CN201408913Y

CN201408913Y - 离子发生装置以及使用它的电气设备

Info

Publication number: CN201408913Y
Application number: CN2009200001403U
Authority: CN
Inventors: 西田弘
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2009-01-04
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2019-01-04
Also published as: RU2508582C2; WO2010018724A1; MY147806A; JP2010044917A; KR101245459B1; US20110085276A1; JP4701435B2; US8559157B2; RU2011108990A; KR20110040915A

Abstract

本实用新型提供一种离子发生装置，其稳定地发生正离子和负离子。在该离子发生装置中，正离子发生用的感应电极(2)和负离子发生用的感应电极(3)各自作为独立部件形成，分别安装在基板(1)上。因此，基板(1)不会伴随温度变动而发生翘曲。因此，即使存在温度变动，也能够使针电极(4，5)的前端部位于感应电极(2，3)的贯通孔(11)的中心。

Description

离子发生装置以及使用它的电气设备

技术领域

本发明涉及离子发生装置以及使用它的电气设备，特别是产生正离子以及负离子的离子发生装置以及使用它的电气设备。

背景技术

近年来，产生正离子和负离子两方的离子发生装置被实用化。图13是表示现有的离子发生装置的要部的立体图。在图13中，该离子发生装置具备基板51、在基板51的表面上安装的感应电极52、2根针电极58、59。

感应电极52由一体的金属板形成。在感应电极52的平板部53上形成有两个贯通孔54、55，在平板部53的周缘部形成有多个支承部56。在平板部53两端的支承部56各自的下端形成有比支承部56宽度狭窄的基板***部57，各基板***部57被***基板51的贯通孔中并被焊接。2根针电极58、59分别被***基板51的贯通孔中并被焊接。针电极58、59的前端从基板51的表面突出，并分别配置在贯通孔54、55的中心。

若在针电极58、59和感应电极52之间分别施加正的高电压脉冲以及负的高电压脉冲，则在针电极58、59的前端部发生电晕放电，在针电极58、59的前端部分别发生正离子和负离子。所发生的正离子以及负离子通过送风机被送出到室内，围在浮置于空气中的霉菌和病毒的周围，将它们分解(例如参照专利文献1)。

专利文献1：JP特开2007-305321号公报

但是，在现有的离子发生装置中，基板51与感应电极52的热膨胀率的差很大，所以存在伴随温度变动，基板51和感应电极52的长度会产生差别，基板51会翘曲的问题。当基板51翘曲时，针电极58、59的前端的位置从贯通孔54、55的中心偏移，并且翘曲的状况也不是一定的，所以离子发生性能不稳定，不能按照设计那样地形成电晕放电，所以离子发生量会偏离规定值。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种稳定发生正离子以及负离子的离子发生装置和使用它的电气设备。

本发明的离子发生装置，其特征在于，具备：第一感应电极，其具有第一孔、第二感应电极，其具有第二孔、第一针电极，其前端配置在第一孔的中央部，用于产生正离子、第二针电极，其前端配置在第二孔的中央部，用于产生负离子、基板，其上安装有第一、第二感应电极以及第一、第二针电极，第一、第二感应电极分别作为独立部件形成并分别安装在基板上。

优选，第一以及第二针电极的前端的间隔大于19mm。

此外，优选具备电源电路，该电源电路以大致相等时间间隔给第一针电极施加正脉冲电压，同时以大致相等时间间隔给第二针电极施加负脉冲电压。

此外优选，电源电路包含：第一二极管，其阴极与第一针电极连接、第2二极管，其阳极与第二针电极连接、升压变压器，其包含一次绕线以及二次绕线，二次绕线的一个端子与第一二极管的阳极和第二二极管的阴极连接，二次绕线的另一个端子与第一以及第二感应电极连接、电容器和两端子闸流晶体管(thyristor)，它们串联连接在一次绕线的端子之间、交流电压产生电路，其由直流电源电压驱动，生成频率比商用交流电压高的交流电压、第三二极管，其对交流电压进行整流并使电容器充电。

