JP2001085188A - イオン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、簡単な構成により、イオン移送の
ための送風手段により駆動回路を冷却すると共に、送風
手段の異常を検出して、コロナ放電による除電が確実に
行なわれるようにした、イオン発生装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 駆動回路１５からの駆動信号を圧電トラ
ンス１６により昇圧して、負荷電極１３からコロナ放電
させて、発生したイオンをイオン発生装置２０によって
移送するようにしたイオン発生装置であって、送風手段
からの送風を上記駆動回路に吹き付けて冷却するよう
に、イオン発生装置１０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コロナ放電により
静電気の除電を行なうイオン発生装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、このようなイオン発生装置は、負
荷電極に対して高電圧を印加することによりコロナ放電
を発生させるようにしており、例えば図８に示すように
構成されている。図８において、イオン発生装置１は、
静電気除電装置として構成されており、高圧電源として
の巻線型電磁トランス２と、針状のコロナ放電電極３
と、これらを接続する高圧ケーブル４とを含んでいる。
巻線型電磁トランス２は、商用電源から電圧が印加され
ることにより、例えば７０００乃至１４０００Ｖｐ−ｐ
（ピーク トウ ピーク）程度の高電圧を発生して、高
圧ケーブル４を介してコロナ放電電極３に供給する。

【０００３】このような構成のイオン発生装置１によれ
ば、図９に示すように、巻線型電磁トランス２から高電
圧がコロナ放電電極３に供給されると共に、対向電極５
が接地されることにより、コロナ放電電極３にコロナ放
電が発生して、空気イオンが生成される。そして、この
空気イオンによって、帯電物体６の静電気による電荷が
中和され、除電が行なわれることになる。

【０００４】しかしながら、このようなイオン発生装置
１においては、高圧電源として巻線型電磁トランス２を
使用していることから、上述のような例えば７０００乃
至１４０００Ｖｐ−ｐ程度の高電圧を発生させるために
は、巻線型電磁トランス２が大型になり、その重量が非
常に重くなってしまう。このため、巻線型電磁トランス
２そしてイオン発生装置１が大型で且つ重量物となり、
取扱いが容易ではなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これに対して、上記の
問題を解決し得る高圧電源として、圧電トランスが注目
されて、導入されつつあり、例えば冷陰極管インバータ
等では既に実用化されている。このような圧電トランス
を使用したイオン発生装置７は、例えば図１０に示すよ
うに構成されている。図１０において、イオン発生装置
７は、直流電源７ａ，発振器７ｂ，増幅部７ｃ，駆動部
７ｄ，圧電トランス７ｅと、検出部７ｆ及び制御部７ｇ
と、から構成されている。発振器７ｂは、直流電源７ａ
から給電されることにより、所定周波数の信号を生成
し、この信号は、増幅部７ｃにより増幅された後、駆動
部７ｃにより電流増幅されることにより、駆動信号が生
成され、負荷電極であるコロナ放電電極３に印加され
る。

【０００６】また、検出部７ｆは、圧電トランス７ｅの
一次側または二次側の電圧及び電流を検出し、制御部７
ｇは、検出部７ｆで検出された圧電トランス７ｅの電圧
及び電流に基づいて、発振器７ｂを制御する。これによ
り、発振器７ｂは、圧電トランス７ｅに合致した単一ま
たは掃引周波数の信号を生成し、圧電トランス７ｅは、
駆動部７ｃからの駆動信号を例えば１００乃至２００倍
に昇圧する。かくして、負荷電極であるコロナ放電電極
３に所望の高周波高電圧が印加されることになる。

【０００７】ところで、このようなイオン発生装置７に
おいては、圧電トランス７ｅを駆動するための駆動部７
ｄ等の駆動回路におけるアンプが動作時に発熱する。し
かしながら、従来のイオン発生装置７においては、特に
発熱対策を施しておらず、場合によっては駆動回路が熱
暴走して故障することもあった。

【０００８】さらに、このようなイオン発生装置７にお
いては、コロナ放電電極３のコロナ放電により発生した
イオンを、帯電物体６に向かって移送するために、図１
１または図１２に示すように、送風手段８または９が設
けられている。図１１において、送風手段８は、ファン
として構成されており、環状に配設されたコロナ放電電
極３及び対向電極５に対して、その中心の周りに回動す
るように配設されている。これにより、送風手段８が作
動することにより、コロナ放電電極３及び対向電極５の
間のコロナ放電により発生するイオンが、送風手段８に
よる気流によって移送されるようになっている。

