TWI394337B - Ion generating device - Google Patents
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Description
本發明係關於一種藉由電暈放電來生成適合於中和帶電物體的靜電以除去靜電的正及負的空氣離子的離子產生裝置。
以往，眾所周知，在放電針與對向電極之間，從商用頻率(50或60Hz)的交流高壓電源來施加高電壓，然後使得從該放電針產生電暈放電，藉由該電暈放電而將空氣進行離子化的離子產生裝置(參照例如特開平8-288094號公報)。
根據這種離子產生裝置，藉由將交流電施加於放電針，而交替地生成帶正電的空氣離子和帶負電的空氣離子。而且，這種離子產生裝置，一般是作為藉由所生成的正負的空氣離子，來中和蓄積在帶電體上的電荷(靜電)，以除去帶電體上的靜電的除電裝置而被使用。
另外，在這種離子產生裝置中，考慮到人體等接觸到放電針時的短路電流，而藉由使放電針與交流高壓電源的高壓輸出線進行電容耦合，來抑制短路電流。這種場合，在該離子產生裝置上，在電暈放電的產生時(放電針的放電時)藉由放電針的耦合電容的阻抗，放電針相對於高壓輸出線而產生電壓下降。另外，利用商用頻率來產生電暈放電，就必須在放電針的針尖上施加4kV的電壓。由此
，在該離子產生裝置中，採用了將包括有根據放電針的耦合電容的阻抗所產生的電壓下降份的高電壓輸出到高壓輸出線上的交流高壓電源。
在此，前述放電針的耦合電容為了確保構造性的限制和短路電流的抑制效果，而不法形成較大的電容，在實際應用上至多被限定於10pF左右。由此，該電容耦合所引起的電壓下降份較大。例如，將耦合電容限定為10pF，將商用頻率設定為50Hz的場合時，前述電壓下降份大約達到1.6kV。而且，放電針的放電電流為3μA~10μA左右，前述的電壓下降份的值是當放電電流為5μA時的值。因此，為了補償該電壓下降份，在以往的離子產生裝置中，交流高壓電源使用了、作為升壓變壓器為能夠產生大約6~9kV的高壓而具有足夠線圈數的線圈變壓器。然而，由於線圈變壓器為較大型且又較重，因此會產生很難使離子產生裝置成為小型輕量化的問題。
另一方面，與線圈變壓器相比，採用小型輕量的壓電變壓器，替代商用頻率而使用數十kHz的高頻的交流高壓電源的離子產生裝置為眾所周知(參照例如特開2003-22897號公報)。該離子產生裝置的交流高壓電源，是藉由從高頻振盪回路而將數十kHz的高頻信號輸入予壓電變壓器的壓電元件，來產生高頻交流電壓的電源。使用這種高頻電源的離子產生裝置與使用商用頻率電源的相比，可以提升空氣離子的離子平衡(正離子的量與負離子的量的平衡)，而且同時又可以將為能從放電針的針尖產生電暈
放電所必要的電壓降低到大約1.8kV左右。
使用該壓電變壓器的高頻電源的輸出電壓，在壓電變壓器的特性上，至多大約為2~3kV，該輸出電壓是在使用其高頻電源而使之產生電暈放電的基楚上、接近於放電針所必要的電壓(約1.8V)的電壓。因此，為了確保放電針的電壓達到能夠產生電暈放電的電壓，就必須充分地將從高頻電源至放電針之間的電壓下降抑制於最小量。另外，由於壓電變壓器在一般情況下可輸出的電流較小(至多100μA左右)，因此不會使放電針與高壓輸出線電容耦合，而且還可以將短路電流限制在足夠小。
根據這樣，在使用高頻電源的以往的離子產生裝置中，將該高壓輸出線直接連結於放電針(使放電針電容耦合於高壓輸出線)，以使得在前述高頻電源的高壓輸出線與放電針之間不產生多餘的電壓下降。
然而，近年來，在精密的半導體裝置的生產線等中，對於儘可能地中和帶電體提出了進一步較高的要求。這種場合，使用高頻電源的離子產生裝置要比使用商用頻率的離子產生裝置有利。可是，在使用高頻電源的以往的離子產生裝置中，有很多時侯離子平衡是不穩定的，這樣也就有不能夠充分地達到要求。
本發明係有鑑於上述情況而完成的，目的在於，提供一種可以使裝置的構成小型化、輕量化，並可以提升正負的空氣離子的量的平衡及其穩定性的離子產生裝置。
本發明係為達到上述目的而完成的，並係對下面的離子產生裝置進行的改良，該離子產生裝置由至少一個放電針、與該放電針相對向的對向電極、以及在該放電針與對向電極之間施加高電壓的交流高壓電源構成，在放電針與對向電極之間藉由該交流高壓電源而施加高電壓時，產生電暈放電，生成正負的空氣離子。
