JP2006179363A - 携帯型負イオン発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーの搭載量を少なくしても、十分なイオン発生量にて長期間の連続運転に堪える携帯型負イオン発生装置を提供する。
【解決手段】巻線型トランス１０６、スイッチングパルス信号発生部１０３、スイッチング部１０７、整流部１０８及び電圧平滑化部１０９により要部が構成される。スイッチングパルス信号発生部は、バッテリー７により駆動され、パルス間インターバルに対してパルス幅が短くなるようにスイッチングパルス信号を周期的に発生させる。整流部は、巻線型トランスの二次コイルに発生する負極性昇圧パルス信号と、正極性昇圧パルス信号のうち、正極性昇圧パルス信号の負イオン発生電極４への入力を遮断し、負極性昇圧パルス信号の入力は許容する電圧平滑化部は、負極性昇圧パルス信号を第二エッジ側において負電圧ピークから電圧復帰する際の電圧増加率が減少するようにこれを平滑化する。
【選択図】 図４

Description

この発明は、携帯型負イオン発生装置に関する。

特開２００２−１５８３４号公報 特開２００４−４７３０８号公報 特開２０００−１５７６３９号公報 特開２００３−３４３８８７号公報

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。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ている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、そのようなイオン発生装置として、イオン発生電極と、これにイオン発生用の高電圧を印加するトランスを有した高電圧印加回路と、発生するイオンを放出させる気流発生用の送風機とを筐体に組み込んだ構造のものが開示されている。

ところで、上記特許文献１及び特許文献２に開示されたイオン発生装置は、送風機を搭載しているため消費電力も大きく、商用交流などの外部に電源を依存している。他方、負イオンには、高原、露天風呂、清流、滝、あるいは森林浴など、いわゆる「脱都会系癒し」のイメージが定着しており、リフレッシュ効果やリラックス効果を求めた都会生活者は、より日常的な負イオンサプライを求める傾向にある。都市部においては、飲食店や店舗あるいはオフィスなどを利用して、至るところに負イオン供給施設が設置されつつあるが、都市内や都市間を忙しく飛び歩くビジネスマンやＯＬなどにとっては、それらの施設を単発的に訪れる時間的余裕もあまりない。また、自動車などの乗り物には、早くから車載用の負イオン発生装置が多数開発され、市販もされているが、日常的に自動車を利用する営業マン等は別として、日中は屋内での仕事が主となるビジネスマン等は、その恩恵にあずかることができていない。そこで、できることなら負イオン供給スポットを既成のインフラに頼らないで自ら携帯して持ち歩きたい、といった願望も現れるようになってきており、バッテリー式の負イオン発生装置の提案もなされている（特許文献３，４）。

バッテリー式の携帯型負イオン発生装置においては、単３型や単４型の小形の乾電池を精々１〜４本程度使用するに留めて軽量化を図り、その上で、数万個程度のイオン発生量にて最低でも３日以上（望ましくは１週間〜２週間）は連続運転に堪えるものでなければ、上記のような願望を十分充足しきれるものではない。この観点にて特許文献３，４を見るに、特許文献３ではイオン発生源としてトルマリンを用いており、高電圧を用いないのでイオン発生量が少ないだけでなく、送風ファンでイオンを送出する構造になっているので、電力の大半がファン駆動に消費され、あっという間にバッテリー切れを起こす問題がある。一方、特許文献２も送風ファンを備えるため、特許文献１と全く同様の問題がある。また、パルス高電圧を電極に印加してイオン発生させるようになっているが、パルス駆動波形の適性化については、イオン発生量増加の観点からしか論じられておらず、バッテリー放電寿命の延長に関しては何ら技術的な検討がなされていない。

なお、特許文献３の装置は、商用交流を電源として使用するドライヤーに係るものであり、消費電力の多い加熱手段や送風手段を用いることから、その前提においてバッテリー型のイオン発生装置とは思想を異にするものである。また、パルス高電圧を電極に印加してイオン発生させる点で特許文献２と類似しているが、公報図４の回路及び図８の波形図からも明らかなごとく、コンデンサの充放電をサイダックにより制御して三角パルスを連続発生させるものであり、パルス間のインターバルがほとんど存在しないため、該方式を仮にバッテリー式のイオン発生装置に横滑りさせてみても、バッテリー放電寿命の向上は全く期待できない（なお、特許文献３では、パルス駆動源が商用交流を半波整流した脈流であり、逆極性の半波は整流により空白期間とされているが、これは整流回路の簡略化のみを目的とするものであって、バッテリー放電寿命の向上を図るためのものではない）。

