CN105655877B - 电离器 - Google Patents
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Abstract
一种电离器。提高利用正极侧的高电压输出电路的正极高电压的发生效率，并且降低在负极侧的高电压输出电路中发生的脉动电压来防止负极高电压的输出降低。具有：正极侧变压器以及负极侧变压器，初级侧与交流电源交替连接；正极侧的高电压输出电路，对所述正极侧变压器的次级侧的接地端子以及电源端子连接第1输入端子以及第2输入端子，从第1输出端子输出直流的正极高电压；负极侧的高电压输出电路，对负极侧变压器的次级侧的接地端子以及电源端子连接第3输入端子以及第4输入端子，从第2输出端子输出直流的负极高电压；以及放电电极，与所述第1输出端子连接，所述正极侧变压器的接地端子、和所述正极侧的高电压输出电路的第1输入端子经由电容器连接。
Description
技术领域
本发明涉及从正、负共同的放电电极交替发生正极性以及负极性的离子而将带电体的电荷除去(除电)的脉冲AC方式的电离器。
背景技术
通过例如专利文献1，公知从正、负共同的放电电极交替发生正极性以及负极性的离子而将带电体的电荷除去的脉冲AC方式的电离器。该公知的电离器具有图3所示那样的高电压发生电路。该高电压发生电路具有初级侧与交流电源30a、30b通过开关31a、31b交替连接的正极侧以及负极侧的变压器32a、32b、与该正极侧以及负极侧的变压器32a、32b的次级侧连接了的正极侧以及负极侧的高电压输出电路33a、33b、以及与两个电路共同地连接了的放电电极34，通过将所述正极侧以及负极侧的高电压输出电路33a、33b经由所述变压器32a、32b交替连接到交流电源30a、30b，用该正极侧以及负极侧的高电压输出电路33a、33b交替发生正极性以及负极性的高电压而输出到所述放电电极34，从该放电电极34交替发生正极性以及负极性的离子。
所述正极侧以及负极侧的高电压输出电路33a、33b用由多个电容器C和多个二极管D构成的克罗夫特·沃尔顿电路构成。
另外，在专利文献2中还公开有同样的高电压发生电路。
在所述电离器中，在连接所述正极侧的高电压输出电路33a和负极侧的高电压输出电路33b的情况下，以使负极侧的高电压输出电路33b的输出成为正极侧的高电压输出电路33a的基准电位的方式，将该负极侧的高电压输出电路33b的输出端子35和正极侧的高电压输出电路33a的输入端子36用连接线路37相互连接。此时，通过将所述正极侧的变压器32a的接地端子38和所述输入端子36相互分断而绝缘。这样，具有通过使所述接地端子38和输入端子36相互绝缘，能够降低所述正极侧的变压器32a的耐电压这样的优点。
但是，如果使所述接地端子38和输入端子36相互绝缘，则如图3所示，在正极侧的高电压输出电路33a的升压动作时，通过正极侧的变压器32a的次级电压发生的交流电流I1、I2在正极侧的高电压输出电路33a和负极侧的高电压输出电路33b这双方中流过，所以其流通路径变长，其结果，产生正极高电压的发生效率降低，对放电电极34施加的正极高电压降低这样的问题。
另外，所述交流电流I1是所述变压器32a的次级侧的电压在图中成为上朝向时的电流，交流电流I2是所述变压器32a的次级侧的电压在图中成为下朝向时的电流。
另外，所述克罗夫特·沃尔顿电路是通过组合利用二极管D的整流作用和利用电容器C的平滑作用，输出升压了的直流高电压的电路。在该电路中，所述电容器C在平滑动作时反复充电和放电，所以从所述高电压输出电路33a、33b输出的直流高电压Vo的波形通过如图4所示重叠交流分量而成为脉动状，其脉动电压是Vp。图中的符号Vt是所述变压器32a、32b的次级电压。
因此，在所述负极侧的高电压输出电路33b的动作时，在从其输出端子35输入到正极侧的高电压输出电路33a的输入端子36的负极高电压通过该正极侧的高电压输出电路33a时，所述脉动电压Vp在该正极侧的高电压输出电路33a中被升压，其结果，还产生输出到所述放电电极34的负极高电压降低这样的问题。与所述克罗夫特·沃尔顿电路的连接段数量对应地，产生这样的输出降低。
【专利文献1】日本专利第5508302号公报
【专利文献2】日本专利第4687716号公报
发明内容
本发明的技术的课题在于，在脉冲AC式的电离器中，无需使正极侧的变压器成为高耐压，提高利用正极侧的高电压输出电路的正极高电压的发生效率，并且降低在负极侧的高电压输出电路的输出端子中发生的脉动电压来防止放电电极中的负极高电压的输出降低。
