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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gepulsten Wechselstromionisator, der an einer Entladungselektrode, die gemeinsam von einer positiven Seite und einer negativen Seite genutzt wird, abwechselnd positive Ionen und negative Ionen generiert, um statische Aufladung von einem geladenen Körper zu entfernen (den geladenen Körper zu neutralisieren).
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Stand der Technik
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Ein bekannter gepulster Wechselstromionisator, der an einer Entladungselektrode, die gemeinsam von einer positiven Seite und einer negativen Seite genutzt wird, abwechselnd positive Ionen und negative Ionen generiert, um statische Aufladung von einem geladenen Körper zu entfernen, ist beispielsweise in dem
japanischen Patent Nummer 5 508 302 beschrieben. Dieser bekannte Ionisator hat eine Schaltung zur Generierung einer Hochspannung, wie sie in
3 gezeigt ist. Diese hochspannungsgenerierende Schaltung weist einen positivseitigen Transformator
32a, dessen Primärseite über einen Schalter
31a mit einer Wechselstromquelle
30a verbunden ist, und einen negativseitigen Transformator
32b, dessen Primärseite über einen Schalter
31b mit einer Wechselstromquelle
30b verbunden ist. Der positivseitige Transformator
32a und der negativseitige Transformator
32b sind abwechselnd mit der Wechselstromquelle
30a beziehungsweise der Wechselstromquelle
30b verbunden. Die Schaltung zur Generierung einer Hochspannung umfasst außerdem eine positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung
33a, welche mit der Sekundärseite des positivseitigen Transformators
32a verbunden ist, eine negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung
33b, welche mit der Sekundärseite des negativseitigen Transformators
32b verbunden ist, und eine Entladungselektrode, welche mit der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung
33a und der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung
33b verbunden ist und damit von beiden genutzt wird. Die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung
33a und die negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung
33b werden über den Transformator
32a beziehungsweise den Transformator
32b abwechselnd mit der Wechselstromquelle
30a und der Wechselstromquelle
30b verbunden, sodass die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung
33a und die negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung
33b abwechselnd eine positive Hochspannung beziehungsweise eine negative Hochspannung generieren. Die generierte positive Hochspannung und die generierte negative Hochspannung werden abwechselnd an die Entladungselektrode
34 ausgegeben, wodurch abwechselnd positive und negative Ionen von der Entladungselektrode
34 freigesetzt werden.
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Die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 33a und die negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung 33b sind jeweils durch eine Cockcroft-Walton-Schaltung gebildet, die eine Mehrzahl von Kondensatoren C und eine Mehrzahl von Dioden D umfasst.
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Ähnliche hochspannungsgenerierende Schaltungen sind auch in dem
japanischen Patent Nummer 4 687 716 beschrieben.
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Bei dem oben genannten Ionisator werden ein Ausgangsanschluss 35 an der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 33b und ein Eingangsanschluss 36 an der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 33a miteinander über eine Verbindungsleitung 37 verbunden, sodass dann, wenn die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 33a und die negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung 33b miteinander verbunden sind, ein Ausgang (Output) der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 33b ein Referenzpotential der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 33a erreicht. In diesem Fall sind ein Erdungsanschluss 38 an dem positivseitigen Transformator 32a und der Eingangsanschluss 36 voneinander isoliert, da sie nicht miteinander verbunden sind. Da der Erdungsanschluss 38 und der Eingangsanschluss 36 auf diese Weise voneinander isoliert sind, besteht der Vorteil, dass die Widerstandsspannung des positivseitigen Transformators 32a verringert werden kann.
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Wenn der Erdungsanschluss 38 und der Eingangsanschluss 36 voneinander isoliert sind, fließen aber Wechselströme I1 und I2, die durch eine Sekundärspannung des positivseitigen Transformators 32 generiert werden, während der Verstärkung durch die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 33a sowohl in die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 33a als auch die negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung 33b (vgl. 3), sodass ihre Fließwege verlängert werden. Dies ist problematisch, da die Effizienz der Erzeugung der positiven Hochspannung verringert wird und dadurch die positive Hochspannung, die auf die Entladungselektrode 34 aufgebracht wird, sinkt.
