JP2005310505A

JP2005310505A - イオン発生装置

Info

Publication number: JP2005310505A
Application number: JP2004124784A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Sakai; 邦哲酒井; Shigeyuki Harada; 茂幸原田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】周辺温度の高低に拘らず安定したプラズマ放電を、大なる発生音を伴うことなく行わせることができるイオン発生装置を提供する。
【解決手段】昇圧トランス25を備える電圧発生回路２により電源電圧を昇圧して得られる駆動電圧をイオン発生素子１に印加し、プラスイオン及びマイナスイオンを発生させる構成において、昇圧トランス25の一次巻線26に放電電流を流すコンデンサＣ１に、感温抵抗Ｒ３及び固定抵抗Ｒ４を直列接続してなる分圧回路を並設し、感温抵抗Ｒ３と固定抵抗Ｒ４との間の分圧の作用により定まるコンデンサＣ１の充電量を、周辺温度が高い場合に大とし、周辺温度が低い場合に小として、コンデンサＣ１の放電に応じて一次巻線26に加わる入力電圧を増減させ、昇圧トランス25の二次巻線27の両端に取り出されるイオン発生素子１の駆動電圧を増減させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動電圧の印加に応じてプラスイオンとマイナスイオンとを発生可能に構成されたイオン発生装置に関する。

空間内に浮遊する微粒子、細菌等の浮遊物を除去し、清浄な空間を実現するための装置として、略同量のプラスイオンとマイナスイオンとを発生し、空間中に送出する構成としたイオン発生装置が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

このイオン発生装置は、誘電体を介して相対向する第１電極及び第２電極を有するイオン発生素子と、該イオン発生素子の第１，第２電極間に印加される駆動電圧を発生する電圧発生回路とを備えて構成されている。電圧発生回路が発生する駆動電圧は、電源からの供給電圧を数ｋＶにまで昇圧してなる高圧の交番電圧であり、この駆動電圧の印加によりイオン発生素子の第１，第２電極間にプラズマ放電を生ぜしめ、空気中に、プラスイオンであるＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_m（ｍは自然数）、及びマイナスイオンであるＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｎは自然数）を発生させる構成となっている。

このように発生されるプラスイオン及びマイナスイオンは、空気中の水蒸気をプラズマ放電によりイオン化することにより生成されるものであり、水素イオン（Ｈ⁺）又は酸素イオン（Ｏ₂ ^-）の周囲に複数の水分子が付随した形態、所謂、クラスターイオンの形態をなしている。空気中に放出されたこれらのイオンは、浮遊粒子又は浮遊細菌に凝集して相互に化学反応し、活性物質としての過酸化水素Ｈ₂Ｏ₂又は水酸基ラジカル・ＯＨとなり、浮遊粒子又は浮遊細菌から水素を抜き取る酸化反応を行い、浮遊粒子を不活性化し、また浮遊細菌を殺菌する。

なお前記電圧発生回路は、プラスイオン及びマイナスイオンと共に発生する有害なオゾンを抑制することを目的として、所定の周期毎に間欠的に駆動電圧を発生するように構成されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−４５６１１号公報特開２００３−１００４２０号公報

さて、以上の如き構成を有するイオン発生装置においては、第１，第２電極間にて生じるプラズマ放電の開始電圧が周辺温度の影響を受け、この周辺温度の上昇に伴って高くなる傾向にあるため、電圧発生回路を構成する昇圧用のトランスの二次側巻線の端子間に得られる駆動電圧の大きさは、使用環境下にて想定される最高温度においても安定した放電を行わせるべく設定している。

ところが、以上の如く駆動電圧を設定されたイオン発生装置を低温下にて動作させた場合、第１，第２電極間でのプラズマ放電に伴う発生音が大きくなり、特に、周辺温度の変化幅が大きい環境下にて使用される場合に、放電に伴う発生音を聴取した使用者に不快感を抱かせるという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、イオン発生素子の駆動電圧を発生する電圧発生回路の簡易な改良により、周辺温度の高低に拘らず安定したプラズマ放電を、大なる発生音を伴うことなく行わせることができるイオン発生装置を提供することを目的とする。

