专利名称：臭氧发生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于气体等离子体放电的臭氧发生装置，特别涉及民用除臭、杀菌、防霉、油性成分的分解以及碱性离子水的制造等所使用的臭氧发生装置。
背景技术：
以往有各种类型的臭氧发生装置，其中有像图1所示那样的装置(例如参照日本专利第2644973号公报)，该装置仅在两端封闭、封入了气体的玻璃管1、2的一端设置电极3、4，且使上述电极的位置互相反向、近似平行地配置这样的2根单电极封入了气体的玻璃放电管5、6，在这2根电极3、4上施加高频电压，由此产生臭氧。并且，在图1中，1′、2′为用来并列设置2根放电管5、6的扎带。
在该以往例中，当在两电极之间施加10KV/45kHz的高频电压产生15ppm的臭氧时，我们发现因累积施加高频电压的时间和臭氧产生的环境，在放电管周围堆积白色的结晶物。我们发现，这种堆积物如图2中的7所示那样堆积在对接的放电管5、6的结合部到电极引出部8、9之间，影响臭氧的产生量。并且，在图2中，10表示振荡电路，11表示升压变压器，12表示该变压器11的次级线圈。
图3表示臭氧产生量随累积高频电压施加时间的变化。我们发现，与周围环境(温度和湿度)为25℃/60％(以下简称为A环境)时的臭氧产生量A′相比，周围环境为25℃/90％(以下简称为B环境)时的臭氧产生量B′在时间超过1500小时的范围内大幅度地减少。
其原因就是因为与A环境时相比，B环境时图2的堆积物7的堆积密度增大，对放电管的相对施加电压产生影响。并且，如果从电路上来看这种现象的话，可以看出由于堆积物7堆积在放电管5、6的电极引出部8、9附近，从升压变压器11的负载一侧看去阻抗与堆积物7的产生量成比例地下降。即，如果振荡电路10的负载阻抗降低，则通过升压变压器11施加的次级线圈12的施加电压也降低，结果臭氧的产生量减少。
而且，堆积物7的堆积状况随放电管的形状、相对的放电管的间隙、施加的高频电压、振荡电路的输出阻抗等而变化，这也是图3的以往例中臭氧量急剧下降的分支点P引起电路上的重大问题的主要原因。
即，在B环境下，累积施加电压的时间在1500小时之前从电极引出部8、9的两端看去的阻抗与堆积物7的堆积量成比例地下降，臭氧产生量降低。当累积施加电压的时间达到1500小时时，堆积物7产生绝缘破坏，堆积物7因电晕放电的断续的施加引起炭化，阻抗急剧降低引起次级线圈12的电压下降，同时使振荡电路10处于过负荷状态。结果，有加速后述振荡电路10内的晶体管等电子元件的发热，使其处于热失控状态的危险性。
其次，堆积物7的产生除上述累积施加电压时间以外，在很大程度上还依赖于施加的高频电压。图4表示当施加的高频电压为10.0KV和8.0KV时臭氧产生量随累积施加高频电压的时间的变化。因此，希望在产生必要的臭氧量的情况下以最低的高频施加电压工作。
但是，产生施加高频电压的电路一般采用图5所示的自激励式倒相电路，升压变压器T的线圈数之比唯一确定，因此难以与负荷相对应调整到最佳点。
而且，在臭氧量比较少的室内用防臭装置或车载用防臭装置中，要求电源的电力消耗尽量少，特别是在车载用的装置中，电源由汽车的蓄电池提供，因此要求省电设计。并且，在用量比较大的用臭氧分解商业基础的厨房等中的油脂时，有必要高效率地产生大量的臭氧。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，第1个目的就是要提供一种臭氧发生装置，即使堆积物堆积也不会招致电路上放电管阻抗的降低、放电管的安装结构使组装极其简单且考虑了批量生产的效率；并且提供通过使倒相电路内的回扫电压可变使施加的高频电压最适合于必要的臭氧量的倒相电路。
并且，本发明的第2目的是着眼于封入放电管内的气体压力和臭氧产生量的关系，设定对于必要的臭氧量效率最高的气体压力，而且提出在最合适的状态使适于上述臭氧产生的效率最高的放电管与驱动电路相组合的方案。
为了达到上述目的，本发明的第1方案为具有以下特征的臭氧发生装置用树脂绝缘体将仅在封入了气体的玻璃管的一端设置电极的2根单极型气体封入放电管的上述电极的引出部包围，而且近似平行地相邻并列设置上述2根放电管且使上述电极的位置互相反向，在上述2根放电管上施加高频电压。通过采用这样的结构，即使在以往那样的堆积物堆积的情况下，也不会招致电路上放电管的阻抗降低，使提供稳定的臭氧成为可能。