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Der Wechselstrom I1 ist ein Strom zu der Zeit, wenn die Spannung an der Sekundärseite des Transformators 32a in der Zeichnung aufwärts (nach oben) aufgebracht wird. Der Wechselstrom I2 ist ein Strom zu der Zeit, wenn die Spannung an der Sekundärseite des Transformators 32b in der Zeichnung abwärts (nach unten) aufgebracht wird.
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Die Cockcroft-Walton-Schaltung ist eine Schaltung, in welcher eine Gleichrichtung durch die Dioden D und eine Glättung durch die Kondensatoren C miteinander kombiniert werden, um eine verstärkte Gleichstromhochspannung auszugeben. Da in dieser Schaltung die Kondensatoren C während der Glättung ein Laden und Entladen wiederholen, wird eine Wechselstromkomponente auf die Gleichstromhochspannung Vo, die von den Hochspannungsausgangsschaltungen 33a und 33b ausgegeben wird, überlagert, sodass die Gleichstromhochspannung Vo eine Wellenform aufweist, wie es in 4 gezeigt ist. Die Welligkeit der Spannung wird durch Vp angegeben. Das Symbol Vt in der Zeichnung bezeichnet die Sekundärspannung der Transformatoren 32a und 32b.
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Wenn eine negative Hochspannung, die von dem Ausgangsanschluss 35 der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 33b in den Eingangsanschluss 36 der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 33a eintritt, durch die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 33a hindurch tritt, wird dementsprechend während des Betriebs der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 33b die wellenförmige Spannung Vp durch die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 33a verstärkt. Hierdurch tritt eine andere Spannung auf, indem eine negative Hochspannung, die zu der Entladungselektrode 34 ausgegeben wird, verringert wird. Die negative Hochspannung wird bei jeder Verbindungsstufe in der Cockcroft-Walton-Schaltung verringert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem gepulsten Wechselstromionisator die Effizienz, mit welcher eine positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung eine positive Hochspannung generiert, zu verbessern, ohne die Widerstandsspannung eines positivseitigen Transformators zu erhöhen, wobei ein Abfall der Ausgabe einer negativen Hochspannung an eine Entladungselektrode durch Verringerung einer Wellenspannung (Brummspannung), die an einem Ausgangsanschluss in einer negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung generiert wird, verhindert werden soll.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Ionisator zur Lösung der obigen Aufgabe einen positivseitigen Transformator und einen negativseitigen Transformator, die jeweils eine Primärseite und eine Sekundärseite haben, wobei die Primärseiten des positivseitigen Transformators und des negativseitigen Transformators abwechselnd mit ihren zugeordneten Wechselstromquellen durch einen Schaltmechanismus verbunden werden, und außerdem einen Erdungsanschluss und einen Stromzufuhranschluss an der Sekundärseite; eine positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung, die einen ersten Eingangsanschluss, einen zweiten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangsanschluss aufweist, wobei der erste Eingangsanschluss mit dem Erdungsanschluss an dem positivseitigen Transformator verbunden ist, wobei der zweite Eingangsanschluss mit dem Stromzufuhranschluss des positivseitigen Transformators verbunden ist, wobei von dem ersten Ausgangsanschluss eine positive Gleichstromhochspannung ausgegeben wird; eine negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung, die einen dritten Eingangsanschluss, einen vierten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangsanschluss aufweist, wobei der dritte Eingangsanschluss mit dem Erdungsanschluss des negativseitigen Transformators verbunden ist, wobei der vierte Eingangsanschluss mit dem Stromzufuhranschluss des negativseitigen Transformators verbunden ist, wobei von dem zweiten Ausgangsanschluss eine negative Gleichstromhochspannung ausgegeben wird; eine Entladungselektrode, welche mit dem ersten Ausgangsanschluss in der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung verbunden ist; einen Wellenspannungsdämpfungskondensator, welcher den Erdungsanschluss des positivseitigen Transformators mit dem ersten Eingangsanschluss der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung verbindet; und eine Verbindungsleitung, welche den zweiten Ausgangsanschluss der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung mit dem ersten Eingangsanschluss der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung verbindet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind der erste Ausgangsanschluss und der erste Eingangsanschluss der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung vorzugsweise miteinander über einen ersten Widerstand verbunden, und der zweite Ausgangsanschluss und der dritte Eingangsanschluss der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung sind miteinander vorzugsweise über einen zweiten Widerstand verbunden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung und die negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung jeweils eine Cockcroft-Walton-Schaltung mit Dioden und Kondensatoren auf.