本発明の課題は、バッテリーの搭載量を少なくしても、十分なイオン発生量にて長期間の連続運転に堪える携帯型負イオン発生装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明は、イオン放出口を有する筐体と、該筐体の内部に配置される負イオン発生電極と、該イオン発生電極に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路が組み込まれた高圧基板と、高電圧発生回路の電源となるバッテリーとを備え、かつ送風ファンを有さない携帯型負イオン発生装置に係り、上記課題を解決するために前記高電圧発生回路が、
一次コイル側にバッテリー電圧が入力されるとともに、二次コイル側に負イオン発生電極が接続される昇圧用の巻線型トランスと、
バッテリーにより駆動されるとともに、パルス間インターバルに対してパルス幅が短くなるように、単一極性のスイッチングパルス信号を周期的に発生させるスイッチングパルス信号発生部と、
パルス幅に対応した期間が一次コイルへの通電期間となるように、スイッチングパルス信号を受けて巻線型トランスの一次コイル側のバッテリー電圧を断続的にスイッチングするスイッチング部と、
パルス信号の両端エッジのうち、時間的に先行する側を第一エッジ、後行する側を第二エッジとして、スイッチングパルス信号の第一エッジ及び第二エッジの一方に対応して巻線型トランスの二次コイルに発生する負極性昇圧パルス信号と、同じく他方に対応して巻線型トランスの二次コイルに発生する正極性昇圧パルス信号とのうち、正極性昇圧パルス信号の負イオン発生電極への入力を遮断し、負極性昇圧パルス信号の入力は許容する整流部と、
負極性昇圧パルス信号を、第二エッジ側において負電圧ピークから電圧復帰する際の電圧増加率が減少するようにこれを平滑化する電圧平滑化部と、を有してなることを特徴とする。

上記の構成においては、パルス電圧波形をトランスにより昇圧して負イオン発生用の高電圧を発生させる。具体的には、パルス間インターバルに対してパルス幅が短くなるように、単一極性のスイッチングパルス信号を周期的に発生させ、そのパルス幅に対応した期間が一次コイルへの通電期間となるように、巻線型トランスの一次コイル側に供給されるバッテリー電圧を断続的にスイッチングする。巻線型トランスの一次コイルには、パルス間インターバルよりも短いパルス幅でしかバッテリー電圧が印加されないので、送風ファンが省略されていることも相俟って、バッテリーの消耗を大幅に抑えることができる。

他方、巻線トランスを用いていることにより、一次コイル側のスイッチングパルス信号の２つのエッジに対応して二次コイル側には、電磁誘導の原理により、エッジ微分波形的な非常に急峻な昇圧パルス信号が互いに逆極性にて現れる。これらの昇圧パルス信号の一方が、負イオン発生に好都合となる負極性昇圧パルス信号となり、不要な正極性昇圧パルス信号は整流部により除去される。しかし、負極性昇圧パルス信号のパルス幅は非常に短く、そのまま負イオン発生電極に印加したのではイオン発生効率が非常に悪い。しかし、数万個レベルのイオン発生量を持続的に得ようとする状況であれば、イオン発生に伴う通電電流レベルはそれ程高くなく、平滑化コンデンサ程度の簡単な電圧平滑化部と組み合わせることで、微分波形的な急峻なパルス出力でも、ピーク電圧（絶対値）をそれほど低下させることなく、イオン発生用として十分な程度に高電圧持続時間を拡張することができる。かくして、送風ファン省略型であるにも拘わらず、少ないバッテリー搭載量にて良好なイオン発生量（例えば、負イオン発生電極の先端から２０ｃｍ離れた位置にて１万個／ｃｍ^３以上１０万個／ｃｍ^３以下：小形化の観点からは５万個／ｃｍ^３以下）を長期間持続できる携帯型負イオン発生装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
本発明の一実施形態である携帯型負イオン発生装置の外観を示す斜視図であり、図２はその内部構造を示す分解斜視図、図３は同じく平面図である。携帯型負イオン発生装置１は、イオン放出口３を有する筐体２と、該筐体２の内部に配置される負イオン発生電極４と、該負イオン発生電極４に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路５が組み込まれた高圧基板６と、高電圧発生回路５の電源となるバッテリー７とを備え、かつ送風ファンを有さない構成となっている。

