电压转换器.pdf

一种电压转换器，具有密封的外壳，一对位于密封的外壳中相对的并且隔开的平面电极，填充在平面电极之间的多孔介电粉末，以及电连接到一个平面电极并且具有穿过多孔介电粉末朝着另一个平面电极延伸的部分的辅助电极。当DC高压施加到两个平面电极的其中一个时，从另一个平面电极输出包含特定脉动分量的DC源电压。

权利要求书
1.  一种电压转换器，包括：
密封的外壳；
一对位于所述密封的外壳中彼此相对并且之间具有间隙的第一和第二平面电极；
填充在所述间隙中的多孔介电粉末；以及
第一辅助电极，其电连接到所述第一平面电极并且具有穿过所述多孔介电粉末朝着所述第二平面电极延伸的部分；
由此当DC高压施加到所述第一平面电极和第二平面电极的其中一个时，从所述第一平面电极和第二平面电极的另一个输出包含特定脉动分量的DC源电压。

2.  根据权利要求1的电压转换器，其中所述第一辅助电极由绝缘覆盖的电缆制成。

3.  根据权利要求1或2的电压转换器，还包括第二辅助电极，其电连接到所述第二平面电极并且具有穿过所述多孔介电粉末朝着所述第一平面电极延伸的部分。

4.  根据权利要求3的电压转换器，其中所述第一平面电极和第二平面电极彼此并行放置，其中所述第一辅助电极和第二辅助电极的每一个是U形的，其两个腿正交于所述两个平面电极延伸并且电连接到相对应的平面电极，其中所述第一辅助电极和第二辅助电极部分重叠。

5.  根据权利要求4的电压转换器，其中所述第一辅助电极和第二辅助电极的每一个由绝缘覆盖的电缆制成。

6.  根据权利要求5的电压转换器，其中所述第一辅助电极和第二辅助电极位于所述密封的外壳的底部。

7.  一种负离子产生设备，包括：
根据权利要求1的电压转换器，
电连接到所述第一平面电极的DC高压电源；以及
具有连接到所述DC源电压的输入端的放电电极，该DC源电压包括特定的脉动分量并且是从所述电压转换器输出的。

8.  根据权利要求7的负离子产生设备，其是用于将负离子施加到活体的电势治疗仪，用于将负离子发射到空气中的负离子产生设备，或者用于生成负离子水的负离子水生成设备。

说明书电压转换器
技术领域
本发明涉及一种用于产生施加电压的电压转换器，所述施加电压适合用于驱动负离子产生设备或施加负离子的电势治疗仪的放电或充电设备。
背景技术
大气离子是带正电或带负电并且悬在大气中的微粒的统称。当然，携带正电荷的微粒称为正离子，携带负电荷的微粒称为负离子。
当大气中的气体分子被离子化时就产生了大气离子。当给予主要由氮气分子和氧气分子组成的大气中的微粒的能量等于它们的电离能时，微粒释放电子并且变为最初的正离子。释放的电子与其他大气微粒反应形成最初的负离子。
这些最初的离子与大气的微量组分反应并且聚集成核离子。核离子进一步与大气的成分反应并且结合到水分子以形成簇离子。
可以简单有效地人工产生簇离子的设备是这里所提到的负离子产生设备。
通常，基于产生离子的方式大致将负离子产生设备分成四种类型：伦纳德类型、电晕放电类型、电子发射类型和放射性材料类型。
所有的类型都有优势和劣势。其中，电晕放电类型负离子产生设备通过使用电晕放电的电离效应强制施加氧分子流到从一个电极移动到另一个的电子来产生离子，电晕放电类型负离子产生设备是相对紧凑型的，生产成本较低，并且可以连续产生大量的负离子。因此，电晕放电类型负离子产生设备自身或与电势治疗仪、健康器械、空气净化系统、空调等结合都被广泛使用。
电子发射类型负离子产生设备通过将放电产生的电子提供给空气中的氧分子来产生氧的负离子。这种类型的离子发生器通常具有与电晕放电类型离子发生器相同的特性。
电晕放电类型和电子发射类型负离子产生设备大致相同，因为它们具有放电电极和高电压DC电源，并且来自高压DC电源的负高压(例如-3到-9KV)被施加到放电电极并且引起通过电晕放电的电离以产生负离子，虽然电极的结构有微小差异(例如，参考JP-A-2003-139342(说明书的pp.1-9以及图1-5)和JP-A-2001-56395(说明书的pp.1-5和图1-9))。
这种放电类型负离子产生设备的问题在于如何能够高效地产生稳定的负离子并且产生的负离子如何能有效地施加到人体等。改进负离子产生效率的一个方法是间歇地施加驱动电压到放电电极(例如，参考JP-A-2003-59622(说明书的pp.1-10和图1-31))。
同样，一些使用负离子的电势治疗仪和美容或健康器械具有充电装置，用于将人体充电到正电势(或地电势)，以便有效地将产生的负离子施加到人体。
使用充电装置等将产生的负离子密集地施加到诸如人体的目标生成高治疗效应和高健康促进效应，并且具有良好的实际应用。然而，这种充电装置不能用在用于自己或合并在空气净化系统或空调器中将负离子释放到室内空气中的负离子产生设备。