另外，本发明的第2方案为具有以下特征的臭氧发生装置在绝缘板体的左右端竖立设置由绝缘体形成的中空箱，近似平行地相邻并列设置仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极的2根单极型气体封入放电管且使上述电极的位置互相反向，使设置了上述电极的各个端部经过上述中空箱的箱壁上设置的槽或孔收容到上述中空箱内，使另一端没有电极的端部位于上述中空箱外，在上述2根放电管上施加高频电压。由于使放电管的端部位于由绝缘体构成的中空箱的内外，使2根放电管之间的绝缘良好，因此即使在以往那样的产生堆积物的情况下也不会招致电路上放电管的阻抗降低，使提供稳定的臭氧成为可能。
另外，本发明的第3方案为具有以下特征的臭氧发生装置在绝缘板体的左右端竖立设置由绝缘体形成的中空箱，近似平行地相邻并列设置仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极的2根单极型气体封入放电管且使上述电极的位置互相反向，使设置了上述电极的各个端部经过上述中空箱的箱壁上设置的槽或孔收容到上述中空箱内，使另一端没有电极的端部位于上述中空箱外，而且在上述中空箱内填充绝缘材料，在上述2根放电管上施加高频电压。由于用绝缘体包围放电管的电极引出部，因此能够提供简便、稳定的装置。
另外，本发明的第4方案为具有以下特征的臭氧发生装置将仅在封入了气体的玻璃管的一端设置电极的2根单极型气体封入放电管的上述电极的引出部，分别用一端有直径与上述放电管的外径大致相同的通孔、另一端有直径与上述电极的引出部的直径大致相同的通孔的衬套覆盖，而且近似平行地相邻并列设置上述2根放电管且使上述电极的位置互相反向，在上述2根放电管上施加高频电压。通过采用这样的结构，即使在以往那样的产生堆积物的情况下也不会招致电路上放电管的阻抗降低，能够提供可以稳定地提供臭氧且结构简单的结构。
本发明的第5方案为具有以下特征的臭氧发生装置使产生高频电压的倒相电路的回扫电压可变。通过采用这样的结构，除能够获得上述方案1～4的效果外，还能够提供可以供给最适合于需要的臭氧量的高频施加电压、能够极力抑制堆积物的产生等高效率的臭氧发生装置。
本发明的第6～16方案为为了到达本发明的第2目的的结构。
本发明的第6方案为具有以下特征的臭氧发生装置用树脂绝缘体将仅在以400Torr以下的压力封入了气体的玻璃管的一端设置电极的2根单极型气体封入放电管的上述电极的引出部包围，而且近似平行地相邻并列设置上述2根放电管且使上述电极的位置互相反向，在上述2根放电管上施加高频电压。通过这样能够提供臭氧产生效率好的装置。
本发明的第7方案为具有以下特征的臭氧发生装置将仅在以400Torr以下的压力封入了气体的玻璃管的一端设置电极的2根这样的单极型气体封入放电管的上述电极的引出部，分别用一端有直径与上述放电管的外径大致相同的通孔、另一端有直径与上述电极的引出部的直径大致相同的通孔的衬套覆盖，而且近似平行地相邻并列设置上述2根放电管且使上述电极的位置互相反向，在上述2根放电管上施加高频电压。通过采用这样的结构，能够提供极其实用的结构和臭氧产生效率好的装置。
本发明的第8方案为具有以下特征的臭氧发生装置在绝缘板体的左右端竖立设置由绝缘体形成的中空箱，近似平行地相邻并列设置仅在以400Torr以下的压力封入了气体的玻璃管的一端设置了电极的2根单极型气体封入放电管且使上述电极的位置互相反向，使设置了上述电极的各个端部经过上述中空箱的箱壁上设置的槽或孔收容到上述中空箱内，使另一端没有电极的端部位于上述中空箱外，在上述2根放电管上施加高频电压。通过这样能够提供极其实用的结构和臭氧产生效率好的装置。
本发明的第9方案选择钨或镍作电极材料，或者选择烧结电极作为电极，由此除能够获得上述方案6～8的效果外，还能够减少电极的喷镀，延长装置的寿命。
本发明的第10方案为具有以下特征的臭氧发生装置近似平行地相邻并列设置仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极的3根以上的放电管且使上述各放电管的电极的位置依次互相反向，使上述各放电管的电极位置在同一侧的各放电管的各个电极互相电气地共同连接，从而汇集成2个端子，在上述2个端子之间施加高频电压。通过采用这样的结构，能够提供可以与各种臭氧量相对应的实用的装置。
本发明的第11方案为具有以下特征的臭氧发生装置近似平行地相邻并列设置仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极的2根单极型气体封入放电管且使上述各电极的位置互相反向，而形成一个放电管单元，而且电气地并联连接大于等于2个的上述放电管单元，在上述并联连接的放电管单元体上施加高频电压。通过采用这样的结构，能够提供可以与各种臭氧量相对应的极其实用的装置。
