TW202224777A - 放電裝置 - Google Patents
放電裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202224777A TW202224777A TW110142266A TW110142266A TW202224777A TW 202224777 A TW202224777 A TW 202224777A TW 110142266 A TW110142266 A TW 110142266A TW 110142266 A TW110142266 A TW 110142266A TW 202224777 A TW202224777 A TW 202224777A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- discharge
- end portion
- voltage
- discharge electrode
- electrode
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 99
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 14
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 13
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 12
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 6
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004332 deodorization Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L9/015—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using gaseous or vaporous substances, e.g. ozone
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L9/14—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using sprayed or atomised substances including air-liquid contact processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
- B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
- B05B5/057—Arrangements for discharging liquids or other fluent material without using a gun or nozzle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
- B05B5/08—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
Abstract
放電裝置具備放電電極(41)。放電電極(41)具有基端部及前端部(411)。前端部(411)對基端部朝一個方向延伸。在放電裝置中,藉由對放電電極(41)施加電壓,而以保持在放電電極(41)的液體(50)於前端部(411)形成泰勒錐(501)。前端部(411)的一部分(第2部分4112)進入泰勒錐(501)內。
Description
本揭示一般是有關於一種放電裝置,更詳細地說是有關於一種具備放電電極之放電裝置。
背景技術
在專利文獻1記載一種靜電霧化裝置(放電裝置),前述靜電霧化裝置生成含有自由基之水的微粒子(帶電微粒子水)。專利文獻1所記載之靜電霧化裝置具備放電極(放電電極)、對向電極、帕耳帖單元(液體供給部)。對向電極位於與放電極相向。帕耳帖單元對放電極供給水。
在專利文獻1記載之靜電霧化裝置中,藉由對放電極與對向電極之間施加高電壓來產生放電,將供給到放電極的水霧化,而產生含有自由基的帶電微粒子水。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2006-000826號公報
發明概要
在專利文獻1記載之靜電霧化裝置的領域中,期許謀求自由基之生成效率的提升。
本揭示的目的在於提供一種可謀求自由基之生成效率的提升之放電裝置。
本揭示的一個態樣之放電裝置具備放電電極。前述放電電極具有基端部及前端部。前述前端部對前述基端部而朝一個方向延伸。在前述放電裝置中,藉由對前述放電電極施加電壓,而以保持在前述放電電極的液體於前述前端部形成泰勒錐。前述前端部的一部分進入泰勒錐內。
依本揭示之一態樣之放電裝置,可謀求自由基之生成效率的提升。
(實施形態)
以下就本實施形態之放電裝置10,參考圖1~圖8來說明。
惟,以下說明之實施形態及變形例只不過是本揭示的一個例子,本發明並不限於下述之實施形態及變形例。即使是下述之實施形態及變形例以外,只要不脫離本揭示的技術性思想的範圍,可以因應設計等來做各種變更。
又,在下述的實施形態等當中說明之各圖皆是示意性的圖,各圖中之各構成要素之大小及厚度各個的比例並無限制,未必是反映實際的尺寸比。
(1)概要
首先,參考圖1來說明本實施形態之放電裝置10的概要。圖1是本實施形態之放電裝置10的方塊圖。
如圖1所示,本實施形態之放電裝置10具備電壓施加裝置1、負載4及液體供給部5。電壓施加裝置1是對負載4施加用於產生放電之電壓的裝置,具有電壓施加電路2及控制電路3。負載4具有放電電極41及對向電極42。也就是說,放電電極10具備有放電電極41。又,放電裝置10更具備對向電極42。對向電極42是以隔著間隙而與放電電極41相向的方式來配置的電極。負載4藉由對放電電極41與對向電極42之間施加電壓,而在放電電極41與對向電極42之間產生放電。液體供給部5具有對放電電極41供給液體50的功能。像這樣,本實施形態之放電裝置10將電壓施加電路2、控制電路3、液體供給部5、放電電極41、及對向電極42包含在構成要素中。惟,放電裝置10只要包含放電電極41,作為最低限度的構成要素即可,電壓施加裝置1、對向電極42及液體供給部5每一個也可不包含在放電裝置10的構成要素中。
本實施形態之放電裝置10,例如對放電電極41的表面附著液體50以此來讓液體50保持在放電電極41,於此狀態下,在放電電極41與對向電極42之間從電壓施加電路2施加電壓。藉此,在放電電極41與對向電極42之間產生放電,保持在放電電極41的液體50藉由放電而被靜電霧化。亦即,本實施形態之放電裝置10構成所謂的靜電霧化裝置。換言之,放電裝置10藉由放電電極41與對向電極42之間所產生的放電,將保持在放電電極41的液體50靜電霧化。在本揭示中,保持在放電電極41的液體50亦即成為靜電霧化的對象之液體50亦可只稱為「液體50」。
電壓施加電路2電連接於放電電極41及對向電極42。具體來說,對向電極42電連接於電壓施加電路2的正極(plus),放電電極41電連接於電壓施加電路2的負極(接地,ground)。電壓施加電路2對放電電極41與對向電極42之間施加電壓。藉此,在負載4上,於放電電極41與對向電極42之間產生放電。
