JP2007018905A - 高圧駆動回路およびイオン発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スイッチング部のスイッチング回数を増やすことにより、イオン発生装置における放電回数を多くして、イオン発生量を増やす。
【解決手段】 高圧駆動回路の充電部２に、ツェナーダイオード６２を有する充電電流制御部６を設ける。充電電流制御部６の抵抗６１にはツェナーダイオード６２によって一定電圧がかかり、抵抗２２、６１を流れる充電電流が一定となる。この一定の充電電流は、スイッチング素子３１の保持電流以下とされる。コンデンサ２３からの放電電流が０となったとき、スイッチング素子３１は必ずターンオフする。スイッチング動作が安定して行われ、スイッチング回数が増える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、イオンを発生するためのイオン発生装置等に高電圧を印加する高圧駆動回路に関する。

空気調和機や空気清浄機等の空気調節装置に搭載されるイオン発生装置は、特許文献１に記載されているように、イオン発生素子を駆動する高圧駆動回路を有する。

高圧駆動回路は、図４、５に示すように、電源部１と充電部２とスイッチング部３と昇圧部４と高電圧出力部５とにより構成されている。電源部１は、交流電源１１を用いる。充電部２は、ダイオードブリッジ２１、抵抗２２、コンデンサ２３の組合せとされる。スイッチング部３は、サイリスタやサイダック（登録商標：無ゲート２端子型サイリスタ）等のスイッチング素子３１を用いる。昇圧部４は、昇圧トランス４１を用いる。高電圧出力部５は、イオン発生素子のイオン発生電極５１とされる。

交流電源１１により充電部２に交流電力が供給される。充電部２では、ダイオードブリッジ２１により交流電力が全波整流され、抵抗２２による充電電流がコンデンサ２３に充電される。図６に従来の高圧駆動回路の充電電流波形を示す。

スイッチング部３では、コンデンサ２３の充電電圧が所定の電圧、すなわちスイッチング素子３１のブレークオーバー電圧に達すると、スイッチング素子３１がターンオンして、導通状態となる。そして、コンデンサ２３に充電された電荷が放電される。

図５からもわかるように、従来の高圧駆動回路では、交流電源１１の入力電圧と抵抗２２により充電電流が決まるため、スイッチング素子３１のスイッチング間隔が変動する。交流電源１１のゼロクロス近傍ではスイッチング間隔が長く、ピーク電圧近傍ではスイッチング間隔が短くなる。

昇圧部４では、スイッチング素子３１のターンオンによりコンデンサ２３から放電される電流が昇圧トランス４１の１次側コイルを通り、スイッチング素子３１の負荷電流となって流れる。なお、スイッチング素子３１の負荷電流は、コンデンサ２３からの放電電流と抵抗２２による充電電流とを合わせた電流となっている。コンデンサ２３の放電によるパルス電圧が昇圧トランス４１の１次側にかかることにより、昇圧トランス４１の２次側からインパルス状の高電圧が出力される。

高電圧出力部５では、昇圧トランス４１の２次側コイルに接続されたイオン発生電極５１に、この高電圧の交流インパルス電圧が印加される。イオン発生電極５１においてコロナ放電が発生し、これによりイオンが発生する。
特開２００４−３６３０８８号公報

ここで、イオンの発生量を増やすには、スイッチング部のスイッチング回数を増やして、イオン発生電極の放電回数を増やせばよい。従来の高圧駆動回路では、充電部のＣＲの時定数によって交流電源１周期あたりのスイッチング回数が変わるので、抵抗の大きさを変えることにより、スイッチング回数を増減できる。

スイッチング回数を増やすには、充電部の抵抗を小さくする。すると、充電電流が大きくなり、コンデンサへの充電速度が速まることにより、スイッチング回数を増やすことができる。

充電電流は、スイッチング素子がターンオンしたときのスイッチング素子の負荷電流の一部としてコンデンサからの放電電流と共にサイダック等のスイッチング素子に流れる。すなわち、スイッチング素子がターンオンしたときの負荷電流は、コンデンサからの放電電流と抵抗による充電電流との和となっている。そのため、コンデンサからの放電電流が０になっても、抵抗による充電電流はスイッチング素子の負荷電流として流れ続けている。

