CN107803282B - 电压施加装置以及放电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电压施加装置以及放电装置。本公开所涉及的电压施加装置具备电压施加电路和控制电路。控制电路以交替地重复第一模式和第二模式的方式控制电压施加电路。第一模式是使电压随着时间经过而上升以从电晕放电发展至绝缘击穿来产生放电电流的模式。第二模式是使电压下降以针对电压施加电路将负载设为过负载状态来切断放电电流的模式。由此，能够增大自由基的生成量，另一方面，能够抑制臭氧的产生量。

Description

电压施加装置以及放电装置

技术领域

本公开一般涉及一种电压施加装置以及放电装置。更详细地说，涉及一种通过向包含放电电极的负载施加电压来发生放电的电压施加装置以及放电装置。

背景技术

日本特开2011-67738号公报提出了一种具备放电电极和电压施加电路(电力供给部)的放电装置。

在这种放电装置中，利用电压施加电路向放电电极施加电压来发生电晕放电。而且，在对放电电极供给了液体的情况下，在放电时进行静电雾化，从而能够生成包含作为有效成分的自由基的带电粒子液。包含自由基的带电粒子液例如起到除菌、除臭等效果。

另外，在放电装置中，希望提高所投入的能量来增大成为起到各种效果的基的自由基的生成量。但是，在上述的以往的放电装置中，如果只通过单纯地提高所投入的能量，则自由基的生成量增大，另一方面，不需要的臭氧的产生量也有可能增加。

发明内容

发明要解决的问题

本公开是鉴于上述情形而完成的，其目的在于，提供一种在增大自由基的生成量的同时能够抑制臭氧产生量的增加的电压施加装置以及放电装置。

第一方式所涉及的电压施加装置具备电压施加电路和控制电路。所述电压施加电路通过向包含放电电极的负载施加电压，来使所述放电电极发生放电。所述控制电路基于由所述电压施加电路的输出电流和输出电压中的至少一方构成的监视对象，来控制所述电压施加电路。所述控制电路以交替地重复第一模式和第二模式的方式控制所述电压施加电路。所述第一模式是使所述电压随着时间经过而上升以从电晕放电发展至绝缘击穿来产生放电电流的模式。所述第二模式是使所述电压下降以针对所述电压施加电路将所述负载设为过负载状态来切断所述放电电流的模式。所述控制电路构成为，如果所述监视对象的大小小于阈值，则所述控制电路使所述电压施加电路以所述第一模式进行动作，当所述监视对象的大小变为所述阈值以上时，所述控制电路使所述电压施加电路以所述第二模式进行动作。

关于第二方式所涉及的电压施加装置，在第一方式中，还具备时间调节部，该时间调节部用于调节放电周期的长度，所述绝缘击穿以所述放电周期周期性地发生。

关于第三方式所涉及的电压施加装置，在第二方式中，所述电压施加电路构成为，具有绝缘变压器，使向所述绝缘变压器的初级侧输入的输入电压上升，来对与所述绝缘变压器的次级侧电连接的所述负载施加所述电压。所述时间调节部设置在所述绝缘变压器的初级侧。

关于第四方式所涉及的电压施加装置，在第二方式或第三方式中，还具备操作部，该操作部用于接受用户的操作，所述时间调节部构成为，根据所述用户对所述操作部的操作，来调节所述放电周期的长度。

关于第五方式所涉及的电压施加装置，在第二方式或第三方式中，所述时间调节部构成为，根据对所述放电电极的周围的状态进行检测的传感器的输出，来自动地调节所述放电周期的长度。

第六方式所涉及的放电装置具备第一方式至第五方式中的任一方式所涉及的电压施加装置以及所述放电电极。

关于第七方式所涉及的放电装置，在第六方式中，还具备液体供给部，该液体供给部由于向所述放电电极供给液体，通过所述放电，所述液体被静电雾化。

关于第八方式所涉及的放电装置，在第六方式或第七方式中，还具备对向电极，该对向电极以与所述放电电极隔着间隙相向的方式配置。所述放电装置构成为，通过在所述放电电极与所述对向电极之间施加所述电压，来在所述放电电极与所述对向电极之间间歇地发生所述绝缘击穿。

本公开具有在增大自由基的生成量的同时能够抑制臭氧产生量的增加这样的优点。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的放电装置的框图。

图2是概要性地示出上述的放电装置的放电方式的曲线图。

图3是示出上述的放电装置的一个例子的电路图。

图4是概要性地示出上述的放电装置的放电方式的曲线图。

图5是实施方式2所涉及的放电装置的框图。

图6A是示出上述的放电装置的时间调节部的一个例子的电路图。

图6B是示出上述的放电装置的时间调节部的其它例子的电路图。

图7A是概要性地示出上述的放电装置的放电方式的一个例子的曲线图。

图7B是概要性地示出上述的放电装置的放电方式的其它例子的曲线图。

图8是实施方式3所涉及的放电装置的框图。

具体实施方式

(实施方式1)

(1)概要

如图1所示，本实施方式所涉及的电压施加装置1具备电压施加电路2和控制电路3。电压施加装置1是通过向包含放电电极41的负载4施加电压来使放电电极41发生放电的装置。

另外，如图1所示，本实施方式所涉及的放电装置10具备电压施加装置1、负载4以及液体供给部5，该负载4具有放电电极41以及以与放电电极41相向的方式配置的对向电极42，该液体供给部5用于向放电电极41供给液体。也就是说，放电装置10的构成要素中包含电压施加电路2、控制电路3、液体供给部5、放电电极41以及对向电极42。但是，在放电装置10中，作为最低限度的构成要素，只要包含电压施加装置1和放电电极41即可，对向电极42和液体供给部5也可以不包含在放电装置10的构成要素中。

