专利名称：除电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及除电装置。
背景技术：
在(日本)特开2000-58290号公报(专利文献1)中公开的除电装置中，为了生 成正负离子需要两个高电压发生电路，存在装置大型化且高成本的问题。在(日本)特开 2004-178812公报(专利文献2)公开的除电装置中，为了解 决上述问题，由一个用于产生正 负离子的高电压发生电路构成。参照图7说明专利文献2公开的除电装置。该除电装置包括与地线GND之间输出直流脉冲电压的高电压发生电路51 ；连接 到该高电压发生电路51的输出端子51C的电容器52 ；与该电容器52串联连接，从而在与 地线GND之间产生放电的放电针53 ；以及进行控制，使得从高电压发生电路51输出的直流 脉冲电压的脉冲振幅随着时间经过而依次变大，从而从直流脉冲电压的输出开始时起经过 规定时间后成为规定的振幅的电压控制电路54，该除电装置通过在放电针53和地线GND之 间施加交流电压，从而生成正负离子。高电压发生电路51包括升压变压器55，初级线圈连接到输入端子51A、51B ；以 及科克罗夫特(Cockcroft)倍压整流电路56，其连接在升压变压器55的次级线圈的一端侧 与输出端子5IC之间，从而对地线GND生成正直流电压，从输出端子5IC输出电压2V1 (V) 的直流电压。升压变压器55的次级线圈的另一端侧连接到输出端子51D。高电压发生电路51的输入端子51A上连接有开关57，该开关57通过控制电路54 而进行开关动作，该开关57上连接有交流电源58，另一方面，输出端子51C上连接电容器 52，而且电容器52与放电针53串联连接。在输入端子51B和输出端子51D之间连接电阻59，其中输入端子51B连接到地线 GND,同时在输出端子51C、51D之间连接电阻60。此外，在电容器52和放电针53的公共连 接点、与输出端子51D之间连接电阻61。控制电路54为了从倍压整流电路56输出脉冲宽度T、脉冲间隔2T的直流脉冲电 压，以比交流电源58的周期充分长的周期，具体来说以交流电源58的周期的2分之1的周 期，使开关57进行开关动作。构成CR微分电路62的电容器52、放电针53以及电阻61的 时间常数设为比脉冲宽度T充分大的值。但是，本申请人进行研究的结果，以上的专利文献2所公开的除电装置中，存在以 下叙述的问题。即，在图7所示的除电装置中，在电源接入时，通过以规定周期开关动作的 开关57，来自交流电源58的交流电压间歇地提供给高电压发生电路51，从而虽然输出端子 51C上输出如图8(a)所示的电压波形的输入脉冲电压串，但放电针53上被施加如图8(b) 所示的波形的针尖脉冲电压串。例如图8(a)所示的输入脉冲电压串中在电源接入时以后 的所有的脉冲电压高度被统一为+14kV，另一方面，在图8(b)所示的针尖脉冲电压串中，即 使存在电容器52，在电源刚刚接入之后，由于该电容器52没有被充电，因此最初的针尖脉冲电压的脉冲电压高度有+14kV，此后的针尖脉冲电压的脉冲电压高度从+14kV逐渐降低， 最终针尖脉冲电压的脉冲电压高度被收敛在士7kV。这样的电源刚刚接入后的高针尖脉冲电压，存在需要将除电对象侧设为高耐压结 构等缺点，因此为了消除该缺点，考虑降低电源刚刚接入后的脉冲电压的电压高度，从而降 低电源刚刚接入后的针尖脉冲电压的脉冲电压高度，但这存在电源接入时的除电动作不稳 定的问题。此外，除电装置一般需要调整释放的离子的生成量的正负两种离子之间的离子平 衡。