專利名稱：離子發(fā)生器件、離子發(fā)生單元和離子發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子發(fā)生器件，具體地說，涉及一種空氣清潔器或空調(diào)器的負(fù)離子發(fā)生電路中所用的離子發(fā)生器件，以及包含這種離子發(fā)生器件的離子發(fā)生單元和離子發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
日本未審專利申請公開No.6-181087中公開了這種類型的離子發(fā)生裝置。圖8示出這種離子發(fā)生裝置。如圖8所示，離子發(fā)生裝置110包括外殼120、安裝在所述外殼120前表面上的放電電極112，以及對向電極114。高壓電源118被安置在外殼120的頂部。高壓電源118包括高壓產(chǎn)生電路，該電路把交流高壓加于放電電極112與對向電極114之間。
放電電極112有多個(gè)鋸齒112a，與對向電極114垂直地安置這些鋸齒。對向電極114被固定在外殼120的底部120b上，其結(jié)構(gòu)為把金屬嵌入到介電陶瓷材料中。放電電極112和對向電極114的作用在于通過放電產(chǎn)生臭氧，并通過加給交流高壓把空氣轉(zhuǎn)換為負(fù)離子。
然而，在這種公知的離子發(fā)生裝置110中，為了產(chǎn)生負(fù)離子，必須對放電電極112加給-5kV至-7kV的高壓。為此，使電源電路和絕緣結(jié)構(gòu)都變得復(fù)雜，也使離子發(fā)生裝置110的產(chǎn)品成本加大。
另外，在把-5kV至-7kV的高壓加給放電電極112時(shí)，附帶產(chǎn)生臭氧，因此不能只是選擇地產(chǎn)生負(fù)離子。此外，由于把高壓加給放電電極112，所以需要做足夠的安全檢測。
再有，由于放電電極112和對向電極114彼此垂直相對(三維布置)，所占的體積就較大，難于減小離子發(fā)生裝置110的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述問題，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供一種離子發(fā)生器件、一種離子發(fā)生單元和一種離子發(fā)生裝置，它們可通過加給低電壓產(chǎn)生負(fù)離子。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，一種離子發(fā)生器件，包括絕緣基板；直徑約100μm或更小并被安置在所述絕緣基板上的線狀電極；以及與所述線狀電極相對的接地電極。
由于線狀電極的直徑很小，約為100μm或更小，所以電子容易集中在它的引線端，并易于得到強(qiáng)電場。
作為優(yōu)選，將所述接地電極設(shè)在所述絕緣基板上。另外，最好將接地電極設(shè)置得實(shí)質(zhì)上與線狀電極的縱長方向平行。具體地說，所述絕緣基板的一側(cè)最好有一個(gè)凹部，并且所述線狀電極的導(dǎo)引端位于該凹部附近，而且該接地電極在凹部的兩側(cè)有兩個(gè)焊腳，它們實(shí)際上平行于所述線狀電極延伸。
上述結(jié)構(gòu)使得能夠以二維方式布置所述線狀電極和接地電極，并可減小離子發(fā)生器件的厚度。
作為優(yōu)選，實(shí)際上垂直于所述線狀電極的縱長方向設(shè)置所述接地電極。上述結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了如此布置的線狀電極和接地電極的柔韌性。
作為優(yōu)選，用絕緣膜覆蓋所述接地電極的表面。這就能夠減少產(chǎn)生臭氧，而實(shí)質(zhì)上不改變所產(chǎn)生的負(fù)離子數(shù)目。最好用比如氧化釕類的電阻或碳電阻制成所述接地電極。這是因?yàn)榧词咕€狀電極與接地電極相碰觸，電阻器也能減少由于比如短路而發(fā)熱和打火的危險(xiǎn)。特別是，氧化釕是極好的材料，因?yàn)榧词箤λ咏o強(qiáng)電場時(shí)，它也不會發(fā)生遷移(migration)。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種離子發(fā)生單元，包括具有上述特征的離子發(fā)生器件；設(shè)在絕緣基板上并與線狀電極相連的高壓電極；與所述高壓電極相連并具有對導(dǎo)引接線的夾持部分的第一接線端；與接地電極相連并具有對另一導(dǎo)引接線之夾持部分的第二接線端；以及外殼，用以容納所述離子發(fā)生器件、高壓電極、第一接線端和第二接線端。