為達到上述目的，本案發明者們進行了各種各樣的研討及實驗。其結果，本案發明者們得出了以下的結論，即在設置了具有壓電變壓器的高頻交流電源的離子產生裝置上，即使是使放電針電容耦合於高頻交流電源的高壓輸出線，也可以充分地減小從高頻交流電源的高壓輸出線至放電針的電壓下降，而可以使得從放電針良好地產生交流電暈放電，而且同時藉由其電容耦合，與以往的高頻式的離子產生裝置相比較，可以在使得正負的空氣離子的量相平衡中，還可以使得其平衡趨於穩定，從而可以提升離子平衡的結論。
因此，作為該交流高壓電源，在本發明中使用了具備有高頻振盪器與壓電變壓器並輸出高頻電壓的電源。而且，本發明的特徵還在於，在前述交流高壓電源的高壓輸出線與該放電針之間安設有絕緣物，從該放電針可以放電。
根據本發明，藉由在前述交流高壓電源的高壓輸出線與該放電針之間安設有絕緣物，而藉由該絕緣物，高壓輸出線與放電針電容耦合。另外，作為交流高壓電源而使用
了輸出高頻電壓，而且同時高壓輸出線與放電針又藉由絕緣物來電容耦合，這樣與使用商用頻率電壓的以往的離子產生裝置、或者直接連結高壓輸出線與該放電針的以往的高頻型的離子產生裝置相比，可以提升所生成的正負的空氣離子的量的平衡以及其平衡的穩定性，即可以提升離子平衡。這種場合，可以在將放電針與高壓輸出線之間的電容設定為根據其電容而變化的電壓下降成為足夠小的值之中，來提升離子平衡。另外，由於交流高壓電源是具備有高頻振盪器與壓電變壓器的高頻的高壓電源，因此，與具備有線圈變壓器的商用頻率的高壓電源相比，可以使得裝置小型輕量化。此外，由於使用了具備有壓電變壓器的交流高壓電源，因此，可以充分抑制放電針的短路電流。
在此，作為在前述放電針與交流高壓電源之間的絕緣物的安裝形態(耦合電容的構造形態)，可以例舉出如下2種形態。
其第1形態為，用作為前述絕緣物的絕緣罩筒來覆蓋前述交流高壓電源的高壓輸出線，在藉由該絕緣罩筒而絕緣於由導電體構成的集電環的狀態下而將用該絕緣罩筒覆蓋的高壓輸出線插裝於該集電環的環內，並使得插裝有該高壓輸出線的集電環的表面與前述放電針相導通。
根據該第1形態，藉由覆蓋高壓輸出線的絕緣罩筒以及將這些插入到內部的集電環，高壓輸出線與放電針進行電容耦合，因此，可以使得其電容耦合的構造變得簡易。
另外，第2形態為，使前述放電針導通於作為前述絕
緣物的板狀絕緣物的一面上所設置的第1導電體圖案，而且同時使前述高壓輸出線導通於在該板狀絕緣物的另一面上且與第1導電體圖案相對應的位置上所設置的第2導電體圖案。
在該第2形態中，形成有：將板狀絕緣物作為介質，而將其各面上所設置的各導電體圖案作為電極來進行作用的平行平板電容器，藉由該平行平板電容器，放電針與高壓輸出線進行電容耦合。這種場合，由於各導電體圖案可以藉由例如固定熔融在板狀絕緣物的面上的金屬構件、或者印刷在板狀絕緣物的面上的回路圖案(導電性的薄膜層的圖案)容易地形成，因此，可以使用回路基板等作為板狀絕緣物，從而可以以廉價以及簡單的構造來進行放電針與高壓輸出線的電容耦合。
這樣，在使用板狀絕緣構件的場合下，當前述放電針具備有多個時，前述第1板狀導電體圖案較好是：使各放電針分別導通的多個部分導電體、以藉由前述板狀絕緣物而相互絕緣且又與該多個放電針的配置相對應的圖案來配置在該板狀絕緣物的一面上而成者；前述第2板狀導電體圖案較好是由：經由該板狀絕緣物而分別與第1導電體圖案的各部分導電體相對向的多個部分導電體、以及使該多個部分導電體相互導通連接的部分導電體構成。
根據這樣，各放電針與高壓輸出線是在該放電針所對應的第1導電體圖案的部分導電體、與該部分導電體所相對向的第2導電體圖案的部分導電體之間的部分(板狀絕
緣物的部分)，而被進行電容耦合。這種場合，高壓輸出線僅藉由導通於第2導電體圖案的一部分，即與各放電針進行電容耦合。另外，不是針對於每個放電針來配備板狀絕緣物，而是使用1個板狀絕緣物，就可以進行每個放電針與高壓輸出線的電容耦合。所以，在具備有多個放電針的場合下，將各放電針設置成小型且簡單的構造，就可以將前述多個的放電針與高壓輸出線進行電容耦合。
在這種具備有多個的放電針與板狀絕緣物的場合下，放電針可按如下配置。即，前述多個的放電針是將其各自的基端部固定於該板狀絕緣物的第1導電體圖案的各部分導電體上，並以放射線狀的配置圖案而被從該板狀絕緣物延設於該板狀絕緣物的周圍。而且，前述對向電極藉由環狀的導體來構成，該導體是以具有與各放電針的軸心大致正交的方向的軸心的形式，而被配置在該多個放電針的周圍。
