專利名稱：臭氧發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于氣體等離子體放電的臭氧發(fā)生裝置，特別涉及民用除臭、殺菌、防霉、油性成分的分解以及堿性離子水的制造等所使用的臭氧發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
以往有各種類型的臭氧發(fā)生裝置，其中有像圖1所示那樣的裝置(例如參照日本專利第2644973號公報)，該裝置僅在兩端封閉、封入了氣體的玻璃管1、2的一端設(shè)置電極3、4，且使上述電極的位置互相反向、近似平行地配置這樣的2根單電極封入了氣體的玻璃放電管5、6，在這2根電極3、4上施加高頻電壓，由此產(chǎn)生臭氧。并且，在圖1中，1′、2′為用來并列設(shè)置2根放電管5、6的扎帶。
在該以往例中，當(dāng)在兩電極之間施加10KV/45kHz的高頻電壓產(chǎn)生15ppm的臭氧時，我們發(fā)現(xiàn)因累積施加高頻電壓的時間和臭氧產(chǎn)生的環(huán)境，在放電管周圍堆積白色的結(jié)晶物。我們發(fā)現(xiàn)，這種堆積物如圖2中的7所示那樣堆積在對接的放電管5、6的結(jié)合部到電極引出部8、9之間，影響臭氧的產(chǎn)生量。并且，在圖2中，10表示振蕩電路，11表示升壓變壓器，12表示該變壓器11的次級線圈。
圖3表示臭氧產(chǎn)生量隨累積高頻電壓施加時間的變化。我們發(fā)現(xiàn)，與周圍環(huán)境(溫度和濕度)為25℃/60％(以下簡稱為A環(huán)境)時的臭氧產(chǎn)生量A′相比，周圍環(huán)境為25℃/90％(以下簡稱為B環(huán)境)時的臭氧產(chǎn)生量B′在時間超過1500小時的范圍內(nèi)大幅度地減少。
其原因就是因為與A環(huán)境時相比，B環(huán)境時圖2的堆積物7的堆積密度增大，對放電管的相對施加電壓產(chǎn)生影響。并且，如果從電路上來看這種現(xiàn)象的話，可以看出由于堆積物7堆積在放電管5、6的電極引出部8、9附近，從升壓變壓器11的負(fù)載一側(cè)看去阻抗與堆積物7的產(chǎn)生量成比例地下降。即，如果振蕩電路10的負(fù)載阻抗降低，則通過升壓變壓器11施加的次級線圈12的施加電壓也降低，結(jié)果臭氧的產(chǎn)生量減少。
而且，堆積物7的堆積狀況隨放電管的形狀、相對的放電管的間隙、施加的高頻電壓、振蕩電路的輸出阻抗等而變化，這也是圖3的以往例中臭氧量急劇下降的分支點P引起電路上的重大問題的主要原因。
即，在B環(huán)境下，累積施加電壓的時間在1500小時之前從電極引出部8、9的兩端看去的阻抗與堆積物7的堆積量成比例地下降，臭氧產(chǎn)生量降低。當(dāng)累積施加電壓的時間達到1500小時時，堆積物7產(chǎn)生絕緣破壞，堆積物7因電暈放電的斷續(xù)的施加引起炭化，阻抗急劇降低引起次級線圈12的電壓下降，同時使振蕩電路10處于過負(fù)荷狀態(tài)。結(jié)果，有加速后述振蕩電路10內(nèi)的晶體管等電子元件的發(fā)熱，使其處于熱失控狀態(tài)的危險性。
其次，堆積物7的產(chǎn)生除上述累積施加電壓時間以外，在很大程度上還依賴于施加的高頻電壓。圖4表示當(dāng)施加的高頻電壓為10.0KV和8.0KV時臭氧產(chǎn)生量隨累積施加高頻電壓的時間的變化。因此，希望在產(chǎn)生必要的臭氧量的情況下以最低的高頻施加電壓工作。
但是，產(chǎn)生施加高頻電壓的電路一般采用圖5所示的自激勵式倒相電路，升壓變壓器T的線圈數(shù)之比唯一確定，因此難以與負(fù)荷相對應(yīng)調(diào)整到最佳點。
而且，在臭氧量比較少的室內(nèi)用防臭裝置或車載用防臭裝置中，要求電源的電力消耗盡量少，特別是在車載用的裝置中，電源由汽車的蓄電池提供，因此要求省電設(shè)計。并且，在用量比較大的用臭氧分解商業(yè)基礎(chǔ)的廚房等中的油脂時，有必要高效率地產(chǎn)生大量的臭氧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述問題而提出的，第1個目的就是要提供一種臭氧發(fā)生裝置，即使堆積物堆積也不會招致電路上放電管阻抗的降低、放電管的安裝結(jié)構(gòu)使組裝極其簡單且考慮了批量生產(chǎn)的效率；并且提供通過使倒相電路內(nèi)的回掃電壓可變使施加的高頻電壓最適合于必要的臭氧量的倒相電路。
并且，本發(fā)明的第2目的是著眼于封入放電管內(nèi)的氣體壓力和臭氧產(chǎn)生量的關(guān)系，設(shè)定對于必要的臭氧量效率最高的氣體壓力，而且提出在最合適的狀態(tài)使適于上述臭氧產(chǎn)生的效率最高的放電管與驅(qū)動電路相組合的方案。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第1方案為具有以下特征的臭氧發(fā)生裝置用樹脂絕緣體將僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置電極的2根單極型氣體封入放電管的上述電極的引出部包圍，而且近似平行地相鄰并列設(shè)置上述2根放電管且使上述電極的位置互相反向，在上述2根放電管上施加高頻電壓。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，即使在以往那樣的堆積物堆積的情況下，也不會招致電路上放電管的阻抗降低，使提供穩(wěn)定的臭氧成為可能。