圖2是放電裝置10所具備之負載4的立體圖。圖6是顯示放電裝置10所具備之放電電極41的前端形狀的示意圖。放電電極41具有基端部412(參考圖2)及前端部411(參考圖2)。前端部411對著基端部412而往一個方向延伸。一個方向,例如為放電電極41的長邊方向。又,放電電極41例如更具有軸部413,前述軸部413形成為和基端部412連續而形成一體,朝向前端部411延伸。前端部411的形狀,例如為包含圓錐部的形狀。在本實施形態之放電裝置10中,藉由對放電電極41施加電壓,以保持在放電電極41的液體50來於前端部411形成泰勒錐501(參考圖6)。泰勒錐501的形狀是沿著前端部411之上述圓錐部的圓錐狀。在本實施形態之放電裝置10中,放電電極41之前端部411的一部分(第2部分4112)會進入泰勒錐501內。
在本實施形態之放電裝置10中,藉由讓放電產生在放電電極41與對向電極42之間來生成自由基。自由基是成為以下的基礎,即,不僅除菌、脫臭、保濕、保鮮、病毒活性之鈍化,還在各種場合下都能展現出有用的效果。在此,在藉由放電生成自由基時,也會生成臭氧。在於放電電極41與對向電極42之間所產生的放電當中,可能有瞬時地較大之電流流動。因此,放電電極41與對向電極42之間的放電能量變大而放電空間擴大,因此會促進與大氣中的氧氣之反應,使臭氧的生成量增加。
又,在本實施形態之放電裝置10中,如上述,放電電極41之前端部411的一部分(第2部分4112)會進入泰勒錐501內。因此,能將形成泰勒錐501之液體50的體積縮小,結果能將液體50的共振頻率提高。藉此,能將放電電極41與對向電極42之間的放電能量縮小,結果,使放電空間變小。其結果,使放電空間變小,因此可以抑制與大氣中的氧氣之反應,抑制臭氧的生成量。另一方面,使放電電極41與對向電極42之間所產生的放電以高頻產生,藉此使藉由放電電極41與對向電極42之間的放電所造成的放電空間難以擴展,變成在放電電極41的附近產生,並能使關於以與水的反應所得到的自由基增加。亦即,依本實施形態之放電裝置10,能抑制臭氧的生成量,並且增加自由基的生成量,能謀求自由基的生成效率的提升。又,因為可以縮小放電能量,所以不僅臭氧,還可以抑制NO
x(例如日本環境基本法中的環境基準的對象物質-NO
2)的產生量。
(2)詳細說明
其次,參考圖1至圖6,詳細說明本實施形態之放電裝置10。圖3是顯示負載4,圖2的X1-X1線剖視圖。圖4是從下側觀看放電裝置10所具備的放電電極41之立體圖。圖5是顯示放電裝置10的一個例子的電路圖。圖6是同上的放電電極之前端形狀的示意圖。
(2.1)整體構成
如圖1所示,本實施形態之放電裝置10具備有電壓施加裝置1、負載4及液體供給部5。電壓施加裝置1具有電壓施加電路2及控制電路3。負載4具有放電電極41及對向電極42。液體供給部5對放電電極41供給液體50。在圖1中示意性地顯示放電電極41及對向電極42的形狀。
放電電極41為棒狀之電極。如圖2及圖3所示,在放電電極41之長邊方向的一端部具有前端部411,在長邊方向之另一端部(與前端部411相反之側的端部)具有基端部412。又,如圖4所示,放電電極41例如更具有軸部413,前述軸部413形成為和基端部412連續而成為一體,朝向前端部411延伸。前端部411對基端部412往一個方向(放電電極41的長邊方向)延伸。放電電極41為至少前端部411形成為前端窄細形狀的針狀電極。在此所謂的「前端窄細形狀」不限於前端尖銳的形狀,如圖6所示,還包括前端呈現圓滑的形狀。此外,針對前端部411的形狀,在「(2.3)前端部的形狀」的欄位來說明。
對向電極42配置成和放電電極41之前端部411相向。對向電極42例如為板狀,在中央部具有凹部421(參考圖3)。凹部421是將對向電極42的一部分往放電電極41側凹陷,藉此而形成為截頂圓錐狀。於凹部421的底壁4211的中央部,一體地形成有突台部423。突台部423是將凹部421的底壁4211的一部分往與放電電極41側相反之側突出,而形成為截頂圓錐狀。也就是說,凹部421的凹設方向(凹部421凹陷的方向)與突台部423的突出方向為相反方向。在突台部423的底壁4231的中央部形成有開口部4232。開口部4232朝底壁4231的厚度方向貫穿底壁4231。在此,以對向電極42的厚度方向(開口部4232的貫通方向)和放電電極41的長邊方向一致,且放電電極41的前端部411位於對向電極42的開口部4232的中心附近的方式,來決定對向電極42與放電電極41的位置關係。也就是說,在對向電極42與放電電極41之間至少藉由對向電極42的突台部423的開口部4232,而確保間隙(空間)。換言之,放電電極41配置成對著對向電極42隔著間隙而相向,且和對向電極42電性絕緣。
更詳而言之,放電電極41及對向電極42,舉一個例子來說,分別形成為圖2及圖3所示的形狀。亦即,對向電極42具備有支持部422及突台部423。放電電極41及對向電極42分別保持在具有電絕緣性之合成樹脂製的殼體40。支持部422為平板狀,形成有往放電電極41側凹陷成截頂圓錐狀的凹部421。於凹部421的底壁4211,一體地形成有往與放電電極41側相反之側突出成截頂圓錐狀的突台部423。在突台部423之底壁4231形成有開口成圓形狀之開口部4232。在這情形下,在形成在突台部423之底壁4231的開口部4232之開口端緣與放電電極41之前端部411之間產生放電。
如圖4所示,放電電極41的基端部412形成為圓板狀。基端部412具有第1面4121及第2面4122。第1面4121為基端部412之前端部411側的面。如圖4所示,軸部413形成為長條狀的圓柱狀,其第一端部(圖4中為下端部)配置在第1面4121之略中央部。又,在軸部413之第一端部的相反側之第二端部(圖4中,上端部)透過後述的縮頸部4113(參考圖6),而連接到前端部411。基端部412的第2面4122為與前端部411側相反之側的面。亦即,基端部412的第1面4121和第2面4122在放電電極41的長邊方向(一個方向)上互相相向。在基端部412的第2面4122,涵蓋第2面4122的全區域上形成有電流限制要素43。在此,在圖4中,為了容易區別電流限制要素43和後述的導通構件44,對電流限制要素43施行了點狀影線(dot hatching)。電流限制要素43以直接且電性的方式來連接到放電電極41中與對向電極42側相反之側的基端部412。更詳而言之,電流限制要素43以直接且電性的方式而連接到基端部412的第2面4122。電流限制要素43的形狀從放電電極41的長邊方向來看是圓形狀。電流限制要素43,例如為由碳氧化矽(SiCO)所構成之絕緣膜。電流限制要素43是對基端部412的第2面4122,例如藉由進行化學蒸鍍(CVD:Chemical Vapor Deposition)而形成。電流限制要素43為例如厚度4μm的薄膜。在本揭示中,「薄膜」意指厚度為10μm以下的薄膜。如圖5所示,電流限制要素43包含電阻元件431。亦即,在本實施形態中,絕緣膜不是將2個要素(在此,放電電極41與示於圖4後述之一對帕耳帖元件511)電性絕緣的膜,而是具有在2個要素之間作為電阻元件431的功能的膜。電流限制要素43的電阻值,宜為例如1MΩ以上且900MΩ以下。更佳的是,電流限制要素43的電阻值宜為10MΩ以上。電流限制要素43的電阻值,作為一例,為300MΩ。電流限制要素43如上述,包含具有作為電阻元件431的功能之絕緣膜。又,其中一個帕耳帖元件連接於接地,且連接到高電壓的電路。