本发明的第12方案为使上述方案10或方案11中的臭氧发生装置中的气体密封压力在400Torr以下的方案，由此能够获得效率比上述方案10或方案11中的装置的更高的装置。
本发明的第13、第14和第15方案为分别在产生高频电压的倒相电路中设置有使电源电压可变的单元、进行该倒相电路中的占空比的可变控制的单元以及使该倒相电路的输出级晶体管的偏置电平可变控制的单元的方案，都能有效地控制臭氧产生量。
本发明的第16方案为使产生高频电压的倒相电路的输出级晶体管的主端子(在FET中为漏极和源极，在场效应晶体管中为集电极和发射极)之间的电压反馈给上述倒相电路的稳压电路、能率电路或偏置电平可变电路的方案，由此能够有效地控制臭氧产生量。
图1是用来说明现有臭氧发生装置的主要部分的图。
图2是用来说明现有臭氧发生装置的问题点的图。
图3是表示现有臭氧发生装置的特性的一例的图。
图4是表示现有臭氧发生装置的特性的一例的图。
图5是现有臭氧发生装置所使用的产生高频电压的电路图。
图6是表示本发明的一个实施例中的臭氧发生装置的主要部分的透视图。
图7是本发明的一个实施例中的臭氧发生装置的主要部分的局部欠缺剖视透视图。
图8是本发明的其他实施例中的臭氧发生装置的主要部分的透视图。
图9是本发明的一个实施例所使用的产生高频电压的电路图。
图10是表示臭氧发生装置的高频电压产生电路的特性的图。
图11是表示臭氧发生装置的高频电压产生电路的特性的图。
图12是用来说明本发明的一个实施例中的臭氧发生装置的主要部分的图。
图13是用来说明本发明的一个实施例中的臭氧发生装置的主要部分的图。
图14是用来说明本发明的一个实施例中使用的封入了气体的放电管的图。
图15是表示本发明的一个实施例中使用的高频电压的波形的图。
图16是表示臭氧发生装置中臭氧产生量与气体压力的关系的图。
图17是本发明的一个实施例中的封入了气体的放电管的主要部分的透视图。
图18是表示臭氧发生装置中施加的高频电压的占空比(duty)与臭氧产生量之间的关系的图。
图19是表示本发明的一个实施例中的封入了气体的放电管的连接的一例的图。
图20是表示本发明的一个实施例中封入了气体的放电管的连接的其他例的图。
图21是本发明的一个实施例中使用的产生高频电压的电路图。
图22是表示本发明的一个实施例的高频电压产生电路中的电压波形的图。
图23是表示本发明的一个实施例的电压波形的图。
图24是表示高频电压产生电路的特性的图。
图25是本发明的一个实施例中所使用的产生高频电压的电路图。
图26是本发明的一个实施例中所使用的产生高频电压的电路图。
图27是本发明的一个实施例中所使用的产生高频电压的电路图。
具体实施例方式
下面用实施例详细说明本发明。图6为本发明的一个实施例的透视图。图6中，21为不被臭氧侵入的由氯乙烯、氟树脂、ACS(商品名)等材料形成的绝缘板体，在左右端竖立设置有中空箱22、23。24、25为2根仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极26、27的单极型气体封入放电管，其配置方式为分别将设置了上述电极26、27的一端，即电极引出部26′、27′穿过上述中空箱的壁28、29上设置的槽或孔30、31配置在上述中空箱22、23内，另一端没有电极的端32、33位于上述中空箱22、23之外。
然后，将硅树脂等绝缘材料除去气泡后填充到中空箱22、23内，使电极引出部26′、27′为完全绝缘的结构。
为达到本发明的上述第1目的的第1实施例为提供这种结构的臭氧发生装置的实施例，即使上述堆积物堆积在放电管24、25上，由于电极引出部26′、27′被中空箱22、23内的硅树脂等和箱体壁28、29完全电气绝缘，因此能够完全消除主要由堆积物在电气上引起的臭氧的衰减。并且，上述堆积物的炭化引起的阻抗降低也由于上述结构而不产生影响，本发明为防止晶体管的热失控之类的致命缺陷的有效方案。
而且，详细地表示中空箱22，特别是其壁部28的为图7，例如图6所示的放电管25的无电极端32为由图示形状的放电管支座38支持的结构。并且，2根放电管24、25之间的间隔由槽30和放电管支座38的内侧之间的间隔1决定。
并且，虽然上述实施例为在中空箱22、23内填充了硅树脂等绝缘材料的事例，但不一定非要往中空箱内填充绝缘材料不可。即，即使在未填充的状态下，由于电极引出部收容在中空箱内，电极引出部之间的绝缘由于有由绝缘体构成的中空箱也比以往的事例有显著提高，因此即使产生堆积物也不会在电路上招致放电管的阻抗降低。