按照本發(fā)明的又一實(shí)施例，一種離子發(fā)生裝置包括上述離子發(fā)生器件和用于產(chǎn)生負(fù)電壓的高壓電源。
作為選擇，本發(fā)明的再一種優(yōu)選實(shí)施例提供一種離子發(fā)生裝置，它設(shè)有一個(gè)離子發(fā)生單元，該單元具有由第一接線端和第二接線端所夾持的導(dǎo)引接線，并具有上述特征；還包括一個(gè)高壓電源，用以產(chǎn)生負(fù)電壓。從所述高壓電源輸出電壓的絕對值最好是約為2.5kV或者更小。
上述特征使得能夠得到小型且成本低的離子發(fā)生單元或離子發(fā)生裝置。
由于本發(fā)明各種優(yōu)選實(shí)施例的離子發(fā)生器件采用直徑約為100μm或更小的細(xì)線狀電極，所以在線狀電極的導(dǎo)引端部易于集中電子，并且容易得到強(qiáng)電場。因此，通過加給比以前為低的電壓，就能產(chǎn)生負(fù)離子。于是，就能得到小型且成本低的離子發(fā)生單元或離子發(fā)生裝置。
從以下參照附圖對本發(fā)明各優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的其它特點(diǎn)、要素、特征和優(yōu)點(diǎn)變得愈為清晰。


圖1是本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例離子發(fā)生裝置的分解透視圖；圖2是圖1所示離子發(fā)生裝置的外觀透視圖；圖3是圖1所示離子發(fā)生裝置的平面視圖；圖4是表示所加給的電壓與線狀電極直徑之間關(guān)系的曲線，滿足所產(chǎn)生的離子數(shù)約為1,000,000個(gè)/cc的條件；圖5A和5B是高壓電源的電路圖；圖6是本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例離子發(fā)生器件的平面視圖；圖7是本發(fā)明又一優(yōu)選實(shí)施例離子發(fā)生器件的分解透視圖；圖8是各種離子發(fā)生裝置的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖描述本發(fā)明各優(yōu)選實(shí)施例的離子發(fā)生器件、離子發(fā)生單元和離子發(fā)生裝置。
圖1是本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例離子發(fā)生裝置1的分解透視圖，圖2則是它的外觀透視圖。如圖1所示，離子發(fā)生裝置1首選包括下部樹脂外殼2，上部樹脂外殼3，離子發(fā)生器件4、金屬制成的第一和第二接線端5a和5b，高壓引線7，接地引線8，以及高壓電源。所述下部樹脂外殼2、上部樹脂外殼3、離子發(fā)生器件4、第一引線端5a和第二接線端5b構(gòu)成離子發(fā)生單元。
下部樹脂外殼2具有設(shè)在一端側(cè)壁2a內(nèi)的空氣入口21和設(shè)在另一端側(cè)壁2b內(nèi)的空氣入口22。下部樹脂外殼2還具有在前側(cè)壁2c上的夾持臂23。
上部樹脂外殼3具有設(shè)在一端側(cè)壁3a內(nèi)的空氣入口(未示出)和設(shè)在另一端側(cè)壁3b內(nèi)的空氣出口32。上部樹脂外殼3還具有兩個(gè)在前側(cè)壁3c上的凸爪31。通過把凸爪31安裝到下部樹脂外殼2的夾持臂23內(nèi)，使上部樹脂外殼3與下部樹脂外殼2牢固地連接，形成能夠透過空氣的樹脂外殼。離子發(fā)生器件4以及第一和第二接線端5a和5b被安裝在上部樹脂外殼3與下部樹脂外殼2內(nèi)部限定的容納空間中。
如圖3所示，離子發(fā)生器件4在一個(gè)實(shí)際上為矩形的絕緣基板41上具有接地電極42、高壓電極43、設(shè)在接地電極42表面上的絕緣膜44，以及線狀電極45。通過切去絕緣基板41的一側(cè)，形成基本呈U形的凹部41a。把線狀電極45的一腳焊接在高壓電極43上，并使它的引線端被置于所述凹部41a附近。最好由直徑約為100μm或更小的超細(xì)導(dǎo)線，比如鋼琴線、鎢線、不銹鋼線或鈦線制成線狀電極45。