另外，本發(fā)明的第2方案為具有以下特征的臭氧發(fā)生裝置在絕緣板體的左右端豎立設(shè)置由絕緣體形成的中空箱，近似平行地相鄰并列設(shè)置僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極的2根單極型氣體封入放電管且使上述電極的位置互相反向，使設(shè)置了上述電極的各個端部經(jīng)過上述中空箱的箱壁上設(shè)置的槽或孔收容到上述中空箱內(nèi)，使另一端沒有電極的端部位于上述中空箱外，在上述2根放電管上施加高頻電壓。由于使放電管的端部位于由絕緣體構(gòu)成的中空箱的內(nèi)外，使2根放電管之間的絕緣良好，因此即使在以往那樣的產(chǎn)生堆積物的情況下也不會招致電路上放電管的阻抗降低，使提供穩(wěn)定的臭氧成為可能。
另外，本發(fā)明的第3方案為具有以下特征的臭氧發(fā)生裝置在絕緣板體的左右端豎立設(shè)置由絕緣體形成的中空箱，近似平行地相鄰并列設(shè)置僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極的2根單極型氣體封入放電管且使上述電極的位置互相反向，使設(shè)置了上述電極的各個端部經(jīng)過上述中空箱的箱壁上設(shè)置的槽或孔收容到上述中空箱內(nèi)，使另一端沒有電極的端部位于上述中空箱外，而且在上述中空箱內(nèi)填充絕緣材料，在上述2根放電管上施加高頻電壓。由于用絕緣體包圍放電管的電極引出部，因此能夠提供簡便、穩(wěn)定的裝置。
另外，本發(fā)明的第4方案為具有以下特征的臭氧發(fā)生裝置將僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置電極的2根單極型氣體封入放電管的上述電極的引出部，分別用一端有直徑與上述放電管的外徑大致相同的通孔、另一端有直徑與上述電極的引出部的直徑大致相同的通孔的襯套覆蓋，而且近似平行地相鄰并列設(shè)置上述2根放電管且使上述電極的位置互相反向，在上述2根放電管上施加高頻電壓。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，即使在以往那樣的產(chǎn)生堆積物的情況下也不會招致電路上放電管的阻抗降低，能夠提供可以穩(wěn)定地提供臭氧且結(jié)構(gòu)簡單的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第5方案為具有以下特征的臭氧發(fā)生裝置使產(chǎn)生高頻電壓的倒相電路的回掃電壓可變。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，除能夠獲得上述方案1～4的效果外，還能夠提供可以供給最適合于需要的臭氧量的高頻施加電壓、能夠極力抑制堆積物的產(chǎn)生等高效率的臭氧發(fā)生裝置。
本發(fā)明的第6～16方案為為了到達本發(fā)明的第2目的的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第6方案為具有以下特征的臭氧發(fā)生裝置用樹脂絕緣體將僅在以400Torr以下的壓力封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置電極的2根單極型氣體封入放電管的上述電極的引出部包圍，而且近似平行地相鄰并列設(shè)置上述2根放電管且使上述電極的位置互相反向，在上述2根放電管上施加高頻電壓。通過這樣能夠提供臭氧產(chǎn)生效率好的裝置。
本發(fā)明的第7方案為具有以下特征的臭氧發(fā)生裝置將僅在以400Torr以下的壓力封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置電極的2根這樣的單極型氣體封入放電管的上述電極的引出部，分別用一端有直徑與上述放電管的外徑大致相同的通孔、另一端有直徑與上述電極的引出部的直徑大致相同的通孔的襯套覆蓋，而且近似平行地相鄰并列設(shè)置上述2根放電管且使上述電極的位置互相反向，在上述2根放電管上施加高頻電壓。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠提供極其實用的結(jié)構(gòu)和臭氧產(chǎn)生效率好的裝置。
本發(fā)明的第8方案為具有以下特征的臭氧發(fā)生裝置在絕緣板體的左右端豎立設(shè)置由絕緣體形成的中空箱，近似平行地相鄰并列設(shè)置僅在以400Torr以下的壓力封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極的2根單極型氣體封入放電管且使上述電極的位置互相反向，使設(shè)置了上述電極的各個端部經(jīng)過上述中空箱的箱壁上設(shè)置的槽或孔收容到上述中空箱內(nèi)，使另一端沒有電極的端部位于上述中空箱外，在上述2根放電管上施加高頻電壓。通過這樣能夠提供極其實用的結(jié)構(gòu)和臭氧產(chǎn)生效率好的裝置。
本發(fā)明的第9方案選擇鎢或鎳作電極材料，或者選擇燒結(jié)電極作為電極，由此除能夠獲得上述方案6～8的效果外，還能夠減少電極的噴鍍，延長裝置的壽命。
本發(fā)明的第10方案為具有以下特征的臭氧發(fā)生裝置近似平行地相鄰并列設(shè)置僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極的3根以上的放電管且使上述各放電管的電極的位置依次互相反向，使上述各放電管的電極位置在同一側(cè)的各放電管的各個電極互相電氣地共同連接，從而匯集成2個端子，在上述2個端子之間施加高頻電壓。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠提供可以與各種臭氧量相對應(yīng)的實用的裝置。
