JP2006092866A - Ion generator and electric apparatus equipped with same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオン発生装置に関し、更にこのイオン発生装置を搭載した電気機器に関する。尚、上記の電気機器に該当する例としては、主に閉空間(家屋内、ビル内の一室、病院の病室や手術室、社内、飛行機内、船内、倉庫内、冷蔵庫の庫内)で使用される空気調和器、除湿器、加湿器、空気清浄機、冷蔵庫、ファンヒータ、電子レンジ、洗濯乾燥機、掃除機、殺菌装置など、を挙げることができる。 The present invention relates to an ion generator, and further relates to an electrical apparatus equipped with the ion generator. In addition, as an example applicable to the above-mentioned electrical equipment, it is mainly in a closed space (inside a house, one room in a building, a hospital room or operating room, in-house, in an airplane, in a ship, in a warehouse, in a refrigerator). Examples include air conditioners, dehumidifiers, humidifiers, air purifiers, refrigerators, fan heaters, microwave ovens, washing / drying machines, vacuum cleaners, and sterilizers.
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。これらの多くが、筐体内に吸気された空気が、筐体内に設けられたファンが回転することにより、放電によってイオンが発生するイオン発生部を通過し、これによりイオン発生部で発生したイオンが混入されて筐体外に吐出される構成である(特許文献1参照)。 Conventionally, ion generators have been used to purify, sterilize, or deodorize indoor or automobile air. In many of these cases, the air sucked into the casing passes through the ion generating section where ions are generated by the discharge when the fan provided in the casing rotates, and the ions generated in the ion generating section thereby It is the structure mixed and discharged out of a housing | casing (refer patent document 1).
このような従来のイオン発生装置の問題点として、空気の汚れた環境で長時間使用されると、放電面に汚染物質が付着し、放電が弱まってイオン放出量が低下するという課題を有していた。 As a problem of such a conventional ion generator, there is a problem that, when used for a long time in an air-dirty environment, contaminants adhere to the discharge surface, the discharge is weakened, and the ion emission amount is reduced. It was.
この問題を解決するため、従来より清掃部材などの機械的手段によって放電面の清掃を行う放電器や帯電装置等が開示・提案されている(特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2のような構成のイオン発生装置は、部品点数が増加し、装置自体が大型化するという問題点があった。
However, the ion generator configured as in
本発明は、上記の問題点に鑑み、装置規模の拡大を招くことなく、放電面の汚染を防止することが可能なイオン発生装置及びこれを備えた電気機器を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the ion generator which can prevent the contamination of a discharge surface, and an electric equipment provided with the same, without causing the expansion of an apparatus scale in view of said problem.
上記目的を達成すべく、本発明のイオン発生装置は、吸入される空気に対して高電圧を印加してイオン化を行うとともに、該生成したイオンを放出するイオン発生装置において、1次側に印加される電圧を変圧して2次側に出力する変圧器と、前記変圧器の1次側巻線の両端に直流電圧を印加する直流電源と、オン・オフの切り換えを行うことで前記変圧器の1次側巻線の両端に前記直流電圧が印加されるか印加されないかの切り換えが行われるスイッチング素子と、前記変圧器の2次側から出力される電気信号を整流する整流回路と、前記整流回路から出力される整流された電気信号が印加される1対の電極と、前記1対の電極に印加される前記整流された電気信号の電圧値の大きさを変化させる制御部と、を備え、前記制御部が、前記スイッチング素子のオン・オフの切り換え制御を行うことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an ion generator of the present invention performs ionization by applying a high voltage to inhaled air and applies it to the primary side in an ion generator that discharges the generated ions. A transformer for transforming a voltage to be output to the secondary side, a DC power source for applying a DC voltage to both ends of the primary side winding of the transformer, and switching the on / off A switching element for switching whether or not the DC voltage is applied to both ends of the primary side winding, a rectifying circuit for rectifying an electric signal output from the secondary side of the transformer, A pair of electrodes to which a rectified electrical signal output from the rectifier circuit is applied; and a control unit that changes a voltage value of the rectified electrical signal applied to the pair of electrodes. And the control unit And performing switching control on and off of the switching element.
このように構成されることで、イオン発生装置が備える前記電極間に印加される電圧の値及び電圧が印加されるタイミングが、前記スイッチング素子のオン・オフの切り換えによって制御される。 With this configuration, the value of the voltage applied between the electrodes included in the ion generator and the timing at which the voltage is applied are controlled by switching on and off the switching element.
このとき、前記イオン発生装置が、該イオン発生装置内に吸入される空気を拡散するためのファンを備えるとともに、該ファンの回転速度が前記制御部によって制御されるものとしても構わない。 At this time, the ion generator may include a fan for diffusing the air sucked into the ion generator, and the rotational speed of the fan may be controlled by the control unit.
又、前記イオン発生装置が、2値の電圧信号からなるパルス信号を生成するとともに、該生成したパルス信号を前記スイッチング素子に与えることで前記スイッチング素子のオン・オフ切り換えを行うパルス発生器を備え、前記制御部が、前記パルス発生器が発生するパルス信号のパルス幅と、パルス発生のタイミングとを変化させることで前記スイッチング素子のオン・オフの切り換え制御を行うものとしても構わない。 In addition, the ion generator includes a pulse generator that generates a pulse signal composed of a binary voltage signal and switches the switching element on and off by supplying the generated pulse signal to the switching element. The control unit may perform on / off switching control of the switching element by changing a pulse width of a pulse signal generated by the pulse generator and a pulse generation timing.
