JP2007165182A - High-voltage output device and ion generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、比較的高い電圧である高電圧を出力する高電圧出力装置に関し、特にイオン発生用の高電圧を出力する高電圧出力装置に関する。また、本発明は、該高電圧出力装置を有するイオン発生器に関する。また、本発明は、該イオン発生器を有する電子機器及び体温計装置に関する。また、本発明は、上記高電圧出力装置を有する電子機器及び体温計装置に関する。 The present invention relates to a high voltage output device that outputs a high voltage that is a relatively high voltage, and more particularly to a high voltage output device that outputs a high voltage for ion generation. The present invention also relates to an ion generator having the high voltage output device. Moreover, this invention relates to the electronic device and thermometer apparatus which have this ion generator. Moreover, this invention relates to the electronic device and thermometer apparatus which have the said high voltage output device.
従来より、健康改善や大気中の雑菌を排除するために、大気中にマイナスイオン、或いはプラスイオンを発生するイオン発生器が開発されており、それらのイオン発生器は、空気清浄器や、空気調和器(エアーコンディショナー)、掃除機等に搭載されている。 Conventionally, ion generators that generate negative ions or positive ions in the atmosphere have been developed in order to improve health and eliminate germs in the air. It is mounted on a conditioner (air conditioner), vacuum cleaner, etc.
マイナスイオンとは、大気中の電流の媒体として存在する大気イオンの内、マイナスの電荷を持った物質を指す。マイナスイオンは、滝の近くや森林などに多く存在しており、心身のリフレッシュ効果をもたらすことが知られている(下記非特許文献1参照)。プラスイオンは、大気中の微細な浮遊物と接触すると、その物質をプラスに帯電させることから、集塵用途に用いられることがある。また、イオンを発生させる際に、印加電圧を高くすることによりオゾンが生成されるが、オゾンは殺菌作用を有していることが知られている。
The negative ion refers to a substance having a negative charge among atmospheric ions existing as a medium of electric current in the atmosphere. Many negative ions are present near waterfalls and in forests and the like, and are known to bring about a refreshing effect of mind and body (see Non-Patent
例えば、下記特許文献1には、マイナスイオン発生器が開示されている。図13に、下記特許文献1に記載のマイナスイオン発生器における高電圧発生回路の回路図を示す。
For example,
図13の回路において、直流電源を動作源とした発振回路MVの出力によりトランジスタQ1、Q2をスイッチングしてパルストランスPTの1次側電流が断続される。2次側コイルN2に発生した高電圧が倍電圧整流回路により電圧増幅される。電圧増幅によって得られた負の高電圧を印加した負放電電極先端にコロナ放電が発生してマイナスイオンが生成される。倍電圧整流回路を経た電圧波形は、マイナスパルスに続いて減衰する負の脈流出力となる。 In the circuit of FIG. 13, the transistors Q1 and Q2 are switched by the output of the oscillation circuit MV using a DC power source as the operation source, and the primary current of the pulse transformer PT is intermittently connected. The high voltage generated in the secondary coil N2 is amplified by the voltage doubler rectifier circuit. Corona discharge occurs at the tip of the negative discharge electrode to which a negative high voltage obtained by voltage amplification is applied, and negative ions are generated. The voltage waveform that has passed through the voltage doubler rectifier circuit becomes a negative pulsating output that attenuates following the minus pulse.
図13の構成は、1次側コイルN1に直列に順方向ダイオードを挿入することにより、二次側コイル出力から発振回路MVへ向かう高電圧ノイズを抑えようとしている。そして、ノイズによりパルス休止期間中に流れる無駄な消費電流を抑えて低消費電力化を図り、電池駆動における電源長寿命化を図ろうとしている。 The configuration of FIG. 13 attempts to suppress high voltage noise from the secondary coil output to the oscillation circuit MV by inserting a forward diode in series with the primary coil N1. In addition, the useless current consumed during the pulse pause period due to noise is suppressed to reduce the power consumption, and the power source life in battery driving is extended.
マイナスイオン等を発生させるためには、高電圧を電極等のイオン発生素子に印加する必要がある。図13に代表されるような従来回路においては、巻き線トランスを使用し、巻き線トランスの二次側出力を倍電圧整流回路で昇圧することによりイオン生成用の高電圧を得ている。 In order to generate negative ions or the like, it is necessary to apply a high voltage to an ion generating element such as an electrode. In the conventional circuit represented by FIG. 13, a winding transformer is used, and the secondary output of the winding transformer is boosted by a voltage doubler rectifier circuit to obtain a high voltage for ion generation.
巻き線トランスを用いるとコイルの巻き数比に比例した出力電圧が得られるために、例えば1:100程度に巻き数比を大きくすることによって、イオン発生に必要な高電圧を得ることが可能である。しかしながら、高い電圧を得ようとして巻き数比を増大させると、二次側コイルの巻き数が多くなり、トランス全体が大型になる。また、トランスの変換ロスを減らすため、通常、トランスの中心に磁束を集中させるためのフェライトコアや鉄心が挿入される。このため、トランス及びイオン発生器が高価になると共に、重くなって落下等の衝撃により破損しやすくなる、といった問題があった。 When a winding transformer is used, an output voltage proportional to the coil turns ratio can be obtained. For example, by increasing the turn ratio to about 1: 100, a high voltage necessary for ion generation can be obtained. is there. However, if the turn ratio is increased in order to obtain a high voltage, the number of turns of the secondary coil increases, and the entire transformer becomes large. In order to reduce the transformer conversion loss, a ferrite core or an iron core for concentrating the magnetic flux is usually inserted at the center of the transformer. For this reason, there existed a problem that a transformer and an ion generator became expensive and became heavy and easily damaged by an impact such as dropping.
尚、イオンを発生させるための手法として、空中で(強く)放電させる方法と、殆ど放電を伴わない方法があるが、前者の場合、安全性への配慮が多く必要になることとオゾンの発生量が過剰に多くなることから家庭用の空気清浄器などには採用しにくい。このため、家庭用の空気清浄器などでは、後者の方法が採用されることが多いが、この場合は、必要なイオン発生効果を得るために高電圧の交流または脈流をイオン発生素子に印加する必要があることが、一般的に知られている。 In addition, as a method for generating ions, there are a method of discharging (strongly) in the air and a method with little discharge, but in the former case, much consideration for safety is required and ozone is generated. Since the amount is excessive, it is difficult to adopt it for home air cleaners. For this reason, the latter method is often employed in home air purifiers, etc., but in this case, a high voltage alternating current or pulsating current is applied to the ion generating element in order to obtain a necessary ion generating effect. It is generally known that there is a need to do.
本発明は、上記の点に鑑み、トランスを用いることなく脈流の高電圧を出力可能な高電圧出力装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような高電圧出力装置を有するイオン発生器、電子機器及び体温計装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the high voltage output device which can output the high voltage of a pulsating flow, without using a transformer in view of said point. Moreover, an object of this invention is to provide the ion generator, electronic device, and thermometer apparatus which have such a high voltage output device.
上記目的を達成するために本発明に係る高電圧出力装置は、直流の電源電圧から交流電圧を発生させる交流電圧発生手段と、前記交流電圧を複数段に亘って順次整流しつつ昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路の何れかの電圧出力点に対して間欠的に所定の脈流生成用電圧を印加することにより、脈流の高電圧を前記昇圧回路から出力させる電圧加算回路と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a high voltage output device according to the present invention includes an AC voltage generating means for generating an AC voltage from a DC power supply voltage, and a booster circuit for boosting the AC voltage while sequentially rectifying the AC voltage over a plurality of stages. And a voltage adding circuit for outputting a high voltage of the pulsating flow from the boosting circuit by intermittently applying a predetermined pulsating flow generation voltage to any voltage output point of the boosting circuit. It is characterized by that.
上記のように構成することにより、トランスを用いることなく脈流の高電圧が出力可能となる。上記高電圧出力装置を、例えばイオン発生器に利用すれば、イオン発生器の小型化等が可能となり得る。 By configuring as described above, it is possible to output a pulsating high voltage without using a transformer. If the high voltage output device is used in, for example, an ion generator, it may be possible to reduce the size of the ion generator.
具体的には例えば、前記交流電圧発生手段は、前記電源電圧が印加される電源ラインと基準電位ラインとの間に直列に介在する第1スイッチング素子と第3スイッチング素子とを有して構成される第1直列回路と、前記電源ラインと前記基準電位ラインとの間に直列に介在する第2スイッチング素子と第4スイッチング素子とを有して構成される第2直列回路と、を備え、第1〜第4スイッチング素子がオン/オフ制御されることにより、前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子との第1接続中点と、前記第2スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との第2接続中点との間に、前記交流電圧としてパルス状の交流電圧が発生する。 Specifically, for example, the AC voltage generating means includes a first switching element and a third switching element that are interposed in series between a power supply line to which the power supply voltage is applied and a reference potential line. And a second series circuit configured to include a second switching element and a fourth switching element interposed in series between the power supply line and the reference potential line, The first to fourth switching elements are controlled to be turned on / off, so that the first connection midpoint between the first switching element and the third switching element, the second switching element, and the fourth switching element Between the two connection midpoints, a pulsed AC voltage is generated as the AC voltage.
また例えば、前記電圧加算回路が前記電圧出力点に対して前記脈流生成用電圧を印加する際、前記第1接続中点及び前記第2接続中点は開放状態にされる。 For example, when the voltage adding circuit applies the pulsating current generation voltage to the voltage output point, the first connection middle point and the second connection middle point are opened.
これにより、無駄なエネルギー浪費の抑制が期待できる。 Thereby, suppression of useless energy waste can be expected.
また例えば、前記交流電圧発生手段は、前記電圧加算回路が前記電圧出力点に対して前記脈流生成用電圧を印加する際に前記第1接続中点に加わる電圧が、逆バイアス電圧として第1または第3スイッチング素子に加わらないように、且つ、前記電圧加算回路が前記電圧出力点に対して前記脈流生成用電圧を印加する際に前記第2接続中点に加わる電圧が、逆バイアス電圧として第2または第4スイッチング素子に加わらないようにするための逆バイアス防止手段を、更に備えている。 Further, for example, the AC voltage generation means is configured such that when the voltage adding circuit applies the pulsating flow generation voltage to the voltage output point, a voltage applied to the first connection midpoint is a first reverse bias voltage. Alternatively, the voltage applied to the second connection midpoint when the voltage adding circuit applies the pulsating current generation voltage to the voltage output point so as not to be applied to the third switching element is a reverse bias voltage. And reverse bias preventing means for preventing the second or fourth switching element from being added.
これにより、各スイッチング素子が逆バイアスから有効に保護される。 Thereby, each switching element is effectively protected from reverse bias.
また例えば、前記高電圧の脈流の振幅は、600V以上である。 For example, the amplitude of the high-voltage pulsating flow is 600 V or more.
また例えば、前記昇圧回路は、複数の整流用ダイオードと複数の平滑用コンデンサとから構成される倍電圧整流回路にて構成され、前記電圧加算回路が前記脈流生成用電圧を印加する前記電圧出力点は、隣接する平滑用コンデンサ間の接続点の何れかまたは前記昇圧回路の出力端子である。 Further, for example, the booster circuit is configured by a voltage doubler rectifier circuit including a plurality of rectifying diodes and a plurality of smoothing capacitors, and the voltage output circuit applies the pulsating current generation voltage. The point is either a connection point between adjacent smoothing capacitors or the output terminal of the booster circuit.
また、上記目的を達成するために本発明に係る第1のイオン発生器は、上記の何れかに記載の高電圧出力装置を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first ion generator according to the present invention includes any one of the high voltage output devices described above.
これにより、イオン発生器の小型化等が期待できる。 Thereby, miniaturization of the ion generator can be expected.
