专利名称：离子浓度测量电路和离子电流传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在利用电晕放电产生正负离子以对除电对象进行除电的离子发生器中，用于测量由离子发生器产生的正负离子浓度(离子电流)的离子浓度测量电路，和在该离子浓度测量电路中使用的离子电流传感器。
背景技术：
作为这种离子发生器，已知例如在特许文献1中记载的离子发生器。图7是在特许文献1中记载的离子发生器的概略结构图，在图7中，1表示风扇，2 表示放电电极(发射器)，3表示格栅，4a、4b表示沿送风方向配置的离子电流传感器，5ajb 表示放大器，6a、6b表示A/D变换器，7表示运算电路，8表示直流偏置电源，9表示变压器， 10表示交流电源，11表示控制部。并且，风扇1、放电电极2和格栅3设置在离子发生器主体上，并且接近该离子发生器主体的格栅3地、由适当的支持部件保持离子电流传感器^、4b。在上述现有技术中，由运算电路7求出分别由各离子电流传感器^、4b检测的离子浓度的差，并且根据上述差来控制直流偏置电源8的电压，从而控制在放电电极2的周围产生的正负离子量，以平衡在送风方向的延长线上的除电对象上的正负离子浓度。特许文献1(日本)特开2OO5-IOO87O号公报αΟΟΙ9] WO3O]段，图1 3 等)

发明内容
在图7示出的离子发生器中，在结构上将离子电流传感器如、仙与离子发生器主体一体化，放电电极2和离子电流传感器^、4b之间的距离没那么远。因此，离子电流传感器4a、4b在能够检测由放电电极2产生的正负离子的同时，很大地受到由放电电极2形成的电场的影响，由该电场导致的感应电流与原有的离子电流一起被离子电流传感器如、仙检测出来。上述感应电流在放电电极2和离子电流传感器4a、 4b之间的距离小时构成主导值，因此难以正确地检测一般微小的离子电流。为了配置离子电流传感器^、4b以不受由放电电极2导致的电场影响，考虑了将离子电流传感器4a、4b与离子发生器主体较远分离地配置，而由电缆连接两者等方法，但是存在当除电对象移动时电缆构成障碍，或者电缆的围设引起麻烦等问题。如上所述，由于由离子电流传感器检测的电流中，相对于离子电流，由放电电极的电场导致的感应电流是主导的，所以不能正确地检测由离子发生器产生的正负离子的产生比。因此，存在在开始工作时设定的正负离子平衡，经过一段时间后会渐渐出现偏差的问题。另一方面，离子发生器的放电电极具有由于静电而在顶端附着灰尘的特性，所以当在放电电极上附着灰尘时，正负离子的产生比会改变，同时电场强度也会改变。此外，由于由附着的灰尘引起的正负离子的产生比和电场强度的变化程度不同，所以在由合计了离子电流和由电场导致的感应电流得到的离子电流传感器的输出电流控制离子平衡的现有的离子发生器中，灰尘在放电电极上的附着也进一步地增加了离子平衡的偏差。因此，本发明要解决的问题是提供一种能够适当地保持离子平衡的离子浓度测量电路，以及适合在该离子浓度测量电路中使用的离子电流传感器。为了解决上述问题，根据第一技术方案的离子浓度测量电路，通过离子电流传感器采集由电晕放电而在放电电极周围产生的离子以测量其浓度，包括所述离子电流传感器，其由第一传感器和第二传感器构成，所述第一传感器上由于采集所述离子而流动离子电流且通过由所述放电电极形成的电场而流动感应电流，所述第二传感器与该第一传感器绝缘地配置，所述第二传感器上由于所述电场而在导电性的传感器单元中流动感应电流且将所述传感器部件的表面与周围绝缘以使得所述传感器部件不采集所述离子；以及检测第一传感器的输出信号和第二传感器的输出信号的差的检测装置。第二技术方案的离子浓度测量电路，在第一技术方案中，所述检测装置包括第一放大装置对第一传感器的输出信号进行放大；第二放大装置，对第二传感器的输出信号进行放大；以及差动放大装置，对第一放大装置的输出信号与第二放大装置的输出信号的差进行放大。第三技术方案的离子电流传感器，其包括第一传感器，通过采集由电晕放电而在放电电极周围产生的离子而流动离子电流的同时由所述放电电极形成的电场导致流动感应电流；以及第二传感器，与该第一传感器绝缘地配置且由于所述电场而在导电性的传感器单元中流动感应电流的同时将所述传感器部件的表面与周围绝缘以使得所述传感器部件不采集所述离子。