TWI519208B - In addition to electrical appliances - Google Patents

Description

除電器

本發明係關於一種除電器，其係自共用之放電電極使正、負極性之離子交互放出而進行帶電體(工件)之除電。

除電器係使用於以離子氛圍充滿工件之周圍以將帶電之工件除電。除電器可分為對共用之放電電極交互施加正極性與負極性之高電壓之AC式、與對2根放電電極之一方施加正極性之高電壓、而對另一方之放電電極施加負極性之高電壓之DC式。

一般而言，當放電電極與帶電體之間之分離距離比較大時，由於放電電極中產生之離子到達帶電體需要時間，因此，使各放電電極中產生同一極性之離子之DC式除電器較適宜。另一方面，當放電電極與帶電體之間之分離距離比較小時，藉由相同之放電電極而交互產生正極性與負極性之離子之AC式除電器較適宜。

茲說明AC式除電器之進化歷史，首先，如專利文獻1中所見般，已有開發以變壓器使商用交流電源升壓，且將該經升壓之交流高電壓供給至共用之放電電極之方式。根據該方式，由於對放電電極施加正負高電壓之頻率是由商用交流電源之頻率而規定，故有難以變更施加至放電電極之正負之高電壓之頻率及工作比之問題。

如已知般，施加至放電電極之正負高電壓之頻率或工作比理想為依據放電電極與帶電體(工件)之分離距離及工件 側之要求而選定。特別是，在將移動之薄膜或薄片等之長條形狀之帶電體均一地除電之情形或將對荷電敏感之帶電體除電之情形時，期望以比較高之頻率產生正負離子。據此而開發了專利文獻2之除電器。

本案說明書中附加之圖1係顯示專利文獻2中揭示之除電器之代表性之高電壓電源電路。參照圖1，圖示之除電器100具備正極性之第1高電壓產生電路102、負極性之第2高電壓產生電路104，且該等第1、第2高電壓產生電路102、104分別經由作為阻抗元件發揮作用之第1、第2電阻106、108而連接於放電電極110。

在該圖1之除電器100中，經由第1主開關元件112而對正極性之第1高電壓產生電路102供給電源，經由第2主開關元件114而對負極性之第2高電壓產生電路104供給電源。因此，根據該除電器100，以設一方之主開關元件112(114)為接通、另一方之主開關元件114(112)為斷開之方式，可藉由交互進行第1、第2主開關元件112、114之接通/斷開動作而對相同之放電電極110交互施加正極性與負極性之脈衝狀之高電壓。又，可藉由變更第1、第2主開關元件112、114之接通、斷開之週期而自由變更頻率，再者，可藉由變更第1、第2主開關元件112、114之接通、斷開之期間而變更正/負極性之高電壓之工作比。

專利文獻3中揭示之除電器亦基於與上述之圖1之除電器100相同之目的而開發。本案說明中附加之圖2係顯示該專利文獻3中揭示之代表性之高電壓電源電路。在圖2中，對 於與上述之圖1之除電器100相同之要素標注同一參照符號而省略其說明，而以該圖2中圖示之除電器120之特徵部分為中心進行說明。

參照圖2，圖示之除電器120與上述之圖1之除電器100同樣具備第1、第2之兩個高電壓產生電路102、104，且，經由主開關元件122而對正極性之第1高電壓產生電路102供給交流電源。負高電壓產生電路104其輸出線128連接於正極性之第1高電壓產生電路102之接地側，且該負極性之第2高電壓產生電路104所產生之高電壓經由正極性之第1高電壓產生電路102而輸出至共用之放電電極110。

根據該圖2之除電器120，於負極性之第2高電壓產生電路104中，由於始終供給電源，故第2高電壓產生電路104始終產生負極性之高電壓。且，當設與正極性之第1高電壓產生電路102關聯之主開關元件122為接通時，在正極性之第1高電壓產生電路122中產生正極性之高電壓。因此，當設單一之主開關元件122為接通時，對放電電極110施加合成第1高電壓產生電路102之產生電壓與第2高電壓產生電路104之產生電壓之高電壓。另，當設主開關元件122為斷開時，對放電電極110施加第2高電壓產生電路104所產生之負極性之高電壓。

具體說明之，以「Vp」表示正極性之第1高電壓產生電路102之產生電壓、「Vn」表示負極性之第2高電壓產生電路104之產生電壓、「Vo」表示施加至放電電極110之電壓(輸出電壓)而進行說明，當單一之主開關元件122為斷開 時，對放電電極110實質施加負極性之第2高電壓產生電路104之輸出電壓Vn(Vo=Vn)。另一方面，當主開關元件122為接通時，對放電電極110實質施加合成第1、第2高電壓產生電路102、104之產生電壓之輸出電壓(Vp+Vn)(Vo=Vp+Vn)。

因此，當對共用之放電電極110交互施加正5,000V之高電壓、與負5,000V之高電壓時，正極性之第1高電壓產生電路102之產生電壓Vp需要輸出電壓Vo之2倍之電壓。

另，在該圖2之除電器120中，亦與上述之圖1之除電器100同樣可藉由變更單一之主開關元件122之接通、斷開之週期而自由變更頻率，又，可藉由變更主開關元件122之接通、斷開之期間而變更正/負極性之高電壓之工作比。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2005-183350號公報

[專利文獻2]日本特開2000-58290號公報

[專利文獻3]日本特開2004-55442號公報

在圖1之除電器100之高電壓電源電路中，當設第1主開關元件112為接通、第2主開關元件114為斷開時，由於正極性之第1高電壓產生電路102經由負極性之第2高電壓產生電路104而接地，故該正極性之高電壓產生電路102之產生電壓Vp由第1、第2電阻106、108經分壓而施加至放電電 極110。同樣的，當設第1主開關元件112為斷開、第2主開關元件114為接通時，由於負極性之第2高電壓產生電路104經由正極性之第1高電壓產生電路102而接地，故該負極性之第2高電壓產生電路104之產生電壓Vn由第1、第2電阻106、108經分壓而施加至放電電極110。因此，正極性及負極性之高電壓產生電路102、104之雙方其能力之一部分事實上被無效化。