作为该离子平衡调整方法，存在两种方法(1)由于电压越高越能生成更多的离子，因 此通过改变正负两种离子的高电压输出电平来进行离子平衡调整的方法；以及(2)改变正 负两种离子各自释放的时间比例(占空比)的方法。专利文献2的除电装置的情况下，由于高电压发生电路是1个，因此成为上述(2) 的方法。因此，例如图9(a)所示，当将正离子释放时间Tl的占空比设为50%，将负离子释 放时间T2的占空比设为50%的情况下，如图9(b)所示，当将正离子释放时间Tl的占空比 改变为30%，将负离子释放时间T2的占空比改变为70%的情况下，由于负离子的占空比是 70%。因此，负离子生成量增加。但是，此时，通过电容器52生成正负两高电压，从而从放电针53产生正负的离子， 因此正侧的高电压在图9(b)中比图9(a)要高，变化为多生成正离子的侧，负侧的高电压在 图9(b)中比图9(a)要低，负离子的生成量减少。因此，专利文献2的除电装置的情况下，即使要通过改变正负两种离子各自的释 放的占空比来调整离子平衡，通过电容器52，不能如占空比那样调整离子平衡，存在离子平 衡的调整范围狭窄的问题。专利文献1 (日本)特开2000-58290号公报专利文献2 (日本)特开2004-178812公报
发明内容
由此，在本发明中，以利用用于产生正或负的任一种极性的高电压的高电压发生 电路，从放电针产生正负两种离子的除电装置为前提，扩大正负两种离子的平衡调整范围。本发明的第1除电装置，包括高电压发生电路，在与地线之间产生正或负的其中 一种极性的高电压；以及放电针，通过该高电压发生电路的高电压输出，在与地线之间产生 放电，从而从其针尖产生正负两种离子，其特征在于，所述除电装置包括电阻分割电路，其 一端侧连接在所述高电压发生电路输出端子上；以及电压施加电路，在所述高电压发生电 路动作时将所述电阻分割电路的一端侧电压变化为与上述同极性的高电压，而在动作停止 时将另一端侧电压变化为同极性的高电压，将所述放电针连接在所述电阻分割电路内的电 阻分割点上，并改变所述电阻分割电路的两端侧的高电压施加占空比，使得能够调整从该 放电针的针尖产生的正负两种离子的产生平衡。电阻分割电路是将从一端侧至另一端侧的中间部分设为电阻分割点的电路，例如在将两个电阻串联连接的电路的情况下，两个电阻的连接部成为电阻分割点。此外，由一个 电阻构成电阻分割电路的情况下，是将其中间设为电阻分割点的电路。在本发明第1除电装置中，由于不使电容器介于高电压发生电路的输出端子和放电针之间，而连接有电阻分割电路，因此电源刚刚接入后的除电动作稳定，不会在电源刚刚 接入后发生高针尖脉冲电压。此外，在本发明第1除电装置中，通过改变电阻分割电路的两端侧的高电压施加 占空比，调整从该放电针的针尖产生的正负两种离子的产生平衡，因此能够如该占空比那 样调整正负两种离子的离子平衡，其结果，与以往相比，能够在较宽的范围内调整离子平衡。本发明第2除电装置其特征在于，具有第1电源部，由与地线之间产生正或负的 其中一种极性的高电压的高电压发生电路构成；第1路径，从高电压发生电路的输入端直 接连接到地线；第2路径，从高电压发生电路的输出端经由电阻分割电路和第1电流限制电 路，连接到地线；第3路径，从高电压发生电路的输出端经由第2电流限制电路连接；以及 第2电源部，与所述电阻分割电路并联，在高电压发生电路端侧，以同极性与高电压发生电 路连接，所述除电装置具有在第1电源部驱动时电阻分割电路的地线侧端与地线端实质导 通的第1切换电路，第2电源部的第1电源部连接端根据第1电源部的电压而成为等电位， 所述除电装置具有在第1电源部停止时第1电源部和第2电源部的连接侧端实质上 与地线 端导通的第2切换电路，第1电源部的第2电源部连接端根据第2电源部的电压，成为等电 位，与将第1电源部的驱动和第2电源部的驱动同时，切换实质上与地线端导通的线，从而 从上述电阻分割电路的分割点输出正负的高电压。