产生的离子的送风部。
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