具体的には例えば、前記高電圧出力装置は、負極性の高電圧を前記脈流の高電圧として出力するものであり、当該イオン発生器は、前記負極性の高電圧を用いてマイナスイオンを発生する。 Specifically, for example, the high voltage output device outputs a negative high voltage as the high voltage of the pulsating current, and the ion generator generates negative ions using the negative high voltage. appear.
また具体的には例えば、前記高電圧出力装置は、正極性の高電圧を前記脈流の高電圧として出力するものであり、当該イオン発生器は、前記正極性の高電圧を用いてプラスイオンを発生する。 More specifically, for example, the high voltage output device outputs a positive high voltage as the high voltage of the pulsating flow, and the ion generator uses the positive high voltage to generate positive ions. Is generated.
また、上記目的を達成するために本発明に係る第2のイオン発生器は、上記の何れかに記載の高電圧出力装置を2つ備え、一方の高電圧出力装置を負極性の高電圧を前記脈流の高電圧として出力可能な構成にするとともに、他方の高電圧発生装置を正極性の高電圧を前記脈流の高電圧として出力可能な構成にし、前記負極性の高電圧と前記正極性の高電圧の出力タイミングを制御する出力制御手段を更に備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a second ion generator according to the present invention comprises two of the high voltage output devices described above, and one of the high voltage output devices has a negative high voltage. The other high voltage generator is configured to output a positive high voltage as the pulsating high voltage, and the negative high voltage and the positive electrode can be output as the pulsating high voltage. And an output control means for controlling the output timing of the high voltage.
そして例えば、前記出力制御手段は、前記2つの高電圧出力装置を制御することにより、当該イオン発生器の動作モードを複数の動作モードから択一的に選択するものであり、前記複数の動作モードには、前記負極性の高電圧を出力させ且つ前記正極性の高電圧の出力を停止させる第1動作モードと、前記負極性の高電圧の出力を停止させ且つ前記正極性の高電圧を出力させる第2動作モードと、前記負極性の高電圧及び前記正極性の高電圧の双方の出力を停止させる第3動作モードと、が含まれる。 And, for example, the output control means selectively selects an operation mode of the ion generator from a plurality of operation modes by controlling the two high voltage output devices, and the plurality of operation modes. A first operation mode in which the negative high voltage is output and the positive high voltage output is stopped; and the negative high voltage output is stopped and the positive high voltage is output. And a third operation mode in which the output of both the negative high voltage and the positive high voltage is stopped.
また、上記目的を達成するために本発明に係る第1の電子機器は、上記第1または第2のイオン発生器を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first electronic device according to the present invention includes the first or second ion generator.
そして例えば、上記電子機器は、人が直接接触して情報を入力する接触型情報入力手段と、表示手段と、を更に備えている。 For example, the electronic device further includes contact information input means for inputting information by direct contact with a person, and display means.
例えば、前記接触型情報入力手段として、前記情報としてのバイオメトリクス情報の入力を受け付けるバイオメトリクス情報入力手段、及びキー入力手段の少なくとも一方を含む。 For example, the contact-type information input means includes at least one of biometric information input means that accepts input of biometric information as the information and key input means.
また例えば、上記電子機器は、無線通信を行うための無線通信手段を更に備えている。 Further, for example, the electronic device further includes a wireless communication unit for performing wireless communication.
また、上記目的を達成するために本発明に係る第2の体温計装置は、体温計本体と、前記体温計本体を収納するための体温計収納器と、を備えた体温計装置において、上記第1または第2のイオン発生器を前記体温計収納器に設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a second thermometer device according to the present invention is a thermometer device comprising a thermometer body and a thermometer container for housing the thermometer body. The ion generator is provided in the thermometer housing.
また、上記目的を達成するために本発明に係る第2の電子機器は、上記の何れかに記載の高電圧出力装置を有し、前記高電圧出力装置に前記脈流の高電圧を出力させることにより、プラスイオン、マイナスイオン、プラスイオンとオゾン、またはマイナスイオンとオゾンを高電圧生成物として発生可能な高電圧生成物発生器と、人が直接接触して情報を入力する接触型情報入力手段と、筐体と、を備え、前記筐体は、前記情報を入力するために人が直接接触する部位を含む空間を密閉及び開放自在に構成され、前記高電圧生成物発生器は、前記空間の密閉時に前記高電圧生成物を前記空間内へ供給することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a second electronic device according to the present invention includes the high voltage output device according to any one of the above, and causes the high voltage output device to output a high voltage of the pulsating flow. , Positive ions, negative ions, positive ions and ozone, or high voltage product generator that can generate negative ions and ozone as high voltage products, and contact information input where humans directly input information Means and a housing, wherein the housing is configured to be able to seal and open a space including a portion in direct contact with a person to input the information, and the high voltage product generator The high voltage product is supplied into the space when the space is sealed.
これにより、効率的な殺菌効果及び/または埃除去効果が期待される。 Thereby, an efficient sterilization effect and / or dust removal effect is expected.
また、上記目的を達成するために本発明に係る第2の体温計装置は、体温計本体と、前記体温計本体を収納するための体温計収納器と、を備えた体温計装置において、上記の何れかに記載の高電圧出力装置を有し、前記高電圧出力装置に前記脈流の高電圧を出力させることにより、プラスイオン、マイナスイオン、プラスイオンとオゾン、またはマイナスイオンとオゾンを高電圧生成物として発生可能な高電圧生成物発生器を前記体温計収納器に設け、前記高電圧生成物発生器は、前記体温計本体を収納する空間に前記高電圧生成物を供給することを特徴とする。 Further, in order to achieve the above object, a second thermometer device according to the present invention is a thermometer device including a thermometer body and a thermometer container for housing the thermometer body. The positive voltage, negative ion, positive ion and ozone, or negative ion and ozone are generated as a high voltage product by outputting the high voltage of the pulsating flow to the high voltage output device. A possible high voltage product generator is provided in the thermometer housing, and the high voltage product generator supplies the high voltage product to a space in which the thermometer body is housed.
これにより、効率的な殺菌効果及び/または埃除去効果が期待される。 Thereby, an efficient sterilization effect and / or dust removal effect is expected.
上述した通り、本発明に係る高電圧出力装置によれば、トランスを用いることなく脈流の高電圧を出力可能である。 As described above, according to the high voltage output device of the present invention, a high voltage of pulsating current can be output without using a transformer.
<<第1実施形態>>
以下、本発明に係るイオン発生器の第1実施形態につき、図面を参照して具体的に説明する。図1は、本実施形態に係るイオン発生器の全体ブロック図である。本実施形態に係るイオン発生器は、マイナスイオン発生器となっている。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of an ion generator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall block diagram of an ion generator according to this embodiment. The ion generator according to the present embodiment is a negative ion generator.
図1のイオン発生器は、交流電圧発生回路1と、高電圧発生回路2と、電圧加算回路3と、イオン発生素子5と、を備えて構成される。4は、イオン発生器を制御するための制御装置である。制御装置4は、イオン発生器の外部に設けてもよいし、内部に設けてもよい。イオン発生器から、イオン発生素子5を除いたものは、高電圧を出力する高電圧出力装置を構成する。ここで、「高電圧」とは、イオン発生素子5に電圧を印加した際、イオン発生素子5からのイオンの発生が認められる程度にその電圧が高いことを意味し、その電圧の大きさ(絶対値)は、例えば、数100V(ボルト)以上である。
The ion generator of FIG. 1 includes an AC
制御装置4は、イオン発生器の電源電圧として直流電圧V1を交流電圧発生回路1に供給する電源供給制御部6と、交流電圧を発生させるための制御信号UA、UB、LA及びLBを交流電圧発生回路1に供給すると共にイオン発生用高電圧の変化タイミングを制御するための制御信号Contを電圧加算回路3に供給するイオン発生電圧出力制御部7と、電源供給制御部6及びイオン発生電圧出力制御部7の動作を統括的に制御する主制御部8と、を有して構成される。
The
図2に、電源供給制御部6の一構成例を示す。主制御部8から直流電圧V1の電圧値を決定するための複数ビットのデジタル制御信号がDAC(デジタル−アナログ変換器)6aに供給され、該デジタル制御信号に応じた電圧値を有する直流電圧V1がDAC6aからFET(Field effect transistor)等の半導体スイッチング素子6bを介してイオン発生器(交流電圧発生回路1)に供給される。このように、主制御部8は、電源供給制御部6と協働してイオン発生器に供給する直流電圧V1の大きさを制御する。
FIG. 2 shows a configuration example of the power
また、主制御部8は、直流電圧V1のイオン発生器への供給をオン/オフ制御するためのオン/オフ制御信号を半導体スイッチング素子6bに供給する。半導体スイッチング素子6bがオンの時、DAC6aが生成した直流電圧V1がイオン発生器に供給されてイオン発生器はオンとなり、半導体スイッチング素子6bがオフの時、直流電圧V1のイオン発生器への供給は遮断されてイオン発生器はオフとなる。
The
図3に、図1のイオン発生器の具体的な回路構成例を示す。以下、本実施形態に係る交流電圧発生回路1は、ハイサイドスイッチ用のPチャネル型FET(Field effect transistor)であるトランジスタQ11及びQ12と、ローサイドスイッチ用のNチャネル型FETであるトランジスタQ13及びQ14と、逆バイアス防止用のダイオードD11及びD12と、逆バイアス防止用の抵抗R11及びR12と、を有して構成される。
FIG. 3 shows a specific circuit configuration example of the ion generator of FIG. Hereinafter, the AC
11、12、13及び14は、夫々、図1のイオン発生電圧出力制御部7からの制御信号UA、UB、LA及びLBを受ける制御信号入力端子(以下、単に「制御端子11、12、13及び14」と略記する)である。制御端子11、12、13及び14は、夫々、トランジスタQ11のゲート、トランジスタQ12のゲート、トランジスタQ13のゲート及びトランジスタQ14のゲートに接続されている。トランジスタQ11〜Q14は、夫々、制御信号UA、UB、LA及びLBの電圧レベルに応じてオン/オフ制御される。端子31及び32は、交流電圧発生回路1の一対の出力端子であると共に高電圧発生回路2の一対の入力端子となっている。
11, 12, 13, and 14 are control signal input terminals (hereinafter simply referred to as “
トランジスタQ11及びQ12のソースは、電源供給制御部6からの直流電圧V1が印加される電源ラインL1に接続されており、トランジスタQ13及びQ14のソースは、0Vのグランドライン(基準電位ライン)L2に接続されている。トランジスタQ11のドレインはダイオードD11のアノードに接続され、トランジスタQ12のドレインはダイオードD12のアノードに接続されている。また、ダイオードD11のアノードは抵抗R11を介してグランドラインL2に接続され、ダイオードD12のアノードは抵抗R12を介してグランドラインL2に接続されている。
The sources of the transistors Q11 and Q12 are connected to the power supply line L1 to which the DC voltage V1 from the power
ダイオードD11のカソードはトランジスタQ13のドレインに接続され、ダイオードD12のカソードはトランジスタQ14のドレインに接続されている。トランジスタQ11とQ13との接続中点に相当する、ダイオードD11のカソードは端子31に接続されている。トランジスタQ12とQ14との接続中点に相当する、ダイオードD12のカソードは端子32に接続されている。 The cathode of the diode D11 is connected to the drain of the transistor Q13, and the cathode of the diode D12 is connected to the drain of the transistor Q14. The cathode of the diode D11 corresponding to the midpoint of connection between the transistors Q11 and Q13 is connected to the terminal 31. The cathode of the diode D12 corresponding to the midpoint of connection between the transistors Q12 and Q14 is connected to the terminal 32.