在電流限制要素43的表面(與放電電極41的基端部412側相反之側的面)形成有導通構件44(參考圖4)。從放電電極41的長邊方向來看,導通構件44的形狀是其直徑比電流限制要素43小的圓形狀。導通構件44為例如薄膜。導通構件44具有讓後述的一對帕耳帖元件511導通的功能。在本實施型態之放電裝置10中,一對帕耳帖元件511是對導通構件44例如藉由焊料而以機械性且電性的方式而連接。於此,如上述,電流限制要素43為薄膜。因此即使電流限制要素43介於放電電極41與一對帕耳帖元件511之間,亦能維持藉由一對帕耳帖元件511所帶來之放電電極41的冷卻性能。
液體供給部5對放電電極41供給靜電霧化用之液體50。作為一例,液體供給部5是使用冷卻裝置51來實現,前述冷卻裝置51將放電電極41冷卻來讓放電電極41產生結露水。具體來說,作為一例,如圖3所示,冷卻裝置51具備有一對帕耳帖元件511及一對散熱板512。一對帕耳帖元件511被保持在一對散熱板512。冷卻裝置51藉由朝一對帕耳帖元件511的通電來將放電電極41冷卻。一對散熱板512藉由將一對散熱板512各自的一部分埋入殼體40,而保持在殼體40。一對散熱板512之中至少保持帕耳帖元件511的部位是從殼體40露出(參考圖3)。
如上述,一對帕耳帖元件511是對導通構件44例如藉由焊料而以機械性且電性的方式而連接。因此,一對帕耳帖元件511透過電流限制要素43而連接於放電電極41。又,一對帕耳帖元件511對於一對散熱板512是例如藉由焊料而以機械性且電性的方式來連接。對一對帕耳帖元件511的通電是透過一對散熱板512、導通構件44、電流限制要素43及放電電極41來進行。因此,構成液體供給部5之冷卻裝置51是透過基端部412而將放電電極41整體冷卻。藉此,讓空氣中的水分凝結,作為結露水而附著在放電電極41的表面。以結果來說,液體50被保持在放電電極41。亦即,液體供給部5是構成為將放電電極41冷卻,而在放電電極41的表面生成作為液體50的結露水。在該構成中,液體供給部5可利用空氣中的水分,對放電電極41供給液體50(結露水),因此就不需要對放電裝置10之液體的供給及補給。
如圖1所示,電壓施加電路2具有驅動電路21、及作為升壓電路B1而發揮功能之電壓產生電路22。驅動電路21是驅動電壓產生電路22的電路。電壓產生電路22是接受來自輸入部6的電力供給,而生成對負載4施加的電壓(施加電壓)的電路。輸入部6例如是產生數V~十幾V程度的直流電壓的電源電路。在本實施形態中,是把輸入部6以不包含在電壓施加裝置1的構成要素的方式來說明,但是輸入部6亦可包含在電壓施加裝置1的構成要素。在「(2.2)電路構成」欄中說明驅動電路21及電壓產生電路22(升壓電路B1)的具體的電路構成。
電壓施加電路2對負載4(放電電極41及對向電極42)電連接(參考圖5)。電壓施加電路2對負載4施加高電壓。在此,電壓施加電路2構成為以放電電極41作為負極(接地,ground),且以對向電極42作為正極(plus),在放電電極41與對向電極42之間施加高電壓。換言之,其成為在從電壓施加電路2來對負載4施加有高電壓的狀態下,在放電電極41與對向電極42之間會產生令對向電極42側設為高電壓且放電電極41側設為低電位之電位差。在此所謂的「高電壓」只要是被設定為能在放電電極41產生放電的電壓即可,作為一例,是峰值成為7.0kV程度的電壓。惟,從電壓施加電路2對負載4施加的高電壓不限於7.0kV程度,例如可以因應放電電極41及對向電極42的形狀,或者放電電極41與對向電極42間的距離等來適當地設定。
在此,在電壓施加電路2的動作模式包含有第1模式及第2模式之2種模式。第1模式是用於使施加電壓伴隨著時間經過而上升,導致絕緣破壞,開始放電,產生放電電流之模式。第2模式是用於為了使放電結束,而藉由控制電路3等來遮斷放電電流之模式。也就是說,電壓施加電路2作為動作模式,具有第1模式及第2模式。第1模式是用於使施加電壓伴隨著時間經過而上升,而產生放電電流之模式。第2模式是用於遮斷放電電流之模式。
控制電路3進行電壓施加電路2的控制。控制電路3在電壓施加裝置1被驅動之驅動期間當中,以使電壓施加電路2交替地重複第1模式及第2模式的方式來控制電壓施加電路2。在此,控制電路3以使從電壓施加電路2對負載4所施加的施加電壓(後述之變壓器電壓)的大小以驅動頻率週期性地變動的方式,藉由驅動頻率來進行第1模式與第2模式的切換。
藉此,使得作用在保持在放電電極41的液體50的電能的大小以驅動頻率週期性地變動,結果使保持在放電電極41的液體50以驅動頻率機械性地振動。在此,電壓產生電路22(升壓電路B1)以使施加電壓變動的頻率(驅動頻率)成為保持在放電電極41的液體50的共振頻率(固有頻率)以上的方式使施加電壓的大小變動。另,驅動頻率被設定愈接近液體50的共振頻率附近的值,伴隨著施加電壓的大小變動之液體50的機械性振動的振幅就愈大。
在本實施形態中,控制電路3根據監視對象來控制電壓施加電路2。在此所謂的「監視對象」是電壓施加電路2的輸出電流及輸出電壓之至少其中一者。
在此,如圖1及圖5所示,控制電路3具有電壓控制電路31及電流控制電路32。電壓控制電路31根據由電壓施加電路2的輸出電壓所形成之監視對象,來控制電壓施加電路2的驅動電路21。控制電路3對驅動電路21輸出控制訊號Si1,藉由控制訊號Si1來控制驅動電路21。電流控制電路32根據由電壓施加電路2的輸出電流所形成之監視對象,來控制電壓施加電路2的驅動電路21。亦即,在本實施形態中,控制電路3令電壓施加電路2的輸出電流及輸出電壓兩者作為監視對象,進行電壓施加電路2的控制。但是因為電壓施加電路2的輸出電壓(二次側電壓)與電壓施加電路2的一次側電壓之間具有相關關係,所以電壓控制電路31也可以從電壓施加電路2的一次側電壓間接地檢測電壓施加電路2的輸出電壓。同樣地,電壓施加電路2的輸出電流(二次側電流)與電壓施加電路2的輸入電流(一次側電流)之間具有相關關係,因此電流控制電路32也可以從電壓施加電路2的輸入電流間接地檢測電壓施加電路2的輸出電流。針對電壓控制電路31及電流控制電路32的具體的電路構成是在「(2.2)電路構成」欄來說明。
控制電路3是構成為:若監視對象的大小小於閾值時,使電壓施加電路2以第1模式動作,當監視對象的大小成為閾值以上時,使電壓施加電路2以第2模式動作。亦即,直至監視對象的大小到達閾值之前,電壓施加電路2都以第1模式動作,施加電壓會伴隨著時間的經過而上升。此時,在放電電極41中會成為因為絕緣的破壞,就開始電暈放電,而產生放電電流。當監視對象的大小到達閾值時,電壓施加電路2就以第2模式動作,施加電壓會降低。此時,會失去放電電極41與對向電極42之間的電位差,藉由控制電路3等放電電流會被遮斷。換言之,控制電路3等經由電壓施加電路2而檢測出負載4的放電,使施加電壓降低,而讓放電電流滅失(消失)。
藉此,在驅動期間中,電壓施加電路2以交替的方式重複第1模式與第2模式動作,施加電壓的大小以驅動頻率週期性地變動。結果在放電電極41中會間歇地重複放電。
進而詳細地說明,放電裝置10首先在保持在放電電極41的前端部411之液體50產生局部的電暈放電,但是在開始放電後立即轉為第2模式,在放電電極41與對向電極42之間間歇地生成放電。