因此，改进负离子产生效率本身是重要的。改进负离子产生设备的负离子产生效率导致改进充电装置的负离子浓度效应。
然而，实际上，通过用间歇驱动装置间歇地驱动充电装置不一定能改进负离子产生效率。相反，这种充电装置使电源侧的控制电路复杂并且导致生产成本的增加。
发明内容
本发明人已经开发了一种具有特定RC特性的电压转换器，其在非导电密封的外壳中具有彼此面对的第一和第二电极以及填充在第一和第二电极之间的空间中的维持在规定湿度水平的多孔无机粉末，本发明人通过经由电压转换器将来自DC高压电源的负高压施加到用于产生负离子的放电电极，已经成功有效改进了负离子产生效率(参考JP-A-2004-355896(说明书的pp.1-11和图1-20)以及JP-A-2005-296441(说明书的pp.1-11和图1-14))。
在上述配置中，通过电阻部件和电容部件产生RC振荡电路效应，其中电阻部件和电容部件是通过从具有高保水性性质的多孔无机粉末的保水功能得到的导电功能和多孔无机粉末微粒中和之间的多重气孔和缝隙的介电功能产生的，从而获得了有效的脉动电压产生效应。结果，高效产生电晕放电并且可以产生大量的负离子。
此外，通过调整湿度可以相对容易地控制R和C的值。而且，由于电极之间的空间中填充有多孔无机粉末，电压转换器具有非常高的电介质强度并且即使在非常高的电压条件下呈现出稳定的性能。
为了在放电电极处高效产生大量的负离子，有必要在放电电极处连续产生稳定的电晕放电。
为此，放电电极的结构非常重要，并且施加到放电电极的放电施加电压同样重要。
放电施加电压优选为具有特定周期的脉动电压。脉动电压产生性能依赖于电压转换器的性能。
作为从这个观点进行的研究的结果，已经发现本发明人开发建议并公开在JP-A-2004-355896和JP-A-2005-296441中的设备最为有效。然而，这些设备在它们的绝对电容方面仍有改进的空间。
作出本发明以克服该问题，因此本发明的目的是通过修改电压转换器的第一和第二电极的结构提供一种具有简单结构和高静电电容的电压转换器。
在实现上述目的中，根据本发明的一个方面提供了一种电压转换器，其具有密封的外壳、一对位于密封的外壳中、彼此相对并且之间具有间隙的第一和第二平面电极、填充在间隙中的一包多孔介电粉末，以及第一辅助电极，该第一辅助电极电连接到第一平面电极并且具有在该包多孔介电粉末中朝着第二平面电极延伸的部分，借此当DC高压施加到第一和第二平面电极的其中一个时，从第一和第二平面电极的另一个输出包含特定脉动分量的DC源电压。
当如上所述在彼此面对的第一和第二平面电极之间提供电连接到第一平面电极并且具有在该包多孔介电粉末中朝着第二平面电极延伸的部分的辅助电极时，该辅助电极产生与增加彼此面对的作为整体的第一和第二平面电极的面积基本相同的效应以及与减小第一和第二平面电极之间的距离基本相同的效应。
即使当提供了辅助电极时，多孔介电粉末的介电常数不发生改变。因此，作为电容性电压转换器的电压转换器的静电电容大大增加。当静电电容增加时，要施加到放电电极用于产生负离子的脉冲电压的幅度增加并且更容易发生电晕放电。结果，增加了负离子产生效率。
在另一方面，本发明提供了一种负离子产生设备，包括上述电压转换器，电连接到第一平面电极的DC高压电源，以及具有连接到DC源电压的输入端的放电电极，该DC源电压包括特定的脉动分量并且是从电压转换器输出的。
附图说明
当结合附图考虑时，从本发明优选实施例的详细描述中将清楚明确本发明的其他目的、特征和优势，在附图中：
图1是示出根据本发明的电压转换器所应用到的第一实施例的用于电势治疗仪的负离子产生设备的配置的框图；
图2是作为电势治疗仪的基本部件的本发明的电压转换器的垂直横断面图；
图3是示出作为电压转换器的基本部件的第一和第二辅助电极的配置的透视图；
图4是示出用于第一和第二辅助电极的绝缘覆盖电缆的结构的视图；
图5是示出电压转换器的电配置的等效电路图；
图6是示出电压转换器中的多孔介电粉末的晶体结构的图像视图；
图7是示出多孔介电粉末中的离子移动的解释性视图；
图8是示出对第一实施例的电压转换器的修改的配置的横截面图；
图9是示出根据本发明的电压转换器所应用到的第二实施例的用于释放负离子到空气中的负离子产生设备的配置的框图；
图10是示出根据本发明的电压转换器所应用到的第三实施例的用于生成负离子水的负离子产生设备的配置的框图；
图11是示出用于本发明实施例的负离子产生设备的电压转换器的配置的中心垂直横截面图；
图12是示出电压转换器的配置的平面图；
图13是示出密封之前的电压转换器的配置的平面图；
图14是示出密封之前的电压转换器的构成的中心垂直横截面图；
