專利名稱：離子濃度測量電路和離子電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在利用電暈放電產(chǎn)生正負(fù)離子以對除電對象進(jìn)行除電的離子發(fā)生器中，用于測量由離子發(fā)生器產(chǎn)生的正負(fù)離子濃度(離子電流)的離子濃度測量電路，和在該離子濃度測量電路中使用的離子電流傳感器。
背景技術(shù)：
作為這種離子發(fā)生器，已知例如在特許文獻(xiàn)1中記載的離子發(fā)生器。圖7是在特許文獻(xiàn)1中記載的離子發(fā)生器的概略結(jié)構(gòu)圖，在圖7中，1表示風(fēng)扇，2 表示放電電極(發(fā)射器)，3表示格柵，4a、4b表示沿送風(fēng)方向配置的離子電流傳感器，5ajb 表示放大器，6a、6b表示A/D變換器，7表示運(yùn)算電路，8表示直流偏置電源，9表示變壓器， 10表示交流電源，11表示控制部。并且，風(fēng)扇1、放電電極2和格柵3設(shè)置在離子發(fā)生器主體上，并且接近該離子發(fā)生器主體的格柵3地、由適當(dāng)?shù)闹С植考３蛛x子電流傳感器^、4b。在上述現(xiàn)有技術(shù)中，由運(yùn)算電路7求出分別由各離子電流傳感器^、4b檢測的離子濃度的差，并且根據(jù)上述差來控制直流偏置電源8的電壓，從而控制在放電電極2的周圍產(chǎn)生的正負(fù)離子量，以平衡在送風(fēng)方向的延長線上的除電對象上的正負(fù)離子濃度。特許文獻(xiàn)1(日本)特開2OO5-IOO87O號公報(bào)αΟΟΙ9] WO3O]段，圖1 3 等)

發(fā)明內(nèi)容
在圖7示出的離子發(fā)生器中，在結(jié)構(gòu)上將離子電流傳感器如、仙與離子發(fā)生器主體一體化，放電電極2和離子電流傳感器^、4b之間的距離沒那么遠(yuǎn)。因此，離子電流傳感器4a、4b在能夠檢測由放電電極2產(chǎn)生的正負(fù)離子的同時，很大地受到由放電電極2形成的電場的影響，由該電場導(dǎo)致的感應(yīng)電流與原有的離子電流一起被離子電流傳感器如、仙檢測出來。上述感應(yīng)電流在放電電極2和離子電流傳感器4a、 4b之間的距離小時構(gòu)成主導(dǎo)值，因此難以正確地檢測一般微小的離子電流。為了配置離子電流傳感器^、4b以不受由放電電極2導(dǎo)致的電場影響，考慮了將離子電流傳感器4a、4b與離子發(fā)生器主體較遠(yuǎn)分離地配置，而由電纜連接兩者等方法，但是存在當(dāng)除電對象移動時電纜構(gòu)成障礙，或者電纜的圍設(shè)引起麻煩等問題。如上所述，由于由離子電流傳感器檢測的電流中，相對于離子電流，由放電電極的電場導(dǎo)致的感應(yīng)電流是主導(dǎo)的，所以不能正確地檢測由離子發(fā)生器產(chǎn)生的正負(fù)離子的產(chǎn)生比。因此，存在在開始工作時設(shè)定的正負(fù)離子平衡，經(jīng)過一段時間后會漸漸出現(xiàn)偏差的問題。另一方面，離子發(fā)生器的放電電極具有由于靜電而在頂端附著灰塵的特性，所以當(dāng)在放電電極上附著灰塵時，正負(fù)離子的產(chǎn)生比會改變，同時電場強(qiáng)度也會改變。此外，由于由附著的灰塵引起的正負(fù)離子的產(chǎn)生比和電場強(qiáng)度的變化程度不同，所以在由合計(jì)了離子電流和由電場導(dǎo)致的感應(yīng)電流得到的離子電流傳感器的輸出電流控制離子平衡的現(xiàn)有的離子發(fā)生器中，灰塵在放電電極上的附著也進(jìn)一步地增加了離子平衡的偏差。因此，本發(fā)明要解決的問題是提供一種能夠適當(dāng)?shù)乇３蛛x子平衡的離子濃度測量電路，以及適合在該離子濃度測量電路中使用的離子電流傳感器。