與此相對，在圖2之除電器120之高電壓電源電路中，如上述般，僅正極性之第1高電壓產生電路102其能力之一部分事實上被無效化。就該點，相較於圖1之除電器100，圖2之除電器120可減少負極性之第2高電壓產生電路104之負擔，故如後述般若於高電壓電源電路中包含克羅夫特-沃爾頓(Cochcroft & Walton)電路(倍壓整流電路)之情形時，具有可減少其段數、從而可減少零件數之優點。

然而，圖2之除電器120對正極性之第1高電壓產生電路102之變壓器124要求高度之絕緣性，其結果，有變壓器124必須大型化之問題。詳細說明該問題點，在圖2之除電器120中，負極性之第2高電壓產生電路104之輸出線128連接於正極性側之變壓器124之二次繞線126之接地側端子，因此，主開關元件122為斷開之時，成為對正極性之高電壓產生電路102中所含之變壓器124之二次繞線126之接地側端子施加負極性之高電壓產生電路104所產生之高電壓Vn之狀態。

該高電壓Vn為可進行電暈放電之電壓，藉此，當主開關 元件122為斷開時，有必要使在變壓器124之內部、即一次繞線132與二次繞線126之間不會產生電暈放電。換言之，當主開關元件122為斷開時，為避免因負極性之高電壓Vn而使變壓器124之內部產生電暈放電，該變壓器124有必要在一次繞線132與二次繞線126之間具備高度之絕緣性。

作為一般論，變壓器內部之絕緣乃藉由增大一次繞線與二次繞線之距離而實現，或是藉由增大二次繞線與磁心之間之距離而實現。因此，在圖2之除電器120中，作為正極性之第1高電壓產生電路102中採用之變壓器124，有必要採用一次繞線132與二次繞線126之分離距離較大且二次繞線126與磁心之分離距離較大之變壓器。作為該圖2之除電器120之第1高電壓產生電路102中可採用之變壓器，可舉出例如日本特開2006-173356號公報中揭示之變壓器，具體而言，為捲繞於使一次繞線與二次繞線各自獨立之線軸之變壓器。

但，一次繞線132與二次繞線126之分離距離較大之變壓器其電力傳遞效率相對較低，再者，二次繞線126與磁心之分離距離較大之變壓器其電力傳遞效率更為低落。無論如何，要解決圖2之除電器120之問題點，作為組入正極性之第1高電壓產生電路102之變壓器124，不得不採用極大型之變壓器。該點自然會招致除電器120之大型化。特別是，在包含複數個放電電極之除電器中組入如此之大型之變壓器，對於除電器之小型化而言為一大阻礙。

本發明之目的在於提供一種除電器，其以AC脈衝式除 電器為前提，典型而言對於以變壓器構成之一次升壓電路不要求高度之絕緣性。

本發明之進一步之目的在於提供一種除電器，其以AC脈衝式除電器為前提，可削減高電壓電源電路之零件數。

在說明本發明之基本概念構成之前，首先參照圖3說明本發明之典型具體例之基本構成。另，在圖3中，對於與上述之圖1、圖2相同之要素使用同一參照符號。在與上述之圖2之先前之除電器120對照下可直觀地理解到，在本發明之具體例之除電器200中，負極性之第2高電壓產生電路104連接於正極性之第1高電壓產生電路102之接地側。因此，負極性之第2高電壓產生電路104所產生之高電壓Vn通過正極性之第1高電壓產生電路102之輸出線202而施加至放電電極110。又，正極性之第1高電壓產生電路102之變壓器124之二次繞線126之接地側端子接地，且該接地側端子自第2高電壓產生電路104之輸出線204斷絕。

本發明之圖3之高電壓電源電路中，電源206與正極性之第1高電壓產生電路102及負極性之第2高電壓產生電路104分別經由第1、第2主開關元件112、114而連接。因此，藉由交互接通/斷開控制該第1、第2主開關元件112、114，可對共用之放電電極110交互施加正極性與負極性之高電壓。

另，亦可將圖示例之正極性之第1高電壓產生電路102、與負極性之第2高電壓產生電路104設為相反之關係。即， 亦可設為在第1高電壓產生電路102中產生負極性之高電壓，在第2高電壓產生電路104中產生正極性之高電壓。

本發明之典型具體例之基本構成之高電壓電源電路(圖3)如上述般，若設第1主開關元件112為斷開、第2主開關元件114為接通，則在負極性之第2高電壓產生電路104中產生高電壓，且該產生電壓Vn通過正極性之第1高電壓產生電路102之輸出線202而施加至共用之放電電極110。且，正極性之第1高電壓產生電路102中所含之變壓器124與圖2之先前之除電器120不同，由於其二次繞線126接地且該二次繞線126之接地側端子與負極性之第2高電壓產生電路104斷絕，故不會對該二次繞線126施加第2高電壓產生電路104產生之負極性之高電壓Vn。

因此，在本發明之除電器200中，如圖2之先前之除電器200般，正極性之第1高電壓產生電路102中所含之變壓器124無需具備高度之絕緣性，而可使用例如日本特開2007-250841號中揭示之一般性之逆變變壓器。又，藉由交互接通/斷開切換第1、第2主開關元件112、114，可對共用之放電電極110交互施加正極性之第1高電壓產生電路102之產生電壓Vp、與負極性之第2高電壓產生電路104之產生電壓Vn。另，在圖示例中，第2高電壓產生電路104之產生電壓Vn雖會施加至第1高電壓產生電路102中所含之電容器C1，但小型而耐電壓高之電容器比較容易取得。因此，容易迴避因該點所導致之圖3之除電器200大型化。