又、前記制御部が前記スイッチング素子に対して行う制御動作内容が、前記スイッチング素子を所定の時間T1の間オン状態に保ち、その後、前記スイッチング素子を所定の時間T2の間オフ状態に保ち、その後、再び前記スイッチング素子を前記T1の間オン状態に保つという制御を繰り返す第1の制御動作と、前記スイッチング素子を前記T1とは異なる所定の時間T3の間オン状態に保ち、その後、前記スイッチング素子を前記T2とは異なる所定の時間T4の間オフ状態に保ち、その後、再び前記スイッチング素子を前記T3の間オン状態に保つという制御を繰り返す第2の制御動作と、のいずれか一方の制御動作を選択する内容であるものとしても構わない。 The control operation performed by the control unit on the switching element is to keep the switching element on for a predetermined time T1, and then keep the switching element off for a predetermined time T2. After that, a first control operation that repeats the control of keeping the switching element in the ON state for the T1 again, and keeping the switching element in the ON state for a predetermined time T3 different from the T1, and then switching the switching element. One of the second control operations in which the element is kept off for a predetermined time T4 different from T2 and then the switching element is kept on again for the time T3. It may be the content for selecting an action.
このように構成されるとき、制御部は予め設定された2つの制御動作のいずれか一方を選択して動作すればよく、制御内容が簡素化される。 When configured in this manner, the control unit only needs to operate by selecting one of two preset control operations, and the control content is simplified.
又、前記イオン発生装置が、前記制御部が行う制御内容を使用者が指示する操作部を備え、使用者が、前記操作部を操作することで、前記第1の制御動作と前記第2の制御動作との一方を前記制御部に指示する構成としても構わない。 In addition, the ion generation device includes an operation unit for a user to instruct the control content performed by the control unit, and the user operates the operation unit, whereby the first control operation and the second control operation are performed. One of the control operations may be instructed to the control unit.
又、前記制御部が前記スイッチング素子に対して行う制御動作内容が、前記第1の制御動作と、前記第2の制御動作との間で、所定の時間が経過した場合に自動的に切り換えられる構成としても構わない。 In addition, the control operation content performed by the control unit on the switching element is automatically switched between the first control operation and the second control operation when a predetermined time has elapsed. It does not matter as a configuration.
即ち、前記制御部が前記第2の制御動作を行っている時間が所定時間経過すると、制御部の制御内容が自動的に前記第1の制御動作に切り換えられるものとしても構わないし、逆に、前記制御部が前記第1の制御動作を行っている時間が所定時間経過すると、制御部の制御内容が自動的に前記第2の制御動作に切り換えられるものとしても構わない。 That is, when the control unit performs the second control operation for a predetermined time, the control content of the control unit may be automatically switched to the first control operation. The control content of the control unit may be automatically switched to the second control operation when a predetermined time elapses during which the control unit performs the first control operation.
又、前記パルス発生器が前記スイッチング素子に与えるパルス信号と同一のパルス信号が与えられる演算部を備え、前記演算部が、前記パルス発生器から与えられるパルス信号のパルス数をカウントすることで前記所定の時間が経過したことを認識するとともに、前記制御部に対して制御動作内容の切り換え指示を与える構成としても構わない。このとき、前記制御部と、前記パルス発生器と、前記演算部とが同一のマイコン上に構成されるものとしても構わない。このように構成されることで、イオン発生装置の装置サイズを縮小化することができる。 The pulse generator includes a calculation unit to which the same pulse signal as the pulse signal supplied to the switching element is provided, and the calculation unit counts the number of pulses of the pulse signal supplied from the pulse generator. A configuration may be adopted in which it is recognized that a predetermined time has elapsed and a control operation content switching instruction is given to the control unit. At this time, the control unit, the pulse generator, and the calculation unit may be configured on the same microcomputer. With this configuration, the device size of the ion generator can be reduced.
又、このとき、前記演算部が、パルス発生器からのパルス信号のうち、電圧値の高い状態の回数をカウントするものとしても構わないし、電圧値の低い状態の回数をカウントするものとしても構わない。 Further, at this time, the arithmetic unit may count the number of times that the voltage value is high in the pulse signal from the pulse generator, or may count the number of times that the voltage value is low. Absent.
更に、前記演算部が、予め内部にイオン発生装置の運転時間を検知することができるタイマーを備えており、当該タイマーが所定の時間を計測した時に制御部に対して制御動作を切り換えるための制御信号を与える構成としても構わない。 Further, the arithmetic unit is provided with a timer that can detect the operation time of the ion generator inside in advance, and a control for switching the control operation to the control unit when the timer measures a predetermined time. A configuration for providing a signal may be used.
又、前記T3の値が前記T1の値より大きい値であるものとしても構わない。このように設定することで、制御部が前記第2の制御動作を行っている間に前記高電圧発生回路で発生する電圧値が、制御部が前記第1の制御動作を行っている間に前記高電圧発生回路で発生する電圧値よりも大きくすることができる。従って、制御部が前記第1の制御動作を行っている状態を通常の運転状態とすれば、制御部が前記第2の制御動作を行っている間は、通常の運転状態よりも高い電圧が電極間に引加されて、これによって通常の運転状態よりも強いコロナ放電を発生させることができ、この強いコロナ放電によって放電面に付着した汚染物質を除去することができる。 Further, the value of T3 may be larger than the value of T1. By setting in this way, the voltage value generated in the high voltage generation circuit while the control unit is performing the second control operation is reduced while the control unit is performing the first control operation. The voltage value generated by the high voltage generation circuit can be made larger. Accordingly, if the state in which the control unit is performing the first control operation is the normal operation state, a voltage higher than that in the normal operation state is applied while the control unit is performing the second control operation. By being applied between the electrodes, a corona discharge stronger than that in a normal operation state can be generated, and contaminants attached to the discharge surface can be removed by this strong corona discharge.
更にこのとき、前記T4の値が前記T2の値より小さい値であるものとしても構わない。このように設定することで、制御部が前記第2の制御動作を行っている間に前記高電圧発生回路が高電圧を発生する頻度を、制御部が前記第1の制御動作を行っている間に前記高電圧発生回路が高電圧を発生する頻度よりも大きくすることができる。従って、制御部が前記第2の制御動作を行っている間は、通常の運転状態よりも一定時間内の放電回数を増加させることができ、これによって放電面に付着した汚染物質を除去する効果を更に高めることができる。 Further, at this time, the value of T4 may be smaller than the value of T2. By setting in this way, the frequency at which the high voltage generation circuit generates a high voltage while the control unit is performing the second control operation, and the control unit is performing the first control operation. In the meantime, the frequency of the high voltage generation circuit generating a high voltage can be increased. Therefore, while the control unit is performing the second control operation, the number of discharges within a predetermined time can be increased as compared with the normal operation state, thereby removing the contaminants attached to the discharge surface. Can be further increased.