第四技术方案的离子电流传感器，在第三技术方案中，在绝缘性的基板上梳齿状交替地配置第一和第二传感器，这些第一和第二传感器经由电缆连接到包括所述放电电极的离子发生器本体上。第五技术方案的离子电流传感器，在第三技术方案中，一体地形成芯片状的第一和第二传感器，这些第一和第二传感器经由电缆连接到包括所述放电电极的离子发生器本体上。第六技术方案的离子电流传感器，在第三技术方案中，在包括所述放电电极的离子发生器本体上，夹着所述放电电极而配置第一传感器和第二传感器。 第七技术方案的离子浓度测量电路，通过离子电流传感器采集由电晕放电而在放电电极周围产生的离子以测量其浓度，包括所述离子电流传感器，其由采集所述离子而流动离子电流的同时由所述放电电极形成的电场导致流动感应电流的第一传感器，和一端连接在该第一传感器上的电容器构成；以及检测装置，检测第一传感器的输出信号和从所述电容器的另一端得到的输出信号的差。根据本发明的离子浓度测量电路和离子电流传感器，能够测量正负离子浓度而不受由放电电极形成的电场引起的感应电流的影响，并且可以进行适当的离子平衡控制。此外，由于离子浓度测量电路的电路结构和离子电流传感器的结构非常简单，所以还具有通过低成本就能够提供的优点。


图1是本发明的第一实施方式的离子浓度测量电路的电路图。图2是表示离子电流传感器的实施方式的平面图。图3是表示图2的离子电流传感器的使用状态的图。图4是表示离子电流传感器的另一实施方式的图。图5(a) 图5(d)是表示离子电流传感器的又一实施方式的图。图6是本发明的第二实施方式的离子浓度测量电路的电路图。图7是表示现有技术的简要结构图。符号说明S、S’离子电流传感器Sl 第一传感器S2 第二传感器S2a 传感器单元S2b 绝缘部件Al A3 放大器Rl Rll:电阻C、Cl:电容器P 基板CL 电缆100 离子发生器主体101 放电电极
具体实施例方式下面，参考

本发明的实施方式。首先，图1是本发明的第一实施方式的离子浓度测量电路的电路图。在图1中，Sl 是露出了导电部件的第一传感器，所述导电部件用于采集由电晕放电而在放电电极(未图示)的周围产生的正负离子。此外，S2是与第一传感器Sl并列设置或保持适当间隔而配置的第二传感器，通过由导电部件构成的传感器单元S2a、以及为了使该传感器单元ShF 采集正负离子而将传感器单元S2a的表面与周围绝缘的绝缘部件S2b组成。在此，第一传感器Sl和第二传感器S2的传感器单元S2a的表面积相等。由这样的第一传感器Sl和第二传感器S2构成离子电流传感器S。第一传感器Sl经由电阻Rl连接到第一放大器Al的正相输入端子上，放大器Al 的反相输入端子经由电阻R2接地。并且，R3是连接在放大器Al的输出端子和反相输入端子之间的反馈电阻。同样地，第二传感器S2的传感器单元Sh经由电阻R4连接到第二放大器A2的正相输入端子上，放大器A2的反相输入端子经由电阻R5接地。并且，R6是连接在放大器A2 的输出端子和反相输入端子之间的反馈电阻。
第一放大器Al的输出端子经由电阻R7连接到第三放大器A3的反相输入端子上， 同时第二放大器A2的输出端子经由电阻R8连接到第三放大器A3的正相输入端子上。并且，该正相输入端子经由电阻R9接地。此外，RlO是连接在放大器A3的输出端子和反相输入端子之间的反馈电阻。进一步地，放大器A3的输出端子经由电阻Rll连接到一端接地的电容器C上，该连接点构成整个电路的输出端子。在此，第一、第二放大器A1、A2的放大系数相等。在上述结构中，作为正相放大器的第一放大器Al和电阻Rl R3构成将第一传感器Sl的输出信号进行放大的第一放大装置，作为正相放大器的第二放大器A2和电阻R4 R6构成对第二传感器S2的传感器单元Sh的输出信号进行放大的第二放大装置，第三放大器A3和电阻R7 RlO构成对第一、第二放大装置的输出信号的差进行放大的差动放大装置，电阻Rll和电容器C构成使差动放大装置的输出信号平滑而输出的输出装置。