本發(fā)明的第11方案為具有以下特征的臭氧發(fā)生裝置近似平行地相鄰并列設(shè)置僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極的2根單極型氣體封入放電管且使上述各電極的位置互相反向，而形成一個放電管單元，而且電氣地并聯(lián)連接大于等于2個的上述放電管單元，在上述并聯(lián)連接的放電管單元體上施加高頻電壓。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠提供可以與各種臭氧量相對應(yīng)的極其實用的裝置。
本發(fā)明的第12方案為使上述方案10或方案11中的臭氧發(fā)生裝置中的氣體密封壓力在400Torr以下的方案，由此能夠獲得效率比上述方案10或方案11中的裝置的更高的裝置。
本發(fā)明的第13、第14和第15方案為分別在產(chǎn)生高頻電壓的倒相電路中設(shè)置有使電源電壓可變的單元、進行該倒相電路中的占空比的可變控制的單元以及使該倒相電路的輸出級晶體管的偏置電平可變控制的單元的方案，都能有效地控制臭氧產(chǎn)生量。
本發(fā)明的第16方案為使產(chǎn)生高頻電壓的倒相電路的輸出級晶體管的主端子(在FET中為漏極和源極，在場效應(yīng)晶體管中為集電極和發(fā)射極)之間的電壓反饋給上述倒相電路的穩(wěn)壓電路、能率電路或偏置電平可變電路的方案，由此能夠有效地控制臭氧產(chǎn)生量。


圖1是用來說明現(xiàn)有臭氧發(fā)生裝置的主要部分的圖。
圖2是用來說明現(xiàn)有臭氧發(fā)生裝置的問題點的圖。
圖3是表示現(xiàn)有臭氧發(fā)生裝置的特性的一例的圖。
圖4是表示現(xiàn)有臭氧發(fā)生裝置的特性的一例的圖。
圖5是現(xiàn)有臭氧發(fā)生裝置所使用的產(chǎn)生高頻電壓的電路圖。
圖6是表示本發(fā)明的一個實施例中的臭氧發(fā)生裝置的主要部分的透視圖。
圖7是本發(fā)明的一個實施例中的臭氧發(fā)生裝置的主要部分的局部欠缺剖視透視圖。
圖8是本發(fā)明的其他實施例中的臭氧發(fā)生裝置的主要部分的透視圖。
圖9是本發(fā)明的一個實施例所使用的產(chǎn)生高頻電壓的電路圖。
圖10是表示臭氧發(fā)生裝置的高頻電壓產(chǎn)生電路的特性的圖。
圖11是表示臭氧發(fā)生裝置的高頻電壓產(chǎn)生電路的特性的圖。
圖12是用來說明本發(fā)明的一個實施例中的臭氧發(fā)生裝置的主要部分的圖。
圖13是用來說明本發(fā)明的一個實施例中的臭氧發(fā)生裝置的主要部分的圖。
圖14是用來說明本發(fā)明的一個實施例中使用的封入了氣體的放電管的圖。
圖15是表示本發(fā)明的一個實施例中使用的高頻電壓的波形的圖。
圖16是表示臭氧發(fā)生裝置中臭氧產(chǎn)生量與氣體壓力的關(guān)系的圖。
圖17是本發(fā)明的一個實施例中的封入了氣體的放電管的主要部分的透視圖。
圖18是表示臭氧發(fā)生裝置中施加的高頻電壓的占空比(duty)與臭氧產(chǎn)生量之間的關(guān)系的圖。
圖19是表示本發(fā)明的一個實施例中的封入了氣體的放電管的連接的一例的圖。
圖20是表示本發(fā)明的一個實施例中封入了氣體的放電管的連接的其他例的圖。
圖21是本發(fā)明的一個實施例中使用的產(chǎn)生高頻電壓的電路圖。
圖22是表示本發(fā)明的一個實施例的高頻電壓產(chǎn)生電路中的電壓波形的圖。
圖23是表示本發(fā)明的一個實施例的電壓波形的圖。
圖24是表示高頻電壓產(chǎn)生電路的特性的圖。
圖25是本發(fā)明的一個實施例中所使用的產(chǎn)生高頻電壓的電路圖。
圖26是本發(fā)明的一個實施例中所使用的產(chǎn)生高頻電壓的電路圖。
圖27是本發(fā)明的一個實施例中所使用的產(chǎn)生高頻電壓的電路圖。
具體實施例方式
下面用實施例詳細(xì)說明本發(fā)明。圖6為本發(fā)明的一個實施例的透視圖。圖6中，21為不被臭氧侵入的由氯乙烯、氟樹脂、ACS(商品名)等材料形成的絕緣板體，在左右端豎立設(shè)置有中空箱22、23。24、25為2根僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極26、27的單極型氣體封入放電管，其配置方式為分別將設(shè)置了上述電極26、27的一端，即電極引出部26′、27′穿過上述中空箱的壁28、29上設(shè)置的槽或孔30、31配置在上述中空箱22、23內(nèi)，另一端沒有電極的端32、33位于上述中空箱22、23之外。
然后，將硅樹脂等絕緣材料除去氣泡后填充到中空箱22、23內(nèi)，使電極引出部26′、27′為完全絕緣的結(jié)構(gòu)。
為達到本發(fā)明的上述第1目的的第1實施例為提供這種結(jié)構(gòu)的臭氧發(fā)生裝置的實施例，即使上述堆積物堆積在放電管24、25上，由于電極引出部26′、27′被中空箱22、23內(nèi)的硅樹脂等和箱體壁28、29完全電氣絕緣，因此能夠完全消除主要由堆積物在電氣上引起的臭氧的衰減。并且，上述堆積物的炭化引起的阻抗降低也由于上述結(jié)構(gòu)而不產(chǎn)生影響，本發(fā)明為防止晶體管的熱失控之類的致命缺陷的有效方案。