圖7A是顯示本實施形態中的放電裝置10之放電形態(電壓波形Vx1及電流波形Ix1)的圖表。在圖7A中,令橫軸為時間軸,左側的縱軸表示電壓施加電路2的輸出電壓(施加電壓,即變壓器電壓),在右側的縱軸表示放電電流。施加電壓上升,在液體50的前端發生絕緣的破壞,藉由電暈放電,來產生微小放電。施加電壓在最大值V1,成為形成了放電的狀態,之後使電壓急速地降低,藉此放電停止。另,圖7B是顯示比較例之放電裝置的放電形態的圖表,其內容容後詳述。
如圖7A所示,施加電壓(變壓器電壓)的大小以放電週期T1而週期性地變動,將驅動頻率設為「f1」時,放電週期T1可以驅動頻率f1的倒數(1/f1)表示。另,在本實施形態中,例如,施加電壓(變壓器電壓)的大小在驅動期間在超過0V的範圍變動。在此,施加電壓的最小值V0比0V大,施加電壓的大小在最小值V0與最大值V1之間變動。施加電壓在各放電週期T1中相對於時間經過,以略線性的方式增加,再以略線性的方式減少。
在各放電週期T1中,控制電路3是若監視對象的大小小於閾值,也就是說,在直到施加電壓達到閾值(例如:圖7A的最大值V1),且輸出電流達到閾值(例如:圖7A的閾值I1)之前,使電壓施加電路2以第1模式動作。然後,在各放電週期T1中,控制電路3當監視對象的大小成為閾值以上時,也就是說,輸出電流成為閾値以上時,使電壓施加電路2以第2模式動作。
順帶一提,如上述,驅動頻率f1是被設定為保持在放電電極41的液體50的共振頻率fr1(固有振動數)以上。液體50的共振頻率fr1,例如取決於液體50的體積(量),藉由fr1=a×V^-0.5來表示。「V」是保持於放電電極41的液體50的體積。「a」是取決於保持於放電電極41的液體50的表面張力及黏度等之比例係數。因此,藉由減少保持於放電電極41的液體50的體積,會導致讓液體50的共振頻率fr1增加。
本實施形態之放電裝置10是在對放電電極41供給(保持)有液體50(結露水)的狀態下,從電壓施加電路2對負載4施加電壓。藉此,在負載4中,藉由放電電極41及對向電極42間的電位差,在放電電極41與對向電極42之間產生放電。此時,保持於放電電極41的液體50會藉由放電而被靜電霧化。其結果,在放電裝置10中,會生成含有自由基之奈米尺寸的帶電微粒子液。也就是說,放電裝置10構成所謂的帶電微粒子液生成裝置。所生成的帶電微粒子液是通過例如對向電極42的開口部4232,而朝放電裝置10的周圍放出。
(2.2)電路構成
其次,針對電壓施加裝置1之具體的電路構成,參照圖5來說明。圖5是概略地顯示放電裝置10之電路構成之一例的電路圖。另,在圖5中,省略了輸入部6的圖示。
電壓施加電路2是如上述地具有驅動電路21及電壓產生電路22。在圖5的例子中,電壓施加電路2是絕緣型的DC/DC(直流/直流)轉換器。電壓施加電路2具有升壓電路B1,前述升壓電路B1會將來自輸入部6的輸入電壓Vin(例如13.8V)升壓,並將升壓後的電壓作為輸出電壓而輸出。在此,電壓產生電路22作為升壓電路B1而發揮功能。升壓電路B1的輸出電壓是作為施加電壓而被施加於負載4(放電電極41及對向電極42)。即,電壓施加電路2對負載4施加電壓,藉此使放電電極41產生放電。
電壓產生電路22(升壓電路B1)具有絕緣變壓器220(升壓變壓器),前述絕緣變壓器220具備一次繞組221、二次繞組222及輔助繞組223。一次繞組221及輔助繞組223對二次繞組222形成電絕緣,且是磁性地耦合。在二次繞組222的一端電連接有對向電極42。也就是說,升壓電路B1包含升壓變壓器(絕緣變壓器220),前述升壓變壓器將輸入到一次側(一次繞組221側)的輸入電壓Vin升壓,且從與負載4電連接的二次側(二次繞組222側)來施加輸出電壓。
在此,升壓電路B1是構成為可以藉由液體50的共振頻率以上的頻率而將輸出電壓週期性地變動。尤其在本實施形態中,升壓變壓器(絕緣變壓器220)的二次側(二次繞組222側)之電感的值是設定為能夠以液體50的共振頻率以上的頻率來使輸出電壓變動的大小。
在此所謂的「二次側的電感」是二次側(二次繞組222側)的有效電感,對二次繞組222側的自感L乘上偶合係數k(0~1)。二次側的電感的值可藉由調整磁芯的磁導率、二次繞組222的圈數、長度、或截面積等來設定。
在本實施形態中,升壓變壓器(絕緣變壓器220)之二次側的電感的值為900mH以下。具體來說,二次側的電感的值,作為下限值,為50mH以上且900mH以下。較佳的是500mH以下,更佳的是100mH以下。
像這樣來設定電感的值,藉此就算在液體50的共振頻率比較高的情形下(例如1.5kHz以上),升壓電路B1仍能夠以可追隨其共振頻率的方式來以共振頻率以上的驅動頻率使輸出電壓變動。
驅動電路21具有電晶體Q1,其構成為藉由電晶體Q1的切換動作,而向絕緣變壓器220的一次繞組221供給電力。驅動電路21除了電晶體Q1外,還具有電晶體Q2、電晶體Q3及電阻器R1~R5。電晶體Q1、Q2、Q3,作為一例,由npn型的雙極性電晶體所構成。
電晶體Q1的集極連接於一次繞組221,電晶體Q1的射極透過電阻器R1而連接於接地。從輸入部6而向一次繞組221、電晶體Q1及電阻器R1的串聯電路施加輸入電壓Vin。電晶體Q1的基極透過電阻器R2而連接於控制電源Vcc。控制電源Vcc對驅動電路21施加控制電壓(例如5.1V)。
電晶體Q2、Q3的集極連接於電晶體Q1的基極。電晶體Q2、Q3的射極連接於接地。電晶體Q2的基極透過電阻器R3而連接於電晶體Q1的射極。電晶體Q1的基極透過電阻器R4、R5的並聯電路而連接於輔助繞組223的一端。輔助繞組223的另一端連接於接地。在電晶體Q3的基極,連接有控制電路3(電壓控制電路31及電流控制電路32),從控制電路3輸入控制訊號Si1。
藉由上述構成,電壓施加電路2構成一種自激式的轉換器。亦即,電晶體Q1開啟(on),電流流向絕緣變壓器220的一次繞組221,而使電阻器R1的兩端電壓上升,電晶體Q2會開啟。藉此,因為電晶體Q1的基極透過電晶體Q2而連接於接地,所以電晶體Q1會關閉。電晶體Q1一關閉,流經一次繞組221的電流會被遮斷,電阻器R1的兩端電壓降低,電晶體Q2會關閉。藉此,在絕緣變壓器220的二次繞組222感應起高電壓,作為電壓施加電路2的輸出電壓,而施加在負載4。此時,藉由在二次繞組222所產生的感應電壓,在輔助繞組223也感應起電壓,使電晶體Q1的基極與射極間的電壓上升,電晶體Q1開啟。電壓施加電路2藉由重複上述動作,而將輸入電壓Vin升壓,且對負載4施加輸出電壓。
如圖5所示,控制電路3具有電壓控制電路31及電流控制電路32。
電壓控制電路31具有二極體D1、電阻器R6、電容器C1、及齊納二極體ZD1。二極體D1的陽極連接於輔助繞組223與電阻器R4、R5之連接點。二極體D1的陰極透過電阻器R6而連接於電容器C1的一端。電容器C1的另一端連接於接地。進而,在電容器C1的一端(與電阻器R6之連接點)連接有齊納二極體ZD1的陰極。齊納二極體ZD1的陽極作為電壓控制電路31的輸出端,而連接於電晶體Q3的基極。
依據上述構成,藉由電壓控制電路31監視輔助繞組223的感應電壓,來間接地監視成為監視對象的電壓施加電路2之輸出電壓(二次繞組222之感應電壓)。也就是說,在電壓施加電路2之輸出電壓小於閾值(最大值V1)之期間,電壓控制電路31的齊納二極體ZD1是關閉的。另一方面,若電壓施加電路2之輸出電壓成為閾值(最大值V1)以上時,電壓控制電路31的齊納二極體ZD1則開啟。此時,控制訊號Si1超過控制閾值,電壓會施加在電晶體Q3的基極與射極間,使電晶體Q3開啟。依此,電晶體Q1的基極電流經由電晶體Q3而流向接地,因此電晶體Q1的集極電流會減少。因此,電壓控制電路31若電壓施加電路2的輸出電壓為閾值(最大值V1)以上時,使電壓施加電路2的驅動電路21的切換能量減少。