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Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Erdungsanschluss des positiven Transformators und der erste Eingangsanschluss der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung miteinander über einen Kondensator zur Dämpfung einer wellenförmigen Spannung verbunden sind, ist es möglich, die Effizienz, mit welcher die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung eine positive Hochspannung generiert, zu verbessern ohne die Widerstandsspannung des positivseitigen Transformators zu erhöhen, und gleichzeitig einen Abfall der Ausgabe (Output) einer negativen Hochspannung an die Entladungselektrode durch Verringerung einer wellenförmigen Spannung, die an dem Ausgangsanschluss der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung generiert wird, zu verhindern.
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Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Schaltung gemäß einer ersten Ausführungsform eines Ionisators gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist ein schematisches Diagramm, das einen Wellenspannungsdämpfungseffekt durch einen Dämpfungskondensator illustriert.
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3 zeigt einen bekannten Ionisator.
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4 ist ein schematisches Diagramm, das einen Wellenspannungsausgang von einem Ausgangsanschluss einer Hochspannungsausgangsschaltung des bekannten Ionisators zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine Schaltung gemäß einer ersten Ausführungsform eines gepulsten Wechselstromionisators gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Ionisator umfasst einen positivseitigen Hochspannungsgenerator 1, einen negativseitigen Hochspannungsgenerator 2 und eine Entladungselektrode 3, welche mit dem positivseitigen Hochspannungsgenerator 1 und dem negativseitigen Hochspannungsgenerator 2 verbunden und somit von beiden gemeinsam genutzt wird. Der positivseitige Hochspannungsgenerator 1 und der negativseitige Hochspannungsgenerator 2 werden durch einen Schaltmechanismus 4 abwechselnd mit Wechselstromzufuhrquellen 5 und 6 verbunden, sodass die Hochspannungsgeneratoren 1 und 2 abwechselnd eine positive Hochspannung und eine negative Hochspannung generieren. Die generierte positive Hochspannung und negative Hochspannung werden abwechselnd an die Entladungselektrode 3 ausgegeben, sodass die Entladungselektrode 3 abwechselnd positive und negative Ionen generiert und abgibt.
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Der positivseitige Hochspannungsgenerator 1 umfasst einen positivseitigen Transformator 8 mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, eine erste Wechselstromzufuhrquelle 5, welche über einen ersten Schalter 4a mit der Primärseite des positivseitigen Transformators 8 verbunden ist, und eine positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 10, welche mit einem Erdungsanschluss 8a und einem Stromzufuhranschluss 8b verbunden ist. Der Erdungsanschluss 8a und der Stromzufuhranschluss 8b sind an der Sekundärseite des positivseitigen Transformators 8 vorgesehen.
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Die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 10 weist eine Cockcroft-Walton-Schaltung mit vier Dioden D1 bis D4 und vier Kondensatoren C1 bis C4 auf, die zweistufige Verbindungen bilden. Die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 10 umfasst einen ersten Eingangsanschluss 13, einen zweiten Eingangsanschluss 14 und einen ersten Ausgangsanschluss 15. Der erste Eingangsanschluss 13 ist über einen Wellenspannungsdämpfungskondensator (nachfolgend als der Dämpfungskondensator bezeichnet) 16 mit dem Erdungsanschluss 8a des positivseitigen Transformators 8 verbunden. Der zweite Eingangsanschluss 14 ist mit dem Stromzufuhranschluss 8b des positivseitigen Transformators 8 verbunden. Die Entladungselektrode 3 ist mit dem ersten Ausgangsanschluss 15 verbunden. Der erste Ausgangsanschluss 15 und der erste Eingangsanschluss 13 sind miteinander über einen ersten Widerstand R1 verbunden.