而且，詳細(xì)地表示中空箱22，特別是其壁部28的為圖7，例如圖6所示的放電管25的無電極端32為由圖示形狀的放電管支座38支持的結(jié)構(gòu)。并且，2根放電管24、25之間的間隔由槽30和放電管支座38的內(nèi)側(cè)之間的間隔1決定。
并且，雖然上述實施例為在中空箱22、23內(nèi)填充了硅樹脂等絕緣材料的事例，但不一定非要往中空箱內(nèi)填充絕緣材料不可。即，即使在未填充的狀態(tài)下，由于電極引出部收容在中空箱內(nèi)，電極引出部之間的絕緣由于有由絕緣體構(gòu)成的中空箱也比以往的事例有顯著提高，因此即使產(chǎn)生堆積物也不會在電路上招致放電管的阻抗降低。
圖8為達到本發(fā)明的第1目的的第2實施例，將放電管24、25的電極引出部26′、27′插入用臭氧難以侵入的硅等材料成型的、一端有直徑與放電管的外徑大致相等的通孔、另一端有直徑與電極引出部的外徑大致相同的通孔的襯套(bushing)39、40內(nèi)，用硅電線等34、35作為襯套39、40的另一端的引出結(jié)構(gòu)，而且使放電管24、25緊貼在襯套的側(cè)壁41、42上，用扎帶43、44綁扎。當(dāng)然，扎帶也用臭氧難以侵入的硅等材料形成。
在第2實施例的情況下，放電管24、25的間隙由襯套的側(cè)壁41、42的壁厚決定。由于上述堆積物7在放電管24、25附近產(chǎn)生最多，因此在放電管24、25緊貼的情況下，在累積施加高頻電壓時間比較早的階段堆積物產(chǎn)生電氣短路。通過在放電管24、25之間設(shè)置間隙，與緊貼的情況相比，堆積物7難以引起電氣短路。因此，最好是增大放電管24、25之間的間隙，但如表1所表示的事例那樣，如果間隙過大，則臭氧產(chǎn)生量有減少的趨勢。
因此，為了延長堆積物7最終堆積的時間，即累積施加高頻電壓的時間而擴寬間隙的寬度要根據(jù)與臭氧產(chǎn)生量的平衡來決定。



下面說明為了將上述臭氧產(chǎn)生量調(diào)整到必要的最低限度而使施加的高頻電壓可變的電路。
圖9表示本發(fā)明中的電路實施例，輸入AC100V的自激勵倒相電路作為電源。從端子45、46輸入AC100V，經(jīng)噪聲濾波電路47用全波整流橋49整流后，直流電壓給平滑電容器50充電。該直流電壓通過倒相電路給作為負(fù)載的放電管單元C(例如第1實施例的臭氧發(fā)生單元)提供施加的高頻電壓。
由于本電路實施例中的基本電路部分一般采用眾所周知的電路結(jié)構(gòu)，因此詳細(xì)的動作說明省略，作為用來改變施加的高頻電壓的電路，在晶體管55的基極設(shè)置旁通(bypass)產(chǎn)生與升壓變壓器48的初級線圈56的回掃電壓成比例的基極線圈57的電壓的電路58。該旁通電路58由高頻二極管52、電阻53、可變電阻54構(gòu)成，通過可變電阻54適時地旁通掉基極線圈57中產(chǎn)生的振蕩停止期間的回掃電壓。
與施加給放電管單元C的高頻電壓和初級線圈56的回掃電壓相關(guān)聯(lián)地表示這種狀況的是圖10。施加的高頻電壓用圖示的59表示，晶體管55的集電極·發(fā)射極之間的電壓用Vc-e60、61、62表示。
現(xiàn)在，當(dāng)可變電阻54的電阻值低時，由于回掃電壓被大量旁通，因此Vc-e60的肩部電壓60′變低，施加的高頻電壓為12.0KV。而可變電阻54的阻抗值高時，回掃電壓的旁通量少，Vc-e62的肩部電壓62′變高，施加的高頻電壓為7.8KV。并且，61、61′分別表示中間的Vc-e及肩部電壓，施加的高頻電壓為10.2KV。
本發(fā)明的電路實施例由于用插入到這樣的倒相電路的基極一側(cè)的可變電阻54的電阻值改變施加的高頻電壓，因此具有能夠?qū)⑤敵?調(diào)整到作為負(fù)載的放電管單元C所需要的最低限度的電壓的特點。并且，表示了可變電阻54的電阻值與施加的高頻電壓的關(guān)系的曲線為圖11的樣子，為近似直線的比例關(guān)系。而且，本發(fā)明的電路實施例中設(shè)置有電感線圈63。其目的是為了在如上所述的堆積物炭化而使倒相電路處于過負(fù)荷時也不會引起振蕩停止的電路。并且，包括發(fā)光二極管的顯示電路64為用來顯示放電管單元的動作的電路。
下面再說明為了達到上述第2目的的本發(fā)明的幾個實施例。圖12、圖13為用來說明各實施例的主要部分的圖。在圖12的裝置中，僅在兩端封閉、封入了氣體的玻璃管101、102的一端設(shè)置電極103、104，將2根這樣的單電極氣體封入的玻璃放電管105、106像圖示那樣近似平行地相鄰并排配置，通過襯套109、110將各自的電極引出部107、108引出，在兩個電極103、104上施加高頻電壓。另外，111、112為用來并列設(shè)置放電管105、106的扎帶。
圖13中，181為不被臭氧侵入的由氯乙烯、含氟樹脂、ABS(商品名)等材料形成的絕緣板，在左右端豎立設(shè)置有中空箱182、183。184、185為2根僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極186、187的單極型氣體封入放電管，其配置方式為分別將設(shè)置了上述電極186、187的一端，即電極引出部186′、187′穿過上述中空箱的壁188、189上設(shè)置的槽或孔190、191配置在上述中空箱182、183內(nèi)，另一端沒有電極的端192、193位于上述中空箱182、183的外面。