【０００９】また、図１２において、送風手段９は、エ
アノズルとして構成されており、エアノズル内に圧縮空
気が導入されることにより、ノズル先端のイオン吹き出
し口９ａから空気が噴射されると共に、ノズル内に配設
されたコロナ放電電極３と対向電極５との間のコロナ放
電により発生するイオンが、空気と共にイオン吹き出し
口９ａから噴射され、帯電物体６に向かって移送される
ようになっている。

【００１０】ここで、このような送風手段８または９を
備えたイオン発生装置７においては、何らかの異常が発
生して、送風手段８，９が停止した場合、イオンの移送
も停止することになり、帯電物体６の除電ができなくな
ってしまう。しかしながら、従来のイオン発生装置７に
おいては、送風手段８，９の停止に対する検出機能がな
いことから、送風手段８，９の停止に気付かずに、その
ままイオン発生装置７を動作させて、実際には帯電物体
６の除電ができないことがあった。

【００１１】本発明は、以上の点に鑑み、駆動回路の加
熱を防止して、コロナ放電による除電が確実に行なわれ
るようにした、イオン発生装置を提供することを目的と
している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
発明によれば、駆動回路からの駆動信号を圧電トランス
により昇圧して、負荷電極からコロナ放電させて、発生
したイオンを送風手段によって移送するようにしたイオ
ン発生装置であって、送風手段からの送風の一部を上記
駆動回路に導いて冷却する構成とした、イオン発生装置
により、達成される。

【００１３】請求項１の構成によれば、イオンの移送の
ための送風手段を利用して、送風手段からの送風により
圧電トランスのため駆動回路を冷却するようにしたか
ら、駆動回路の動作時に発生する熱が効果的に放熱され
ることになり、駆動回路が確実に冷却されることにな
る。従って、駆動回路が動作時の発熱によって熱暴走す
るようなことがなく、常に確実にコロナ放電が行なわれ
る。

【００１４】ここで、駆動回路の冷却のための送風手段
は、負荷電極のコロナ放電により発生するイオンを移送
するための送風手段を利用していることから、従来のイ
オン発生装置に対して送風手段から駆動回路までの通気
路を設けるだけの構成によって、駆動回路が冷却され
る。

【００１５】請求項２の構成によれば、上記駆動回路に
温度検出手段を備えており、温度検出手段が異常な温度
上昇を検出するようになっている。つまり、送風手段に
何らかの異常が発生して、送風手段が停止すると、駆動
回路の冷却が中断して、駆動回路の温度が上昇する。し
たがって、この駆動回路の温度上昇を温度検出手段によ
って検出すれば、送風手段の異常発生が発見できる。

【００１６】請求項３の構成によれば、上記駆動回路に
停止手段を備えており、温度検出手段が異常な温度上昇
を検出したとき、停止手段が駆動回路を停止させる構成
とした場合には、送風手段の異常発生時には、停止手段
により駆動回路が停止されるので、負荷電極のコロナ放
電が中断されることになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図７を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００１８】図１は、本発明によるイオン発生装置の一
実施形態の構成を示している。図１において、イオン発
生装置１０は、静電気除電装置として構成されており、
直流電源１１と、高圧電源ユニット１２と、針状のコロ
ナ放電電極１３とを含んでいる。

【００１９】上記直流電源１１は、所定電圧の直流電流
を供給するものである。また、上記高圧電源ユニット１
２は、図２に示すように、増幅部１４，駆動部１５，圧
電トランス１６と、負荷電極であるコロナ放電電極１３
の−側に接続された帰還抵抗１７と、さらに増幅部１４
と駆動部１５との間に接続された温度検出手段及び停止
手段としてのサーモスタット１８とを有している。

【００２０】上記増幅部１４は、例えばトランジスタか
ら構成されており、帰還部１７からの信号を電圧増幅し
て例えば１０乃至５０Ｖｐ−ｐ（ピーク トウ ピー
ク）に増幅する。上記駆動部１５は、例えばトランジス
タから構成されており、増幅部１４からの信号を電流増
幅して、圧電トランス１６に入力する。