高電圧発生回路2は、整流用ダイオードD30、D31、D32、D33、・・・、D36、D37及びD38(以下、整流用ダイオードD30〜D38、と記すことがある)と、平滑用コンデンサC30、C31、C32、C33、・・・、C36、C37及びC38(以下、平滑用コンデンサC30〜C38、と記すことがある)と、を有して構成される。整流用ダイオードD30〜D38は、例えば、全て同じ特性を有する整流用ダイオードであり、平滑用コンデンサC30〜C38は、例えば、全て同じ容量を有する平滑用コンデンサである。 The high voltage generation circuit 2 includes rectifier diodes D30, D31, D32, D33,..., D36, D37 and D38 (hereinafter, may be referred to as rectifier diodes D30 to D38), a smoothing capacitor C30, C31, C32, C33,..., C36, C37 and C38 (hereinafter may be referred to as smoothing capacitors C30 to C38). The rectifying diodes D30 to D38 are, for example, rectifying diodes that all have the same characteristics, and the smoothing capacitors C30 to C38 are, for example, smoothing capacitors that all have the same capacity.
高電圧発生回路2は、一般にコッククロフト・ウォルトン(Cockcroft-Walton)回路と呼ばれ、倍電圧整流回路を直列に多段接続して構成された回路である。各倍電圧整流回路は、2個の整流用ダイオードと2個の平滑用コンデンサとから構成される。例えば、第1段目の倍電圧整流回路(最も低電圧側の倍電圧整流回路)は整流用ダイオードD30及びD31並びに平滑用コンデンサC30及びC31から構成され、第2段目の倍電圧整流回路は整流用ダイオードD32及びD33並びに平滑用コンデンサC32及びC33から構成される。尚、高電圧発生回路2を1つの倍電圧整流回路として捉えることも可能である。 The high voltage generation circuit 2 is generally called a Cockcroft-Walton circuit, and is a circuit configured by connecting multiple voltage rectifier circuits in multiple stages in series. Each voltage doubler rectifier circuit includes two rectifying diodes and two smoothing capacitors. For example, the first-stage voltage doubler rectifier circuit (the lowest voltage-side voltage doubler rectifier circuit) includes rectifier diodes D30 and D31 and smoothing capacitors C30 and C31. It comprises rectifier diodes D32 and D33 and smoothing capacitors C32 and C33. The high voltage generation circuit 2 can be regarded as one voltage doubler rectifier circuit.
1つの整流用ダイオードと1つの平滑用コンデンサとから整流回路(例えば、整流用ダイオードD30及び平滑用コンデンサC30とから成る整流回路)が形成されている。各整流回路は、複数段直列に接続され、その段数をnとする。nは2以上の任意の整数であるが、以下、n=20であるとして説明を行う。即ち、以下の説明において、高電圧発生回路2を構成する整流用ダイオード及び平滑用コンデンサの数は、それぞれ20個であるとする。高電圧発生回路2に交流電圧を供給すると、上記整流回路の接続段数分だけ昇圧された高電圧が出力として得られる。 A rectifier circuit (for example, a rectifier circuit including a rectifier diode D30 and a smoothing capacitor C30) is formed from one rectifier diode and one smoothing capacitor. Each rectifier circuit is connected in series in a plurality of stages, and the number of stages is n. Although n is an arbitrary integer of 2 or more, the following description will be made assuming that n = 20. That is, in the following description, it is assumed that the number of rectifying diodes and smoothing capacitors constituting the high voltage generation circuit 2 is 20 each. When an AC voltage is supplied to the high voltage generation circuit 2, a high voltage boosted by the number of connection stages of the rectifier circuit is obtained as an output.
整流用ダイオードD38のアノードは、高電圧発生回路2の出力端子である端子34に接続されており、整流用ダイオードD30のカソードは、端子32に接続されている。そして、端子34から端子32に向かって、整流用ダイオードD38、D37、D36、・・・、D33、D32、D31及びD30がこの順番で順方向に直列接続されている。 The anode of the rectifying diode D38 is connected to the terminal 34 that is the output terminal of the high voltage generating circuit 2, and the cathode of the rectifying diode D30 is connected to the terminal 32. From the terminal 34 to the terminal 32, rectifying diodes D38, D37, D36,..., D33, D32, D31, and D30 are connected in series in this order in the forward direction.
各平滑用コンデンサは、互いに隣接する2つの整流用ダイオードの内の、一方の整流用ダイオードのアノードと他方の整流用ダイオードのカソードとの間に設けられている。即ち、平滑用コンデンサC38において、一方の電極は整流用ダイオードD38のアノードに接続され、他方の電極は整流用ダイオードD37のカソードに接続されている。平滑用コンデンサC37において、一方の電極は整流用ダイオードD37のアノードに接続され、他方の電極は整流用ダイオードD36のカソードに接続されている。平滑用コンデンサC33において、一方の電極は整流用ダイオードD33のアノードに接続され、他方の電極は整流用ダイオードD32のカソードに接続されている。平滑用コンデンサC32において、一方の電極は整流用ダイオードD32のアノードに接続され、他方の電極は整流用ダイオードD31のカソードに接続されている。平滑用コンデンサC31において、一方の電極は整流用ダイオードD31のアノードに接続され、他方の電極は整流用ダイオードD30のカソードに接続されている。但し、平滑用コンデンサC30においては、一方の電極は整流用ダイオードD30のアノードに接続されているが、他方の電極は端子31に接続されている。 Each smoothing capacitor is provided between the anode of one rectifying diode and the cathode of the other rectifying diode, out of two rectifying diodes adjacent to each other. That is, in the smoothing capacitor C38, one electrode is connected to the anode of the rectifying diode D38, and the other electrode is connected to the cathode of the rectifying diode D37. In the smoothing capacitor C37, one electrode is connected to the anode of the rectifying diode D37, and the other electrode is connected to the cathode of the rectifying diode D36. In the smoothing capacitor C33, one electrode is connected to the anode of the rectifying diode D33, and the other electrode is connected to the cathode of the rectifying diode D32. In the smoothing capacitor C32, one electrode is connected to the anode of the rectifying diode D32, and the other electrode is connected to the cathode of the rectifying diode D31. In the smoothing capacitor C31, one electrode is connected to the anode of the rectifying diode D31, and the other electrode is connected to the cathode of the rectifying diode D30. However, in the smoothing capacitor C30, one electrode is connected to the anode of the rectifying diode D30, but the other electrode is connected to the terminal 31.
直流電圧V1は、具体的には例えば、30〜50V(ボルト)の正の電圧である。図3のイオン発生器は例えば携帯型の電子機器に搭載される。携帯型の電子機器においては、駆動用のバッテリとしてリチウムイオン電池が採用されることが多く、リチウムイオン電池の出力電圧(約3.7V)は、入手が容易な図示されないレギュレータIC(集積回路)にて30〜50Vに昇圧される。直流電圧V1は、そのレギュレータICによって得られた電圧に基づいて生成される。以下の説明において、直流電圧V1は、40Vであるとする。また、直流電圧V1の電圧値をV1(単位はボルト)にて表す。 Specifically, the DC voltage V1 is, for example, a positive voltage of 30 to 50 V (volts). The ion generator of FIG. 3 is mounted on, for example, a portable electronic device. In a portable electronic device, a lithium ion battery is often used as a driving battery, and the output voltage (about 3.7 V) of the lithium ion battery is not easily shown in the regulator IC (integrated circuit) that is easily available. Is boosted to 30-50V. The DC voltage V1 is generated based on the voltage obtained by the regulator IC. In the following description, it is assumed that the DC voltage V1 is 40V. Further, the voltage value of the DC voltage V1 is represented by V1 (the unit is volts).
トランジスタQ11及びQ14がオンであって且つトランジスタQ12及びQ13がオフである場合、端子31の電圧はV1となり、端子32の電圧は0Vとなる。トランジスタQ11及びQ14がオフであって且つトランジスタQ12及びQ13がオンである場合、端子31の電圧は0Vとなり、端子32の電圧はV1となる。 When the transistors Q11 and Q14 are on and the transistors Q12 and Q13 are off, the voltage at the terminal 31 is V1 and the voltage at the terminal 32 is 0V. When the transistors Q11 and Q14 are off and the transistors Q12 and Q13 are on, the voltage at the terminal 31 is 0V and the voltage at the terminal 32 is V1.
交流電圧発生回路1は、制御信号UA、UB、LA及びLBに基づいて、トランジスタQ11及びQ14がオンであって且つトランジスタQ12及びQ13がオフである状態と、トランジスタQ11及びQ14がオフであって且つトランジスタQ12及びQ13がオンである状態とを交互に繰り返すことにより、振幅が直流電圧V1の大きさと(略)一致するパルス状の交流電圧を端子31及び32間に発生させる。
Based on the control signals UA, UB, LA and LB, the AC
端子31の電圧がV1且つ端子32の電圧が0Vの時には、平滑用コンデンサC30が整流用ダイオードD30を介して電圧V1で充電され、平滑用コンデンサC30の充電電圧はV1となる(両極間に電圧V1が保持される)。この時、平滑用コンデンサC30において、整流用ダイオードD30が接続されている電極側がマイナス極となる。 When the voltage at the terminal 31 is V1 and the voltage at the terminal 32 is 0 V, the smoothing capacitor C30 is charged with the voltage V1 via the rectifying diode D30, and the charging voltage of the smoothing capacitor C30 becomes V1 (a voltage between both electrodes). V1 is held). At this time, in the smoothing capacitor C30, the electrode side to which the rectifying diode D30 is connected becomes a negative pole.
続いて、端子31の電圧が0V且つ端子32の電圧がV1になると、平滑用コンデンサC31が、整流用ダイオードD31を介して、端子32の電圧V1と先に充電された平滑用コンデンサC30の充電電圧(V1)とによって充電され、平滑用コンデンサC31の充電電圧は(2×V1)となる。この時、平滑用コンデンサC31において、整流用ダイオードD31が接続されている電極側がマイナス極となる。 Subsequently, when the voltage at the terminal 31 becomes 0 V and the voltage at the terminal 32 becomes V1, the smoothing capacitor C31 is charged via the rectifying diode D31 with the voltage V1 at the terminal 32 and the previously charged smoothing capacitor C30. The charging voltage of the smoothing capacitor C31 is (2 × V1). At this time, in the smoothing capacitor C31, the electrode side to which the rectifying diode D31 is connected becomes a negative pole.
そして再び、端子31の電圧がV1且つ端子32の電圧が0Vとなると、平滑用コンデンサC32が、整流用ダイオードD32を介して、端子31の電圧V1と先に充電された平滑用コンデンサC31の充電電圧(2×V1)と平滑用コンデンサC32からみて逆の電圧となっている平滑用コンデンサC30の充電電圧(−V1)とによって充電され、平滑用コンデンサC32の充電電圧は(2×V1)となる。この時、平滑用コンデンサC32において、整流用ダイオードD32が接続されている電極側がマイナス極となる。 When the voltage at the terminal 31 becomes V1 and the voltage at the terminal 32 becomes 0 V again, the smoothing capacitor C32 is charged via the rectifying diode D32 with the voltage V1 at the terminal 31 and the previously charged smoothing capacitor C31. Charged by the voltage (2 × V1) and the charging voltage (−V1) of the smoothing capacitor C30, which is opposite to the smoothing capacitor C32, the charging voltage of the smoothing capacitor C32 is (2 × V1) Become. At this time, in the smoothing capacitor C32, the electrode side to which the rectifying diode D32 is connected becomes a negative pole.