電流控制電路32具有運算放大器OP1、基準電壓生成部321、電阻器R7~R11、及電容器C2、C3。電容器C2的一端透過電阻器R7而連接於控制電源Vcc。電容器C2的另一端則連接於接地。控制電源Vcc對電阻器R7及電容器C2的串聯電路施加控制電壓(例如5.1V)。電阻器R7與電容器C2之連接點(電容器C2的一端)透過電阻器R8而連接於運算放大器OP1的反相輸入端子。又,在電阻器R7與電容器C2之連接點(電容器C2的一端)連接有與絕緣變壓器220之二次繞組222中的對向電極42相反之側的端部(另一端部)。換言之,控制電源Vcc經由電阻器R7及二次繞組222而連接於對向電極42。在運算放大器OP1的非反相輸入端子連接有基準電壓生成部321,從基準電壓生成部321輸入基準電壓。在運算放大器OP1的反相輸入端子與輸出端子之間,連接有電阻器R9及電容器C3的串聯電路。在運算放大器OP1的輸出端子連接有電阻器R10的一端。電阻器R10的另一端透過電阻器R11而連接於接地。電阻器R10與電阻器R11之連接點(電阻器R10的另一端)作為電流控制電路32的輸出端,而連接於電晶體Q3的基極。
依據上述構成,藉由電流控制電路32監視二次繞組222的感應電流,來監視成為監視對象之電壓施加電路2之輸出電流(二次繞組222的感應電壓)。也就是說,電壓施加電路2的輸出電流小於閾值之期間,電流控制電路32的運算放大器OP1的輸出為L位準(Low Level)。電壓施加電路2的輸出電流成為閾值以上時,電流控制電路32的運算放大器OP1的輸出成為H位準(High Level)。此時,控制訊號Si1超過控制閾值,電壓會施加在電晶體Q3的基極與射極之間,電晶體Q3開啟(on)。藉此,電晶體Q1的基極電流經由電晶體Q3而流向接地,因此電晶體Q1的集極電流會減少。因此,電流控制電路32若電壓施加電路2的輸出電流為閾值以上時,使從電壓施加電路2的驅動電路21投入到電壓產生電路22之能量減少。
(2.3)前端部的形狀
其次,針對放電電極41的前端部411的形狀,參考圖6來說明。在圖6中,為了容易區別前端部411與形成在前端部411的泰勒錐501,對於泰特錐501施行了點狀影線。
放電電極41的前端部411的形狀,如圖6所示,為例如包含圓錐部的形狀。前端部411之中與對向電極42對向之部分的形狀(在此,圓錐狀的前端的形狀),例如為R(圓角)形狀。亦即,與前端部411中的基端部412側相反之側之部分的形狀為R形狀。
前端部411具有第1部分4111及第2部分4112。第1部分4111是在前端部411中比第2部分4112更接近基端部412的部分,且為圓柱狀。第2部分4112是在前端部411中比第1部分4111離基端部412更遠的部分,且為圓錐狀。簡言之,前端部411具有相當於圓柱部的第1部分4111、及相當於圓錐部的第2部分4112。
第1部分4111及第2部分4112在放電電極41的長邊方向上自基端部412側起,按第1部分4111、第2部分4112的順序排列。另,第2部分4112的形狀,如圖6所示,呈略圓錐狀為佳,但不限於此。第2部分4112的形狀亦可如朝對向電極42成為凸之曲面形狀,具體來說,亦可構成為半球狀,或者吊鐘狀(鈴鐺狀)等。又,在本實施形態之前端部411中,是構成為將第2部分4112(圓錐部)和與此不同形狀之第1部分4111(圓柱部)組合的形狀。前端部411亦可為例如省略了第1部分4111,整體上僅由單一形狀的部位(例如圓錐部)所構成。
又,在本實施形態中,作為一例,在前端部411與軸部413之間設有縮頸部4113。亦即,前端部411與軸部413藉由縮頸部4113連接。縮頸部4113形成為其直徑從前端部411的端緣4114起愈接近軸部413愈小之錐形狀。藉由設有縮頸部4113,能抑制軸部413側所產生之剩餘的結露水與前端部411側的結露水(泰勒錐)造成合流的情形。另,為了得到同樣的合流抑制的效果,在前端部411與軸部413之間,替代縮頸部4113,亦可設有突出部,前述突出部以比前端部411及軸部413兩者更往徑方向突出的方式具有較大的直徑。又,替代錐形狀的縮頸部4113,亦可在前端部411與軸部413之間設置段差部。
包含圓錐部之前端部411的最大直徑等於第1部分4111的最大直徑D11(以下將前端部411的最大直徑亦稱為「最大直徑D11」)。前端部411的最大直徑D11宜為例如0.35mm以上,且1.5mm以下。前端部411的最大直徑D11,作為一例,是0.710mm。第2部分4112的頂角θ1,作為一例,為47.580°。又,前端部411的全長(放電電極41的長邊方向中之前端部411的長度尺寸)L1,作為一例,為0.830mm。在此,作為一例,前端部411的全長L1,如圖6所示,設定為令第1部分4111的最大直徑D11設為直徑之略圓柱部分中之基端部412側的端緣4114起到第2部分4112的前端之長度。另,在省略第1部分4111的情況下,前端部411的全長L1成為第2部分4112的長度。
在此,前端部411的最大直徑D11為1.5mm的情況下,前端部411的全長L1相對於前端部411的最大直徑D11之比率為1.6。又,在前端部411的最大直徑D11為0.35mm的情況下,前端部411的全長L1相對於前端部411的最大徑D11之比率為1.0。亦即,在本實施形態之放電裝置10中,一個方向(放電電極41的長邊方向)中之前端部411的全長L1相對於前端部411的最大直徑D11之比率(以下亦稱為「第1比率」)是1.0以上且1.6以下。換言之,一個方向中之前端部411的全長L1為前端部411的最大直徑D11以上的長度。例如,在前端部411的最大直徑D11為0.710mm,前端部411的全長L1為0.830mm的情況下,第1比率為1.169。依此,若第1比率為1.0以上且1.6以下時,能將形成泰勒錐501之液體50的體積縮小,結果能將液體50的共振頻率提高。藉此,能將放電電極41與對向電極42之間的放電能量縮小,結果,使放電空間變小,因此可以抑制與大氣中的氧氣之反應,抑制臭氧的生成量。另一方面,藉使放電電極41與對向電極42之間所產生的放電在高頻下產生,而使藉由放電電極41與對向電極42之間的放電所造成的放電空間難以擴展,變成在放電電極41的附近產生,並使關於以與水的反應所得到的自由基增加。亦即,依據本實施形態之放電裝置10,就能抑制臭氧的生成量,並且增加自由基的生成量,能謀求自由基的生成效率的提升。
順帶一提,藉由在放電電極41與對向電極42之間施加電壓,以保持在放電電極41的液體50在放電電極41的前端部411形成泰勒錐501。泰勒錐501的形狀,如圖6所示,是沿著放電電極41之前端部411的圓錐部的圓錐狀。放電電極41的前端部411之中第2部分4112會進入泰勒錐501內。亦即,在本實施形態之放電裝置10中,藉由第2部分4112而構成了進入泰勒錐501內之前端部411的一部分。
又,如上述,為了提高形成泰勒錐501之液體50的共振頻率,放電電極41之前端部411的第2部分4112之體積相對於泰勒錐501之體積之比率(以下亦稱為「第2比率」)宜為0.6以上且0.95以下。作為一例,在泰勒錐501的體積為0.0917mm