【００２１】上記圧電トランス１６は、外部から振動や
衝撃を加えて、歪みを起こさせることにより電圧を発生
する特性を有する圧電材料を使用して構成された例えば
圧電セラミックストランスが用いられる。この場合、圧
電材料としては、例えばＰｂＺｒ_x Ｔｉ_y ０ ₃等が使用
されている。この圧電トランス１６は、入力部に固有共
振周波数を持つ電圧を印加すると、長さ方向に機械的な
振動を発生し、圧電効果によって出力部に高電圧を出力
できる構成になっている、つまり、従来の電磁トランス
よりも高い電圧を出力することができる。このため、圧
電トランス１６は、その特性により入力信号を例えば１
００乃至２００倍に増幅する。これにより、圧電トラン
ス１６は、駆動部１５からの１０乃至５０Ｖｐ−ｐの駆
動信号により、例えば３０００乃至７０００Ｖｐ−ｐの
高電圧を出力する。

【００２２】上記帰還抵抗１７は、一側が負荷電極であ
るコロナ放電電極１３の−側に接続されており、他側が
増幅部１４の入力側に接続されている。これにより、コ
ロナ放電電極１３の−側から帰還抵抗１７を介して増幅
部１４にフィードバックするフィードバックループが構
成されることになる。このフィードバックループは、圧
電トランス１６とコロナ放電電極１３の合成によって決
まる自己発振周波数の駆動信号をフィードバックするこ
とによって、所謂自励発振回路が構成されている。つま
り、圧電トランス１６と放電電極１３とを帰還抵抗１７
で戻す構成により、圧電トランス１６の自励発振手段を
形成している。

【００２３】上記サーモスタット１８は、温度を検出し
て、温度が所定温度以上になったとき、内蔵されたスイ
ッチをオフさせるように構成されている。これにより、
圧電トランス１６のための駆動回路、即ち駆動部１５等
の温度が所定温度、例えば摂氏９０度以上になったと
き、スイッチをオフして、増幅部１４から駆動部１５へ
の入力信号を遮断するようになっている。

【００２４】図３及び図４は、上記イオン発生装置１０
に送風手段を組み込んだ形式のイオン発生装置の第一の
構成例を示している。図３及び図４において、イオン発
生装置２０は、図１２に示したノズル型の送風手段と同
様にエアノズルとして構成される、送風手段２３が組み
込まれている。

【００２５】具体的には、イオン発生装置は、図２で説
明した高圧電源ユニット１２を内蔵した箱状等の安定し
た形状の本体２８と、この本体２８の上部に一体に設け
られた筒状部２４を有する送風手段２３とを備えてい
る。筒状部２４には、外部の図示しない供給手段から圧
縮空気が導入される圧縮空気入口２１を有している。筒
状部２４の内部には、図４に示されているように空気通
路２５が長さ方向に延びており、筒状部２４の他端側で
徐々に縮径された開口形状の先端に設けたイオン吹き出
し口２２に連続している。この先端付近で、筒状部２４
の内部に収容され、ノズル状に先端を細く形成したコロ
ナ放電電極１３の周囲を囲むように対向電極１９が設け
られており、この対向電極１９は、筒状部２４の上記開
口がそのままアース接続されることにより構成されてい
る。

【００２６】そして、上記空気通路を通った圧縮空気
は、イオン吹き出し口２２から噴射されるようになって
いる。さらに、イオン発生装置２０は、筒状部２４内
で、上記空気通路２５の途中に分岐部２７を形成して、
第２の空気通路２６を形成し、この第２の空気通路２６
は、高圧電源ユニット１２の駆動回路としての駆動部１
５付近に導かれており、駆動部１５に上記分岐した圧縮
空気を吹きつけるようになっている。

【００２７】本実施形態によるイオン発生装置１０は、
以上のように構成されており、最初に高圧電源ユニット
１２の電源がオンされると、これが圧電トランス１６を
起動するためのトリガーとして機能し、圧電トランス１
６を構成する圧電材料の共振周波数に対応した駆動信号
が入力されて最初の動作が励振される。そして、圧電ト
ランス１６と負荷電極であるコロナ放電電極１３の合成
によって決まる共振周波数の信号が、帰還抵抗１７を介
して増幅部１４に入力される。この信号が、増幅部１４
により増幅され、さらに駆動部１５によって電流増幅さ
れて圧電トランス１６に入力されて、高周波高電圧がコ
ロナ放電電極１３に印加され、その後は前記フィードバ
ックループによりこの共振周波数の発振が持続すること
になる。これにより、コロナ放電電極１３にコロナ放電
が発生して、空気イオンが発生し、この空気イオンがイ
オン発生装置２０によってイオン吹き出し口２２から除
電すべき帯電物体（図示せず）に向かって噴射されるこ
とにより、帯電物体の電荷を中和し、帯電物体の除電が
行なわれることになる。