図４は、高電圧発生回路５の構成の一例を示す回路図である。高電圧発生回路５は、巻線型トランス１０６、スイッチングパルス信号発生部１０３、スイッチング部１０７、整流部１０８及び電圧平滑化部１０９により要部が構成されてなる。昇圧用の巻線型トランス１０６は、一次コイル側にバッテリー電圧が入力されるとともに、二次コイル側に負イオン発生電極４が接続される。スイッチングパルス信号発生部１０３は、バッテリー７により駆動されるとともに、パルス間インターバルに対してパルス幅が短くなるように、スイッチングパルス信号を周期的に発生させる。スイッチング部１０７は、該パルス幅に対応した期間が、上記トランスの一次コイルへの通電期間となるように、スイッチングパルス信号を受けて巻線型トランス１０６の一次コイル側のバッテリー電圧を断続的にスイッチングする。

また、整流部１０８は、パルス信号の両端エッジのうち、時間的に先行する側を第一エッジ、後行する側を第二エッジとして、スイッチングパルス信号の第一エッジ及び第二エッジの一方に対応して巻線型トランス１０６の二次コイルに発生する負極性昇圧パルス信号と、同じく他方に対応して巻線型トランス１０６の二次コイルに発生する正極性昇圧パルス信号とのうち、正極性昇圧パルス信号の負イオン発生電極４への入力を遮断し、負極性昇圧パルス信号の入力は許容するものである。さらに、電圧平滑化部１０９は、負極性昇圧パルス信号を、第二エッジ側において負電圧ピークから電圧復帰する際の電圧増加率が減少するようにこれを平滑化する。その基本的な作用・効果は、課題を解決するための手段及び発明の効果の欄にて既に説明した通りである。

本実施形態において、スイッチングパルス信号の極性は正極性とされている。バッテリー１０１は、公称起電力が１．２Ｖ〜１．５Ｖの単３型又は単４型の乾電池であり、一次電池を用いても二次電池を用いていずれでもよく、直列接続される使用本数は１〜４本までである。単４型のニッケル水素二次電池を２本直列接続したものを電源として用いている。なお、バッテリー７の両端には、充電用のコネクタ３０が接続されており、その充電経路の途上には、逆充電防止用のダイオードＤ１と、充電電圧調整用の抵抗器Ｒ１が設けられている。コネクタ３０には、商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ）に接続された図示しないＡＣアダプタから、所定の直流電圧（例えばＤＣ５Ｖ）が供給される。

バッテリー７の放電寿命を長く確保するためには、スイッチングパルス信号発生部１０３は、（トランス１０６の一次コイル側に印加する）スイッチングパルス信号を、パルス間インターバルＴ０に対するパルス幅Ｔｐの比Ｔｐ／Ｔ０が１／１０００００以上１／１０以下に調整されたものとして発生させることが望ましい。Ｔｐ／Ｔ０が１／１０００００以下では、平滑化を行なっても、負イオン発生に十分な高電圧の持続時間が得られなくなり、また、パルス幅が短かすて、パルス急峻化のための周辺回路構成も高価で複雑なものとなる。一方、Ｔｐ／Ｔ０が１／１０を超えると、バッテリー７の放電寿命が短くなり、イオン発生装置の長時間の連続運転が不可能となる場合がある。なお、本実施形態にてパルス間インターバルＴ０は、隣接する２つのパルス信号において、時間的に先行するパルス信号の第２エッジと、後行するパルス信号の第一エッジとの時間間隔をいう。

以下、図４の回路構成について、さらに詳しく説明する。スイッチングパルス信号発生部１０３は、スイッチングパルス信号の基準周期を与える方形波発振回路１０４と、該方形波発振回路１０４からの方形波入力を受けて、そのエッジ波形を抽出する高域通過フィルタリング部１１０とを含み、該高域通過フィルタリング部１１０の通過波形をスイッチングパルス信号として出力する。方形波のエッジ波形出力（あるいは微分出力でもよい）を用いることで、前述のＴｐ／Ｔ０が小さく、バッテリー消耗を抑制する上で好都合なスイッチングパルス信号が実現する。本実施形態においては、方形波発振回路１０４は帰還形コンパレータ（インバータ）発振回路とされ、高域通過フィルタリング部１１０は、その発信出力経路上に設けられたコンデンサＣ２により要部が構成される。また、高域通過フィルタリング部１１０とスイッチング部１０７との間には、シュミットトリガ回路（ここでは、バッファアンプとしても機能するシュミットトリガインバータＩＣ２がその要部をなす）１０５が設けられており、スイッチングパルス信号の更なる急峻化が図られている。