图15是用于测量来自图11到图14中所示电压转换器的输出电压的波形的测量系统的电路图；
图16(a)和16(b)是在第一(最小)尺度示出来自图11到图14中所示电压转换器的输出电压的波形测量结果的波形图，图16(a)示出了在提供第一和第二辅助电极情况下的波形，并且图16(b)示出了在没有提供第一和第二辅助电极情况下的波形；
图17(a)和17(b)是在第二(中间)尺度示出来自图11到图14中所示电压转换器的输出电压的波形测量结果的波形图，图17(a)示出了在提供第一和第二辅助电极情况下的波形，并且图17(b)示出了在没有提供第一和第二辅助电极情况下的波形；
图18(a)和18(b)是在第三(最大)尺度示出来自图11到图14中所示电压转换器的输出电压的波形测量结果的波形图，图18(a)示出了在提供第一和第二辅助电极情况下的波形，并且图18(b)示出了在没有提供第一和第二辅助电极情况下的波形；
图19示出用于测量电压转换器的静电电容的测量系统；
图20是示出作为本发明实施例的电压转换器的修改的电压转换器的配置的平面图，类似于图13；
图21是示出作为本发明实施例的电压转换器的修改的电压转换器的配置的另一个示例的平面图，类似于图13；
图22是示出作为本发明实施例的电压转换器的修改的电压转换器的配置的又一示例的平面图，类似于图13；以及
图23是示出作为本发明实施例的电压转换器的修改的电压转换器的配置的又一示例的平面图，类似于图13。
具体实施方式
第一实施例
图1到7示出了被应用到作为本发明的第一实施例的用于电势治疗仪的负离子产生设备的根据本发明的电压转换器的配置和功能。
图1示出了用于电势治疗仪的负离子产生设备的一般配置。标记是：1是作为AC/DC转换装置的AC适配器(AC/DC转换器)，其由用于将商业AC电源提供的100V AC电源电压转换为+12V的DC电压的整流器以及变压器组成，2是作为升压装置的DC高压电源单元(此后简单称之为DC高压电源)，用于将+12V的DC电压提升到-6KV的负高压，3是电压转换器，用于将来自DC高压电源2的DC电源电压转换为包含特定脉动分量的DC电源电压，并且4是包含放电电极4a和4b并且具有连接到电压转换器3的输入端的放电部分，用于高效地借助于稳定电晕放电为电势治疗产生负离子。
如上所述，AC适配器1将从例如家用AC电源10接收的输入功率(AC100V)转换为(+)12V的DC电压。DC高压电源2通过全波倍压将从AC适配器1输出的(+)12V的DC电压提升到大约-6KV的负高压，并且将该-6KV的负高压通过DC负电压馈电线输入到电压转换器3。电压转换器3将负高压转换为具有适于高效产生稳定的电晕放电的希望的稳定频率特性和高峰值的脉动电压(参考图16(a)到图18(a))并且将其应用到放电电极4。
如图2和3中详细所示，电压转换器3具有由诸如ABS树脂之类的合成树脂制成的非导电壳体31。壳体31的形状是具有底部和上开口的长方体盒。盖32安装在壳体31的上开口中。导电金属(诸如不锈钢或铜)的第一和第二平面电极35和36提供在非导电壳体21的内部相对侧上。13表示的是具有腿部分13d的U形第一辅助电极13，其第一端电连接到第一电极35并且朝着第二电极36延伸。另外还提供具有腿部分14d的U形第二辅助电极14，其第一端电连接到第二电极36并且朝着第一电极35延伸。
一包多孔介电物质33的粉末或微粒(称为多孔介电粉末)被均匀填充在非导电壳体31的空间中。多孔介电粉末优选地具有范围为0.1μm到1mm的微粒直径，更优选为1μm到500μm，还要更优选为1μm到200μm。多孔介电粉末优选地具有2-10的介电常数，更优选为2.5-6。多孔介电粉末的例子包括火成岩粉末、凝灰岩粉末、金属氧化物粉末和炭。多孔介电粉末的具体例子包括天然浮石粉末、花岗岩粉末和炭粉末。
多孔介电粉末优选地具有按重量计算的1.5-8％的水含量，更优选为按重量计算的2-6％，还要更优选为按重量计算的2.5-4.5％。
用粘合剂(或热密封装置)37气密地密封盖32，以保持壳体31内的湿度和多孔无机粉末的水含量在最佳水平。在室温下，壳体31中的相对湿度优选地保持在45-75％的范围，更优选地为50-70％。
第一和第二辅助电极13和14由绝缘覆盖电缆(高压电缆)制成，分别具有导电的镀锡的铜的电缆芯线13a和14a，诸如冬青的绝缘材料的绝缘管13b和14b，以及诸如氯乙烯的绝缘材料的外部管13c和14c，如图3和4所示。第一和第二辅助电极13和14位于壳体的底部并且部分重叠。