根據這樣地構成，由於針對於任何一放電針而言都可以使得對向電極與各放電針之間的電場均一，從而，可以抑制每個放電針的空氣離子的生成狀態的不均衡。另外，由於在從板狀絕緣物放射線狀地延設的多個放電針的周圍有對向電極，因此，在將這些放電針以及對向電極收裝於盒體中的場合下，必然是在其盒體的內部的中心部附近配置板狀絕緣物。由此，可以減小施加高壓的板狀絕緣物的第2導電體圖案或與之導通的高壓輸出線、與盒體之間的電容，從而可以使得第2導電體圖案或高壓輸出線、與盒
體之間的漏泄電流為較小。
另外，在以上所說明的本發明中，最好是：用絕緣物覆蓋前述對向電極的、與放電針相對向的表面。根據這樣地構成，由於與放電針相對向的對向電極是被絕緣物所覆蓋，因此，在放電針與對向電極之間，該絕緣物是作為連接於對向電極的電容而起作用。由此，可以抑制從放電針的前端附近朝向對向電極一側的空氣離子的量偏向於正負中的任何一方，從而可以進一步提升所放出的正負的空氣離子的離子平衡。
另外，特別是在具備有放射線狀地延設的多個放電針的場合下，作為前述環狀導體的對向電極最好是安裝在：將前述多個放電針及板狀絕緣物收裝於內部、並與該環狀導體同軸心地設置的筒狀絕緣物的外周面；在該筒狀絕緣物內較好具備有：在其軸心方向供給空氣的機構。
根據這種構成，藉由筒狀絕緣構件，在可以容易地構成覆蓋環狀的對向電極的絕緣物的同時，又可以針對對於任何一放電針而言使得各放電針與筒狀絕緣物之間的位置關係均衡。另外，這種場合，在筒狀絕緣物內所生成的空氣離子，藉由在該筒狀絕緣物內並於其軸心方向進行空氣供給，從而可以從筒狀絕緣物內送出。
依照第1圖至第4圖，說明本發明之第1實施形態。
請參閱第1圖，第1實施形態之離子產生裝置1，作
為其電路的構成包括有放電針2、與該放電針2相對向的對向電極3、高頻交流高壓電源4、以及電容器部5(電容部)。
在第1圖中，放電針2與對向電極3分別各例舉有2個，但只要至少各有1個即可。另外，放電針2的個數也可以與對向電極3的個數不相同，也可以設置1個對向電極3而與多個放電針2相對向。
高頻交流高壓電源4的輸出線(高壓輸出線)4a經由電容器部5而連接於放電針2。對向電極3連接於高頻交流高壓電源4的回線4b，該回線4b經由接地線6連接於地。故而，對向電極3也接地。
電容器部5可以不是作為電子器件而一體地形成的電容器元件，也可以是具有作為介質的絕緣物的構件(具有構造上所需的電容)。例如，可以根據單體的薄絕緣物、或連接金屬構件與絕緣構件的構造體、在絕緣構件的兩端分別連接有金屬構件而成的構造體等，來構成電容器部5。若再進一步通俗地說，只要電容器部5它是具有所需的電容而且可以連接輸出線4a及放電針2的構造即可。
高頻交流高壓電源4如第2圖所示，是由：藉由施加直流電壓而產生高頻交流電壓的振盪電路7、藉由由壓電陶瓷構成的壓電元件8而將所產生的高頻交流電壓進行升壓以得到高電壓的壓電變壓器9構成。振盪電路7連接於從商用電源11產生直流電壓的直流電源電路10，從該直流電源電路10來施加直流電壓。壓電變壓器9接收振盪
電路7的輸出，並藉由壓電元件8進行機械性的振動，產生高頻高電壓，且將其高頻高電壓從端子12輸出至輸出線4a。從壓電變壓器9輸出的高頻高電壓的頻率，在本實施形態中為10kHz~100kHz範圍內的高頻率。另外，在防止因壓電元件8的振動所引起的噪音的基楚上，從壓電變壓器9輸出的高頻高電壓的頻率最好是在20kHz以上為宜。
作為補充，伴隨提升從壓電變壓器9輸出的高頻高電壓的頻率，該高頻高電壓降低。而且，若使其頻率為100kHz，高頻高電壓的大小(振幅值)則接近於可產生電暈放電的極限的電壓(約1.8kV)。因此，在本實施形態中，將從壓電變壓器9輸出的高頻高電壓的頻率的上限設為100kHz。
由上述電路構成的離子產生裝置1，當在藉由高頻交流高壓電源4而將高頻高電壓施加於放電針2時，在放電針2與對向電極3之間形成電場，從放電針2產生電暈放電。從而可以生成正及負的空氣離子。
下面，作為具有第1圖所示電路構成的第1實施形態的離子產生裝置1的更加具體的一實施例，參閱第3圖及第4圖，對空氣噴嘴式離子產生裝置1a進行說明。
如第3圖及第4圖所示，空氣噴嘴式離子產生裝置1a具備有噴嘴主體14、對向電極3、以及電源殼體15，其中噴嘴主體14為圓筒形狀，並是由在內部設置有於軸方向貫通的空氣通道13的同時還埋設有1個放電針2的