此外，该发明涉及的电气设备具备：上述离子发生装置和、用于将由离子发生装置发生的正离子以及负离子送出的送风部。

在本发明涉及的离子发生装置中，正离子发生用的第一感应电极和负离子发生用的第二感应电极分别作为独立部件形成并分别安装在基板上，所以基板不会伴随着温度变动而翘曲。由此，即使存在温度变动，也能够使针电极的前端部位于感应电极的孔的中央部，能够稳定发生正离子和负离子。

附图说明

图1是表示该发明的一实施方式的离子发生装置的要部的图。

图2是图1所示的感应电极的结构的立体图。

图3是表示包含图1所示的要部的离子发生装置的整体构成的电路图。

图4是表示实施方式的具体例1的放电次数和离子浓度比率的关系的图。

图5是表示实施方式的具体例2的放电次数和输入电流的关系的图。

图6是比较具体例1，2的离子浓度的图。

图7是表示实施方式的比较例的电路图。

图8是表示图7所示的比较例的针电极的电压的时序图。

图9是具体例1的针电极的电压的时序图。

图10是表示具体例2的针电极的电压的时序图。

图11是表示实施方式的应用例的图。

图12是表示在图11所示的主体的内侧的图。

图13是表示现有的离子发生装置的要部的图。

符号说明

1，51基板、1a切口部、2，3，52感应电极、4，5，58，59针电极、6，7，20，24，28二极管、6a，7a阳极端子线、6b，7b阴极端子线、10，53平板部、11，54，55贯通孔、12折弯部、13脚部、14，56支承部、15，57基板***部、EL电极、T1电源端子、T2接地端子、21～23，25电阻元件、26NPN场效应晶体管、27，31升压变压器、27a，31a一次绕线、27b基极绕线、27c，31b二次绕线、29电容器、30两端子闸流晶体管、40空气净化机、41前面面板、42主体、43吹出口、44空气取入口、45风扇用壳体、46离子发生装置

具体实施方式

图1(a)是表示该发明的一实施方式的离子发生装置的要部的俯视图，该图(b)是其正视图。在图1(a)(b)中，该离子发生装置具备基板1、感应电极2，3、针电极4，5、以及二极管6，7。

基板1是长方形状的印制电路板。感应电极2，3各自作为独立部件形成，感应电极2安装在基板1表面的一端部(图中的左侧端部)，感应电极3安装在基板1表面的另一端部(图中的右侧端部)。

图2是从下侧观察感应电极2的立体图。在图2中，感应电极2由一体的金属板形成。感应电极2的平板部10的中央形成有圆形的贯通孔11。贯通孔11的直径例如为9mm。贯通孔11是用于将由电晕放电发生的离子放出到外部的开口部。贯通孔11的周缘部分，通过例如拉深加工等施工方法，使金属板形成相对平板部10折弯的折弯部12。通过该折弯部12，贯通孔11的周缘部的厚度(例如1.6mm)变得大于平板部10的厚度(例如0.6mm)。

此外，在平板部10的两端部各自设有将金属板的一部分相对平板部10折弯的脚部13。各脚部13包含基端侧的支承部14和前端侧的基板***部15。从平板部10的表面所见的支承部14的高度(例如2.6mm)形成得大于贯通孔11的周缘部的厚度(例如1.6mm)。基板***部15的宽度(例如1.2mm)小于支承部14的宽度(例如4.5mm)。

返回图1(a)(b)，感应电极2的两个基板***部15***在基板1的一端部形成的两个贯通孔(未图示)。两个贯通孔在基板1的长度方向上排列。各基板***部15的前端部被焊接在基板1背面的电极上。支承部14的下端面，与基板1的表面抵接。因此，平板部10相对基板1的表面空开规定的间隙平行配置。