当电连接到第一和第二平面电极35和36的第一和第二辅助电极13和14被提供在如上所述的彼此相对的第一和第二平面电极35和36之间时，第一和第二辅助电极13和14可以产生与增加彼此相对的第一和第二平面电极35的面积基本相同的效应以及与减小第一和第二平面电极35和36之间的距离基本相同的效应。
结果，作为电容性电压转换器的电压转换器3的静电电容增加，如稍后所述的。
而且，由于第一和第二辅助电极13和14部分重叠，辅助电极13和14被大致均匀地分布在第一和第二平面电极之间的空间中，并且可以更有效地增加电压转换器3的静电电容。
此外，由于第一和第二辅助电极13和14由绝缘覆盖电缆制成，第一和第二辅助电极13和14可以彼此接触而放置。因此，可以容易地安装第一和第二辅助电极13和14。
另外，由于第一和第二辅助电极13和14位于壳体31的底部，如图2所示，当用多孔介电粉末33填充壳体31并且对其进行气密密封时，第一和第二辅助电极13和14可以容易地固定在壳体31中。因此，第一和第二辅助电极13和14需要任何附接或固定装置，因此容易生产。
希望控制壳体31中的湿度和多孔介电粉末33的水含量以产生放电施加电压(脉动电压)，该放电施加电压具有在放电电极4处高效产生稳定的电晕放电所必需的希望的频率特性。最佳湿度和水含量通常可以根据多孔介电粉末33的种类改变并且可以通过实验确定。
用于产生脉动电压的电压转换器3的第一平面电极35经由第一引线端子38连接到DC高压电源2的-6KV输出端子，并且电压转换器3的第二平面电极36经由第二引线端子39连接到放电电极4的第一放电电极4a，稍后将描述第一放电电极4a。
当测量如上所述构成的电压转换器3的阻抗-频率特性时，阻抗随着频率的增加沿一条缓和的曲线下降。在低频范围的电导率G是1.6*10-8S(＝60MΩ)并且随频率的增加呈指数增加，并且电容C从大约15PF的值逐渐减小并且收敛在大约3PF的值。电压转换器3的阻抗具有从作为第一和第二平面电极35和36之间的介电材料的多孔介电粉末33的性质导出的频率特性，并且具有几PF的电容。同时，填充在第一和第二平面电极35和36之间的在环境温度下维持在例如62％的高湿度下的多孔介电粉末33具有由保持在那里的水造成的导电性。即，电压转换器3包括具有规定值的电阻部件R和具有从多孔介电粉末33导出的规定电容的电容部件C，并且作为脉冲电压产生单元的电压转换器3等效于图5中示出的RC并联振荡电路。
在图5中，C0代表DC电源的内部电容，Z0代表DC电源的内部阻抗，i1代表电晕放电电流，并且i2代表流过电压转换器3的电阻部件的DC电流。在电压转换器3中，水被吸收并保持在多孔介电粉末33的微粒之间的多重气孔H，H...的小气孔中和多孔介电粉末33的晶体微粒A，A...中的小气孔中，如图6所示，并且在电流过的途径上产生希望的电阻部件R。因此，可以产生RC并联振荡电路所必需的电阻。而且，在高湿度条件下的多孔介电粉末33用作希望的介电材料并且具有要求的电容C。结果，由多重RC并联电路组成的RC并联振荡电路形成在第一和第二平面电极35和36之间。
来自DC高压电源2的DC电压(-6KV)经由电阻部件R被施加到第一平面电极35，并且在第一和第二平面电极35和36处产生的高频电晕放电电流流过包含电源中的电容C0和多孔介电粉末33的电容C的闭合电路。然后，如图16(a)、17(a)和18(a)所示，可以获得通过将规定的振动分量添加到(施加高频调制)来自DC高压电源2的输入电压可以获得的有效脉动电压，稍后将对此进行描述。结果，可以高效地在放电电极4处连续产生电晕放电。
实验结果显示当如上所述要施加到放电电极4的第一放电电极4a的电压被转换为脉动电压时，稳定的电晕脉冲被连续放电，而不受具有高放电效率的第一和第二放电电极4a和4b周围的空间电荷的影响，并且产生大量的负离子。
通常，在没有用于电晕脉冲电流的反馈电路(通常使用旁路电容器)的条件下不能产生稳定的电晕脉冲。然而，在上述配置中，组合的多个RC电路的至少其中之一用作电晕脉冲电流的反馈电路并且连续产生稳定的电晕放电。
而且，当从DC高压电源2向第一和第二平面电极35和36的两端施加-6KV的DC电压时，在第一和第二平面电极35和36之间发生放电。然后，具有通过放电产生的负电荷的电子(e-)与多孔介电粉末33碰撞，并且束缚在多孔介电粉末33的晶体微粒A，A...中的电子通过碰撞能被高效释放为自由电子和负离子。电子和负离子通过布朗运动聚集在第二平面电极36处。人们认为这就是具有特定周期和有效振幅电平的脉动电压从第二平面电极36的输出端子输出的原因。
通过荧光x射线分析来对用作介电材料和电阻的多孔介电粉末33的例子的天然浮石粉末的成分进行分析。根据分析结果，天然浮石粉末包含44％(wt)的氧(O)，32％(wt)的硅(Si)，9.8％的铝(Al)，3.8％(wt)的碳和3.7％(wt)的铁。还包含微量的钙(Ca)、钾(Ka)、钠(Na)、氯(Cl)、锰(Mg)等。