3,第2部分4112的體積為0.0650mm
3的情況下,第2比率為0.71。例如,在不具有上述形狀的情況下,形成泰勒錐501之液體50的體積為0.23μL,此時,液體50的共振頻率為1kHz。對此,在具有上述形狀之本實施形態的形狀下,形成泰勒錐501之液體50的體積為0.076μL,此時,液體50的共振頻率成為3kHz。像這樣,將形成泰勒錐501的液體50的體積縮小,藉此就能將液體50的共振頻率提高。
在本實施形態之放電裝置10中,如上述,放電電極41的前端部411之中第2部分4112進入泰勒錐501內。在這情形下,泰勒錐501的外周緣502宜位於第1位置與第2位置之間。泰勒錐501的外周緣502是在泰勒錐501之中在放電電極41與對向電極42排列的方向上離對向電極42最遠的部分。在圖6的例子中,泰勒錐501的外周緣502的形狀,從放電電極41的長邊方向來看呈圓環狀。第1位置是從前端部411的前端起算的距離為前端部411的全長L1的0.62倍的位置。第2位置是前端部411的前端起算的距離為前端部411的全長L1的1.00倍的位置。例如,如上述,前端部411的全長L1是0.830mm時,泰勒錐501的外周緣502位於前端部411的前端起算的距離為0.515mm的位置(第1位置)與0.830mm的位置(第2位置)之間。
(2.4)放電次數的改善
以下,針對本實施形態之放電裝置10之放電次數的改善,參考圖7A及圖7B來說明。
如上述說明,對負載4的施加電壓,亦即以驅動頻率(放電頻率)來將輸出電壓(變壓器電壓)的大小變動,藉此使作用在保持在放電電極41的液體50的電能的大小以其驅動頻率週期性地變動。結果,液體50藉由驅動頻率而機械性地振動。接著,驅動頻率一被設定在液體50的共振頻率以上時,隨著施加電壓大小變動之液體50的機械性的振動之振幅就會變得比較大。液體50的振幅增加時,泰勒錐501(參考圖6)的前端部變成更尖銳(銳利的)的形狀,變得容易放電。
附帶一提,在放電裝置10中,在放電開始之後,在第2模式下將電壓降低,藉此可以將藉由電暈放電所產生的持續放電停止,且能停止容易產生臭氧的持續放電。藉由以高速重複進行該放電,也就是說提高驅動頻率,就能抑制臭氧的增加,並且產生大量的自由基。
在此,如上述說明,液體50的共振頻率取決於保持在放電電極41之液體50的體積。再者,放電電極41之前端部411的形狀如上述地設定,藉此得以減少保持在放電電極41之液體50的體積,實現液體50的共振頻率之增加。將保持在不具有上述形狀的放電電極之液體的共振頻率設為例如1kHz時,保持在具有上述形狀的放電電極41之液體50的共振頻率則成為1.5kHz以上(例如3kHz)。藉由追隨於已增加到1.5kHz以上的共振頻率,驅動頻率也提高到1.5kHz以上(例如共振頻率若為3kHz時,則為3kHz~5kHz),以結果來說,液體50之機械性振動的振幅會增加,放電效率會提升。
另一方面,為了使驅動頻率提高成可追隨於已增加到1.5kHz以上的共振頻率,有必要將第1模式下的變壓器電壓快速地升壓到閾值(最大值V1)。又,若處於以前述的電暈放電所產生的持續放電還繼續的狀態時,有無法形成新的霧化放電的可能性,有必要先將持續放電停止,再產生下一次的霧化放電。關於持續放電的停止,有必要使變壓器電壓降低,或者讓藉由變壓器電壓所形成之泰勒錐501的尖端緩和,且有必要提高變壓器電壓的下降速度。
在此,在本實施形態中,為了提高變壓器電壓的升降的速度,而將升壓變壓器(絕緣變壓器220)之二次側的電感的值設定在900mH以下。
圖7B是顯示比較例之放電裝置的放電形態(電壓波形Vx1與電流波形Ix1)的圖表。在圖7B中,也與圖7A同樣地將橫軸設為時間軸,在左側的縱軸表示電壓施加電路的輸出電壓(施加電壓,亦即變壓器電壓),在右側的縱軸表示放電電流。在圖7B所示的變壓器電壓的最大值V2(閾值)是設定為和圖7A所示的變壓器電壓之最大值V1(閾值)相同,但也可以和最大值V1不同。又,在圖7B所示之放電電流的閾值I2是設定為和圖7A所示之放電電流的閾值I1相同,但也可以和閾值I1不同。圖7A與圖7B的橫軸之時間尺度相同。
在比較例之放電裝置中,是將升壓變壓器的二次側之電感的值設定為例如3000mH,不過採用了上述之放電電極41之前端部411的形狀,謀求了液體50的共振頻率的增加。原本是希望追隨於已增加的共振頻率,驅動頻率也提高,但是在被設定在3000mH的比較例中,升壓到最大值V2的時間慢,又降壓到最小值V0的時間也慢,驅動頻率f2是1kHz程度。結果,比較例中的放電週期T2比放電週期T1還長。
另一方面,在被設定在900mH以下的本實施形態之放電裝置10中,與比較例之放電裝置相比,升壓到最大值V1的時間快,又降壓到最小值V0的時間也快。在圖示例中,放電週期T1是放電週期T2的大約一半。也就是說,在預定期間內之放電裝置10的放電次數是比較例的放電裝置的大約2倍。
如此一來,二次側的電感的值被設定為900mH以下之本實施形態的升壓變壓器(絕緣變壓器220)是成為可以液體50的共振頻率以上的頻率來將輸出電壓週期地變動之構成。因此,放電裝置10的放電次數會增加,結果能謀求自由基之生成效率的提升。
尤其在放電裝置10中,藉由縮短放電週期T1,雖然1次量的放電所得到的放電能量比比較例之放電裝置小,但是使放電次數增加,藉此能謀求自由基之產生量的提升及臭氧之產生量的抑制。進而,藉由抑制1次量的放電所得到的放電能量,也能抑制取決於放電能量的增加而增加的NO
2的產生量。
(2.5)動作
若是像圖5例示的電路構成時,放電裝置10藉由控制電路3如下動作,會在放電電極41與對向電極42之間產生已抑制能量的放電。
亦即,控制電路3在直到產生絕緣破壞的期間中,將電壓施加電路2的輸出電壓作為監視對象,使作為監視對象之輸出電壓成為閾值(例如圖7A的最大值V1)以上時,以電壓控制電路31使驅動電路21的切換能量減少。另一方面,在發生絕緣破壞之後,控制電路3以電壓施加電路2的輸出電流作為監視對象,若監視對象之輸出電流成為閾值(例如圖7A的閾值I1)以上,以電流控制電路32使驅動電路21的切換動作停止。藉此,在將變壓器電壓降低,且對電壓施加電路2令負載4成為過負載狀態而遮斷放電電流之第2模式下,使電壓施加電路2動作。也就是說,電壓施加電路2的動作模式會從第1模式切換到第2模式。
此時,電壓施加電路2之輸出電壓及輸出電流都一起降低,因此控制電路3會再開始驅動電路21之切換動作。藉此,在使施加電壓隨著時間的經過上升而引發放電的第1模式下,使電壓施加電路2動作。也就是說,電壓施加電路2的動作模式會從第2模式切換到第1模式。
藉由控制電路3重複上述之動作,而使電壓施加電路2以交替地重複第1模式與第2模式的方式來動作。結果在放電電極41中會使放電的ON與OFF切換。接著,本實施形態之電壓施加電路2能藉由液體50的共振頻率以上的驅動頻率來實現輸出電壓的變動。
(3)變形例
上述之實施形態只不過是本揭示之各式各樣的實施形態之其中一者。上述之實施形態若能達成本揭示的目的,就能因應設計等來做各種變更。以下列舉上述實施形態之變形例。以下說明的變形例能適當地組合來運用。
(3.1)變形例1