感应电极3与感应电极2是相同构成。感应电极3的两个基板***部15***在基板1的另一端部形成的两个贯通孔(未图示)。两个贯通孔在基板1的长度方向上排列。各基板***部15的前端部被焊接在基板1背面的电极上。支承部14的下端面，与基板1的表面抵接。因此，平板部10相对基板1的表面空开规定的间隙平行配置。

感应电极2，3的共计4根基板***部15在基板1的长度方向上排列。基板1的中央侧的两根基板***部15通过基板1背面的电极EL1相互电连接。

另外，感应电极2，3，如图1(a)(b)所示那样，必须在安装后不从基板1的外形突出，感应电极2，3的尺寸为基板1的宽度以下并且被限制为基板1的长度的1/2以下。此外，为了尽可能缩小作为部件的形状，实现降低成本、提高生产率，将感应电极2，3的纵横尺寸做成大致相同的。

此外，在基板1上形成通过感应电极2的贯通孔11的中心线的贯通孔(未图示)，在该贯通孔***针电极4。针电极4为了发生正离子而设置。针电极4的前端从基板1的表面上突出，其基端从基板1的背面突出，其中央部焊接在形成于基板1的背面上的电极EL2上。从基板1的表面所见的针电极4的前端的高度设定在感应电极2的折弯部12的下端的高度与上端的高度之间的范围内(例如下端与上端的中间的高度)。

此外，在基板1上形成通过感应电极3的贯通孔11的中心线的贯通孔(未图示)，在该贯通孔***针电极5。针电极5为了发生负离子而设置。针电极5的前端从基板1的表面上突出，其基端从基板1的背面突出，其中央部焊接在形成于基板1的背面上的电极EL 3上。从基板1的表面所见的针电极5的前端的高度设定在感应电极3的折弯部12的下端的高度与上端的高度之间的范围内(例如下端与上端的中间的高度)。针电极4，5前端的间隔设定为规定的值。

此外，二极管6的阳极端子线6a焊接在电极EL2上，并与针电极4电连接。二极管6的阴极端子线6b焊接在基板1的背面的电极EL4上。二极管7的阳极端子线7a焊接在电极EL4上，并与二极管6的阴极端子线6b电连接。二极管7的阴极端子线7b焊接在电极EL 3上，并与针电极5电连接。

另外，在基板1上***二极管6，7的主体部，或者在多个地方形成用于将高电压侧的电极EL2～EL4和基准电压侧的电极EL1分开的切口部1a。切口部1a中充填有模具树脂。

图3是表示给图1(a)(b)所示的基板1供给驱动电压的电源电路的构成的电路图。在图3中，电源电路具备：电源端子T1、接地端子T2、二极管20，24，28、电阻元件21～23，25、NPN场效应晶体管26、升压变压器27，31、电容器29、以及两端子闸流晶体管30。

电源端子T1以及接地端子T2分别连接有直流电源的正极以及负极。向电源端子T1施加直流电源电压(例如+12V或者+15V)，接地端子T2接地。二极管20以及电阻元件21～23在电源端子T1与晶体管26的基极之间串联连接。晶体管26的发射极与接地端子T2连接。二极管24连接在接地端子T2和晶体管26的基极之间。

二极管20是在直流电源的正极和负极与端子T1、T2反向连接时截断电流保护直流电源用的元件。电阻元件21，22是用于限制升压动作的元件。电阻元件23是启动电阻元件。二极管24作为晶体管26的逆耐压保护元件动作。

升压变压器27包含一次绕线27a、基极绕线27b、以及二次绕线27c。一次绕线27a的一个端子与电阻元件22，23之间的节点N22连接，其另一端子与晶体管26的集电极连接。基极绕线27b的一端子经由电阻元件25与晶体管26的基极连接。二次绕线27c的一端子与晶体管26的基极连接，其另一端子经由二极管28以及电容器29与接地端子T2连接。