并且，實施例所使用的放電管的尺寸表示于圖14。在圖14中，161為玻璃管，長約34.0mm，外徑約2.6mm，電弧長約29.5mm。162為電極，163為電極的外部引出線，包括外部引出線的長度約為35.0mm。將2根上述放電管像圖12那樣配置，在表2規(guī)定的條件下施加高頻電壓，測定了臭氧產(chǎn)生量。表2中的p-p為峰值點到峰值點的意思，表示最大值與最小值之間的值，以下相同。



下面就表2的占空比稍作說明。即，臭氧量比較多(以下稱為“高臭氧時”)的情況下的施加時間500ms/33％占空比，是指圖15所示那樣供給500ms的高電壓113(頻率20kHz/p-p 9kV)，到下一次供給高電壓114的時間為1500ms。并且，在臭氧量比較少(以下稱為“低臭氧時”)的情況下，同樣是指提供300ms圖15所示的高電壓113，到下一次提供高電壓114的時間為1500ms。
為達到本發(fā)明的第2目的的第1實施例使用了2根圖14的放電管作為圖12的放電管105、106，以適當(dāng)?shù)拈g隔使內(nèi)部氣體壓力在70Torr(托)到700Torr之間變化，在表2的條件下施加高電壓，測定與各氣體的壓力相對應(yīng)的臭氧產(chǎn)生量，結(jié)果如圖16所示(測定空氣量為3升/分鐘)。結(jié)果表明，無論是在施加高電壓產(chǎn)生高臭氧115時，還是在低臭氧116時，如果橫軸表示的放電管105、106內(nèi)部的氣體壓力超過400Torr，縱軸表示的臭氧量都呈一定值的傾向。
并且，作為氣體的種類，希望從氬、氪、氙、氖、氦等稀有氣體中及氮氣中選取。
結(jié)果為，盡管在例如低臭氧116時施加了相同條件的高電壓，但還是內(nèi)部氣體壓力低時產(chǎn)生的臭氧量多，臭氧的產(chǎn)生效率高。并且，在高臭氧115時也呈現(xiàn)同樣的結(jié)果，可以看出，在本發(fā)明的臭氧發(fā)生裝置中，為了提高臭氧的產(chǎn)生效率，內(nèi)部氣體壓力的選擇是非常重要的因素。從這樣的觀點出發(fā)，提出了在內(nèi)部氣體壓力未達到一定值即在400Torr以下的條件下設(shè)計放電管的方案。并且，在用2根圖14的放電管作為圖13的放電管184、185使內(nèi)部氣體壓力產(chǎn)生各種變化時也獲得與上述同樣的結(jié)果。
但是，雖然從臭氧量的產(chǎn)生效率來看希望內(nèi)部氣體的壓力低，但從放電管的壽命來看，兩電極103、104等的噴鍍與內(nèi)部氣體壓力的降低成比例地增大，存在壽命縮短的問題。
為達到本發(fā)明的第2目的的第2實施例為通過與即使內(nèi)部氣壓低的情況下噴鍍也少的兩個電極103、104的材料的組合來確保壽命的實施例，采用鎢或鎳作為電極材料，或者采用燒結(jié)電極(在鎳、鎢等粉末中混合氧化物用模具壓縮成型后在高溫下燒結(jié)成的電極)作為電極。此時，作為電極也可以采用圖17所示的中空電極162′等。另外，雖然本發(fā)明的實施例用圖14的尺寸的放電管的事例進行說明，但當(dāng)然不受此尺寸的限制。
雖然以上為達到第2目的的第1、第2實施例的高、低臭氧量對于家庭用或車載用的除臭、殺菌裝置來說為足夠的臭氧量，但對于用于分解油性成分的廚房用途來說還需要更多的臭氧量。
但是如果為了使本發(fā)明的實施例列舉的圖14的放電管產(chǎn)生更多的臭氧量而提高施加電壓的話，則放電管105、106發(fā)熱開始影響臭氧的產(chǎn)生量。表示該狀態(tài)的為圖18。如果使施加的高頻電壓為10kV，以上述占空比為橫軸，臭氧產(chǎn)生量為縱軸，則標(biāo)準(zhǔn)測定模式(空氣量為3升/分鐘時，以下稱為標(biāo)準(zhǔn)測定)下為如線118所示的特性，隨著占空比增大，臭氧產(chǎn)生量有飽和的傾向。這就表示放電管105、106過多發(fā)熱引起臭氧量的衰減。
而為了抑制標(biāo)準(zhǔn)測定中放電管105、106的發(fā)熱，從外部安裝風(fēng)扇，當(dāng)送入風(fēng)時，雖然在標(biāo)準(zhǔn)測定下飽和，但臭氧產(chǎn)生量如線117所示那樣呈現(xiàn)直線延伸的傾向，這就證明，放電管105、106發(fā)熱引起的臭氧產(chǎn)生量的飽和是由發(fā)熱引起的。防止這樣的放電管105、106的發(fā)熱引起臭氧產(chǎn)生量減少的實施例為為達到本發(fā)明的第2目的的第3實施例。
為達到本發(fā)明的第2目的的第3實施例為并聯(lián)連接圖12所示的放電管105、106構(gòu)成的放電管單元，將施加給各放電管單元的能量分散施加的實施例。模式地圖示的為圖19中并聯(lián)連接放電管單元119、120的實施例。當(dāng)然，想要再增加臭氧產(chǎn)生量時可以再追加放電管單元，可以通過并列多個以上的放電管單元來達到目的。并且，為了增加臭氧量不僅可以并列放電管單元，也可以像圖20所示那樣使用3根放電管105、105′、106作成放電管單元，可以具有相同的效果。
如上所述，本發(fā)明為給放電管施加高頻電壓產(chǎn)生臭氧的裝置，為涉及使輸入能量最有效地產(chǎn)生臭氧的方法。因此，由于與實施本發(fā)明時使用的裝置相對應(yīng)需要的臭氧量不同，因此需要最合適的輸入設(shè)定裝置。
根據(jù)這樣的觀點，提供根據(jù)必要設(shè)定輸入能量的裝置作為為達到本發(fā)明的第2目的的第4實施例。第4實施例由以圖21所示的車載用為前提的電路構(gòu)成，下面說明其動作。當(dāng)通過端子121從汽車的蓄電池提供11～17V的電源時，通過由3端子穩(wěn)壓器122構(gòu)成的穩(wěn)壓電路123給能率電路(duty circuit)供給一定的電壓。作為3端子穩(wěn)壓器122代表性的由78/79系列(商品名)構(gòu)成，用可變電阻125將輸出調(diào)整到12V。