电压施加电路2向负载4施加电压(以下，将向负载4施加的电压也称为“施加电压”)。由此，在负载4所包含的放电电极41中发生放电。控制电路3对电压施加电路2进行控制。控制电路3基于监视对象来控制电压施加电路2。此处所说的“监视对象”由电压施加电路2的输出电流和输出电压中的至少一方构成。

控制电路3以交替地重复第一模式和第二模式的方式控制电压施加电路2。即，电压施加电路2的动作模式包含第一模式和第二模式这两个模式，控制电路3以交替地重复这两个动作模式的方式控制电压施加电路2。第一模式是用于使施加电压随着时间经过而上升以从电晕放电发展至绝缘击穿来产生放电电流的模式。第二模式是用于使施加电压下降以针对电压施加电路2将负载4设为过负载状态来切断放电电流的模式。此处所说的“放电电流”意味着绝缘击穿后产生的比较大的电流，而并不是包含在绝缘击穿前的电晕放电中产生的几μA左右的微小电流的意思。此处所说的“过负载状态”意味着对电压施加电路2施加允许以上的负载的状态，具体地说，是由于施加电压的下降而无法再维持放电电流的状态。

并且，控制电路3构成为，如果监视对象的大小小于阈值，则控制电路3使电压施加电路2以第一模式进行动作，当监视对象的大小变为阈值以上时，控制电路3使电压施加电路2以第二模式进行动作。即，直至监视对象的大小达到阈值为止，电压施加电路2以第一模式进行动作，施加电压随着时间经过而上升。此时，在放电电极41中，从电晕放电发展至绝缘击穿来产生放电电流。当监视对象的大小达到阈值时，电压施加电路2以第二模式进行动作，施加电压下降。此时，针对电压施加电路2，负载4成为过负载状态，放电电流被切断。换句话说，由于负载4成为过负载状态，电压施加电路2无法再维持放电电流，放电电流自然消灭(消失)。

其结果，在本实施方式所涉及的放电装置10中，重复产生如下现象：当施加电压上升至绝缘击穿时瞬间流过比较大的放电电流，紧接着施加电压下降而放电电流被切断，施加电压再次上升至绝缘击穿。这样，以下将间歇地重复发生从电晕放电发展至绝缘击穿这样的现象的方式的放电称为“先导放电”。也就是说，在放电装置10中，通过先导放电而在放电电极41的周围间歇地形成放电路径，并重复产生脉冲状的放电电流。关于先导放电，在“(2.2)先导放电”栏中详细地进行说明。

在这种先导放电中，以与电晕放电相比较大的能量生成自由基，来生成与电晕放电相比为2倍～10倍左右的大量的自由基。这样生成的自由基成为除除菌、除臭、保湿、保鲜、病毒的失活以外还在各种场景起到有用的效果的基。在此，在通过先导放电生成自由基时，还产生臭氧。但是，在先导放电中，生成与电晕放电相比为2～10倍左右的自由基，与此相对，臭氧的产生量被抑制为与电晕放电的情况相同的程度。因而，根据本实施方式所涉及的电压施加装置1以及具备该电压施加装置1的放电装置10，在增大自由基的生成量的同时能够抑制臭氧产生量的增加。

(2)详细内容

以下，更详细地说明本实施方式所涉及的电压施加装置1以及放电装置10。

(2.1)整体结构

如图1所示，本实施方式所涉及的放电装置10具备电压施加电路2、控制电路3、负载4以及液体供给部5。负载4具有放电电极41和对向电极42。液体供给部5用于向放电电极41供给液体。本实施方式所涉及的放电装置10在放电电极41被供给液体的状态下从电压施加电路2向负载4施加电压。由此，至少在放电电极41发生放电，放电电极41中保持的液体通过放电而被静电雾化。即，本实施方式所涉及的放电装置10构成所谓的静电雾化装置。

放电电极41是棒状的电极。在放电电极41在长边方向的一端部具有前端部，在长边方向的另一端部(与前端部相反的一侧的端部)具有基端部。放电电极41是至少前端部形成为锥形形状的针电极。此处所说的“锥形形状”不限于前端尖锐的形状，包括前端带有圆角的形状。

对向电极42以与放电电极41的前端部相向的方式配置。对向电极42例如形成为板状且在中央部具有开口部421的环状。开口部421将对向电极42沿对向电极42的厚度方向贯穿。在此，以对向电极42的厚度方向(开口部421的贯穿方向)与放电电极41的长边方向一致、且放电电极41的前端部位于对向电极42的开口部421的中心附近的位置的方式决定了对向电极42与放电电极41之间的位置关系。也就是说，在对向电极42与放电电极41之间至少通过对向电极42的开口部421来确保间隙(空间)。换句话说，对向电极42以与放电电极41隔着间隙相向的方式配置，从而与放电电极41电绝缘。

液体供给部5用于对放电电极41供给静电雾化用的液体。关于液体供给部5，作为一个例子，使用对放电电极41进行冷却来使放电电极41产生冷凝水的冷却装置实现。具体地说，液体供给部5被配置为与放电电极41的基端部相接，通过基端部对放电电极41的整体进行冷却。由此，空气中的水分凝结成冷凝水而附着在放电电极41的表面。在该结构中，液体供给部5能够利用空气中的水分对放电电极41供给液体(冷凝水)，因此不需要向放电装置10供给以及补给液体。

电压施加电路2具有驱动电路21和电压发生电路22。驱动电路21是用于驱动电压发生电路22的电路。电压发生电路22是接受来自输入部6的电力供给来生成向负载4施加的电压(施加电压)的电路。输入部6是产生几V至十几V左右的直流电压的电源电路。在本实施方式中，对输入部6不包含在电压施加装置1的构成要素中的情况进行说明，但是输入部6也可以包含在电压施加装置1的构成要素中。关于驱动电路21及电压发生电路22的具体的电路结构，在“(2.3)电路结构”栏中进行说明。