圖8是變形例1之放電裝置所具備的放電電極41的仰視圖。在上述的實施形態中,使一對帕耳帖元件511導通的導通構件44的形狀是從放電電極41的長邊方向來看呈圓形狀。但並不限於此,例如,亦可如圖8所示之導通構件44B,從放電電極41的長邊方向來看呈矩形狀。此時,導通構件44B的寬度尺寸(圖8之上下方向的尺寸)宜和各帕耳帖元件511的寬度尺寸(圖8之上下方向的尺寸)相同,但也可以比各帕耳帖元件511的寬度尺寸大。在此種情形下,導通構件44B宜為薄膜。進而,導通構件的形狀亦可為例如從放電電極41的長邊方向來看呈橢圓形狀。也就是說,導通構件只要是可將一對帕耳帖元件511導通的形狀時,哪種形狀都可以。
(3.2)變形例2
在上述的實施形態中,放電電極41之前端部411的最大直徑D11的最上限為0.71mm,但並不限於此。放電電極41之前端部411的最大直徑D11的上限值亦可為例如0.600mm。也就是說,放電電極41之前端部411的最大直徑D11亦可為例如0.600mm以下。又,放電電極41之前端部411的最大直徑D11例如宜為0.500mm以上。此時,能使形成泰勒錐501之液體50的體積成為更小,結果能將液體50的共振頻率更為提高。藉此,可以將放電電極41與對向電極42之間的放電能量更加減小。結果放電空間會更小,因此能抑制與大氣中的氧氣的反應,更能抑制臭氧的生成量。另一方面,使放電電極41與對向電極42之間的放電進而以高頻產生,藉此能使藉由與水的反應所得到的自由基更為增加。亦即,依據本實施形態之放電裝置10,更能抑制臭氧的生成量,並且使自由基的生成量更為增加,便能謀求自由基的生成效率之進一步的提升。在此種情形下,更佳的是,放電電極41之前端部411的最大直徑D11宜為0.550mm以下。亦即,放電電極41之前端部411的最大直徑D11為0.500mm以上,且0.550mm以下更佳。
(3.3)其他變形例
液體供給部5不限於將放電電極41冷卻而在放電電極41產生結露水之構成。液體供給部5亦可為例如使用毛細管現象或者泵等之供給機構,從儲槽來對放電電極41供給液體50之構成。進而,液體50不限於水(結露水),亦可為水以外的液體。
圖5只不過是放電裝置10的電路構成的一個例子,電壓施加裝置1之具體的電路構成可適當地變更。例如,電壓施加電路2不限於自激式之轉換器,亦可為他激式之轉換器。又,在電壓施加電路2中,電晶體Q1、Q2、Q3不限於雙極性電晶體,亦可為例如MOSFET(金氧半場效電晶體/Metal-Oxide- Semiconductor Field Effect Transistor)。進而,電壓產生電路22亦可在具有壓電元件之變壓器(變壓變壓器)實現。
電流限制要素43不限於電阻元件431,亦可包含電容元件。亦即,電流限制要素43只要包含電阻元件431及電容元件之至少一者即可。
電流限制要素43不限於由氧化碳化矽所構成的絕緣膜,亦可為例如鎳(Ni)之氧化膜(NiO)。此時,電流限制要素43例如在對放電電極41之基端部412的第2面4122塗布鎳漿之後,將所塗布的鎳漿燒結,藉此來形成鎳的氧化膜。又,電流限制要素43亦可為例如由類鑽碳(DLC:Diamond-like Carbon)所構成的絕緣膜。進而,電流限制要素43亦可為例如由氮化鋁(AlN)所構成的絕緣膜。又,電流限制要素43亦可為例如鈦(Ti)之氧化膜(TiO)。又,電流限制要素43亦可為例如藉由熱傳導性高的燒結材料所形成。又,電流限制要素43例如亦可將環氧樹脂(EP)作為黏合劑來將2片的銅(Cu)接著之黏合品,亦可將氧化鋁(AlO
3或者Al
2O
3)作為黏合劑來將2片的銅接著之黏合品。
在監視對象及閾值等之二值之間的比較當中,設定為「以上」的情形是包含二值相等的情形及二值之其中一值超過另一值的情形兩種。但不限於此,在此所說的「以上」亦可與只包含與二值之其中一者超過另一者的情形的「更大」相同意思。也就是說,是否包含二值相等的情形是可以根據閾值等之設定來任意地變更,因此「以上」或「更大」並沒有技術上的差異。同樣地在「小於」時亦可與「以下」相同意思。
亦可在對向電極42設有針形狀的突起部,並使用前導放電,前述前導放電是從電暈放電進展到強放電,間斷地產生絕緣破壞(全路破壞)。在這狀況下,複數個針狀部亦可以相等間隔配置在開口部4232的周方向上。各針狀部亦可從開口部4232的內周緣而朝開口部4232的中心突出。各針狀部亦可以愈接近其前端部,迄至放電電極41的長邊方向上之放電電極41的距離愈短的方式從開口部4232的內周緣斜向突出。各針狀部形成為如此的形狀,藉此便容易在各針狀部的前端部產生電場集中。其結果便容易在各針狀部的前端部與放電電極41的前端部411之間穩定地產生放電。
(態樣)
從以上說明的實施形態及變形例等,揭示有以下的態樣。
第1態樣之放電裝置(10)具備放電電極(41)。放電電極(41)具有基端部(412)及前端部(411)。前端部(411)對基端部(412)朝一個方向延伸。在放電裝置(10)中,藉由對放電電極(41)施加電壓,而以保持在放電電極(41)的液體(50),於前端部(411)形成有泰勒錐(501)。前端部(411)的一部分(4112)進入泰勒錐(501)內。
依本態樣,便能謀求自由基之生成效率之提升。
第2態樣之放電裝置(10)是於第1態樣中,進入前端部(411)的泰勒錐(501)內之一部分(4112)的體積相對於泰勒錐(501)的體積之比率為0.6以上,且0.95以下。
依本態樣,便能謀求自由基之生成效率之提升。
關於第3態樣之放電裝置(10),於第1態樣或第2態樣中,一個方向上之前端部(411)的全長(L1)為前端部(411)的最大直徑(D11)以上的長度。
第4態樣之放電裝置(10)是於第3態樣中,前端部(411)的全長(L1)相對於前端部(411)的最大直徑(D11)之比率為1.0以上,且1.6以下。
依本態樣,便能謀求自由基之生成效率之提升。
第5態樣之放電裝置(10)是於第1態樣~第4態樣任一態樣中,前端部(411)之與基端部(412)側相反之側的部分的形狀為R形狀。
第6態樣之放電裝置(10)是於第1態樣~第5態樣任一態樣中,前端部(411)的最大直徑(D11)為0.6mm以下。
依本態樣,便能謀求自由基之生成效率的提升。
第7態樣之放電裝置(10)是於第1態樣~第6態樣任一態樣中,泰勒錐(501)的外周緣(502)位於:一個方向上從前端部(411)的端緣(前端)起算的距離為前端部(411)的全長(L1)為0.62倍之位置,與為前端部(411)的全長(L1)之1.00倍之位置之間。
第8態樣之放電裝置(10)是於第1態樣~第7態樣任一態樣中,更具備對向電極(42)。對向電極(42)是與前述放電電極(41)相向。
依本態樣,藉由在放電電極(41)與對向電極(42)之間所產生的放電,而可謀求自由基之生成效率的提升。
第9態樣之放電裝置(10)是於第1態樣~第8態樣任一態樣中,更具備液體供給部(5)。液體供給部(5)對放電電極(41)供給液體(50)。
依本態樣,便能一面謀求自由基之生成效率的提升,且一面可藉由液體供給部(5)對放電電極(41)供給液體(50)。
關於第10態樣之放電裝置(10),於第1態樣~第9態樣任一態樣中,藉由放電而使液體(50)被靜電霧化。
依本態樣,便能一面謀求自由基之生成效率的提升,且一面生成含有自由基之帶電微粒子水。
第2態樣~第10態樣之構成對於放電裝置(10)並非必要的構成,可以適當省略。
1:電壓施加裝置
4:負載
10:放電裝置
5:液體供給部
2:電壓施加電路
21:驅動電路
22:電壓產生電路
220:絕緣變壓器
221:一次繞組
222:二次繞組
223:輔助繞組
3:控制電路
31:電壓控制電路
32:電流控制電路
321:基準電壓生成部
40:殼體
41:放電電極