而在負(fù)荷一側(cè)連接著用來產(chǎn)生提供給放電管105、106的高頻電壓的高頻振蕩電路126，以適時的占空比間歇地驅(qū)動高頻振蕩電路126產(chǎn)生的高頻的能率電路127，被上述高頻振蕩電路126的輸出ON/OFF驅(qū)動的FET128(當(dāng)然也可以是場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu))，以及受FET128的驅(qū)動升壓到規(guī)定的高電壓的升壓變壓器129。
首先，根據(jù)第4實施例說明產(chǎn)生上述表2的高臭氧量的電路的動作。為了便于說明，并用圖22的脈沖波形圖。當(dāng)穩(wěn)壓電路123在圖22的A時期提供12V的電壓時，以由計時器IC555(商品名)構(gòu)成的振蕩電路為代表的高頻振蕩電路126通過自帶偏壓電阻器的晶體管133輸出根據(jù)關(guān)系式f＝0.7/R132×C131由電容器131和可變電阻132的常數(shù)產(chǎn)生的頻率。其輸出波形用圖22的134表示，設(shè)定各常數(shù)使根據(jù)上述計算式得出的頻率為20kHz。
而能率電路127也以由計時器IC555(商品名)構(gòu)成的為代表性，通過自帶偏壓電阻器的晶體管137輸出根據(jù)計算式t＝1.1×C136×R135由可變電阻135和電容器136的常數(shù)計算的計時器時間的重復(fù)波形。其輸出波形用圖22的138表示，根據(jù)上述計算式作出500ms的OFF時間139，1000ms的ON時間140。這些輸出波形134、138合成的波形用141表示，提供給FET128的柵極電路。
當(dāng)用波形141表示的信號輸入FET128的柵極時，其波形中的用142表示的一段FET被FET128以規(guī)定的電壓和20kHz的頻率激勵，被與漏極相連的變壓器129的初級線圈143和諧振電容器144低頻諧振，給輸出高壓變壓器129的高壓側(cè)145輸出高電壓。
其波形用圖22的146表示，通過適時地設(shè)定變壓器129的線圈比以及輸入側(cè)的諧振條件、FET128的可變電阻147決定的偏置電壓以及各種常數(shù)作出與上述圖15相同的波形146。
第4實施例是進行這樣的基本動作的實施例，能夠與實施用例相對應(yīng)產(chǎn)生高、低不同的各種臭氧量。其代表例如前所述，可以通過能率電路127進行占空比的控制。
并且，作為其他的事例提出有如下電路的方案通過改變穩(wěn)壓電路123的電壓來改變提供給FET128的電壓，電壓高時高壓輸出增大，產(chǎn)生高臭氧量，電壓低時高壓輸出降低，產(chǎn)生低臭氧量；而且，通過用可變電阻147改變FET128的偏壓也能夠調(diào)整高壓輸出，根據(jù)必要用各種高壓輸出調(diào)整裝置與產(chǎn)生最合適的臭氧量相對應(yīng)。
雖然第4實施例以輸入為從蓄電池提供12V型為代表例進行說明，但在輸入為AC100V的情況下，通過改變電源電路等、改變元件的常數(shù)當(dāng)然也具有相同的效果。
如前所述，本發(fā)明為最有效地產(chǎn)生與用途相適應(yīng)的適量的臭氧的裝置，但是，如果長時間使用裝置的話，則如前所述地，不可避免地會出現(xiàn)因電極噴鍍使臭氧量降低；因雜質(zhì)附著在放電管單元上，特別是析出物附著在2根放電管的間隙中使臭氧量降低；在高壓電路的安裝中，雜質(zhì)附著在基板或電氣布線上引起高電壓降低等等圍繞壽命的臭氧量降低的狀態(tài)。
為達到本發(fā)明的第2目的的第5實施例就是為了解決這樣的問題的實施例。上述長時間使用使臭氧量降低的最主要的原因是施加到放電管單元上的高壓電壓因上述現(xiàn)象降低引起的。第5實施例為涉及與檢測該高壓電壓的降低、使臭氧產(chǎn)生量增加的電路相組合，由此來產(chǎn)生總是一定量的臭氧量的裝置。
表示為達到本發(fā)明的第2目的的第4實施例中的高壓電壓148和FET128的漏-源電極之間的電壓149的實際電壓波形的是圖23。并且，兩者的p-p電壓之間存在圖24所示的近乎成比例的關(guān)系。這是由升壓變壓器129的初級線圈143與高壓線圈145的圈數(shù)比大致決定的。
為達到本發(fā)明的第2目的的第5實施例就是著眼于這一點，如圖25所示用一般的峰值電壓保持電路150將FET128的漏-源電極之間的p-p電壓(以下稱為D-S間電壓)保持在規(guī)定電平的電壓。通過將該電壓施加給穩(wěn)壓電路123，構(gòu)成與第4實施例中說明過的電壓可變電阻器125具有相同的功能的補償高壓電壓降低的電路。因此在上述現(xiàn)象使高壓電壓148降低而使臭氧量下降的情況下，使上述穩(wěn)壓電路123的輸出電壓變高最終補償高壓電壓148的下降電壓，能夠?qū)⒊粞趿靠偸潜３衷谝欢ǖ牧俊?br> 并且，圖26為將峰值電壓保持電路150保持的規(guī)定范圍的電壓施加給能率電路127的圖，通過峰值電壓保持電路150保持的電壓重疊付與與第4實施例說明過的可變電阻器135相同的功能，通過增大占空比來補償上述現(xiàn)象引起的臭氧量降低的部分。
雖然本發(fā)明的第5實施例說明的是以直流電源為輸入的電路，但以AC100V為輸入的電路也能夠同樣構(gòu)成。圖27為表示了作為以AC100V為輸入時的實施例的第6實施例的圖。