当用扫描电子显微镜观察天然浮石内部的结构时，在晶体微粒A，A...中以及晶体微粒A，A...之间的间隙中(微粒之间的晶界S，S，...处)存在各个尺寸的多个气孔H，H...(或孔隙)。
在一般的金属材料中，原子通过晶体中的金属键结合，并且原子的最外轨道中的电子可以自由移动。因此，金属的导电性良好并且没有电容分量。在诸如天然浮石的石头材料中，然而，诸如氧、硅、铝和碳的主要成分的原子通过共价键结合。因此，石头材料的导电性比金属材料低很多。而且，天然浮石中的各个尺寸的多重气孔(或孔隙)H，H...的每一个都用作介电体并且形成了一个组合的介电体，在第一和第二平面电极35和36之间形成了特定的电容，并且组成原子或离子通过电荷的能量可以相对自由地在气孔中移动。
即天然浮石具有一定程度的导电性，换句话说，具有小电阻部件R。此外，假设气孔(或孔隙)H，H...中的离子经历不规则的布朗运动，如图7所示。
因此，当从DC高压电源2向第一和第二平面电极35和36上施加(-)6KV的负高压时，在第一和第二平面电极35和36之间发生放电，并且放电产生的电子(e-)与多孔介电粉末33碰撞。然后，束缚在多孔介电粉末33的晶体微粒A，A...的电子被碰撞能量释放并且产生电子和最初的正离子和负离子。
最初的离子通过一些化学反应被转换为核离子。之后，在气孔(或孔隙)周围移动的电子或离子的数目增加，并且多孔介电粉末33的导电性增加。由于彼此互连的大量气孔(孔隙)充当空腔，电子或离子在气孔(或孔隙)中在剧烈的布朗运动下朝着第二平面电极36移动。这也导致从第二平面电极36产生具有特定周期的脉动电压。
如果多孔介电粉末33用具有高导电性的金属材料代替，来自DC高压电源2的输出被金属材料的自由电子传送并且按照原样从电压转换器3输出。虽然金属材料具有电阻部件R，它不具有电容部件C并且不会发生电子的布朗运动，因为在金属材料中没有气孔(或孔隙)。
此时，由于如上所述在彼此相对的第一和第二平面电极35和36之间提供了电连接到第一和第二平面电极35和36的第一和第二辅助电极13和14，第一和第二辅助电极13和14产生了与增加作为整体的彼此相对的第一和第二平面电极35和36的面积基本相同的效应以及与减小第一和第二平面电极35和36之间的距离基本相同的效应。结果，作为电容性电压转换器的电压转换器3的静电电容增加，如稍后所描述的。
当静电电容增加时，要施加到用于产生负离子的放电电极4的脉动电压的幅度增加并且更容易地发生电晕放电。结果，增加了负离子产生效率。
用于产生负离子的放电电极4具有第一放电电极4a和具有0V地电势的第二放电电极4b，来自电压转换器3的-6KV负高DC电压被施加到第一放电电极4a，并且第一和第二放电电极4a和4b分别经由具有规定长度的第一和第二电缆11和12连接到电压转换器3的第二引线端子39和高压电源2的地电势GND。
第一和第二放电电极4a和4b例如由周围环绕硫酸铜浸渍的导电织物的导电不锈钢板制成。
当进行电势治疗时，通过第一和第二放电电极4a和4b夹人体5的一部分(图1所示的手指)。
然后，通过电晕放电在第一和第二放电电极4a和4b之间产生的负离子(或具有负电荷的电子e-)通过皮肤进入人体5，以减小血成分的酸水平或者抑制血成分的氧化并且增强免疫功能。
也就是说，当负离子被引入到人体5中时，血液或血细胞中的氧化还原电势减小并且血液和血细胞的pH增加。而且，作为人体中氧化剂应激的指标的血清LDL浓度、脂类过氧化物浓度和硫代巴比土酸反应物浓度降低并且尿液中的8-OHdG浓度显著降低。
测量示例：
为了确认上述效应，用图1中示出的电势治疗仪将通过电晕放电产生的负离子直接施加到作为人体5的模型的人造皮肤的表面并且观察负离子的渗透性。
(1)测量方法：
人造皮肤片(活性皮肤替代物，TOYOBO公司的产品)被附接到圆柱形玻璃试池的两端，并且该试池填充有2cc的生理盐水。
图1示出的第二放电电极4b被固定附接到在试池一端的人造皮肤的蜂窝式层(honey layer)侧，并且第一放电电极4b被固定附接到试池的另一端的人造皮肤的蜂窝式层侧。
运行图1中所示的设备以施加负离子到人造皮肤。15和30分钟之后测量试池中生理盐水的氧化还原电势和pH(负离子照射的组)。
在氧化还原电势的测量中，将结果校正到在水温25℃下的值。
重复相同的过程，除了不运行图1中所示的设备(对照组)。
(2)测量结果：
在负离子照射之前，生理盐水的氧化还原电势和pH的平均值分别是495.3(校正之前的值：289.3)mV和6.00。在负离子照射的组中，在负离子照射15分钟后，氧化还原电势平均降低到446.8(240.8)mV并且pH平均增加到6.58。