接地電極42具有一對焊腳42a和42b，它們實(shí)際上與線狀電極45平行地布置在絕緣基板41上，而以線狀電極45在二者之間，該二焊腳在所述凹部41a的兩側(cè)。絕緣膜44設(shè)置于接地電極42除與接線端5b接觸的接觸部分42c之外的表面上。作為絕緣膜44的材料首選使用比如硅樹脂或玻璃釉料。接地電極42的電阻值約為50MΩ，由比如氧化釕糊劑或碳糊制成。特別是，氧化釕為優(yōu)選的材料，因?yàn)榧词箤λ咏o強(qiáng)電場，它也不會產(chǎn)生遷移。
第一和第二接線端5a和5b當(dāng)中的每一個(gè)都包含夾持部分51和焊腳部分52。夾持部分51被安裝在設(shè)于上部樹脂外殼3的上表面處的保持部分33和34中。第一接線端5a的焊腳部分52與高壓電極43的接觸部分43a相連，而第二接線端5b的焊腳部分52與接地電極42的接觸部分42c相連。
高壓引線7的端部7a被安裝在設(shè)于上部樹脂外殼3的保持部分33的前表面內(nèi)的開口(未示出)中，而芯線71與第一接線端5a的夾持部分51耦接并且電連接。類似地，接地引線8的端部8a被安裝在保持部分34的前表面內(nèi)的開口(未示出)中，而芯線81與第二接線端5b的夾持部分51耦接并且電連接。
高壓引線7連到高壓電源的負(fù)輸出端，接地引線8連到高壓電源的接地輸出端。在高壓電源提供負(fù)直流電壓的同時(shí)，高壓電源能夠提供通過疊加負(fù)直流偏壓所得到的交流電壓。把離子發(fā)生裝置1引入到比如空氣清潔器或空調(diào)器中。也就是說，把高壓電源安裝在所述空氣清潔器等的電源控制器中，同時(shí)把離子發(fā)生單元安裝在氣流通道中，以使空氣清潔器等吹出含有負(fù)離子的空氣。
具有上述結(jié)構(gòu)的離子發(fā)生裝置1可以在-1.3kV至-2.5kV的電壓下產(chǎn)生負(fù)離子。也就是說，當(dāng)把負(fù)電壓加給線狀電極45時(shí)，就在線狀電極45與接地電極42之間產(chǎn)生強(qiáng)電場。線狀電極45之導(dǎo)引端周圍的空氣受到電擊穿，達(dá)到電暈放電狀態(tài)。在這種情況下，線狀電極45之導(dǎo)引端周圍的空氣中的分子處于等離子體狀態(tài)，并分成正離子和負(fù)離子?？諝庵械恼x子被線狀電極45吸收，剩下負(fù)離子。
當(dāng)線狀電極45具有較細(xì)的導(dǎo)引端(具有較小的曲率半徑)時(shí)，比起導(dǎo)引端較粗的情況下，電子更容易集中，并且更容易產(chǎn)生強(qiáng)電場。因此，使用引線電極45，即使加給低電壓，也能產(chǎn)生負(fù)離子。
表1表示在加給線狀電極45的電壓改變時(shí)負(fù)離子數(shù)的測量結(jié)果。使用公知的Ebert離子計(jì)數(shù)器測量。將測點(diǎn)設(shè)在順風(fēng)側(cè)距離子發(fā)生裝置1約30cm處。風(fēng)速約為2.0m/s。為了比較，表1還示出圖8所示的公知離子發(fā)生裝置110中所產(chǎn)生的負(fù)離子數(shù)的測量結(jié)果，該裝置具有一排鋸齒112a。
表1 (單位×104個(gè)/cc)

表1顯示第一優(yōu)選實(shí)施例的離子發(fā)生裝置1在低電壓下產(chǎn)生足夠數(shù)目的負(fù)離子。當(dāng)測量結(jié)果是在接地電極42被絕緣膜44所覆蓋情況下所得的數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)際上得到與未設(shè)置所示絕緣膜44時(shí)所得的值相等。
由于圖8所示的公知離子發(fā)生裝置110的鋸齒112a成類似于頂部被削尖的鉛筆形狀，它的導(dǎo)引端隨時(shí)間而變，也就是隨著使用而變鈍，而且曲率半徑逐漸加大，正好像鉛筆尖變圓那樣。為此，隨著曲率半徑的增大，要產(chǎn)生的離子數(shù)減少。
相反，由于第一優(yōu)選實(shí)施例中的線狀電極45具有固定的直徑，所以它的曲率半徑不隨時(shí)間變化。因此，要產(chǎn)生的離子數(shù)為常數(shù)。
