JP2003051366A - イオン発生装置 - Google Patents
イオン発生装置Info
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- JP2003051366A JP2003051366A JP2001230599A JP2001230599A JP2003051366A JP 2003051366 A JP2003051366 A JP 2003051366A JP 2001230599 A JP2001230599 A JP 2001230599A JP 2001230599 A JP2001230599 A JP 2001230599A JP 2003051366 A JP2003051366 A JP 2003051366A
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- ion
- ion generating
- generating electrode
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 イオン発生電極への逆極性電荷の蓄積を効果
的に回避することができ、ひいては連続的かつ安定的に
イオン発生を継続することが可能なイオン発生装置を提
供する。 【解決手段】 イオン発生装置1は、イオン発生装置
は、正又は負のいずれかを第一極性とし、他方を第二極
性として、第一極性の電圧が優位となるようにイオン発
生電極27に高電圧を印加することにより、第一極性の
イオンを発生させるように構成される。そして、該第一
極性のイオン発生中においてイオン発生電27極に蓄積
する第二極性の電荷を中和するために、高電圧の印加極
性を一定時間反転させる極性反転機構80が設けられ
る。
的に回避することができ、ひいては連続的かつ安定的に
イオン発生を継続することが可能なイオン発生装置を提
供する。 【解決手段】 イオン発生装置1は、イオン発生装置
は、正又は負のいずれかを第一極性とし、他方を第二極
性として、第一極性の電圧が優位となるようにイオン発
生電極27に高電圧を印加することにより、第一極性の
イオンを発生させるように構成される。そして、該第一
極性のイオン発生中においてイオン発生電27極に蓄積
する第二極性の電荷を中和するために、高電圧の印加極
性を一定時間反転させる極性反転機構80が設けられ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、イオン発生装置
に関する。
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、室内あるいは自動車内の空気の浄
化、殺菌あるいは消臭等を行なうために、イオン発生装
置が使用されている。これらの多くは、筐体内に交流電
源部と昇圧用のトランスと針状電極とを配し、トランス
にて昇圧された交流高電圧を針状電極に印加してコロナ
放電を生じさせ、その放電により発生するイオンを、筐
体に孔設されたイオン放出口から放出させるものであ
る。なお、イオン発生装置から発生するイオンは、負イ
オンと正イオンとがあり、例えば負イオンは浄化や消臭
あるいは殺菌の効果に関しては、負イオンの方が優れる
といわれ、最近では空気清浄機やエアコンなどにも搭載
されるなど、注目を集めている。
化、殺菌あるいは消臭等を行なうために、イオン発生装
置が使用されている。これらの多くは、筐体内に交流電
源部と昇圧用のトランスと針状電極とを配し、トランス
にて昇圧された交流高電圧を針状電極に印加してコロナ
放電を生じさせ、その放電により発生するイオンを、筐
体に孔設されたイオン放出口から放出させるものであ
る。なお、イオン発生装置から発生するイオンは、負イ
オンと正イオンとがあり、例えば負イオンは浄化や消臭
あるいは殺菌の効果に関しては、負イオンの方が優れる
といわれ、最近では空気清浄機やエアコンなどにも搭載
されるなど、注目を集めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなイオン発
生装置は、負イオンにしろ正イオンにしろ、所望とする
極性のイオンを安定して発生させ続けることができる性
能が要求されるが、いずれの極性のイオンを発生させる
場合でも、イオン発生電極には極性の固定された高電圧
を印加しなければならない。しかしながら、イオン発生
電極は電気的には孤立した素子であるため、分極により
逆極性の電荷が蓄積される。そして、その蓄積量が過剰
になると、イオン発生のための放電が著しく妨げられ、
イオン発生効率の低下や、甚だしい場合にはイオン発生
の停止等にもつながる。
生装置は、負イオンにしろ正イオンにしろ、所望とする
極性のイオンを安定して発生させ続けることができる性
能が要求されるが、いずれの極性のイオンを発生させる
場合でも、イオン発生電極には極性の固定された高電圧
を印加しなければならない。しかしながら、イオン発生
電極は電気的には孤立した素子であるため、分極により
逆極性の電荷が蓄積される。そして、その蓄積量が過剰
になると、イオン発生のための放電が著しく妨げられ、
イオン発生効率の低下や、甚だしい場合にはイオン発生
の停止等にもつながる。
【0004】例えば、特開平10−199655号公報
には、イオン発生電極に対し、接地された正電極を対向
させて負イオンを発生させる装置において、放電電極に
蓄積される正電荷の排出回路(放電路)を設ける提案が
なされている。しかしながら、このような排出回路を設
けた場合でも、イオン発生装置の回路基板や筐体などが
不可避的に有している浮遊キャパシタンスの影響で、イ
オン発生電極への逆極性の電荷蓄積が多かれ少なかれ必
ず発生するので、根本的な問題解決は不可能である。
には、イオン発生電極に対し、接地された正電極を対向
させて負イオンを発生させる装置において、放電電極に
蓄積される正電荷の排出回路(放電路)を設ける提案が
なされている。しかしながら、このような排出回路を設
けた場合でも、イオン発生装置の回路基板や筐体などが
不可避的に有している浮遊キャパシタンスの影響で、イ
オン発生電極への逆極性の電荷蓄積が多かれ少なかれ必
ず発生するので、根本的な問題解決は不可能である。
【0005】また、こうした放電路は、電荷の排出効率
を高める観点において、末端が接地されていることが望
ましい。この接地は、イオン発生装置の電源が電池(自
動車用バッテリーを含む)であれば、その電池の負極へ
の接続により、また、商用交流などの外部交流電源を用
いる場合は、その外部交流電源の接地端子に接続するこ
とで行なう。後者の場合、商用交流電源(例えばAC1
00V)を用いる場合は、装置内回路での直流駆動部分
に対する融通性を考慮して、入力された交流を一旦直流
変換する方法が用いられることが多い。この場合、商用
交流電源の直流変換には、トランスと整流回路を内蔵し
たACアダプタが使用されることが多いが、一般的なA
Cアダプタのトランスは一次側と二次側のコイルが互い
に絶縁されており、前記放電路の末端を外部交流電源の
接地端子に直接接続することが不可能となる。その結
果、せっかく放電路を設けてもイオン発生電極からの電
荷排出機能が十分に働かなくなり、結果として前記の電
荷蓄積を招いてしまうことにつながる。
を高める観点において、末端が接地されていることが望
ましい。この接地は、イオン発生装置の電源が電池(自
動車用バッテリーを含む)であれば、その電池の負極へ
の接続により、また、商用交流などの外部交流電源を用
いる場合は、その外部交流電源の接地端子に接続するこ
とで行なう。後者の場合、商用交流電源(例えばAC1
00V)を用いる場合は、装置内回路での直流駆動部分
に対する融通性を考慮して、入力された交流を一旦直流
変換する方法が用いられることが多い。この場合、商用
交流電源の直流変換には、トランスと整流回路を内蔵し
たACアダプタが使用されることが多いが、一般的なA
Cアダプタのトランスは一次側と二次側のコイルが互い
に絶縁されており、前記放電路の末端を外部交流電源の
接地端子に直接接続することが不可能となる。その結
果、せっかく放電路を設けてもイオン発生電極からの電
荷排出機能が十分に働かなくなり、結果として前記の電
荷蓄積を招いてしまうことにつながる。
【0006】本発明の課題は、イオン発生電極への逆極
性電荷の蓄積を効果的に回避することができ、ひいては
連続的かつ安定的にイオン発生を継続することが可能な
イオン発生装置を提供することにある。
性電荷の蓄積を効果的に回避することができ、ひいては
連続的かつ安定的にイオン発生を継続することが可能な
イオン発生装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決しようとする手段及び作用・効果】上記課
題を解決するために、本発明のイオン発生装置は、正又
は負のいずれかを第一極性とし、他方を第二極性とし
て、第一極性の電圧が優位となる高電圧をイオン発生電
極に印加することにより、第一極性のイオンを発生させ
るようにしたイオン発生装置においてイオン発生電極に
分極・蓄積される第二極性の電荷を、それとは逆極性の
電荷発生に基づいて中和するための電荷中和手段を有す
ることを特徴とする。
題を解決するために、本発明のイオン発生装置は、正又
は負のいずれかを第一極性とし、他方を第二極性とし
て、第一極性の電圧が優位となる高電圧をイオン発生電
極に印加することにより、第一極性のイオンを発生させ
るようにしたイオン発生装置においてイオン発生電極に
分極・蓄積される第二極性の電荷を、それとは逆極性の
電荷発生に基づいて中和するための電荷中和手段を有す
ることを特徴とする。
【0008】上記本発明の構成は、従来の放電路形成等
とは異なる発想、つまり、イオン発生電極に対し、蓄積
されているのとは逆極性の電荷を発生させて、該蓄積さ
れている電荷を中和することにより、イオン発生電極へ
の電荷蓄積の抑制を図ろうとするものである。従って、
放電路からの電荷放出に依存した従来のイオン発生装置
と比較して、電荷排出に影響を与える要因(例えば前述
の浮遊キャパシタンスや、放電路の接地状態など)の影
響を受けにくく、より確実に電荷蓄積の不具合を解消す
ることが可能となる。他方、放電路による電荷排出の構
成を本発明に併用することは可能であり、これにより電
荷蓄積がさらに生じ難いイオン発生装置を実現すること
ができる。
とは異なる発想、つまり、イオン発生電極に対し、蓄積
されているのとは逆極性の電荷を発生させて、該蓄積さ
れている電荷を中和することにより、イオン発生電極へ
の電荷蓄積の抑制を図ろうとするものである。従って、
放電路からの電荷放出に依存した従来のイオン発生装置
と比較して、電荷排出に影響を与える要因(例えば前述
の浮遊キャパシタンスや、放電路の接地状態など)の影
響を受けにくく、より確実に電荷蓄積の不具合を解消す
ることが可能となる。他方、放電路による電荷排出の構
成を本発明に併用することは可能であり、これにより電
荷蓄積がさらに生じ難いイオン発生装置を実現すること
ができる。
【0009】なお、本発明の効果は、本質的に対向電極
を有さない、先鋭先端を有するイオン発生電極を用いた
場合に特に顕著に発揮される。例えば、集塵電極のよう
に、対向電極を設けてコロナ放電形態によりイオン発生
を行なわせる構成を採用すると、発生した負イオンが対
向電極側に引き寄せられ、吸着や分解等によりイオン放
出効率が必ずしも良好でない場合があるが、イオン発生
電極を、放電用対向電極を伴わない孤立電極として構成
しておけば、イオン発生効率をより高めることができ
る。また、孤立電極を用いることは、無声放電ひいては
過度のオゾン発生を抑制する観点において有効である。
しかしながら、孤立電極は分極も生じやすく、前記した
電荷蓄積もより発生しやすい構造となり、特に、表面が