絕緣物構成；該對向電極3圓周狀地設置在空氣通道13的退場門端緣部(噴嘴主體14的一端部)；該電源殼體15固定設置於噴嘴主體14的外側面部(第3圖及第4圖中的下側面部)，並內藏有高頻交流高壓電源4。
在噴嘴主體14的空氣通道13的入口螺裝有連接於未圖示的空氣供給裝置的空氣供給管16。另外，在空氣通道13的退場門螺裝有在其前端形成有空氣吹出口17的金屬製的噴嘴蓋18，在該噴嘴蓋18與噴嘴主體14之間夾持著對向電極3。因此，對向電極3與噴嘴蓋18相接觸並導電。
噴嘴主體14的空氣通道13雖然從其入口至退場門為直線狀且其截面為圓形，但是從中途至退場門的靠近退場門的空氣通道13b，與靠近入口的空氣通道13a相比則被擴大了直徑。而且，靠近入口的空氣通道13a的中心軸位於被擴徑的靠近退場門的空氣通道13b的中心軸的上方(靠近於噴嘴主體14上的、與電源殼體15相反一側的側面)。
放電針2以其軸與空氣通道13b及噴嘴蓋18的中心軸相一致、且其前端位於對向電極3的中心的形式，經由金屬製的套管19而被螺裝於噴嘴主體14上。
電源殼體15內的高頻交流高壓電源4的輸出線4a被絕緣覆蓋構件20所覆蓋，且與絕緣覆蓋構件20同時被嵌入金屬製的集電環21的環內。而且，這些輸出線4a、絕緣覆蓋構件20、以及集電環21，是從電源殼體15一側並
以與放電針2的軸相正交的方向而被插入噴嘴主體14內部。這些輸出線4a、絕緣覆蓋構件20、以及集電環21，又以該集電環21的外周面接觸(電流導電)於放電針2的後端以及安裝在其後端的套管19c的形式，延設至噴嘴主體14上的內部。在此，絕緣覆蓋構件20與集電環21形成第1圖所示的電容器部5。即在高頻交流高壓電源4的輸出線4a與放電針2之間，插入有作為絕緣物的絕緣覆蓋構件20。換言之，將作為導電體的輸出線4a作成芯線，並施以由絕緣體構成的絕緣覆蓋構件20，使得放電針2導通於由覆蓋其外側的導電體構成的集電環21的外周面，從而放電針2相對於輸出線4a而言，藉由集電環21及絕緣覆蓋構件20而被電容耦合。
高頻交流高壓電源4的回線4b從電源殼體15直接連接於對向電極3並導通於對向電極3。對向電極3如前所述，接觸並導通於噴嘴蓋18。這樣，噴嘴蓋18由於為金屬製的，並與對向電極3導通，因此，與連接回線4b的對向電極3同樣可以起到作為相對向於放電針2的電極的作用。即在放電針2與噴嘴蓋18之間也可以產生電暈放電。
空氣噴嘴式離子產生裝置1a一旦藉由高頻交流高壓電源4而將頻率為10kHz~100kHz範圍內的高頻率的高電壓(約2kV)施加予放電針2，即在放電針2與噴嘴蓋18之間產生電場。此時，電場集中在放電針2的前端，產生電暈放電，從而生成正負的空氣離子。另外，空氣從未圖
示的空氣供給裝置經由空氣供給管16與空氣通道13而被供給到放電針2的周圍。由此，因為將在放電針2的前端部分的空間所生成的空氣離子進行移送，因此，含有該空氣離子的空氣被從空氣吹出口17噴出。這樣，可以中和(除去)位於空氣吹出口17的前方位置的帶電物的靜電。
根據上述第1實施形態，用於生成空氣離子的放電針2是針對於高頻交流高壓電源4的輸出線4a而被電容耦合。由此，只要使得放電針2的前端附近的空間中的正負的空氣離子的生成量近乎為均等，就可以良好地平衡正負的空氣離子。其理由如下。
在放電針2的前端附近的空氣中的負的空氣離子的量多於正的空氣離子的量的場合下，由於前述電容器部5被安設在放電針2與高頻交流高壓電源4的輸出線4a之間，因此，正的空氣離子殘留於放電針2，而使得放電針2的電位偏到正的一側。由此，在將正的電壓施加到放電針2上時，放電針2與對向電極3之間的電位差變大，正的空氣離子的生成量則增加。相反地，在將負的電壓施加到放電針2上時，放電針2與對向電極3之間的電位差變小，負的空氣離子的生成量則減少。由此，可以認為藉由調整即可使得放電針2的前端附近的空間中的正負的空氣離子的量幾乎為均等。而且，即使是在放電針2的前端附近的空氣中的正的空氣離子的量多於負的空氣離子的量的場合下，也可以藉由與上述同樣作用地進行的調整，來消除正負的空氣離子的量的偏離。
另外，電容器部5可以以使得電暈放電時的電壓下降為足夠小的電容(不妨礙從放電針2產生電暈放電的電容)來構成。