图8为达到本发明的第1目的的第2实施例，将放电管24、25的电极引出部26′、27′插入用臭氧难以侵入的硅等材料成型的、一端有直径与放电管的外径大致相等的通孔、另一端有直径与电极引出部的外径大致相同的通孔的衬套(bushing)39、40内，用硅电线等34、35作为衬套39、40的另一端的引出结构，而且使放电管24、25紧贴在衬套的侧壁41、42上，用扎带43、44绑扎。当然，扎带也用臭氧难以侵入的硅等材料形成。
在第2实施例的情况下，放电管24、25的间隙由衬套的侧壁41、42的壁厚决定。由于上述堆积物7在放电管24、25附近产生最多，因此在放电管24、25紧贴的情况下，在累积施加高频电压时间比较早的阶段堆积物产生电气短路。通过在放电管24、25之间设置间隙，与紧贴的情况相比，堆积物7难以引起电气短路。因此，最好是增大放电管24、25之间的间隙，但如表1所表示的事例那样，如果间隙过大，则臭氧产生量有减少的趋势。
因此，为了延长堆积物7最终堆积的时间，即累积施加高频电压的时间而扩宽间隙的宽度要根据与臭氧产生量的平衡来决定。
下面说明为了将上述臭氧产生量调整到必要的最低限度而使施加的高频电压可变的电路。
图9表示本发明中的电路实施例，输入AC100V的自激励倒相电路作为电源。从端子45、46输入AC100V，经噪声滤波电路47用全波整流桥49整流后，直流电压给平滑电容器50充电。该直流电压通过倒相电路给作为负载的放电管单元C(例如第1实施例的臭氧发生单元)提供施加的高频电压。
由于本电路实施例中的基本电路部分一般采用众所周知的电路结构，因此详细的动作说明省略，作为用来改变施加的高频电压的电路，在晶体管55的基极设置旁通(bypass)产生与升压变压器48的初级线圈56的回扫电压成比例的基极线圈57的电压的电路58。该旁通电路58由高频二极管52、电阻53、可变电阻54构成，通过可变电阻54适时地旁通掉基极线圈57中产生的振荡停止期间的回扫电压。
与施加给放电管单元C的高频电压和初级线圈56的回扫电压相关联地表示这种状况的是图10。施加的高频电压用图示的59表示，晶体管55的集电极·发射极之间的电压用Vc-e60、61、62表示。
现在，当可变电阻54的电阻值低时，由于回扫电压被大量旁通，因此Vc-e60的肩部电压60′变低，施加的高频电压为12.0KV。而可变电阻54的阻抗值高时，回扫电压的旁通量少，Vc-e62的肩部电压62′变高，施加的高频电压为7.8KV。并且，61、61′分别表示中间的Vc-e及肩部电压，施加的高频电压为10.2KV。
本发明的电路实施例由于用插入到这样的倒相电路的基极一侧的可变电阻54的电阻值改变施加的高频电压，因此具有能够将输出4调整到作为负载的放电管单元C所需要的最低限度的电压的特点。并且，表示了可变电阻54的电阻值与施加的高频电压的关系的曲线为图11的样子，为近似直线的比例关系。而且，本发明的电路实施例中设置有电感线圈63。其目的是为了在如上所述的堆积物炭化而使倒相电路处于过负荷时也不会引起振荡停止的电路。并且，包括发光二极管的显示电路64为用来显示放电管单元的动作的电路。
下面再说明为了达到上述第2目的的本发明的几个实施例。图12、图13为用来说明各实施例的主要部分的图。在图12的装置中，仅在两端封闭、封入了气体的玻璃管101、102的一端设置电极103、104，将2根这样的单电极气体封入的玻璃放电管105、106像图示那样近似平行地相邻并排配置，通过衬套109、110将各自的电极引出部107、108引出，在两个电极103、104上施加高频电压。另外，111、112为用来并列设置放电管105、106的扎带。
图13中，181为不被臭氧侵入的由氯乙烯、含氟树脂、ABS(商品名)等材料形成的绝缘板，在左右端竖立设置有中空箱182、183。184、185为2根仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极186、187的单极型气体封入放电管，其配置方式为分别将设置了上述电极186、187的一端，即电极引出部186′、187′穿过上述中空箱的壁188、189上设置的槽或孔190、191配置在上述中空箱182、183内，另一端没有电极的端192、193位于上述中空箱182、183的外面。