端子31及び32間に供給される交流電圧に応じて上記の動作を繰り返すことにより、高電圧発生回路2を構成する各平滑用コンデンサC30〜C38は充電され、端子31と端子34との間には、端子31と端子32との間の電圧V1を整流用ダイオードD30〜D38の数だけ昇圧した負の高電圧が印加される。端子34とグランドラインL2に接続された端子35との間には、その負の高電圧に端子31の電圧を加算した電圧が加わる。端子31の電圧は0VとV1との間で振動するため、端子34からは、上記の負の高電圧に振幅V1の交流電圧が重畳された脈流電圧が出力されることになる。
By repeating the above operation according to the AC voltage supplied between the
このように、高電圧発生回路2は、交流電圧発生回路1が発生した交流電圧を直列接続されたn個の出力段(整流回路)を用いて順次整流しつつ昇圧する昇圧回路を構成している。各整流用ダイオードのアノードには、各出力段(各整流回路)における出力電圧が表れることになる。整流用ダイオードD30、D31、D32及びD33のアノードが接続された接続点は、それぞれ第1、第2、第3及び第4の出力段(整流回路)の電圧出力点と考えることができ、整流用ダイオードD36、D37及びD38のアノードが接続された接続点は、それぞれ第(n−2)、第(n−1)及び第nの出力段(整流回路)の電圧出力点と考えることできる。
In this way, the high voltage generation circuit 2 constitutes a boost circuit that boosts the AC voltage generated by the AC
端子34に生じた高電圧は、針状の金属体等を含んで構成されるイオン発生素子5に供給される。後に説明するとおり、イオン発生素子5から効率よくマイナスイオンを発生させるために、端子34には高電圧の脈流(この脈流の振幅はV1より大きい)が印加される。マイナスイオンを発生させるためにイオン発生素子5に供給すべき高電圧の大きさはイオン発生素子5の構造に依存するが、必要な量のマイナスイオンを発生させるために、脈流の負の最大電圧は、例えば絶対値で約800V〜数kVに設定される。従って、上述の如く直流電圧V1の電圧値を40Vとした場合は、例えばnを20以上にするとよい。
The high voltage generated at the terminal 34 is supplied to the
電圧加算回路3は、高電圧発生回路2中の多段接続された出力段(整流回路)における任意の電圧出力点(端子34を含む)と電源ラインL1との間に介在するスイッチング素子から構成される。
The
具体的には、例えば、電圧加算回路3は、Pチャネル型FETであるトランジスタQ21から構成される。21は、図1のイオン発生電圧出力制御部7からの制御信号Contを受ける制御信号入力端子である(以下、単に「制御端子21」と略記する)。制御端子21はトランジスタQ21のゲートに接続されており、トランジスタQ21は制御信号Contの電圧レベルに応じてオン/オフ制御される。
Specifically, for example, the
トランジスタQ21のソースは電源ラインL1に接続されている。トランジスタQ21のソースに印加されている直流電圧V1は、脈流生成用電圧として機能する。トランジスタQ21のドレインは、例えば、端子31側に一連に接続された平滑用コンデンサC30、C32、・・・、C36及びC38の何れかの接続点または端子34に接続される。即ち、例えば、接続点33は、平滑用コンデンサC30と整流用ダイオードD30のアノードとの接続点、平滑用コンデンサC32と整流用ダイオードD32のアノードとの接続点、・・・、もしくは平滑用コンデンサC36と整流用ダイオードD36のアノードとの接続点、または端子34と一致する。
The source of the transistor Q21 is connected to the power supply line L1. The DC voltage V1 applied to the source of the transistor Q21 functions as a pulsating current generation voltage. The drain of the transistor Q21 is connected to, for example, a connection point or a
トランジスタQ21のドレインが接続されている接続点33とトランジスタQ21のソースが接続されている電源ラインL1との間の電位差は、トランジスタQ21のソース−ドレイン間耐圧以下になっている。トランジスタQ21として3mm角程度の小型パッケージ品を採用する場合、ソース−ドレイン間耐圧は、一般的に200V程度である。このため、V1が40Vの場合は、200÷40=5より、端子31と接続点33との間には平滑用コンデンサが5段(平滑用コンデンサC30、C31、C32及びC33を含む)挿入されることになる。
The potential difference between the
次に、各端子の電圧波形を表す図4のタイミングチャート図を参照して、イオン発生器の各部の動作の流れを説明する。図4は、上から、制御端子11、12、13、14及び21、並びに、端子31、32及び34の電圧波形を表している。イオン発生器の動作は、休止期間P1、充電期間P2、移行期間P3及び放電期間P4(以下、それぞれの期間を、単に期間P1、P2、P3及びP4と記すことがある)に分けて考えることができる。
Next, with reference to the timing chart of FIG. 4 showing the voltage waveform of each terminal, the flow of operation of each part of the ion generator will be described. FIG. 4 shows voltage waveforms at the
イオン発生器の動作がオンとなっている時には、P1→P2→P3→P4→P1→・・・、の繰り返しとなる。つまり、期間P1、P2、P3及びP4がこの順番で訪れ、期間P4が終了すると再び期間P1に移行して、期間P1、P2、P3及びP4の処理が繰り返される。各期間P1〜P4の長さは、各期間に必要な時間を計測する実験等を用いて予め設定され、或る期間から他の期間への移行は、例えば、その設定された時間の長さに従って行われる。例えば、期間P2の開始から設定された時間が経過すると期間P3に移行するように制御される。 When the operation of the ion generator is on, P1 → P2 → P3 → P4 → P1 →... That is, the periods P1, P2, P3, and P4 come in this order, and when the period P4 ends, the period P1 starts again, and the processes of the periods P1, P2, P3, and P4 are repeated. The length of each period P1 to P4 is set in advance using an experiment or the like that measures the time required for each period, and the transition from one period to another is, for example, the length of the set time Done according to For example, when the time set from the start of the period P2 has elapsed, control is performed so as to shift to the period P3.
まず、休止期間P1においては、制御端子11、12、13及び21はハイレベル、制御端子14はローレベルとされ、トランジスタQ11、Q12、Q14及びQ21はオフ、トランジスタQ13はオンとされる。これにより、端子31が0Vに固定される。この結果、高電圧発生回路2内の電位が不安定になることが防止され、ノイズ発生や素子の静電破壊が防止される。また、この時、端子32が開放状態(フローティング状態)となるため、平滑用コンデンサC31、C33、・・・、C37に蓄えられた電荷の放電が抑制されて、エネルギーの無駄な浪費が抑制される。
First, in the idle period P1, the
尚、休止期間P1において、端子34の電圧は、高電圧発生回路2内の各平滑用コンデンサの放電によって負の電圧から徐々に0Vへ向かって上昇する。 In the idle period P1, the voltage at the terminal 34 gradually increases from a negative voltage toward 0 V due to discharge of each smoothing capacitor in the high voltage generation circuit 2.
休止期間P1に続いて移行する充電期間P2においては、制御端子11及び13をローレベル且つ制御端子12及び14をハイレベルとすることによりトランジスタQ11及びQ14をオンとし且つトランジスタQ12及びQ13をオフとする状態と、制御端子11及び13をハイレベル且つ制御端子12及び14をローレベルとすることによりトランジスタQ11及びQ14をオフとし且つトランジスタQ12及びQ13をオンとする状態とが交互に繰り返される。これにより、振幅が直流電圧V1の大きさと(略)一致するパルス状の交流電圧が端子31、32間に発生する。
In the charging period P2 that transitions after the pause period P1, the transistors Q11 and Q14 are turned on and the transistors Q12 and Q13 are turned off by setting the
上記の2つの状態の繰り返しの周波数、即ち、端子31、32間に発生する上記交流電圧の周波数は、高電圧発生回路2内の平滑用コンデンサC30〜C38の容量や整流用ダイオードD30〜D38の特性に応じて決定される。具体的には、その周波数は、例えば数10Hz(ヘルツ)〜数MHz(メガヘルツ)の範囲内から選択される。
The frequency at which the above two states are repeated, that is, the frequency of the AC voltage generated between the
交流電圧発生回路1からの交流電圧の供給により、端子34の電圧は徐々に低下していく。そして、平滑用コンデンサC30〜C38が全て充電され(平滑用コンデンサC30を除く各平滑用コンデンサの充電電圧が2×V1に達し)、端子34の電圧が、(−n×V1)に達した後、充電期間P2から移行期間P3に移行する。
With the supply of the AC voltage from the AC
また、充電期間P2において、制御端子21はハイレベルとされ、トランジスタQ21はオフに維持される。このため、端子34の電圧が(−n×V1)に達した後、端子34の電圧は、−(n+1)×V1と、−n×V1と、の間を振動する脈流となる。上記の如く、V1=40V且つn=20の条件下では、その脈流は、−840Vと−800Vとの間を振動することになる。
In the charging period P2, the
期間P3は、充電期間P2から放電期間P4に移行するまでの移行期間であり、制御端子11、12、13及び21の各電圧レベルは、休止期間P1におけるそれらと同じとされる。即ち、移行期間P3において、制御端子11、12、13及び21はハイレベル、制御端子14はローレベルとされ、トランジスタQ11、Q12、Q14及びQ21はオフ、トランジスタQ13はオンとされる。期間P3において、端子34の電圧は、(−n×V1)になっている。
The period P3 is a transition period from the charge period P2 to the discharge period P4, and the voltage levels of the
移行期間P3から放電期間P4に移行すると、制御端子21をローレベルとしてトランジスタQ21をオンとする状態と、制御端子21をハイレベルとしてトランジスタQ21をオフとする状態とが交互に繰り返される。
When the transition period P3 transitions to the discharge period P4, the state in which the
また、放電期間P4において、トランジスタQ21がオンとなっているタイミングでは、制御端子13がローレベルとされてトランジスタQ13はオフとされる。これにより、端子31が開放状態となり、各平滑用コンデンサの無駄な放電が抑制されてエネルギーの浪費が抑制される。また、放電期間P4において、制御端子11及び12はハイレベル且つ制御端子14はローレベルとされてトランジスタQ11、Q12及びQ14はオフに維持される。このため、トランジスタQ21がオンとなっているタイミングにおいては、端子31及び32の双方が開放状態とされる。また、放電期間P4において、トランジスタQ21がオフとなっているタイミングでは、制御端子13はハイレベルとされてトランジスタQ13はオンとなり、端子31の電圧は0Vに固定される。
In the discharge period P4, at the timing when the transistor Q21 is turned on, the
今、端子31と接続点33の間にある整流回路の段数をmとする。例えば、接続点33が整流用ダイオードD32のアノードと平滑用コンデンサC32の接続点と一致する場合は、m=3である。
Now, let m be the number of rectifier circuits between the terminal 31 and the
この場合、放電期間P4においてトランジスタQ21をオンとなっているタイミングにおける端子34の電圧は、−(n−m)×V1、となる。このため、制御端子21にハイレベルとローレベルの制御信号Contを交互に与えると、端子34には、−n×V1と、−(n−m)×V1との間の電圧レベルを振動する脈流電圧が発生する。
In this case, the voltage at the terminal 34 at the timing when the transistor Q21 is turned on in the discharge period P4 is − (n−m) × V1. For this reason, when the control signal Cont of the high level and the low level is alternately applied to the
仮に、トランジスタQ21として3mm角程度の小型パッケージ品を採用する場合、そのソース−ドレイン間耐圧は一般的に200V程度とするであるため、例えば、mを5とする。そうすると、n=20且つV1=40Vであるから、放電期間P4において、端子34には、−800Vと−600Vとの間の電圧レベルを振動する脈流電圧が発生することになる。 If a small package of about 3 mm square is adopted as the transistor Q21, the source-drain breakdown voltage is generally about 200V, so m is set to 5, for example. Then, since n = 20 and V1 = 40V, a pulsating voltage that oscillates a voltage level between −800V and −600V is generated at the terminal 34 in the discharge period P4.