圖4是表示所加給的電壓與線狀電極45直徑之間關(guān)系的曲線，滿足所產(chǎn)生的離子數(shù)最好應(yīng)該接近1,000,000個(gè)/cc的條件。將測點(diǎn)設(shè)定在順風(fēng)側(cè)距離子發(fā)生裝置1約50cm處。風(fēng)速約為3.0m/s。如該曲線所示，只要線狀電極45的直徑是大約100μm或更小，在近似-2.0kV的低電壓下產(chǎn)生足夠數(shù)目的負(fù)離子。
由于可將加給線狀電極45的電壓降低，所以可使高壓電源的成本降低。一般地說，在輸出電壓的絕對值約為2.5kV或更小時(shí)，可使電源電路和絕緣基板簡化。例如圖5A和5B所示那樣，將考慮由變壓器66使交流電路65產(chǎn)生的交流電壓升高，并由科克羅夫特-瓦爾通(Cockcroft-Walton)電壓放大電路(由多個(gè)電容器C和二極管D組合實(shí)行整流和升壓的電路)進(jìn)一步升高的情況。在這種情況下，按照公知的離子發(fā)生裝置，必須由變壓器66將電壓升高到約為-1kV至-1.5kV，然后再由科克羅夫特-瓦爾通電壓放大電路67將電壓放大5倍，即升高到差不多約為-5kV至-7.5kV，如圖5A所示者。相反，在第一優(yōu)選實(shí)施例離子發(fā)生裝置1中，只需將電壓變?yōu)閮杀?，即由科克羅夫特-瓦爾通電壓放大電路68把電壓升高到差不多約為-2kV至-3kV，如圖5B所示者。因此，可以減少科克羅夫特-瓦爾通電壓放大電路中電容器C與二極管D的數(shù)目，使電路被簡化。
另外，由于可使被加給的電壓比以前的低，可提高安全性。由于線狀電極45和接地電極42以二維方式布置在絕緣基板41上，使所占的體積減小，并能減小尺寸。
表2表示當(dāng)加給線狀電極45的電壓變化時(shí)所產(chǎn)生的臭氧量的測量結(jié)果。將測點(diǎn)設(shè)定在距離子發(fā)生裝置1為5mm的距離處。風(fēng)速是0m/s。為了比較，表2還示出圖8所示的公知離子發(fā)生裝置110中所產(chǎn)生的臭氧量的測量結(jié)果，該裝置具有一排鋸齒112a。
表2 (單位ppm)

表2顯示第一優(yōu)選實(shí)施例的離子發(fā)生裝置1在使用期間產(chǎn)生極少量的臭氧。此外，由于設(shè)置絕緣膜44，以覆蓋接地電極42，可以使接地電極42與線狀電極45之間的放電起始電壓比只在其間提供空氣的場合下要高。結(jié)果，可以減少在線狀電極45的導(dǎo)引端部與接地電極42之間流過的暗電流。因此，就能與電流的量成比例地減少所產(chǎn)生的臭氧量。
由于接地電極42為絕緣膜44所覆蓋，即使在因減小尺寸的要求而使接地電極42與線狀電極45的距離減小時(shí)，也能防止其間譬如異常放電的問題。
圖6是本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例離子發(fā)生器件4A的平面視圖。離子發(fā)生器件4A的接地電極42只有一個(gè)實(shí)際上與線狀電極45平行的焊腳42a。由于離子發(fā)生器件4A產(chǎn)生的負(fù)離子數(shù)略少于第一實(shí)施例中的離子發(fā)生器件4產(chǎn)生的負(fù)離子數(shù)，所以能夠使尺寸進(jìn)一步減小。
圖7是本發(fā)明又一優(yōu)選實(shí)施例離子發(fā)生器件4B的分解透視圖。在離子發(fā)生器件4B中，絕緣基板41上設(shè)有高壓電極43，并將線狀電極焊接于高壓電極43上。
另一方面，通過給金屬平板的表面上涂敷絕緣膜形成接地電極42A。以與線狀電極45的縱長方向基本垂直的方式設(shè)置接地電極42A，以使如此布置的線狀電極45和接地電極42A自由度增大。
本發(fā)明并不限于上述各優(yōu)選實(shí)施例，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可有多種改型。例如，雖然上述各優(yōu)選實(shí)施例的離子發(fā)生器件只有一個(gè)線狀電極，但它們也可以有兩個(gè)或多個(gè)線狀電極。但在設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)線狀電極時(shí)，由于電場分布的緣故，就須注意它們之間的距離，而且當(dāng)所述距離太小時(shí)，就會使放電效率降低。