汚れや酸化皮膜などで覆われた場合には、その影響が顕
著である。しかしながら、本発明の採用により、このよ
うな孤立電極を採用した場合でも、電荷蓄積の問題を効
果的に回避することができる。
を有さない、先鋭先端を有するイオン発生電極を用いた
場合に特に顕著に発揮される。例えば、集塵電極のよう
に、対向電極を設けてコロナ放電形態によりイオン発生
を行なわせる構成を採用すると、発生した負イオンが対
向電極側に引き寄せられ、吸着や分解等によりイオン放
出効率が必ずしも良好でない場合があるが、イオン発生
電極を、放電用対向電極を伴わない孤立電極として構成
しておけば、イオン発生効率をより高めることができ
る。また、孤立電極を用いることは、無声放電ひいては
過度のオゾン発生を抑制する観点において有効である。
しかしながら、孤立電極は分極も生じやすく、前記した
電荷蓄積もより発生しやすい構造となり、特に、表面が
汚れや酸化皮膜などで覆われた場合には、その影響が顕
著である。しかしながら、本発明の採用により、このよ
うな孤立電極を採用した場合でも、電荷蓄積の問題を効
果的に回避することができる。
【0010】逆極性電荷の発生により蓄積電荷を中和す
る方式として、例えば、第一極性のイオンを発生させる
ために、イオン発生電極に対し通常時に印加される直流
又は交流の高電圧を第一モードの高電圧として、電荷中
和手段を、第一モードよりも第二極性側の平均電圧値が
高く設定されてなる第二モードの高電圧を、イオン発生
電極に対し一定時間印加するものとして構成する方式を
例示できる。
る方式として、例えば、第一極性のイオンを発生させる
ために、イオン発生電極に対し通常時に印加される直流
又は交流の高電圧を第一モードの高電圧として、電荷中
和手段を、第一モードよりも第二極性側の平均電圧値が
高く設定されてなる第二モードの高電圧を、イオン発生
電極に対し一定時間印加するものとして構成する方式を
例示できる。
【0011】第一極性の高電圧印加によりイオンを発生
させ続けると、イオン発生電極には第二極性の電荷が蓄
積し、第一極性イオンの発生をやがては妨げることにな
る。他方、イオン発生電極にこうした電荷の蓄積が生じ
やすくなっている状況では、この逆、つまり、第二極性
の高電圧印加によりイオンを発生させる場合を考える
と、イオン発生電極には逆極性、つまり第一極性の電荷
が蓄積しやすくなるはずである。そこで、第一モードの
高電圧印加により第一極性のイオンを発生させていると
きに、電極に第二極性の電荷が蓄積された場合、第一モ
ードよりも第二極性側の平均電圧値が高く設定されてな
る第二モードの高電圧を印加すれば、電極には第一極性
の電荷が発生し、これが、既に蓄積されている第二極性
の電荷と打ち消しあって中和されるので、結果的にイオ
ン発生電極に第二極性の電荷蓄積が生じにくくなる。第
二極性の電荷蓄積状態が解消されれば、第一モードの高
電圧印加状態に戻すことで、再び目的とする第一極性イ
オンの発生状態に復帰することができ、ひいては、第一
極性イオンの発生を安定に継続させることができる。
させ続けると、イオン発生電極には第二極性の電荷が蓄
積し、第一極性イオンの発生をやがては妨げることにな
る。他方、イオン発生電極にこうした電荷の蓄積が生じ
やすくなっている状況では、この逆、つまり、第二極性
の高電圧印加によりイオンを発生させる場合を考える
と、イオン発生電極には逆極性、つまり第一極性の電荷
が蓄積しやすくなるはずである。そこで、第一モードの
高電圧印加により第一極性のイオンを発生させていると
きに、電極に第二極性の電荷が蓄積された場合、第一モ
ードよりも第二極性側の平均電圧値が高く設定されてな
る第二モードの高電圧を印加すれば、電極には第一極性
の電荷が発生し、これが、既に蓄積されている第二極性
の電荷と打ち消しあって中和されるので、結果的にイオ
ン発生電極に第二極性の電荷蓄積が生じにくくなる。第
二極性の電荷蓄積状態が解消されれば、第一モードの高
電圧印加状態に戻すことで、再び目的とする第一極性イ
オンの発生状態に復帰することができ、ひいては、第一
極性イオンの発生を安定に継続させることができる。
【0012】この場合、電荷中和機構は、イオン発生電
極に対し、第一モードの高電圧と、第二モードの高電圧
との供給を切り替えるモード切替機構を有するものとし
て構成できる。このようなモード切替機構を設けること
により、必要なときにだけイオン発生電極に対し第二モ
ードの高電圧を供給することができ、ひいては第一モー
ドの高電圧印加による第一極性のイオン発生を優先させ
て、必要なイオン発生量を容易に確保することができ
る。この場合、第一極性のイオンを発生させるための高
電圧の印加時間に応じて、モード切替機構に対し、該高
電圧を第一モードから第二モードに一定時間切り替える
動作を自動的に行なわせるモード切替制御部を設けてお
けば、第二極性の電荷蓄積状態が定期的に解消され、第
一極性のイオン発生をより安定的に継続することが可能
となる。他方、イオン発生電極からのイオン発生量を測
定するイオン発生量測定機構と、そのイオン発生量測定
機構が測定するイオン発生量に応じて、モード切替機構
に対し、該高電圧を第一モードから第二モードに一定時
間切り替える動作を自動的に行なわせるモード切替制御
部を設けることも可能である。この方式では、例えば第
一極性のイオン発生量の低下をイオン発生量測定機構に
より事前に測定・検知して、第二モードへの切替を行な
うことができるので、第一極性のイオン発生をより安定
的に継続することが可能となる。
極に対し、第一モードの高電圧と、第二モードの高電圧
との供給を切り替えるモード切替機構を有するものとし
て構成できる。このようなモード切替機構を設けること
により、必要なときにだけイオン発生電極に対し第二モ
ードの高電圧を供給することができ、ひいては第一モー
ドの高電圧印加による第一極性のイオン発生を優先させ
て、必要なイオン発生量を容易に確保することができ
る。この場合、第一極性のイオンを発生させるための高
電圧の印加時間に応じて、モード切替機構に対し、該高
電圧を第一モードから第二モードに一定時間切り替える
動作を自動的に行なわせるモード切替制御部を設けてお
けば、第二極性の電荷蓄積状態が定期的に解消され、第
一極性のイオン発生をより安定的に継続することが可能
となる。他方、イオン発生電極からのイオン発生量を測
定するイオン発生量測定機構と、そのイオン発生量測定
機構が測定するイオン発生量に応じて、モード切替機構
に対し、該高電圧を第一モードから第二モードに一定時
間切り替える動作を自動的に行なわせるモード切替制御
部を設けることも可能である。この方式では、例えば第
一極性のイオン発生量の低下をイオン発生量測定機構に
より事前に測定・検知して、第二モードへの切替を行な
うことができるので、第一極性のイオン発生をより安定
的に継続することが可能となる。
【0013】上記のモード切替機構は、第二モードの高
電圧印加時における電圧印加極性を、第一モードでの電
圧印加極性から一定時間反転させる極性反転機構を有す
るものとして構成できる。高電圧の印加極性を一定時間
反転させることで、電極に第一極性の電荷をより確実に
発生させることができ、第二極性の電荷蓄積状態の解消
をより効果的に行なうことができる。この場合、その解
消後に、高電圧の印加極性を元に戻すことで、再び目的
とする第一極性イオンの発生状態に復帰することがで
き、ひいては、第一極性イオンの発生を安定に継続させ
ることができる。なお、本明細書において「電圧印加極
性を反転する」とは、イオン発生電極に印加する高電圧
を、負側(又は正側)に優位となる高電圧から正側(又
は負側)に優位となる高電圧に切り替えることを意味す
る。
電圧印加時における電圧印加極性を、第一モードでの電
圧印加極性から一定時間反転させる極性反転機構を有す
るものとして構成できる。高電圧の印加極性を一定時間
反転させることで、電極に第一極性の電荷をより確実に
発生させることができ、第二極性の電荷蓄積状態の解消
をより効果的に行なうことができる。この場合、その解
消後に、高電圧の印加極性を元に戻すことで、再び目的
とする第一極性イオンの発生状態に復帰することがで
き、ひいては、第一極性イオンの発生を安定に継続させ
ることができる。なお、本明細書において「電圧印加極
性を反転する」とは、イオン発生電極に印加する高電圧
を、負側(又は正側)に優位となる高電圧から正側(又
は負側)に優位となる高電圧に切り替えることを意味す
る。
【0014】極性反転機構は、イオン発生電極に対し、
第一極性が優位となる第一高電圧と、第二極性が優位と
なる第二高電圧との供給を切り替えるスイッチ機構を有
するものとして構成できる。この場合、常時は、第一高
電圧の印加を許容する側にスイッチを設定して第一極性
イオンを発生し、例えば電荷蓄積によりイオン発生量が
低下した(あるいはイオン発生が停止した)場合には、
第二高電圧の印加を許容する側にスイッチ設定を切り替
えることで、電圧印加の極性反転を簡単に行なうことが
できる。
第一極性が優位となる第一高電圧と、第二極性が優位と
なる第二高電圧との供給を切り替えるスイッチ機構を有
するものとして構成できる。この場合、常時は、第一高
電圧の印加を許容する側にスイッチを設定して第一極性
イオンを発生し、例えば電荷蓄積によりイオン発生量が
低下した(あるいはイオン発生が停止した)場合には、
第二高電圧の印加を許容する側にスイッチ設定を切り替
えることで、電圧印加の極性反転を簡単に行なうことが
できる。
【0015】この場合、第一高電圧と第二高電圧とは別
電源により発生させてもよいが、以下の構成を採用すれ
ば電源の共用化を図ることができ、ひいては装置のコン
パクト化と部品点数の削減に寄与する。すなわち、イオ
ン発生電極に対する高電圧の印加手段が、交流高電圧電
源と、その交流高電圧電源からの交流高電圧出力を整流
する整流回路とを含むものとし、極性反転機構は、その
整流回路の整流方向を切り替えることにより、イオン発
生電極に対する高電圧の印加極性を反転させるものとす
る。これによれば、第一高電圧と第二高電圧とを、いず
れも共通の交流高電圧電源を用いて生成できる。具体的
には、整流回路はダイオードで構成でき、そのアノード
とカソードの接続方向を反転させることで、整流方向の
切り替えが可能である。
電源により発生させてもよいが、以下の構成を採用すれ
ば電源の共用化を図ることができ、ひいては装置のコン
パクト化と部品点数の削減に寄与する。すなわち、イオ
ン発生電極に対する高電圧の印加手段が、交流高電圧電
源と、その交流高電圧電源からの交流高電圧出力を整流
する整流回路とを含むものとし、極性反転機構は、その
整流回路の整流方向を切り替えることにより、イオン発
生電極に対する高電圧の印加極性を反転させるものとす
る。これによれば、第一高電圧と第二高電圧とを、いず
れも共通の交流高電圧電源を用いて生成できる。具体的
には、整流回路はダイオードで構成でき、そのアノード
とカソードの接続方向を反転させることで、整流方向の
切り替えが可能である。
【0016】図8は、負極性を第一極性、正極性を第二
極性としたときの、種々の交流電圧波形を示すものであ
る。なお本発明でいう「交流」は、広義には脈流を概念
に含むものとし、電圧極性の周期的な反転を伴うもの
は、必要に応じて「真性交流」と称することにより区別
する。 ・波形A:波形全体が負極性領域に入っている。つま
り、電圧最大値をVmax、電圧最小値をVminとしたと
き、0>Vmax>Vminである負極性の脈流に相当する。 ・波形B:Vmax>0>Vminであり、|Vmax|<|Vm
in|である負バイアス型真性交流である。 ・波形C:Vmax>0>Vminであり、|Vmax|>|Vm
in|である正バイアス型真性交流である。 ・波形A:波形全体が正極性領域に入っている。つま
り、電圧最大値をVmax、電圧最小値をVminとしたと