上記のように急峻化したスイッチングパルス信号を用いていても、最終的に駆動されるトランス１０６の二次側出力波形（平滑化前）が急峻でなければ、十分な負イオン発生電圧を確保することができない。そこで、スイッチング部１０７としては、ＯＮ抵抗のなるべく小さいものを使用することが望ましく、本実施形態では、ＭＯＳ−ＦＥＴスイッチングトランジスタ（ｎチャネル型）にてスイッチング部１０７を構成している。また、ＭＯＳ−ＦＥＴはスイッチング入力インピーダンスが高く、信号入力側の消費電力が小さいので、バッテリー放電寿命の向上にも寄与する。また、方形波発振回路１１４及びシュミットトリガ回路に使用するインバータＩＣ１，ＩＣ２についても、同様の観点にてこれらをＭＯＳ型ＩＣにて構成している。なお、高電圧発生回路５とバッテリー７との間には、高電圧発生回路５がバッテリー７より駆動電圧を受電する受電状態と、同じく受電が遮断される遮断状態との間で切り替えを行なう電源スイッチ１０２が設けられている。

バッテリー放電寿命を向上させるためには、スイッチングパルス信号の発生周期についても過度に高い周波数の設定は禁物である。単４乾電池２本にて、１週間以上の持続放電を可能とするには、該発生周期（周波数）を５Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下に調整するのが望ましい。特に、５Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下の周波数（本実施形態では、１３Ｈｚ）を採用すると、前記電源スイッチ１０２が受電状態となっている状態で、巻線型トランス１０６にスイッチングパルス信号が入力されるに伴い、スイッチングパルス信号の発生周期に対応した周波数にて巻線型トランス１０６から発生する可聴周波数帯音波信号を、イオン発生装置１の動作確認情報とし使用できる。５Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下というのは相当な低周波であるが、発生するのが急峻なパルス信号なので、実際に聞き取られる動作音はパルスによる連続チック音となり、見かけの周波数よりは高い音波として十分に聞き取ることができる。イオン発生装置は、ファンを搭載していなければ目立った動作音源がないため、スイッチ１０２がＯＮになっていてもイオン発生動作が継続されているのかどうかをなかなか判別することができない。かといって、動作確認用にＬＥＤ等の発光表示部を追加したのでは、バッテリー放電寿命を少しでも延長しようとする目的において、これに逆行するものともなる。そこで、巻線型トランス１０６を利用する点に着目し、そのトランス振動を可聴周波数帯に合せ込むことで、余分な電力消費源となる表示部等を追加することなく、音による動作確認が十分できるようになる。

本実施形態では、方形波発振回路１０４は、閾電圧値に対する入力電圧値の大小関係に応じて、二値出力の反転動作を行なう反転出力回路（インバータ）ＩＣ１と、反転出力回路ＩＣ１の出力電圧を入力側に帰還させる帰還抵抗Ｒ２と、反転出力回路ＩＣ１の入力側から接地側に分岐して設けられるとともに、帰還抵抗Ｒ２と予め定められた時定数にて結合するコンデンサＣ１とを有する。このような方形波発振回路１０４に、バッテリー７の電圧を直接入力してこれを発振駆動すると、バッテリー７の消耗（つまり、バッテリー電圧の低下）とともに前述の可聴周波数帯音波信号の周波数が減少する。その結果、動作確認用の音波が低くなってくればバッテリーの寿命がまもなく尽きることがわかるので、複雑なバッテリーインジケータを搭載しなくともその残寿命を把握することができる。本実施形態では、１３Ｈｚに対応した長い時定数（約７８ｍｓ）を実現するために、コンデンサＣ１は容量の比較的大きい電解コンデンサを使用している。

次に、電圧平滑化部１０９は、パルス状の巻線型トランス１０６の二次コイル出力を、のこぎり波状に波形変換するものとして構成されている。巻線型トランス１０６は、昇圧比を１００〜２００倍程度に設定したものを用いるのがよい。二次コイルの急峻な昇圧パルス信号のうち、正極性昇圧パルス信号を整流により除去し、他方、負極性昇圧パルス信号の第二エッジ側の裾を長くしてのこぎり波的に各パルスを連結することで、負イオン発生電極４に対してイオン発生に有効な高電圧が印加される期間をより長くすることができ、イオン発生量を高めることができる。

上記のようなのこぎり波状の波形整形に好都合な回路構成として、整流部１０８を構成するダイオードＤ３〜Ｄ６により、電圧平滑化部１０９としても機能する逓倍用コンデンサＣ５，Ｃ６と並列結合する形で、巻線型トランス１０６の二次コイル出力に対する電圧逓倍回路２０７を構成する態様を例示できる。コンデンサによりパルス信号の平滑化を行なえば、そのピーク電圧は少なからず低下するが、コンデンサの両端電圧を整流用ダイオードＤ３〜Ｄ６を介して帰還させる電圧逓倍回路２０７を構成すれば、ピーク波形の過度の鈍化を防ぐことができ、負電圧ピークを十分に高く維持したのこぎり波状出力が得られる。図４の回路構成では、負イオン発生電極４と接地との間に、電圧逓倍回路２０７Ａ（ダイオードＤ３，Ｄ４＋逓倍用コンデンサＣ５），２０７Ｂ（ダイオードＤ５，Ｄ６＋逓倍用コンデンサＣ６）が複数段に設けられており、上記の効果が一層高められている。なお、電圧逓倍回路２０７Ａ，２０７Ｂの入力側には、入力パルス波形を急峻化するために、高域通過フィルタリング部を構成するコンデンサＣ３，Ｃ４が設けられている。