因此，概念上而言，本發明之除電器250如圖4所示般， 其特徵在於，包含對共用之放電電極110交互施加正極性之高電壓與負極性之高電壓之高電壓電源電路252，且該高電壓電源電路252包含：產生正極性或負極性之高電壓之第1高電壓產生電路254；產生與該第1高電壓產生電路254相反極性之高電壓之第2高電壓產生電路256；將對上述第1高電壓產生電路254之電源供給進行接通/斷開之第1切換電路258；將對上述第2高電壓產生電路256之電源供給進行接通/斷開之第2切換電路260；及控制上述第1、第2切換電路258、260之接通/斷開之控制器262；且上述第1高電壓產生電路254包含將經由上述第1切換電路258供給之電源之電壓升壓之第1之一次升壓電路264、與將自該第1之一次升壓電路264輸出之經升壓之電壓進一步升壓而設為高電壓且加以整流之第1之二次升壓整流電路266；且上述第2高電壓產生電路256包含將經由上述第2切換電路260供給之電源之電壓升壓之第2之一次升壓電路268、與將自該第2之一次升壓電路268輸出之經升壓之電壓進一步升壓而設為高電壓且加以整流之第2之二次升壓整流電路270；且上述第1、第2之一次升壓電路264、268在輸出側接地；上述第1之二次升壓整流電路266連接於上述放電電極110；上述第2之二次升壓整流電路270接地且該第2之二次升壓整流電路270經由上述第1之二次升壓整流電路266而連結於上述放電電極110。

若以上述之圖3之具體例說明上述之圖4中顯示之各構成要素，則如下：

(1)圖3中圖示之正極性之第1高電壓產生電路102相當於圖4中圖示之第1高電壓產生電路254。

(2)圖3中圖示之負極性之第2高電壓產生電路104相當於圖4中圖示之第2高電壓產生電路256。

(3)圖3中圖示之正極性之第1高電壓產生電路102中所含之變壓器124相當於圖4中圖示之第1之一次升壓電路264。

(4)圖3中圖示之負極性之第2高電壓產生電路104中所含之變壓器208相當於圖4中圖示之第2之一次升壓電路268。

(5)圖3中圖示之正極性之第1高電壓產生電路102中所含之克羅夫特-沃爾頓電路210相當於圖4中圖示之第1之二次升壓整流電路266。克羅夫特-沃爾頓電路210自先前即已周知，係以電容器C1、C2與二極體D1、D2之組合為單位而構成。藉由增加該電容器C1、C2與二極體D1、D2之組合之數即段數而可使電壓倍增，由此，該克羅夫特-沃爾頓電路210被稱為倍壓整流電路。

(6)圖3中圖示之負極性之第2高電壓產生電路104中所含之克羅夫特-沃爾頓電路212相當於圖4中圖示之第2之二次升壓整流電路270。

因此，根據本發明，對於構成第1、第2之一次升壓電路264、268之典型如變壓器之升壓零件，不要求高度之絕緣性。又，不會有先前之除電器100(圖1)、120(圖2)中成為問題之高電壓產生電路102及/或104所產生之高電壓之一部分無效化之情形，且可使第1、第2之二次升壓整流電路266、270之輸出電壓實質上獨立而施加至共用之放電電極 110。因此，該第1、第2之二次升壓整流電路266、270只要實質上具備可產生施加至共用之放電電極110之正極性、負極性之高電壓之能力即可。根據該點，當以例如克羅夫特-沃爾頓電路210、212構成該等第1、第2之二次升壓整流電路266、270時，可減少其段數。

另，關於「第1、第2之一次升壓電路264、268接地」等中所含之用語「接地」，該用語「接地」並非限定於例如使圖3中圖示之正極性之高電壓產生電路102中所含之變壓器124之二次繞線126之接地側端子直接接地，而包含經由電阻或電容器等而使二次繞線126之接地側端子接地。

在本發明之較佳之實施形態中，第1、第2之二次升壓整流電路264、266、268、270各自以包含電容器之倍壓整流電路構成，且進而具有與該倍壓整流電路之中至少一方之倍壓整流電路之電容器並聯連接之阻抗元件或開關元件，藉此可使除電器之輸出波形接近矩形之脈衝狀波形。

又，在本發明之較佳之實施形態中，於第1之二次升壓整流電路316之輸入部分具有電容器C1與齊納二極體452，藉此可自第1之一次升壓電路264之接地側端子對大地放出過度之電壓。

以下，基於附加之圖式而說明本發明之較佳之實施形態。

實施例(圖5、圖6)：

圖5係顯示本發明之第1實施例之AC脈衝式除電器。參 照圖5，除電器300具有高電壓電源電路302，藉由對共用之放電電極304交互施加該高電壓電源電路302中產生之正極性與負極性之高電壓，使用該共用之放電電極304而交互產生正離子與負離子。

高電壓電源電路302具有正極性之高電壓產生電路306與負極性之高電壓產生電路308，且該兩個高電壓產生電路306、308各自包含以繞線變壓器構成之一次升壓電路310、312、與以克羅夫特-沃爾頓電路(倍壓整流電路)構成之二次升壓整流電路314、316。

對構成正極性之一次升壓電路310之繞線變壓器，經由第1主開關元件318而供給電源320。另一方面，對構成負極性之一次升壓電路312之繞線變壓器，經由第2主開關元件322而供給電源324。

構成描繪於圖5下方之正極性之一次升壓電路310之變壓器之二次繞線310a之接地側端子310b接地，且連接於構成正極側之二次升壓整流電路314之克羅夫特-沃爾頓電路之接地側。該正極性之二次升壓整流電路314其輸出線326連結於描繪於圖5上方之負極性之二次升壓整流電路316之接地側。

負極性之二次升壓整流電路316以包含克羅夫特-沃爾頓電路之倍壓整流電路而構成，且該負極性之二次升壓整流電路316之輸出通過高電壓產生302之輸出路徑328而直接施加至放電電極304。當然，放電電極304可為單數，亦可為複數。

構成負極性之一次升壓電路312之變壓器之二次繞線312a之接地側端子312b接地，且該接地側端子312b自上述之負極性之二次升壓整流電路316斷絕。換言之，構成負極側之一次升壓電路312之變壓器之二次繞線312a之接地側端子312b未連接於繼該一次升壓電路312之後之負極性之二次升壓整流電路316。

另，第1實施例之除電器300具有圖外之控制器，藉由自該控制器輸出之接通/斷開信號而驅動上述之正極側及負極側之主開關元件318、322。

若設負極側主開關元件322為接通，另一方面，設正極側主開關元件318為斷開，則負極性之高壓電源電路308中產生之負極性之高電壓經由輸出路徑328而施加至放電電極304，且在放電電極304中產生負極性之離子。