本発明に係るイオン発生装置は、イオンを発生するイオン発生素子と、昇圧トランスを備え、前記イオン発生素子に駆動電圧を印加する昇圧トランスを備える電圧発生回路を具備するイオン発生装置において、前記電圧発生回路は、前記昇圧トランスの一次側の入力電圧を周辺温度の高低に応じて増減させる増減手段を備えることを特徴とする。

本発明においては、電圧発生回路に備えられた増減手段により、周辺温度が高い場合には、昇圧トランスの一次側の入力電圧を増し、二次側に接続されたイオン発生素子の駆動電圧を大として、該イオン発生素子の電極間に安定したプラズマ放電を行わせ、また周辺温度が低い場合には、昇圧トランスの一次側の入力電圧を減じ、二次側に接続されたイオン発生素子の駆動電圧を小として、該イオン発生素子の電極間でのプラズマ放電に伴う発生音を低減する。

また本発明に係るイオン発生装置は、前記増減手段が、周辺温度に応じて抵抗値を変える感温抵抗であることを特徴とする。

本発明においては、電圧発生回路に備えられた感温抵抗が周辺温度に応じて抵抗値を変えることを利用して昇圧トランスの一次側の入力電圧を増減させる増減手段を簡素に構成する。

本発明に係るイオン発生装置においては、電圧発生回路の昇圧トランスの一次側の入力電圧を、周辺温度の高低に応じて増減させる増減手段を備えることにより、昇圧トランスの二次側に接続されるイオン発生素子の電極間に印加される駆動電圧を周辺温度の高低に応じて大小に変化させることができ、プラズマ放電の開始電圧が高い高温環境下では、大なる駆動電圧の印加により安定したプラズマ放電を行わせることができ、プラズマ放電の開始電圧が低い低温環境下では、小なる駆動電圧の印加によりプラズマ放電に伴う発生音を抑制して静粛な運転が可能となる。

また本発明に係るイオン発生装置においては、周辺温度の高低に応じて抵抗値を増減する感温抵抗を昇圧トランスの一次側に備える簡素な構成により、イオン発生素子に印加される駆動電圧を大小に変化させることができ、高温環境下での安定したプラズマ放電と、低温環境下での静粛な運転とを合わせて実現することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るイオン発生装置の構成を示す模式図である。本発明に係るイオン発生装置は、プラスイオン及びマイナスイオンを発生するイオン発生素子１と、該イオン発生素子１に印加する駆動電圧を発生する電圧発生回路２とを備えている。

イオン発生素子１は、誘電体10を介して対向する第１電極11及び第２電極12を備え、前記特許文献１、２に開示された公知の構成を有している。電圧発生回路２は、一次巻線26及び二次巻線27を有する昇圧トランス25を備えている。イオン発生素子１の第１，第２電極11，12は、二次巻線27の両端に設定された電圧発生回路２の出力端21，22に夫々接続されており、二次巻線27の誘導電圧として前記出力端21，22間に後述の如く発生する駆動電圧が第１，第２電極11，12間に印加されるようになしてある。

電圧発生回路２の一方の入力端23は、電源に接続され、また他方の入力端24は接地されており、これらの入力端23，24間に電源電圧Ｖccが印加されるようになしてある。なお、前記入力端23と電源との間に、例えば、搭載機器の制御部からの指令によりオンオフ制御されるＳＳＲ（ソリッドステートリレー）を介装し、必要時にのみ電源電圧Ｖccが印加される構成とすることも可能である。

電源に接続される電圧発生回路２の一方の入力端23は、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１の正極側に接続されており、該コンデンサＣ１の負極側は、電圧発生回路２の他方の入力端24に接続され、該入力端24を介して接地されている。また前記コンデンサＣ１の正極側は、昇圧トランス25の一次巻線26の一端に接続されており、該一次巻線26の他端は、サイリスタＳＣＲを介して前記入力端24に接続され、該入力端24を介して接地されている。
コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２及びダイオードＤ１は、サイリスタＳＣＲのゲート制御回路を構成している。