又、このとき、制御部が前記第1の制御動作を行う時間と、前記第2の制御動作を行う時間とを予め設定しておき、制御部が自動的に前記第1の制御動作と前記第2の制御動作との切り換えを行う構成としても構わない。このようにすることで、イオンを発生させる通常の運転を一定時間行うと、自動的に放電面に付着した汚染物質を除去するクリーニング運転に切り替わるとともに、所定の時間クリーニング運転を行うと再び自動的に通常の運転に切り換えられるため、使用者がクリーニング運転の指示を行わなくても放電効率の高い状態を保つことができる。又、制御部の制御動作を切り換えるタイミングを予め使用者が設定できる構成にしておくことで、イオン発生装置の使用状況に合わせた柔軟な制御が可能となる。 Further, at this time, a time for the control unit to perform the first control operation and a time for the second control operation to be set in advance, and the control unit automatically performs the first control operation and the A configuration for switching to the second control operation may be employed. In this way, when a normal operation for generating ions is performed for a certain period of time, it automatically switches to a cleaning operation for removing contaminants adhering to the discharge surface, and automatically again when a cleaning operation is performed for a predetermined time. Therefore, it is possible to maintain a high discharge efficiency state even if the user does not instruct the cleaning operation. In addition, by adopting a configuration in which the user can set in advance the timing for switching the control operation of the control unit, it is possible to perform flexible control in accordance with the usage state of the ion generator.
又、前記制御部が行う制御動作内容が、該イオン発生装置の駆動直後から所定の時間が経過するまでは前記第2の制御動作が選択され、前記所定の時間経過後に、自動的に前記第1の制御動作に切り換えられるものとしても構わない。 The control operation performed by the control unit is selected as the second control operation until a predetermined time elapses immediately after the ion generator is driven, and the second control operation is automatically performed after the predetermined time elapses. It may be switched to one control operation.
このように構成されることで、イオン発生装置の駆動直後、即ち通電初期において、電極間に印加する電圧が通常運転時よりも高く設定され、これによって初期時の放電が起こりやすくなる。更に、通電初期の電極間に印加する電圧の頻度を通常運転時よりも高く設定して初期時の放電を起こしやすくしておくとともに、通常運転時に電圧を印加する頻度を初期時よりも低くすることで、通常運転時の放電音を抑制することができる。 With this configuration, immediately after the ion generator is driven, that is, immediately after energization, the voltage applied between the electrodes is set to be higher than that during normal operation, which facilitates initial discharge. Furthermore, the frequency of the voltage applied between the electrodes in the initial energization is set higher than that in the normal operation to make the initial discharge easy to occur, and the frequency of applying the voltage in the normal operation is lower than the initial operation. Thus, it is possible to suppress discharge noise during normal operation.
又、前記制御部が、前記第1の制御動作を行う間は、前記ファンに対して該ファンの回転速度を所定の回転速度R1に制御するとともに、前記第2の制御動作を行う間は、前記ファンに対して該ファンの回転速度を前記R1より大きい値である所定の回転速度R2に制御するものとしても構わない。 Further, while the controller performs the first control operation, the rotation speed of the fan is controlled to a predetermined rotation speed R1 with respect to the fan, and while the second control operation is performed, For the fan, the rotation speed of the fan may be controlled to a predetermined rotation speed R2 that is larger than R1.
このように構成されることで、制御部が前記第2の制御動作を行っている間に、放電面に付着した汚染物質を除去する効果を更に高めることができる。 With this configuration, it is possible to further enhance the effect of removing contaminants attached to the discharge surface while the control unit performs the second control operation.
尚、本発明のイオン発生装置が、通常運転を行っている間においても、使用者がイオン発生量を調整可能とするために、操作部において使用者が通常運転時におけるファンの回転速度を調節できる構成としても構わない。このとき、例えばファンの回転速度を予め異なる数種類の回転速度として登録しておき、回転速度の高い順に「イオン発生量大」、「イオン発生量中」、「イオン発生量小」なるボタンを操作部に設け、使用者が当該ボタンを選択して押下することで、通常運転時のファンの回転速度を変化させることができる。 In addition, in order for the user to be able to adjust the amount of ion generation even during normal operation, the user adjusts the rotational speed of the fan during normal operation in the operation unit. It does not matter as a possible configuration. At this time, for example, the rotational speed of the fan is registered in advance as several different rotational speeds, and the buttons “Large ion generation amount”, “Medium ion generation amount”, and “Low ion generation amount” are operated in descending order of the rotation speed. The rotation speed of the fan during normal operation can be changed by the user selecting and pressing the button.
又、上述の各実施形態において、スイッチング素子として、例えばNチャネルMOSトランジスタを採用することができるが、これに限られず、特性が逆であるPチャネルMOSトランジスタとしても構わないし、バイポーラトランジスタやサイリスタ等の他のスイッチング素子としても構わない。 In each of the above-described embodiments, for example, an N-channel MOS transistor can be used as the switching element. However, the present invention is not limited to this, and a P-channel MOS transistor having reverse characteristics may be used, such as a bipolar transistor or a thyristor. Other switching elements may be used.
又、上述の各実施形態においては、イオン発生装置について述べているが、イオン発生装置に限らず電極の両端に高電圧を発生させてコロナ放電を起こすことで所望の効果を得る、空気清浄機、静電プリンタ、除電装置等に対しても同様に応用することが可能である。 In each of the above-described embodiments, the ion generator is described. However, the present invention is not limited to the ion generator, and an air cleaner that obtains a desired effect by generating a high voltage at both ends of the electrode to cause corona discharge. The present invention can be similarly applied to electrostatic printers, static eliminators, and the like.