き、Vmax>Vmin0>である正極性の脈流に相当する。 ・波形E:負極性の直流波形である。 ・波形F:正極性の直流波形である。
極性としたときの、種々の交流電圧波形を示すものであ
る。なお本発明でいう「交流」は、広義には脈流を概念
に含むものとし、電圧極性の周期的な反転を伴うもの
は、必要に応じて「真性交流」と称することにより区別
する。 ・波形A:波形全体が負極性領域に入っている。つま
り、電圧最大値をVmax、電圧最小値をVminとしたと
き、0>Vmax>Vminである負極性の脈流に相当する。 ・波形B:Vmax>0>Vminであり、|Vmax|<|Vm
in|である負バイアス型真性交流である。 ・波形C:Vmax>0>Vminであり、|Vmax|>|Vm
in|である正バイアス型真性交流である。 ・波形A:波形全体が正極性領域に入っている。つま
り、電圧最大値をVmax、電圧最小値をVminとしたと
き、Vmax>Vmin0>である正極性の脈流に相当する。 ・波形E:負極性の直流波形である。 ・波形F:正極性の直流波形である。
【0017】例えば、負イオン発生装置の場合、前記し
た第一モードでは負極性(第一極性)側に優位となる高
電圧が使用され、同じく第二モードでは第一モードより
も正極性(第二極性)側の平均電圧値が高く設定されて
なる高電圧が使用される。図8の波形による具体的な組
み合わせとして、以下のようなものを本発明に採用可能
である。 (パターン1)第一モード=波形A/第二モード=波形D (パターン2)第一モード=波形A/第二モード=波形C (パターン3)第一モード=波形A/第二モード=波形B (パターン4)第一モード=波形B/第二モード=波形D (パターン5)第一モード=波形B/第二モード=波形C (パターン6)第一モード=波形E/第二モード=波形F
た第一モードでは負極性(第一極性)側に優位となる高
電圧が使用され、同じく第二モードでは第一モードより
も正極性(第二極性)側の平均電圧値が高く設定されて
なる高電圧が使用される。図8の波形による具体的な組
み合わせとして、以下のようなものを本発明に採用可能
である。 (パターン1)第一モード=波形A/第二モード=波形D (パターン2)第一モード=波形A/第二モード=波形C (パターン3)第一モード=波形A/第二モード=波形B (パターン4)第一モード=波形B/第二モード=波形D (パターン5)第一モード=波形B/第二モード=波形C (パターン6)第一モード=波形E/第二モード=波形F
【0018】このうち、パターン1、パターン2、パタ
ーン4、パターン5及びパターン6は、高電圧のモード
切替により、前記した定義における極性反転を伴う例を
示しており、パターン3は、高電圧のモード切替は行な
われるが、極性反転は伴わない例を示している。交流を
用いるパターン1〜5は、トランスを用いて昇圧された
交流高電圧を平滑化せずに使用可能であるから、高耐圧
・大容量のコンデンサが不要となり、パターン6のよう
に直流を用いる場合よりも、回路のコンパクト化を図る
上で有利である。このうち、負イオン発生の観点におい
ては、第一モードでの負極性電圧の平均値が高いほど有
利であり、この意味においてパターン1〜3が好適であ
る。さらに、正電荷(第二極性の電荷)蓄積を解消する
ためには、第二モードでの正極性電圧の平均値が高いほ
ど有利であり、この意味においてパターン1、4が好適
である。従って、両者を兼ね備えたパターン1は、本件
発明のベストモードの1つと考えることができる。しか
しながら、第二モードの電圧印加時間をある程度十分に
確保すれば、例えば波形B等を第二モードに採用した場
合でも、正電荷の蓄積解消を十分に図ることができる。
また、該波形Bを採用することが、後述のように、本発
明のイオン発生装置の、回路構成の簡略化を図る上で大
いに貢献する場合がある。
ーン4、パターン5及びパターン6は、高電圧のモード
切替により、前記した定義における極性反転を伴う例を
示しており、パターン3は、高電圧のモード切替は行な
われるが、極性反転は伴わない例を示している。交流を
用いるパターン1〜5は、トランスを用いて昇圧された
交流高電圧を平滑化せずに使用可能であるから、高耐圧
・大容量のコンデンサが不要となり、パターン6のよう
に直流を用いる場合よりも、回路のコンパクト化を図る
上で有利である。このうち、負イオン発生の観点におい
ては、第一モードでの負極性電圧の平均値が高いほど有
利であり、この意味においてパターン1〜3が好適であ
る。さらに、正電荷(第二極性の電荷)蓄積を解消する
ためには、第二モードでの正極性電圧の平均値が高いほ
ど有利であり、この意味においてパターン1、4が好適
である。従って、両者を兼ね備えたパターン1は、本件
発明のベストモードの1つと考えることができる。しか
しながら、第二モードの電圧印加時間をある程度十分に
確保すれば、例えば波形B等を第二モードに採用した場
合でも、正電荷の蓄積解消を十分に図ることができる。
また、該波形Bを採用することが、後述のように、本発
明のイオン発生装置の、回路構成の簡略化を図る上で大
いに貢献する場合がある。
【0019】逆極性電荷の発生により蓄積電荷を中和す
る方式として、第一極性のイオン発生用高電圧として、
第一極性の電圧が優位となる交流高電圧を用いる場合、
電荷中和手段を、第一極性側におけるピーク電圧をVp
1、第二極性側におけるピーク電圧をVp2としたと
き、Vp1とVp2とが互いに符号が逆であり、かつ|
Vp1|>|Vp2|となるような交流波形(以下、第
一バイアス型真性交流ともいう)を設定するものとする
方式を採用することができる。このような波形を用いる
と、第一極性側に電圧が高くなる位相では第一極性のイ
オン発生を支障なく行なうことができ、逆に第二極性側
に電圧が高くなる位相では、イオン発生電極に蓄積され
る第二極性の電荷を中和することができる。負イオン発
生の場合、前記した波形B(負バイアス型真性交流)が
これに相当する(Vp2=Vmax、Vp1=Vmin)。
る方式として、第一極性のイオン発生用高電圧として、
第一極性の電圧が優位となる交流高電圧を用いる場合、
電荷中和手段を、第一極性側におけるピーク電圧をVp
1、第二極性側におけるピーク電圧をVp2としたと
き、Vp1とVp2とが互いに符号が逆であり、かつ|
Vp1|>|Vp2|となるような交流波形(以下、第
一バイアス型真性交流ともいう)を設定するものとする
方式を採用することができる。このような波形を用いる
と、第一極性側に電圧が高くなる位相では第一極性のイ
オン発生を支障なく行なうことができ、逆に第二極性側
に電圧が高くなる位相では、イオン発生電極に蓄積され
る第二極性の電荷を中和することができる。負イオン発
生の場合、前記した波形B(負バイアス型真性交流)が
これに相当する(Vp2=Vmax、Vp1=Vmin)。
【0020】上記の第一バイアス型真性交流を使用すれ
ば、モード切替を特に行なわずとも、単一波形の交流に
より第一極性イオンの発生と、第二極性の電荷蓄積状態
の解消とを同時に図ることもできる。ただし、peak-to-
peak電圧が略同レベルの交流波形を使用する場合、上記
第一バイアス型真性交流では、第一極性イオンの発生に
寄与するピーク電圧Vp1の絶対値は、例えば図8の波
形A等に示す脈流型の波形と比較して小さくならざるを
得ない。その結果、第一極性イオンの発生量はある程度
小さくならざるを得ない。そこで、本波形を前記した第
二モードでの高電圧とし、これよりも第一極性側の平均
電圧が高い波形(例えば、負イオン発生の場合、図8の
波形A)を、第一モードの高電圧として別設定する方式
ももちろん可能である。
ば、モード切替を特に行なわずとも、単一波形の交流に
より第一極性イオンの発生と、第二極性の電荷蓄積状態
の解消とを同時に図ることもできる。ただし、peak-to-
peak電圧が略同レベルの交流波形を使用する場合、上記
第一バイアス型真性交流では、第一極性イオンの発生に
寄与するピーク電圧Vp1の絶対値は、例えば図8の波
形A等に示す脈流型の波形と比較して小さくならざるを
得ない。その結果、第一極性イオンの発生量はある程度
小さくならざるを得ない。そこで、本波形を前記した第
二モードでの高電圧とし、これよりも第一極性側の平均
電圧が高い波形(例えば、負イオン発生の場合、図8の
波形A)を、第一モードの高電圧として別設定する方式
ももちろん可能である。
【0021】例えば、イオン発生電極に対する高電圧の
印加手段が、交流高電圧電源と、その交流高電圧電源か
らの交流高電圧出力を整流する整流回路とを含む場合、
イオン発生電極を交流高電圧電源の出力端子に接続し、
その出力端子からイオン発生電極へ向かう経路から分岐
して放電路を設け、さらに整流回路を放電路に対し、第
二極性による通電を許容する形で直列に接続することが
できる。そして、簡便な手法として、電荷中和手段は放
電路の末端を開放状態とすることにより、イオン発生電
極に蓄積される第二極性の電荷を中和することが可能で
ある。
印加手段が、交流高電圧電源と、その交流高電圧電源か
らの交流高電圧出力を整流する整流回路とを含む場合、
イオン発生電極を交流高電圧電源の出力端子に接続し、
その出力端子からイオン発生電極へ向かう経路から分岐
して放電路を設け、さらに整流回路を放電路に対し、第
二極性による通電を許容する形で直列に接続することが
できる。そして、簡便な手法として、電荷中和手段は放
電路の末端を開放状態とすることにより、イオン発生電
極に蓄積される第二極性の電荷を中和することが可能で
ある。
【0022】すなわち、上記のような整流回路付きの放
電路を設ける場合、放電路の末端を接地すると、放電路
を介した第二極性電荷の放電が顕著に進行する結果、イ
オン発生電極への印加交流波形として、第一極性側に大
きく偏った脈流的な波形(負イオン発生の場合は、図8
に示す波形Aのような形態)が得られる。他方、放電路
の末端を開放すると、整流回路を構成するダイオード等
の接合容量や、基板や装置筐体あるいはその他の要因に
基づいた浮遊容量により吸収可能な範囲内でしか第二極
性電荷の放電が起こらず、結果的に接地した場合よりは
第一極性側にシフトした交流波形、たとえば前記第一バ
イアス型真性交流(負イオン発生の場合、図8の波形B
(負バイアス型真性交流))が得られる。従って、放電
路の開放という、極めて単純な回路手法により、第一バ
イアス型真性交流印加に基づいた第二極性電荷の蓄積解
消を図ることができる。
電路を設ける場合、放電路の末端を接地すると、放電路
を介した第二極性電荷の放電が顕著に進行する結果、イ
オン発生電極への印加交流波形として、第一極性側に大
きく偏った脈流的な波形(負イオン発生の場合は、図8
に示す波形Aのような形態)が得られる。他方、放電路
の末端を開放すると、整流回路を構成するダイオード等
の接合容量や、基板や装置筐体あるいはその他の要因に
基づいた浮遊容量により吸収可能な範囲内でしか第二極
性電荷の放電が起こらず、結果的に接地した場合よりは
第一極性側にシフトした交流波形、たとえば前記第一バ
イアス型真性交流(負イオン発生の場合、図8の波形B
(負バイアス型真性交流))が得られる。従って、放電
路の開放という、極めて単純な回路手法により、第一バ
イアス型真性交流印加に基づいた第二極性電荷の蓄積解
消を図ることができる。
【0023】例えば、第一バイアス型真性交流を第二モ
ードでの高電圧とし、これよりも第一極性側の平均電圧
が高い波形(例えば、負イオン発生の場合、図8の波形
A)を、第一モードの高電圧として別設定する方式を採
用する場合は、電荷中和手段は、放電路の末端を接地状
態と開放状態との間で切り替えるスイッチ機構を有する
ものとして構成すればよい。つまり、スイッチ機構が放
電路の末端を接地状態としたときは、第一極性側に大き
く偏った脈流的な波形となることで第一イオン発生に有