當(dāng)從端子151、152輸入AC100V時，經(jīng)噪聲濾波電路153用全波整流橋154整流后，直流電壓給平滑電容器155充電。該直流電壓通過倒相電路156給放電管單元提供高頻施加電壓。由于本電路實施例中的倒相電路156一般用眾所周知的電路構(gòu)成，因此其詳細(xì)的動作說明省略。
作為用來改變施加的高頻電壓的電路，在晶體管157的基極設(shè)置旁通產(chǎn)生與升壓變壓器158的初級線圈159的回掃電壓成比例的基極線圈160的電壓的電路161。該旁通電路161由高頻二極管162、電阻163、可變電阻164構(gòu)成，通過可變電阻164適時地旁通掉基極線圈160中產(chǎn)生的振蕩停止期間的回掃電壓。
因此，當(dāng)可變電阻164的電阻值小時，回掃電壓被大量旁通，與基極線圈160的電壓有比例關(guān)系的施加高頻電壓降低，當(dāng)可變電阻164的阻抗值大時，回掃電壓的旁通量少，與基極線圈160的電壓有比例關(guān)系的施加高頻電壓增高。
第6實施例在進行這樣的動作的倒相電路156中設(shè)置上述峰值電壓保持電路150，通過峰值電壓保持電路150保持的電壓控制與旁通(旁路)電路161內(nèi)的可變電阻164相同的功能，由此將施加的高頻電壓保持在一定值。
工業(yè)應(yīng)用如以上說明過的那樣，如果采用本發(fā)明的臭氧發(fā)生裝置，相鄰并列設(shè)置2根單極型氣體封入放電管并在上述電極之間施加高頻電壓的臭氧發(fā)生裝置成功地減少了以往成為問題的堆積在放電管周邊的堆積物的量，能夠消除堆積物產(chǎn)生的不利影響，因此即使在高溫高濕等惡劣條件下也能夠極力抑制臭氧產(chǎn)生量的減少，并能延長裝置的壽命。
并且，由于能夠采用可變高頻電壓施加電路的回掃電壓的電路，因此適用于使輸出的高頻電壓可變，簡單地將其調(diào)整到最合適的電壓。
而且，相鄰并列設(shè)置2根單極型氣體封入放電管并通過施加高頻電壓產(chǎn)生臭氧的方式不僅能夠使放電管內(nèi)的氣體壓力最合適，而且可以與最合適的電極相組合，因此適用于提供高效率、并且壽命長的臭氧發(fā)生裝置；而且適用于與本裝置實際使用中的各種臭氧量相對應(yīng)，通過使用多根放電管防止發(fā)熱或通過電路組合產(chǎn)生適當(dāng)?shù)某粞趿俊?br> 權(quán)利要求
1.一種臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，用樹脂絕緣體將僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極(26、27)的2根單極型氣體封入放電管(24、25)的上述電極的引出部包圍，而且近似平行地相鄰并列設(shè)置上述2根放電管(24、25)且使上述電極的位置互相反向，在上述2根放電管(24、25)上施加高頻電壓。
2.一種臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，在絕緣板體(21)的左右端豎立設(shè)置由絕緣體形成的中空箱(22、23)，近似平行地相鄰并列設(shè)置僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極(26、27)的2根單極型氣體封入放電管(24、25)且使上述電極的位置互相反向，使設(shè)置了上述電極(26、27)的各個端部經(jīng)過上述中空箱(22、23)的箱壁上設(shè)置的槽(30)或孔收容到上述中空箱(22、23)內(nèi)，使另一端沒有電極的端部位于上述中空箱外，在上述2根放電管上施加高頻電壓。
3.一種臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，在絕緣板體(21)的左右端豎立設(shè)置由絕緣體形成的中空箱(22、23)，近似平行地相鄰并列設(shè)置僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極(26、27)的2根單極型氣體封入放電管(24、25)且使上述電極的位置互相反向，使設(shè)置了上述電極的各個端部經(jīng)過上述中空箱(22、23)的箱壁上設(shè)置的槽(30)或孔收容到上述中空箱(22、23)內(nèi)，使另一端沒有電極的端部位于上述中空箱外，而且在上述中空箱內(nèi)填充絕緣材料，在上述2根放電管上施加高頻電壓。
4.一種臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，將僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極(26、27)的2根單極型氣體封入放電管(24、25)的上述電極的引出部(26′、27′)側(cè)，分別用一端有直徑與上述放電管的外徑大致相同的通孔、另一端有直徑與上述電極的引出部的直徑大致相同的通孔的襯套(39、40)覆蓋，而且近似平行地相鄰并列設(shè)置上述2根放電管(24、25)且使上述電極的位置互相反向，在上述2根放電管上施加高頻電壓。
5.如權(quán)利要求1～4中的任何一項所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，使產(chǎn)生高頻電壓的倒相電路的回掃電壓可變。
6.一種臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，用樹脂絕緣體將僅在以400Torr以下的壓力封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極(103、104)的2根單極型氣體封入放電管(105、106)的上述電極的引出部(107、108)包圍，而且近似平行地相鄰并列設(shè)置上述2根放電管(105、106)且使上述電極的位置互相反向，在上述2根放電管上施加高頻電壓。