段数nが大きければ絶対値の大きい高電圧が発生し、イオン発生素子5からより多くのイオン(本実施形態では、マイナスイオン)が得られる。また、端子34に生じる脈流電圧の振幅が大きければ大きいほど、イオン発生素子5からより多くのイオンが発生するため、mをnになるだけ近づけるほうが望ましい。
If the number of stages n is large, a high voltage having a large absolute value is generated, and more ions (in this embodiment, negative ions) are obtained from the
特に、端子34に生じる脈流電圧の振幅を600V以上とすると、イオン発生素子5から顕著なイオン発生が認められた。このため、V1=40V及びn=20の条件下においては、例えばm=15とし、端子34に、−800Vと−200Vとの間の電圧レベルを振動する脈流電圧を発生させるとよい。イオン発生素子5に加わる電圧が、例えば、−200Vから−800Vに変化する際に、マイナスイオンがイオン発生素子5の表面に多く発生する。
In particular, when the amplitude of the pulsating voltage generated at the terminal 34 is 600 V or more, significant ion generation is recognized from the
また、上述したように、トランジスタQ21がオンとなっているタイミングでは、トランジスタQ13及びQ14がオフとされて端子31及び32の双方が開放状態にされるため、この時の端子31及び32の電圧は、およそ、(m+1)×V1、となる。V1=40V及びm=5とした場合、それらの電圧は240Vとなる。
Further, as described above, at the timing when the transistor Q21 is on, the transistors Q13 and Q14 are turned off and both the
つまり、トランジスタQ21がオンとなっているタイミングにおいて、端子31及び32にはV1よりも高い電圧が印加されることになる。しかしながら、逆バイアス防止用のダイオードD11及びD12が逆方向の電流の流れを防止するため、トランジスタQ11及びQ12は、逆バイアスから保護される。また、逆バイアス防止用の抵抗R11及びR12は、トランジスタQ11及びQ12のドレインがフローティング状態となって高電圧が印加されることがないように、ダイオードD11及びD12のアノードの電位を固定する。
That is, a voltage higher than V1 is applied to the
尚、V1=40Vとし、トランジスタQ11、Q12、Q13、Q14及びQ21として上記の如くFETを採用する場合、例えば、制御端子11、12及び21に対するハイレベル及びローレベルの信号は、夫々40V及び35Vとされ、制御端子13及び14に対するハイレベル及びローレベルの信号は、夫々5V及び0Vとされる。
When V1 = 40V and the FETs are employed as the transistors Q11, Q12, Q13, Q14, and Q21 as described above, for example, high level and low level signals for the
また、トランジスタQ11、Q12及びQ21としてPチャネル型FETを用い且つトランジスタQ13及びQ14としてNチャネル型FETを用いる例を示したが、周知のレベル変換回路等により各トランジスタへの制御信号の電圧レベルや極性を容易に変換することが可能であり、各トランジスタの極性は上記に限定されない。また更に、Q11〜Q14及びQ21としてバイポーラトランジスタ等のスイッチ機能を有する各種のスイッチング素子を採用することが可能である。 In addition, an example is shown in which P-channel FETs are used as the transistors Q11, Q12, and Q21, and N-channel FETs are used as the transistors Q13 and Q14. However, the voltage level of the control signal to each transistor is The polarity can be easily converted, and the polarity of each transistor is not limited to the above. Furthermore, it is possible to employ various switching elements having a switching function such as bipolar transistors as Q11 to Q14 and Q21.
また、トランジスタQ21のドレインを、端子32側に一連に接続された平滑用コンデンサC31、C33、・・・及びC37の何れかの接続点に接続するようにしても構わない。即ち、接続点33を、平滑用コンデンサC31と整流用ダイオードD31のアノードとの接続点、平滑用コンデンサC33と整流用ダイオードD33のアノードとの接続点、・・・、または、平滑用コンデンサC37と整流用ダイオードD37のアノードとの接続点としても構わない。
Further, the drain of the transistor Q21 may be connected to any connection point of the smoothing capacitors C31, C33,..., C37 connected in series to the terminal 32 side. That is, the
但し、この場合は、トランジスタQ21のドレインと端子34とのライン中に整流用ダイオードD38が介在することになるため、トランジスタQ21がオンの時に高い電圧(例えば、200V)が瞬間的に整流用ダイオードD38に加わる。従って、整流用ダイオードD38として耐圧の大きなものを採用する必要がある(また、制御端子11〜14に与える制御信号も適宜変更されうる)。この観点から、先に述べたように、トランジスタQ21のドレインを、端子31側に整流用ダイオードを介することなく一連に接続された平滑用コンデンサC30、C32、・・・、C36及びC38の何れかの接続点または端子34に接続する方が望ましい。
However, in this case, since the rectifying diode D38 is interposed in the line between the drain of the transistor Q21 and the terminal 34, a high voltage (for example, 200V) is instantaneously applied when the transistor Q21 is turned on. Join D38. Therefore, it is necessary to employ a diode having a large withstand voltage as the rectifying diode D38 (and the control signal applied to the
また、V1、n及びmを適切に設定することにより、図3のイオン発生器からはマイナスイオンと共にオゾンが発生する。イオン発生素子5に印加する高電圧の大きさを比較的大きくして大気中で放電現象を起こさせることにより、オゾンは比較的多く発生する。
Further, by appropriately setting V1, n and m, ozone is generated together with negative ions from the ion generator of FIG. A relatively large amount of ozone is generated by causing a discharge phenomenon in the atmosphere by relatively increasing the magnitude of the high voltage applied to the
本実施形態のように構成すれば、イオン発生用の高電圧を生成するために巻き線トランスが不要となるため、安価、軽量であって且つ高い信頼性(耐衝撃性)を有するイオン発生器を得ることが可能となる。このため、小型の電子機器等にイオン発生器を搭載することも容易となり、該電子機器等においてイオン発生器の効果を享受することが可能となる。 If configured as in the present embodiment, a winding transformer is not required to generate a high voltage for ion generation, and therefore, an ion generator that is inexpensive, lightweight, and has high reliability (impact resistance). Can be obtained. For this reason, it becomes easy to mount an ion generator in a small electronic device or the like, and the effect of the ion generator can be enjoyed in the electronic device or the like.
また、交流の高電圧をイオン発生素子に印加することによってもマイナスイオンを生成することができるが、交流の高電圧を用いると同時にプラスイオンも生成されてイオンが互いに中和されるため、イオン生成効率が悪い。本実施形態では、イオン発生用の高電圧として交流電圧ではなく脈流加算型直流電圧を用いるため、マイナスイオンのみ(後述する第2実施形態では、プラスイオンのみ)が生成されて高いイオン発生効率が得られる。 Also, negative ions can be generated by applying an alternating high voltage to the ion generating element, but at the same time as the alternating high voltage is used, positive ions are also generated and the ions are neutralized. Generation efficiency is poor. In the present embodiment, not the AC voltage but the pulsating addition type DC voltage is used as the high voltage for generating ions, so that only negative ions (only positive ions in the second embodiment to be described later) are generated and high ion generation efficiency. Is obtained.
また更に、本実施形態は脈流の高電圧を用いているため、イオン発生時にイオン発生素子を介して流れる電流は、直流の高電圧を用いた大気放電型のものに比較して1/10程度になり、低消費電力化が図られる。 Furthermore, since this embodiment uses a pulsating high voltage, the current flowing through the ion generating element during ion generation is 1/10 compared to that of an atmospheric discharge type using a high DC voltage. The power consumption can be reduced.
<<第2実施形態>>
図1〜図4を用いて示した第1実施形態におけるイオン発生器は、マイナスイオンを発生するマイナスイオン発生器であるが、回路構成を変更することにより、プラスイオン発生器を構成することも可能である。このプラスイオン発生器を第2実施形態として説明する。
<< Second Embodiment >>
The ion generator in the first embodiment shown with reference to FIGS. 1 to 4 is a negative ion generator that generates negative ions. However, a positive ion generator may be configured by changing the circuit configuration. Is possible. This plus ion generator will be described as a second embodiment.
図5に、本実施形態に係るプラスイオン発生器の具体的な回路構成例を示す。図5において、図3と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図5のプラスイオン発生器の回路構成部品は、概ね図3のマイナスイオン発生器のそれらと同じであるが、接続関係や各端子の信号レベルが異なっている。 FIG. 5 shows a specific circuit configuration example of the plus ion generator according to the present embodiment. In FIG. 5, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The circuit components of the plus ion generator of FIG. 5 are generally the same as those of the minus ion generator of FIG. 3, but the connection relationship and the signal level of each terminal are different.
図5のプラスイオン発生器は、図3の交流電圧発生回路1、高電圧発生回路2及び電圧加算回路3に対応するものとして、交流電圧発生回路1a、高電圧発生回路2a及び電圧加算回路3aを備えている。本実施形態に係るプラスイオン発生器の全体ブロック図は、図1と同様となっており、図1に示す制御装置4が図5のプラスイオン発生器に対して、直流電圧V1並びに制御信号UA、UB、LA、LB及びContを供給する。
The plus ion generator of FIG. 5 corresponds to the AC
交流電圧発生回路1aは、図3の交流電圧発生回路1と同じく、トランジスタQ11、Q12、Q13及びQ14と、逆バイアス防止用のダイオードD11及びD12と、逆バイアス防止用の抵抗R11及びR12と、を有して構成される。そして、図3の交流電圧発生回路1と同様、制御端子11、12、13及び14は、それぞれトランジスタQ11、Q12、Q13及びQ14のゲートに接続されている。
Similar to the AC
トランジスタQ11及びQ12のソースは電源ラインL1に接続され、トランジスタQ13及びQ14のソースはグランドラインL2に接続されている。トランジスタQ11のドレインはダイオードD11のアノードと端子31に接続され、トランジスタQ12のドレインはダイオードD12のアノードと端子32に接続されている。ダイオードD11のカソードは、トランジスタQ13のドレインに接続されていると共に抵抗R11を介して電源ラインL1に接続されている。ダイオードD12のカソードは、トランジスタQ14のドレインに接続されていると共に抵抗R12を介して電源ラインL1に接続されている。 The sources of the transistors Q11 and Q12 are connected to the power supply line L1, and the sources of the transistors Q13 and Q14 are connected to the ground line L2. The drain of the transistor Q11 is connected to the anode of the diode D11 and the terminal 31, and the drain of the transistor Q12 is connected to the anode of the diode D12 and the terminal 32. The cathode of the diode D11 is connected to the drain of the transistor Q13 and is connected to the power supply line L1 via the resistor R11. The cathode of the diode D12 is connected to the drain of the transistor Q14 and is connected to the power supply line L1 via the resistor R12.