例如，使輸出線4a的內徑為2mm，絕緣覆蓋構件20的濃度為1mm，集電環21的內徑為4mm，集電環21的長度為20mm。而且，絕緣覆蓋構件20的電容率為5.0。此時，電容器部5的電容約為8.4pF，其阻抗在10kHz~100kHz範圍內時約為2MΩ~0.2MΩ。而且，由於電暈放電時的1個放電針2的放電電流為3μA~10μA，因此，電容器部5上的電壓下降即使是在10kHz~100kHz範圍內的任一頻率時均可以抑制到2V以下。而且，由於該電壓下降遠小於高頻交流高電壓4可產生的輸出電壓(2~3kV)，因此可以無妨礙地將電暈放電所需電壓(約1.8kV的振幅的電壓)以上的電壓施加於放電針2。
另外，壓電變壓器9由於輸出可能的電流至多為100μA左右，因此可以充分地將當有什麼東西接觸於放電針2上時的短路電流抑制到與電容器部5的電容無關且足夠小的電流。
另外，即使發生高頻交流高壓電源4的漂移等，從高頻交流高壓電源4供給於放電針2的高壓電流中包含有直流成份，也可以藉由電容器部5而對之進行消除。由此，可以確保離子平衡的穩定性，從而可以提供一除電能力優良的離子產生裝置。
另外，在上述實施形態中，雖然例舉了將空氣從外部
並藉由空氣供給管16來進行供給的噴嘴式離子產生裝置，但是如果與第1圖及第2圖所示的電路的構成相同，即使是藉由送風機來吹送所生成的空氣離子的送風式的裝置，也可以得到相同的效果。
下面，請參閱第5圖，說明本發明之離子產生裝置之第2實施形態。第2實施形態之離子產生裝置1b如第5圖所示，除了電容器部5b(電容部)之外，其餘與第1實施形態之離子產生裝置的電路構成相同。因此，與第1實施形態相同的構成部分使用相同的符號並省略其說明。
電容器部5b以與放電針2相對向的狀態連接於對向電極3。因此，放電針2與對向電極3之間的電暈放電的產生時的電流經由電容器部5b而流動。該電容器部5b與電容器部5a同樣，可以不是作為電子器件而一體地形成的電容器元件，也可以是具有作為介質的絕緣物的構件(例如與電容器部5相同的構造體)。
上述回路構成的離子產生裝置1b，當在藉由高頻交流高壓電源4而將高頻高電壓施加於放電針2時，在放電針2與對向電極3之間，經電容器部5b而產生電暈放電，從而可以生成正及負的空氣離子。
下面，作為具有第5圖所示電路構成的第2實施形態的離子產生裝置1b的更加具體的一實施例，參閱第6圖~第10圖，對送風式離子產生裝置1c進行說明。
參閱第6圖~第10圖，第2實施形態之送風式離子產生裝置1c具備有處於前面的空氣吹出口31、以及在後
面開口設置空氣進入口32的殼體33。殼體33雖說可以是金屬製的，但也可以是由絕緣體構成。在殼體33的前面設置有覆蓋吹出口31的格柵34與電源開關35，在殼體33的後面設置有覆蓋空氣吸入口32的過濾裝置36。而且，將空氣從過濾裝置36吸入，並從格柵34而將包括有在殼體33內所生成的空氣離子在內的空氣吹出。另外，格柵34以及過濾裝置36以可以從殼體33上進行卸取的形式組成。另外，在第7圖中省略了格柵34的圖示。
在殼體33內從後方依次配置有送風手段37與離子生成手段38。送風手段37由送風機罩39與送風機40構成，藉由送風機40的轉動驅動而將空氣從空氣吸入口32朝向空氣吹出口31送出，其中送風機罩39為筒狀且固定在空氣吸入口32處，而送風機40收裝於送風機罩39內且藉由未圖示的電機而被驅動。
離子生成手段38具備有由連設於送風機罩39的前方的絕緣體構成的空氣導引筒41(筒狀絕緣物)、由安裝於該空氣導引筒41的外周的環狀導體構成的對向電極3、在該空氣導引筒41內並於對向電極3的軸心(空氣導引筒41的軸心)的周圍存在有間隔地而被配置成放射線狀的多個(本實施形態中為8個)放電針2、以及對這些放電針2的基端部進行保持的電極保持器42。對向電極3及空氣導引筒41的軸心與送風機40的轉動軸心相一致。
電極保持器42配置在空氣導引筒41內的中心部，具備有由其背面借助於支撐構件43而被固定支撐在空氣導
引筒41上的絕緣體構成的基板44(板狀絕緣物)、與放電針2的配置相對應並以放射線狀被配置在基板44的前表面上的8個的金屬製的套管19c、以及以與這些套管19c的配置相對應的形式而形成在基板44的背面上的回路圖案45(導電性的薄膜層的圖案)。8個套管19c相當於本發明中的第1導電體圖案，回路圖案45相當於本發明中的第2導電體圖案。另外，各套管19c相當於構成第1導電體圖案的部分導電體。此外，基板44也可以是在兩面上形成有回路圖案的基板。
基板44以其中心軸(法線方向的軸)與對向電極3及空氣導引筒41的軸心相一致的形式而被設置在空氣導引筒41內的中心部。