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Von den vier Dioden D1 bis D4 sind zwei Dioden D1 und D3 zwischen einer Erdungsleitung L1, die mit dem Erdungsanschluss 8a, der geerdet ist, verbunden ist, und einer Stromzufuhrleitung L2, die mit dem Stromzufuhranschluss 8b, der nicht geerdet ist, verbunden ist, angeschlossen. Die Erdungsleitung L1 und die Stromzufuhrleitung L2 sind in dem positivseitigen Transformator 8 enthalten, sodass die Dioden D1 und D3 in der Vorwärtsrichtung relativ zu einem von der Erdungsleitung L1 zu der Stromzufuhrleitung L2 fließenden Strom angeordnet sind. Umgekehrt sind die verbleibenden beiden Dioden D2 und D4 so angeschlossen, dass sie in der Vorwärtsrichtung relativ zu einem von der Stromzufuhrleitung L2 zu der Erdungsleitung L1 fließenden Strom angeordnet sind. Von den vier Kondensatoren C1 bis C4 sind zwei Kondensatoren C1 und C3 in Reihe an die Stromzufuhrleitung L2 angeschlossen. Die verbleibenden beiden Kondensatoren C2 und C4 sind in Reihe an die Erdungsleitung L1 angeschlossen.
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Der negativseitige Hochspannungsgenerator 2 umfasst einen negativseitigen Transformator 9 mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, eine zweite Wechselstromzufuhrquelle 6, welche mit der Primärseite des negativseitigen Transformators 9 über einen zweiten Schalter 4b verbunden ist, und eine negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung 11, welche mit einem Erdungsanschluss 9a und einem Stromzufuhranschluss 9b verbunden ist. Der Erdungsanschluss 9a und der Stromzufuhranschluss 9b sind an der Sekundärseite des negativseitigen Transformators 9 vorgesehen.
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Die negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung 11 weist eine Cockcroft-Walton-Schaltung mit vier Dioden D5 bis D8 und vier Kondensatoren C5 bis C8 auf, die zweistufige Verbindungen bilden. Die negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung 11 weist einen dritten Eingangsanschluss 20, einen vierten Eingangsanschluss 21 und einen zweiten Ausgangsanschluss 22 auf. Der dritte Eingangsanschluss 20 ist mit dem Erdungsanschluss 9a des negativseitigen Transformators 9 verbunden. Der vierte Eingangsanschluss 21 ist mit dem Stromzufuhranschluss 9b des negativseitigen Transformators 9 verbunden. Der zweite Ausgangsanschluss 22 ist mit dem ersten Eingangsanschluss 13 der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 10 über eine Verbindungsleitung 23 verbunden. Der zweite Ausgangsanschluss 22 und der dritte Eingangsanschluss 20 sind miteinander über einen zweiten Widerstand R2 verbunden.
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Von den vier Dioden D5 bis D8 sind die beiden Dioden D5 und D7 zwischen einer Erdungsleitung L3, die mit dem Erdungsanschluss 9a verbunden ist, und einer Stromzufuhrleitung L4, die mit dem Stromzufuhranschluss 9b verbunden ist, angeschlossen. Die Erdungsleitung L3 und die Stromzufuhrleitung L4 sind in dem negativseitigen Transformator 9 enthalten, sodass die Dioden D5 und D7 relativ zu einem von der Stromzufuhrleitung L4 zu der Erdungsleitung L3 fließenden Strom in Vorwärtsrichtung angeordnet sind. Umgekehrt sind die verbleibenden zwei Dioden D6 und D8 so angeschlossen, dass sie relativ zu einem von der Erdungsleitung L3 zu der Stromzufuhrleitung L4 fließenden Strom in der Vorwärtsrichtung angeordnet sind. Von den vier Kondensatoren C5 bis C8 sind die beiden Kondensatoren C5 und C7 in Reihe an die Stromzufuhrleitung L4 angeschlossen. Die verbleibenden beiden Kondensatoren C6 und C8 sind in Reihe an die Erdungsleitung L3 angeschlossen.