接下来，图2是表示由上述第一传感器Sl和第二传感器S2构成的离子电流传感器S的实施方式的平面图，是在绝缘性的基板P上交替地配置梳齿状形成的第一传感器Sl 和第二传感器S2的例子。其中，第一传感器Sl露出由铜箔等构成的导电部件，第二传感器 S2通过由作为绝缘部件S2b的保护膜从周围覆盖作为传感器单元Sh的导电部件的表面而形成。图3表示将图2所示的离子电流传感器S经由电缆CL连接到离子发生器主体100 上的状态，上述电缆CL连接到图1所示的离子浓度测量电路的输入侧(电阻Rl、R4的一端)。另外，在图3中，101是放电电极。此外，图4表示离子电流传感器S的另一实施方式，是将第一传感器Sl和第二传感器S2形成为芯片状而使两者一体化的例子。包含上述离子电流传感器S的离子浓度测量电路的动作的说明如下所述。首先，由于采集了通过施加高电压产生电晕放电而由放电电极101产生的正负离子，所以在露出导电部件的第一传感器Sl中流动与正负离子浓度相对应的离子电流。同时，在第一传感器Sl中，流动由放电电极101形成的电场的影响而导致的感应电流。因此， 从第一传感器Sl流出离子电流和感应电流的合成电流，第一放大器Al的输出信号成为与上述合成电流相对应的值。另一方面，在没有露出作为导电部件的传感器单元S2a的表面的第二传感器S2 中，不采集由放电电极101产生的正负离子，仅流动由放电电极101形成的电场的影响导致的感应电流。因此，第二放大器A2的输出信号成为与上述感应电流相对应的值。因此，在第三放大器A3中，通过对第一放大器Al的输出信号和第二放大器A2的输出信号的差进行放大，可以抵消相当于感应电流的信号，仅提取相当于离子电流的信号作为输出信号。由于该输出信号具有反映由放电电极101产生的正负离子浓度的平衡的极性，所以通过根据上述极性来控制施加在放电电极101上的电压的偏置量等的方法，控制离子平衡即可。并且，图5(a) (d)表示离子电流传感器S的又一实施方式，是在离子发生器主体100上配置第一传感器Sl和第二传感器S2的情况的简要结构图。即，可以分别单独地形成第一传感器Sl和第二传感器S2，并且夹着离子发生器主体100的放电电极101而配置两个传感器S1、S2即可。在这种情况下，如图5 (a)和图5 (b)， 可以将两个传感器Si、S2相对地配置在离子发生器本体100的两端部或中心部上。其中， 在图5(a)的情况下，可以将两个第一传感器Sl之间和两个第二传感器S2之间相互连接。此外，如图5(c)和图5(d)，可以使传感器Sl或S2的数量比传感器S2或Sl的数量多。在这种情况下，例如可以将在图5(c)中的两个第一传感器Sl之间、在图5(d)中的两个第二传感器S2之间电连接。进一步地，例如在图5(c)的结构中，采用左侧的第一传感器Sl和中间的第二传感器S2构成一个离子浓度测量电路，同样地采用右侧的第一传感器Sl和中间的第二传感器 S2构成另一个离子浓度测量电路，同时可以求出由这两个离子浓度测量电路测量的离子浓度的平均值。同样地，在图5 (d)的例子中，可以共用中间的第一传感器Si，从而形成两组第一传感器Sl和第二传感器S2的传感器对，采用各组构成两个离子浓度测量电路。如上所述，如果使用如图2 图5所示的离子电流传感器S，可以将由放电电极 101的电场引起的感应电流相抵消而测量离子浓度，特别是，即使在如图5所示那样在放电电极101附近配置离子电流传感器S的情况下，也不会受到上述电场的影响，而能够可靠地测量离子浓度，从而进行离子平衡控制。此外，针对由于灰尘在放电电极上的附着而导致的正负离子的产生比和电场强度，即使两者的变化程度不同，由于由电场引起的感应电流最终相抵消，所以也不会担心由于上述灰尘而增加了测量误差。接下来，图6是表示本发明的第二实施方式的方框图。在该实施方式中，在第一传感器Sl的一端和放大器A2侧的电阻R4的一端之间连接电容器Cl，由第一传感器Sl和电容器Cl构成离子电流传感器S’，从而代替第一实施方式中的第二传感器S2。根据第一实施方式，存在由于连接在第二传感器S2上的电缆的长度及其围设等影响，第二传感器S2的电容成分(电容值)不是恒定的，且由放电电极101的电场产生的由传感器单元Sb输出的感应电流也不是恒定的情况。