更に、上述の各実施形態においては、誘導電極と放電電極に挟まれた領域に存在する空気が絶縁体の役割を果たす構成であるが、これに限られず、誘導電極と放電電極の間に固体誘電体を挟んだ構成をとるイオン発生装置としても構わない。このように構成することで、絶縁抵抗の高い、高誘電率を持つ絶縁体を電極間に挟んでいるため、電極間距離を狭くすることができ、又、電極間の印加電圧を低く設定することができる。 Further, in each of the above-described embodiments, the air existing in the region sandwiched between the induction electrode and the discharge electrode is configured to act as an insulator. However, the present invention is not limited to this, and a solid is interposed between the induction electrode and the discharge electrode. It may be an ion generating device having a configuration with a dielectric sandwiched therebetween. With this configuration, an insulator having a high insulation resistance and a high dielectric constant is sandwiched between the electrodes, so that the distance between the electrodes can be reduced and the applied voltage between the electrodes is set low. be able to.
本発明の構成によれば、放電面の清掃を行うための放電器や帯電装置等のような機械的手段を備えることなく、イオン発生装置が備える高電圧発生回路内における所定の値を変化させることによって放電面に付着した汚染物質を除去することができ、イオン発生装置の装置規模の縮小化を図ることができる。又、制御部と高電圧発生回路とを同一のコントローラーユニットの基板上に配置することで、イオン発生装置の装置規模を更に縮小化することができる。 According to the configuration of the present invention, the predetermined value in the high voltage generation circuit provided in the ion generator is changed without providing mechanical means such as a discharger or a charging device for cleaning the discharge surface. Accordingly, contaminants attached to the discharge surface can be removed, and the device scale of the ion generator can be reduced. In addition, by arranging the control unit and the high voltage generation circuit on the same controller unit substrate, the scale of the ion generator can be further reduced.
又、イオン発生装置が演算器を備えるとともに、当該演算器が所定の時間を計測した後に制御信号を制御部に与える構成とすることにより、イオンを発生する通常運転と、放電面に付着した汚染物質を除去するクリーニング運転とを自動的に切り換えることが可能となる。 In addition, the ion generator includes an arithmetic unit, and the arithmetic unit measures a predetermined time and then gives a control signal to the control unit, so that normal operation for generating ions and contamination attached to the discharge surface are performed. It is possible to automatically switch to a cleaning operation for removing substances.
更に、制御部において、イオン発生装置の通電初期における電極間に印加する電圧を通常運転時よりも高く設定して初期時の放電を起こしやすくしておくことで、通常運転時には初期時よりも低い電圧値でも安定した放電状態が可能となる。更にこのとき、通電初期における電極間に印加する電圧の頻度を通常運転時よりも高く設定して初期時の放電を起こしやすくしておくとともに、通常運転時に電圧を印加する頻度を初期時よりも低くすることで、通常運転時の放電音を抑制することができる。 Furthermore, in the control unit, the voltage applied between the electrodes at the initial energization of the ion generator is set higher than that in the normal operation so as to easily cause the initial discharge, so that it is lower than the initial time in the normal operation. A stable discharge state is possible even at a voltage value. Furthermore, at this time, the frequency of the voltage applied between the electrodes at the initial stage of energization is set higher than that at the time of normal operation to make the initial discharge easy to occur, and the frequency of applying the voltage at the time of normal operation is higher than that at the initial time. By making it low, discharge noise during normal operation can be suppressed.
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態におけるイオン発生装置の構成を示すブロック図である。尚、図1において、矢印の向きに制御信号が送出されることを矢印が付加された実線で表し、電気的に接続されていることを点線で表している。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ion generator in this embodiment. In FIG. 1, the fact that a control signal is sent in the direction of the arrow is indicated by a solid line to which an arrow is added, and the fact that it is electrically connected is indicated by a dotted line.
図1のイオン発生装置1は、イオンを発生させる筐体11と、筐体11に空気を取り込む空気吸入部12と、空気吸入部12から取り込まれた空気を拡散するためのファン14と、ファン14で拡散された空気の一部をイオン化するために高電圧を与えるための誘導電極15及び放電電極16と、イオン化された空気を吐出するための空気吐出部13とを備える。又、誘導電極15及び放電電極16に印加する高電圧を発生する高電圧発生回路18(回路構成については後述)が、誘導電極15及び放電電極16と電気的に接続されるとともに、この高電圧発生回路が発生する電圧の電圧値等の運転条件を制御する制御部17からの制御信号に基づいて制御される。この制御部17は、ファン14とも電気的に接続されており、ファン14に対して制御信号を与えることでファン14の回転速度を制御する。