411:前端部
4111:第1部分
4112:第2部分
4113:縮頸部
4114:端緣
412:基端部
4121:第1面
4122:第2面
413:軸部
42:對向電極
421:凹部
4211:底壁
422:支持部
423:突台部
4231:底壁
4232:開口部
43:電流限制要素
431:電阻元件
44、44B:導通構件
50:液體
501:泰勒錐
502:外周緣
51:冷卻裝置
511:帕耳帖元件
512:散熱板
6:輸入部
B1:升壓電路
C1~C3:電容器
D1:二極體
D11:最大直徑
f1、f2:驅動頻率
I1、I2:閾值
Ix1:電流波形
L1:全長
OP1: 運算放大器
Q1~Q3:電晶體
R1~R11:電阻器
Si1:控制訊號
T:時間
T1、T2:放電週期
V0:最小值
V1、V2:最大值
Vcc:控制電源
Vin:輸入電壓
Vx1:電壓波形
X1-X1:線
ZD1:齊納二極體
θ1:頂角
圖1是實施形態之放電裝置的方塊圖。
圖2是同上之放電裝置具備的負載之立體圖。
圖3是顯示同上之負載,圖2之X1-X1線剖視圖。
圖4是從下側觀看同上之放電裝置所具備的放電電極之立體圖。
圖5是顯示同上之放電裝置之一例的電路圖。
圖6是顯示同上之放電電極之前端形狀之示意圖。
圖7A是概略性地顯示同上之放電裝置的放電形態之圖表。
圖7B是概略性地顯示比較例之放電裝置的放電形態之圖表。
圖8是實施形態之變形例1之放電裝置所具備的放電電極之仰視圖。
41:放電電極
411:前端部
4111:第1部分
4112:第2部分
4113:縮頸部
4114:端緣
413:軸部
50:液體
501:泰勒錐
502:外周緣
D11:最大直徑
L1:全長
θ 1:頂角
Claims (10)
- 一種放電裝置,具備放電電極, 前述放電電極具有: 基端部;及 前端部,對前述基端部朝一個方向延伸, 藉由對前述放電電極施加電壓,而以保持在前述放電電極的液體,於前述前端部形成有泰勒錐, 前述前端部的一部分進入前述泰勒錐內。
- 如請求項1之放電裝置,其中前述前端部的前述一部分的體積相對於前述泰勒錐的體積之比率為0.6以上,且0.95以下。
- 如請求項1或2之放電裝置,其中前述一個方向上之前述前端部的全長為前述前端部的最大直徑以上的長度。
- 如請求項3之放電裝置,其中前述前端部的前述全長相對於前述前端部的前述最大直徑之比率為1.0以上,且1.6以下。
- 如請求項1至4中任一項之放電裝置,其中前述前端部之與前述基端部側相反之側的部分的形狀為R形狀。
- 如請求項1至5中任一項之放電裝置,其中前述前端部的最大直徑為0.6mm以下。
- 如請求項1至6中任一項之放電裝置,其中前述泰勒錐的外周緣位於前述一個方向上第1位置與第2位置之間,前述第1位置是從前述前端部的端緣起算的距離為前述前端部的全長之0.62倍的位置,前述第2位置是從前述前端部的端緣起算的距離為前述前端部的全長之1.00倍的位置。
- 如請求項1至7中任一項之放電裝置,其更具備與前述放電電極相向之對向電極。
- 如請求項1至8中任一項之放電裝置,其更具備對前述放電電極供給前述液體之液體供給部。
- 如請求項1至9中任一項之放電裝置,其中藉由前述放電而使前述液體被靜電霧化。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020202308A JP2022089698A (ja) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 放電装置 |
JP2020-202308 | 2020-12-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202224777A true TW202224777A (zh) | 2022-07-01 |
Family
ID=81855004
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW110142266A TW202224777A (zh) | 2020-12-04 | 2021-11-12 | 放電裝置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022089698A (zh) |
TW (1) | TW202224777A (zh) |
WO (1) | WO2022118686A1 (zh) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4329672B2 (ja) * | 2004-10-28 | 2009-09-09 | パナソニック電工株式会社 | 静電霧化装置 |
JP4449859B2 (ja) * | 2005-08-26 | 2010-04-14 | パナソニック電工株式会社 | 静電霧化装置 |
JP6709961B2 (ja) * | 2017-08-31 | 2020-06-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電圧印加装置、及び放電装置 |
JP7145424B2 (ja) * | 2018-08-29 | 2022-10-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 放電装置 |
-
2020
- 2020-12-04 JP JP2020202308A patent/JP2022089698A/ja active Pending
-
2021
- 2021-11-12 TW TW110142266A patent/TW202224777A/zh unknown
- 2021-11-19 WO PCT/JP2021/042677 patent/WO2022118686A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022118686A1 (ja) | 2022-06-09 |
JP2022089698A (ja) | 2022-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6709961B2 (ja) | 電圧印加装置、及び放電装置 | |
US11786922B2 (en) | Voltage application device and discharge device | |
EP3292915B1 (en) | Voltage application device and discharge device | |
TW202224777A (zh) | 放電裝置 | |
TW202226725A (zh) | 放電裝置 | |
TW202237274A (zh) | 放電裝置 | |
EP4379979A1 (en) | Discharge device | |
EP4379978A1 (en) | Discharge device | |
US20220344912A1 (en) | Electric discharge device and electrode device | |
WO2020044889A1 (ja) | 電圧印加装置及び放電装置 | |
JP2010011596A (ja) | 圧電トランスを用いた電源回路 |