利な第一モード交流波形が得られ、同じく開放したとき
は、電荷蓄積解消に有利な第一バイアス型真性交流が第
一モード交流波形として得られる。このようにすると、
例えば整流回路の接続方向を反転する極性反転型の回路
よりもスイッチ接点数や配線長を少なくでき、より簡便
に構成可能となる。
ードでの高電圧とし、これよりも第一極性側の平均電圧
が高い波形(例えば、負イオン発生の場合、図8の波形
A)を、第一モードの高電圧として別設定する方式を採
用する場合は、電荷中和手段は、放電路の末端を接地状
態と開放状態との間で切り替えるスイッチ機構を有する
ものとして構成すればよい。つまり、スイッチ機構が放
電路の末端を接地状態としたときは、第一極性側に大き
く偏った脈流的な波形となることで第一イオン発生に有
利な第一モード交流波形が得られ、同じく開放したとき
は、電荷蓄積解消に有利な第一バイアス型真性交流が第
一モード交流波形として得られる。このようにすると、
例えば整流回路の接続方向を反転する極性反転型の回路
よりもスイッチ接点数や配線長を少なくでき、より簡便
に構成可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して説明する。図1は、本発明の一実施形態たるイオ
ン発生装置1の全体回路構成の一例を示すもので、直流
電源部30に送風機29とイオン発生回路ユニット35
とが、それぞれコネクタ18,20及び接続ケーブル1
9,21を介して接続された構成を有する。直流電源部
30は、送風機29とイオン発生回路ユニット35とと
もに装置本体部34に組み込まれた安定化部15と、装
置本体部34とは別体に設けられ、コネクタ24により
安定化部15に接続されるACアダプタ23とを有す
る。ACアダプタ23は、外部交流電源(例えばAC1
00V商用交流電源コンセント)に着脱可能に接続する
コネクタ26(電源プラグ)と、そのコネクタ26を介
して入力される交流電圧を規定の電圧(例えば32V)
に変換するとともに、一次側コイル16aと二次側コイ
ル16bとが絶縁分離された巻線型電源トランス16
と、その巻線型電源トランス16に接続された全波整流
回路(公知のダイオードブリッジからなる)17、及び
平滑化のための電解コンデンサ17aとを含む。一方、
安定化部15は、ACアダプタ23からの直流入力の電
圧を、コンデンサ11〜13とともに三端子レギュレー
タ14により安定化させ、安定化直流出力を形成する。
この直流出力は、送風機29とイオン発生回路ユニット
35とにそれぞれ分配される。
照して説明する。図1は、本発明の一実施形態たるイオ
ン発生装置1の全体回路構成の一例を示すもので、直流
電源部30に送風機29とイオン発生回路ユニット35
とが、それぞれコネクタ18,20及び接続ケーブル1
9,21を介して接続された構成を有する。直流電源部
30は、送風機29とイオン発生回路ユニット35とと
もに装置本体部34に組み込まれた安定化部15と、装
置本体部34とは別体に設けられ、コネクタ24により
安定化部15に接続されるACアダプタ23とを有す
る。ACアダプタ23は、外部交流電源(例えばAC1
00V商用交流電源コンセント)に着脱可能に接続する
コネクタ26(電源プラグ)と、そのコネクタ26を介
して入力される交流電圧を規定の電圧(例えば32V)
に変換するとともに、一次側コイル16aと二次側コイ
ル16bとが絶縁分離された巻線型電源トランス16
と、その巻線型電源トランス16に接続された全波整流
回路(公知のダイオードブリッジからなる)17、及び
平滑化のための電解コンデンサ17aとを含む。一方、
安定化部15は、ACアダプタ23からの直流入力の電
圧を、コンデンサ11〜13とともに三端子レギュレー
タ14により安定化させ、安定化直流出力を形成する。
この直流出力は、送風機29とイオン発生回路ユニット
35とにそれぞれ分配される。
【0025】次に、イオン発生回路ユニット35は、イ
オン発生電極に高電圧を印加する交流高電圧電源として
機能するものであり、直流電源部30からの直流出力を
交流変換する発振部と、その発振部からの交流出力を昇
圧する昇圧部とを含む。具体的には、図2に示すよう
に、入力部36、発振部37、スイッチング部38、昇
圧部39及び整流部40が設けられている。図3は、具
体的な回路構成の一例を示すものである。昇圧部39
は、圧電トランス70を含んで構成される。これは、圧
電セラミック素子板71に入力側端子72a,73aと
出力側端子74aとを形成し、その入力側端子72a,
73aからの一次側交流入力電圧を、圧電セラミック素
子板71の機械振動を介して一次側交流電圧よりも高圧
の二次側交流電圧に変換し、出力側端子74aからイオ
ン発生電極27に向けて出力するものである。なお、圧
電トランス70に代えて通常の巻線型トランスを用いて
もよいが、圧電トランスを用いることで、装置の軽量化
と渦電流損失の低減が可能である。
オン発生電極に高電圧を印加する交流高電圧電源として
機能するものであり、直流電源部30からの直流出力を
交流変換する発振部と、その発振部からの交流出力を昇
圧する昇圧部とを含む。具体的には、図2に示すよう
に、入力部36、発振部37、スイッチング部38、昇
圧部39及び整流部40が設けられている。図3は、具
体的な回路構成の一例を示すものである。昇圧部39
は、圧電トランス70を含んで構成される。これは、圧
電セラミック素子板71に入力側端子72a,73aと
出力側端子74aとを形成し、その入力側端子72a,
73aからの一次側交流入力電圧を、圧電セラミック素
子板71の機械振動を介して一次側交流電圧よりも高圧
の二次側交流電圧に変換し、出力側端子74aからイオ
ン発生電極27に向けて出力するものである。なお、圧
電トランス70に代えて通常の巻線型トランスを用いて
もよいが、圧電トランスを用いることで、装置の軽量化
と渦電流損失の低減が可能である。
【0026】一方、整流部40は、イオン発生電極27
への電圧印加極性が負(第一極性)の側に優位となるよ
うに、圧電トランスの二次側交流出力を整流するもので
ある。これにより、イオン発生電極27は主に負イオン
発生源として機能することとなる。他方、本発明は、正
イオン発生装置として機能させる構成も可能であるが、
この場合は、整流部40の常時の整流方向を逆とすれば
よい。
への電圧印加極性が負(第一極性)の側に優位となるよ
うに、圧電トランスの二次側交流出力を整流するもので
ある。これにより、イオン発生電極27は主に負イオン
発生源として機能することとなる。他方、本発明は、正
イオン発生装置として機能させる構成も可能であるが、
この場合は、整流部40の常時の整流方向を逆とすれば
よい。
【0027】入力部36は、電源ユニット30からの直
流定電圧入力を調整用の抵抗器(図示せず)を介して、
回路各所に分配する役割を果たす。一方、発振部(発振
回路)37は、直流定電圧入力を受けて、圧電トランス
70への一次側交流入力に対応した周波数にて発振波形
を生成する。この発振部37は、本実施形態では、オペ
アンプ62と、負帰還側の抵抗器52とコンデンサ53
にて構成される方形波発振回路として構成されている。
なお、抵抗器54,55及び56は、発振入力の基準電
圧、つまり、発振の電圧振幅の中心値を規定するためのも
のであり、可変抵抗器56により、その設定値を変更で
きるようになっている。
流定電圧入力を調整用の抵抗器(図示せず)を介して、
回路各所に分配する役割を果たす。一方、発振部(発振
回路)37は、直流定電圧入力を受けて、圧電トランス
70への一次側交流入力に対応した周波数にて発振波形
を生成する。この発振部37は、本実施形態では、オペ
アンプ62と、負帰還側の抵抗器52とコンデンサ53
にて構成される方形波発振回路として構成されている。
なお、抵抗器54,55及び56は、発振入力の基準電
圧、つまり、発振の電圧振幅の中心値を規定するためのも
のであり、可変抵抗器56により、その設定値を変更で
きるようになっている。
【0028】また、スイッチング部(スイッチング回
路)38は、発振部37からの波形信号を受けて、電源
ユニット30からの直流定電圧入力を高速スイッチング
することにより、圧電トランス70の一次側への入力交
流波形を生成する。具体的には、スイッチング部38
は、1対のトランジスタ65,66を含むプッシュプル
スイッチング回路として構成されている。これらトラン
ジスタ65,66は、オペアンプ62の出力(43はプ
ルアップ抵抗である)によりオン・オフし、発振部(発
振回路)37の発振周波数にて発振する交流波形を生じ
させる。この波形が圧電トランス70の一次側に入力さ
れる。
路)38は、発振部37からの波形信号を受けて、電源
ユニット30からの直流定電圧入力を高速スイッチング
することにより、圧電トランス70の一次側への入力交
流波形を生成する。具体的には、スイッチング部38
は、1対のトランジスタ65,66を含むプッシュプル
スイッチング回路として構成されている。これらトラン
ジスタ65,66は、オペアンプ62の出力(43はプ
ルアップ抵抗である)によりオン・オフし、発振部(発
振回路)37の発振周波数にて発振する交流波形を生じ
させる。この波形が圧電トランス70の一次側に入力さ
れる。
【0029】次に、圧電トランス70の圧電セラミック
素子板71は横長板状に形成され、その板面長手方向中
間位置にて、板厚方向に分極処理された第一板状領域7
1aと、板面長手方向に分極処理された第二板状領域7
1bとに区切られている。そして、第一板状領域71a
の両面を覆う形で、入力側端子72a,73aが接続さ
れる入力側電極対72,73が形成される一方、第二板
状領域71bの板面長手方向の端面に、出力側端子74
aが接続される出力側電極74が形成されている。
素子板71は横長板状に形成され、その板面長手方向中
間位置にて、板厚方向に分極処理された第一板状領域7
1aと、板面長手方向に分極処理された第二板状領域7
1bとに区切られている。そして、第一板状領域71a
の両面を覆う形で、入力側端子72a,73aが接続さ
れる入力側電極対72,73が形成される一方、第二板
状領域71bの板面長手方向の端面に、出力側端子74
aが接続される出力側電極74が形成されている。
【0030】上記の構成の圧電トランス70では、入力
側電極対72,73を介して第一板状領域71aに対し
交流入力を行なうと、第一板状領域71aではその分極
方向が厚さ方向であるから、長手方向に伝播する板波が
板厚方向の電界と強く結合する形となり、電気エネルギ
ーの大半が、長手方向に伝播する板波のエネルギーに変
換される。他方、この長手方向の板波は第二板状領域7
1bに伝わるが、ここでは分極方向が長手方向であるか
ら、該板波は長手方向の電界と強く結合する。そして、
入力側の交流周波数を圧電セラミック素子板71の機械
振動の共鳴周波数に対応(望ましくは一致)させると
き、素子71のインピーダンスは、入力側ではほぼ最小
(共振)となるのに対し出力側ではほぼ最大(反共振)
となり、このインピーダンス変換比に応じた昇圧比によ
り一次側入力が昇圧されて二次側出力となる。
側電極対72,73を介して第一板状領域71aに対し
交流入力を行なうと、第一板状領域71aではその分極
方向が厚さ方向であるから、長手方向に伝播する板波が
板厚方向の電界と強く結合する形となり、電気エネルギ
ーの大半が、長手方向に伝播する板波のエネルギーに変
換される。他方、この長手方向の板波は第二板状領域7
1bに伝わるが、ここでは分極方向が長手方向であるか
ら、該板波は長手方向の電界と強く結合する。そして、
入力側の交流周波数を圧電セラミック素子板71の機械
振動の共鳴周波数に対応(望ましくは一致)させると
き、素子71のインピーダンスは、入力側ではほぼ最小
(共振)となるのに対し出力側ではほぼ最大(反共振)