电压施加电路2与负载4(放电电极41和对向电极42)电连接(参照图3)。电压施加电路2对负载4施加高电压。在此，电压施加电路2构成为，将放电电极41作为负极(接地)、将对向电极42作为正极(正)，来在放电电极41与对向电极42之间施加高电压。换句话说，在从电压施加电路2向负载4施加了高电压的状态下，在放电电极41与对向电极42之间产生以对向电极42侧为高电位、以放电电极41侧为低电位的电位差。此处所说的“高电压”只要是被设定为在放电电极41产生先导放电的电压即可，作为一个例子，是峰值为7.0kV左右的电压。但是，从电压施加电路2向负载4施加的高电压不限于7.0kV左右，例如根据放电电极41及对向电极42的形状或放电电极41与对向电极42之间的距离等来适当地设定。

在此，在电压施加电路2的动作模式中，如上述的那样包含第一模式和第二模式这两个模式。在第一模式中，电压施加电路2使施加电压随时间经过而上升以从电晕放电发展至绝缘击穿来发生放电电流。在第二模式中，电压施加电路2使施加电压下降以针对电压施加电路2将负载4设为过负载状态来切断放电电流。

控制电路3具有电压控制电路31和电流控制电路32。电压控制电路31基于由电压施加电路2的输出电压构成的监视对象，来控制电压施加电路2的驱动电路21。控制电路3对驱动电路21输出控制信号Si1，根据控制信号Si1来控制驱动电路21。电流控制电路32基于由电压施加电路2的输出电流构成的监视对象，来控制电压施加电路2的驱动电路21。即，在本实施方式中，控制电路3将电压施加电路2的输出电流和输出电压这两者作为监视对象来对电压施加电路2进行控制。但是，电压施加电路2的输出电压(次级侧电压)与电压施加电路2的初级侧电压之间具有相关关系，因此电压控制电路31也可以根据电压施加电路2的初级侧电压间接地检测电压施加电路2的输出电压。同样地，电压施加电路2的输出电流(次级侧电流)与电压施加电路2的输入电流(初级侧电流)之间具有相关关系，因此电流控制电路32也可以根据电压施加电路2的输入电流间接地检测电压施加电路2的输出电流。关于电压控制电路31及电流控制电路32的具体的电路结构，在“(2.3)电路结构”栏中进行说明。

如果监视对象的大小小于阈值，则控制电路3使电压施加电路2以第一模式进行动作，当监视对象的大小变为阈值以上时，控制电路3使电压施加电路2以第二模式进行动作。由此，电压施加电路2以交替地重复第一模式和第二模式的方式进行动作，在放电电极41中，发生从电晕放电发展至绝缘击穿这样的现象间歇地反复产生的先导放电。

当更详细地说明时，放电装置10首先使放电电极41的前端部(严格地说，是被保持在前端部的液体的前端部)发生局部的电晕放电。在本实施方式中，放电电极41是负极(接地)侧，因此在放电电极41的前端部发生的电晕放电是负极性电晕。放电装置10使在放电电极41发生的电晕放电进一步发展至高能量的放电。通过该高能量的放电，在放电电极41的周围发生绝缘击穿(完全击穿)，在放电电极41的周围形成放电路径。在本实施方式所涉及的放电装置10中，通过电压施加电路2交替地重复第一模式和第二模式，来在放电电极41与对向电极42之间间歇地发生绝缘击穿，间歇地生成将放电电极41与对向电极42连接的放电路径。

在先导放电中，与电晕放电相比为2～10倍左右的放电电流流过放电电极41与对向电极42之间的放电路径。因此，如图2所示，直到施加电压达到阈值Vth1为止，通过电晕放电流过微小电流，当施加电压达到阈值Vth1时，发生绝缘击穿而瞬间流过比较大的放电电流。在图2中，将横轴设为时间轴，上部表示电压施加电路2的输出电压(施加电压)，下部表示放电能量。此处所说的“放电能量”是在负载4中产生的放电的能量，“放电能量”与放电电流之间处于大致成比例的关系。即，在施加电压上升直到绝缘击穿为止的期间内，通过电晕放电产生放电能量为“E1”的微小放电，当施加电压达到阈值Vth1时，发生绝缘击穿而产生放电能量为“E2”(>E1)的高能量的放电。

在此，如果阈值Vth1的大小固定且施加电压的上升率固定，则在先导放电中绝缘击穿发生的周期(以下也称为“放电周期”)大致固定。在图2的例子中，绝缘击穿以放电周期T1周期性地发生。放电周期T1是施加电压达到阈值Vth1的周期，也就是说，与电压施加电路2的动作模式从第一模式向第二模式切换的周期相同。

另外，本实施方式所涉及的放电装置10在放电电极41被供给(保持)液体(冷凝水)的状态下从电压施加电路2向负载4施加电压。由此，在负载4中，由于放电电极41与对向电极42之间的电位差而在放电电极41与对向电极42之间发生放电(先导放电)。此时，保持在放电电极41的液体通过放电而被静电雾化。其结果，在放电装置10中，生成含有自由基的纳米尺寸的带电粒子液。所生成的带电粒子液例如通过对向电极42的开口部421而向放电装置10的周围放出。

(2.2)先导放电

接下来，进一步详细地说明先导放电。

一般地，当在一对电极之间投入能量来发生放电时，根据所投入的能量的量，放电方式从电晕放电向辉光放电或电弧放电发展。

电晕放电是在一方的电极中局部产生的放电，是一对电极之间的不伴随绝缘击穿的放电。辉光放电和电弧放电是一对电极之间的伴随绝缘击穿的放电。在辉光放电和电弧放电中，在一对电极之间投入能量的期间内，维持通过绝缘击穿所形成的放电路径，从而在一对电极之间持续产生放电电流。