An
イオン発生装置1は、装置外の空気を空気吸入部12から筐体11内に取り込み、この取り込まれた空気がファン14によって拡散される。拡散された空気の一部は、誘導電極15と放電電極16とで挟まれた領域を通過する。誘導電極15及び放電電極16には、高電圧発生回路18が発生する高電圧が与えられており、この両電極間でコロナ放電が発生することで、誘導電極15と放電電極16とで挟まれた領域を通過する空気がイオン化される。イオン化された空気は、空気吐出部13から筐体11の外部に吐出される。尚、高電圧発生回路18が発生する高電圧は、後述するように制御部17によって電圧値及び発生タイミングが制御される。
The
図2に、イオン発生装置1に含まれる高電圧発生回路18の回路構成を示す。高電圧発生回路18は、直流電源21と、この直流電源21又は別の直流電源によって駆動し、パルス電圧を発生するパルス発生器22と、パルス発生器22から送られる電気信号によって駆動するスイッチング素子23と、スイッチング素子23を介して入力される電圧を変圧して2次側に高電圧を発生させる変圧器24と、変圧器24の2次側に出力される高電圧を整流する整流回路25とで構成される。そして、この整流回路25で整流された電圧が誘導電極15及び放電電極16に印加されて、当該両電極間でコロナ放電が発生する。スイッチング素子23には、例えばNチャネルMOSトランジスタを用いることができる。
FIG. 2 shows a circuit configuration of the high
パルス発生器22は、図3(a)に示すようなパルス波形を生成し、これをスイッチング素子23に与える。パルス波は、電圧値が2値の波形であり、高い電圧値(High)を示す状態と、低い電圧値(Low)を示す状態とで構成され、これらの2状態が周期的に繰り返される。このとき、高い電圧値を示している時間T1及び低い電圧値を示している時間T2が制御部17で設定され、これによって周期T0が、高い電圧値を示している時間T1と低い電圧値を示している時間T2との和で決定される。
The
スイッチング素子23は、パルス発生器22からのパルス波によってスイッチング動作を行う。パルス波が高い電圧値(High)を示す場合、スイッチング素子23が通電状態となり、変圧器24の1次側に直流電圧が印加されて、変圧器24の1次巻線には電流が流れる。この状態が時間T1維持された後、パルス波が低い電圧値(Low)を示すと、スイッチング素子23が遮断状態となり、変圧器24の1次側には電圧が印加されなくなる。このとき、変圧器24の1次巻線はスイッチング素子23が通電状態のときに流れていた電流値を維持しようとするため、変圧器24の1次巻線両端の電圧が変化する。
The switching
そして、変圧器24の1次巻線両端の電圧値が変化するため、相互誘導が発生して、変圧器24の2次側に変圧器24の巻線比に応じて変圧された高電圧が発生する(図3(b)参照)。この変圧器24の2次側に発生した高電圧が、整流回路25によって整流されて、誘導電極15及び放電電極16に印加される。
Since the voltage value across the primary winding of the
このとき、スイッチング素子23が通電状態を維持している時間T1の間に変圧器24の1次巻線にエネルギーが蓄えられ、スイッチング素子23が通電状態から遮断状態に移行すると、この蓄えられたエネルギーが変圧器24の2次側に与えられる。即ち、図3(b)に示す変圧器24の2次側に発生する電圧V2は、通電状態を維持している時間T1に依存する。このため、時間T1を長く設定することによって、変圧器24の2次側に発生する電圧値を大きくすることができる。
At this time, energy is stored in the primary winding of the
一方、スイッチング素子23が遮断状態を維持している時間T2の間、スイッチング素子23が通電状態に変圧器24の1次巻線に蓄えられたエネルギーを変圧器24の2次側に放出した後は、変圧器24の1次側には電圧が発生していないため変圧器24は待機状態となる。再び、スイッチング素子23が通電状態となると、変圧器24の1次巻線にエネルギーが蓄積され始める。即ち、時間T2は、次の高電圧を変圧器24の2次側に発生させるためのタイミングに影響を与える。時間T1と時間T2の和で周期T0が決定されるため、時間T2を短く設定することで周期T0が短くなり、この結果、高電圧が変圧器24の2次側に発生する時間間隔が短くなる。
On the other hand, after the switching
以上より、制御部17において、時間T1を短く設定することにより高電圧発生回路18で発生する電圧値を小さくすることができ、逆に時間T1を長く設定することにより高電圧発生回路18で発生する電圧値を大きくすることができる。又、制御部17において、時間T2を短く設定することにより、高電圧を発生する時間間隔を短くすることができ、逆に時間T2を長く設定することにより、高電圧を発生する時間間隔を長くすることができる。
As described above, in the
従って、イオン発生装置1をこのように構成するとき、放電面に汚染物質が付着して放電が弱まった場合に、制御部17において、イオン発生装置1がイオンを空気中に放出する通常の運転(以下「通常運転」と称する)を行っている状態の時よりも時間T1を長く設定して、通常運転時よりも高い電圧を誘導電極15と放電電極16との間に引加することで、通常運転時よりも強いコロナ放電を発生させることができ、これによって放電面に付着した汚染物質を除去することができる(以下「クリーニング運転」と称する)。このとき、更に制御部17において、イオン発生装置1を通常の運転をさせている状況よりも時間T2を短く設定して、通常運転時よりも一定時間内の放電回数を増加させることで、放電面に付着した汚染物質を除去する効果を更に高めることができる。
Therefore, when the
又、イオン発生装置1がこのように構成されるとき、制御部17において、予め通常運転が行われる通常運転モードでの時間T1、T2と、クリーニング運転が行われるクリーニング運転モードでの時間T1、T2とを登録しておくとともに、使用者が通常運転モード及びクリーニング運転モードを選択することができる構成にしておくことで、通常運転とクリーニング運転との間における運転の切り換えが容易になる。
When the
このとき、図4に示すイオン発生装置1aのように、図1のイオン発生装置1に、新たに使用者が操作可能な操作部31が備えられており、使用者が操作部31を操作すると、当該操作内容が電気信号として制御部17に与えられる構成とすることで、上記の通常運転とクリーニング運転との間における運転の切り換え操作を使用者が指示することが可能となる。
At this time, like the ion generator 1 a shown in FIG. 4, the
この操作部31にイオン発生装置1に通常運転を指定する「通常運転ボタン」と、クリーニング運転を指定する「クリーニング運転ボタン」とを設けて、使用者がこれらの一方のボタンを押下することでイオン発生装置1の運転モードが選択されるものとしても構わない。このとき、操作部31は制御部17と電気的に接続されており、ボタンが押下されることで制御部17から設定すべき時間T1及びT2が高電圧発生回路18に与えられる。
The
更にこのとき、放電面に付着した汚染物質を除去する効果を更に高めるために、通常運転時と比較してクリーニング運転時にファン14の回転速度を上昇させるものとしても構わない。このとき、モードを選択することで、制御部17から高電圧発生回路18に対して時間T1及びT2が設定されるのに加えて、制御部17からファン14に対してファン14の回転速度を設定するための信号が与えられる。
Further, at this time, in order to further enhance the effect of removing contaminants attached to the discharge surface, the rotational speed of the
又、通常運転モードにおいても、使用者がイオン発生量を調整可能とするために、操作部31において使用者が通常運転時におけるファン14の回転速度を調節できる構成としても構わない。このとき、例えばファン14の回転速度を予め異なる数種類の回転速度として登録しておき、回転速度の高い順に「イオン発生量大」、「イオン発生量中」、「イオン発生量小」なるボタンを操作部31に設け、使用者が当該ボタンを選択して押下することで、通常運転時のファン14の回転速度を変化させることができる。