为了解决所述课题，本发明提供一种电离器，其特征在于，具有：正极侧变压器以及负极侧变压器，具有初级侧和次级侧，初级侧与交流电源通过开关机构交替连接，在次级侧具有接地端子和电源端子；正极侧的高电压输出电路，具有第1输入端子以及第2输入端子、和第1输出端子，所述第1输入端子以及第2输入端子与所述正极侧变压器的所述接地端子以及电源端子连接，从所述第1输出端子输出直流的正极高电压；负极侧的高电压输出电路，具有第3输入端子以及第4输入端子、和第2输出端子，所述第3输入端子以及第4输入端子与所述负极侧变压器的所述接地端子以及电源端子连接，从所述第2输出端子输出直流的负极高电压；放电电极，与所述正极侧的高电压输出电路的所述第1输出端子连接；脉动电压衰减用的电容器，连接所述正极侧变压器的所述接地端子、和所述正极侧的高电压输出电路的所述第1输入端子；以及连接线路，连接所述负极侧的高电压输出电路的第2输出端子、和所述正极侧的高电压输出电路的第1输入端子。
在本发明中，所述正极侧的高电压输出电路的第1输出端子和第1输入端子经由第1电阻连接，并且，所述负极侧的高电压输出电路的第2输出端子和第3输入端子经由第2电阻连接。
另外，在本发明中，所述正极侧以及负极侧的高电压输出电路用由二极管和电容器构成的克罗夫特·沃尔顿电路构成。
根据本发明，通过将正极侧变压器的接地端子、和正极侧的高电压输出电路的第1输入端子经由脉动电压衰减用的电容器连接，无需使所述正极侧的变压器成为高耐压，能够提高利用正极侧的高电压输出电路的正极高电压的发生效率，并且能够使在负极侧的高电压输出电路的输出端子中发生的脉动电压衰减，防止放电电极中的负极高电压的输出降低。
附图说明
图1是本发明的电离器的一个实施方式的电路图。
图2是示出利用衰减用电容器的脉动电压的衰减效果的线图。
图3是公知的电离器的电路图。
图4是示出从公知的电离器的高电压输出电路的输出端子输出的脉动电压的线图。
【符号说明】
3：放电电极；4：开关机构；5、6：交流电源；8：正极侧变压器；9：负极侧变压器；8a、9a：接地端子；8b、9b：电源端子；10：正极侧的高电压输出电路；11：负极侧的高电压输出电路；13：第1输入端子；14：第2输入端子；15：第1输出端子；16：衰减用电容器；20：第3输入端子；21：第4输入端子；22：第2输出端子；23：连接线路；D1-D8：二极管；C1-C8：电容器；R1：第1电阻；R2：第2电阻。
具体实施方式
图1是示出本发明的脉冲AC式电离器的一个实施方式的电路图。该电离器具有正极侧的高电压发生部1、负极侧的高电压发生部2、以及与这些正极侧以及负极侧的高电压发生部1、2共同地连接的放电电极3，通过用开关机构4将所述正极侧的高电压发生部1和负极侧的高电压发生部2交替地连接到交流电源5、6，在所述高电压发生部1、2中交替地发生正极性以及负极性的高电压并输出到所述放电电极3，从该放电电极3交替地放出正极性以及负极性的离子。
所述正极侧的高电压发生部1具有：具有初级侧和次级侧的正极侧变压器8、与该正极侧变压器8的初级侧经由第1开关4a连接的第1交流电源5、以及与所述正极侧变压器8的次级侧的接地端子8a和电源端子8b连接的正极侧的高电压输出电路10。
所述正极侧的高电压输出电路10用由4个二极管D1-D4和4个电容器C1-C4构成的2段连接的克罗夫特·沃尔顿电路构成，具有第1输入端子13以及第2输入端子14、和第1输出端子15。所述第1输入端子13与所述正极侧变压器8的所述接地端子8a经由脉动电压衰减用的电容器16(以下称为“衰减用电容器”)连接，所述第2输入端子14与所述正极侧变压器8的所述电源端子8b连接，对所述第1输出端子15连接了所述放电电极3。另外，所述第1输出端子15和所述第1输入端子13经由第1电阻R1相互连接。
所述4个二极管D1-D4中的2个二极管D1、D3在与所述正极侧变压器8的被接地的接地端子8a连接的接地线路L1和与非接地的电源端子8b连接的电源线路L2之间，被连接成相对从所述接地线路L1朝向电源线路L2的电流成为顺向，剩余的2个二极管D2、D4被连接成相逆地相对从所述电源线路L2朝向接地线路L1的电流成为顺向。另外，4个电容器C1-C4中的、2个电容器C1、C3在所述电源线路L2上被串联地连接，剩余的2个电容器C2、C4在所述接地线路L1上被串联地连接。