為了解決上述問題，根據(jù)第一技術(shù)方案的離子濃度測量電路，通過離子電流傳感器采集由電暈放電而在放電電極周圍產(chǎn)生的離子以測量其濃度，包括所述離子電流傳感器，其由第一傳感器和第二傳感器構(gòu)成，所述第一傳感器上由于采集所述離子而流動離子電流且通過由所述放電電極形成的電場而流動感應(yīng)電流，所述第二傳感器與該第一傳感器絕緣地配置，所述第二傳感器上由于所述電場而在導(dǎo)電性的傳感器單元中流動感應(yīng)電流且將所述傳感器部件的表面與周圍絕緣以使得所述傳感器部件不采集所述離子；以及檢測第一傳感器的輸出信號和第二傳感器的輸出信號的差的檢測裝置。第二技術(shù)方案的離子濃度測量電路，在第一技術(shù)方案中，所述檢測裝置包括第一放大裝置對第一傳感器的輸出信號進(jìn)行放大；第二放大裝置，對第二傳感器的輸出信號進(jìn)行放大；以及差動放大裝置，對第一放大裝置的輸出信號與第二放大裝置的輸出信號的差進(jìn)行放大。第三技術(shù)方案的離子電流傳感器，其包括第一傳感器，通過采集由電暈放電而在放電電極周圍產(chǎn)生的離子而流動離子電流的同時由所述放電電極形成的電場導(dǎo)致流動感應(yīng)電流；以及第二傳感器，與該第一傳感器絕緣地配置且由于所述電場而在導(dǎo)電性的傳感器單元中流動感應(yīng)電流的同時將所述傳感器部件的表面與周圍絕緣以使得所述傳感器部件不采集所述離子。第四技術(shù)方案的離子電流傳感器，在第三技術(shù)方案中，在絕緣性的基板上梳齒狀交替地配置第一和第二傳感器，這些第一和第二傳感器經(jīng)由電纜連接到包括所述放電電極的離子發(fā)生器本體上。第五技術(shù)方案的離子電流傳感器，在第三技術(shù)方案中，一體地形成芯片狀的第一和第二傳感器，這些第一和第二傳感器經(jīng)由電纜連接到包括所述放電電極的離子發(fā)生器本體上。第六技術(shù)方案的離子電流傳感器，在第三技術(shù)方案中，在包括所述放電電極的離子發(fā)生器本體上，夾著所述放電電極而配置第一傳感器和第二傳感器。 第七技術(shù)方案的離子濃度測量電路，通過離子電流傳感器采集由電暈放電而在放電電極周圍產(chǎn)生的離子以測量其濃度，包括所述離子電流傳感器，其由采集所述離子而流動離子電流的同時由所述放電電極形成的電場導(dǎo)致流動感應(yīng)電流的第一傳感器，和一端連接在該第一傳感器上的電容器構(gòu)成；以及檢測裝置，檢測第一傳感器的輸出信號和從所述電容器的另一端得到的輸出信號的差。根據(jù)本發(fā)明的離子濃度測量電路和離子電流傳感器，能夠測量正負(fù)離子濃度而不受由放電電極形成的電場引起的感應(yīng)電流的影響，并且可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾x子平衡控制。此外，由于離子濃度測量電路的電路結(jié)構(gòu)和離子電流傳感器的結(jié)構(gòu)非常簡單，所以還具有通過低成本就能夠提供的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的離子濃度測量電路的電路圖。圖2是表示離子電流傳感器的實(shí)施方式的平面圖。圖3是表示圖2的離子電流傳感器的使用狀態(tài)的圖。圖4是表示離子電流傳感器的另一實(shí)施方式的圖。圖5(a) 圖5(d)是表示離子電流傳感器的又一實(shí)施方式的圖。圖6是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的離子濃度測量電路的電路圖。圖7是表示現(xiàn)有技術(shù)的簡要結(jié)構(gòu)圖。符號說明S、S’離子電流傳感器Sl 第一傳感器S2 第二傳感器S2a 傳感器單元S2b 絕緣部件Al A3 放大器Rl Rll:電阻C、Cl:電容器P 基板CL 電纜100 離子發(fā)生器主體101 放電電極
具體實(shí)施例方式下面，參考