相反的，若設正極側主開關元件318為接通，另一方面，設負極側主開關元件322為斷開，則正極性之高壓電源電路306中產生之正極性之高電壓經由其輸出線326及負極性之二次升壓整流電路316，通過亦為該負極性之二次升壓整流電路316之輸出路徑即高壓電源電路302之輸出路徑328而施加至共用放電電極304。藉此，在放電電極304中產生正極性之離子。

另，在第1實施例之AC脈衝式除電器300中，亦可如同圖3之除電器200而如上述般，設正極性之高電壓產生電路306與負極性之高電壓產生電路308為相反之關係。即，在圖5之除電器300中，乃將負極性之二次升壓整流電路316 之輸出路徑328連接於放電電極304，另一方面，將正極性之二次升壓整流電路314之輸出線326連接於負極性之二次升壓整流電路316之接地側，通過亦為該負極性之二次升壓整流電路316之輸出路徑即高電壓電源電路302之輸出路徑328而對放電電極304施加正極性之高電壓，但作為變形例，亦可採用將正極性之二次升壓整流電路314之輸出線326作為高電壓電源電路302之輸出路徑，將負極性之二次升壓整流電路316之輸出線328連接於正極性之二次升壓整流電路314之接地側，將該負極性之二次升壓整流電路316中產生之負極性之高電壓經由正極性之二次升壓整流電路314之輸出路徑而輸出至放電電極304。

在圖示之第1實施例之除電器300中，構成正極性及負極性之二次升壓整流電路314、316之倍壓整流電路雖以3段之克羅夫特-沃爾頓電路而構成，但其段數可為單數，亦可為3段以外之其他複數段。又，正極性及負極性之二次升壓整流電路314、316之倍壓整流電路之段數亦可不同。

又，在圖5中圖示之第1實施例之除電器300中，乃圖示交流電源(正弦波)作為電源320、324，但亦可取而代之採用脈衝波之電源。又，在圖5中，雖圖示為分開之交流電源，但可以一個交流電源而構成，亦可為如圖9中圖示般包含直流電源與共振電路之組合之交流電源。

再者，可以直流電源構成圖5中圖示之電源320、324，藉由控制主開關元件318、322而對一次升壓電路310、312供給脈衝狀之交流電源。更具體說明之，例如於正極側之 主開關元件318應設為接通之期間反復進行接通/斷開而對一次升壓電路310施加脈衝狀之電壓，而於正極側之主開關318應設為斷開之期間，該正極側之主開關318保持在斷開狀態。負極側之主開關元件322亦同樣於應設為接通之期間反復進行接通/斷開，而於該負極側之主開關322應設為斷開之期間，該負極側之主開關322保持在斷開狀態。

圖6係顯示變形例之AC脈衝式除電器330。圖示之變形例330中，負極性之二次升壓整流電路316以1段之克羅夫特-沃爾頓電路而構成，另一方面，正極性之二次升壓整流電路314以2段之克羅夫特-沃爾頓電路而構成。一般而言，已知放電電極304之放電開始電壓在正極性之一方相較於負極性為高。因此，藉由如變形例之除電器330般採用相較於負極性而提高正極性之二次升壓整流電路314之產生電壓之構成，較易於進行放電電極304產生之正離子與負離子之間之離子平衡之控制。

除了圖5等中顯示之繞線變壓器之外，一次升壓電路312、314可以圖7中圖示之壓電元件(壓電變壓器)352而構成。於圖7之右側，顯示有壓電變壓器352之等價電路。圖8顯示採用壓電變壓器352作為一次升壓電路312、314之AC脈衝式除電器350。自圖8可知，構成負極性之一次升壓電路312之壓電變壓器352之接地側端子352b接地，且該接地側端子352b自負極性之二次升壓整流電路316斷絕。換言之，構成負極性之一次升壓電路312之壓電變壓器352之接地側端子352b未連接於繼該一次升壓電路312之後之 負極性之二次升壓整流電路316。

切換電路(圖9~圖13)：

作為自一次升壓電路310(312)對二次升壓整流電路314(316)輸出脈衝狀之電壓之方式，可考慮以構成正極性及負極性之一次升壓電路310、312之繞線變壓器之電感與電容器共振之第1方式、與將交流或脈衝狀之電壓輸入至一次升壓電路310、312之第2方式。

圖9係例示上述之第1方式即使構成正極性及負極性之一次升壓電路310、312之繞線變壓器之電感與電容器共振之方式之具體例者。圖9中圖示之除電器340中，作為正極性之高電壓產生電路306中所含之第1切換電路360及負極性之高電壓產生電路308中所含之第2切換電路362，採用日本特開2002-216994號公報中揭示之構成。

針對該點具體說明之，圖9之除電器340其一次升壓電路310、312之變壓器具備三次繞線310c、312c。且，第1、第2切換電路360、362包含雙極電晶體Tr與共振用電容器C，且對應於各第1、第2切換電路360、362之一次升壓電路310、312之變壓器以推挽方式而驅動。另，可替代第1、第2切換電路360、362中所含之雙極電晶體Tr而採用場效電晶體(FET)。

於上述電晶體Tr中，反饋變壓器之三次繞線310c、312c之電感，藉此可以由繞線變壓器310、312之電感與電容器C所規定之共振頻率進行振盪。

另，一般而言，繞線變壓器之電感之用語包含變壓器之 一次側之電感、二次側之電感、與漏電感。因此，要使用何者予以振盪，只要基於採用之繞線變壓器之構造而決定即可。

另，作為變形例，可省卻第1、第2切換電路360、362中所含之共振用電容器C，使二次升壓整流電路314、316之電容器與變壓器310、312共振而進行振盪。

切換電路360(362)並非限定於上述之構成。圖10~圖15係例示各種切換電路之具體構成者。圖10中圖示之切換電路364為上述之圖9中所揭示之切換電路360(362)之變形例，且替代該圖9之切換電路360(362)中所含之電晶體Tr而組入電壓比較器(作動輸出)366。又，圖10之切換電路364具有第1、第2開關元件368、370，該等第1、第2開關元件368、370藉由電壓比較器366而驅動，藉此，可使脈衝狀之電壓自一次升壓電路310(312)之二次繞線310a(312a)輸出。另，第1、第2開關元件368、370可以電晶體或FET而構成。根據該圖10之切換電路364，可採用無三次繞線之變壓器作為一次升壓電路310、312之變壓器。