8個套管19c如第9圖所示，在藉由基板44而相互絕緣的狀態下被設置在基板44的前表面。
回路圖案45如第10圖所示，具備有將固定在支撐構件43上的基板44的背面的中心區域進行包圍起來的環狀部45a、導通於環狀部45a並形成在與基板44的前面的套管19c相對應的位置且以放射線狀進行配置的8個的放射狀部45b、以及在一組相臨接的放射狀部45b、45b之間導通於環狀部45a的接續部45c。放射狀部45b借助於環狀部45a相互導通。另外，環狀部45a及放射狀部45b相當於本發明中的第2導電體圖案的部分導電體。
如第7圖所示，配置在殼體33的內側底部的高頻交流高壓電源4的輸出線4a連接於回路圖案45的接續部
45c。另外，各放電針2的基端部以該放電針2的軸心朝向基板44的徑向的模式而分別插入固定於電極保持器42上的各套管19c。在此，套管19c、基板44、以及回路圖案45構成第5圖所示的電容器部5。這種場合的電容器部5以套管19c與回路圖案45作為電極，並作為將插設在兩者電極之間的基板44為介質的平行平板電容器來進行作用。具體而言，將各套管19c以及與之相對向的回路圖案45的放射狀部45b作為電極，將這些電極之間的基板44作為介質，來構成平行平板電容器。換言之，各放電針2藉由作為固定放電針2的套管19c與該套管19c所相對向的回路圖案45之間的絕緣物的基板44，來與高頻交流高壓電源4的輸出線4a進行電容耦合。
另外，高頻交流高壓電源4的輸出線4a連接於(導通)對向電極3。在此，由於對向電極3裝設在由絕緣物構成的空氣導引筒41的外周，因此與放電針2相對向的對向電極3被絕緣物(空氣導引筒41)所覆蓋。另外，空氣導引筒41由於與放電針2相對向且連接於對向電極3，故而形成為第5圖所示的電容器部5b。
上述構成的送風式離子產生裝置1c一旦藉由高頻交流高壓電源4而將頻率為10kHz~100kHz範圍內的高頻率的高電壓(約2kV)施加予放電針2，即在放電針2與對向電極3之間，經空氣導引筒41而產生電暈放電，從而生成正負的空氣離子。而且，一旦藉由送風機40的轉動驅動而將空氣從空氣吸入口32朝向空氣吹出口31送出，
經由過濾裝置36而被吸入的空氣又被空氣導引筒41所導向，供給放電針2的周圍。此時，在放電針2的前端附近的空間生成的空氣離子被移送到殼體33的前方，因此，含有該空氣離子的空氣被從格柵34供給。這樣，可以中和、除去位於所離開的位置的帶電物的靜電。
根據上述第2實施形態，在可以達到與上述第1實施形態相同的效果的同時，又因為設置有電容器部5b，因此可以進一步提升正負的空氣離子的離子平衡(具體而言是指不受空氣導引筒41等所影響，而被移送至殼體33的前方一側的正負的空氣離子的平衡)。其理由如下。
即，在放電針2的前端附近的空間中所生成的正負的空氣離子即使等量地達到平衡，朝向對向電極3的正負的空氣離子量也將不同，從而供給到殼體33的外部的正負的離子量就會失去平衡。然而，在本實施形態中，由於具備有電容器部5b，故而朝向對向電極3的正的空氣離子量一旦增多，作為安裝有對向電極3的電容器部5b的空氣導引筒41的內周面的電位則偏到正的一側。由此，在將正的電壓施加到放電針2上時，放電針2與空氣導引筒41的內周面之間的電位差變小，正的空氣離子的生成量則減少。其結果，供給到殼體33的外部的正的空氣離子量就會減少。相反地，朝向對向電極3的負的空氣離子量一旦增多，空氣導引筒41的內周面的電位則偏到負的一側。由此，在將負的電壓施加到放電針2上時，放電針2與空氣導引筒41的內周面之間的電位差變小，負的空氣
離子的生成量則減少。其結果，供給到殼體33的外部的負的空氣離子量就會減少。這樣，朝向對向電極3的正負的空氣離子的量將達到平衡，從而供給到殼體33的外部的正負的離子量也就會平衡。
作為補充，在本實施形態中的電容器部5b當然也可以以使得電暈放電時的電壓下降(在電容器部5的電壓下降)為足夠小的電容來構成。其例如下所述。
例如，作為基板44，使用其濃度為1mm的苯酚甲醛樹脂基板(電容率約為5)，而使回路圖案45的各放射狀部45b的面積為例如114×10-6
m2。此時，每個放電針2的電容器部5的電容約為5pF，該電容器部5的阻抗在10kHz~100kHz範圍內時約為3MΩ~0.3MΩ。而且，由於電暈放電時的1個放電針2的放電電流為3μA~10μA，因此，電容器部5上的電壓下降即使是在10kHz~100kHz範圍內的任一頻率時均可以抑制到3V以下。由於該電壓下降遠小於高頻交流高電壓4可產生的輸出電壓(2~3kV)，因此可以無妨礙地將電暈放電所需電壓(約1.8kV的振幅的電壓)以上的電壓施加於放電針2。