本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的離子濃度測量電路的電路圖。在圖1中，Sl 是露出了導(dǎo)電部件的第一傳感器，所述導(dǎo)電部件用于采集由電暈放電而在放電電極(未圖示)的周圍產(chǎn)生的正負(fù)離子。此外，S2是與第一傳感器Sl并列設(shè)置或保持適當(dāng)間隔而配置的第二傳感器，通過由導(dǎo)電部件構(gòu)成的傳感器單元S2a、以及為了使該傳感器單元ShF 采集正負(fù)離子而將傳感器單元S2a的表面與周圍絕緣的絕緣部件S2b組成。在此，第一傳感器Sl和第二傳感器S2的傳感器單元S2a的表面積相等。由這樣的第一傳感器Sl和第二傳感器S2構(gòu)成離子電流傳感器S。第一傳感器Sl經(jīng)由電阻Rl連接到第一放大器Al的正相輸入端子上，放大器Al 的反相輸入端子經(jīng)由電阻R2接地。并且，R3是連接在放大器Al的輸出端子和反相輸入端子之間的反饋電阻。同樣地，第二傳感器S2的傳感器單元Sh經(jīng)由電阻R4連接到第二放大器A2的正相輸入端子上，放大器A2的反相輸入端子經(jīng)由電阻R5接地。并且，R6是連接在放大器A2 的輸出端子和反相輸入端子之間的反饋電阻。
第一放大器Al的輸出端子經(jīng)由電阻R7連接到第三放大器A3的反相輸入端子上， 同時第二放大器A2的輸出端子經(jīng)由電阻R8連接到第三放大器A3的正相輸入端子上。并且，該正相輸入端子經(jīng)由電阻R9接地。此外，RlO是連接在放大器A3的輸出端子和反相輸入端子之間的反饋電阻。進(jìn)一步地，放大器A3的輸出端子經(jīng)由電阻Rll連接到一端接地的電容器C上，該連接點(diǎn)構(gòu)成整個電路的輸出端子。在此，第一、第二放大器A1、A2的放大系數(shù)相等。在上述結(jié)構(gòu)中，作為正相放大器的第一放大器Al和電阻Rl R3構(gòu)成將第一傳感器Sl的輸出信號進(jìn)行放大的第一放大裝置，作為正相放大器的第二放大器A2和電阻R4 R6構(gòu)成對第二傳感器S2的傳感器單元Sh的輸出信號進(jìn)行放大的第二放大裝置，第三放大器A3和電阻R7 RlO構(gòu)成對第一、第二放大裝置的輸出信號的差進(jìn)行放大的差動放大裝置，電阻Rll和電容器C構(gòu)成使差動放大裝置的輸出信號平滑而輸出的輸出裝置。接下來，圖2是表示由上述第一傳感器Sl和第二傳感器S2構(gòu)成的離子電流傳感器S的實(shí)施方式的平面圖，是在絕緣性的基板P上交替地配置梳齒狀形成的第一傳感器Sl 和第二傳感器S2的例子。其中，第一傳感器Sl露出由銅箔等構(gòu)成的導(dǎo)電部件，第二傳感器 S2通過由作為絕緣部件S2b的保護(hù)膜從周圍覆蓋作為傳感器單元Sh的導(dǎo)電部件的表面而形成。圖3表示將圖2所示的離子電流傳感器S經(jīng)由電纜CL連接到離子發(fā)生器主體100 上的狀態(tài)，上述電纜CL連接到圖1所示的離子濃度測量電路的輸入側(cè)(電阻Rl、R4的一端)。另外，在圖3中，101是放電電極。此外，圖4表示離子電流傳感器S的另一實(shí)施方式，是將第一傳感器Sl和第二傳感器S2形成為芯片狀而使兩者一體化的例子。包含上述離子電流傳感器S的離子濃度測量電路的動作的說明如下所述。首先，由于采集了通過施加高電壓產(chǎn)生電暈放電而由放電電極101產(chǎn)生的正負(fù)離子，所以在露出導(dǎo)電部件的第一傳感器Sl中流動與正負(fù)離子濃度相對應(yīng)的離子電流。同時，在第一傳感器Sl中，流動由放電電極101形成的電場的影響而導(dǎo)致的感應(yīng)電流。因此， 從第一傳感器Sl流出離子電流和感應(yīng)電流的合成電流，第一放大器Al的輸出信號成為與上述合成電流相對應(yīng)的值。另一方面，在沒有露出作為導(dǎo)電部件的傳感器單元S2a的表面的第二傳感器S2 中，不采集由放電電極101產(chǎn)生的正負(fù)離子，僅流動由放電電極101形成的電場的影響導(dǎo)致的感應(yīng)電流。因此，第二放大器A2的輸出信號成為與上述感應(yīng)電流相對應(yīng)的值。