となり、このインピーダンス変換比に応じた昇圧比によ
り一次側入力が昇圧されて二次側出力となる。
【0031】このような作動原理を有する圧電トランス
70は構造が簡単であり、前述の通り、鉄芯を有する巻
線型トランスと比較すると非常に軽量・コンパクトに構
成できる利点がある。そして、負荷の大きい条件ではイ
ンピーダンス変換効率が高く、安定で高い昇圧比を得る
ことができる。また、イオン放出に伴う放電電流の発生
を除けば負荷開放に近い条件で駆動されるイオン発生装
置では、イオン発生に適した高圧を安定的に発生するこ
とができ、前記の圧電トランス特有の利点も有効に活用
することができる。
70は構造が簡単であり、前述の通り、鉄芯を有する巻
線型トランスと比較すると非常に軽量・コンパクトに構
成できる利点がある。そして、負荷の大きい条件ではイ
ンピーダンス変換効率が高く、安定で高い昇圧比を得る
ことができる。また、イオン放出に伴う放電電流の発生
を除けば負荷開放に近い条件で駆動されるイオン発生装
置では、イオン発生に適した高圧を安定的に発生するこ
とができ、前記の圧電トランス特有の利点も有効に活用
することができる。
【0032】次に、整流部40は、整流回路をなすダイ
オード76を含んでいる。このダイオード76は、イオ
ン発生電極27を負極性にチャージアップさせる向きの
電荷移動は許容し、これと逆向きの電荷移動を阻止する
ように、圧電トランス70の二次側交流出力を整流する
役割を果たす。なお、本実施形態では、耐電圧を確保す
るために複数個(ここでは4個)のダイオード76を直
列接続している。また、交流高電圧電源つまり圧電トラ
ンス70の出力端子74aにイオン発生電極27が接続
され、その出力端子からイオン発生電極へ向かう経路か
ら分岐して放電路83,84が設けられている。
オード76を含んでいる。このダイオード76は、イオ
ン発生電極27を負極性にチャージアップさせる向きの
電荷移動は許容し、これと逆向きの電荷移動を阻止する
ように、圧電トランス70の二次側交流出力を整流する
役割を果たす。なお、本実施形態では、耐電圧を確保す
るために複数個(ここでは4個)のダイオード76を直
列接続している。また、交流高電圧電源つまり圧電トラ
ンス70の出力端子74aにイオン発生電極27が接続
され、その出力端子からイオン発生電極へ向かう経路か
ら分岐して放電路83,84が設けられている。
【0033】そして、上記のダイオード76は放電路8
3,84に対し直列に接続されるとともに、ダイオード
76を放電路83,84に対し、その接続方向を切り替
え可能に接続するスイッチ機構80が設けられている。
スイッチ機構80は、本実施形態では機械接点式リレー
であり、スイッチング用トランジスタ86にスイッチ制
御信号を入力するとソレノイド85が励磁されるように
なっている。
3,84に対し直列に接続されるとともに、ダイオード
76を放電路83,84に対し、その接続方向を切り替
え可能に接続するスイッチ機構80が設けられている。
スイッチ機構80は、本実施形態では機械接点式リレー
であり、スイッチング用トランジスタ86にスイッチ制
御信号を入力するとソレノイド85が励磁されるように
なっている。
【0034】ソレノイド85は常時は非励磁状態であ
り、可動片87,88はダイオード76のアノードがイ
オン発生電極27側に接続される接点位置となってい
る。これにより、イオン発生電極27には負極性(第一
極性)の高電圧(第一モードの高電圧)が印加され、負
イオンを発生させる形となる。すでに説明した通り、ダ
イオード76を有する放電路83,84の末端が接地さ
れていることから、この負極性の高電圧は、図10の波
形A’に示すような負極性の脈流状波形となる。他方、
ソレノイド85が励磁状態では、可動片87,88は、
ダイオード76のカソードがイオン発生電極27側に接
続される接点位置に移動する。その結果、イオン発生電
極27の電圧印加極性が反転し、正極性(第二極性)の
高電圧(第二モードの高電圧)が印加される。該正極性
の高電圧は、図10の波形D’に示すような正極性の脈
流状波形となる。すなわち、電荷中和手段を構成するモ
ード切替機構が、極性反転機構の形で実現されている。
り、可動片87,88はダイオード76のアノードがイ
オン発生電極27側に接続される接点位置となってい
る。これにより、イオン発生電極27には負極性(第一
極性)の高電圧(第一モードの高電圧)が印加され、負
イオンを発生させる形となる。すでに説明した通り、ダ
イオード76を有する放電路83,84の末端が接地さ
れていることから、この負極性の高電圧は、図10の波
形A’に示すような負極性の脈流状波形となる。他方、
ソレノイド85が励磁状態では、可動片87,88は、
ダイオード76のカソードがイオン発生電極27側に接
続される接点位置に移動する。その結果、イオン発生電
極27の電圧印加極性が反転し、正極性(第二極性)の
高電圧(第二モードの高電圧)が印加される。該正極性
の高電圧は、図10の波形D’に示すような正極性の脈
流状波形となる。すなわち、電荷中和手段を構成するモ
ード切替機構が、極性反転機構の形で実現されている。
【0035】次に、圧電トランス70の二次側交流出力
を発振部(発振回路)37に帰還させるための経路75
a上には、帰還キャパシタンスが設けられている。圧電
トランス70は、作動の安定化を図るために、圧電セラ
ミック素子板71の共鳴周波数を中心とした比較的狭い
範囲に駆動周波数を維持することが必要である。上記の
ような帰還キャパシタンスを設けることは、圧電トラン
ス70の駆動周波数を安定化させる上で有効である。
を発振部(発振回路)37に帰還させるための経路75
a上には、帰還キャパシタンスが設けられている。圧電
トランス70は、作動の安定化を図るために、圧電セラ
ミック素子板71の共鳴周波数を中心とした比較的狭い
範囲に駆動周波数を維持することが必要である。上記の
ような帰還キャパシタンスを設けることは、圧電トラン
ス70の駆動周波数を安定化させる上で有効である。
【0036】本実施形態では、図示しない絶縁性基板に
圧電トランス70が、圧電セラミック素子板71と基板
面とが互いに略平行となるようにしている。そして、絶
縁性基板の裏面側において圧電セラミック素子板71に
対応する領域が金属膜電極75にて覆われており、該金
属膜電極75と圧電セラミック素子板71とが、絶縁性
基板6の両者の間に位置する部分とともに帰還キャパシ
タンスを構成している。
圧電トランス70が、圧電セラミック素子板71と基板
面とが互いに略平行となるようにしている。そして、絶
縁性基板の裏面側において圧電セラミック素子板71に
対応する領域が金属膜電極75にて覆われており、該金
属膜電極75と圧電セラミック素子板71とが、絶縁性
基板6の両者の間に位置する部分とともに帰還キャパシ
タンスを構成している。
【0037】図1において、ACアダプタ23を外部交
流電源に接続すると直流定電圧が供給され、送風機9及
びイオン発生回路ユニット35が作動する。イオン発生
回路ユニット35では、図2の入力部36にて直流定電
圧の供給を受け、発振部37及びスイッチング部38の
作動により交流を発生させるとともに、これが圧電トラ
ンス70の入力側端子72aに調整用抵抗67(波形調
整用の可変抵抗67aを含む)を介して一次側交流入力
として入力される。圧電トランス70は、前述の作動原
理に従いこれを昇圧し、出力側端子74aから二次側交
流出力として出力する。このとき、スイッチ機構80
は、スイッチング用トランジスタ86にスイッチ制御信
号を入力しない状態、すなわちソレノイド85が励磁さ
れない状態にしておく。これにより、ダイオード76
は、アノードがイオン発生電極27側に接続される。
流電源に接続すると直流定電圧が供給され、送風機9及
びイオン発生回路ユニット35が作動する。イオン発生
回路ユニット35では、図2の入力部36にて直流定電
圧の供給を受け、発振部37及びスイッチング部38の
作動により交流を発生させるとともに、これが圧電トラ
ンス70の入力側端子72aに調整用抵抗67(波形調
整用の可変抵抗67aを含む)を介して一次側交流入力
として入力される。圧電トランス70は、前述の作動原
理に従いこれを昇圧し、出力側端子74aから二次側交
流出力として出力する。このとき、スイッチ機構80
は、スイッチング用トランジスタ86にスイッチ制御信
号を入力しない状態、すなわちソレノイド85が励磁さ
れない状態にしておく。これにより、ダイオード76
は、アノードがイオン発生電極27側に接続される。
【0038】上記構成においては、図5(a)に示すよ
うに、圧電トランス70の二次側が負の半波を出力する
とき、イオン発生電極27は負に帯電する。その結果、
イオン発生電極27の周囲には負イオン発生に好都合な
電界勾配が生じ、周囲の空気中の分子、例えば水分子
を、ヒドロキシルイオン等の形でイオン化する。すなわ
ち、負イオンを発生させる。次いで、正の半波が出力さ
れるときは、イオン発生電極27の負電荷は接地側に放
電しようとするが、この電荷の流れはダイオード76に
より阻止される。かくして、イオン発生電極27の負極
性帯電状態が常時維持され、負イオンを恒常的に発生さ
せることができる。
うに、圧電トランス70の二次側が負の半波を出力する
とき、イオン発生電極27は負に帯電する。その結果、
イオン発生電極27の周囲には負イオン発生に好都合な
電界勾配が生じ、周囲の空気中の分子、例えば水分子
を、ヒドロキシルイオン等の形でイオン化する。すなわ
ち、負イオンを発生させる。次いで、正の半波が出力さ
れるときは、イオン発生電極27の負電荷は接地側に放
電しようとするが、この電荷の流れはダイオード76に
より阻止される。かくして、イオン発生電極27の負極
性帯電状態が常時維持され、負イオンを恒常的に発生さ
せることができる。
【0039】負イオン発生を継続していると、前述の通
り、イオン発生電極27には次第に正電荷が蓄積され、
イオン発生効率が低下する。本実施形態では、イオン発
生電極27に向かう電圧供給経路から分岐して放電路8
3,84を設けており、ダイオード40は図5(a)に
示す状態になっているので、イオン発生電極27に蓄積
された正電荷は放電路83,84を経由して排出するこ
とが可能である。例えば、本発明において前記した直流
電源部30は、乾電池や自動車用バッテリー等の電池で
置き換えることも可能であるが、この場合は電池の負極
に放電路を接続して接地することにより、正電荷の排出
を促すことが可能である。しかし、前記した浮遊キャパ
シタンス等の影響により、接地された放電路を設けるだ
けでは、正電荷の排出をスムーズに行なうことはできな
い。
り、イオン発生電極27には次第に正電荷が蓄積され、
イオン発生効率が低下する。本実施形態では、イオン発
生電極27に向かう電圧供給経路から分岐して放電路8
3,84を設けており、ダイオード40は図5(a)に
示す状態になっているので、イオン発生電極27に蓄積
された正電荷は放電路83,84を経由して排出するこ
とが可能である。例えば、本発明において前記した直流
電源部30は、乾電池や自動車用バッテリー等の電池で
置き換えることも可能であるが、この場合は電池の負極
に放電路を接続して接地することにより、正電荷の排出
を促すことが可能である。しかし、前記した浮遊キャパ
シタンス等の影響により、接地された放電路を設けるだ
けでは、正電荷の排出をスムーズに行なうことはできな
い。
【0040】他方、本実施形態では、放電路83,84
の末端は、回路上は接地(GND)されているものとし
て表しているが、実際の接続形態は以下のようなもので
ある。すなわち、図1に示すように、直流電源部30に
おいては、ACアダプタ23からの出力コネクタ24に
は負端子と正端子とが形成され、安定化部15の接地線
GNDはその負端子に接続されている。そして、イオン