另一方面，所述负极侧的高电压发生部2具有具有初级侧和次级侧的负极侧变压器9、与该负极侧变压器9的初级侧经由第2开关4b连接的第2交流电源6、以及与所述负极侧变压器9的次级侧的接地端子9a和电源端子9b连接的负极侧的高电压输出电路11。
所述负极侧的高电压输出电路11用由4个二极管D5-D8和4个电容器C5-C8构成的2段连接的克罗夫特·沃尔顿电路构成，具有第3输入端子20以及第4输入端子21、和第2输出端子22。所述第3输入端子20与所述负极侧变压器9的所述接地端子9a连接，所述第4输入端子21与所述负极侧变压器9的所述电源端子9b连接。所述第2输出端子22通过连接线路23与所述正极侧的高电压输出电路10的第1输入端子13连接。另外，所述第2输出端子22和所述第3输入端子20经由第2电阻R2被相互连接。
另外，所述4个二极管D5-D8中的、2个二极管D5、D7在与所述负极侧变压器9的接地端子9a连接的接地线路L3、和与所述电源端子9b连接的电源线路L4之间，被连接成相对从该电源线路L4朝向所述接地线路L3的电流成为顺向，剩余的2个二极管D6、D8被连接成相逆地相对从所述接地线路L3朝向电源线路L4的电流成为顺向。另外，4个电容器C5-C8中的、2个电容器C5、C7在所述电源线路L4上被串联地连接，剩余的2个电容器C6、C8在所述接地线路L3上被串联地连接。
另外，在本实施方式中，所述正极侧以及负极侧的高电压输出电路10、11的所述二极管D1-D8和电容器C1-C8被连接了2段，但它们还能够连接3段以上。
所述第1开关4a和第2开关4b与控制电路4c一起构成所述开关机构4，所以通过用所述控制电路4c使所述第1开关4a和第2开关4b交替开闭，所述正极侧变压器8和负极侧变压器9交替连接到交流电源5、6。
在具有所述结构的电离器中，如果通过所述开关机构4的控制电路4c，所述第1开关4a被闭合，并且所述第2开关4b被开放，则正极侧变压器8的初级侧与交流电源5连接，在该正极侧变压器8的次级侧发生了的交流的次级电压经由所述电源端子8b和接地端子8a被施加到所述正极侧的高电压输出电路10。
由此，在所述高电压输出电路10中，每当所述次级电压的极性反转时，各二极管D1-D4依次成为导通状态而各电容器C1-C4被依次充电，最终地，从所述第1输出端子15，输出整流以及平滑并升压了的直流的正极高电压。该正极高电压被施加到所述放电电极3，从该放电电极3放出正极性的离子。
此时，通过所述正极侧变压器8的次级电压发生的交流电流I1、I2所流过的路径如图1所示仅成为正极侧的高电压输出电路10内，它们的路径长相比于图3所示的公知的电离器非常短。因此，正极高电压的发生效率相比于所述公知的电离器提高。
另外，所述交流电流I1是所述正极侧变压器8的次级侧的电压在图中成为上朝向时的电流，交流电流I2是所述正极侧变压器8的次级侧的电压在图中成为下朝向时的电流。
使用如图1所示具有衰减用电容器16的本发明的电离器、以及具有将衰减用电容器16拆下而使所述接地端子8a和第1输入端子13绝缘了的电路结构(参照图3)的比较用的电离器，使各电离器的克罗夫特·沃尔顿电路的连接段数成为4段，使该电路的电容器的电容成为100pF，使所述衰减用电容器的电容成为68pF，使正极侧变压器8的输入电压成为8V而进行实验，此时确认了在本发明的电离器中，施加到所述放电电极3的正极高电压是6.0kV，相对于此，在比较用的电离器的情况下，施加到放电电极3的正极高电压是5.8kV，通过设置所述衰减用电容器16，输出电压变高200V。
另外，当所述第1开关4a被开放后，所述正极侧的高电压输出电路10的各电容器C1-C4中被充电的电荷经由所述第1电阻R1被放电。
接下来，当通过所述开关机构4的控制电路4c，所述第2开关4b被闭合，并且所述第1开关4a被开放后，负极侧变压器9的初级侧与交流电源6连接，在该负极侧变压器9的次级侧发生的交流的次级电压从所述电源端子9b和接地端子9a被施加到所述负极侧的高电压输出电路11。
由此，在所述高电压输出电路11中，每当所述次级电压的极性反转时，各二极管D5-D8依次成为导通状态而各电容器C5-C8被依次充电，最终，从所述第2输出端子22，输出整流以及平滑并升压了的直流的负极高电压。该负极高电压经由所述连接线路23被输入到所述正极侧的高电压输出电路10的第1输入端子13，经由该正极侧的高电压输出电路10被施加到所述放电电极3，从而从该放电电极3放出负极性的离子。