因此，在第三放大器A3中，通過對第一放大器Al的輸出信號和第二放大器A2的輸出信號的差進(jìn)行放大，可以抵消相當(dāng)于感應(yīng)電流的信號，僅提取相當(dāng)于離子電流的信號作為輸出信號。由于該輸出信號具有反映由放電電極101產(chǎn)生的正負(fù)離子濃度的平衡的極性，所以通過根據(jù)上述極性來控制施加在放電電極101上的電壓的偏置量等的方法，控制離子平衡即可。并且，圖5(a) (d)表示離子電流傳感器S的又一實(shí)施方式，是在離子發(fā)生器主體100上配置第一傳感器Sl和第二傳感器S2的情況的簡要結(jié)構(gòu)圖。即，可以分別單獨(dú)地形成第一傳感器Sl和第二傳感器S2，并且夾著離子發(fā)生器主體100的放電電極101而配置兩個傳感器S1、S2即可。在這種情況下，如圖5 (a)和圖5 (b)， 可以將兩個傳感器Si、S2相對地配置在離子發(fā)生器本體100的兩端部或中心部上。其中， 在圖5(a)的情況下，可以將兩個第一傳感器Sl之間和兩個第二傳感器S2之間相互連接。此外，如圖5(c)和圖5(d)，可以使傳感器Sl或S2的數(shù)量比傳感器S2或Sl的數(shù)量多。在這種情況下，例如可以將在圖5(c)中的兩個第一傳感器Sl之間、在圖5(d)中的兩個第二傳感器S2之間電連接。進(jìn)一步地，例如在圖5(c)的結(jié)構(gòu)中，采用左側(cè)的第一傳感器Sl和中間的第二傳感器S2構(gòu)成一個離子濃度測量電路，同樣地采用右側(cè)的第一傳感器Sl和中間的第二傳感器 S2構(gòu)成另一個離子濃度測量電路，同時可以求出由這兩個離子濃度測量電路測量的離子濃度的平均值。同樣地，在圖5 (d)的例子中，可以共用中間的第一傳感器Si，從而形成兩組第一傳感器Sl和第二傳感器S2的傳感器對，采用各組構(gòu)成兩個離子濃度測量電路。如上所述，如果使用如圖2 圖5所示的離子電流傳感器S，可以將由放電電極 101的電場引起的感應(yīng)電流相抵消而測量離子濃度，特別是，即使在如圖5所示那樣在放電電極101附近配置離子電流傳感器S的情況下，也不會受到上述電場的影響，而能夠可靠地測量離子濃度，從而進(jìn)行離子平衡控制。此外，針對由于灰塵在放電電極上的附著而導(dǎo)致的正負(fù)離子的產(chǎn)生比和電場強(qiáng)度，即使兩者的變化程度不同，由于由電場引起的感應(yīng)電流最終相抵消，所以也不會擔(dān)心由于上述灰塵而增加了測量誤差。接下來，圖6是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的方框圖。在該實(shí)施方式中，在第一傳感器Sl的一端和放大器A2側(cè)的電阻R4的一端之間連接電容器Cl，由第一傳感器Sl和電容器Cl構(gòu)成離子電流傳感器S’，從而代替第一實(shí)施方式中的第二傳感器S2。根據(jù)第一實(shí)施方式，存在由于連接在第二傳感器S2上的電纜的長度及其圍設(shè)等影響，第二傳感器S2的電容成分(電容值)不是恒定的，且由放電電極101的電場產(chǎn)生的由傳感器單元Sb輸出的感應(yīng)電流也不是恒定的情況。因此，在第二實(shí)施方式中，去除了第二傳感器S2而在第一傳感器Sl的一端和放大器A2側(cè)的電阻R4的一端之間連接規(guī)定值的電容器Cl，從而從第一傳感器Sl經(jīng)由上述電容器Cl僅將由電場導(dǎo)致的感應(yīng)電流提取到放大器A2側(cè)。同樣地，在該第二實(shí)施方式中，在第一放大器Al的正相輸入端子上流入離子電流和感應(yīng)電流的合成電流，并且在第二放大器A2的正相輸入端子上僅流入感應(yīng)電流。因此， 通過由第三放大器A3放大第一放大器Al的輸出信號和第二放大器A2的輸出信號的差，將相當(dāng)于感應(yīng)電流的信號抵消，從而可以僅提取相當(dāng)于離子電流的信號作為輸出信號，并且可以得到與第一實(shí)施方式相同的作用效果。特別是，根據(jù)該第二實(shí)施方式，能夠穩(wěn)定地測量離子濃度的同時，可以簡化離子電流傳感器S’的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步降低成本。