与此相对，先导放电是一对电极之间的、虽然伴随绝缘击穿但不是持续地发生绝缘击穿而是间歇地发生绝缘击穿的放电。因此，一对电极之间产生的放电电流也间歇地产生。

作为一个例子，先导放电中的放电频率(放电周期的倒数)为50Hz～10kHz左右，放电电流的脉宽(放电电流的持续时间)为200ns左右。这样，先导放电在使放电能量高的状态和放电能量低的状态重复这一点，与持续发生绝缘击穿(也就是说，持续产生放电电流)的辉光放电和电弧放电不同。

在先导放电中，生成与电晕放电相比为2～10倍左右的大量的自由基，但是臭氧的产生量被抑制到与电晕放电的情况相同的程度。认为其原因在于，在通过先导放电产生的臭氧被释放时，由于受到高能量的先导放电而臭氧的一部分被破坏。

(2.3)电路结构

接着，参照图3来说明电压施加装置1的具体的电路结构。图3是概要性地示出放电装置10的电路结构的一个例子的电路图，在图3中，省略了输入部6的图示。

如上述的那样，电压施加电路2具有驱动电路21和电压发生电路22。在图3的例子中，电压施加电路2是绝缘型的DC/DC转换器，使来自输入部6的输入电压Vin(例如13.8V)上升，将上升后的电压作为输出电压输出。电压施加电路2的输出电压作为施加电压被施加到负载4(放电电极41和对向电极42)。

电压发生电路22具有绝缘变压器220，该绝缘变压器220具备初级绕组221、次级绕组222以及辅助绕组223。初级绕组221和辅助绕组223与次级绕组222电绝缘且磁耦合。次级绕组222的一端与对向电极42电连接。

驱动电路21具有晶体管Q1，驱动电路21构成为通过晶体管Q1的开关动作向绝缘变压器220的初级绕组221供给电力。驱动电路21除了具有晶体管Q1以外，还具有晶体管Q2、晶体管Q3以及电阻R1～R5。作为一个例子，晶体管Q1、Q2、Q3由npn型的双极性晶体管构成。

晶体管Q1的集电极与初级绕组221连接，晶体管Q1的发射极经由电阻R1而与接地电压连接。从输入部6向初级绕组221、晶体管Q1及电阻R1的串联电路施加输入电压Vin。晶体管Q1的基极经由电阻R2而与控制电源Vcc连接。控制电源Vcc对驱动电路21施加控制电压(例如5.1V)。

晶体管Q2的集电极、晶体管Q3的集电极与晶体管Q1的基极相连接。晶体管Q2的发射极、晶体管Q3的发射极与接地电压相连接。晶体管Q2的基极经由电阻R3而与晶体管Q1的发射极相连接。晶体管Q1的基极经由电阻R4、R5的并联电路而与辅助绕组223的一端相连接。辅助绕组223的另一端与接地电压相连接。晶体管Q3的基极与控制电路3(电压控制电路31和电流控制电路32)相连接，从控制电路3向晶体管Q3的基极输入控制信号Si1。

根据上述结构，电压施加电路2构成自激式的转换器。即，当将晶体管Q1导通电流流过绝缘变压器220的初级绕组221时，电阻R1的两端电压上升，晶体管Q2导通。由此，晶体管Q1的基极经由晶体管Q2而与接地电压相连接，因此晶体管Q1截止。当晶体管Q1截止时，流过初级绕组221的电流被切断，从而电阻R1的两端电压下降，晶体管Q2截止。由此，在绝缘变压器220的次级绕组222感应出高电压，该高电压作为电压施加电路2的输出电压被施加到负载4。此时，通过次级绕组222中产生的感应电压而在辅助绕组223也感应出电压，晶体管Q1的基极-发射极之间的电压上升，晶体管Q1导通。电压施加电路2通过反复进行上述动作来使输入电压Vin上升，对负载4施加输出电压。

如上述的那样，控制电路3具有电压控制电路31和电流控制电路32。

电压控制电路31具有二极管D1、电阻R6、电容器C1以及齐纳二极管ZD1。二极管D1的阳极连接于辅助绕组223与电阻R4、R5的连接点。二极管D1的阴极经由电阻R6而与电容器C1的一端相连接。电容器C1的另一端与接地电压相连接。并且，电容器C1的一端(与电阻R6的连接点)与齐纳二极管ZD1的阴极相连接。齐纳二极管ZD1的阳极作为电压控制电路31的输出端而与晶体管Q3的基极相连接。

根据上述结构，电压控制电路31通过对辅助绕组223的感应电压进行监视，来间接地对成为监视对象的电压施加电路2的输出电压(次级绕组222的感应电压)进行监视。也就是说，在电压施加电路2的输出电压小于阈值Vth1的期间，电压控制电路31的齐纳二极管ZD1截止。另一方面，如果电压施加电路2的输出电压变为阈值Vth1以上，则电压控制电路31的齐纳二极管ZD1导通。此时，控制信号Si1超过控制阈值Sth1(参照图4)，在晶体管Q3的基极-发射极之间施加电压，从而晶体管Q3导通。由此，晶体管Q1的基极电流经由晶体管Q3而流向接地，因此晶体管Q1的集电极电流减少。由此，如果电压施加电路2的输出电压为阈值Vth1以上，则从电压施加电路2的驱动电路21向电压发生电路22投入的能量减少。

电流控制电路32具有运算放大器OP1、基准电压生成部321、电阻R7～R11以及电容器C2、C3。电容器C2的一端经由电阻R7而与控制电源Vcc相连接。电容器C2的另一端与接地电压相连接。关于控制电源Vcc，对电阻R7和电容器C2的串联电路施加控制电压(例如5.1V)。电阻R7与电容器C2的连接点(电容器C2的一端)经由电阻R8而与运算放大器OP1的反相输入端子相连接。另外，电阻R7与电容器C2的连接点(电容器C2的一端)与绝缘变压器220的次级绕组222的、同对向电极42相反的一侧的端部(另一端)相连接。换句话说，控制电源Vcc经由电阻R7和次级绕组222而与对向电极42相连接。运算放大器OP1的非反相输入端子与基准电压生成部321相连接，从基准电压生成部321向运算放大器OP1的非反相输入端子输入基准电压。在运算放大器OP1的反相输入端子-输出端子之间连接有电阻R9和电容器C3的串联电路。运算放大器OP1的输出端子与电阻R10的一端相连接。电阻R10的另一端经由电阻R11而与接地电压相连接。电阻R10与电阻R11的连接点(电阻R10的另一端)被作为电流控制电路32的输出端而与晶体管Q3的基极相连接。