発生回路ユニット35の接地線も、コネクタ22及び2
0及び安定化部15の接地線GNDを介してACアダプ
タ23の負端子に接続される。しかし、ACアダプタ2
3内では正端子は電源トランス16の二次コイル16b
につながっているだけであり、これと絶縁された一次コ
イル16aひいてはコネクタ26を介して接続される外
部交流電源の接地端子には導通していない。つまり、放
電路83,84に流れ込んだ正電荷は、外部交流電源の
接地端子には流れ込まない構成になっており、装置本体
部35が帯電している場合等では、正電荷の排出がスム
ーズに進まず、イオン発生電極27に正電荷が蓄積され
て、負イオン発生に支障を来たす場合がある。
の末端は、回路上は接地(GND)されているものとし
て表しているが、実際の接続形態は以下のようなもので
ある。すなわち、図1に示すように、直流電源部30に
おいては、ACアダプタ23からの出力コネクタ24に
は負端子と正端子とが形成され、安定化部15の接地線
GNDはその負端子に接続されている。そして、イオン
発生回路ユニット35の接地線も、コネクタ22及び2
0及び安定化部15の接地線GNDを介してACアダプ
タ23の負端子に接続される。しかし、ACアダプタ2
3内では正端子は電源トランス16の二次コイル16b
につながっているだけであり、これと絶縁された一次コ
イル16aひいてはコネクタ26を介して接続される外
部交流電源の接地端子には導通していない。つまり、放
電路83,84に流れ込んだ正電荷は、外部交流電源の
接地端子には流れ込まない構成になっており、装置本体
部35が帯電している場合等では、正電荷の排出がスム
ーズに進まず、イオン発生電極27に正電荷が蓄積され
て、負イオン発生に支障を来たす場合がある。
【0041】しかし、本実施形態のイオン発生装置1に
おいては、図3において、スイッチ機構80のスイッチ
ング用トランジスタ85にスイッチ制御信号を入力する
ことにより、図5(b)に示すように、イオン発生電極
27に対する整流部(ここではダイオード)40の接続
方向、すなわち、イオン発生電極27の電圧印加極性を
反転させることができる。これにより、イオン発生電極
27には負電荷が新たに発生し、蓄積されている正電荷
と打ち消しあってこれを中和・消滅させる。その結果、
正電荷の蓄積状態が解消される。その後、スイッチ制御
信号入力をOFFにすれば、イオン発生電極27の電圧
印加極性は再び負となり、正電荷蓄積が解消された状態
にて、良好な負イオン発生状態に復帰することができ
る。なお、イオン発生電極27の電荷蓄積状態の解消に
必要な電圧印加極性の反転時間は極短くてよく、例えば
図10の波形D’(負側ピーク電圧(Vp1’)が−4
440V、peak-to-peak電圧(Vp2’−Vp1’)が
4440Vの正弦波状の波形である)の場合、0.5〜
1秒程度もあれば十分である。
おいては、図3において、スイッチ機構80のスイッチ
ング用トランジスタ85にスイッチ制御信号を入力する
ことにより、図5(b)に示すように、イオン発生電極
27に対する整流部(ここではダイオード)40の接続
方向、すなわち、イオン発生電極27の電圧印加極性を
反転させることができる。これにより、イオン発生電極
27には負電荷が新たに発生し、蓄積されている正電荷
と打ち消しあってこれを中和・消滅させる。その結果、
正電荷の蓄積状態が解消される。その後、スイッチ制御
信号入力をOFFにすれば、イオン発生電極27の電圧
印加極性は再び負となり、正電荷蓄積が解消された状態
にて、良好な負イオン発生状態に復帰することができ
る。なお、イオン発生電極27の電荷蓄積状態の解消に
必要な電圧印加極性の反転時間は極短くてよく、例えば
図10の波形D’(負側ピーク電圧(Vp1’)が−4
440V、peak-to-peak電圧(Vp2’−Vp1’)が
4440Vの正弦波状の波形である)の場合、0.5〜
1秒程度もあれば十分である。
【0042】なお、放電路83,84は、省略すること
も可能であり、例えば図6に示すように、ダイオード7
6を、交流高電圧電源からイオン発生電極27に直接向
かう経路上に、スイッチ機構80を介して方向切り替え
可能な形で直列接続する構成とすることができる。ま
た、スイッチ機構80は、上記のような機械接点式リレ
ーに限らず、MOSFETスイッチやフォトモスリレー
など、高電圧対応の無接点型半導体スイッチにて置き換
えることももちろん可能である。
も可能であり、例えば図6に示すように、ダイオード7
6を、交流高電圧電源からイオン発生電極27に直接向
かう経路上に、スイッチ機構80を介して方向切り替え
可能な形で直列接続する構成とすることができる。ま
た、スイッチ機構80は、上記のような機械接点式リレ
ーに限らず、MOSFETスイッチやフォトモスリレー
など、高電圧対応の無接点型半導体スイッチにて置き換
えることももちろん可能である。
【0043】次に、極性反転機構(モード切替機構)の
作動は、イオン発生が顕著でなくなった場合に手動操作
で随時行なうようにすることも可能であるが、イオン発
生電極27への正電荷(第二極性電荷)の蓄積量は、負
イオン(第一極性のイオン)を発生させるための高電圧
の印加時間が長くなれば増加することがわかっている。
そこで、該高電圧の印加時間に応じて、極性反転機構
(モード切替機構)に対し、該高電圧の印加極性を一定
時間反転させる(つまり、高電圧を第一モードから第二
モードに一定時間切り替える)動作を自動的に行なわせ
る極性反転制御部(モード切替制御部)を設けておくと
便利である。図4は、その一例を示している。ここで
は、極性反転制御部をI/Oポート91と、これに接続
されたCPU92、ROM93及びRAM94とを含む
マイクロプロセッサとして構成している。そして、RO
M93に格納されたタイマープログラムを実行し、高電
圧の印加時間が設定値に到達すれば、I/Oポート91
から、スイッチ機構80のスイッチング用トランジスタ
85にスイッチ制御信号を出力し、極性反転状態とす
る。そして、一定時間が経過すればスイッチ制御信号出
力を解除し、極性を元に戻して負イオン発生状態に復帰
させる。
作動は、イオン発生が顕著でなくなった場合に手動操作
で随時行なうようにすることも可能であるが、イオン発
生電極27への正電荷(第二極性電荷)の蓄積量は、負
イオン(第一極性のイオン)を発生させるための高電圧
の印加時間が長くなれば増加することがわかっている。
そこで、該高電圧の印加時間に応じて、極性反転機構
(モード切替機構)に対し、該高電圧の印加極性を一定
時間反転させる(つまり、高電圧を第一モードから第二
モードに一定時間切り替える)動作を自動的に行なわせ
る極性反転制御部(モード切替制御部)を設けておくと
便利である。図4は、その一例を示している。ここで
は、極性反転制御部をI/Oポート91と、これに接続
されたCPU92、ROM93及びRAM94とを含む
マイクロプロセッサとして構成している。そして、RO
M93に格納されたタイマープログラムを実行し、高電
圧の印加時間が設定値に到達すれば、I/Oポート91
から、スイッチ機構80のスイッチング用トランジスタ
85にスイッチ制御信号を出力し、極性反転状態とす
る。そして、一定時間が経過すればスイッチ制御信号出
力を解除し、極性を元に戻して負イオン発生状態に復帰
させる。
【0044】また、イオン発生電極からのイオン発生量
を測定するイオン発生量測定機構を設け、極性反転制御
部(モード切替機構)を、そのイオン発生量測定機構が
測定するイオン発生量に応じて、極性反転機構(モード
切替機構)に対し、該高電圧の印加極性を一定時間反転
させる(高電圧を第一モードから第二モードに一定時間
切り替える)動作を自動的に行なわせるようにしても、
同様の効果を達成できる。図4を援用して、その実施形
態を説明する。イオン発生量測定機構95は、イオン検
出電極96を備え、これに吸着したイオン電荷をイオン
電荷増幅部97で増幅する形で検出する。そして、その
増幅されたイオン電荷検出出力電圧を、比較器98にお
いて基準イオン発生量を与える基準電圧と比較し、基準
電圧以下となった場合は、コンパレータ98の出力が反
転するので、これを、シュミットトリガ99を介して極
性反転制御部をなすマイクロプロセッサ90に入力す
る。マイクロプロセッサ90はこれを受け、I/Oポー
ト91から、スイッチ機構80のスイッチング用トラン
ジスタ85にスイッチ制御信号を出力し、極性反転状態
とする。そして、一定時間が経過すればスイッチ制御信
号出力を解除し、極性を元に戻して負イオン発生状態に
復帰させる。なお、イオン発生量は、図7に示すよう
に、イオン発生電極27に向かう経路上にイオン電流検
出抵抗Rmを設け、その両端電圧の差からイオン発生電
流を検出して測定するようにしてもよい。
を測定するイオン発生量測定機構を設け、極性反転制御
部(モード切替機構)を、そのイオン発生量測定機構が
測定するイオン発生量に応じて、極性反転機構(モード
切替機構)に対し、該高電圧の印加極性を一定時間反転
させる(高電圧を第一モードから第二モードに一定時間
切り替える)動作を自動的に行なわせるようにしても、
同様の効果を達成できる。図4を援用して、その実施形
態を説明する。イオン発生量測定機構95は、イオン検
出電極96を備え、これに吸着したイオン電荷をイオン
電荷増幅部97で増幅する形で検出する。そして、その
増幅されたイオン電荷検出出力電圧を、比較器98にお
いて基準イオン発生量を与える基準電圧と比較し、基準
電圧以下となった場合は、コンパレータ98の出力が反
転するので、これを、シュミットトリガ99を介して極
性反転制御部をなすマイクロプロセッサ90に入力す
る。マイクロプロセッサ90はこれを受け、I/Oポー
ト91から、スイッチ機構80のスイッチング用トラン
ジスタ85にスイッチ制御信号を出力し、極性反転状態
とする。そして、一定時間が経過すればスイッチ制御信
号出力を解除し、極性を元に戻して負イオン発生状態に
復帰させる。なお、イオン発生量は、図7に示すよう
に、イオン発生電極27に向かう経路上にイオン電流検
出抵抗Rmを設け、その両端電圧の差からイオン発生電
流を検出して測定するようにしてもよい。
【0045】図9は、本発明のイオン発生装置の、別の
回路構成例を示すものである。該回路は大半が図3の回
路と共通であり、以下、その共通部分には同一の符号を
付して詳細な説明を省略するとともに、主に図3との相
違点について説明する。ここでは、電荷中和手段は、図
10(b)に示すように、負極性(第一極性)側におけ
るピーク電圧をVp1、正負極性(第二極性)側におけ
るピーク電圧をVp2としたとき、Vp1とVp2とが
互いに符号が逆であり、かつ|Vp1|>|Vp2|と
なるような交流波形(負バイアス型真性交流)を交流高
電圧として設定するものである。具体的には、図3と同
様に、イオン発生電極に対する高電圧の印加手段が、交
流高電圧電源をなす圧電トランス70と、その圧電トラ
ンス70からの交流高電圧出力を整流するダイオード4
0(整流回路)とを含む。イオン発生電極27は圧電ト
ランス70の出力端子74aに接続され、その出力端子
74aからイオン発生電極27へ向かう経路から分岐し
て放電路83を設けている。ダイオード40(整流回
路)は放電路83に対し、正極性による通電を許容する
形で直列に接続されてなる。電荷中和手段は、放電路8
3の末端を開放状態とすることにより、課題を解決する
ための手段及び作用・効果の欄にてすでに説明した原理
により、図10(b)に示すような負バイアス型真性交
流波形をイオン発生電極27に印加し、正電荷の蓄積を
解消する。
回路構成例を示すものである。該回路は大半が図3の回
路と共通であり、以下、その共通部分には同一の符号を
付して詳細な説明を省略するとともに、主に図3との相
違点について説明する。ここでは、電荷中和手段は、図