Even in the normal operation mode, in order to allow the user to adjust the ion generation amount, the
以上のように、本発明の構成によれば、放電面の清掃を行うための放電器や帯電装置等のような機械的手段を備えることなく、高電圧発生回路18内における所定の値を変化させることによって放電面に付着した汚染物質を除去することができ、イオン発生装置の装置規模の縮小化を図ることができる。又、本実施形態においては、図1に示すように制御部17と高電圧発生回路18とが個別に配置されているものとしているが、これらを同一のコントローラーユニットの基板上に配置するものとしても構わない。このようにすることで、イオン発生装置1の装置規模を更に縮小化することができる。
As described above, according to the configuration of the present invention, the predetermined value in the high
尚、本実施形態においては、スイッチング素子23のオン・オフ制御のための制御信号としてパルス発生器22からのパルス信号を利用し、制御部17がこのパルス信号のパルス幅及びタイミングの制御を行うとしたが、スイッチング素子23のオン・オフ制御を行う手段としてはこの方法に限られず、イオン発生装置1がスイッチング素子23を所定の時間ごとにオン・オフ制御を行う制御手段を備えていれば同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, a pulse signal from the
即ち、例えば図5に示す高電圧発生回路18aのように、変圧器24の一次側には、スイッチング素子23aが接続されており、このスイッチング素子23aが通電状態になると、直流電源21によって直流電圧が印加され、スイッチング素子23aが遮断状態になると、直流電圧が印加されなくなる構成とし、このスイッチング素子23aのオン・オフ制御を制御部17aが行う構成であれば、上述と同様の効果を得ることができる。このとき制御部17aは、スイッチング素子23aのオン・オフ切換を所定の時間間隔で行うものとし、クリーニング運転を行う際には、この時間間隔を変更することで所望の効果を得ることができる。
That is, for example, like the high
具体的には、通常運転時にスイッチング素子23aを通電状態に維持する時間T1aと、通常運転時にスイッチング素子23aを遮断状態に維持する時間T2aと、クリーニング運転時にスイッチング素子23aを通電状態に維持する時間T1bと、クリーニング運転時にスイッチング素子23aを遮断状態に維持する時間T2bとを予め与えておくとともに、通常運転からクリーニング運転に切換が行われると、スイッチング素子23aのオン・オフ切り換えのタイミングが切り換えられるものとしても構わない。このとき、時間T1aよりも時間T2aを長く設定しておくことで、クリーニング運転時に誘導電極15と放電電極16との間に発生する電圧の電圧値が大きくなり、通常運転時よりも強いコロナ放電を発生させることができ、これによって放電面に付着した汚染物質を除去することができる。更に時間T1bよりも時間T2bを短く設定しておくことで、クリーニング運転時に発生する高電圧の発生頻度が高まり、これによって放電面に付着した汚染物質を除去する効果を更に高めることができる。
Specifically, a time T1a for maintaining the
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。図6は、本実施形態におけるイオン発生装置の構成を示すブロック図である。尚、図6において、図1及び図4と同一部分については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
<Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the ion generator in this embodiment. In FIG. 6, the same components as those in FIGS. 1 and 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図6に示すイオン発生装置1bは、図1に示すイオン発生装置1に加えて、高電圧発生回路18からの電気信号に基づいて演算を行うとともに、その演算結果を制御部17に出力する演算部32を備える。又、図7には、演算部32と高電圧発生回路18及び制御部17との電気的な接続関係を示す。以下に、図7に基づいて演算部32の動作内容について説明する。
The
演算部32は、パルス発生器22からスイッチング素子23に出力されるパルス信号と同一のパルス信号が与えられるとともに、当該パルス信号のパルス波数のカウントを行う。具体的には、パルス発生器22から出力される図3(a)に示す形状のパルス波形における、高い電圧値(High)を示す状態の出現数のカウントを行う。演算部32は、予め所定のカウント数が与えられており、当該所定のカウント数をカウントすると、制御部17に対して時間T1及びT2の設定値を変更する旨の制御信号を与える。このとき、変更前の時間T1に対して大きな値として変更後の時間T1を与えるとともに、変更後の時間T2を、変更前の周期T0に等しくなるように変更後の時間T1から算出した値を与えることで、高電圧発生回路18で発生する電圧値を大きくすることができる。
The
このようにイオン発生装置1bが構成されるとき、イオン発生装置1bが通常運転されている状態から所定の時間経過後に、自動的に、高電圧発生回路18で発生する電圧値が大きく設定されたクリーニング運転モードへの切り換えが行われる。
When the
例えば、イオン発生装置1bの通常運転モードが、時間T1を10μs、時間T2を10msと設定されているとき、演算部32がパルス発生器22からのパルス波を360000回カウントしたときに、時間T1を20μs、時間T2を10msと設定する制御信号を演算部32が制御部17に与えるような設定がされている場合、通常運転開始後1時間経過するとイオン発生装置1bが自動的に通常運転モードからクリーニング運転モードに切り換えられる。
For example, when the normal operation mode of the
更に、演算部32が、時間T1及びT2を変更後(クリーニング運転開始後)におけるパルス発生器22から与えられるパルス信号のパルス波数が、所定のカウント数をカウントしたとき、通常運転モードでの設定時間T1及びT2を再び制御部17に与える構成とすることができる。
Further, when the
このようにイオン発生装置1bが構成されるとき、イオン発生装置1bがクリーニング運転がされている状態から所定の時間経過後に、自動的に、高電圧発生回路18で発生する電圧値がクリーニング運転時より小さく設定された通常運転モードへの切り換えが行われる。
When the
以上のように構成されることにより、イオン発生装置1bが通常運転開始後、予め設定された所定の時間が経過すると自動的にクリーニング運転モードに切り換えることで放電面に付着した汚染物質の除去を行って放電効率を高めるとともに、このクリーニング運転を所定の時間行った後、再び通常運転モードに自動的に切り換えることで、使用者が切り換え操作をすることなく高い放電効率を維持した状態で通常運転を行うことができる。
With the configuration as described above, after the
尚、クリーニング運転として、時間T1を長く設定することで高電圧発生回路18での電圧値を高くするものとして上記で説明したが、第1の実施形態の場合と同様に、更に時間T2を短く設定することで放電頻度を増加させてクリーニング効果を向上させる設定としても構わない。
In the cleaning operation, it has been described above that the voltage value in the high
又、イオン発生装置1bの駆動直後に、誘導電極15及び放電電極16の間で放電を起こしやすくするために、駆動直後所定の時間までは、時間T1を長く設定して高電圧発生回路18での電圧値を高く設定するものとしても構わないし、更に時間T2を短く設定して高電圧の印加頻度を高く設定するものとしても構わない。そして、この所定時間の経過後、時間T1及び時間T2を変更することで通常運転モードに切り換えるものとしても構わない。