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Obwohl bei dieser Ausführungsform die Dioden D1 bis D8 und die Kondensatoren C1 bis C8 der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 10 und der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 11 in zwei Stufen angeschlossen sind, können sie auch in drei oder mehr Stufen angeschlossen sein.
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Der erste Schalter 4a und der zweite Schalter 4b bilden den Schaltmechanismus 4 zusammen mit der Steuerschaltung 4c. Wenn die Steuerschaltung 4c abwechselnd den ersten Schalter 4a und den zweiten Schalter 4b öffnet und schließt, werden der positivseitige Transformator 8 und der negativseitige Transformator 9 abwechselnd mit den Wechselstromzufuhrquellen 5 beziehungsweise 6 verbunden.
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Wenn bei dem Ionisator mit dem oben beschriebenen Aufbau die Steuerschaltung 4c des Schaltungsmechanismus 4 den ersten Schalter 4a schließt und den zweiten Schalter 4b öffnet, wird die Primärseite des positivseitigen Transformators 8 mit der Wechselstromzufuhrquelle 5 verbunden und eine Wechselstromsekundärspannung, die an der Sekundärseite des positivseitigen Transformators 8 generiert wird, wird durch den Stromzufuhranschluss 8b und den Erdungsanschluss 8a auf die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 10 aufgegeben.
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Daher werden bei der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 10 jedes Mal, wenn die Polarität der Sekundärspannung umgekehrt wird, die Dioden D1 bis D4 sequentiell in einen leitenden Zustand gebracht, wodurch sie die Kondensatoren C1 bis C4 nacheinander aufladen. Schließlich wird eine positive Gleichstromhochspannung, die gleichgerichtet, geglättet und verstärkt wurde, von dem ersten Ausgangsanschluss 15 ausgegeben. Diese positive Hochspannung wird auf die Entladungselektrode 3 aufgebracht und bewirkt, dass von der Entladungselektrode 3 positive Ionen abgegeben werden.
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Hierbei sind Strömungswege, durch welche Wechselströme I1 und I2, welche durch die Sekundärspannung des positivseitigen Transformators 8 generiert werden, fließen, auf die Innenseite der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 10 beschränkt, wie es in 1 gezeigt ist. Diese Strömungswege sind sehr kurz im Vergleich zu dem bekannten Ionisator gemäß 3. Dementsprechend wird die Effizienz der Generierung einer positiven Hochspannung im Vergleich zu dem bekannten Ionisator gemäß 3 verbessert.
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Der Wechselstrom I1 ist ein Strom, der fließt, wenn die Spannung an der Sekundärseite des positivseitigen Transformators 8 in der Zeichnung nach oben aufgebracht wird. Der Wechselstrom I2 ist ein Strom, der fließt, wenn die Spannung auf der Sekundärseite des positivseitigen Transformators 8 in der Zeichnung nach unten aufgebracht wird.
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Der Ionisator gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher gemäß 1 den Dämpfungskondensator 16 aufweist, und ein Ionisator, der zum Vergleich verwendet wird und einen Schaltungsaufbau aufweist, bei welchem der Dämpfungskondensator 16 entfernt wurde und der Erdungsanschluss 8a und der erste Eingangsanschluss 13 voneinander isoliert sind (vgl. 3), wurden in Experimenten eingesetzt, die unter Bedingungen durchgeführt werden, bei denen die Zahl der Verbindungsstufen in der Cockcroft-Walton-Schaltung in jedem Ionisator gleich 4 ist, die Kapazität jedes Kondensators in der Schaltung 100 pF beträgt, die Kapazität des Dämpfungskondensators 16 68 pF beträgt und die Eingangsspannung des positivseitigen Transformators 8 gleich 8 Volt ist. Bei dem Ionisator gemäß der vorliegenden Erfindung war die positive Hochspannung, die auf die Entladungselektrode 8 aufgebracht wurde, 6,0 Kilovolt (kV). Bei dem zum Vergleich eingesetzten Ionisator war dagegen die auf die Entladungselektrode 3 aufgebrachte positive Hochspannung gleich 5,8 kV. Es hat sich herausgestellt, dass bei Einsatz des Dämpfungskondensators 16 die Ausgangsspannung um 200 Volt (V) erhöht wird.