因此，在第二实施方式中，去除了第二传感器S2而在第一传感器Sl的一端和放大器A2侧的电阻R4的一端之间连接规定值的电容器Cl，从而从第一传感器Sl经由上述电容器Cl仅将由电场导致的感应电流提取到放大器A2侧。同样地，在该第二实施方式中，在第一放大器Al的正相输入端子上流入离子电流和感应电流的合成电流，并且在第二放大器A2的正相输入端子上仅流入感应电流。因此， 通过由第三放大器A3放大第一放大器Al的输出信号和第二放大器A2的输出信号的差，将相当于感应电流的信号抵消，从而可以仅提取相当于离子电流的信号作为输出信号，并且可以得到与第一实施方式相同的作用效果。特别是，根据该第二实施方式，能够稳定地测量离子浓度的同时，可以简化离子电流传感器S’的结构，从而进一步降低成本。
权利要求
1.一种离子浓度测量电路，通过离子电流传感器采集由电晕放电而在放电电极周围产生的离子以测量其浓度，其特征在于，包括所述离子电流传感器，其由第一传感器和第二传感器构成，所述第一传感器上由于采集所述离子而流动离子电流且通过由所述放电电极形成的电场而流动感应电流，所述第二传感器上与该第一传感器绝缘地配置，所述第二传感器由于所述电场而在导电性的传感器单元中流动感应电流且将所述传感器部件的表面与周围绝缘以使得所述传感器部件不采集所述离子；以及检测第一传感器的输出信号和第二传感器的输出信号的差的检测装置。
2.根据权利要求1所述的离子浓度测量电路，其特征在于， 所述检测装置包括第一放大装置，对第一传感器的输出信号进行放大； 第二放大装置，对第二传感器的输出信号进行放大；以及差动放大装置，对第一放大装置的输出信号与第二放大装置的输出信号的差进行放大。
3.一种离子电流传感器，其特征在于，包括第一传感器，通过采集由电晕放电而在放电电极周围产生的离子而流动离子电流的同时由所述放电电极形成的电场导致流动感应电流；以及第二传感器，与该第一传感器绝缘地配置且由于所述电场而在导电性的传感器单元中流动感应电流的同时将所述传感器部件的表面与周围绝缘以使得所述传感器部件不采集所述离子。
4.根据权利要求3所述的离子电流传感器，其特征在于，在绝缘性的基板上梳齿状交替地配置第一和第二传感器，这些第一和第二传感器经由电缆连接到包括所述放电电极的离子发生器本体上。
5.根据权利要求3所述的离子电流传感器，其特征在于，一体地形成芯片状的第一和第二传感器，这些第一和第二传感器经由电缆连接到包括所述放电电极的离子发生器本体上。
6.根据权利要求3所述的离子电流传感器，其特征在于，在包括所述放电电极的离子发生器本体上，夹着所述放电电极而配置第一传感器和第二传感器。
7.一种离子浓度测量电路，通过离子电流传感器采集由电晕放电而在放电电极周围产生的离子以测量其浓度，其特征在于，包括所述离子电流传感器，其由采集所述离子而流动离子电流的同时由所述放电电极形成的电场导致流动感应电流的第一传感器，和一端连接在该第一传感器上的电容器构成；以及检测装置，检测第一传感器的输出信号和从所述电容器的另一端得到的输出信号的差。
全文摘要
提供一种能够适当地维持离子平衡的离子浓度测量电路，和在该离子浓度测量电路中使用的优选的离子电流传感器。在离子浓度测量电路中，通过离子电流传感器采集由电晕放电而在放电电极(101)周围产生的离子以测量其浓度，包括离子电流传感器(S)，其由采集离子而流动离子电流的同时由放电电极(101)形成的电场导致流动感应电流的第一传感器(S1)，和与该第一传感器(S1)绝缘地配置且由于所述电场而在导电性传感器单元(S2a)中流动感应电流的同时将传感器单元(S2a)的表面与周围绝缘以使得传感器单元(S2a)不采集离子的第二传感器(S2)构成；以及用于检测第一传感器(S1)的输出信号和第二传感器(S2)的输出信号的差的第一～第三放大器(A1～A3)等。
文档编号G01N27/70GK102192951SQ201010155420
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者入江史崇, 德永哲也 申请人:修谷鲁电子机器股份有限公司