【００２８】この場合、イオン発生装置２０の圧縮空気
入口２１から導入された空気流の一部が、駆動部１５に
吹き付けられることから、駆動部１５が冷却されること
になり、動作中に発熱による温度上昇によって、駆動部
１５が熱暴走することが防止される。

【００２９】ここで、イオン発生装置２０に何らかの異
常が発生して、イオン発生装置２０が停止すると、イオ
ン発生装置２０からの空気流が停止するので、コロナ放
電電極１３で発生したイオンが移送されなくなるが、駆
動部１５の冷却も停止することになって、駆動部１５の
温度が急激に上昇する。この温度上昇をサーモスタット
１８が検出して、内蔵スイッチをオフすることにより、
駆動部１５には増幅部１４からの信号が入力されなくな
り、圧電トランス１６の駆動が中断され、コロナ放電電
極１３のコロナ放電が中断する。従って、イオン発生装
置２０に何らかの異常が発生した場合には、駆動部１５
の温度上昇をサーモスタット１８が検出することによ
り、圧電トランス１６の駆動そしてコロナ放電電極１３
のコロナ放電が中断されることになる。

【００３０】図５は、本実施形態のイオン発生装置の回
路構成例を示している。図５において、イオン発生装置
３０は、直流電源３１，増幅部３２，駆動部３３，圧電
トランス３４，負荷電極（コロナ放電電極）３５及び帰
還抵抗３６と、サーモスタット３７と、を含んでいる。
増幅部３２は、アンプ３２ａから構成されており、帰還
抵抗３６の＋側が入力端子に接続されることにより、負
荷電極３５の−側の共振周波数がフィードバックされて
いる。これにより、増幅部３２にて、アンプ３２ａが入
力された共振周波数を増幅して、駆動部３３に出力す
る。駆動部３３は、アンプ３３ａから構成されており、
増幅部３２が入力端子に接続されることにより、増幅部
３２のアンプ３２ａで増幅された信号が入力されてい
る。これにより、駆動部３３にて、上記信号の電流増幅
が行なわれ、圧電トランス３４に出力されるようになっ
ている。

【００３１】このような構成のイオン発生装置３０によ
れば、図１及び図２に示したイオン発生装置１０と同様
に、圧電トランス３４及び負荷電極３５の合成により決
まる共振周波数が、帰還抵抗３６によりフィードバック
されることにより、そのときの環境特性に適合した共振
周波数に対応した周波数の駆動信号が生成されることに
なる。ここで、送風手段（図示せず）が停止した場合、
サーモスタット３７が駆動部３３の温度上昇を検出し
て、内蔵スイッチ３７ａをオフにする。これにより、駆
動部３３は、アンプ３３ａへの給電が中断することにな
り、駆動部３３から駆動信号が出力されず、圧電トラン
ス３４の駆動が中断し、負荷電極３５のコロナ放電も中
断する。

【００３２】図６及び図７は、上記イオン発生装置１０
に送風手段を組み込んだ形式のイオン発生装置の第二の
構成例を示している。図６及び図７において、イオン発
生装置４０は、ほぼ直方体状の筐体もしくはケース４４
を備えており、このケース４４内に上述した図２の高圧
電源ユニット１２を内蔵し、送風手段４７を内蔵してい
る。この場合，図３及び図４のイオン発生装置２０と比
べると、圧縮空気の供給源を必要としない利点がある。

【００３３】具体的には、上記送風手段４７は、ケース
４４の裏側に形成した開口部でなるファン吸い込み口４
５と、ケース４４内に内蔵されたイオン移送用のファン
４２と、ケース４４の表側に配置したイオン吐き出し口
４６とを有している。そして、上記ファン４２は、ケー
ス４４内に収容され、環状に配設されたコロナ放電電極
１３及びリング状の対向電極４１に対して、その中心の
周りに回動するように設けられており、さらに、ファン
４２を保護するためのガードネット４３が、上記イオン
吐き出し口４６の外側を覆うように設けられている。

【００３４】さらに、イオン発生装置４０は、ファン４
２により発生する空気流の一部を、ケース４４の内部で
分岐して空気分岐流４８を形成し、高圧電源ユニット１
２の駆動回路としての駆動部１５付近に導いて、駆動回
路に吹きつけるようになっている。

【００３５】このような構成のイオン発生装置４０によ
れば、図３及び図４に示したノズル型のイオン発生装置
２０と同様に、イオン発生装置４０による空気流の一部
が、駆動部１５に吹き付けられることから、駆動部１５
が冷却されることになり、動作中に発熱による温度上昇
によって、駆動部１５が熱暴走することが防止される。