另外，在上述第2實施形態中，雖然例舉了送風式的離子產生裝置，但是如果與第5圖所示的電路及回路構成相同，即使是第1實施形態中所說明的噴嘴式的裝置也可以得到相同的效果。
本發明的離子產生裝置並不僅僅限定於前述第1及第2實施形態中所例舉的裝置，可以適當地選擇構成電容器
部5、5b的絕緣體的材質、形狀、尺寸。這種場合，為使得從放電針2產生電暈放電，就必須將振幅值為1.8kV以上的電壓施加予該放電針2。另外，由於高頻交流高電壓4的輸出電壓(輸出線4a的電壓)為2~3kV左右，因此最好將電暈放電時的該輸出線4a與放電針2之間的電壓下降最大限定於100V。而且，由於電暈放電時的放電電流為3μA~10μA，因此，為將電容器部5的電壓下降限定於100V左右，則必須將電容器部5的阻抗最大限定於10MΩ左右。因此，電容器部5的電容最好設定在當頻率處於10kHz~100kHz範圍內時其阻抗為10MΩ以下的電容。這種電容可以藉由前述第1及第2實施形態中所說明的電容器部5的構造，無妨礙地來實現。例如，其電容可以為0.1~10pF。另外，由於越增大電容器部5的電容，也就必須增大電容器部5的面積(針對於電容的面積)，因此，若考慮電容器部5構造上的大小的問題，在實際應用中，電容器部5的電容最好最大限定在10pF左右。
下面關於在上述第2實施形態中的送風式離子產生裝置1c的電容器部5具有最佳靜電電容的場合，來說明該裝置的性能。參閱第11圖，本案發明者進行了使用帶電板監視器50來檢查送風式離子產生裝置1c的除電效果的試驗。帶電板監視器50具備有借助於絕緣構件51而安裝在主體52上的金屬製板53，而且同時還在主體52的內部具備有測定金屬製板53的電位的表面電位測定裝置54、將電荷加予金屬製板53的高電壓電源55、以及測定金
屬製板53的電位的變化時間的計時器56。
首先，將150mm角的金屬製板53配置在與送風式離子產生裝置1c相距300mm的位置(實施例)。而且，藉由高電壓電源55而使金屬製板53帶電+1000V(或-1000V)。
藉由送風式離子產生裝置1c的高頻交流高壓電源4，而將68kHz、2kV(0-p)的交流電壓施加於放電針2，藉由電暈放電而生成空氣離子，再將所生成的空氣離子從送風式離子產生裝置1c供給於金屬製板53。而且，藉由該供給而中和金屬製板53的電荷，該金屬製板53的電位從+1000V(或-1000V)的初期電壓衰減到+100V(或-100V)，並對該衰減所需要的時間作為衰減時間進行測定。其測定結果如表1所示。另外，即使是關於使用用於與實施例比較的比較例的離子產生裝置的場合，也與上述同樣地進行衰減時間的測定。使用在測定上的比較例的裝置除了具備有直接將放電針2與輸出線4a連接的構造的直結型電極的這一點以外，其餘與送風式離子產生裝置1c的構成相同(具有覆蓋對向電極3的空氣導引筒41)，並是具備有高頻交流高壓電源4的送風式的裝置。該比較例的測定結果與實施例的測定結果同為表1所示。
接著，使金屬製板53作為帶電體，從送風式離子產生裝置1c而將含有空氣離子的空氣連續地吹至帶電板監視器50的金屬製板53。此時，藉由表面電位測定裝置54而將蓄積在金屬製板53上的電荷的電壓作為補償電壓進行逐步測定。該補償電壓是作為從送風式離子產生裝置1c朝向金屬製板53放出的正負的空氣離子量的平衡的指標的值。補償電壓是反映：當從送風式離子產生裝置1c朝向金屬製板53而放出的正負的空氣離子的量中有偏離產生的場合下，因其絕對值變大，故電壓的絕對值越小，離子平衡越加良好。另外，即使在使用前述比較例的裝置的場合下，也與上述同樣地測定補償電壓。
該補償電壓的測定結果如前述表1及第12圖所示。在第12圖中，縱軸表示送風式離子產生裝置的工作時間〔h〕，橫軸表示補償電壓〔V〕，第12圖(a)表示實施例的試驗結果，第12圖(b)表示比較例的試驗結果。
參照表1可知，實施例及比較例的任何一個的衰減時間幾乎相同，但是，補償電壓在變動幅度方面，實施例則
明顯小於比較例。而且，實施例的補償電壓收斂在幾乎為0的電壓。另外，補償電壓的時間變化如第12圖所示，實施例相對於比較例而言則明顯趨於穩定。因此，從離子產生裝置1c朝向金屬製板53所放出的正負的空氣離子的離子平衡則明顯地好於前述比較例的裝置。