在本发明第2除电装置中，由于不使电容器介于在高电压发生电路的输出端子和 放电针之间，而连接有电阻分割电路，因此电源刚刚接入后的除电动作稳定，不会在电源刚 刚接入后发生高针尖脉冲电压。此外，在本发明第2除电装置中，通过改变上述第1电源部和第2电源部的驱动时 间之比(占空比)，调整从该放电针的针尖产生的正负两种离子的产生平衡，因此能够如该 占空比那样调整正负两种离子的离子平衡，其结果，与以往相比，能够在宽范围内调整离子 平衡。优选地，作为上述第1电流限制电路，在上述第2路径的电阻分割电路和地线之间 连接二极管，而作为上述第2电流限制电路，在所述第3路径的高电压发生电路输出和地线 之间连接电阻，从而切换路径。优选地，从所述电阻分割电路内的电阻分割中点输出所述正负的高电压。优选地，上述第2电源部由电容器构成，在上述第1电源部驱动时同时进行对上述 电容器的电荷累积，在第1电源部停止时，所述第2电源部将所积累的电荷进行放电，从而 从上述电阻分割点产生正负的高电压。优选地，通过控制部件对上述第1电源部的驱动定时进行控制，从而改变上述正 负的高电压输出的正负的高电压施加占空比。根据本发明，在利用了一个用于产生正或负的任一种的极性的高电压的高电压发 生电路的除电装置中，从放电针产生的正负两种离子的平衡调整范围变宽。
图1是表示本发明的实施方式的除电装置的电路方框结构的图。图2表示图1的主要部分电路结构，是用于在实施方式的除电装置中高电压发生电路动作时的动作说明的图。
图3表示图1的主要部分电路结构，是用于实施方式的除电装置中高电压发生电 路停止时的动作说明的图。图4是表示本发明的其他实施方式的除电装置的电路方框结构的图。图5是表示本发明的又一其他实施方式的除电装置的电路方框结构的图。图6是表示本发明的又一其他实施方式的除电装置的电路方框结构的图。图7是表示以往的除电装置的电路方框结构的图。图8(a)是表示从图7的除电装置所包括的高电压发生电路至电容器的输入脉冲 电压波形的图，图8(b)是表示从该电容器至放电针针尖的输出脉冲电压波形的图。图9 (a)是表示用于从放电针产生的离子的平衡调整的、离子释放的时间比例(占 空比)的图，图9(b)是表示用于从放电针产生的离子的平衡调整的、其他的离子释放的占 空比的图。标号说明1 高电压发生电路11变压器驱动电路12变压器13科克罗夫特型的倍压整流电路2 电压控制电路21电阻分割电路22第2电源部3 放电针
具体实施例方式以下，参照附图，说明本发明的实施方式的除电装置。图1表示本发明的实施方式 的除电装置的电路方框结构，参照图1，实施方式的除电装置包括高电压发生电路1、电压 控制电路2、放电针3、电压生成电路4、微型计算机5、以及开关6。高电压发生电路1是作为第1电源部，在与地线GND之间输出直流高电压的电路， 其包括变压器驱动电路11、变压器12、科克罗夫特型的倍压整流电路13。高电压发生电路 1的输入端子Ia是变压器驱动电路11的输入部。变压器驱动电路11的输出部连接到变压 器12的初级侧线圈。变压器12的次级侧线圈两端连接到倍压整流电路13，次级侧线圈的 一端侧Ib连接在地线GND上。电压控制电路2是使实施方式具有特征的电路，连接在该高电压发生电路1的输 出端子Ic和地线GND之间。