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Wenn der erste Schalter 4a geöffnet wird, werden die Ladungen, die in den Kondensatoren C1 bis C4 in der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 10 gespeichert sind, durch den ersten Widerstand R1 abgeführt.
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Wenn als nächstes die Steuerschaltung 4c in dem Schaltmechanismus 4 den zweiten Schalter 4b schließt und den ersten Schalter 4a öffnet, so wird die Primärseite des negativseitigen Transformators 9 mit der Wechselstromzufuhrquelle 6 verbunden und eine Wechselstromsekundärspannung, die an der Sekundärseite des negativseitigen Transformators 9 generiert wird, wird durch den Stromzufuhranschluss 9b und den Erdungsanschluss 9a auf die negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung 11 aufgebracht.
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Jedes Mal, wenn die Polarität der Sekundärspannung umgekehrt wird, werden daher bei der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 11 die Dioden D5 bis D8 sequentiell in einen leitenden Zustand gebracht, wodurch sie die Kondensatoren C5 bis C8 nacheinander aufladen. Schließlich wird eine negative Gleichstromhochspannung, die gleichgerichtet, geglättet und verstärkt wurde, von dem zweiten Ausgangsanschluss 22 ausgegeben. Diese negative Hochspannung wird durch die Verbindungsleitung 23 dem ersten Eingangsanschluss 13 der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 10 zugeführt und dann auf die Entladungselektrode 3 aufgebracht, wodurch von der Entladungselektrode 3 negative Ionen freigesetzt werden.
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Zu dieser Zeit wird eine Wechselstromkomponente einer negativen Gleichstromhochspannung Vo überlagert, die von der Hochspannungsausgangsschaltung 11 ausgegeben wird, sodass die negative Gleichstromhochspannung Vo eine Wellenform hat, wie sie in 2 gezeigt ist. Wenn aber der Dämpfungskondensator 16 nicht vorgesehen wird, wird ein Teil der Wellenform so geändert, wie es durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Die wellenförmige Spannung zu dieser Zeit ist Vp1.
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Da aber das Dämpfungskondensator 16 zwischen dem Erdungsanschluss 8a des positivseitigen Transformators 8 und dem ersten Eingangsanschluss 13 der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 10 angeschlossen ist, wird die negative Hochspannung Vo mit der Wellenform geglättet, wie es durch die durchgezogene Linie in 2 angedeutet ist. Die wellenförmige Spannung wird zu dieser Zeit gedämpft auf Vp2.
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Das bedeutet, dass das Vorsehen des Dämpfungskondensators 16 den gleichen Effekt hat wie wenn der Dämpfungskondensator 16 zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss 22 und dem dritten Eingangsanschluss 20 parallel zu den Kondensatoren C5 und C6 angeschlossen wird, wie es durch eine gestrichelte Linie in 1 angedeutet ist. Dementsprechend wird die Kapazität entlang der Erdungsleitung L3 durch den Dämpfungskondensator 16 und die Kondensatoren C5 und C6 erhöht. Wenn die Kapazität auf diese Weise erhöht wird, wird eine Entladungszeit während des Glättungsvorgangs verlängert und die wellenförmige Spannung der negativen Hochspannung an dem zweiten Ausgangsanschluss 22 wird verringert.
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Wenn die negative Hochspannung durch die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 10 hindurchtritt, wird hierdurch ein Verhältnis, um welches die wellenförmige Spannung durch die positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung 10 verstärkt wird, verringert. Dies verhindert einen Abfall der Ausgabe (Output) der auf die Entladungselektrode 3 aufgebrachten negativen Hochspannung.
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Das Symbol Vt in 2 bezeichnet die Sekundärspannung des Transformators 9.