圖11中圖示之切換電路374與圖9、圖10同樣，一次升壓電路310、312之變壓器以推挽方式而驅動。且，圖11之切換電路374具有振盪器376、及藉由該振盪器376而驅動之第1、第2開關元件378、380，且該等第1、第2開關元件378、380其一次升壓電路310(312)之變壓器之一次繞線310d之一端與另一端連接。第1、第2開關元件378、380藉由振盪器376而交互設為接通/斷開，且藉由設第1、第2開 關元件378、380為接通，使一次繞線310d之一端或另一端接地。

圖12中圖示之切換電路384係以共振用電容器C與開關元件386而構成。於一次升壓電路310(312)之變壓器之二次繞線310a(312a)之接地側端子310b(312b)連接電流檢測機構388，且藉由該電流檢測機構388檢測出之電流而反饋控制上述之開關元件386之接通/斷開。

圖13中圖示之切換電路390係以第1行之串聯連接之第1、第2開關元件SW1、SW2、與第2行之串聯連接之第3、第4開關元件SW3、SW4互相並聯連接之全橋式電路而構成，且該等第1~第4開關元件SW1~SW4藉由控制器392予以接通/斷開控制。例如在設第1開關元件SW1為接通且第2、第3之開關元件SW2、SW3為斷開之狀態下，藉由將第4開關元件SW4反復進行接通/斷開之切換，可使脈衝狀之電壓自一次升壓電路310(312)輸出。

二次升壓整流電路 (圖15~圖18)：

再次參照上述之圖5，藉由正極性及負極性之二次升壓整流電路314、316中所含之電容器，在斷開負極側主開關元件322之後不久之時間Tn(圖14)內，受到該負極性之二次升壓整流電路316中所含之電容器之電荷逐漸流失之影響，負極性之輸出電壓Vn逐漸接近於零。又，在於負極側主開關元件322之斷開後接著接通正極側主開關元件318之後不久之時間Tp(圖14)內，受到正極性之二次升壓整流電路314中所含之電容器之電荷逐漸流失之影響，正極性之 輸出電壓Vp逐漸接近於零。由此，高壓電源電路302之輸出電壓Vo之波形如圖14所示般，並非成為矩形之脈衝波形，而成為如三角波之波形。

圖15中圖示之除電器400與參照圖5而上述之除電器300基本構造共通。當然，圖6以後之各種提案皆可應用於該圖15中圖示之除電器400。參照圖15，正極側及負極側之二次升壓整流電路314、316具有作為連接於其輸出側與接地側且與電容器並聯之電阻元件之電阻Rp、Rn。該電阻Rp、Rn亦可為設於至少一方、較好為僅設置於對共用放電電極304之輸出側之二次升壓整流電路316中。

如此般，藉由於二次升壓整流電路314、316中設置電阻Rp、Rn，可改善上述時間Tn、Tp中之上述問題點。即，藉由以電阻Rp、Rn消耗電容器之電荷，可縮短上述時間Tn、Tp(圖16)。

作為上述之電阻Rp、Rn之變形例，如圖17中圖示之除電器410般，於正極側及負極側之二次升壓整流電路314、316之各段之各電容器Cn1~Cn3、Cp1~Cp3並聯連接電阻Rn1~Rn3、Rp1~Rp3，且可採用將電阻Rp1~Rp3及電阻Rn1~Rn3互相串聯連接之構成。當然，亦可以圖15中圖示之電阻Rp或Rn構成正極側、負極側之二次升壓整流電路314、316之任一方，以圖17中圖示之電阻Rn1~Rn3或Rp1~Rp3構成另一方。

以複數段之倍壓整流電路構成二次升壓整流電路314、316之情形，作為倍壓整流電路之特性，除了第1段之電容 器Cp1、Cn1、第2段之電容器Cp2、Cn2、第3段之電容器Cp3、Cn3之外，電壓Vc1、Vc2、Vc3處於Vc1>Vc2>Vc3之關係，由此，期望以使其平均化之方式而選定組入第1段、第2段、第3段之電阻Rp1~Rp3、Rn1~Rn3之電阻值。藉由使電壓Vc1、Vc2、Vc3平均化，可採用相同之耐電壓規格之零件作為組入複數段之倍壓整流電路之二極體及電容器，藉此可減少零件之品種數。

作為另一變形例，如圖18中圖示之除電器420般，可替代上述之電阻Rp、Rn而採用開關元件SWp、SWn。當然，可以開關元件SWp或SWn構成正極性、負極性之二次升壓整流電路314、316之任一方，以圖15中圖示之電阻Rn或Rp、或圖17中圖示之電阻Rn1~Rn3或Rp1~Rp3而構成另一方。

當如圖18之除電器420般組入開關元件SWp、SWn時，例如負極側主開關元件324為接通時，正極側及負極側之SWp、SWn保持在斷開狀態。

將負極側主開關元件322斷開之後不久或於負極側主開關元件322斷開後接著接通正極側主開關元件318之後不久，藉由接通開關元件SWp、SWn，可使正極性及負極性之二次升壓整流電路314、316中所含之電容器之電荷直接接地，故可使高壓電源電路302之輸出電壓Vo之波形接近矩形之脈衝波形。

雜散電容(圖19~圖21)：

一般而言，除電器中有雜散電容之問題。特別是，在日 本特開2005-203292號公報中揭示之形式之除電器、具體為高壓電源部與離子產生部分離之除電器中，由於高壓電源部與離子產生部藉由屏蔽電纜而連結，故於該屏蔽電纜與大地之間會產生雜散電容。作為另一典型例，如為揭示於日本特開2008-159389號公報之長形之除電器，具體為具備複數個放電電極、且對該複數個放電電極以高電壓配線分配高電壓之形式之除電器之情形，於高電壓配線與接地電極之間會產生雜散電容。