雖然已參照目前所考慮的各優(yōu)選實(shí)施例描述過本發(fā)明，但可以理解，本發(fā)明并不限于所公開的優(yōu)選實(shí)施例。相反，本發(fā)明擬將涵蓋所附各權(quán)利要求的精髓和范圍內(nèi)所包含的各種改型及等效結(jié)構(gòu)。下述各權(quán)利要求的范圍擬要符合較寬的解釋，以便包含所以這樣的改型和等效結(jié)構(gòu)及功能。
權(quán)利要求
1.一種離子發(fā)生器件，包括絕緣基板；直徑約100μm或更小并被安置在所述絕緣基板上的線狀電極；以及與所述線狀電極相對的接地電極。
2.如權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器件，其中，所述接地電極設(shè)在所述絕緣基板上。
3.如權(quán)利要求2所述的離子發(fā)生器件，其中，將所述接地電極設(shè)置得實(shí)質(zhì)上與線狀電極的縱長方向平行。
4.如權(quán)利要求2所述的離子發(fā)生器件，其中，所述絕緣基板在一側(cè)有一凹部，所述線狀電極的導(dǎo)引端位于該凹部附近，而且所述接地電極在凹部和線狀電極的兩側(cè)有兩個(gè)焊腳，它們實(shí)際上平行于所述線狀電極延伸。
5.如權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器件，其中，實(shí)際上垂直于所述線狀電極的縱長方向設(shè)置所述接地電極。
6.如權(quán)利要求2所述的離子發(fā)生器件，其中，還包括設(shè)在所述接地電極的表面上的絕緣膜。
7.如權(quán)利要求2所述的離子發(fā)生器件，其中，所述接地電極包含電阻器。
8.一種離子發(fā)生單元，包括按照權(quán)利要求1的離子發(fā)生器件；設(shè)在絕緣基板上并與線狀電極相連的高壓電極；與所述高壓電極接觸并具有引線的夾持部分的第一接線端；與所述接地電極接觸并具有另一引線之夾持部分的第二接線端；以及外殼，用以容納所述離子發(fā)生器件、高壓電極、第一接線端和第二接線端。
9.一種離子發(fā)生裝置，包括按照權(quán)利要求1的離子發(fā)生器件；用于產(chǎn)生負(fù)電壓的高壓電源。
10.一種離子發(fā)生裝置，包括按照權(quán)利要求8的離子發(fā)生單元；和高壓電源，它具有由第一接線端和第二接線端所夾持的導(dǎo)引接線，并產(chǎn)生負(fù)電壓。
11.如權(quán)利要求9所述的離子發(fā)生器件，其中，從所述高壓電源輸出電壓的絕對值約為2.5kV或者更小。
12.如權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器件，其中，所述線狀電極由鋼琴線，鎢線、不銹鋼線和鈦線制成。
13.如權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器件，其中，所述絕緣膜包含硅樹脂或玻璃釉料之一。
14.如權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器件，其中，所述接地電極的電阻值約為50MΩ。
15.如權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器件，其中，所述接地電極由氧化釕糊劑或碳糊之一制成。
16.如權(quán)利要求2所述的離子發(fā)生器件，其中，所述絕緣基板在一側(cè)有一凹部，所述線狀電極的導(dǎo)引端位于該凹部附近，而且所述接地電極具有單獨(dú)一個(gè)實(shí)際上平行于所述線狀電極延伸的焊腳。
17.如權(quán)利要求1所述的離子發(fā)生器件，其中，還包括設(shè)在絕緣基板上的高壓電極，所述線狀電極與高壓電極相連。
全文摘要
一種離子發(fā)生器件，具有在絕緣基板上的接地電極、高壓電極、設(shè)在接地電極表面上的絕緣膜，以及線狀電極。通過切除絕緣基板的一側(cè)形成凹部。將線狀電極的焊腳焊到高壓電極上，并使它的導(dǎo)引端位于凹部附近。所述線狀電極由直徑約為約100μm或更小的超細(xì)導(dǎo)線，如鋼琴線，鎢線、不銹鋼線或鈦線制成。
文檔編號F24F1/00GK1581616SQ20041005926
公開日2005年2月16日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者加藤慎滋, 佐古佳大 申請人:株式會社村田制作所