在负离子照射30分钟后，氧化还原电势平均降低到418.3(212.3)mV并且pH平均增加到6.88。
在对照组中，氧化还原电势显示出随时间的微小降低，并且pH显示出随时间的微小增加。在15分钟后，氧化还原电势的实际测量值并没有示出与负离子照射的组的氧化还原电势的明显差别，虽然示出了明显的降低。pH示出了与负离子照射的组的pH的明显变化和明显差别。
在负离子照射30分钟后，氧化还原电势和pH示出了与负离子照射的组的氧化还原电势和pH的明显变化和明显差别。即，氧化还原电势显示降低并且pH显示增加。
(3)分析
在用在图1所示的这个测量中的电势治疗仪的第二放电电极4b周围的空气中测量出大约4*106/cm3·空气的负离子。当用负离子直接照射人造皮肤时，在人造皮肤的真皮侧的生理盐水中观察到氧化还原电势降低并且pH增加。因此证明负离子可以通过皮肤进入人体。
人造皮肤(活性皮肤替代物，TOYOBO公司的产品)是人的皮肤的完美复制模型并且已经被证明在形态上和生化上接近人的皮肤。这个模型具有两层：分化并且分层的人的上皮细胞的上层，和埋藏皮肤纤维原细胞的胶原凝胶的下层。表皮具有基细胞层，棘细胞层和角质层，并且真皮没有毛根，没有汗腺并且没有血管但是可以生成胶原凝胶和聚氨基葡萄糖。
传统认为负离子主要是通过呼吸道和肺泡进行入人体的，但是上述测量结果表明负离子通过皮肤和粘膜的渗入也是重要的。负离子可能的进入途径是通过表皮细胞的表皮以及各表皮细胞之间的间隙。通过活体的另一个可能的途径是通过毛孔和外分泌腺。假设已经通过皮肤进入活体的负离子进入毛细血管并且被传送到身体的每个部位以抑制细胞中和细胞周围的氧化剂应激并且调整pH到最佳的碱性水平。
在这个测量中穿过人造皮肤的负离子降低生理盐水的氧化还原电势并且增加生理盐水的pH的机制被考虑如下。
生理盐水是0.9％的NaCl水溶液并且包含溶解的来自大气的氧气(O2)。负离子具有额外的电子，并且电子(e-)与生理盐水中的氧气和来自水的离解的氢离子(H+)反应，以形成具有高还原特性的水。即，发生以下反应：
O2+4H+4e-(负离子)→2H2O   (1)
H++e-(负离子)→H(H2)      (2)
换句话说，负离子的电子(e-)降低了生理盐水的氧化还原电势，并且氢离子浓度的降低导致pH的升高。认为当通过肺和皮肤上的毛细血管进入活体的负离子被传送到人体各个部位时，主要发生反应(2)。
即，认为负离子的电子附着到血液中的氢离子并且引起体内的还原反应；例如，电子进入氧化的维生素和氨基酸(肽)中以将它们转换为还原的维生素和氨基酸，或者三价铁离子(Fe3+)从负离子接收电子并且转换为二价铁离子(Fe2+)。特别地，认为作为细胞中电子接受者的诸如NAD+和NADP+的辅酶接收负离子并且导致活体内氧化还原电势的改变。
在用负离子直接照射人体时作为活体内氧化剂应激的指标的血清LDL和尿液中8-OHdG浓度的降低被认为是由负离子的还原性质引起的。
本发明可以各种形式体现，例如如图8-23所示的。在图1-23中，相同的参考数字表示相似或基本等同的部件部分。
变形：
在第一实施例中，第一和第二附加电极13和14位于壳体31的底部，便于安装。
然而，第一和第二附加电极13和14可以排列在壳体31内的垂直中间位置，其间具有规定的距离，如图8所示。
当第一和第二附加电极13和14被安排在第一和第二平面电极35和36之间的空间中的垂直中间位置处时，由于在第一和第二平面电极35和36之间的多孔介电粉末(介电材料)33中，电荷在垂直方向上是均匀分布的，可以进一步增加静电电容。
在这种情况下，首先将多孔介电粉末33在壳体31中填充到第一水平并且紧密捣实。
接着，将第二辅助电极14水平放置在多孔介电粉末33上，电缆芯线14a的两端连接到第二平面电极36。
将多孔介电粉末33在壳体31中填充到第二水平并且紧密捣实以将第二辅助电极14固定在合适的位置。
将第一辅助电极13水平放置在多孔介电粉末33上，电缆芯线13a的两端连接到第一平面电极35。
然后，将多孔介电粉末33在壳体31中填充到第三水平(最后水平)并且紧密捣实。最后，将盖32安装到壳体31并且固定，如图8所示。
第二实施例：
在第一实施例中，根据本发明的电压转换器3被应用到电势治疗仪，用于将负离子通过皮肤引入到人体中。
在第二实施例中，电压转换器3被应用到负离子产生设备，用于利用诸如图9中示出的吹风机之类的吹风装置6将在放电电极4处产生的负离子通过呼吸道引入到人体中。
其他配置基本与第一实施例相同。
根据这个实施例的负离子产生设备可以自身使用并且还可以并入到各种设备中，诸如空气净化系统和空调器。