また、電圧逓倍回路２０７と負イオン発生電極４との間には、逓倍用コンデンサＣ５，Ｃ６と並列に補助平滑化用コンデンサＣ７が接続されている。これにより、最終的に得られるのこぎり波の半値幅を拡大でき、イオン発生に有効な高電圧の印加期間をさらに拡大できる。

図４の回路の動作及び効果を示すオシログラフ波形画像を以下に示す（いずれも、時間フルスケールを一致させてある）。図９は、方形波発振回路１０４の出力（１）を示すもので、周波数１３Ｈｚ、peak-to-peak電圧２．３Ｖの方形波出力となっている。図１０は、高域通過フィルタリング部１１０を通過後の波形出力（２）であり、方形波の２つのエッジに対応する正負の急峻なパルスが交替する波形を示す。図１１は、シュミットトリガ回路１０５の通過波形出力（３）であり、波形出力（２）の負極性パルスが、インバータ反転した形で正極性のスイッチングパルス信号として抽出されている。図１２は、スイッチングパルス信号（３）によりスイッチングされるトランス１０６の一次入力波形（４）であり、スイッチングパルス信号の第一側エッジと第二側エッジとに対応した正／負のパルス対が周期的に繰り返されている。図１２は、トランス１０６の二次出力波形（５）であり、入力波形（４）の昇圧波形として、正極性昇圧パルス信号と負極性昇圧パルス信号との対が周期的に現れている（負側ピーク電圧；約２２０Ｖ）。このうち、正極性昇圧パルス信号は、電圧逓倍回路２０７のダイオードＤ３〜Ｄ６（整流部）によって遮断される

図１３は、下段側の電圧逓倍回路２０７Ｂを通過後の波形出力（６）であり、正極性昇圧パルス信号の遮断位置にエッジが一致するのこぎり波状の波形となっている（負電圧ピーク値：−８００Ｖ）。しかし、ピーク付近は狭幅なパルス波形が引き継がれており、半値幅は狭い。図１４は、補助平滑化用コンデンサＣ７を経て最終的に負イオン発生電極４に印加される電圧波形を示している。図１３と比較してのこぎり波の半値幅が大幅に増大しており、また、電圧逓倍回路を２段に設けていることで、負電圧ピーク値は−６６０Ｖと、それ程低下していない。

以上で回路の説明を終わり、続いて携帯型負イオン発生装置１の形態上の特徴について説明する。図２に示すように、筐体２は、高圧基板６と厚さ方向を一致させた扁平形状をなし、高圧基板６の第一主表面外周縁部において予め定められた位置に負イオン発生電極４が配置されている。そして、筐体２の厚み方向をなす周側面において、負イオン発生電極４に対向する位置にイオン放出口３が形成され、また、該周側面の負イオン発生電極４からみてイオン放出口３と反対側には外気取り入れ口１０が形成されている。そして、筐体２には、図５に示すごとく、使用者Ｏの前面側において顔Ｆより下であって臍Ｈより上の位置に、図２のイオン放出口３が上を向いた状態で該筐体２を使用者に装着する装着手段２０が設けられている。このようにすると、使用者Ｏの体の前方側に装着しても、筐体２が扁平なため違和感がなく、周側面上方に開口するイオン放出口３から負イオンが顔Ｋに向けて直接放射されるので、リフレッシュ効果あるいはリラックス効果を高めることができる。本実施形態では、装着手段２０は可撓性環状部材（紐あるいは鎖など）からなる首かけ装着部２０であり、筐体２側の挿通部２ｑに挿通されている。なお、装着手段２０は筐体２の裏面側に設けられたクリップや安全ピンなどにより構成してもよい。なお、本実施形態では、図２及び図３に示すごとく、挿通部２ｑが形成する首かけ装着部２０の挿通穴が、筐体２の内部空間と連通しており、これがイオン放出口としても機能するので、筐体外へのイオン取り出し効果が一層改善される。