根据上述结构，电流控制电路32通过对次级绕组222的感应电流进行监视，来对成为监视对象的电压施加电路2的输出电流(次级绕组222的感应电压)进行监视。也就是说，在电压施加电路2的输出电流小于阈值的期间，电流控制电路32的运算放大器OP1的输出为L水平(Low Level：低水平)。如果电压施加电路2的输出电流变为阈值以上，则电流控制电路32的运算放大器OP1的输出变为H水平(High Level：高水平)。此时，控制信号Si1超过控制阈值Sth1(参照图4)，在晶体管Q3的基极-发射极之间施加电压，从而晶体管Q3导通。由此，晶体管Q1的基极电流经由晶体管Q3而流向接地，因此晶体管Q1的集电极电流减少。由此，如果电压施加电路2的输出电流为阈值以上，则电流控制电路32使从电压施加电路2的驱动电路21向电压发生电路22投入的能量减少。

(2.4)动作

根据图3所例示的那样的电路结构，在放电装置10中，通过控制电路3如以下那样进行动作，来在放电电极41与对向电极42之间发生先导放电。

即，在直到绝缘击穿发生为止的期间内，控制电路3将电压施加电路2的输出电压设为监视对象，当监视对象(输出电压)变为阈值Vth1以上时，通过电压控制电路31使向电压发生电路22投入的能量减少。另一方面，在绝缘击穿发生之后，控制电路3将电压施加电路2的输出电流设为监视对象，当监视对象(输出电流)变为阈值以上时，通过电流控制电路32使向电压发生电路22投入的能量减少。由此，电压施加电路2以使施加电压下降以针对电压施加电路2将负载4设为过负载状态来切断放电电流的第二模式进行动作。也就是说，电压施加电路2的动作模式从第一模式向第二模式切换。

此时，电压施加电路2的输出电压和输出电流均下降，因此控制电路3使驱动电路21的开关动作重新开始。由此，电压施加电路2以使施加电压随时间经过而上升以从电晕放电发展至绝缘击穿来产生放电电流的第一模式进行动作。也就是说，电压施加电路2的动作模式从第二模式向第一模式切换。

在图4中，将横轴设为时间轴，上部表示电压施加电路2的输出电压(施加电压)，下部表示控制信号Si1。在图4中，用“T11”表示电压施加电路2以第一模式进行动作的期间，用“T12”表示电压施加电路2以第二模式进行动作的期间。即，在直到电压施加电路2的输出电压达到阈值Vth1为止的期间T11内，电压施加电路2以第一模式进行动作，作为控制电路3的输出的控制信号Si1逐渐变大。在此，在图4的例子中，期间T11内的控制信号Si1的增减的反复概要性地表示因辅助绕组223的感应电压引起的电压控制电路31的输出(控制信号Si1)的变动。当控制信号Si1超过控制阈值Sth1时，电压施加电路2的动作模式从第一模式切换为第二模式，电压施加电路2的输出电压下降。在电压施加电路2以第二模式进行动作的期间T12内，作为控制电路3的输出的控制信号Si1逐渐变小。

在此，在电流控制电路32工作之后、也就是说在运算放大器OP1的输出变为H水平以后，根据包含运算放大器OP1、电阻R9以及电容器C3的积分电路的影响来决定电压施加电路2的输出电压(施加电压)的上升率。总之，在图4的例子中，根据包含运算放大器OP1、电阻R9以及电容器C3的积分电路的时间常数来决定放电周期T1内的输出电压的斜率。换句话说，根据包含运算放大器OP1、电阻R9以及电容器C3的积分电路的时间常数来决定放电周期T1。

通过控制电路3反复进行上述的动作，电压施加电路2以交替地重复第一模式和第二模式的方式进行动作。也就是说，交替地重复图4中的期间T11和期间T12。其结果，在放电电极41中，发生从电晕放电发展至绝缘击穿这样的现象间歇地重复的先导放电。

(3)变形例

实施方式1所涉及的放电装置10只不过是本公开的一个例子，本公开并不限定于上述放电装置10，除上述放电装置10以外，只要在不超出本公开所涉及的技术思想的范围内，能够根据设计等进行各种变更。以下，列举实施方式1的变形例。

放电装置10也可以省略用于生成带电粒子液的液体供给部5。在该情况下，放电装置10通过在放电电极41与对向电极42之间发生的先导放电来生成作为有效成分的空气离子。

另外，放电装置10也可以省略对向电极42。在该情况下，先导放电在放电电极41与存在于放电电极41的周围的例如壳体等构件之间发生。并且，放电装置10也可以省略液体供给部5和对向电极42这两者。

另外，电压施加电路2也可以构成为，将放电电极41作为正极(正)并将对向电极42作为负极(接地)，来在放电电极41与对向电极42之间施加高电压。

另外，图3只不过是放电装置10的电路结构的一个例子，能够适当地变更电压施加装置1的具体的电路结构。例如，电压施加电路2不限于自激式的转换器，也可以是他激式的转换器。另外，在电压施加电路2中，晶体管Q1、Q2、Q3不限于双极性晶体管，例如也可以是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等。另外，电压发生电路22也可以通过具有压电元件的变压器(压电变压器)来实现。