Further, in order to easily cause a discharge between the
このように、通電初期の誘導電極15及び放電電極16に印加する電圧を通常運転時よりも高く設定して初期時の放電を起こしやすくしておくことで、通常運転時には初期時よりも低い電圧値でも安定した放電状態が可能となる。更にこのとき、通電初期の誘導電極15及び放電電極16に印加する電圧の頻度を通常運転時よりも高く設定して初期時の放電を起こしやすくしておくとともに、通常運転時に電圧を印加する頻度を初期時よりも低くすることで、通常運転時の放電音を抑制することができる。
In this way, the voltage applied to the
又、上述の演算部32は、パルス発生器22からのパルス信号のうち、電圧値の高い状態(high)の回数をカウントするものとしたが、電圧値の低い状態(low)の回数をカウントするものとしても構わない。
In addition, the
又、演算部32は、パルス発生器22からのパルス信号に基づいて所定の時間を算出する構成としたが、演算部32が、予め内部にイオン発生装置1bの運転時間を検知することができるタイマーを備えており、当該タイマーが所定の時間を計測した時に制御部17へ運転モードを切り換えるための制御信号を与える構成としても構わない。
Moreover, although the calculating
又、本実施形態において、図6に示すように制御部17と高電圧発生回路18と演算部32とがそれぞれ個別に配置されているものとしているが、これらを同一のコントローラーユニットの基板上に配置するものとしても構わない。このようにすることで、イオン発生装置1bの装置サイズを縮小化することができる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the
尚、上述の各実施形態において、制御部が前記第1の制御動作を行う時間と、前記第2の制御動作を行う時間とを予め設定しておき、制御部が自動的に前記第1の制御動作と前記第2の制御動作との切り換えを行う構成としても構わない。このようにすることで、イオンを発生させる通常の運転を一定時間行うと、自動的に放電面に付着した汚染物質を除去するクリーニング運転に切り替わるとともに、所定の時間クリーニング運転を行うと再び自動的に通常の運転に切り換えられるため、使用者がクリーニング運転の指示を行わなくても放電効率の高い状態を保つことができる。又、制御部の制御動作を切り換えるタイミングを予め使用者が設定できる構成にしておくことで、イオン発生装置の使用状況に合わせた柔軟な制御が可能となる。 In each of the embodiments described above, a time for the control unit to perform the first control operation and a time for the second control operation to be set in advance, and the control unit automatically performs the first control operation. It may be configured to switch between the control operation and the second control operation. In this way, when a normal operation for generating ions is performed for a certain period of time, it automatically switches to a cleaning operation for removing contaminants adhering to the discharge surface, and automatically again when a cleaning operation is performed for a predetermined time. Therefore, it is possible to maintain a high discharge efficiency state even if the user does not instruct the cleaning operation. In addition, by adopting a configuration in which the user can set in advance the timing for switching the control operation of the control unit, it is possible to perform flexible control in accordance with the usage state of the ion generator.
又、上述の各実施形態において、スイッチング素子23はNチャネルMOSトランジスタに限らず、例えば特性が逆であるPチャネルMOSトランジスタとしても構わないし、バイポーラトランジスタやサイリスタ等の他のスイッチング素子としても構わない。スイッチング素子23をPチャネルMOSトランジスタとするときは、逆特性となるため、時間T1及びT2をNチャネルMOSトランジスタを採用したときと逆の値に設定することで同様の効果を得ることができる。
In each of the above-described embodiments, the switching
更に、上述の各実施形態においては、イオン発生装置について述べているが、イオン発生装置に限らず電極の両端に高電圧を発生させてコロナ放電を起こすことで所望の効果を得る、空気清浄機、静電プリンタ、除電装置等に対しても同様に応用することが可能である。 Further, in each of the above-described embodiments, the ion generator is described. However, the present invention is not limited to the ion generator, and an air cleaner that obtains a desired effect by generating a high voltage at both ends of the electrode to cause corona discharge. The present invention can be similarly applied to electrostatic printers, static eliminators, and the like.
又、上述の各実施形態においては、誘導電極と放電電極に挟まれた領域に存在する空気が絶縁体の役割を果たす構成であるが、これに限られず、誘導電極と放電電極の間に固体誘電体を挟んだ構成をとるイオン発生装置としても構わない。このように構成することで、絶縁抵抗の高い、高誘電率を持つ絶縁体を電極間に挟んでいるため、電極間距離を狭くすることができ、又、電極間の印加電圧を低く設定することができる。 Further, in each of the above-described embodiments, the air existing in the region sandwiched between the induction electrode and the discharge electrode is configured to serve as an insulator. However, the present invention is not limited to this, and a solid state is formed between the induction electrode and the discharge electrode. It may be an ion generating device having a configuration with a dielectric sandwiched therebetween. With this configuration, an insulator having a high insulation resistance and a high dielectric constant is sandwiched between the electrodes, so that the distance between the electrodes can be reduced and the applied voltage between the electrodes is set low. be able to.