圖15中以參照符號Cc顯示該雜散電容。累積於該雜散電容Cc中之電荷由於通過電阻Rn、Rp而接地，故於高壓電源電路302之輸出電壓Vo之波形中會產生應答延遲。圖19係顯示雜散電容Cc相對較大之情形之輸出電壓Vo之波形，再者，顯示雜散電容Cc相對較小之情形之輸出電壓Vo之波形。該輸出波形之應答延遲係由電阻Rn、Rp及雜散電容Cc之值而決定。

參照圖20說明對於因除電器之雜散電容Cp所引起之應答延遲之對策例。圖20中圖示之AC脈衝式除電器430具有一端連接於高電壓電源電路302之輸出路徑328且另一端接地之電阻Rs。根據具備該電阻Rs之除電器430，累積於雜散電容Cp之電荷可藉由電阻Rs而消耗。當然，該電阻Rs亦可應用於圖17中圖示之除電器410中。

圖21中圖示之AC脈衝式除電器440，係顯示以開關元件SWs取代上述之電阻Rs之例。例如圖22中圖示般，使該開關元件SWs配合切換正極性、負極性之主開關元件318、 322之接通/斷開之時序，在該接通與斷開之切換中途接通開關元件SWs，藉此可使累積於雜散電容Cp之電荷放出至大地。

二次升壓整流電路之電容器保護(圖23)：

在具備共用之放電電極之脈衝式除電器中，由於連接於參照圖3說明之第1高電壓產生電路102之變壓器124之電容器C1之問題點、即當採用使變壓器124之接地側端子接地且使該接地側端子自第2高電壓產生電路104之輸出線斷絕之構成時，由於第2高電壓產生電路104所產生之高電壓乃施加至連接於第1高電壓產生電路102之變壓器124之電容器C1，故對該電容器C1要求較高之耐電壓。

對圖23中圖示之AC脈衝式除電器450，經實施減輕對於上述之電容器C1之要求耐電壓之對策。具體而言，參照圖23，除電器450具有介置於電容器C1與變壓器312之間之齊納二極體452。換言之，除電器450於負極性之二次升壓整流電路316之輸入部分具有電容器C1與齊納二極體452。藉此，對負極性之二次升壓整流電路316中施加特定電壓以上之電壓時，該過電壓會通過構成負極性之一次升壓電路312之變壓器之二次繞線312a之接地側端子312b而放出至大地。因此，可採用耐電壓比較低之電容器作為電容器C1。另，只要是與齊納二極體452同樣具備電壓限制功能之零件，則亦可作為齊納二極體452之取代零件而採用。作為如此之零件之一例，可舉出作為箝位二極體之一種之Transil(註冊商標)。

感電防止對策(圖24、圖25)：

作為一般論，除電器雖實施作為使作業者之手不會觸及放電電極之對策，但期望作為用以防止萬一發生之感電事故之對策。作為例示而圖示於圖24之AC脈衝式除電器460中，於高電壓電源電路302之輸出路徑328上介置有電流限制用電阻462。另，可以電容器取代該電流限制用電阻462。

如作為另一例而圖示於圖25之AC脈衝式除電器470般，可於正極性之二次升壓整流電路314之輸出線326、即於連接兩個高電壓產生電路314與316之連結線上介置電流限制用電阻464。另，該電流限制用電阻464亦可以電容器取代。

離子平衡(圖26~圖28)：

圖26、圖27中圖示之AC脈衝式除電器480、490，適於以固定之比率使所產生之正極性之離子與負極性之離子予以離子平衡。

圖26中圖示之除電器480，於高電壓電源電路302之輸出路徑328上具有電容器482，且採用使藉由該電容器482而供給至放電電極304之正極性之高電壓與負極性之高電壓平均化之構成。

圖27中圖示之除電器490具備複數個放電電極304，且採用於該各個放電電極304與高電壓電源電路302之輸出路徑328之間具有電容器492，於每個放電電極304中使正極性之高電壓與負極性之高電壓平均化之構成。

圖26之電容器482及圖27之電容器492可以電容器元件構成，亦可使圖27中以參照符號494顯示之高電壓分配構件與各放電電極304經由與靜電電容等價之絕緣材料而電容性連接。同樣的，圖26之除電器480如圖示般具備複數個放電電極304之情形時，可使高電壓分配構件494與高電壓電源電路302之輸出線328經由與靜電電容等價之絕緣材料而電容性連接。

圖28中圖示之AC脈衝式除電器500具備簡便之離子平衡功能。該除電器500具有接地側之二次升壓整流電路、即在該實施例中於正極性之高電壓產生電路306中具有離子平衡調整電路502。該離子平衡調整電路502藉由監視接地側之二次升壓整流電路與接地之間之電流而計算離子平衡，接著，基於該算定之結果而調整離子平衡，以成為特定之離子平衡之方式，執行變更主開關元件318、322之接通/斷開時間間隔之比率、及/或變更電源320、324之電壓之控制。該離子平衡調整電路502具備可變電阻器，且以藉由調整該可變電阻器之電阻值而可變更離子平衡之目標值之方式而構成。另，由於日本特開平07-249497號公報中已詳細揭示具備可變電阻器之離子平衡調整電路502，故於此處援用該日本特開平07-249497號公報之揭示。可替代離子平衡調整電路502，而設置後述說明之電阻516，且以控制器等而監視該電阻516中流動之電流，而控制依據該監視電流之離子平衡。較好的是，二次升壓整流電路314、316可與各二次升壓整流電路314、316並列而具備作 為電阻元件之電阻Rp、Rn。

放電檢測等(圖29~圖38)：

使用間接性之手法而檢測除電器所產生之正離子之量、負離子之量，可有助於離子平衡之控制或放電電極之劣化程度之顯示等。例如在圖29中圖示之AC脈衝式除電器510中，使構成正極性、負極性之一次升壓電路310、312之變壓器之各個接地側端子310b、312經由電阻512、514而接地，可檢測各變壓器之二次繞線310a、312a中流動之電流。該檢測出之電流值例如日本特開平10-289796號公報中揭示般，可使用於離子平衡之控制、具體為發出用以使作業者獲知輸出電壓之脈衝寬度之控制或放電電極304之摩耗等之警報等。關於檢測電流值之使用方法，上述之日本特開平10-289796號公報中已有詳細之說明，故此處援用該日本特開平10-289796號公報之揭示。