并且，实施例所使用的放电管的尺寸表示于图14。在图14中，161为玻璃管，长约34.0mm，外径约2.6mm，电弧长约29.5mm。162为电极，163为电极的外部引出线，包括外部引出线的长度约为35.0mm。将2根上述放电管像图12那样配置，在表2规定的条件下施加高频电压，测定了臭氧产生量。表2中的p-p为峰值点到峰值点的意思，表示最大值与最小值之间的值，以下相同。
下面就表2的占空比稍作说明。即，臭氧量比较多(以下称为“高臭氧时”)的情况下的施加时间500ms/33％占空比，是指图15所示那样供给500ms的高电压113(频率20kHz/p-p 9kV)，到下一次供给高电压114的时间为1500ms。并且，在臭氧量比较少(以下称为“低臭氧时”)的情况下，同样是指提供300ms图15所示的高电压113，到下一次提供高电压114的时间为1500ms。
为达到本发明的第2目的的第1实施例使用了2根图14的放电管作为图12的放电管105、106，以适当的间隔使内部气体压力在70Torr(托)到700Torr之间变化，在表2的条件下施加高电压，测定与各气体的压力相对应的臭氧产生量，结果如图16所示(测定空气量为3升/分钟)。结果表明，无论是在施加高电压产生高臭氧115时，还是在低臭氧116时，如果横轴表示的放电管105、106内部的气体压力超过400Torr，纵轴表示的臭氧量都呈一定值的倾向。
并且，作为气体的种类，希望从氩、氪、氙、氖、氦等稀有气体中及氮气中选取。
结果为，尽管在例如低臭氧116时施加了相同条件的高电压，但还是内部气体压力低时产生的臭氧量多，臭氧的产生效率高。并且，在高臭氧115时也呈现同样的结果，可以看出，在本发明的臭氧发生装置中，为了提高臭氧的产生效率，内部气体压力的选择是非常重要的因素。从这样的观点出发，提出了在内部气体压力未达到一定值即在400Torr以下的条件下设计放电管的方案。并且，在用2根图14的放电管作为图13的放电管184、185使内部气体压力产生各种变化时也获得与上述同样的结果。
但是，虽然从臭氧量的产生效率来看希望内部气体的压力低，但从放电管的寿命来看，两电极103、104等的喷镀与内部气体压力的降低成比例地增大，存在寿命缩短的问题。
为达到本发明的第2目的的第2实施例为通过与即使内部气压低的情况下喷镀也少的两个电极103、104的材料的组合来确保寿命的实施例，采用钨或镍作为电极材料，或者采用烧结电极(在镍、钨等粉末中混合氧化物用模具压缩成型后在高温下烧结成的电极)作为电极。此时，作为电极也可以采用图17所示的中空电极162′等。另外，虽然本发明的实施例用图14的尺寸的放电管的事例进行说明，但当然不受此尺寸的限制。
虽然以上为达到第2目的的第1、第2实施例的高、低臭氧量对于家庭用或车载用的除臭、杀菌装置来说为足够的臭氧量，但对于用于分解油性成分的厨房用途来说还需要更多的臭氧量。
但是如果为了使本发明的实施例列举的图14的放电管产生更多的臭氧量而提高施加电压的话，则放电管105、106发热开始影响臭氧的产生量。表示该状态的为图18。如果使施加的高频电压为10kV，以上述占空比为横轴，臭氧产生量为纵轴，则标准测定模式(空气量为3升/分钟时，以下称为标准测定)下为如线118所示的特性，随着占空比增大，臭氧产生量有饱和的倾向。这就表示放电管105、106过多发热引起臭氧量的衰减。
而为了抑制标准测定中放电管105、106的发热，从外部安装风扇，当送入风时，虽然在标准测定下饱和，但臭氧产生量如线117所示那样呈现直线延伸的倾向，这就证明，放电管105、106发热引起的臭氧产生量的饱和是由发热引起的。防止这样的放电管105、106的发热引起臭氧产生量减少的实施例为为达到本发明的第2目的的第3实施例。
为达到本发明的第2目的的第3实施例为并联连接图12所示的放电管105、106构成的放电管单元，将施加给各放电管单元的能量分散施加的实施例。模式地图示的为图19中并联连接放电管单元119、120的实施例。当然，想要再增加臭氧产生量时可以再追加放电管单元，可以通过并列多个以上的放电管单元来达到目的。并且，为了增加臭氧量不仅可以并列放电管单元，也可以像图20所示那样使用3根放电管105、105′、106作成放电管单元，可以具有相同的效果。
如上所述，本发明为给放电管施加高频电压产生臭氧的装置，为涉及使输入能量最有效地产生臭氧的方法。因此，由于与实施本发明时使用的装置相对应需要的臭氧量不同，因此需要最合适的输入设定装置。