高電圧発生回路2aは、各整流用ダイオードの向きが逆になっている以外は、高電圧発生回路2と同じ回路構成となっている。つまり、端子32から端子34に向かって、整流用ダイオードD30、D31、D32、D33、・・・、D36、D37及びD38がこの順番で順方向に直列接続されている。整流用ダイオードD38のカソードは、高電圧発生回路2aの出力端子である端子34に接続されており、整流用ダイオードD30のアノードは、端子32に接続されている。また、平滑用コンデンサC30において、整流用ダイオードD30と接続されている電極と反対側の電極は、端子31に接続されている。
The high
電圧加算回路3aは、Nチャネル型FETであるトランジスタQ21aより構成され、制御信号Contを受ける制御端子21は、トランジスタQ21aのゲートに接続されている。トランジスタQ21aのドレインは、接続点33に接続されている。該接続点33は、第1実施形態と同様、高電圧発生回路2a中の多段接続された出力段(整流回路)における任意の電圧出力点(端子34を含む)である。トランジスタQ21aのソースは、グランドラインL2に接続されている。トランジスタQ21aのソースに印加されている電圧(0V)は、脈流生成用電圧として機能する。
The
図6に、各端子の電圧波形を表すタイミングチャート図を示す。図6は、上から、制御端子11、12、13、14及び21、並びに、端子31、32及び34の電圧波形を表している。本実施形態におけるプラスイオン発生器の動作も、第1実施形態と同様、休止期間P1、充電期間P2、移行期間P3及び放電期間P4に分けて考えることができ、P1→P2→P3→P4→P1→・・・、の繰り返しとなる。
FIG. 6 is a timing chart showing voltage waveforms at each terminal. FIG. 6 shows voltage waveforms at the
休止期間P1及び移行期間P3において、制御端子11、13及び14はローレベル且つ制御端子12はハイレベルとされ、トランジスタQ12、Q13及びQ14がオフ且つトランジスタQ11がオンとされる。休止期間P1、充電期間P2及び移行期間P3において、制御端子21はローレベルとされ、第1実施形態と同様、トランジスタQ21aはオフに維持される。
In the pause period P1 and the transition period P3, the
休止期間P1に続く充電期間P2においては、制御端子11及び13をローレベル且つ制御端子12及び14をハイレベルとすることによりトランジスタQ11及びQ14をオンとし且つトランジスタQ12及びQ13をオフとする状態と、制御端子11及び13をハイレベル且つ制御端子12及び14をローレベルとすることによりトランジスタQ11及びQ14をオフとし且つトランジスタQ12及びQ13をオンとする状態とが交互に繰り返される。これにより、振幅が直流電圧V1の大きさと(略)一致するパルス状の交流電圧が端子31、32間に発生する。この交流電圧を受けて、端子34の電圧は上昇してゆき、最終的に(n×V1)の電圧に達する。
In the charging period P2 following the pause period P1, the
移行期間P3に続く放電期間P4においては、制御端子21をハイレベルとしてトランジスタQ21aをオンとする状態と、制御端子21をローレベルとしてトランジスタQ21aをオフとする状態とが交互に繰り返される。放電期間P4において、トランジスタQ21aをオンとなっているタイミングではトランジスタQ11はオフとされ、トランジスタQ21aをオフとなっているタイミングではトランジスタQ11はオンとされる。また、放電期間P4において、トランジスタQ12、Q13及びQ14は、オフに維持される。
In the discharge period P4 following the transition period P3, the state where the
上記のように構成することにより、正の脈動電圧が端子34から得られる。この場合も、第1実施形態と同様、脈動電圧の最大電圧を800V以上とし、脈動電圧の振幅を600Vとすることが望ましい。これにより、図5の端子34に接続されたイオン発生素子5からはプラスイオンが効率的に発生する。尚、マイナスイオンを発生させる際と同様、脈動電圧の振幅を600V以上とすることで、顕著なプラスイオン発生効果が認められた。イオン発生素子5に加わる電圧が、例えば200Vから800Vに変化する際に、プラスイオンがイオン発生素子5の表面に多く発生する。
By configuring as described above, a positive pulsating voltage is obtained from the terminal 34. Also in this case, it is desirable that the maximum voltage of the pulsation voltage is 800 V or more and the amplitude of the pulsation voltage is 600 V, as in the first embodiment. Thereby, positive ions are efficiently generated from the
また、図3のイオン発生器(マイナスイオン発生器)と同様、図5のプラスイオン発生器から、プラスイオンと共にオゾンを発生させることも可能である。プラスイオン発生器においても、イオン発生素子5に印加する高電圧の大きさを比較的大きくして大気中で放電現象を起こさせることにより、オゾンが比較的多く発生する。
Further, similarly to the ion generator (negative ion generator) of FIG. 3, ozone can be generated together with positive ions from the positive ion generator of FIG. Even in the positive ion generator, a relatively large amount of ozone is generated by causing a discharge phenomenon in the atmosphere by relatively increasing the magnitude of the high voltage applied to the
本実施形態のように構成しても、第1実施形態と同様の効果が得られる。 Even when configured as in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
<<第3実施形態>>
また、図7に示す如く、第1実施形態にて説明した図3のイオン発生器(マイナスイオン発生器)をマイナスイオン発生器41として備えると共に、第2実施形態にて説明した図5のイオン発生器(プラスイオン発生器)をプラスイオン発生器42として備えた複合イオン発生器44を構成してもよい。以下、この複合イオン発生器44を、本発明の第3実施形態として説明する。
<< Third Embodiment >>
Further, as shown in FIG. 7, the ion generator (negative ion generator) of FIG. 3 described in the first embodiment is provided as a
複合イオン発生器44は、更にイオン出力制御部43を備えている。イオン出力制御部43は、マイナスイオン発生器41及びプラスイオン発生器42の双方に対する制御装置4(図1)として機能し、負極性の脈流高電圧及び正極性の脈流高電圧を発生するために必要な直流電圧(上記のV1に相当)と各制御信号(上記のUA、UB、LA、LB及びContに相当)をマイナスイオン発生器41及びプラスイオン発生器42の双方に供給する。
The
尚、第1及び第2実施形態の説明から自明なように、マイナスイオン発生器41に対する各制御信号とプラスイオン発生器42に対する各制御信号は、電圧レベルなどが異なりうる。また、マイナスイオン発生器41とプラスイオン発生器42に対する直流電圧(上記のV1に相当)の電圧値は同じであっても良いし、異なっていても良い。また、イオン出力制御部43は、マイナスイオン発生器41とプラスイオン発生器42に対する、直流電圧(上記のV1に相当)の供給または未供給を自在に制御可能となっている。
As is obvious from the description of the first and second embodiments, each control signal for the
イオン出力制御部43は、各直流電圧の供給/未供給や各制御信号を制御することにより、マイナスイオンを発生させるための負極性の脈流高電圧とプラスイオンを発生させるための正極性の脈流高電圧の各出力タイミングを自在に変更可能となっている。
The ion
このため、例えば、マイナスイオン発生器41からのマイナスイオンとプラスイオン発生器42からのプラスイオンを同時に発生させる、或いは、マイナスイオンとプラスイオンを交互に発生させるといった制御が可能である。
Therefore, for example, it is possible to perform control such that negative ions from the
例えば、イオン出力制御部43は、複合イオン発生器44の動作モードとして、負極性の脈流高電圧を出力させ且つ正極性の脈流高電圧の出力を停止させることによりマイナスイオンのみを発生させるマイナスイオン発生モードと、負極性の脈流高電圧の出力を停止させ且つ正極性の脈流高電圧を出力させることによりプラスイオンのみを発生させるプラスイオン発生モードと、負極性及び正極性の脈流高電圧の双方を出力停止させることによりプラスイオンとマイナスイオンの双方の発生を停止させるイオン発生停止モードと、を任意のタイミングで自在に選択可能となっている。
For example, as the operation mode of the
<<第4実施形態>>
次に、携帯電話装置にイオン発生器を備えた実施形態を、第4実施形態として説明する。図8(a)及び(b)は、本実施形態に係る携帯電話装置60の斜視図である。携帯電話装置60は、折り畳み型の携帯電話装置であり、ヒンジ等から構成される周知の回転機構71を介して携帯電話装置60は折り畳むことができるようになっている。携帯電話装置60の状態は、開いた状態(折り畳んでいない状態)と閉じた状態(折り畳んでいる状態)との間を、操作者が付加する外力によって自由に移行可能となっている。
<< Fourth Embodiment >>
Next, an embodiment in which an ion generator is provided in a mobile phone device will be described as a fourth embodiment. 8A and 8B are perspective views of the
図8(a)は、主表示部62の表示内容等が確認できるように携帯電話装置60を開いた状態における、携帯電話装置60の表面の斜視図を表し、図8(b)は、同状態における携帯電話装置60の裏面の斜視図を表している。図9(a)及び(b)は、それぞれ、携帯電話装置60を閉じた状態における携帯電話装置60の側面図及び上面図を表している。尚、図9(b)において、図面の煩雑化防止のため、サブ表示部63等の図示は省略している。
FIG. 8A shows a perspective view of the surface of the
携帯電話装置60は、操作キー61、主表示部62、サブ表示部63、指紋センサ64、位置選択キー65、イオン発生動作モード設定キー66、イオン発生電圧アップキー67、イオン発生電圧ダウンキー68、イオン噴出部69、イオン発生器70、回転機構71、衝撃緩和部材72、上部筐体73、下部筐体74及び撮像部75を有して構成される。回転機構71、上部筐体73と下部筐体74とによって、携帯電話装置60の筐体が構成されており、上部筐体73と下部筐体74は回転機構71を境に分離されている(但し、電気的には接続されている)。
The
上部筐体73の上部筐体表面76には、主表示部62、イオン発生電圧アップキー67、イオン発生電圧ダウンキー68、イオン噴出部69及び衝撃緩和部材72が設けられている。また、上部筐体73内部にイオン発生器70が設けられている。
On the
下部筐体74の下部筐体表面77には、操作キー61、指紋センサ64、位置選択キー65及びイオン発生動作モード設定キー66が設けられている。上部筐体73の裏面78には、サブ表示部63及び撮像部75が設けられている。
An
操作キー61、指紋センサ64、位置選択キー65、イオン発生動作モード設定キー66、イオン発生電圧アップキー67及びイオン発生電圧ダウンキー68は、操作者である人が直接接触して情報を入力する接触型情報入力手段である。それらの接触型情報入力手段の内、指紋センサ64は、バイオメトリクス認証を行うためのバイオメトリクス情報の入力を受け付けるバイオメトリクス情報入力手段であり、それ以外は、キーに割付けられた情報を指先等によるキー操作によって受け付けるキー入力手段となっている。主表示部62及びサブ表示部63は、人が認識できる形体の情報を出力する構成要素と言うこともできる。
An
イオン発生器70として、第1実施形態にて示したマイナスイオン発生器、第2実施形態にて示したプラスイオン発生器、または第3実施形態で示した複合イオン発生器44を採用可能である。以下、イオン発生器70が複合イオン発生器44(図7)であるとして説明を行う。イオン発生器70が発生したプラスイオン、マイナスイオンまたはオゾンは、上部筐体表面76に設けられた開口部であるイオン噴出部69から、上部筐体73の上部筐体表面76側に送出される。
As the
衝撃緩和部材72は、ゴムなどから構成され、主表示部62、イオン発生電圧アップキー67、イオン発生電圧ダウンキー68及びイオン噴出部69が配置された領域を囲むように、略四角上の上部筐体表面76の周辺部上に固定されている。例えば、上記領域は四角形の領域と考えることができる。衝撃緩和部材72は、コの字状になっており、上記領域の三辺は衝撃緩和部材72にて、残りの一辺は回転機構71の部材によって囲まれている。
The
そして、携帯電話装置60を閉じた状態にすると(折り畳むと)、図9(a)及び(b)に示す如く、下部筐体表面77の周辺部に衝撃緩和部材72が密着する。これにより、上部筐体表面76と、下部筐体表面77と、衝撃緩和部材72と、回転機構71の部材とによって囲まれた略直方体の空間が密閉状態となる。この空間には、上部筐体表面76側の主表示部62、イオン発生電圧アップキー67、イオン発生電圧ダウンキー68及びイオン噴出部69と、下部筐体表面77側の操作キー61、指紋センサ64、位置選択キー65及びイオン発生動作モード設定キー66が含まれる。勿論、携帯電話装置60を開いた状態にすると、上記空間は開放状態となる。
Then, when the
また、衝撃緩和部材72を、コの字状とせずにロの字状(不図示)としてもよい。即ち、携帯電話装置60を閉じた時に、ロの字状の衝撃緩和部材72を下部筐体表面77の周辺部に密着させることにより、ロの字状の衝撃緩和部材72と、上部筐体表面76と、下部筐体表面77とによって、(回転機構71の部材に頼ることなく)上記空間を密閉状態にしてもよい。
Further, the
図10は、携帯電話装置60の機能ブロック図を示している。図8(a)及び(b)、図9(a)及び(b)並びに図10において、同一の部分には同一の符号を付してある。携帯電話装置60は、図8を参照して説明した部位のほか、制御部80、アンテナ81、無線通信部82、記憶部83および音声入出力部84を更に備えている。制御部80は、携帯電話装置60の開閉動作に応じてオン/オフするスイッチ(不図示)などを用いて、携帯電話装置60が閉じているかまたは開いているかを認知可能となっている。