升压变压器31包含一次绕线31a以及二次绕线31b。两端子闸流晶体管30连接在晶体管28的阳极和一次绕线31a的一端子之间。一次绕线31a的另一端子与接地端子T2连接。二次绕线31b的一端子与感应电极2，3连接，其另一端子与二极管6的阳极以及二极管7的阴极连接。二极管6的阴极与针电极4连接，二极管7的阳极与针电极5连接。

电阻元件25是用于限制基极电流的元件。两端子闸流晶体管30是在端子间电压达到转折电压时变为导通状态，当电流变为最小保持电流以下时变为非导通的元件。

接着，针对该离子发生装置的动作进行说明。电容器29通过RCC方式开关电源动作而被充电。即，当给电源端子T1以及接地端子T2之间施加直流电源电压时，电流从电源端子T1经由二极管20以及电阻元件21～23流到晶体管26的基极，晶体管26变为导通状态。由此，电流流到升压变压器27的一次绕线27a，在基极(base)绕线27b的端子之间发生电压。

基极绕线27b的绕线方向以当晶体管26变为导通状态时使晶体管26的基极电压进一步上升那样地设定。因此，在基极绕线27b的端子间发生的电压为正反馈状态下使晶体管26的导通阻抗值降低。此时，二次绕线27c的绕线方向以由二极管28阻止通电那样地被设定，电流不流过二次绕线27c。

这样，流过一次绕线27a以及晶体管26的电流持续增加，由此，晶体管26的集电极电压从饱和区域偏离并上升。由此，一次绕线27a的端子间电压降低，基极绕线27b的端子间电压也降低，晶体管26的集电极电压进一步上升。因此，在正反馈状态下进行动作急速地将晶体管26变为非导通状态。此时，二次绕线27c在二极管28的导通方向上发生电压。由此，电容器29被充电。

当电容器29的端子间电压上升并且达到两端子闸流晶体管30的转折电压时，两端子闸流晶体管30以稳压二极管那样地进行动作，进而电流流过。流过两端子闸流晶体管30的电流达到转折电流时，两端子闸流晶体管30变为大致短路状态，被充电到电容器29的电荷经由两端子闸流晶体管30以及升压变压器31的一次绕线31a被放电，在一次绕线31a上发生脉冲电压。

当在一次绕线31a上发生脉冲电压时，在二次绕线31b上，正以及负的高电压脉冲交互衰减并发生。正的高电压脉冲经由二极管6施加到针电极4上，负的高电压脉冲经由二极管7施加到针电极5上。由此，在针电极4，5的前端发生电晕放电，分别发生正离子以及负离子。

另一方面，当电流流过升压变压器27的二次绕线27c时，一次绕线27a的端子间电压上升，导通晶体管26再次导通，反复以上的动作。该动作的反复速度是流过晶体管26的基极的电流越大速度越快。因此，通过调整电阻元件21的电阻值可以调整流过晶体管26的基极的电流，调整针电极4，5的放电次数。

另外，正离子是在氢离子(H⁺)的周围附随多个水分子的离子团，用H⁺(H₂O)m(其中，m是任意的自然数)表示。此外，负离子是在氧离子(O₂ ^-)的周围附随多个水分子的离子团，用O₂ ^-(H₂O)n(其中，n是任意的自然数)表示。此外，当将正离子和负离子放到室内后，两离子围绕在浮置于空气中的霉菌和病毒的周围，在其表面上相互起化学反应。利用此时生成的活性种的羟基自由基(·OH)的作用，除去浮游霉菌等。

在该实施方式中，正离子发生用的感应电极2和负离子发生用的感应电极3各自作为独立部件形成，分别安装在基板1上，因此，基板1不会伴随温度变动而发生翘曲。因此，即使存在温度变动，也能够使针电极4，5的前端部位于感应电极2，3的贯通孔11的中心，能够稳定地发生正离子以及负离子。

[具体例1]