權(quán)利要求
1.一種離子濃度測量電路，通過離子電流傳感器采集由電暈放電而在放電電極周圍產(chǎn)生的離子以測量其濃度，其特征在于，包括所述離子電流傳感器，其由第一傳感器和第二傳感器構(gòu)成，所述第一傳感器上由于采集所述離子而流動離子電流且通過由所述放電電極形成的電場而流動感應(yīng)電流，所述第二傳感器上與該第一傳感器絕緣地配置，所述第二傳感器由于所述電場而在導(dǎo)電性的傳感器單元中流動感應(yīng)電流且將所述傳感器部件的表面與周圍絕緣以使得所述傳感器部件不采集所述離子；以及檢測第一傳感器的輸出信號和第二傳感器的輸出信號的差的檢測裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子濃度測量電路，其特征在于， 所述檢測裝置包括第一放大裝置，對第一傳感器的輸出信號進(jìn)行放大； 第二放大裝置，對第二傳感器的輸出信號進(jìn)行放大；以及差動放大裝置，對第一放大裝置的輸出信號與第二放大裝置的輸出信號的差進(jìn)行放大。
3.一種離子電流傳感器，其特征在于，包括第一傳感器，通過采集由電暈放電而在放電電極周圍產(chǎn)生的離子而流動離子電流的同時由所述放電電極形成的電場導(dǎo)致流動感應(yīng)電流；以及第二傳感器，與該第一傳感器絕緣地配置且由于所述電場而在導(dǎo)電性的傳感器單元中流動感應(yīng)電流的同時將所述傳感器部件的表面與周圍絕緣以使得所述傳感器部件不采集所述離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子電流傳感器，其特征在于，在絕緣性的基板上梳齒狀交替地配置第一和第二傳感器，這些第一和第二傳感器經(jīng)由電纜連接到包括所述放電電極的離子發(fā)生器本體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子電流傳感器，其特征在于，一體地形成芯片狀的第一和第二傳感器，這些第一和第二傳感器經(jīng)由電纜連接到包括所述放電電極的離子發(fā)生器本體上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子電流傳感器，其特征在于，在包括所述放電電極的離子發(fā)生器本體上，夾著所述放電電極而配置第一傳感器和第二傳感器。
7.一種離子濃度測量電路，通過離子電流傳感器采集由電暈放電而在放電電極周圍產(chǎn)生的離子以測量其濃度，其特征在于，包括所述離子電流傳感器，其由采集所述離子而流動離子電流的同時由所述放電電極形成的電場導(dǎo)致流動感應(yīng)電流的第一傳感器，和一端連接在該第一傳感器上的電容器構(gòu)成；以及檢測裝置，檢測第一傳感器的輸出信號和從所述電容器的另一端得到的輸出信號的差。
全文摘要
提供一種能夠適當(dāng)?shù)鼐S持離子平衡的離子濃度測量電路，和在該離子濃度測量電路中使用的優(yōu)選的離子電流傳感器。在離子濃度測量電路中，通過離子電流傳感器采集由電暈放電而在放電電極(101)周圍產(chǎn)生的離子以測量其濃度，包括離子電流傳感器(S)，其由采集離子而流動離子電流的同時由放電電極(101)形成的電場導(dǎo)致流動感應(yīng)電流的第一傳感器(S1)，和與該第一傳感器(S1)絕緣地配置且由于所述電場而在導(dǎo)電性傳感器單元(S2a)中流動感應(yīng)電流的同時將傳感器單元(S2a)的表面與周圍絕緣以使得傳感器單元(S2a)不采集離子的第二傳感器(S2)構(gòu)成；以及用于檢測第一傳感器(S1)的輸出信號和第二傳感器(S2)的輸出信號的差的第一～第三放大器(A1～A3)等。
文檔編號G01N27/70GK102192951SQ201010155420
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者入江史崇, 德永哲也 申請人:修谷魯電子機(jī)器股份有限公司