另外，在监视对象与阈值等的二值之间的比较中，设为“以上”的地方包含二值相等的情况以及二值中的一方超过另一方的情况这两种情况。但是，不限于此，此处所说的“以上”也可以与只包含二值中的一方超过另一方的情况的“大于”意思相同。也就是说，能够根据阈值等的设定来任意地变更是否包含二值相等的情况，因此是“以上”还是“大于”并不存在技术上的差异。同样地，“小于”也可以与“以下”意思相同。

(4)总结

如以上所说明的那样，本实施方式所涉及的电压施加装置1具备电压施加电路2和控制电路3。电压施加电路2通过向包含放电电极41的负载4施加电压(施加电压)来使放电电极41发生放电。控制电路3基于由电压施加电路2的输出电流和输出电压中的至少一方构成的监视对象来控制电压施加电路2。控制电路3以交替地重复第一模式和第二模式的方式来控制电压施加电路2。第一模式是使施加电压随时间经过而上升以从电晕放电发展至绝缘击穿来产生放电电流的模式。第二模式是使施加电压下降以针对电压施加电路2将负载4设为过负载状态来切断放电电流的模式。控制电路3构成为，如果监视对象的大小小于阈值，则控制电路3使电压施加电路2以第一模式进行动作，当监视对象的大小变为阈值以上时，控制电路3使电压施加电路2以第二模式进行动作。

根据该结构，直到监视对象的大小达到阈值为止，电压施加电路2以第一模式进行动作，施加电压随时间经过而上升。此时，在放电电极41中，从电晕放电发展至绝缘击穿来产生放电电流。当监视对象的大小达到阈值时，电压施加电路2以第二模式进行动作，施加电压下降。此时，针对电压施加电路2，负载4成为过负载状态，放电电流被切断。其结果，在本实施方式所涉及的电压施加装置1中，重复发生如下现象：当施加电压上升至绝缘击穿时瞬间流过比较大的放电电流，紧接着施加电压下降而放电电流被切断，施加电压再次上升至绝缘击穿。也就是说，在电压施加装置1中，通过先导放电而在放电电极41的周围间歇地形成放电路径，重复产生脉冲状的放电电流。在先导放电中，生成与电晕放电相比为2～10倍左右的自由基，与此相对，臭氧的产生量被抑制到与电晕放电的情况相同程度。并且，在先导放电中，与在电晕放电中单纯地提高所投入的能量的情况相比，能够良好地生成包含自由基的带电粒子液。因而，根据本实施方式所涉及的电压施加装置1，具有在增大由基的生成量的同时能够抑制臭氧的产生量的增加这样的优点。

并且，在本实施方式所涉及的电压施加装置1中，控制电路3能够通过根据监视对象与阈值之间的比较结果对电压施加电路2进行控制来实现先导放电。这种控制电路3基本上能够通过与用于发生电晕放电的电压施加装置相同的电路结构来实现。即，在发生电晕放电的情况下，有时采用通过控制电路将电压施加电路的输出电压或输出电流维持大致固定的控制。在该情况下，有时使用具有电压控制电路和电流控制电路的控制电路。与该情况同样地，本实施方式所涉及的电压施加装置1采用了具有电压控制电路31和电流控制电路32的控制电路3。即使是这种电路结构，本实施方式所涉及的电压施加装置1也能够通过符合负载4地设定阈值以满足先导放电发生的条件来实现先导放电。也就是说，在本实施方式所涉及的电压施加装置1中，设定阈值，以使得在针对电压施加电路2将负载4设为过负载状态以使放电电流消失那样的定时，控制电路3进行从第一模式向第二模式的切换。因而，本实施方式所涉及的电压施加装置1能够在不从发生电晕放电的电压施加装置大幅地变更电路结构的情况下通过控制电路3中使用的阈值的设定情况来实现先导放电。

另外，如本实施方式的那样，优选的是，放电装置10具备电压施加装置1和放电电极41。根据该结构，能够符合放电电极41地设定阈值，能够设定易于发生先导放电的最佳的阈值。

另外，如本实施方式的那样，优选的是，放电装置10还具备用于对放电电极41供给液体的液体供给部5，通过放电，液体被静电雾化。根据该结构，生成含有自由基的带电粒子液。因而，与自由基以单体的形式向空气中放出的情况相比，能够实现自由基的长寿命化。并且，由于带电粒子液例如为纳米尺寸，能够使带电粒子液在比较广的范围内浮游。但是，液体供给部5并不是放电装置10所必须的结构，也可以适当地省略液体供给部5。

另外，如本实施方式的那样，优选的是，放电装置10还具备以与放电电极41隔着间隙相向的方式配置的对向电极42。在该情况下，优选的是，放电装置10构成为，通过在放电电极41与对向电极42之间施加施加电压，来在放电电极41与对向电极42之间间歇地发生绝缘击穿。根据该结构，能够在放电电极41与对向电极42之间稳定地生成在绝缘击穿后供放电电流流过的放电路径。但是，对向电极42不是放电装置10所必须的结构，也可以适当地省略对向电极42。

(实施方式2)

如图5所示，本实施方式所涉及的电压施加装置1A和放电装置10A在还具备时间调节部7这一点与实施方式1所涉及的电压施加装置1和放电装置10不同。以下，对与实施方式1相同的结构标注相同的附图标记，并适当地省略说明。

时间调节部7构成为对放电周期的长度进行调节。即，在本实施方式所涉及的电压施加装置1A中，在绝缘击穿间歇地发生的先导放电中，能够利用时间调节部7来调节绝缘击穿发生的周期(放电周期)的长度。