关于电压控制电路2的细节，将在后面叙述。电压生成电路4是用于生成电压，并将所生成的电压输入到高电压发生电路1中 的电路。微型计算机5用于控制放电针3的放电动作，由用于负责控制的中枢即CPU、存储 除电程序的程序存储器和工作存储器(work memory)等各种存储器、以及其他部件构成，在 实施方式中，特别控制开关6的0N/0FF。开关6设置在电压生成电路4和高电压发生电路1之间，被微型计算机5控制ON/OFF(开关开闭)，从而将电压生成电路4的输出输入到高电压发生电路1中。该开关6导通时，高电压发生电路1成为输出高电压的动作状态，在该开关6切断时，高电压发生电路 1成为停止输出高电压的状态。接着，说明电压控制电路2。电压控制电路2作为电路元件，由电阻R1-R3、二极管D1、电容器C构成。这些电 阻R1-R3、二极管D1、电容器Cl是高耐压的。若使用通用的高耐压部件作为这些部件，则它 们的耐压是几kV至几十kV，当利用一个部件不能确保耐压的情况下，可以串联连接几个部 件而确保耐压。例如，为方便图1的图解自己拼命干，二极管Dl由一个来表示，但可以通过 串联连接几个高耐压的二极管构成。此外，电容器Cl作为第2电源部，可通过串联连接几 个高耐压的陶瓷电容器构成。电压控制电路2包括由电阻R2、R3的串联电路构成的电阻分割电路21、由电阻Rl 和二极管Dl构成的电流限制电路、以及由电容器Cl构成的第2电源部22。在第2电源部 22内，电阻Rl连接在高电压发生电路1的输出端子Ic和高电压发生电路1内的变压器12 的次级侧线圈的一端侧Ib之间。与电阻分割电路21并联连接第2电源部22内的电容器 Cl。在高电压发生电路1的输出端子Ic上，共同连接有电容器Cl的一端侧与电阻分割电 路21的一端侧。电容器Cl的另一端侧和电阻分割电路21的另一端侧共同连接，并连接在 二极管Dl的阳极。二极管Dl的阴极经由次级线圈一端侧Ib连接在地线GND。该电压控制 电路2内的电阻分割电路21的分割中点a上连接放电针3，从而在与地线GND之间产生放 H1^ ο以下，参照图2、图3说明动作。首先，如图2所示，若通过微型计算机5使开关6导通，则从电压生成电路4对高 电压发生电路1提供电压。高电压发生电路1通过该电压供给而进行动作，从而从其输出 端子Ic输出高电压。该高电压输出被施加给第1电路环路，该第1电路环路由在图2中由 虚线表示的第1至第3路径A、B、C三个路径构成。在该第1路径A中，该高电压输出经由 电压控制电路2内的电阻分割电路21被施加给处于其分割中点a的放电针3。在第2路径 B中，在电容器Cl中积累能量。在第3路径C中，上述高电压输出经由电阻Rl并经由地线 GND，流入被连接在倍压整流电路的Ib的电容器。CC表示与地线GND之间的从放电针3的 放电路径即第4路径。在电阻分割电路21中，电阻R2、R3的电阻值被设定为互相相等(R2 = R3)，因此， 若高电压发生电路1的输出端子的高电压输出例如是10kV，则电阻分割电路21的分割中点 a的高电压输出成为5kV。接着，如图3所示那样，若通过微型计算机5，开关6被切断，则从电压生成电路4 对高电压发生电路1不提供电压，高电压发生电路1停止高电压输出。然后，若失去在高电 压发生电路1内部的倍压整流电路13中充电的电荷，则电容器Cl中累积的电荷被释放。该 电容器Cl由于在高电压发生电路1动作时积累了电荷，因此电容器Cl的两端电压几乎为 与高电压发生电路1的发生高电压相等的电压。