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Die negative Gleichstromhochspannung, die von dem zweiten Ausgangsanschluss 22 in der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 11 dem ersten Eingangsanschluss 13 der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 10 zugeführt wird, wird durch den Dämpfungskondensator 16 abgeschnitten und daher dem Erdungsanschluss 8a des positivseitigen Transformators 8 nicht zugeführt. Dies vermeidet die Notwendigkeit, dass der positivseitige Transformator 8 einer hohen Spannung widerstehen muss.
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Der Ionisator gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher den in 1 gezeigten Dämpfungskondensator 16 aufweist, und ein zu Vergleichszwecken eingesetzter Ionisator, der einen Schaltungsaufbau hat, bei welchem der Dämpfungskondensator 16 entfernt wurde und der Erdungsanschluss 8a und der erste Eingangsanschluss 13 voneinander isoliert sind (vgl. 3), wurden dazu verwendet, die negative Hochspannung, die auf die Entladungselektrode 3 aufgebracht wurde, zu messen. Dies geschah unter Bedingungen, bei welchen die Zahl der Verbindungsstufen in der Cockcroft-Walton-Schaltung in jedem Ionisator gleich 4 ist, die Kapazität jedes Kondensators in der Schaltung 100 pF beträgt, die Kapazität des Dämpfungskondensators 16 68 pF beträgt und die Eingangsspannung des positivseitigen Transformators 8 gleich 8 Volt ist. Die negative Hochspannung in dem Ionisator gemäß der vorliegenden Erfindung betrug –5,7 kV, während die negative Hochspannung in dem Ionisator, der zu Vergleichszwecken eingesetzt wurde, –5,4 kV betrug. Hieraus ergab sich, dass dadurch, dass die wellenförmige Spannung durch den Dämpfungskondensator 16 gedämpft wurde, ein Abfall der auf die Entladungselektrode 3 aufgebrachten negativen Hochspannung stark verringert werden konnte.
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Wenn der zweite Schalter 4b geöffnet wird, werden die Ladungen, die in den Kondensatoren C5 bis C8 der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 11 gespeichert sind, über den zweiten Widerstand R2 abgegeben.
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Wie oben im Detail beschrieben wurde, sind bei dieser Ausführungsform der Erdungsanschluss 8a des positivseitigen Transformators 8 und der erste Eingangsanschluss 13 der positivseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 10 miteinander durch den Dämpfungskondensator 16 verbunden. Dies hat den Vorteil, dass während des Betriebs des positivseitigen Hochspannungsgenerators 1 ein Pfad, durch welchen ein Wechselstrom, der durch die Sekundärspannung des positivseitigen Transformators 8 generiert wird, fließt, verkürzt wird. Dadurch wird die Effizienz der Generierung einer positiven Hochspannung verbessert. Während des Betriebs des negativseitigen Hochspannungsgenerators 6 wird die wellenförmige Spannung, welche der negativen Hochspannung, die von dem zweiten Ausgangsanschluss 22 der negativseitigen Hochspannungsausgangsschaltung 11 ausgegeben wird, überlagert wird, durch den Dämpfungskondensator 16 geglättet und dadurch gedämpft. Ein Abfall der Ausgabe (Output) der auf die Entladungselektrode 3 aufgebrachten negativen Hochspannung wird dadurch verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 3
- Entladungselektrode
- 4
- Schaltmechanismus
- 5, 6
- Wechselstromzufuhrquelle
- 8
- positivseitiger Transformator
- 9
- negativseitiger Transformator
- 8a, 9a
- Erdungsanschluss
- 8b, 9b
- Stromzufuhranschluss
- 10
- positivseitige Hochspannungsausgangsschaltung
- 11
- negativseitige Hochspannungsausgangsschaltung
- 13
- erster Eingangsanschluss
- 14
- zweiter Eingangsanschluss
- 15
- erster Ausgangsanschluss
- 16
- Dämpfungskondensator
- 20
- dritter Eingangsanschluss
- 21
- vierter Eingangsanschluss
- 22
- zweiter Ausgangsanschluss
- 23
- Verbindungsleitung
- D1–D8
- Diode
- C1–C8
- Kondensator
- R1
- erster Widerstand
- R2
- zweiter Widerstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5508302 [0002]
- JP 4687716 [0004]