根据这样的观点，提供根据必要设定输入能量的装置作为为达到本发明的第2目的的第4实施例。第4实施例由以图21所示的车载用为前提的电路构成，下面说明其动作。当通过端子121从汽车的蓄电池提供11～17V的电源时，通过由3端子稳压器122构成的稳压电路123给能率电路(duty circuit)供给一定的电压。作为3端子稳压器122代表性的由78/79系列(商品名)构成，用可变电阻125将输出调整到12V。
而在负荷一侧连接着用来产生提供给放电管105、106的高频电压的高频振荡电路126，以适时的占空比间歇地驱动高频振荡电路126产生的高频的能率电路127，被上述高频振荡电路126的输出ON/OFF驱动的FET128(当然也可以是场效应晶体管结构)，以及受FET128的驱动升压到规定的高电压的升压变压器129。
首先，根据第4实施例说明产生上述表2的高臭氧量的电路的动作。为了便于说明，并用图22的脉冲波形图。当稳压电路123在图22的A时期提供12V的电压时，以由计时器IC555(商品名)构成的振荡电路为代表的高频振荡电路126通过自带偏压电阻器的晶体管133输出根据关系式f＝0.7/R132×C131由电容器131和可变电阻132的常数产生的频率。其输出波形用图22的134表示，设定各常数使根据上述计算式得出的频率为20kHz。
而能率电路127也以由计时器IC555(商品名)构成的为代表性，通过自带偏压电阻器的晶体管137输出根据计算式t＝1.1×C136×R135由可变电阻135和电容器136的常数计算的计时器时间的重复波形。其输出波形用图22的138表示，根据上述计算式作出500ms的OFF时间139，1000ms的ON时间140。这些输出波形134、138合成的波形用141表示，提供给FET128的栅极电路。
当用波形141表示的信号输入FET128的栅极时，其波形中的用142表示的一段FET被FET128以规定的电压和20kHz的频率激励，被与漏极相连的变压器129的初级线圈143和谐振电容器144低频谐振，给输出高压变压器129的高压侧145输出高电压。
其波形用图22的146表示，通过适时地设定变压器129的线圈比以及输入侧的谐振条件、FET128的可变电阻147决定的偏置电压以及各种常数作出与上述图15相同的波形146。
第4实施例是进行这样的基本动作的实施例，能够与实施用例相对应产生高、低不同的各种臭氧量。其代表例如前所述，可以通过能率电路127进行占空比的控制。
并且，作为其他的事例提出有如下电路的方案通过改变稳压电路123的电压来改变提供给FET128的电压，电压高时高压输出增大，产生高臭氧量，电压低时高压输出降低，产生低臭氧量；而且，通过用可变电阻147改变FET128的偏压也能够调整高压输出，根据必要用各种高压输出调整装置与产生最合适的臭氧量相对应。
虽然第4实施例以输入为从蓄电池提供12V型为代表例进行说明，但在输入为AC100V的情况下，通过改变电源电路等、改变元件的常数当然也具有相同的效果。
如前所述，本发明为最有效地产生与用途相适应的适量的臭氧的装置，但是，如果长时间使用装置的话，则如前所述地，不可避免地会出现因电极喷镀使臭氧量降低；因杂质附着在放电管单元上，特别是析出物附着在2根放电管的间隙中使臭氧量降低；在高压电路的安装中，杂质附着在基板或电气布线上引起高电压降低等等围绕寿命的臭氧量降低的状态。
为达到本发明的第2目的的第5实施例就是为了解决这样的问题的实施例。上述长时间使用使臭氧量降低的最主要的原因是施加到放电管单元上的高压电压因上述现象降低引起的。第5实施例为涉及与检测该高压电压的降低、使臭氧产生量增加的电路相组合，由此来产生总是一定量的臭氧量的装置。
表示为达到本发明的第2目的的第4实施例中的高压电压148和FET128的漏-源电极之间的电压149的实际电压波形的是图23。并且，两者的p-p电压之间存在图24所示的近乎成比例的关系。这是由升压变压器129的初级线圈143与高压线圈145的圈数比大致决定的。
为达到本发明的第2目的的第5实施例就是着眼于这一点，如图25所示用一般的峰值电压保持电路150将FET128的漏-源电极之间的p-p电压(以下称为D-S间电压)保持在规定电平的电压。通过将该电压施加给稳压电路123，构成与第4实施例中说明过的电压可变电阻器125具有相同的功能的补偿高压电压降低的电路。因此在上述现象使高压电压148降低而使臭氧量下降的情况下，使上述稳压电路123的输出电压变高最终补偿高压电压148的下降电压，能够将臭氧量总是保持在一定的量。