FIG. 10 shows a functional block diagram of the
上述したように、イオン発生器70が図7の複合イオン発生器44であるとして、携帯電話装置60の動作の説明を行う。携帯電話装置60が待機状態から通話や撮像を可能な動作状態に移行すると(即ち、携帯電話装置60が閉じた状態から開いた状態に移行すると)、制御部80からイオン発生器70のイオン出力制御部43(図7)に、マイナスイオンを発生させるための制御信号が送られる。この結果、マイナスイオン発生器41(図7)の電源がオンになり(即ち、図3の電源ラインL1に直流電圧V1が供給されてマイナスイオン発生モードとなり)、マイナスイオンがイオン噴出部69から送出される。
As described above, the operation of the
尚、携帯電話装置60の動作状態では、携帯電話装置60は図8(a)及び(b)のように開いた状態となっている。また、携帯電話装置60の待機状態では、携帯電話装置60は図9(a)及び(b)のように閉じた状態となっている。
In the operation state of the
そして、所定の時間、マイナスイオンが送出されると、制御部80からイオン発生器70のイオン出力制御部43(図7)に、マイナスイオンの発生を停止させるための制御信号が送られる。この結果、マイナスイオン発生器41の電源はオフとなって(即ち、図3の電源ラインL1への直流電圧V1の供給が遮断され)、マイナスイオンの発生は停止する。後述するように携帯電話装置60を閉じた状態でプラスイオンを発生させるが、このプラスイオンが携帯電話装置60を開いた時にマイナスイオンによって中和されるため、操作者には爽快感が得られる(不快感が抑制される)。また、マイナスイオンにより、携帯電話装置60周辺に浮遊する細菌を殺菌することもできる。また、多くの人がいる中で携帯電話装置60を使用する場合でも、マイナスイオンによりリフレッシュした状態で使用できる。
When negative ions are sent out for a predetermined time, a control signal for stopping the generation of negative ions is sent from the
尚、待機状態から動作状態に移行後、所定の時間が経過した時点でマイナスイオン発生器41の電源をオフにすると上述したが、待機状態から動作状態に移行後、マイナスイオンの送出を継続するようにしても構わない。この場合、例えば、携帯電話装置60が再び待機状態(待ち受け状態)になって折り畳まれた時点でマイナスイオン発生器41の電源をオンからオフへ移行させるようにする。
As described above, the
また、殺菌効果を増強するために、マイナスイオンと共にオゾンも発生させ、該オゾンもイオン噴出部69から送出させるようにしても構わない。但し、オゾンの臭気及び多量のオゾンの人体への悪影響を考慮して、オゾンの発生量は適切に制御される。
In order to enhance the sterilizing effect, ozone may be generated together with the negative ions, and the ozone may be sent out from the
携帯電話装置60が動作状態から待機状態に移行すると、(即ち、携帯電話装置60が開いた状態から閉じた状態に移行すると)、制御部80からイオン発生器70のイオン出力制御部43(図7)に、プラスイオンを発生させるための制御信号が送られる。この結果、プラスイオン発生器42(図7)の電源がオンになり(即ち、図5の電源ラインL1に直流電圧V1が供給されてプラスイオン発生モードとなり)、プラスイオンがイオン噴出部69から送出される。この際、プラスイオンと共にオゾンも発生させ、双方をイオン噴出部69から送出させるようにすることが望ましい。
When the
プラスイオン発生器42の電源は所定時間経過するとオンからオフに移行し、マイナスイオン発生器41及びプラスイオン発生器42の双方の動作が停止するイオン発生停止モードに移行する。尚、携帯電話装置60が再度開いた状態に移行するまで、プラスイオン、またはプラスイオンとオゾンのイオン噴出部69からの送出を継続するようにしても構わない。
When a predetermined time elapses, the power source of the
携帯電話装置60を閉じた状態(折り畳んだ状態)で、操作キー61等を含む上記の密閉された空間にオゾンが供給されるため、密閉しない場合よりも長時間オゾンが上記空間内に閉じ込められる。この結果、オゾンによる殺菌効果が長く続き、効果的な殺菌作用が得られる。従って、複数の操作者で携帯電話装置60を持ち回って使用する場合や、医療機関など特に衛生上の配慮が必要な場所にて携帯電話装置60を使用する場合等において、利便性を高めることができる。
When the
プラスイオンは、マイナスに帯電して操作キー61等に付着した埃や汚れなどを電気的に中和して、その埃などを落としやすくするという効果がある。このため、携帯電話装置60を閉じた状態(折り畳んだ状態)で、上記の密閉された空間にプラスイオンを供給することにより、埃などが落としやすくなる。
The positive ions have an effect of electrically neutralizing dust and dirt attached to the
また、プラスイオンの発生時には、その発生状況をサブ表示部63に表示し、マイナスイオンの発生時には、その発生状況を主表示部62に表示するようにしてもよい。これにより、操作者はイオン発生の状況を確認することができる。
Further, when positive ions are generated, the generation status may be displayed on the
尚、携帯電話装置60が動作状態(開いた状態)から待機状態(閉じた状態)に移行する際において、マイナスイオン発生器41の電源がオンとなっている場合は、まず、マイナスイオン発生器41の電源がオフとされてから、プラスイオン発生器42の電源がオンとされる。
When the
また、携帯電話装置60が開いた状態から閉じた状態に移行した際、或いは、携帯電話装置60が閉じた状態において、マイナスイオン発生器41の電源をオンとすることにより、マイナスイオンまたはマイナスイオンとオゾンを、イオン噴出部69から送出させるようにしてもよい。マイナスイオンにも、殺菌効果があるため、このようにしても効果的な殺菌作用が得られる。
Further, when the
また、イオン発生器70をオゾン発生器(不図示)に置換しても構わない。そして、携帯電話装置60が開いた状態から閉じた状態に移行した際、或いは、携帯電話装置60が閉じた状態において、該オゾン発生器が発生したオゾンをイオン噴出部69から送出させる。このようにしても効果的な殺菌作用が得られる。該オゾン発生器、または、イオン発生器70は、高電圧生成物発生器として機能する。尚、上記オゾン発生器の構成は、周知の構成であるため、説明を割愛する。
Further, the
以下、携帯電話装置60の各部の構成及び機能について説明する。
Hereinafter, the configuration and function of each part of the
操作キー61は、数字やアルファベットを表す複数のボタン型入力キーから成る。位置選択キー65は、上下左右の四方向を表す、ボタン型の所謂十字キーから成る。操作者は、携帯電話装置60を操作するための必要な情報(電話番号など)を、位置選択キー65を用いつつ操作キー61を介して入力する。
The
主表示部62は、携帯電話装置60が有する画像情報を表示するための表示装置である。上記画像情報は、例えば、外部から送信され携帯電話装置60にて受信した画像情報、撮像部75の撮像によって得られた画像情報、または、携帯電話装置60の機能メニューなどの画像情報である。
The
サブ表示部63は、主表示部62の表示機能を補足するためのものである。サブ表示部63には、例えば、携帯電話装置60が折り畳まれた着信の待ち受け状態などに時刻やカレンダーが表示され、着信時に相手の電話番号やメールアドレスが表示される。消費電力を低減するため、通常、サブ表示部63の表示は主表示部62よりも暗くなっており、サブ表示部63の表示開始から所定の時間が経過した時点で表示動作が停止される等の制御がなされる。
The
尚、主表示部62及びサブ表示部63として、液晶表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、LED(Light Emitting Diode)表示装置等、各種の表示装置を採用可能であるが、低消費電力化及び小型化の観点から液晶表示装置を採用することが望ましい。
Various display devices such as a liquid crystal display device, a plasma display display device, and an LED (Light Emitting Diode) display device can be used as the
指紋センサ64は、CCD(Charge Coupled Devices)イメージャ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージャなどの固体撮像素子や、静電容量の変化を読み取る素子などから構成され、指紋センサ64に触れた操作者の指紋を読み取る。指紋センサ64は、所謂バイオメトリクス認証によって本人確認を行い、操作上のセキュリティを保つためのものである。つまり、指紋センサ64にて読み取った指紋が、登録された指紋(登録者の指紋)と合致する場合にのみ、携帯電話装置60の特定機能が使用可能となる。
The
尚、指紋センサ64によって指紋を読み取る際、該指紋を有する指が触れている部分の温度(例えば、指紋センサ64の表面温度)を測定するようにしてもよい。そして、その温度が一定範囲外にあるときは、指紋の照合結果に拘らず、認証結果を不可とする(即ち、上記特定機能の使用を許可しない)。これにより、登録者の指紋の型を取って偽造することによる「なりすまし」や、切り取った登録者の指を用いることによる「なりすまし」を防ぐことが可能となる。
When the fingerprint is read by the
イオン発生動作モード設定キー66は、携帯電話装置60をイオン発生装置として機能させるための一連の動作を行わせるためのキーである。最初にイオン発生動作モード設定キー66を押下することで携帯電話装置60はイオン発生装置として機能する動作モードに設定される。具体的には、イオン発生器70が動作して、イオン(マイナスイオンまたはプラスイオン)がイオン噴出部69から放出される。次にイオン発生動作モード設定キー66を押下すると、イオン発生器70の動作は停止して、イオン噴出部69からのイオン(マイナスイオンまたはプラスイオン)の放出は停止する。
The ion generation operation
イオン発生電圧アップキー67及びイオン発生電圧ダウンキー68は、イオン発生素子5(図3等参照)に印加する高電圧の絶対値における最大電圧を、イオン発生器70の構成部品の耐圧範囲内で調整するためのキーである。具体的には、イオン発生電圧アップキー67を押下すると押下数に比例して上述のV1が増大することにより上記最大電圧は上昇し、イオン発生電圧ダウンキー68を押下すると押下数に比例して上述のV1が減少することにより上記最大電圧は低下する。上記最大電圧を低く設定すると、イオンの発生量が少なくなるが、消費電力が抑制される。
The ion generation voltage up key 67 and the ion generation voltage down key 68 set the maximum voltage in the absolute value of the high voltage applied to the ion generation element 5 (see FIG. 3 etc.) within the breakdown voltage range of the components of the
撮像部75は、被写体を表す光学画像をレンズ(不図示)を介して受け、該光学画像を電気信号に変換して内部回路に出力するものであり、所謂デジタルカメラとして機能する。撮像部75の撮像によって得られた画像情報(画像データ)は、必要に応じて記憶部83に記録されて再利用される。
The
無線通信部82(図10参照)は、外部の基地局等にて電波を経由して他の携帯電話装置等と無線通信するためのものである。無線通信部82は、アンテナ81を介して電波の送受信を行う。記録部83は、無線通信によって得られた情報、予め携帯電話装置60に内蔵されている制御プログラム、及び操作キー61等の接触型情報入力手段から入力された情報などを記憶する。音声入出力部84は、通話を行うための音声の入出力部である。
The wireless communication unit 82 (see FIG. 10) is for performing wireless communication with another mobile phone device or the like via radio waves at an external base station or the like. The
第4実施携帯では電子機器の一例として携帯電話装置を示したが、第1〜第3実施形態に係るイオン発生器は様々な電子機器(特に、携帯型電子機器)に適用可能である。特に、安価、軽量、高信頼性(耐衝撃性)の特徴を有するが故に、小型の携帯型電子機器に、本発明に係るイオン発生器は好適である。第4実施形態にて示した内容は、電子体温計装置や過熱調理器(電子レンジ等)などの様々な電子機器に適用可能であり、この適用によって、衛生面維持に寄与する効果的な殺菌効果を得ることができる。 Although the mobile phone device is shown as an example of the electronic device in the fourth embodiment, the ion generator according to the first to third embodiments can be applied to various electronic devices (particularly, portable electronic devices). In particular, the ion generator according to the present invention is suitable for a small portable electronic device because it has features of low cost, light weight, and high reliability (impact resistance). The contents shown in the fourth embodiment can be applied to various electronic devices such as an electronic thermometer device and an overheating cooker (microwave oven, etc.), and by this application, an effective sterilization effect contributing to hygiene maintenance Can be obtained.