此外，电容器Cl的一端侧与电阻分割电路 21的一端侧的连接部b，经由电阻Rl连接到地线GND，该地线GND连接在高电压发生电路1 内的变压器12的次级侧线圈lb。此外，电容器Cl的另一端侧与电阻分割电路21的另一端 侧的连接部c连接在二极管Dl的阳极。从而，电容器C中积累的电荷的极性在电阻分割电路21的一端侧即连接部b侧是正，在电阻分割电路21的另一端侧即连接部c侧成为负，不 发生从二极管Dl至变压器12的次级侧线圈Ib的路径。 其结果，对电容器Cl中积累的电荷进行放电的路径是第4路径D和第5路径E，它 们构成第2电路环路，第4路径D由电容器Cl —电阻分割电路21 —电容器Cl构成，第5 路径E由电容器Cl —电阻Rl —变压器12的次级侧线圈Ib —放电针2—电阻R3—电容 器Cl构成。然后，在第4路径D中，位于电阻分割电路21的分割中点a的放电针3的针尖被 施加负的高电压，释放负离子。此时，如上所述那样将电阻分割电路21的电阻R2、R3的电 阻值设为相等，从而能够使电阻分割电路21的分割中点a的高电压输出成为与其电阻分割 对应的电压。以上说明的实施方式中，在通过电阻分割电路21对来自高电压发生电路1的高电 压进行电阻分割而在分割中点a对放电针3进行施加控制的期间中，在电容器Cl中进行电 荷积累，在高电压发生电路1停止动作时，将电容器Cl的积累电荷逆极性释放而通过电阻 分割电路21进行电阻分割，从而在分割中点a对放电针3进行施加控制，因此其结果，在放 电针3中，在高电压发生电路1进行动作的过程中被施加正的分割高电压进行放电，在动作 停止时被施加负的分割高电压进行放电，因此能够从放电针产生正负两种离子。此外，在实施方式中，微型计算机5通过控制开关6的0N/0FF占空比，改变电阻分 割电路21的两端侧的高电压施加占空比，从而能够调整从放电针3的针尖产生的正负两种 离子的产生平衡。而且，在实施方式中，通过作为控制部件的微型计算机5来控制开关6的0N/0FF 占空比，从而控制向高电压发生电路1提供电压的定时，改变电阻分割电路21的两端侧的 高电压施加占空比，从而能够调整从放电针3的针尖产生的正负两种离子的产生平衡。作为其他优选实施方式，如图4所示，不是将变压器12的次级侧线圈Ib直接连接 到地线GND，而是经由电阻R4连接到地线GND。从放电针3的针尖释放的电荷通过大地，经 由电阻R4流入连接在倍压整流电路的Ib的电容器中，通过离子电流检测电路7检测该反 馈电流，且微型计算机5根据该检测输出，控制开关6的0N/0FF占空比，从而能够调整从放 电针3的针尖释放的正负两种离子的平衡。作为更优选的其他实施方式，在高电压发生电路1内，代替图1所示的科克罗夫特 型的倍压整流电路13，如图5所示那样，还可以使用全波整流电路13a。作为更优选的其他实施方式，在高电压发生电路1内，代替图1所示的科克罗夫特 型的倍压整流电路13，如图6所示那样，还可以使用维拉德(Villard)电路13b等多级整流 电路。如上说明那样，在任何一个实施方式的除电装置中，在使用用于产生正或负的任 一种极性_在实施方式中是正_的高电压的高电压发生电路1从放电针3产生正负两种离 子的除电装置中，都包括电阻分割电路21，其一端侧连接到高电压发生电路1的输出端子 Ic;放电针3，连接在电阻分割电路21内；第2电源部22，根据高电压发生电路1的动作时 和停止动作时，使电阻分割电路21的一端侧电位和另一端侧电位交互变化，并对电阻分割 电路21内的放电针3施加正负的高电压；以及开关电路23，从而使电源刚刚接入后的除电 动作稳定，而不会在电源刚刚接入后，在放电针3上产生高针尖脉冲电压。此外，在本实施方式中，在调整正负两种离子的离子平衡时，通过使电阻分割电路21的一端侧电位和另一端侧电位交互变化，从而使占空比改变，能够进行离子平衡，其结果，能够在宽范围内调整 正负两种离子的离子平衡。