并且，图26为将峰值电压保持电路150保持的规定范围的电压施加给能率电路127的图，通过峰值电压保持电路150保持的电压重叠付与与第4实施例说明过的可变电阻器135相同的功能，通过增大占空比来补偿上述现象引起的臭氧量降低的部分。
虽然本发明的第5实施例说明的是以直流电源为输入的电路，但以AC100V为输入的电路也能够同样构成。图27为表示了作为以AC100V为输入时的实施例的第6实施例的图。
当从端子151、152输入AC100V时，经噪声滤波电路153用全波整流桥154整流后，直流电压给平滑电容器155充电。该直流电压通过倒相电路156给放电管单元提供高频施加电压。由于本电路实施例中的倒相电路156一般用众所周知的电路构成，因此其详细的动作说明省略。
作为用来改变施加的高频电压的电路，在晶体管157的基极设置旁通产生与升压变压器158的初级线圈159的回扫电压成比例的基极线圈160的电压的电路161。该旁通电路161由高频二极管162、电阻163、可变电阻164构成，通过可变电阻164适时地旁通掉基极线圈160中产生的振荡停止期间的回扫电压。
因此，当可变电阻164的电阻值小时，回扫电压被大量旁通，与基极线圈160的电压有比例关系的施加高频电压降低，当可变电阻164的阻抗值大时，回扫电压的旁通量少，与基极线圈160的电压有比例关系的施加高频电压增高。
第6实施例在进行这样的动作的倒相电路156中设置上述峰值电压保持电路150，通过峰值电压保持电路150保持的电压控制与旁通(旁路)电路161内的可变电阻164相同的功能，由此将施加的高频电压保持在一定值。
工业应用如以上说明过的那样，如果采用本发明的臭氧发生装置，相邻并列设置2根单极型气体封入放电管并在上述电极之间施加高频电压的臭氧发生装置成功地减少了以往成为问题的堆积在放电管周边的堆积物的量，能够消除堆积物产生的不利影响，因此即使在高温高湿等恶劣条件下也能够极力抑制臭氧产生量的减少，并能延长装置的寿命。
并且，由于能够采用可变高频电压施加电路的回扫电压的电路，因此适用于使输出的高频电压可变，简单地将其调整到最合适的电压。
而且，相邻并列设置2根单极型气体封入放电管并通过施加高频电压产生臭氧的方式不仅能够使放电管内的气体压力最合适，而且可以与最合适的电极相组合，因此适用于提供高效率、并且寿命长的臭氧发生装置；而且适用于与本装置实际使用中的各种臭氧量相对应，通过使用多根放电管防止发热或通过电路组合产生适当的臭氧量。
权利要求
1.一种臭氧发生装置，其特征在于，用树脂绝缘体将仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极(26、27)的2根单极型气体封入放电管(24、25)的上述电极的引出部包围，而且近似平行地相邻并列设置上述2根放电管(24、25)且使上述电极的位置互相反向，在上述2根放电管(24、25)上施加高频电压。
2.一种臭氧发生装置，其特征在于，在绝缘板体(21)的左右端竖立设置由绝缘体形成的中空箱(22、23)，近似平行地相邻并列设置仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极(26、27)的2根单极型气体封入放电管(24、25)且使上述电极的位置互相反向，使设置了上述电极(26、27)的各个端部经过上述中空箱(22、23)的箱壁上设置的槽(30)或孔收容到上述中空箱(22、23)内，使另一端没有电极的端部位于上述中空箱外，在上述2根放电管上施加高频电压。
3.一种臭氧发生装置，其特征在于，在绝缘板体(21)的左右端竖立设置由绝缘体形成的中空箱(22、23)，近似平行地相邻并列设置仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极(26、27)的2根单极型气体封入放电管(24、25)且使上述电极的位置互相反向，使设置了上述电极的各个端部经过上述中空箱(22、23)的箱壁上设置的槽(30)或孔收容到上述中空箱(22、23)内，使另一端没有电极的端部位于上述中空箱外，而且在上述中空箱内填充绝缘材料，在上述2根放电管上施加高频电压。
4.一种臭氧发生装置，其特征在于，将仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极(26、27)的2根单极型气体封入放电管(24、25)的上述电极的引出部(26′、27′)侧，分别用一端有直径与上述放电管的外径大致相同的通孔、另一端有直径与上述电极的引出部的直径大致相同的通孔的衬套(39、40)覆盖，而且近似平行地相邻并列设置上述2根放电管(24、25)且使上述电极的位置互相反向，在上述2根放电管上施加高频电压。