また電圧発生回路２の入力端23は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との間において、感温抵抗Ｒ３及び固定抵抗Ｒ４を直列に備える分圧回路により、また入力端23と抵抗Ｒ１において、抵抗Ｒ５、トランジスタＱ及びシャントレギュレータＩＣを備えるサイリスタ駆動回路により夫々入力端24に接続されている。なお感温抵抗Ｒ３は、周辺温度の高低に応じて抵抗値を変える性質を有する抵抗であり、ここでは、周辺温度の上昇に伴って抵抗値を大きくする特性を有する感温抵抗Ｒ３が用いられている。

シャントレギュレータＩＣのアノード側は、分圧回路を構成する感温抵抗Ｒ３と固定抵抗Ｒ４との間に接続されており、これらの抵抗Ｒ３，Ｒ４間に生じる分圧が印加されるようになしてある。またシャントレギュレータＩＣのカソード側は、抵抗Ｒ５を介して前記入力端23に接続されると共に、トランジスタＱのゲートに接続されている。更に、トランジスタＱのエミッタは、抵抗Ｒ６を介してサイリスタＳＣＲのゲート制御回路に接続されており、該トランジスタＱがオン動作した場合、抵抗Ｒ６を経てサイリスタＳＣＲのゲート制御回路に信号が与えられ、サイリスタＳＣＲがオン動作するようになしてある。

以上の如く構成された電圧発生回路２において、入力端23，24間に電源電圧Ｖccが印加された場合、抵抗Ｒ１を通して電流が流れてコンデンサＣ１が充電され、この充電に伴ってコンデンサＣ１の正極側の電圧が上昇する。なおこの間、サイリスタＳＣＲはオフ状態にあり、昇圧トランス25の一次巻線26に電流は流れず、イオン発生素子１に駆動電圧は印加されない。

コンデンサＣ１の正極側の電圧は、感温抵抗Ｒ３及び固定抵抗Ｒ４を備える分圧回路に印加されており、これらの抵抗Ｒ３，Ｒ４間に分圧が発生し、この分圧は、前述の如く、シャントレギュレータＩＣのアノード側に加わる。分圧回路に発生する分圧は、コンデンサＣ１の正極側電圧の上昇に伴って上昇し、この分圧が所定のレベルに達したときシャントレギュレータＩＣが動作し、該シャントレギュレータＩＣのカソード側からアノード側に抵抗Ｒ５を経て電流が流れ、これによりトランジスタＱのベースに電圧が印加され、該トランジスタＱがオン動作する。

トランジスタＱがオンした場合、前述の如く、抵抗Ｒ６を経てサイリスタＳＣＲのゲート制御回路に信号が与えられ、該サイリスタＳＣＲがオン動作し、昇圧トランス25の一次巻線26から入力端24への回路が導通される結果、コンデンサＣ１に充電された電荷が放電されて一次巻線26に電流が流れ、二次巻線27に高圧の誘導電圧が発生して、出力端21，22に接続されたイオン発生素子１の第１，第２電極11，12間に印加される。

イオン発生素子１は、前述の如く、誘電体10を介して対向する第１電極11及び第２電極12を備えており、疑似的には容量負荷と抵抗負荷であるため、昇圧トランス25の二次側回路は、等価的にはＬＣＲ振動回路であるから、イオン発生素子１には、一次側のコンデンサＣ１が蓄えられたエネルギを放出するまでの間、所定の周期にて振動しつつ減衰する駆動電圧が印加されることとなり、この電圧印加により第１，第２電極11，12間にプラズマ放電が生じ、第１電極11から第２電極12への正電圧の印加時にプラスイオンが発生し、同じく負電圧の印加時にマイナスイオンが発生する。

コンデンサＣ１の放電が完了すると、サイリスタＳＣＲは、アノード側への電圧供給の停止によりオフ動作し、一次巻線26から入力端24への回路が遮断される結果、コンデンサＣ１の充電が再開されて、前述した動作が３繰り返される。

図２は、イオン発生素子１に印加される電圧発生回路２の出力電圧の波形図である。前述した動作により発生される電圧発生回路２の出力電圧は、本図に示す如く、コンデンサＣ１の放電初期にピーク値Ｖｐを有し、時間の経過に伴って減衰する振動波形となる。ここでピーク値Ｖｐの大きさは、昇圧トランス25の一次巻線26の入力電圧に比例し、この入力電圧は、コンデンサＣ１の充電量に比例する。