另，電阻512、514中流動之電流，與藉由離子平衡調整電路502而檢測之經整流之電流不同，為藉由對應於一次升壓電路之二次升壓整流電路予以整流之前之電流，故不僅藉由電阻512、514，亦可藉由半波整流電路582(圖30)或全波整流電路584(圖31)等之峰值保持電路而檢測電流之波峰值。

又，在該除電器510中，由於採用經由負極性之二次升壓整流電路316而將正極性之二次升壓整流電路314之輸出施加至放電電極304之構成，故藉由使電阻516介置於正極性之二次升壓整流電路314之接地側，當放電電極304短路 等之過大之電流流通電阻516時，可講求使除電器510之動作強制性停止等之安全對策。

圖32中圖示之除電器518，於以壓電變壓器352構成一次升壓電路之圖8之除電器350中，設置有感電防止用之電阻462、電流檢測用電阻516、用於輸出波形之應答性改善及電位穩定之電阻Rn、Rp。是否要設置該等電阻462、516、Rn、Rp雖為任意，但圖32之除電器518可說在實用上為本發明之理想實施形態。

圖33中圖示之AC脈衝式除電器520係上述之圖29及圖30之除電器510、518之變形例，可替代上述之電阻512、514、516，而採用以運算放大器與電阻構成之I/V轉換器522、524、526。

如日本特開2004-362951號公報中有詳細之說明，一般而言，藉由檢測除電器之放電強度，可在施加至放電電極之輸出電壓之控制或短路等之異常時停止向放電電極施加高電壓。

圖34中圖示之AC脈衝式除電器530中，於高電壓電源電路302之輸出路徑328上，具有在與對高電壓電纜或複數個放電電極304分配高電壓之高電壓分配板或高電壓分配線494(圖26、圖27)之間電容耦合之檢測電極532，又，具有連接於該檢測電極532之接地線之電阻R。再者，除電器530具有提取電阻R中流動之電流而在基準值之對比下輸出控制信號之控制器534。

參照圖35~圖37說明上述之電容耦合之例。圖35係顯示 連接高電壓電源電路302與放電電極304之高電壓電纜540。該高電壓電纜540其高電壓配線542藉由如聚乙烯或矽橡膠之可撓性絕緣體544予以包覆，且於該絕緣體544之周圍配設環狀之檢測電極532，使該檢測電極532與高電壓配線542電容耦合，藉此可使絕緣體544作為電容器而發揮功能。當然，作為電阻R之變形例，亦可使高電壓配線542經由電容器元件而接地。又，藉由使如ABS、PC、PS之樹脂或陶瓷介置於高電壓電源電路302與放電電極304之間之路徑上，而可替代上述之絕緣體544。

圖36係關於對複數個放電電極304分配高電壓之高電壓分配板或分配線494(圖26、圖27)，內置於條狀之除電器中之印刷基板或絕緣板550於其單側之面上具有高電壓分配板或分配線494、與於其旁分離配設之帶狀之檢測電極532，藉此印刷基板或絕緣板550可具備雜散電容。作為變形例，如圖37所示之印刷基板或絕緣板560般，亦可於單側之面上配置高電壓分配板或分配線494，於另一方之面上配置帶狀之檢測電極532。

圖38係顯示上述之圖35之AC脈衝式除電器530之變形例之除電器570。參照圖38，在該變形例之除電器570中，於正極性之二次升壓整流電流314之輸出線326、即連接兩個二次升壓整流電路314、316之輸出線326上設置檢測電極532，且以該檢測電極532檢測出之電流輸入至控制器534。

關於利用圖34、圖38中圖示之控制器534之具體控制， 藉由援用上述之日本特開2004-362951號公報，而省略其詳細之說明。

302‧‧‧高電壓電源電路

304‧‧‧共用之放電電極

306‧‧‧正極性之高電壓產生電路

308‧‧‧負極性之高電壓產生電路

310‧‧‧正極側之一次升壓電路(變壓器)

310a‧‧‧正極側變壓器之二次繞線

310b‧‧‧正極側變壓器之接地側端子

310c‧‧‧正極側變壓器之三次繞線

310d‧‧‧正極側變壓器之一次繞線

312‧‧‧負極側之一次升壓電路(變壓器)

312a‧‧‧負極側變壓器之二次繞線

312b‧‧‧負極側變壓器之接地側端子

312c‧‧‧負極側變壓器之三次繞線

314‧‧‧正極性之二次升壓整流電路

316‧‧‧負極性之二次升壓整流電路

318‧‧‧正極側之主開關元件

322‧‧‧負極側之主開關元件

326‧‧‧正極性之二次升壓整流電路之輸出線

328‧‧‧高電壓電源電路之輸出路徑(連結於放電電極)