作为具体例1，做成针电极4，5的前端的间隔是19mm的离子发生装置。图4是表示该离子发生装置的放电次数(次/秒)和离子浓度比率(％)的关系的图。在此，将放电次数设为480(次/秒)时的离子浓度作为100(％)。通过改变图3的电阻元件21的电阻值，放电次数在60～660(次/秒)之间变化。离子浓度，通过在规定的风速的空气中配置离子发生装置，利用配置在距离离子发生装置下游仅25cm的位置的离子计数器来测定。

在60～480(次/秒)为止，根据放电次数增大离子浓度，但是在480(次/秒)以上的范围中即使放电次数增加，离子浓度也几乎没有改变。能够认为这是因为，虽然当增加放电次数时离子发生量增大，但是正离子和负离子的结合带来的离子消灭量也增大。由于当放电次数增大则消耗电力增大，所以在具体例1的离子发生装置中，优选将放电次数设定为480(次/秒)的程度。

[具体例2]

作为具体例2，做成针电极4，5的前端的间隔是38mm的离子发生装置。图5是表示该离子发生装置的放电次数(次/秒)和输入电流(mA)的关系的图。通过改变图3的电阻元件21的电阻值，放电次数在60～660(次/秒)之间变化。输入电流(mA)是从直流电源流入图3的电源端子T1的直流电流。由图5可知，输入电流与放电次数大致正比例地增大。

此外，图6是表示具体例1、2的离子发生装置的放电次数(次/秒)和离子浓度比率(％)的关系的图。在具体例2的离子发生装置中，将放电次数取480(次/秒)时的离子浓度(个/cm³)作为100％。根据图6可知，具体例2的离子浓度比具体例1的离子浓度大20％以上。能够认为这是由于，将具体例2的针电极4，5的距离扩大为具体例1的2倍的结果，减小了正离子和负离子的结合带来的离子消灭量。

因此，具体例2的离子发生装置能够以比具体例1的离子发生装置少的放电次数(即消耗电力)发生多的离子。因此，优选针电极4、5的前端的间隔设定为大于19mm的值。

[比较例]

图7是表示作为比较例的离子发生装置的构成的电路图，是与图3对比的图。在图7中，比较例与实施方式不同的点在于除去了电阻元件22，23，25、二极管24，28、晶体管26以及升压变压器27的点。二极管20、电阻元件21以及电容器29串联连接在端子T1，T2之间，向端子T1，T2间施加有商用交流电压(100V，60Hz)。此外，针电极4，5的前端的间隔与具体例1相同地设定为19mm。

商用交流电压通过二极管20被半波整流。商用交流电压在正极性的期间给电容器29充电。电容器29的端子间电压上升达到两端子闸流晶体管30的转折电压时，两端子闸流晶体管30导通，在一次绕线31a发生脉冲电压。由此，在二次绕线31b上，正以及负的高电压脉冲交互衰减并发生，在针电极4，5的前端分别发生正离子以及负离子。

图8是表示针电极4的电压的时序图。在图8中，商用交流电压在正极性期间连续施加2个正的高电压脉冲，商用交流电压在负极性期间不施加高电压脉冲。放电次数是120(次/秒)。在商用交流电压的一周期期间施加给针电极4的电压的实效值Vrms是481(V)。在该条件下，离子浓度大约为200万(个/cm³)。

图9是具体例1的针电极4的电压的时序图。放电次数设定约为120(次/秒)。根据图9可知，正的高电压脉冲以等时间间隔施加给针电极4。能够认为这是由于，在图3的电路中，升压变压器27的二次绕线27c上发生了充分高于商用交流电压的频率的交流电压的结果，电容器29的充电以高频率进行。两个高电压脉冲的实效值Vrms是571(V)。在该条件下，离子浓度约为240万(个/cm³)，是比较例的1.2倍。