10(b)に示すように、負極性(第一極性)側におけ
るピーク電圧をVp1、正負極性(第二極性)側におけ
るピーク電圧をVp2としたとき、Vp1とVp2とが
互いに符号が逆であり、かつ|Vp1|>|Vp2|と
なるような交流波形(負バイアス型真性交流)を交流高
電圧として設定するものである。具体的には、図3と同
様に、イオン発生電極に対する高電圧の印加手段が、交
流高電圧電源をなす圧電トランス70と、その圧電トラ
ンス70からの交流高電圧出力を整流するダイオード4
0(整流回路)とを含む。イオン発生電極27は圧電ト
ランス70の出力端子74aに接続され、その出力端子
74aからイオン発生電極27へ向かう経路から分岐し
て放電路83を設けている。ダイオード40(整流回
路)は放電路83に対し、正極性による通電を許容する
形で直列に接続されてなる。電荷中和手段は、放電路8
3の末端を開放状態とすることにより、課題を解決する
ための手段及び作用・効果の欄にてすでに説明した原理
により、図10(b)に示すような負バイアス型真性交
流波形をイオン発生電極27に印加し、正電荷の蓄積を
解消する。
【0046】例えば、放電路83の末端は常時開放とす
る構成も可能である。この場合、イオン発生電極27に
は、図10(b)に示すような負バイアス型真性交流波
形B’が恒常的に印加されることとなる(ここでは、負
側ピーク電圧Vp1が−2900Vであり、正側ピーク
電圧Vp1が+2200Vの正弦波状の波形である)。
この場合、負側に電圧が高くなる位相では負イオン発生
を支障なく行なうことができ、逆に正側に電圧が高くな
る位相では、イオン発生電極に蓄積される正電荷を中和
することができる。すなわち、単一波形の交流により負
イオンの発生と、正電荷蓄積状態の解消とを同時に図る
ことができる。
る構成も可能である。この場合、イオン発生電極27に
は、図10(b)に示すような負バイアス型真性交流波
形B’が恒常的に印加されることとなる(ここでは、負
側ピーク電圧Vp1が−2900Vであり、正側ピーク
電圧Vp1が+2200Vの正弦波状の波形である)。
この場合、負側に電圧が高くなる位相では負イオン発生
を支障なく行なうことができ、逆に正側に電圧が高くな
る位相では、イオン発生電極に蓄積される正電荷を中和
することができる。すなわち、単一波形の交流により負
イオンの発生と、正電荷蓄積状態の解消とを同時に図る
ことができる。
【0047】ただし、図10(b)に示すような波形
B’を使用した場合、負側ピーク電圧Vp1の絶対値は
小さくならざるを得ない。従って、例えば図10(a)
のような脈流状の波形D’等を用いた場合と比較して、
負イオンの発生量は多少小さくなる傾向がある。そこ
で、本実施形態では、図10(b)の負バイアス型真性
交流波形B’を第二モードでの高電圧とし、これよりも
負側の平均電圧が高い図10(a)の脈流状波形D’
を、第一モードの高電圧として別設定する。こうした機
構は、具体的には、図9に示すように、放電路83の末
端を接地状態と開放状態との間で切り替えるスイッチ機
構180を有するものとして構成することにより実現で
きる。
B’を使用した場合、負側ピーク電圧Vp1の絶対値は
小さくならざるを得ない。従って、例えば図10(a)
のような脈流状の波形D’等を用いた場合と比較して、
負イオンの発生量は多少小さくなる傾向がある。そこ
で、本実施形態では、図10(b)の負バイアス型真性
交流波形B’を第二モードでの高電圧とし、これよりも
負側の平均電圧が高い図10(a)の脈流状波形D’
を、第一モードの高電圧として別設定する。こうした機
構は、具体的には、図9に示すように、放電路83の末
端を接地状態と開放状態との間で切り替えるスイッチ機
構180を有するものとして構成することにより実現で
きる。
【0048】スイッチ機構180は、図3のスイッチ機
構80と同様に本実施形態では機械接点式リレーであ
り、スイッチング用トランジスタ86にスイッチ制御信
号を入力するとソレノイド185が励磁されるようにな
っている。ソレノイド85は、常時、つまり第一モード
では励磁状態であり、可動片187は、放電路83が接
地される側に接続される接点位置となっている。この状
態では、課題を解決するための手段及び作用・効果の欄
にてすでに説明した原理により、イオン発生電極27に
は、負極性(第一極性)の高電圧(第一モードの高電
圧)として図10(a)の脈流状波形D’が印加され、
負イオンを発生させる。そして、第二モードではソレノ
イド185が非励磁状態となり、可動片187は、放電
路83を開放する接点位置へ移動する。これにより、イ
オン発生電極27には、図10(b)の波形B’が印加
され、正電荷の蓄積状態が解消される。
構80と同様に本実施形態では機械接点式リレーであ
り、スイッチング用トランジスタ86にスイッチ制御信
号を入力するとソレノイド185が励磁されるようにな
っている。ソレノイド85は、常時、つまり第一モード
では励磁状態であり、可動片187は、放電路83が接
地される側に接続される接点位置となっている。この状
態では、課題を解決するための手段及び作用・効果の欄
にてすでに説明した原理により、イオン発生電極27に
は、負極性(第一極性)の高電圧(第一モードの高電
圧)として図10(a)の脈流状波形D’が印加され、
負イオンを発生させる。そして、第二モードではソレノ
イド185が非励磁状態となり、可動片187は、放電
路83を開放する接点位置へ移動する。これにより、イ
オン発生電極27には、図10(b)の波形B’が印加
され、正電荷の蓄積状態が解消される。
【0049】なお、第二モードで使用する負バイアス型
真性交流波形B’は、図3のような極性反転機構により
生成可能な図10(a)の正極性脈流波形D’と比較す
れば、正側の平均電圧が小さい。従って、イオン発生電
極27に蓄積される正電荷の中和・解消を図るには、第
二モードの電圧印加時間(すなわち放電路83を開放す
る時間)を、図3の第二モードの電圧印加時間よりは長
く確保することが望ましい。しかし、例えば図10
(b)の波形B’を使用する場合、その印加時間は5秒
程度もあれば十分である。
真性交流波形B’は、図3のような極性反転機構により
生成可能な図10(a)の正極性脈流波形D’と比較す
れば、正側の平均電圧が小さい。従って、イオン発生電
極27に蓄積される正電荷の中和・解消を図るには、第
二モードの電圧印加時間(すなわち放電路83を開放す
る時間)を、図3の第二モードの電圧印加時間よりは長
く確保することが望ましい。しかし、例えば図10
(b)の波形B’を使用する場合、その印加時間は5秒
程度もあれば十分である。
【0050】本発明の効果を確認するために、以下の実
験を行なった。すなわち、図3及び図9の回路構成にお
いて、放電露3(84)を接地状態とし、装置を動作さ
せたところ、イオン発生電極27への印加電圧波形が図
10(a)の波形A’となることをオシロスコープ測定
により確かめた。そして、イオン発生電極27の先端か
ら約25cm離れた位置にイオンカウンタを配置し、波
形A’による電圧印加開始からの負イオンの発生量の経
時変化を測定したところ、電圧印加開始直後はイオン発
生量が検知上限値をオーバーした(20万個/秒以上)
のに対し、15秒経過後にはそれが199万個/秒にま
で低下した。そこで、図3の構成において電圧波形を極
性反転により図10(a)の波形D’とし、約1秒間電
圧印加した後、再び極性反転して波形A’に戻し、負イ
オンの発生量を測定したところ、イオン発生量は検知上
限値をオーバーした状態に回復した。また、図9の構成
において電圧波形を、放電路83の開放により図10
(b)の波形B’とし、約5秒間電圧印加した後、再び
放電露83を接地状態として波形A’に戻し、負イオン
の発生量を測定したところ、イオン発生量は同様に検知
上限値をオーバーしたに回復した。
験を行なった。すなわち、図3及び図9の回路構成にお
いて、放電露3(84)を接地状態とし、装置を動作さ
せたところ、イオン発生電極27への印加電圧波形が図
10(a)の波形A’となることをオシロスコープ測定
により確かめた。そして、イオン発生電極27の先端か
ら約25cm離れた位置にイオンカウンタを配置し、波
形A’による電圧印加開始からの負イオンの発生量の経
時変化を測定したところ、電圧印加開始直後はイオン発
生量が検知上限値をオーバーした(20万個/秒以上)
のに対し、15秒経過後にはそれが199万個/秒にま
で低下した。そこで、図3の構成において電圧波形を極
性反転により図10(a)の波形D’とし、約1秒間電
圧印加した後、再び極性反転して波形A’に戻し、負イ
オンの発生量を測定したところ、イオン発生量は検知上
限値をオーバーした状態に回復した。また、図9の構成
において電圧波形を、放電路83の開放により図10
(b)の波形B’とし、約5秒間電圧印加した後、再び
放電露83を接地状態として波形A’に戻し、負イオン
の発生量を測定したところ、イオン発生量は同様に検知
上限値をオーバーしたに回復した。
【0051】なお、本発明は上記実施形態に限られるも
のではなく、本発明の特許請求の範囲に記載された技術
的思想を逸脱しない限り、種々の改良及び変形を加える
ことができ、これらも当然に本発明の技術的範囲に属す
るものである。例えば、前記した負バイアス型真性交流
波形を生成するための回路構成として、交流高電圧電源
からの交流波形に対し、負の直流電圧を重畳させてバイ
アスする方式を採用することも可能である。例えば、図
11(a)に示すように、交流高電圧電源からイオン発
生電極27に向かう高電圧供給路に対し分岐路202を
設け、該分岐路202上に、交流高電圧電源からの原交
流波形の、負側の半波のみ分岐することを許容する2つ
のダイオード201,201を配置し、それらダイオー
ド201,201の間に平滑化用のコンデンサ203を
並列挿入する。これにより、分岐路202に流れた負側
の半波がコンデンサ203により平滑化され、さらに原
交流波形に重畳されてこれを負側にバイアスする。
のではなく、本発明の特許請求の範囲に記載された技術
的思想を逸脱しない限り、種々の改良及び変形を加える
ことができ、これらも当然に本発明の技術的範囲に属す
るものである。例えば、前記した負バイアス型真性交流
波形を生成するための回路構成として、交流高電圧電源
からの交流波形に対し、負の直流電圧を重畳させてバイ
アスする方式を採用することも可能である。例えば、図
11(a)に示すように、交流高電圧電源からイオン発
生電極27に向かう高電圧供給路に対し分岐路202を
設け、該分岐路202上に、交流高電圧電源からの原交
流波形の、負側の半波のみ分岐することを許容する2つ
のダイオード201,201を配置し、それらダイオー
ド201,201の間に平滑化用のコンデンサ203を
並列挿入する。これにより、分岐路202に流れた負側
の半波がコンデンサ203により平滑化され、さらに原
交流波形に重畳されてこれを負側にバイアスする。
【図1】本発明のイオン発生装置の、全体構成の一例を
示す回路図。
示す回路図。
【図2】そのイオン発生回路ユニットの構成を示すブロ
ック図。
ック図。
【図3】図2の詳細構成の一例を示す回路図。
【図4】イオン発生電極の極性反転を自動制御する場合
の構成を示すブロック図。
の構成を示すブロック図。
【図5】図3の回路の、要部の動作を説明する図。
【図6】極性反転機構の配置形態の変形例を示す図。
【図7】電流検出抵抗によりイオン発生量を測定する方
法を説明する図。
法を説明する図。
【図8】本発明に使用可能な種々の高電圧波形を例示し
て示す模式図。
て示す模式図。
【図9】図2の詳細構成の別例を示す回路図。
【図10】本発明に使用可能な種々の交流高電圧波形の
実例を示すグラフ。
実例を示すグラフ。
【図11】負バイアス型真性交流波形を形成するための
変形回路例を示す図。