スイッチング部のスイッチング動作を安定して行わせるためには、コンデンサからの放電が終了した時点で、スイッチング素子をターンオフさせる必要がある。スイッチング素子をターンオフさせるには、スイッチング素子の負荷電流を保持電流以下にする必要がある。抵抗による充電電流がスイッチング素子の保持電流以下であれば、コンデンサからの放電が終了した時点で、スイッチング素子はターンオフする。

しかしながら、スイッチング回数を増やすために充電部の抵抗を小さくすると、充電電流が保持電流よりも大きくなってしまう。すると、コンデンサからの放電が終了しても、スイッチング素子がターンオフしなくなる。スイッチング素子がオン状態を維持してしまい、スイッチング動作ができなくなり、その結果スイッチング回数を増やすことができなくなるという課題があった。

本発明は、上記に鑑み、スイッチング回数を増やすために充電部の抵抗を小さくして充電電流を大きくしたとき、充電電流がスイッチング素子の保持電流よりも大きくなることがなく、スイッチング素子が安定してオン／オフ動作を行い、確実にスイッチング回数を増やすことのできるイオン発生装置の高圧駆動回路を提供することを目的とする。

本発明は、電源部と、入力された電流を充電する充電部と、該充電部から放電された電圧を高電圧に昇圧する昇圧部と、前記充電部からの電圧を前記昇圧部に印加するスイッチング部とを備え、前記スイッチング部におけるスイッチング回数を増やすために前記充電部に流れる充電電流を一定にする充電電流制御部が設けられたものである。一定の充電電流は、スイッチング部を構成するスイッチング素子の保持電流以下とされる。なお、電源部は、交流電源に限らず直流電源っであってもよい。

充電電流が一定になるので、スイッチング部によるスイッチング間隔が一定となり、最短の間隔でのスイッチングが可能となる。また、充電電流がスイッチング素子の保持電流を超えると、スイッチング素子はオフしないが、充電電流が保持電流以下であるので、充電部から放電される電流が０になったとき、必ずスイッチング素子はオフする。したがって、スイッチング回数を多くすることが可能となる。

充電部は、充電電流の大きさを決める抵抗と充電電流を充電するコンデンサとを有し、前記抵抗とコンデンサとの間に、充電電流制御部が配される。充電電流制御部は、ツェナーダイオードを有し、ツェナーダイオードと並列に抵抗が接続される。この抵抗に、充電電流が流れるが、ツェナーダイオードにより抵抗に一定電圧がかかるので、充電電流は一定となる。

本発明によると、高圧駆動回路のスイッチング部が安定してオンオフすることになり、スイッチング回数を多くすることができる。この高圧駆動回路をイオン発生装置に用いることにより、イオン発生素子での放電回数を増やすことができ、イオンの発生量を増やすことができる。

本実施形態の高圧駆動回路を図１、２に示す。高圧駆動回路は、電源部１と充電部２とスイッチング部３と昇圧部４と高電圧出力部５とにより構成されている。この高圧駆動回路は、従来の図４、５に示したものと基本的に同じ構成であり、正負イオンを発生するイオン発生装置のイオン発生素子に高電圧を印加するための高圧駆動回路として用いられる。

本実施形態では、スイッチング部３におけるスイッチング回数を増やすために、充電部２に流れる充電電流を一定にする充電電流制御部６が設けられる。

充電電流制御部６は、充電部２に設けられ、抵抗６１、ツェナーダイオード６２、トランジスタ６３、抵抗６４により構成されている。抵抗６１およびトランジスタ６３は、抵抗２２とコンデンサ２３との間に介装される。抵抗２２に直列に接続される抵抗６１は、トランジスタ６３のエミッタ端子に接続される。トランジスタ６３のベース端子と抵抗６１との間にツェナーダイオード６２が介装され、抵抗６１とツェナーダイオード６２とは並列に接続される。

抵抗６１には、ツェナーダイオード６２のツェナー電圧Ｖｚからトランジスタ６３のベース−エミッタ間の電圧降下分の０．７Ｖを引いた（Ｖｚ−０．７）Ｖの一定の電圧がかかる。このツェナーダイオードによって、抵抗６１による電圧降下分とトランジスタ６３のベース−エミッタ間の電圧との和が制限される。