5.如权利要求1～4中的任何一项所述的臭氧发生装置，其特征在于，使产生高频电压的倒相电路的回扫电压可变。
6.一种臭氧发生装置，其特征在于，用树脂绝缘体将仅在以400Torr以下的压力封入了气体的玻璃管的一端设置了电极(103、104)的2根单极型气体封入放电管(105、106)的上述电极的引出部(107、108)包围，而且近似平行地相邻并列设置上述2根放电管(105、106)且使上述电极的位置互相反向，在上述2根放电管上施加高频电压。
7.一种臭氧发生装置，其特征在于，将仅在以400Torr以下的压力封入了气体的玻璃管的一端设置了电极(103、104)的2根单极型气体封入放电管(105、106)的上述电极的引出部侧，分别用一端有直径与上述放电管的外径大致相同的通孔、另一端有直径与上述电极的引出部的直径大致相同的通孔的衬套(109、110)覆盖，而且近似平行地相邻并列设置上述2根放电管且使上述电极的位置互相反向，在上述2根放电管上施加高频电压。
8.一种臭氧发生装置，其特征在于，在绝缘板体(181)的左右端竖立设置由绝缘体形成的中空箱(182、183)，近似平行地相邻并列设置仅在以400Torr以下的压力封入了气体的玻璃管的一端设置了电极(186、187)的2根单极型气体封入放电管(184、185)且使上述电极的位置互相反向，使设置了上述电极的各个端部经过上述中空箱的箱壁上设置的槽或孔(190、191)收容到上述中空箱(182、183)内，使另一端没有电极的端部位于上述中空箱外，在上述2根放电管上施加高频电压。
9.如权利要求6～8中的任何一项所述的臭氧发生装置，其特征在于，上述电极的材料为钨或镍或烧结电极。
10.一种臭氧发生装置，其特征在于，近似平行地相邻并列设置仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极的不少于3根的放电管(105、105′、106)且使上述各放电管的电极的位置依次互相反向，使上述各放电管的电极位置在同一侧的各放电管的各个电极互相电气地共同连接，从而汇集成2个端子，在上述2个端子之间施加高频电压。
11.一种臭氧发生装置，其特征在于，近似平行地相邻并列设置仅在封入了气体的玻璃管的一端设置了电极的2根单极型气体封入放电管(105、106)且使上述各电极的位置互相反向，而形成一个放电管单元(119、120)，而且电气地并联连接大于等于2个的上述放电管单元，在上述并联连接的放电管单元体上施加高频电压。
12.如权利要求10或11所述的臭氧发生装置，其特征在于，气体的密封压力在400Torr以下。
13.如权利要求6～8和10～11中的任何一项所述的臭氧发生装置，其特征在于，设置了产生高频电压的倒相电路的使电源电压可变的单元。
14.如权利要求6～8和10～11中的任何一项所述的臭氧发生装置，其特征在于，在产生高频电压的倒相电路中进行占空比的可变控制。
15.如权利要求6～8和10～11中的任何一项所述的臭氧发生装置，其特征在于，使产生高频电压的倒相电路的输出级晶体管的偏置电平可变控制。
16.如权利要求6～8和10～11中的任何一项所述的臭氧发生装置，其特征在于，将产生高频电压的倒相电路的输出级晶体管的主端子之间的电压，反馈给上述倒相电路的稳压电路、能率电路或偏置电平可变电路。
全文摘要
在绝缘板(21、181)的左右端竖立设置由绝缘体形成的中空箱(22、23、182、183)，近似平行地相邻并列设置2根单极型气体封入放电管(24、25、105、106、184、185)并使各自的电极(26、27、103、104、186、187)的位置互相反向，使设置了上述电极的各个端部经过上述中空箱的箱壁上设置的槽或孔(30、31、190、191)收容到上述中空箱内，使另一端没有电极的端部位于上述中空箱外，并且在上述中空箱内填充绝缘材料，通过构成具有这样的特征的臭氧发生装置，即使在长期使用等时在上述放电管的周边堆积有结晶物的情况下，也能够稳定地提供臭氧。而且，为了提供电力消耗低、能够有效地增加臭氧产生量的臭氧发生装置，使气体放电管(24、25、105、106、184、185)内的气体压力在400Torr以下。
文档编号C01B13/11GK1732124SQ20038010780
公开日2006年2月8日 申请日期2003年12月24日 优先权日2002年12月26日
发明者并河俊次, 岩田比吕志 申请人:并河俊次, 岩田比吕志, 山本 泰雄