図３に示すごとく、高圧基板６の板面方向において、イオン放出口３から負イオン発生電極４を経て外気取り入れ口１０を結ぶ向きを基準方向Ｇとして定め、板面方向に沿って基準方向Ｇと直交する向きを筐体２の幅方向としたとき、該筐体２の幅方向寸は、外気取り入れ口１０側においてイオン放出口３側よりも広く設定されている。このようにすると、筐体２内に取り入れられた外気を筐体２内にたっぷり蓄えることができ、かつ筐体２内に負イオンを壊す乱流等も生じにくい。他方、発生する負イオンは筐体２の体積に比較すれば極少量であるが、筐体２の狭幅となったイオン放出口３に負イオン発生電極４の先端付近が臨む構造となっているために、筐体２内の気流に乱されることなく速やかにイオン放出口３に導かれ、負イオンの筐体２外への取り出し効率が高められる。この効果は、筐体２は、基準方向において幅方向寸法がイオン放出口３側にて先細りとなる形態に形成される場合に特に著しい。本実施形態において、筐体２の周側面には、該先細りとなる側においてその頂点位置を挟んだ両側にイオン放出口３が開口してなる。また、周側面の頂点位置には、筐体２を使用者に装着するための可撓性環状部材からなる首かけ装着部２０が取り付けられている。これにより、筐体２外に放出される負イオンの流れが、首かけ装着部２０により妨害され難くなり、負イオンの筐体２外への取り出し効率を一層高めることができる。

次に、図６に示すように、筐体２の内面は、接地用導体層２１Ａ，２１Ｂで覆われている。接地用導体層２１Ａ，２１Ｂをバッテリー負極側に落として接地すれば、筐体２の内面が負イオンを消滅させる正極性に帯電することが効果的に防止され、負イオンの筐体２外への取り出し効率を高めることができる。本実施形態では、高圧基板６上に設けられるバッテリーマウント部２２の負極端子２３が接地用導体２１Ａに電気的に接続されている。

筐体２は、具体的には、高圧基板６と厚さ方向を一致させた扁平形状をなすとともに、一方が本体部２Ｍ、他方が蓋部２Ｃとなるように厚さ方向に二分されている。そして、該本体部２Ｍの内底面と蓋部２Ｃの内頂面とがそれぞれ接地用導体層２１Ａ，２１Ｂで覆われている。高圧基板６には、第一主表面側にバッテリーマウント部２２と巻線型トランス１０６とが配置されるとともに、該第一主表面側が本体部２Ｍの開口側に位置するように該本体部２Ｍ内に収容されている。そして、バッテリーマウント部２２の負極端子２３は、高圧基板６を第二主表面側に貫通して、本体部２Ｍの底面を覆う接地用導体層２１Ａに接続されている。他方、巻線型トランス１０６の二次コイルの接地側リード端２４が本体部２Ｍの開口側に引き出され、蓋部２Ｃを本体部２Ｍに装着したときに、該接地側リード端が該蓋部２Ｃの内頂面を覆う接地用導体層２１Ｂと導通するようになっている。この構造により、本体部２Ｍ側の接地用導体層２１Ａをバッテリー負極に確実に接地することができ、他方、バッテリー７側からは電気的に孤立したトランス１０６の二次コイル側も、蓋部２Ｃの内頂面を覆う接地用導体層２１Ｂに確実に接地できる。なお、接地用導体層２１Ａ，２１Ｂは、金属蒸着層やメッキ層にて形成できる。

本実施形態では、本体部２Ｍの底面から突出する基板ベース２Ｊ上に高圧基板６を載置し、高圧基板６の第一主表面側からこれを貫通して基板ベース２Ｊにビス６ｔをねじ込むことにより、本体部２Ｍに高圧基板６を固定している。基板ベース２Ｊの頂面と側面は、本体部２Ｍの底面と一体的に接地用導体層２１Ａで覆われ、基板６の第二主表面に形成されたリード２３ｌ及びパッド２３ｐを介して、負極端子２３と導通するようになっている。また、蓋２Ｃは、本体部２Ｍの底面から突出する蓋ベース２ＢＰに対し、蓋２Ｃの第一主表面側からこれを貫通して該蓋ベース２ＢＰにビス２ｔをねじ込むことにより固定されている。図７に示すごとく、高圧基板６には、蓋ベース２ＢＰを挿通するための貫通部６Ｈが形成されている。