1‧‧‧離子產生裝置
2‧‧‧放電針
3‧‧‧對向電極
4‧‧‧高頻交流高壓電源
5‧‧‧電容器部
6‧‧‧接地線
7‧‧‧振盪電路
8‧‧‧壓電元件
9‧‧‧壓電變壓器
10‧‧‧直流電源電路
11‧‧‧商用電源
12‧‧‧端子
13‧‧‧空氣通道
14‧‧‧噴嘴主體
15‧‧‧電源殼體
16‧‧‧空氣供給管
17‧‧‧空氣吹出口
18‧‧‧噴嘴蓋
19‧‧‧套管
20‧‧‧絕緣覆蓋構件
21‧‧‧集電環
31‧‧‧空氣吹出口
32‧‧‧空氣吸入口
33‧‧‧殼體
34‧‧‧格柵
35‧‧‧電源開關
36‧‧‧過濾裝置
37‧‧‧送風手段
38‧‧‧離子生成機構
39‧‧‧送風機罩
40‧‧‧送風機
41‧‧‧空氣導引筒
42‧‧‧電極保持器
43‧‧‧支撐構件
44‧‧‧基板
45‧‧‧回路圖案
50‧‧‧帶電板監視器
51‧‧‧絕緣構件
52‧‧‧主體
53‧‧‧金屬製板
54‧‧‧表面電位測定裝置
55‧‧‧高電壓電源
56‧‧‧計時器
13a‧‧‧空氣通道
13b‧‧‧空氣通道
19c‧‧‧套管
1a‧‧‧空氣噴嘴式離子產生裝置
1c‧‧‧離子產生裝置
45a‧‧‧環狀部
45b‧‧‧放射狀部
45c‧‧‧接續部
4a‧‧‧輸出線
4b‧‧‧回線
1b‧‧‧離子產生裝置
5b‧‧‧電容器部
第1圖係本發明之離子產生裝置之第1實施形態之概要之回路圖。
第2圖係第1圖所示之高頻交流高壓電源之回路圖。
第3圖係第1實施形態之空氣噴嘴式離子產生裝置之外觀立體圖。
第4圖係第3圖所示之裝置之縱向剖面之示意圖。
第5圖係本發明之離子產生裝置之第2實施形態之概要之回路圖。
第6圖係第2實施形態之送風式離子產生裝置之外觀立體圖。
第7圖係第6圖所示之裝置之縱向剖面之示意圖。
第8圖~第10圖係第7圖所示之電極之示意圖。
第11圖係針對於第6圖所示之裝置之試驗裝置之構成圖。
第12圖係第6圖所示之裝置之性能之圖表。
1‧‧‧離子產生裝置
2‧‧‧放電針
3‧‧‧對向電極
4‧‧‧高頻交流高壓電源
4a‧‧‧輸出線
4b‧‧‧回線
5‧‧‧電容器部
6‧‧‧接地線
Claims (5)
- 一種離子產生裝置，乃是利用至少1個放電針、與該放電針相對向的對向電極、以及在該放電針與對向電極之間施加高電壓的交流高壓電源所構成，在放電針與對向電極之間藉由該交流高壓電源而施加高電壓時，產生電暈放電，生成正及負的空氣離子；其特徵在於：該交流高壓電源為具備有高頻振盪器與壓電變壓器，並輸出高頻電壓的電源；在前述交流高壓電源的高壓輸出線與該放電針之間安設有絕緣物，從該放電針可以放電；使前述放電針導通於作為前述絕緣物的板狀絕緣物的一面上所設置的第1導電體圖案，而且同時使前述高壓輸出線導通於在該板狀絕緣物的另一面上且與第1導電體圖案相對應的位置上所設置的第2導電體圖案。
- 如申請專利範圍第1項中所述之離子產生裝置，其中，具備有複數前述放電針；前述第1導電體圖案是使各放電針分別導通的多個部分導電體、以藉由前述板狀絕緣物而相互絕緣且又與該多個放電針的配置相對應的圖案來配置在該板狀絕緣物的一面上而成者；前述第2板狀導電體圖案是由：經由該板狀絕緣物而分別與第1導電體圖案的各部分導電體相對向的多個部分導電體、以及使該多個部分導電體相互導通連接的部分導電體構成。
- 如申請專利範圍第2項中所述之離子產生裝置，其中，前述多個的放電針是將其各自的基端部固定於該板狀絕緣物的第1導電體圖案的各部分導電體上，並以放射線狀的配置圖案而被從該板狀絕緣物延設於該板狀絕緣物的周圍；前述對向電極藉由環狀的導體來構成，該導體是以具有與各放電針的軸心大致正交的方向的軸心的形式，而被配置在該多個放電針的周圍。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任何一項所述之離子產生裝置，其中，用絕緣物覆蓋前述對向電極的、與放電針相向的表面。
- 如申請專利範圍第3項中所述之離子產生裝置，其中，作為前述環狀導體的對向電極安裝在：將前述多個放電針及板狀絕緣物收裝於內部、並與該環狀導體同軸心地設置的筒狀絕緣物的外周面；在該筒狀絕緣物內具備有：在其軸心方向供給空氣的機構。
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