在这种负离子产生设备(用于产生负离子的放电电极4)，如上所述构成的电压转换器3可以产生良好的效应，并且改进负离子产生效率。
第三实施例：
在第三实施例中，电压转换器3被应用到负离子产生设备，用于生成负离子水，如图10所示。
其他配置基本上与第一实施例相同。
用于生成负离子水的负离子产生设备在地侧具有第二放电电极7b，形成了V形横截面的水池7c，以及位于水池7c中并且与第二放电电极7b相对的在负侧的针状第一放电电极7a。
水池7c中的水(例如自来水)通过由第一和第二放电电极7a和7b之间的电晕放电产生的负离子的水还原效应被转换成具有低ORP的负离子还原的水。在这种用于生成负离子水的负离子产生设备(用于产生负离子的放电部分7)中，如上所述构成的电压转换器3可以产生良好的效应并且改进负离子产生效率。
示例：
图11-14示出了与本发明的第一到第三实施例所共有的电压转换器的特定实施例的配置。如图11到图14中所示，电压转换器3具有非导电外壳，非导电外壳具有形状为正方形的壳体31和第一和第二盖32A和32B，壳体31具有诸如ABS的合成树脂制成的底部和上开口，并且第一和第二盖32A和32B由诸如ABS的合成树脂制成并且安装在壳体31的上开口中；提供在非导电外壳的内部相对侧上的导电不锈钢的第一和第二平面电极35和36；分别电连接到第一和第二平面电极35和36的电极表面的第一和第二U形辅助电极13和14；以及作为介电材料的多孔介电粉末33，诸如天然浮石墨粉，外径为1-200μm，水含量为2.5-4.0％，多孔介电粉末33均匀填充在非导电外壳中的立体空间中。在严格的湿度控制下将多孔介电粉末33填充在壳体31中，并且通过盖32A和32B进行气密密封壳体31，使得壳体31中的湿度可以保持在希望的水平。
第一和第二辅助电极13和14由绝缘覆盖的绞合的电缆(高压电缆)制成，所述电缆分别具有镀锡的铜的导电电缆芯线13a和14a(通过将多重镀锡铜线缠绕制成)，诸如冬青的绝缘材料的绝缘管13b和14b，以及诸如氯乙烯的绝缘材料的外部管13c和14c，如图3和4所示。
第一和第二辅助电极13和14位于壳体的底部，并且部分重叠，如图13和14所示。
在壳体31中，第一和第二杆40和40从底部向上延伸。第一和第二辅助电极13和14被第一和第二杆40和40保持在合适的形状和位置，如图13所示。
电缆芯线13a和14a的两端从第一和第二辅助电极13和14的两端伸出并且在相同的方向弯曲合适的角度。
由于第一和第二辅助电极13和14被第一和第二杆40和40支撑并且排列成被压在第一和第二平面电极35和36上，如图13所示，保持第一和第二辅助电极13和14分别与第一和第二平面电极35和36电连接，不需要任何诸如焊料的连接装置。
如上所述，第一和第二辅助电极13和14排列在彼此相对的第一和第二平面电极35和36之间，电缆芯线13a和14b的两端分别电连接到第一和第二平面电极35和36，该第一和第二辅助电极13和14可以产生与增加作为整体的彼此相对的第一和第二平面电极35和36的面积基本相同的效应以及与减小第一和第二平面电极35和36之间的距离基本相同的效应。结果，作为电容性电压转换器的电压转换器3的静电电容增加，如稍后所描述的。
当静电电容增加时，施加到放电电极4或7的脉动电压的幅度增加并且更容易发生电晕放电。
结果，增加了负离子产生效率。
此外，由于第一和第二辅助电极部分重叠，辅助电极13和14通常被均匀地分布在第一和第二平面电极之间的空间中，并且可以更有效地增加电压转换器3的静电电容。
此外，由于第一和第二辅助电极13和14由绝缘覆盖电缆制成，第一和第二辅助电极13和14可以彼此接触地放置。因此，可以容易地安装第一和第二辅助电极13和14。
另外，由于第一和第二辅助电极13和14位于壳体31的底部，如图14所示，当将多孔介电粉末33放置在第一和第二辅助电极13和14上并且紧密捣实时，第一和第二辅助电极13和14可以容易且可靠地固定在壳体31中，维持了它们到平面电极35和36的电连接。
因此，第一和第二辅助电极13和14需要任意附接或固定装置，因此容易生产。
第一和第二平面电极35和36具有中心部分35a和36a(未示出36a)，切成矩形并且向外弯曲适当的角度以形成第一和第二引线端子38和39，第一和第二引线端子38和39向外伸出规定的长度，穿过壳体31的前后壁并且分别连接到DC高压电源2的输出端子和第一放电电极4a的输入端子。
在第一和第二引线端子38和39向外伸出穿过的壳体31的开口处，形成了密封剂填充部分41和42。密封剂填充部分41和42用密封剂填充以确保良好的密封和机械固定。