本発明のイオン発生装置を搭載する電気機器に該当する例としては、主に閉空間(家屋内、ビル内の一室、病院の病室や手術室、社内、飛行機内、船内、倉庫内、冷蔵庫の庫内)で使用される空気調和器、除湿器、加湿器、空気清浄機、冷蔵庫、ファンヒータ、電子レンジ、洗濯乾燥機、掃除機、殺菌装置など、を挙げることができる。 Examples that fall under the category of electrical equipment equipped with the ion generator of the present invention are mainly closed spaces (houses, rooms in buildings, hospital rooms and operating rooms, offices, airplanes, ships, warehouses, refrigerators) Air conditioners, dehumidifiers, humidifiers, air purifiers, refrigerators, fan heaters, microwave ovens, washing / drying machines, vacuum cleaners, sterilizers, etc.
1、1a、1b イオン発生装置
11 筐体
12 空気吸入部
13 空気吐出部
14 ファン
15 誘導電極
16 放電電極
17、17a 制御部
18、18a 高電圧発生回路
21 直流電源
22 パルス発生器
23、23a スイッチング素子
24 変圧器
25 整流回路
31 操作部
32 演算部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
1次側に印加される電圧を変圧して2次側に出力する変圧器と、
前記変圧器の1次側巻線の両端に直流電圧を印加する直流電源と、
オン・オフの切り換えを行うことで前記変圧器の1次側巻線の両端に前記直流電圧が印加されるか印加されないかの切り換えが行われるスイッチング素子と、
前記変圧器の2次側から出力される電気信号を整流する整流回路と、
前記整流回路から出力される整流された電気信号が印加される1対の電極と、
前記1対の電極に印加される前記整流された電気信号の電圧値の大きさを変化させる制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記スイッチング素子のオン・オフの切り換え制御を行うことを特徴とするイオン発生装置。 In an ion generator that applies high voltage to inhaled air to perform ionization and discharges the generated ions,
A transformer that transforms the voltage applied to the primary side and outputs it to the secondary side;
A DC power supply for applying a DC voltage across the primary winding of the transformer;
A switching element for switching whether the DC voltage is applied or not applied to both ends of the primary winding of the transformer by switching on and off;
A rectifier circuit for rectifying an electrical signal output from the secondary side of the transformer;
A pair of electrodes to which a rectified electrical signal output from the rectifier circuit is applied;
A controller that changes the magnitude of the voltage value of the rectified electrical signal applied to the pair of electrodes,
The control unit is
An ion generator characterized by performing on / off switching control of the switching element.
前記制御部が、
前記パルス発生器が発生するパルス信号のパルス幅と、パルス発生のタイミングとを変化させることで前記スイッチング素子のオン・オフの切り換え制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のイオン発生装置。 A pulse generator that generates a pulse signal composed of a binary voltage signal, and that turns the switching element on and off by applying the generated pulse signal to the switching element;
The control unit is
2. The ion generator according to claim 1, wherein on / off switching control of the switching element is performed by changing a pulse width of a pulse signal generated by the pulse generator and a pulse generation timing. .
前記スイッチング素子を所定の時間T1の間オン状態に保ち、その後、前記スイッチング素子を所定の時間T2の間オフ状態に保つという制御を周期的に繰り返す第1の制御動作と、
前記スイッチング素子を前記T1とは異なる所定の時間T3の間オン状態に保ち、その後、前記スイッチング素子を前記T2とは異なる所定の時間T4の間オフ状態に保つという制御を周期的に繰り返す第2の制御動作と、のいずれか一方の制御動作を選択する内容であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のイオン発生装置。 The control operation content performed by the control unit on the switching element is:
A first control operation that periodically repeats the control of keeping the switching element in an on state for a predetermined time T1, and then keeping the switching element in an off state for a predetermined time T2.
A second control is periodically repeated in which the switching element is kept on for a predetermined time T3 different from T1, and thereafter the switching element is kept off for a predetermined time T4 different from T2. The ion generation apparatus according to claim 1, wherein the control operation is a content to select any one of the control operations.
使用者が、前記操作部を操作することで、前記第1の制御動作と前記第2の制御動作との一方を前記制御部に指示することを特徴とする請求項3に記載のイオン発生装置。 Comprising an operation unit for a user to instruct the control content performed by the control unit;
The ion generating apparatus according to claim 3, wherein the user instructs the control unit to perform one of the first control operation and the second control operation by operating the operation unit. .
前記第1の制御動作と、前記第2の制御動作との間で、所定の時間が経過した場合に自動的に切り換えられることを特徴とする請求項3に記載のイオン発生装置。 The control operation content performed by the control unit on the switching element is:
The ion generator according to claim 3, wherein the ion generator is automatically switched between the first control operation and the second control operation when a predetermined time elapses.
前記演算部が、前記パルス発生器から与えられるパルス信号のパルス数をカウントすることで前記所定の時間が経過したことを認識するとともに、前記制御部に対して制御動作内容の切り換え指示を与えることを特徴とする請求項5に記載のイオン発生装置。 An arithmetic unit that is provided with the same pulse signal as the pulse signal that the pulse generator gives to the switching element;
The arithmetic unit recognizes that the predetermined time has elapsed by counting the number of pulses of the pulse signal given from the pulse generator, and gives an instruction to switch the control operation content to the control unit The ion generator according to claim 5.
該イオン発生装置の駆動直後から所定の時間が経過するまでは前記第2の制御動作が選択され、
前記所定の時間経過後に、自動的に前記第1の制御動作に切り換えられることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のイオン発生装置。 The control operation performed by the control unit is
The second control operation is selected until a predetermined time elapses immediately after the ion generator is driven,
The ion generator according to claim 7 or 8, wherein the ion generation device is automatically switched to the first control operation after the predetermined time has elapsed.
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