【００３６】ここで、イオン発生装置４０に何らかの異
常が発生して、イオン発生装置４０が停止すると、イオ
ン発生装置４０からの空気流が停止するので、駆動部１
５の冷却が停止して、駆動部１５の温度が急激に上昇す
る。この温度上昇をサーモスタット１８が検出して、内
蔵スイッチ１８（図示せず）をオフすることにより、駆
動部１５には増幅部１４からの信号が入力されなくな
り、圧電トランス１６の駆動が中断され、コロナ放電電
極１３のコロナ放電が中断する。従って、イオン発生装
置４０に何らかの異常が発生した場合には、駆動部１５
の温度上昇をサーモスタット１８が検出することによ
り、圧電トランス１６の駆動そしてコロナ放電電極１３
のコロナ放電が中断されることになる。

【００３７】上述した実施形態においては、温度検出手
段及び停止手段としてのサーモスタット１８は、温度上
昇時に、増幅部１４から駆動部１５への信号を遮断し、
またサーモスタット３７は、温度上昇時に、駆動部３３
への電源ラインを遮断するように構成されているが、駆
動部１５，３３を停止して、圧電トランス１６，３４の
駆動を中断するものであれば、他の任意の構成、例えば
温度検出手段と停止手段を別々に設けた組み合わせとし
て、例えば、温度センサとスイッチング素子等の組合せ
も可能である。また、本発明の構成は、図１０で説明し
た従来の回路でも可能である。また、上述した実施形態
においては、イオン発生装置１０は、静電気除電装置と
して構成されているが、他の用途、例えば空気清浄器等
にも適用することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、駆
動回路の加熱を防止して、コロナ放電による除電が確実
に行なわれるようにした、イオン発生装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるイオン発生装置の一実施形態の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１のイオン発生装置における高圧電源ユニッ
トの構成を示すブロック図である。

【図３】図１のイオン発生装置における送風手段の第一
の構成例を示す概略斜視図である。

【図４】図３の送風手段の概略断面図である。

【図５】図１のイオン発生装置の具体的な回路構成を示
す回路図である。

【図６】図１のイオン発生装置における送風手段の第二
の構成例を示す概略斜視図である。

【図７】図６の送風手段の概略断面図である。

【図８】従来のイオン発生装置の一例の構成を示すブロ
ック図である。

【図９】図８のイオン発生装置の除電動作を示す説明図
である。

【図１０】従来の圧電トランスを使用したイオン発生装
置の一例の構成を示すブロック図である。

【図１１】図１０のイオン発生装置で使用されるイオン
移送用のファン型送風装置の構成例を示す概略斜視図で
ある。

【図１２】図１１のイオン発生装置で使用されるイオン
移送用のノズル型送風装置の構成例を示す概略斜視図で
ある。

【符号の説明】

１０，３０・・・イオン発生装置、１１，３１・・・直
流電源、１２・・・高圧電源ユニット、１３・・・針状
のコロナ放電電極（負荷電極）、１４，３２・・・増幅
部、１５，３３・・・駆動部、１６，３４・・・圧電ト
ランス、１７，３６・・・帰還抵抗、１８，３７・・・
サーモスタット、２０，４０・・・送風手段、３５・・
・負荷電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野寺 義則 宮城県登米郡中田町宝江新井田字加賀野境 30番地 ソニー・プレシジョン・マグネ株 式会社内 Ｆターム(参考） 5G067 AA70 DA01 DA18 DA21 DA22 5H730 AA20 AS00 BB21 BB52 BB61 FD31 FD61 XX04 XX19 XX24 XX38 XX42

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動回路からの駆動信号を圧電トランス
   により昇圧して、負荷電極からコロナ放電させて、発生
   したイオンを送風手段によって移送するようにしたイオ
   ン発生装置であって、 送風手段からの送風の一部を上記駆動回路に導いて冷却
   する構成としたことを特徴とするイオン発生装置。
2. 【請求項２】 上記駆動回路に温度検出手段を備えてお
   り、この温度検出手段が異常な温度上昇を検出すること
   により、上記送風手段の異常を検出する構成としたこと
   を特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 【請求項３】 上記駆動回路に停止手段を備えており、
   上記温度検出手段が異常な温度上昇を検出したとき、停
   止手段が駆動回路を停止させる構成としたことを特徴と
   する請求項２に記載のイオン発生装置。
4. 【請求項４】 上記温度検出手段及び停止手段が、駆動
   回路に組み込まれたサーモスタットであることを特徴と
   する請求項３に記載のイオン発生装置。