能够认为如图8所示，当将两个高电压脉冲以短的间隔连续施加时，与放电次数增加时同样地正离子与负离子的结合增加，离子浓度减少。与此相对，能够认为如图9所示当以等时间间隔施加高电压脉冲时，与减少放电次数时同样地离子与负离子的结合减少，离子浓度增大。因此，与比较例1相比，优选具体例2。

图10是表示具体例2的针电极4的电压的时序图。放电次数设定为460(次/秒)。根据图10可知，正的高电压脉冲以等时间间隔施加给针电极4。10个高电压脉冲的实效值Vrms是1241(V)。在该条件下，离子浓度大约是400万(个/cm³)，是比较例的2倍。

[应用例]

图11是概略表示具备图1～图3所示的离子发生装置的空气净化机40的构成的立体图。此外，图12是表示在图11所示的空气净化机40配置了离子发生装置的状态的空气净化机40的分解图。

在图11以及图12中，空气净化机40具备前面面板41和主体42。主体42的后方上部设有吹出口43，从该吹出口43向室内供给包含离子的清洁空气。在主体42的中心形成有空气取入口44。从该空气取入口44取入的空气以通过未图示的过滤器的方式被净化。被净化了的空气通过风扇用壳体45，从吹出口43供给到外部。

在形成被净化了的空气的通过路线的风扇用壳体45的一部分安装有图1～图3所示的离子发生装置46。离子发生装置46以将由针电极4、5发生的离子放出到上述的空气流中的方式配置。作为离子发生装置46的配置的例子，考虑在空气的通过路线内的，与吹出口43比较近的位置P1、比较远的位置P2等位置。这样，空气净化机40具有使送风通过离子发生装置46由此从吹出口43将清洁空气和离子供给到外部的离子发生功能。

另外，本实施方式的离子发生装置，除了空气净化机40以外还可以安装在离子制造机(带有离子发生装置的循环器)、空气调和机(空调)、冷藏设备、吸尘器，加湿器、除湿机、选择干燥机、电扇加热器等上，只要是具有将离子借助气流输送用的送风部的装置，在无论何种电气设备上都可以安装。

应该认为这次公开的实施方式所有内容都是例示，不能作为限制。本发明的范围不是上述说明的内容，而是由权利要求的范围表示，包含与权利要求均等的意思以及在范围内的所有的变更。

Claims

1.一种离子发生装置，其特征在于，

具备：

第一感应电极，其具有第一孔、

第二感应电极，其具有第二孔、

第一针电极，其前端配置在上述第一孔的中央部，用于产生正离子、

第二针电极，其前端配置在上述第二孔的中央部，用于产生负离子、

基板，其上安装有上述第一、第二感应电极以及上述第一、第二针电极，

上述第一、第二感应电极分别作为独立部件形成并分别安装在上述基板上。

2.根据权利要求1所述的离子发生装置，其特征在于，上述第一以及第二针电极的前端的间隔大于19mm。

3.根据权利要求1所述的离子发生装置，其特征在于，具备电源电路，该电源电路以相等时间间隔给上述第一针电极施加正脉冲电压，同时以大致相等时间间隔给上述第二针电极施加负脉冲电压。

4.根据权利要求3所述的离子发生装置，其特征在于，上述电源电路包含：

第一二极管，其阴极与上述第一针电极连接、

第二二极管，其阳极与上述第二针电极连接、

升压变压器，其包含一次绕线以及二次绕线，上述二次绕线的一个端子与上述第一二极管的阳极和上述第二二极管的阴极连接，上述二次绕线的另一个端子与上述第一和第二感应电极连接、

电容器和两端子闸流晶体管，它们串联连接在上述一次绕线的端子之间、

交流电压产生电路，其由直流电源电压驱动，生成频率比商用交流电压高的交流电压、

第三二极管，其对上述交流电压进行整流并使上述电容器充电。

5.一种电气设备，其特征在于，具备：

权利要求1～4中任一项所述的离子发生装置和、

用于将由上述离子发生装置发生的正离子以及负离子送出的送风部。