7.一種臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，將僅在以400Torr以下的壓力封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極(103、104)的2根單極型氣體封入放電管(105、106)的上述電極的引出部側(cè)，分別用一端有直徑與上述放電管的外徑大致相同的通孔、另一端有直徑與上述電極的引出部的直徑大致相同的通孔的襯套(109、110)覆蓋，而且近似平行地相鄰并列設(shè)置上述2根放電管且使上述電極的位置互相反向，在上述2根放電管上施加高頻電壓。
8.一種臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，在絕緣板體(181)的左右端豎立設(shè)置由絕緣體形成的中空箱(182、183)，近似平行地相鄰并列設(shè)置僅在以400Torr以下的壓力封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極(186、187)的2根單極型氣體封入放電管(184、185)且使上述電極的位置互相反向，使設(shè)置了上述電極的各個端部經(jīng)過上述中空箱的箱壁上設(shè)置的槽或孔(190、191)收容到上述中空箱(182、183)內(nèi)，使另一端沒有電極的端部位于上述中空箱外，在上述2根放電管上施加高頻電壓。
9.如權(quán)利要求6～8中的任何一項所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，上述電極的材料為鎢或鎳或燒結(jié)電極。
10.一種臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，近似平行地相鄰并列設(shè)置僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極的不少于3根的放電管(105、105′、106)且使上述各放電管的電極的位置依次互相反向，使上述各放電管的電極位置在同一側(cè)的各放電管的各個電極互相電氣地共同連接，從而匯集成2個端子，在上述2個端子之間施加高頻電壓。
11.一種臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，近似平行地相鄰并列設(shè)置僅在封入了氣體的玻璃管的一端設(shè)置了電極的2根單極型氣體封入放電管(105、106)且使上述各電極的位置互相反向，而形成一個放電管單元(119、120)，而且電氣地并聯(lián)連接大于等于2個的上述放電管單元，在上述并聯(lián)連接的放電管單元體上施加高頻電壓。
12.如權(quán)利要求10或11所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，氣體的密封壓力在400Torr以下。
13.如權(quán)利要求6～8和10～11中的任何一項所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，設(shè)置了產(chǎn)生高頻電壓的倒相電路的使電源電壓可變的單元。
14.如權(quán)利要求6～8和10～11中的任何一項所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，在產(chǎn)生高頻電壓的倒相電路中進行占空比的可變控制。
15.如權(quán)利要求6～8和10～11中的任何一項所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，使產(chǎn)生高頻電壓的倒相電路的輸出級晶體管的偏置電平可變控制。
16.如權(quán)利要求6～8和10～11中的任何一項所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，將產(chǎn)生高頻電壓的倒相電路的輸出級晶體管的主端子之間的電壓，反饋給上述倒相電路的穩(wěn)壓電路、能率電路或偏置電平可變電路。
全文摘要
在絕緣板(21、181)的左右端豎立設(shè)置由絕緣體形成的中空箱(22、23、182、183)，近似平行地相鄰并列設(shè)置2根單極型氣體封入放電管(24、25、105、106、184、185)并使各自的電極(26、27、103、104、186、187)的位置互相反向，使設(shè)置了上述電極的各個端部經(jīng)過上述中空箱的箱壁上設(shè)置的槽或孔(30、31、190、191)收容到上述中空箱內(nèi)，使另一端沒有電極的端部位于上述中空箱外，并且在上述中空箱內(nèi)填充絕緣材料，通過構(gòu)成具有這樣的特征的臭氧發(fā)生裝置，即使在長期使用等時在上述放電管的周邊堆積有結(jié)晶物的情況下，也能夠穩(wěn)定地提供臭氧。而且，為了提供電力消耗低、能夠有效地增加臭氧產(chǎn)生量的臭氧發(fā)生裝置，使氣體放電管(24、25、105、106、184、185)內(nèi)的氣體壓力在400Torr以下。
文檔編號C01B13/11GK1732124SQ20038010780
公開日2006年2月8日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者并河俊次, 巖田比呂志 申請人:并河俊次, 巖田比呂志, 山本 泰雄