另外，电压施加电路2具有绝缘变压器220(参照图3)。电压施加电路2构成为，使向绝缘变压器220的初级侧输入的输入电压Vin(参照图3)上升，对与绝缘变压器220的次级侧电连接的负载4施加施加电压。在本实施方式中，时间调节部7被设置在绝缘变压器220的初级侧。即，时间调节部7不是被设置在与绝缘变压器220的次级绕组222连接的次级侧电路，而是被设置在与初级绕组221连接的初级侧电路。这种结构能够通过例如图5所示的那样在控制电路3的输出与电压施加电路2(驱动电路21)之间配置时间调节部7来实现。也就是说，从控制电路3输出控制信号，以进行对电压施加电路2的控制。通过设为经过时间调节部7向驱动电路21输入该控制信号的结构，在时间调节部7中能够调节从放电电流的切断至绝缘击穿为止的时间，从而能够调节放电周期的长度。

另外，在本实施方式中，电压施加装置1A还具备用于接受用户的操作的操作部8。时间调节部7构成为，根据用户对操作部8的操作来调节放电周期的长度。也就是说，在电压施加装置1A中，能够手动调节放电周期。操作部8的操作既可以在电压施加装置1A的动作过程中(使用过程中)进行，也可以在制造电压施加装置1A时等进行。在制造电压施加装置1A时对操作部8进行操作的情况下，对操作部8进行操作的用户是电压施加装置1A的制造者。

接着，参照图6A和图6B来说明时间调节部7的具体例。

图6A是将电流控制电路32中的运算放大器OP1、电阻R91以及电容器C31用作时间调节部7A的例子。电阻R91由可变电阻构成，是代替实施方式1中的电阻R9(参照图3)而设置的。电容器C31由可变容量电容器构成，是代替实施方式1中的电容器C3(参照图3)而设置的。也就是说，由于根据包含运算放大器OP1、电阻R91以及电容器C31的积分电路的时间常数来决定放电周期T1，因此通过改变电阻R91或电容器C31的电路常数(电阻值或电容值)，放电周期T1发生变化。

图6B是驱动电路21的一部分被兼用作时间调节部7B的例子。在图6B的例子中，对图3所示的驱动电路21添加了电容器C4～C6。电容器C4～C6均由可变容量电容器构成。电容器C4被连接在晶体管Q1的基极-发射极之间。电容器C5被连接在晶体管Q1的基极与接地电压之间。电容器C6在电阻R5的两端之间与电阻R4串联连接。在该结构中，通过改变电容器C4～C6的电路常数(电容值)，放电周期T1发生变化。

在如上述那样构成的电压施加装置1A中，能够利用时间调节部7来例如图7A和图7B所示的那样调节放电周期。在图7A和图7B中，将横轴设为时间轴，上部表示电压施加电路2的输出电压(施加电压)，下部表示放电能量。在图7A和图7B中，示出在将默认的放电周期设为“T1”(参照图2)的情况下使放电周期变化为“T2”或“T3”的例子。在此，“T2”比“T1”短，“T3”比“T1”长(T2<T1<T3)。

即，当时间调节部7将放电周期调节成比默认值(T1)短的放电周期T2时，如图7A所示，发生绝缘击穿的时间间隔变短，放电频率变高。在该情况下，发生放电能量为“E2”(>E1)的高能量的放电的时间间隔变短，因此每单位时间(例如1秒)内发生高能量的放电的次数增加。其结果，能够使每单位时间内的自由基和臭氧的产生量增加。

另一方面，当时间调节部7将放电周期调节成比默认值(T1)长的放电周期T3时，如图7B所示，发生绝缘击穿的时间间隔变长，放电频率变低。在该情况下，发生放电能量为“E2”(>E1)的高能量的放电的时间间隔变长，因此每单位时间(例如1秒)内发生高能量的放电的次数减少。其结果，能够使每单位时间内的自由基和臭氧的产生量减少。

另外，无论是在缩短了放电周期的情况下还是在延长了放电周期的情况下，放电周期的一个周期中的、通过电晕放电而发生放电能量为“E1”的微小放电的期间与发生高能量的放电的期间之间的比率都发生变化。在发生微小放电的期间内自由基的产生量同臭氧等的产生量之间的比率与在发生高能量的放电的期间内自由基的产生量同臭氧等的产生量之间的比率不同。因而，无论是在缩短了放电周期的情况下还是在延长了放电周期的情况下，放电装置10A中生成的成分(自由基和臭氧等)的详细内容都会变化。

如以上所说明的那样，在本实施方式所涉及的电压施加装置1A中，还具备用于调节放电周期的长度的时间调节部7，绝缘击穿以放电周期周期性地发生。根据该结构，通过利用时间调节部7改变放电周期的长度以改变放电装置10A的放电特性，能够对放电装置10A中的自由基等的产生量以及放电装置10A中生成的成分的详细内容等进行调节。

另外，如本实施方式的那样，优选的是，电压施加电路2具有绝缘变压器220，使向绝缘变压器220的初级侧输入的输入电压Vin上升，对与绝缘变压器220的次级侧电连接的负载4施加施加电压。在该情况下，时间调节部7优选被设置在绝缘变压器220的初级侧。根据该结构，在绝缘变压器220的次级侧不需要用于调节放电周期的长度的高压电容器等，能够实现构成电压施加装置1A的电路元件的小型化。但是，该结构并不是电压施加装置1A所必须的结构，时间调节部7也可以被设置在绝缘变压器220的次级侧。

另外，如本实施方式的那样，优选的是，电压施加装置1A还具备用于接受用户的操作的操作部8，时间调节部7构成为根据用户对操作部8的操作来调节放电周期的长度。根据该结构，用户能够手动调节放电周期的长度，因此能够根据放电装置10A的用途和状况来自由地改变放电特性。但是，该结构并不是电压施加装置1A所必须的结构，也可以适当地省略操作部8。

以下，列举实施方式2的变形例。

电阻R91不限于可变电阻，也可以是具备多个电阻和开关并通过开关来切换这些多个电阻的连接关系的结构。同样地，电容器C31以及电容器C4～C6中的每个电容器不限于可变容量电容器，也可以是具备多个电容器和开关并通过开关来切断这些多个电容器的连接关系的结构。