また、本発明の携帯型イオン発生装置には、図８に示すようにＩＤカードホルダ４０を取り付けることもできる。近年、オフィスや工場等では、ＩＤカードを用いて本人認証した後、扉やゲートの通過許可を出すセキュリティシステムが導入されており、社員等はＩＤカードをホルダごと首にかけて携行する習慣が定着しつつある。そこで、このＩＤカードに本発明の携帯用負イオン発生装置を組み込めば、負イオンによるリラックス効果を常時享受することができる。図８に示す例では、ＩＤカードホルダ４０は、バックプレート４２と、そのバックプレート４２の第一主表面側に、一縁がバックプレート４２に対し非結合となることでカード挿入口４２Ｓを形成し、残余の縁部がバックプレート４２の対応する縁部に熱接着等により結合された透明カバー４１とを有する。カード挿入口４２ＳからＩＤカード５０を挿入することで、そのカード面が透明カバー４１を介して視認可能に保持される。バックプレート４２の第二主表面には、本発明の携帯型負イオン発生装置１の筐体２の第一主表面が結合されている。本実施形態では、両者を結合するのが接着剤層４２であるが、熱接着層を用いて結合してもよいし、筐体２（の蓋部２Ｃ）とバックプレート４２とを射出成形等により一体形成してもよい。筐体２は、ＩＤカードホルダ４０に装着されるＩＤカードの上縁側にイオン放出口３が位置するように取り付けられ、装着手段２０（ＩＤカードの読み取りの便宜を図るため、首かけ装着部として構成することが望ましい）により、図３と同様に装着して使用する。

本発明の携帯型イオン発生装置の一実施形態を示す斜視図。 図１の要部の分解斜視図。 図１の内部構造を示す平面図。 図１の装置の高電圧発生回路の一例を示す回路図。 図１の携帯型イオン発生装置の装着形態を示す模式図。 筐体内部の構造を示す断面図。 高圧基板のレイアウトの一例を示す斜視図。 本発明の携帯型イオン発生装置にＩＤカードホルダを取り付けた実施例を示す説明図。 図５の回路の動作を説明する第１のオシログラフ出力画像。 同じく第２のオシログラフ出力画像。 同じく第３のオシログラフ出力画像。 同じく第４のオシログラフ出力画像。 同じく第５のオシログラフ出力画像。 同じく第６のオシログラフ出力画像。 同じく第７のオシログラフ出力画像。

符号の説明

１ 携帯型負イオン発生装置
２ 筐体
３ イオン放出口
４ 負イオン発生電極
５ 高電圧発生回路
６ 高圧基板
７ バッテリー
１０ 外気取り入れ口
２０ 装着手段（首かけ装着部）
２１Ａ，２１Ｂ 接地用導体層
２２ バッテリーマウント部
２３ 負極端子
１０２ 電源スイッチ
１０３ スイッチングパルス信号発生部
１０４ 方形波発振回路
ＩＣ１ 反転出力回路
Ｒ２ 帰還抵抗
Ｃ１ コンデンサ
１０６ 巻線型トランス
１０７ スイッチング部
１０８ 整流部
Ｄ３〜Ｄ６ ダイオード
２０７ 電圧逓倍回路
Ｃ５，Ｃ６ 逓倍用コンデンサ
１０９ 電圧平滑化部
Ｃ７ 補助平滑化用コンデンサ
１１０ 高域通過フィルタリング部

Claims (15)