当通过切割并弯曲第一和第二平面电极35和36的一部分形成第一和第二引线端子38和39时，不需要在第一和第二引线端子38和39与第一和第二平面电极35和36之间连接。因此，电压转换器3的结构可以比较简单并且容易以低成本生产。而且，可以防止诸如在接合处的不良连接的问题，并且可以提高产品的可靠性。
壳体31通过在其上开口内的第一和第二盖32A和32B被封闭并且被填充在第一和第二盖32A和32B之间的空隙中的粘合剂37密封。
如图11所示，具有规定厚度的第一盖32A具有一个形状和面积与壳体31的上开口相同的下侧和一个逐渐向上变细的外围。第一盖32A还具有孔43和43，用于在两侧的横向接收第一和第二杆40和40。在已经放置了第一和第二辅助电极13和14并且在壳体31中已经将多孔介电粉末33填充到稍微高于第一盖32A的水平面的水平面之后，如图11所示，使用第一和第二杆40和40作为引导将第一盖32A放置在多孔介电粉末33上，并通过按压装置向下压。
紧压多孔介电粉末33到即使振动也不能使其移动的程度。在壳体31的底部可靠地固定第一和第二辅助电极13和14，电缆芯线13a和14a的两端分别与第一和第二平面电极35和36压力接触。
为了更可靠地保持这个状态，以适配压力将诸如硅改性聚合物粘合剂之类的弹性粘合剂37放置在第一盖32A上并且固化以密封第一盖32A。
然而，第二盖32B作为外部盖被放置在粘合剂37上并且被固定。
从而装配了图11和12中所示的电压转换器3。
在图11-14中标记为31a的是用在固定负离子产生设备到基座或外壳中的固定装置。
测量结果：
(1)电压波形的测量：
在以下两种情况下用如图15所示的数字万用表(数字示波器)45观察来自如图11-14所示的电压转换器的输出电压的波形：(A)提供了第一和第二辅助电极13和14，以及(B)没有提供第一和第二辅助电极13和14。数字万用表45的电压输入端子分别经由高压探针44的耦合端子44a和44b连接到如图11-14所示的电压转换器3的第二引线端子39和DC高压电源单元2的地端子(0V)。
在图16(a)、16(b)、17(a)、17(b)、18(a)和18(b)中在三个不同的尺度下示出作为测量结果的电压波形。在图16(a)、17(a)、18(a)中示出了情况(A)的结果，图16(b)、17(b)和18(b)示出了情况(B)的结果。
如从测量结果清楚可见的，情况(A)中的输出电压的幅度(峰值到峰值的大小)比情况(B)中的大得多。
(2)静电电容的测量：
在以下两种情况中用图19中示出的LCR仪表(LCR测试仪)测量如图11-14所示的电压转换器3的静电电容，以便比较：(a)提供了第一和第二辅助电极13和14，以及(b)没有提供第一和第二辅助电极13和14。
表1中总结了结果。
表1

如从测量结果清楚可见的，情况(a)中的静电电容比情况(b)中的大得多。而且，电阻更小并且输出电压的±峰值宽度要大得多。
上述结果表明在上述实施例中在放电电极4或7处可以比常规设备中更有效地产生电晕放电，并且可以有效地提高负离子产生效率。
虽然根据上述实施例的电压转换器具有电耦合到相应平面电极的U形的第一和第二辅助电极，辅助电极的数目、排列和形状并不具体限于上述实施例的那些。因此，辅助电极的数目可以只为1。当使用多个辅助电极时，所有都可以只连接到两个平面电极的其中之一。然而，出于确保稳定运行的原因，优选的是多个辅助电极近似对称排列或者近似均匀地分布。
此外，辅助电极的形式可以是直或曲杆、板、线圈或任何其他希望的形状。辅助电极的排列和配置的一些示例在图20-23中示出。
在图20所示的实施例中，一个U形辅助电极13在其端13a处连接到第一平面电极35，而两个U形辅助电极14和15在其端14a和15a处连接到第二平面电极36。在图21所示的实施例中，电压转换器3只有一个连接到一个平面电极35的U形辅助电极13。在图22所示的实施例中，两个盘绕的辅助电极13和14分别连接到第一和第二平面电极35和36。图20-22中的辅助电极的每一个都是由绝缘覆盖的绞合的电缆制成的。在图23所示的实施例中，两个并联辅助电极13从第一平面电极35在与其正交的方向上延伸。另外，两个并联辅助电极14从第二平面电极36在与其正交的方向上延伸。为裸露电线的四个辅助电极13和14对称排列。
在不脱离本发明的精神和本质特性的前提下本发明可以体现在其他具体形式中。因此，在所有方面本实施例应当被认为是说明性而非限制性的，本发明的范围由随附的权利要求书而不是上面的描述确定，并且落入权利要求书的等同物的含义和范围内的所有变化都打算被包括在其中。
本申请要求2005年8月1号提交的日本专利申请号2005-222871的优先权，此处引入包含说明书、权利要求书和附图的公开内容，以供参考。