权利要求
一种除电装置，包括高电压发生电路，在与地线之间产生正或负的其中一种极性的高电压；以及放电针，通过该高电压发生电路的高电压输出，在与地线之间产生放电，从而从其针尖产生正负两种离子，其特征在于，所述除电装置包括电阻分割电路，其一端侧连接在所述高电压发生电路输出端子上；以及电压施加电路，在所述高电压发生电路动作时将所述电阻分割电路的一端侧电压变化为与上述同极性的高电压，而在动作停止时将另一端侧电压变化为同极性的高电压，将所述放电针连接在所述电阻分割电路内的电阻分割点上，并改变所述电阻分割电路的两端侧的高电压施加占空比，使得能够调整从该放电针的针尖产生的正负两种离子的产生平衡。
2.一种除电装置，其特征在于，具有第1电源部，由与地线之间产生正或负的其中一种极性的高电压的高电压发生电路构成；第1路径，从高电压发生电路的输入端直接连接到地线；第2路径，从高电压发生电路的输出端经由电阻分割电路和第1电流限制电路，连接到 地线；第3路径，从高电压发生电路的输出端经由第2电流限制电路连接；以及第2电源部，与所述电阻分割电路并联，在高电压发生电路端侧，以同极性与高电压发 生电路连接，所述除电装置具有在第1电源部驱动时使电阻分割电路的地线侧端与地线端实质导 通的第1切换电路，第2电源部的第1电源部连接端根据第1电源部的电压而成为等电位，所述除电装置具有在第1电源部停止时使第1电源部和第2电源部的连接侧端实质上 与地线端导通的第2切换电路，第1电源部的第2电源部连接端根据第2电源部的电压，成 为等电位，与第1电源部的驱动和第2电源部的驱动同时，切换实质上与地线端导通的线，从而从 上述电阻分割电路的分割点输出正负的高电压。
3.如权利要求2所述的除电装置，其特征在于，作为上述第1电流限制电路，在上述第 2路径的电阻分割电路和地线之间连接二极管，而作为上述第2电流限制电路，在所述第3 路径的高电压发生电路输出和地线之间连接电阻，从而切换路径。
4.如权利要求2或3所述的除电装置，其特征在于，从所述电阻分割电路内的电阻分割 中点输出所述正负的高电压。
5.如权利要求2至4的任一项所述的除电装置，其特征在于，上述第2电源部由电容器 构成，在上述第1电源部驱动时同时进行对上述电容器的电荷累积，在第1电源部停止时， 将所积累的电荷进行放电，从而从上述电阻分割点产生正负的高电压。
6.如权利要求2或5所述的除电装置，其特征在于，通过控制部件对上述第1电源部的 驱动定时进行控制，从而改变上述正负的高电压输出的正负的高电压施加占空比。
全文摘要
本发明涉及除电装置，扩大从放电针的针尖产生的正负两种离子的平衡调整范围。放电针的结构如下在通过电阻分割电路(21)对来自高电压发生电路(1)的高电压进行电阻分割，从而在分割中点(a)对放电针(3)施加正的高电压的期间，对电容器(C1)积累电荷，在高电压发生电路(1)停止动作时，对于电容器(C1)的积累电荷进行逆极性释放，通过电阻分割电路(21)进行电阻分割，从而在分割中点(a)对放电针(3)施加负的高电压。
文档编号H05F3/04GK101835331SQ201010126228
公开日2010年9月15日 申请日期2010年2月26日 优先权日2009年3月13日
发明者中岛浩贵, 井浦慎一郎, 安栖健人 申请人:欧姆龙株式会社