1. イオン放出口を有する筐体と、該筐体の内部に配置される負イオン発生電極と、該イオン発生電極に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路が組み込まれた高圧基板と、前記高電圧発生回路の電源となるバッテリーとを備え、かつ送風ファンを有さない携帯型負イオン発生装置であって、
   前記高電圧発生回路は、
   一次コイル側にバッテリー電圧が入力されるとともに、二次コイル側に前記負イオン発生電極が接続される昇圧用の巻線型トランスと、
   前記バッテリーにより駆動されるとともに、パルス間インターバルに対してパルス幅が短くなるように、単一極性のスイッチングパルス信号を周期的に発生させるスイッチングパルス信号発生部と、
   前記パルス幅に対応した期間が一次コイルへの通電期間となるように、前記スイッチングパルス信号を受けて前記巻線型トランスの一次コイル側のバッテリー電圧を断続的にスイッチングするスイッチング部と、
   パルス信号の両端エッジのうち、時間的に先行する側を第一エッジ、後行する側を第二エッジとして、前記スイッチングパルス信号の第一エッジ及び第二エッジの一方に対応して前記巻線型トランスの二次コイルに発生する負極性昇圧パルス信号と、同じく他方に対応して前記巻線型トランスの二次コイルに発生する正極性昇圧パルス信号とのうち、正極性昇圧パルス信号の前記負イオン発生電極への入力を遮断し、前記負極性昇圧パルス信号の入力は許容する整流部と、
   前記負極性昇圧パルス信号を、前記第二エッジ側において負電圧ピークから電圧復帰する際の電圧増加率が減少するようにこれを平滑化する電圧平滑化部と、を有してなることを特徴とする携帯型負イオン発生装置。
2. 前記スイッチングパルス信号発生部は、前記スイッチングパルス信号を、前記パルス間インターバルＴ０に対する前記パルス幅Ｔｐの比Ｔｐ／Ｔ０が１／１０００００以上１／１０以下に調整されてなる請求項１記載の携帯型負イオン発生装置。
3. 前記スイッチングパルス信号発生部は、前記スイッチングパルス信号の基準周期を与える方形波発振回路と、該方形波発振回路からの方形波入力を受けてそのエッジ波形を抽出する高域通過フィルタリング部とを含み、該高域通過フィルタリング部の通過波形を前記スイッチングパルス信号として出力する請求項１又は請求項２に記載の携帯型負イオン発生装置。
4. 前記高域通過フィルタリング部と前記スイッチング部との間に、前記スイッチングパルス信号をさらに急峻化させるシュミットトリガ回路が設けられている請求項３記載の携帯型負イオン発生装置。
5. 前記スイッチング部がＭＯＳ−ＦＥＴスイッチングトランジスタにて構成されている請求項３ないし請求項４に記載の携帯型負イオン発生装置。
6. 前記スイッチングパルス信号の発生周期が５Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下に調整される請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の携帯型負イオン発生装置。
7. 前記高電圧発生回路と前記バッテリーとの間に、前記高電圧発生回路が前記バッテリーより駆動電圧を受電する受電状態と、同じく受電が遮断される遮断状態との間で繰り替えを行なう電源スイッチが設けられ、受電状態にて前記巻線型トランスに前記スイッチングパルス信号が入力されるに伴い、前記スイッチングパルス信号の発生周期に対応した周波数にて前記巻線型トランスから発生する可聴周波数帯音波信号が、イオン発生装置の動作確認情報とし使用される請求項６記載の携帯型負イオン発生装置。
8. 前記方形波発振回路は、閾電圧値に対する入力電圧値の大小関係に応じて、二値出力の反転動作を行なう反転出力回路と、前記反転出力回路の出力電圧を入力側に帰還させる帰還抵抗と、前記反転出力回路の入力側から接地側に分岐して設けられるとともに、前記帰還抵抗と予め定められた時定数にて結合するコンデンサとを有し、前記バッテリー電圧を直接入力する形で発振駆動されるとともに、バッテリーの消耗とともに可聴周波数帯音波信号の周波数が減少する請求項７記載の携帯型負イオン発生装置。
9. 前記電圧平滑化部は、パルス状の前記巻線型トランスの前記二次コイル出力を、のこぎり波状に波形変換するものである請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の携帯型負イオン発生装置。
10. 前記整流部を構成するダイオードは、前記電圧平滑化部としても機能する逓倍用コンデンサと並列結合する形で、前記巻線型トランスの前記二次コイル出力に対する電圧逓倍回路を構成してなる請求項９記載の携帯型負イオン発生装置。
11. 前記負イオン発生電極と接地との間に、前記前記電圧逓倍回路が複数段に設けられている請求項１０記載の携帯型負イオン発生装置。
12. 前記電圧逓倍回路と前記負イオン発生電極との間に、前記逓倍用コンデンサと並列に補助平滑化用コンデンサが接続されてなる請求項１０又は請求項１１に記載の携帯型負イオン発生装置。
13. 前記筐体は、前記高圧基板と厚さ方向を一致させた扁平形状をなし、
    前記高圧基板の第一主表面外周縁部において予め定められた位置に前記負イオン発生電極が配置され、
    前記筐体の厚み方向をなす周側面において、前記負イオン発生電極に対向する位置に前記イオン放出口が形成され、また、該周側面の前記負イオン発生電極からみて前記イオン放出口と反対側には外気取り入れ口が形成されてなり、
    前記筐体には、使用者の前面側において顔より下であって臍より上の位置に、前記イオン放出口が上を向いた状態で該筐体を前記使用者に装着する装着手段が設けられている請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の携帯型負イオン発生装置。
14. 前記高圧基板の板面方向において、前記イオン放出口から前記負イオン発生電極を経て前記外気取り入れ口を結ぶ向きを基準方向として定め、前記板面方向に沿って前記基準方向と直交する向きを前記筐体の幅方向としたとき、該筐体の幅方向寸法が、前記外気取り入れ口側において前記イオン放出口側よりも広く設定されている請求項１３記載の携帯型負イオン発生装置。
15. 前記筐体の内面が接地用導体層で覆われてなり、記高圧基板上に設けられるバッテリーマウント部の負極端子が前記接地用導体に電気的に接続されてなる請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の携帯型負イオン発生装置。