此时，如图2所示，从所述高电压输出电路11输出的直流的负极高电压Vo的波形通过被重叠交流分量而成为脉动状，但在未设置所述衰减用电容器16的情况下，其波形的一部分如虚线那样，此时的脉动电压是Vp1。
但是，通过所述衰减用电容器16连接于所述正极侧变压器8的接地端子8a与正极侧的高电压输出电路10的第1输入端子13之间，所述脉动状的负极高电压Vo如图2的实线所示被平滑化，其脉动电压衰减至Vp2。
即，所述衰减用电容器16的配置与如图1的虚线所示将该衰减用电容器16在所述第2输出端子22和第3输入端子20之间与所述电容器C5、C6并联地连接了的情形相同，所以通过这些衰减用电容器16和电容器C5、C6，沿着接地线路L3的静电电容增加。当静电电容如此增加后，平滑动作时的放电时间变长，所以所述第2输出端子22中的负极高电压的脉动电压变小。
于是，其结果，在所述负极高电压通过正极侧的高电压输出电路10时，所述脉动电压在该正极侧的高电压输出电路10中被升压的比例变小，所以施加到所述放电电极3的负极高电压的降低被防止。
另外，图2中的符号Vt是所述变压器9的次级电压。
另外，从所述负极侧的高电压输出电路11的第2输出端子22输入到所述正极侧的高电压输出电路10的第1输入端子13的直流的负极高电压被所述衰减用电容器16切断，不输入到正极侧变压器8的接地端子8a，所以无需使该正极侧变压器8成为高耐压。
使用如图1所示具有衰减用电容器16的本发明的电离器、以及具有将衰减用电容器16拆下而使所述接地端子8a和第1输入端子13绝缘了的电路结构(参照图3)的比较用的电离器，使各电离器的克罗夫特·沃尔顿电路的连接段数成为4段，使该电路的电容器的电容成为100pF，使所述衰减用电容器的电容成为68pF，使正极侧变压器8的输入电压成为8V，在该状态下，测定施加到所述放电电极3的负极高电压，此时，本发明的电离器的负极高电压是-5.7kV，相对于此，比较用的电离器的负极高电压是-5.4kV。根据其结果，确认了通过利用所述衰减用电容器16使脉动电压衰减，施加到所述放电电极3的负极高电压的降低被大幅抑制。
另外，当所述第2开关4b被开放后，所述负极侧的高电压输出电路11的各电容器C5-C8中所充电的电荷经由所述第2电阻R2被放电。
如以上详述，在本实施方式中，通过将所述正极侧变压器8的所述接地端子8a、和所述正极侧的高电压输出电路10的所述第1输入端子13经由所述衰减用电容器16连接，在所述正极侧的高电压发生部1的动作时，通过正极侧变压器8的次级电压发生的交流电流所流过的路径变短而正极高电压的发生效率提高，另一方面，在所述负极侧的高电压发生部2的动作时，从负极侧的高电压输出电路11的第2输出端子22输出的负极高电压上重叠的所述脉动电压通过所述衰减用电容器16被平滑化而衰减，其结果，具有输出到所述放电电极3的负极高电压的输出降低被防止这样的优点。
Claims (3)
1.一种电离器，其特征在于包括：
正极侧变压器以及负极侧变压器，分别具有初级侧和次级侧，初级侧通过开关机构与交流电源交替连接，在次级侧具有接地端子和电源端子；
正极侧的高电压输出电路，具有第1输入端子以及第2输入端子和第1输出端子，所述第1输入端子以及第2输入端子与所述正极侧变压器的所述接地端子以及电源端子连接，从所述第1输出端子输出直流的正极高电压；
负极侧的高电压输出电路，具有第3输入端子以及第4输入端子和第2输出端子，所述第3输入端子以及第4输入端子与所述负极侧变压器的所述接地端子以及电源端子连接，从所述第2输出端子输出直流的负极高电压；
放电电极，与所述正极侧的高电压输出电路的所述第1输出端子连接；
脉动电压衰减用的电容器，连接所述正极侧变压器的所述接地端子和所述正极侧的高电压输出电路的所述第1输入端子；以及
连接线路，连接所述负极侧的高电压输出电路的第2输出端子和所述正极侧的高电压输出电路的第1输入端子。
2.根据权利要求1所述的电离器，其特征在于：经由第1电阻所述正极侧的高电压输出电路的第1输出端子和第1输入端子连接，并且，经由第2电阻所述负极侧的高电压输出电路的第2输出端子和第3输入端子连接。
3.根据权利要求1或者2所述的电离器，其特征在于：所述正极侧以及负极侧的高电压输出电路利用由二极管和电容器构成的克罗夫特·沃尔顿电路构成。
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