一方、コンデンサＣ１への充電は、シャントレギュレータＩＣがオン動作するまでの間になされ、該シャントレギュレータＩＣのオン動作は、分圧回路において感温抵抗Ｒ３と固定抵抗Ｒ４との間に発生する分圧が所定レベルに達した時点においてなされる。前記分圧の大きさは、コンデンサＣ１の正極側の電圧に、Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）を乗じた値として求めることができ、本願発明のイオン発生装置においては、分圧回路を構成する一方の抵抗として、周辺温度の上昇に伴って抵抗値を大きくする特性を有する感温抵抗Ｒ３が用いてあることから、前記分圧は、周辺温度の上昇に伴って低くなる。

従って、この分圧の作用下にて生じるシャントレギュレータＩＣのオン動作のタイミングは、周辺温度が高い場合に遅く、周辺温度が低い場合に早くなり、コンデンサＣ１の充電量は、周辺温度が高い場合に大となり、周辺温度が低い場合に小となり、イオン発生素子１に印加される駆動電圧は、該イオン発生素子１及び電圧発生回路２を備えるイオン発生装置の使用環境下において、周辺温度の高低に応じて高低に変化する。

これにより、周辺温度が高い環境下においては、高いピークレベルを有する駆動電圧の印加により、第１，第２電極11，12間のプラズマ放電を確実に生ぜしめることができ、逆に周辺温度が低い環境下においては、低いピークレベルを有する駆動電圧の印加により、安定したプラズマ放電を確保しつつ放電音を低レベルに抑えることができる。即ち、本発明に係るイオン発生装置によれば、周辺温度の高低に拘らず安定したイオン発生を、大なる運転音を伴うことなく実現することが可能であり、このことを、電圧発生回路２の小改良により、温度センサ及び制御回路の追加による構成の複雑化を伴うことなく達成することができる。

図３は、電圧発生回路２における出力電圧の理論値と実験値との比較を示す図である。
図中に白丸により示す如く、周辺温度が25℃及び70℃である条件下にて得られた実験値は、図中に実線にて示す理論直線上に略一致しており、図１に示す如く構成された電圧発生回路２により、イオン発生素子１に印加される駆動電圧を周辺温度の高低に応じて高低に変化させ得ることが明らかである。

なお以上の実施の形態においては、プラスイオンとマイナスイオンとを発生するイオン発生装置について述べたが、本発明は、マイナスイオンの発生装置、オゾンの発生装置等の他のイオン発生装置においても同様に適用可能である。

また以上の実施の形態においては、昇圧トランス25の一次側の分圧回路に備えられた感温抵抗Ｒ３により増減手段を構成してあるが、例えば、周辺温度を検出する温度センサと該温度センサの検出温度の高低に応じて昇圧トランス25の一次側の入力電圧を増減する構成とする等、他の構成の増減手段を備えるようにしてもよい。

更に本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各部の構成を適宜に変更して実施し得ることは言うまでもない。

本発明に係るイオン発生装置の構成を示す模式図である。イオン発生素子に印加される電圧発生回路の出力電圧の波形図である。電圧発生回路における出力電圧の理論値と実験値との比較を示す図である。

符号の説明

１イオン発生素子
２電圧発生回路
25 昇圧トランス
26 一次巻線
27 二次巻線
Ｃ１コンデンサ
ＩＣシャントレギュレータ
Ｑトランジスタ
Ｒ３感温抵抗
Ｒ４固定抵抗
ＳＣＲサイリスタ

Claims

イオンを発生するイオン発生素子と、昇圧トランスを備え、前記イオン発生素子に駆動電圧を印加する昇圧トランスを備える電圧発生回路を具備するイオン発生装置において、前記電圧発生回路は、前記昇圧トランスの一次側の入力電圧を周辺温度の高低に応じて増減させる増減手段を備えることを特徴とするイオン発生装置。
前記増減手段は、周辺温度に応じて抵抗値を変える感温抵抗である請求項１記載のイオン発生装置。