変形回路例を示す図。
1 イオン発生装置
16 巻線型電源トランス
17 全波整流回路
23 ACアダプタ
26 コネクタ
27 イオン発生電極
30 直流電源部
35 イオン発生回路ユニット(交流高電圧電源)
37 発振部
40 ダイオード(整流回路)
80 スイッチ機構(極性反転機構)
83,84 放電路
70 圧電トランス(昇圧部)
90 マイクロプロセッサ(極性反転制御部)
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 4C080 AA09 BB02 BB05 CC01
4G075 AA42 BA08 CA18 DA03 DA04
Claims (12)
- 【請求項1】 正又は負のいずれかを第一極性とし、他
方を第二極性として、前記第一極性の電圧が優位となる
高電圧をイオン発生電極に印加することにより、前記第
一極性のイオンを発生させるようにしたイオン発生装置
において前記イオン発生電極に分極・蓄積される前記第
二極性の電荷を、それとは逆極性の電荷発生に基づいて
中和するための電荷中和手段を有することを特徴とする
イオン発生装置。 - 【請求項2】 前記第一極性のイオンを発生させるため
に、前記イオン発生電極に対し通常時に印加される直流
又は交流の高電圧を第一モードの高電圧として、 前記電荷中和手段は、前記第一モードよりも前記第二極
性側の平均電圧値が高く設定されてなる第二モードの高
電圧を、前記イオン発生電極に対し一定時間印加するも
のである請求項1記載のイオン発生装置。 - 【請求項3】 前記前記電荷中和機構は、前記イオン発
生電極に対し、前記第一モードの高電圧と、前記第二モ
ードの高電圧との供給を切り替えるモード切替機構を有
する請求項2記載のイオン発生装置。 - 【請求項4】 前記第一極性のイオンを発生させるため
の前記高電圧の印加時間に応じて、前記モード切替機構
に対し、該高電圧を前記第一モードから前記第二モード
に一定時間切り替える動作を自動的に行なわせるモード
切替制御部が設けられている請求項3記載のイオン発生
装置。 - 【請求項5】 前記イオン発生電極からのイオン発生量
を測定するイオン発生量測定機構と、 そのイオン発生量測定機構が測定するイオン発生量に応
じて、前記モード切替機構に対し、該高電圧を前記第一
モードから前記第二モードに一定時間切り替える動作を
自動的に行なわせるモード切替制御部が設けられている
請求項3又は4に記載のイオン発生装置。 - 【請求項6】 前記モード切替機構は、前記第二モード
の高電圧印加時における電圧印加極性を、前記第一モー
ドでの電圧印加極性から一定時間反転させる極性反転機
構を有する請求項2ないし5のいずれか1項に記載のイ
オン発生装置。 - 【請求項7】 前記イオン発生電極に対する前記高電圧
の印加手段が、交流高電圧電源と、その交流高電圧電源
からの交流高電圧出力を整流する整流回路とを含み、前
記極性反転機構は、その整流回路の整流方向を切り換え
ることにより、前記イオン発生電極に対する前記高電圧
の印加極性を反転させるものである請求項6記載のイオ
ン発生装置。 - 【請求項8】 前記イオン発生電極は前記交流高電圧電
源の出力端子に接続され、その出力端子から前記イオン
発生電極へ向かう経路から分岐して放電路が設けられ、 前記整流回路は前記放電路に対し直列に接続されるもの
であり、前記極性反転機構は、前記整流回路を前記放電
路に対し、その接続方向を切替可能に接続するスイッチ
機構を有するものである請求項7記載のイオン発生装
置。 - 【請求項9】 前記イオン発生電極に対する前記高電圧
の印加手段が、交流高電圧電源と、その交流高電圧電源
からの交流高電圧出力を整流する整流回路とを含み、 前記イオン発生電極は前記交流高電圧電源の出力端子に
接続され、その出力端子から前記イオン発生電極へ向か
う経路から分岐して放電路が設けられ、 前記整流回路は前記放電路に対し、前記第二極性による
通電を許容する形で直列に接続されるものであり、前記
電荷中和手段は前記放電路の末端を開放状態とすること
により、前記イオン発生電極に蓄積される前記第二極性
の電荷を中和するものである請求項1ないし5のいずれ
か1項に記載のイオン発生装置。 - 【請求項10】 前記電荷中和手段は、前記放電路の末
端を接地状態と開放状態との間で切り替えるスイッチ機
構を有する請求項9記載のイオン発生装置。 - 【請求項11】 前記高電圧は、前記第一極性の電圧が
優位となる交流高電圧であり、 前記電荷中和手段は、前記第一極性側におけるピーク電
圧をVp1、第二極性側におけるピーク電圧をVp2と
したとき、Vp1とVp2とが互いに符号が逆であり、
かつ|Vp1|>|Vp2|となるように、前記交流高
電圧の波形を設定するものである請求項1ないし10の
いずれか1項に記載のイオン発生装置。 - 【請求項12】 前記イオン発生電極は前記交流高電圧
電源の出力端子に接続され、その出力端子から前記イオ
ン発生電極へ向かう経路から分岐して放電路が設けら
れ、 該放電路の末端が接地されるとともに、前記直流電源部
は、外部交流電源に着脱可能に接続するコネクタと、そ
のコネクタを介して入力される交流電圧を規定の電圧に
変換するとともに、一次側コイルと二次側コイルとが絶
縁分離された巻線型電源トランスと、その巻線型電源ト
ランスに接続された全波整流回路とを含むACアダプタ
を備えるものである請求項1ないし11のいずれか1項
に記載のイオン発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001230599A JP2003051366A (ja) | 2001-05-30 | 2001-07-30 | イオン発生装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001161938 | 2001-05-30 | ||
| JP2001-161938 | 2001-05-30 | ||
| JP2001230599A JP2003051366A (ja) | 2001-05-30 | 2001-07-30 | イオン発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003051366A true JP2003051366A (ja) | 2003-02-21 |
Family
ID=26615932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001230599A Pending JP2003051366A (ja) | 2001-05-30 | 2001-07-30 | イオン発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003051366A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100036118A1 (en) * | 2004-07-27 | 2010-02-11 | Arnold William D | Fused Ring Heterocycle Kinase Modulators |
| JP2012226988A (ja) * | 2011-04-20 | 2012-11-15 | Sharp Corp | イオン発生装置およびイオン発生方法 |
| JP2014017215A (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Shishido Seidenki Kk | イオン生成装置及びイオン生成量検出方法 |
| CN111009822A (zh) * | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 株式会社村田制作所 | 离子产生装置 |
| JP2021125330A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | 豊田合成株式会社 | Led駆動装置 |
| CN114243460A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-25 | 北京智米科技有限公司 | 适用于离子发生器的电荷消除结构、离子发生器和电器 |
| CN114421285A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-29 | 北京智米科技有限公司 | 离子发生器的维护方法和电荷消除电路以及离子发生器 |
| JP2022084513A (ja) * | 2020-11-26 | 2022-06-07 | 株式会社 リブレックス | イオン発生装置 |
-
2001
- 2001-07-30 JP JP2001230599A patent/JP2003051366A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100036118A1 (en) * | 2004-07-27 | 2010-02-11 | Arnold William D | Fused Ring Heterocycle Kinase Modulators |
| JP2012226988A (ja) * | 2011-04-20 | 2012-11-15 | Sharp Corp | イオン発生装置およびイオン発生方法 |
| JP2014017215A (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Shishido Seidenki Kk | イオン生成装置及びイオン生成量検出方法 |
| CN111009822A (zh) * | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 株式会社村田制作所 | 离子产生装置 |
| CN111009822B (zh) * | 2018-10-04 | 2021-08-27 | 株式会社村田制作所 | 离子产生装置 |
| JP2021125330A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | 豊田合成株式会社 | Led駆動装置 |
| JP7302495B2 (ja) | 2020-02-04 | 2023-07-04 | 豊田合成株式会社 | Led駆動装置 |
| JP2022084513A (ja) * | 2020-11-26 | 2022-06-07 | 株式会社 リブレックス | イオン発生装置 |
| JP7215764B2 (ja) | 2020-11-26 | 2023-01-31 | 株式会社 リブレックス | イオン発生装置 |
| CN114243460A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-25 | 北京智米科技有限公司 | 适用于离子发生器的电荷消除结构、离子发生器和电器 |
| CN114421285A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-29 | 北京智米科技有限公司 | 离子发生器的维护方法和电荷消除电路以及离子发生器 |
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| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040127 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040323 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040614 |