圖1係包含於先前之除電器之高電壓電源電路之電路圖。

圖2係包含於先前之其他除電器之高電壓電源電路之電路圖。

圖3係顯示包含於本發明之除電器之高電壓電源電路之具體基本構成之圖。

圖4係本發明之基本概念構成圖。

圖5係第1實施例之除電器之構成圖。

圖6係顯示於圖5中圖示之除電器之變形例之圖。

圖7係用以說明可採用壓電元件(壓電變壓器)作為遵從本發明之除電器之一次升壓電路之圖。

圖8係作為圖5之除電器之變形例，配置壓電變壓器作為一次升壓電路之除電器之構成圖。

圖9係顯示於實施例之除電器中配置以變壓器之電感與電容器加以共振之切換電路之例之圖。

圖10係顯示變形例之切換電路之圖。

圖11係顯示其他變形例之切換電路之圖。

圖12係顯示另一變形例之切換電路之圖。

圖13係進而顯示其他變形例之切換電路之圖。

圖14係用以說明實施例之AC脈衝式除電器之問題點之圖。

圖15係顯示實施使實施例之AC脈衝式除電器之輸出波形接近矩形之脈衝波形之改善策之除電器之圖。

圖16係用以說明於圖15中圖示之除電器之輸出波形之圖。

圖17係顯示圖15之除電器之變形例之圖。

圖18係顯示與圖15、圖17之除電器同樣實施使輸出波形接近矩形之脈衝波形之其他改善策之實施例之除電器之圖。

圖19係用以說明由一般設為除電器之一個問題點之雜散電容而引起之對輸出波形之影響之圖。

圖20係顯示實施對於雜散電容之改善策之實施例之AC脈衝式除電器之圖。

圖21係顯示實施對於雜散電容之其他改善策之實施例之AC脈衝式除電器之圖。

圖22係用以說明用以使蓄積於雜散電容之電荷放出至大地之切換元件SWs之接通時序之圖。

圖23係顯示實施包含於二次升壓整流電路之電容器之保護對策之實施例之AC脈衝式除電器之圖。

圖24係顯示實施感電防止對策之實施例之AC脈衝式除電器之圖。

圖25係顯示實施感電防止對策之其他實施例之AC脈衝式除電器之圖。

圖26係顯示適於以固定之比率確保離子平衡之實施例之AC脈衝式除電器之圖。

圖27係顯示適於以固定之比率確保離子平衡之其他實施例之AC脈衝式除電器之圖。

圖28係顯示可簡便地調整離子平衡之實施例之AC脈衝式除電器之圖。

圖29係顯示具備檢測離子平衡控制等所需之放電強度之機構之實施例之AC脈衝式除電器之圖。

圖30係顯示出於離子平衡控制之目的而檢測放電強度之半波整流電路之圖。

圖31係顯示出於離子平衡控制之目的而檢測放電強度之全波整流電路之圖。

圖32係配置壓電變壓器、感電防止用之電阻、電流檢測用電阻、用於輸出波形之應答性改善及電位穩定之電阻Rn、Rp之實施例之除電器之全體構成圖。

圖33係顯示圖29之除電器之變形例之圖。

圖34係顯示具備檢測放電強度之其他機構之實施例之AC脈衝式除電器之圖。

圖35係用以說明配置於圖34之除電器中而可檢測放電強度之高電壓電纜之圖。

圖36係用以說明與配置於具備複數個放電電極之除電器中而可檢測放電強度之高電壓分配板或分配線關聯而檢測放電強度之機構之圖。

圖37係顯示於圖36中圖示之機構之變形例之圖。

圖38係顯示圖34之AC脈衝式除電器之變形例之圖。

300‧‧‧除電器

302‧‧‧高電壓電源電路

304‧‧‧共用之放電電極

306‧‧‧正極性之高電壓產生電路

308‧‧‧負極性之高電壓產生電路

310‧‧‧正極側之一次升壓電路

310a‧‧‧正極側變壓器之二次繞線

310b‧‧‧正極側變壓器之接地側端子

312‧‧‧負極側之一次升壓電路

312a‧‧‧負極側變壓器之二次繞線

312b‧‧‧負極側變壓器之接地側端子

314‧‧‧正極性之二次升壓整流電路

316‧‧‧負極性之二次升壓整流電路

318‧‧‧正極側之主開關元件

320‧‧‧電源

322‧‧‧負極側之主開關元件

324‧‧‧電源

326‧‧‧正極性之二次升壓整流電路之輸出線

328‧‧‧高電壓電源電路之輸出路徑

Claims (7)

1. 一種除電器，其特徵在於，其包含對共用之放電電極交互施加正極性之高電壓與負極性之高電壓之高電壓電源電路，且該高電壓電源電路包含：產生正極性或負極性之高電壓之第1高電壓產生電路；產生與該第1高電壓產生電路相反極性之高電壓之第2高電壓產生電路；將對上述第1高電壓產生電路之電源供給進行接通/斷開之第1切換電路；將對上述第2高電壓產生電路之電源供給進行接通/斷開之第2切換電路；及控制上述第1、第2切換電路之接通/斷開之控制器；且上述第1高電壓產生電路包含：將經由上述第1切換電路供給之電源之電壓升壓之第1之一次升壓電路；及將自該第1之一次升壓電路輸出之經升壓之電壓進一步升壓而設為高電壓且加以整流之第1之二次升壓整流電路；上述第2高電壓產生電路包含：將經由上述第2切換電路供給之電源之電壓升壓之第2之一次升壓電路；及將自該第2之一次升壓電路輸出之經升壓之電壓進一步升壓而設為高電壓且加以整流之第2之二次升壓整流電路；且 上述第1、第2之一次升壓電路在輸出側接地；上述第1之二次升壓整流電路連接於上述放電電極；上述第2之二次升壓整流電路接地，且該第2之二次升壓整流電路經由上述第1之二次升壓整流電路而連結於上述放電電極。
2. 如請求項1之除電器，其中上述第1、第2之二次升壓整流電路各自以包含電容器之倍壓整流電路而構成，且進而包含與該倍壓整流電路之中至少一方之倍壓整流電路之上述電容器並聯連接之阻抗元件。
3. 如請求項1或2之除電器，其中上述第2之二次升壓整流電路經由電流檢測電路而接地，上述控制器為基於以該電流檢測電路所檢測之電流而調整自上述放電電極產生之正負離子之離子平衡，而至少控制上述第1、第2切換電路之接通/斷開及上述供給之電源之電壓之一方。
4. 如請求項1或2之除電器，其中上述第1、第2之一次升壓電路各自經由電流檢測電路而在輸出側接地，且進而包含基於以該電流檢測電路所檢測之電流而檢測上述放電電極之放電狀態之放電檢測機構。
5. 如請求項4之除電器，其中連接於上述第1、第2之一次升壓電路之電流檢測電路將所檢測之電流加以整流。
6. 如請求項1、2及5中任一項之除電器，其中上述第1之二次升壓整流電路包含複數個電容器，且連接於上述第1之一次升壓電路之電容器其耐電壓性能相較於該複數個電容器之中之其他電容器為高。
7. 如請求項1、2及5中任一項之除電器，其中上述第1之二次升壓整流電路包含電容器與齊納二極體，且經由該電容器與齊納二極體而連接於上述第1之二次升壓電路。