上記の高圧駆動回路において、交流電源１１により充電部２に電力が供給される。このとき、抵抗６１には、上記のようにツェナーダイオード６２によって一定電圧がかかる。したがって、図３に示すように、抵抗６１および抵抗２２を流れる充電電流は一定電流となり、この充電電流がコンデンサ２３に充電される。

コンデンサ２３の充電電圧がサイダックからなるスイッチング素子３１のブレークオーバー電圧に達すると、スイッチング素子３１が導通状態となり、コンデンサ２３に充電された電荷が放電される。スイッチング素子３１のターンオンにより、コンデンサ２３から放電される電流が昇圧トランス４１の１次側コイルを通り、スイッチング素子３１の負荷電流となって流れる。

スイッチング素子３１がターンオンしたときの負荷電流は、コンデンサ２３からの放電電流と充電電流制御部６によって一定電流とされた充電電流とを合わせた電流となっている。そのため、コンデンサ２３からの放電電流が０になっても、充電電流制御部６によって一定電流とされた充電電流は、スイッチング素子３１の負荷電流として流れ続けている。

ここで、スイッチング部３のスイッチング動作を安定して行わせるために、充電電流がスイッチング素子３１の保持電流以下になるようする。充電電流は、充電電流制御部６の抵抗６１またはツェナーダイオード６２のツェナー電圧によって規定される。そこで、充電電流が保持電流以下の一定値となるように、抵抗６１の抵抗値を設定する、またはツェナーダイオード６２のツェナー電圧を設定する。あるいは、両者を設定してもよい。

これにより、コンデンサ２３からの放電電流が０になったとき、抵抗６１またはツェナーダイオード６２のツェナー電圧によって規定される充電電流がスイッチング素子３１の負荷電流として流れる。この負荷電流は、必ず保持電流以下になる。したがって、コンデンサ２３からの放電電流が０になると、スイッチング素子３１は、確実にターンオフする。

このように、充電部２の抵抗を小さくすることができ、充電電流が大きくなって、コンデンサ２３への充電速度が速まる。したがって、スイッチング回数が多くなるので、イオン発生素子の放電回数が増え、イオン発生量を増やすことができる。

また、充電電流が一定なので、図３に示すように、スイッチング素子３１のスイッチング間隔が一定となる。そのため、常に最短の間隔でスイッチングすることが可能となる。これによって、従来の高圧駆動回路に比べて、同じ駆動条件であっても、スイッチング回数を増やすことができ、イオン発生量を増やせる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。スイッチング部を構成するスイッチング素子として、サイダックを採用したが、若干回路を変更して、サイリスタ用いる構成としてもよい。

本発明の高圧駆動回路の概略構成を示すブロック図 高圧駆動回路の回路図 高圧駆動回路の充電電流波形を示す図 従来の高圧駆動回路の概略構成を示すブロック図 従来の高圧駆動回路の回路図 従来の高圧駆動回路の充電電流波形を示す図

符号の説明

１ 電源部
２ 充電部
３ スイッチング部
４ 昇圧部
５ 高電圧出力部
６ 充電電流制御部
１１ 交流電源
２２ 抵抗
２３ コンデンサ
３１ スイッチング素子
６１ 抵抗
６２ ツェナーダイオード
６３ トランジスタ

Claims (5)

1. 電源部と、入力された電流を充電する充電部と、該充電部から放電された電圧を高電圧に昇圧する昇圧部と、前記充電部からの電圧を前記昇圧部に印加するスイッチング部とを備え、前記スイッチング部におけるスイッチング回数を増やすために前記充電部に流れる充電電流を一定にする充電電流制御部が設けられたことを特徴とする高圧駆動回路。
2. 一定の充電電流は、スイッチング部を構成するスイッチング素子の保持電流以下とされたことを特徴とする請求項１記載の高圧駆動回路。
3. 充電部は、充電電流の大きさを決める抵抗と充電電流を充電するコンデンサとを有し、前記抵抗とコンデンサとの間に、充電電流制御部が配されたことを特徴とする請求項１または２記載の高圧駆動回路。
4. 充電電流制御部は、ツェナーダイオードを有し、充電部内の充電電流が流れる抵抗に一定電圧をかけて、充電電流を一定にすることを特徴とする請求項３記載の高圧駆動回路。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の高圧駆動回路と、該高圧駆動回路から印加される高電圧によってイオンを発生するイオン発生素子とを備えたことを特徴とするイオン発生装置。

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