另外，时间调节部7不限于通过改变电路常数来改变放电周期的结构，例如也可以使用微计算机来改变放电周期。也就是说，在控制电路3具备微计算机的情况下，例如通过改变从微计算机输出的PWM(Pulse WidthModulation：脉宽调制)信号的占空比来实现时间调节部7的功能。

实施方式2中所说明的结构(包含变形例)能够与实施方式1(包含变形例)中所说明的结构适当地组合来应用。

(实施方式3)

如图8所示，本实施方式所涉及的电压施加装置1B和放电装置10B在时间调节部7构成为自动地调节放电周期的长度这一点与实施方式2所涉及的电压施加装置1A和放电装置10A不同。以下，对与实施方式2相同的结构标注相同的附图标记，并适当地省略说明。

在本实施方式中，时间调节部7构成为根据传感器9的输出来调节放电周期的长度。传感器9是检测放电电极41的周围的状态的传感器。传感器9例如检测放电电极41的周围的温度、湿度、臭气指数、照度以及人的存在/不存在等与放电电极41的周围的环境(状态)有关的信息。在本实施方式中，对电压施加装置1B的构成要素中包含传感器9的情况进行说明，但传感器9也可以不包含在电压施加装置1B的构成要素中。

具体地说，时间调节部7作为与传感器9连接的微计算机71的一个功能来实现。即，电压施加装置1B具备微计算机71。该微计算机71构成为，作为用于获取传感器9的输出(以下也称为“传感器输出”)并根据传感器输出来调节放电周期的长度的时间调节部7C而进行动作。

以下，列举几个具体例来对由时间调节部7C进行的放电周期的调节动作进行说明。

作为第一个例子，在放电电极41的周围的湿度为规定值以上的情况下，时间调节部7C将放电周期设为比默认值短的放电周期T2(参照图7A)，使每单位时间内的自由基和臭氧的产生量增加。由此，例如在湿度高、容易发臭的环境下，放电装置10B能够通过增加自由基的生成量来有效地进行消臭(除臭)。

作为第二个例子，在放电电极41的周围的湿度为规定值以上的情况下，时间调节部7C将放电周期设为比默认值长的放电周期T3(参照图7B)。由此，例如在湿度高、容易发臭的环境下，能够改变放电装置10B中生成的成分(自由基和臭氧等)来有效地进行消臭(除臭)。

作为第三个例子，在放电电极41的周围有人存在的情况下，时间调节部7C将放电周期设为比默认值短的放电周期T2(参照图7A)，使每单位时间内的自由基和臭氧的产生量增加。由此，例如在放电装置10B附近没有人的期间，能够抑制自由基的生成量，从而能够抑制放电装置10B的电力消耗。

如以上所说明的那样，在本实施方式所涉及的电压施加装置1B中，时间调节部7构成为，根据对放电电极41的周围的状态进行检测的传感器9的输出来自动地调节放电周期的长度。根据该结构，电压施加装置1B能够根据放电电极41的周围的状态来自动地实现最佳的放电特性。

实施方式3中所说明的结构能够与实施方式1(包含变形例)或实施方式2(包含变形例)中所说明的结构适当地组合来应用。

电压施加装置和放电装置能够应用于冰箱、洗衣机、干燥器、空气调节器、电风扇、空气净化器、加湿器、美颜仪、汽车等多种用途。

Claims (8)

1.一种电压施加装置，具备：

电压施加电路，其通过向包含放电电极的负载施加电压，来使所述放电电极发生放电；以及

控制电路，其基于由所述电压施加电路的输出电流和输出电压中的至少一方构成的监视对象来控制所述电压施加电路，

其中，所述控制电路以交替地重复第一模式和第二模式的方式控制所述电压施加电路，

所述第一模式是使所述电压随着时间经过而上升以从电晕放电发展至绝缘击穿来产生放电电流的模式，

所述第二模式是使所述电压下降以针对所述电压施加电路将所述负载设为过负载状态来切断所述放电电流的模式，

所述控制电路构成为，

如果所述监视对象的大小小于阈值，则所述控制电路使所述电压施加电路以所述第一模式进行动作，当所述监视对象的大小变为所述阈值以上时，所述控制电路使所述电压施加电路以所述第二模式进行动作。

2.根据权利要求1所述的电压施加装置，其特征在于，

还具备时间调节部，该时间调节部用于调节放电周期的长度，

所述绝缘击穿以所述放电周期周期性地发生。

3.根据权利要求2所述的电压施加装置，其特征在于，

所述电压施加电路构成为，具有绝缘变压器，使向所述绝缘变压器的初级侧输入的输入电压上升，来对与所述绝缘变压器的次级侧电连接的所述负载施加所述电压，

所述时间调节部设置在所述绝缘变压器的初级侧。

4.根据权利要求2所述的电压施加装置，其特征在于，

还具备操作部，该操作部用于接受用户的操作，

所述时间调节部构成为，根据所述用户对所述操作部的操作，来调节所述放电周期的长度。

5.根据权利要求2所述的电压施加装置，其特征在于，

所述时间调节部构成为，根据对所述放电电极的周围的状态进行检测的传感器的输出，来自动地调节所述放电周期的长度。

6.一种放电装置，具备：

根据权利要求1所述的电压施加装置；以及

所述放电电极。

7.根据权利要求6所述的放电装置，其特征在于，

还具备液体供给部，该液体供给部用于向所述放电电极供给液体，

通过所述放电，所述液体被静电雾化。

8.根据权利要求6所述的放电装置，其特征在于，

还具备对向电极，该对向电极以与所述放电电极隔着间隙相向的方式配置，

所述放电装置构成为，通过在所述放电电极与所述对向电极之间施加所述电压，来在所述放电电极与所述对向电极之间间歇地发生所述绝缘击穿。

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