<<第5実施形態>>
第5実施形態では、体温計装置に本発明に係るイオン発生器を適用した例を示す。図11及び図12は、本実施形態に係る体温計装置90の斜視図である。図11は、体温計収納器の蓋93が開いた状態を表しており、図12は、その蓋93が閉じた状態を表している。
<< Fifth Embodiment >>
5th Embodiment shows the example which applied the ion generator which concerns on this invention to the thermometer apparatus. 11 and 12 are perspective views of the
体温計装置90は、体温を測定するための体温計本体91と、体温計収納器本体92と、体温計収納器の蓋93と、収納検知センサ94と、高電圧出力装置95と、イオン発生素子96と、を有して構成される。体温計収納器本体92と蓋93は、体温計本体91を収納するための体温計収納器を構成している。体温計収納器本体92の内部には、収納検知センサ94と、高電圧出力装置95と、イオン発生素子96が備えられている。
A
体温計収納器本体92は、内部に体温計本体91を収納するための空間が確保された箱状体となっており、一面は開放となっている。蓋93も、内部に体温計本体91を収納するための空間が確保された箱状体となっており、一面は開放となっている。体温計収納器本体92と蓋93の開放となっている面同士を図12に示すように勘合させることにより(即ち、蓋93を閉じることにより)、体温計収納器本体92と蓋93とによって形成された空間内に体温計本体91が、外気と略遮断された状態で収納可能となる。
The thermometer housing
蓋93を閉じることにより体温計収納器本体92と蓋93とによって形成される上記空間を、以下、体温計収納空間と呼ぶ。体温計収納空間は、蓋93を閉じることにより密閉状態となり、蓋93を開けることにより(即ち、体温計収納器本体92と蓋93との嵌合を外すことにより)、外気に対して開放状態となる。
The space formed by the thermometer housing
体温計本体91を体温計収納器本体92に挿入した状態で蓋93を閉じると、体温計本体91の一面が蓋93に押され、体温計本体91の他の面が収納検知センサ94に圧力を加える。収納検知センサ94は、該圧力によって押し込こまれ、体温計収納器本体92に内蔵された電池(不図示)と高電圧出力装置95との間のスイッチ(不図示)をオンする。つまり、上記電池の出力電圧を電源電圧として高電圧出力装置95に与える。
When the
高電圧出力装置95及びイオン発生素子96は、第1〜第3実施形態の何れかに記載のイオン発生器を構成しており、高電圧出力装置95は、そのイオン発生器からイオン発生素子5を除いたものに相当する。イオン発生素子96は、第1〜第3実施形態にて示したイオン発生素子5と同じものである。上記電池の出力電圧が高電圧出力装置95に与えられると、高電圧出力装置95及びイオン発生素子96から構成されるイオン発生器はオンとなり、高電圧出力装置95から脈流の高電圧が発生する。該脈流の高電圧は、イオン発生素子96に印加され、イオン発生素子96からイオンが発生する。
The high
例えば、高電圧出力装置95及びイオン発生素子96から構成されるイオン発生器が第1実施形態にて示したマイナスイオン発生器の場合は、マイナスイオン、または、マイナスイオンとオゾンがイオン発生素子96から発生する。高電圧出力装置95及びイオン発生素子96から構成されるイオン発生器が第2実施形態にて示したプラスイオン発生器の場合は、プラスイオン、または、プラスイオンとオゾンがイオン発生素子96から発生する。
For example, when the ion generator composed of the high
また、高電圧出力装置95及びイオン発生素子96を、オゾンを発生するオゾン発生器に置換することも可能である。この場合、該オゾン発生器は、蓋93を閉じた時に上記電池から供給される電池の出力電圧を電源電圧として動作し、オゾンを発生させる。
It is also possible to replace the high
イオン発生素子96から発生した生成物(イオン及び/又はオゾン)は、体温計収納空間内に放出される。体温計収納空間は密閉状態となっているため、上記生成物は、体温計本体91が収納された体温計収納空間内に充満する。このため、効率良く殺菌等が行われる。
Products (ions and / or ozone) generated from the
蓋93を開けると、上記電池からの電圧の供給が遮断されて高電圧出力装置95の動作がオフとなり、上記生成物の発生が停止する。
When the
<<変形等>>
上述した第1〜第5実施形態は、矛盾なき限り、自由に組み合わせることが可能である。
<< Deformation, etc. >>
The first to fifth embodiments described above can be freely combined as long as there is no contradiction.
第4実施形態において、公知の様々な回路構成を有するイオン発生器を採用することも可能である。つまり、例えば、トランスを用いてイオン発生に必要な高電圧を得る公知の高電圧出力装置を備えたイオン発生器を、イオン発生器70として採用することも可能である。第5実施形態においても、そのようなイオン発生器を、高電圧出力装置95及びイオン発生素子96からなるイオン発生器として採用することが可能である。但し、コスト面、軽量性及び信頼性等を考慮すると、イオン発生器として第1〜第3実施形態に示したイオン発生器を採用することが望ましい。
In the fourth embodiment, it is possible to employ ion generators having various known circuit configurations. That is, for example, an ion generator including a known high voltage output device that obtains a high voltage necessary for ion generation using a transformer can be employed as the
また、第1実施形態(図3)における交流電圧発生回路1や第2実施形態(図5)における交流電圧発生回路1aを、直流の電源電圧から方形波を作成して出力する公知の発振回路(不図示)に置換し、該発振回路の出力電圧である方形波電圧を交流電圧として高電圧発生回路2や高電圧発生回路2aに印加するようにしても構わない。
Further, a known oscillation circuit that generates a square wave from a DC power supply voltage and outputs the AC
1、1a 交流電圧発生回路
2、2a 高電圧発生回路
3、3a 電圧加算回路
4 制御装置
5 イオン発生素子
6 電源供給制御部
7 イオン発生電圧出力制御部
8 主制御部
Q11〜Q14、Q21、Q21a トランジスタ
D30〜D38 整流用ダイオード
C30〜C38 平滑用コンデンサ
D11、D12 ダイオード(逆バイアス防止用のダイオード)
R11、R12 抵抗(逆バイアス防止用の抵抗)
L1 電源ライン
L2 グランドライン
41 マイナスイオン発生器
42 プラスイオン発生器
43 イオン出力制御部
44 複合イオン発生器
60 携帯電話装置
61 操作キー
62 主表示部
63 サブ表示部
64 指紋センサ
65 位置選択キー
66 イオン発生動作モード設定キー
67 イオン発生電圧アップキー
68 イオン発生電圧ダウンキー
69 イオン噴出部
70 イオン発生器
71 回転機構
72 衝撃緩和部材
73 上部筐体
74 下部筐体
75 撮像部
76 上部筐体表面
77 下部筐体表面
80 制御部
81 アンテナ
82 無線通信部
83 記憶部
84 音声入出力部
90 体温計装置
91 体温計本体
92 体温計収納器本体
93 蓋
94 収納検知センサ
95 高電圧出力装置
96 イオン発生素子
DESCRIPTION OF
R11, R12 resistance (Reverse bias prevention resistance)
L1 power line
Claims (18)
前記交流電圧を複数段に亘って順次整流しつつ昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の何れかの電圧出力点に対して間欠的に所定の脈流生成用電圧を印加することにより、脈流の高電圧を前記昇圧回路から出力させる電圧加算回路と、
を備えた
ことを特徴とする高電圧出力装置。 AC voltage generating means for generating an AC voltage from a DC power supply voltage;
A booster circuit that boosts the AC voltage while sequentially rectifying the AC voltage over a plurality of stages;
A voltage adding circuit that outputs a high voltage of a pulsating current from the boosting circuit by intermittently applying a predetermined pulsating current generation voltage to any voltage output point of the boosting circuit;
A high voltage output device comprising:
第1〜第4スイッチング素子がオン/オフ制御されることにより、前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子との第1接続中点と、前記第2スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との第2接続中点との間に、前記交流電圧としてパルス状の交流電圧が発生する
ことを特徴とする請求項1に記載の高電圧出力装置。 The AC voltage generating means includes a first series circuit configured to include a first switching element and a third switching element interposed in series between a power supply line to which the power supply voltage is applied and a reference potential line; A second series circuit configured to include a second switching element and a fourth switching element interposed in series between the power supply line and the reference potential line,
When the first to fourth switching elements are controlled to be turned on / off, the first connection midpoint between the first switching element and the third switching element, the second switching element, and the fourth switching element The high-voltage output device according to claim 1, wherein a pulsed AC voltage is generated as the AC voltage between the second connection midpoint.
ことを特徴とする請求項2に記載の高電圧出力装置。 3. The first connection middle point and the second connection middle point are opened when the voltage adding circuit applies the pulsating current generation voltage to the voltage output point. A high-voltage output device as described in 1.
ことを特徴とする請求項3に記載の高電圧出力装置。 The AC voltage generation means is configured such that when the voltage adding circuit applies the pulsating current generation voltage to the voltage output point, a voltage applied to the first connection middle point is a first or third reverse bias voltage. A voltage applied to the second connection midpoint when the voltage adding circuit applies the pulsating current generation voltage to the voltage output point is not applied to the switching element. 4. The high voltage output device according to claim 3, further comprising reverse bias prevention means for preventing the fourth switching element from being applied.
ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載の高電圧出力装置。 The high-voltage output device according to any one of claims 1 to 4, wherein an amplitude of the high-voltage pulsating flow is 600 V or more.
ことを特徴とする請求項1〜請求項5の何れかに記載の高電圧出力装置。 The booster circuit is composed of a voltage doubler rectifier circuit composed of a plurality of rectifying diodes and a plurality of smoothing capacitors, and the voltage output point to which the voltage adding circuit applies the pulsating current generation voltage is: 6. The high-voltage output device according to claim 1, wherein the high-voltage output device is one of connection points between adjacent smoothing capacitors or an output terminal of the booster circuit.
ことを特徴とするイオン発生器。 An ion generator comprising the high voltage output device according to any one of claims 1 to 6.
当該イオン発生器は、前記負極性の高電圧を用いてマイナスイオンを発生する
ことを特徴とする請求項7に記載のイオン発生器。 The high voltage output device outputs a negative high voltage as the high voltage of the pulsating flow,
The ion generator according to claim 7, wherein the ion generator generates negative ions using the negative high voltage.
当該イオン発生器は、前記正極性の高電圧を用いてプラスイオンを発生する
ことを特徴とする請求項7に記載のイオン発生器。 The high voltage output device outputs a positive high voltage as the high voltage of the pulsating flow,
The ion generator according to claim 7, wherein the ion generator generates positive ions using the positive high voltage.
一方の高電圧出力装置を負極性の高電圧を前記脈流の高電圧として出力可能な構成にするとともに、他方の高電圧発生装置を正極性の高電圧を前記脈流の高電圧として出力可能な構成にし、
前記負極性の高電圧と前記正極性の高電圧の出力タイミングを制御する出力制御手段を更に備えた
ことを特徴とするイオン発生器。 Two high-voltage output devices according to any one of claims 1 to 6 are provided,
One high voltage output device can be configured to output a negative high voltage as the high voltage of the pulsating current, and the other high voltage generator can output a positive high voltage as the high voltage of the pulsating current Make
An ion generator further comprising output control means for controlling an output timing of the negative high voltage and the positive high voltage.
前記複数の動作モードには、前記負極性の高電圧を出力させ且つ前記正極性の高電圧の出力を停止させる第1動作モードと、前記負極性の高電圧の出力を停止させ且つ前記正極性の高電圧を出力させる第2動作モードと、前記負極性の高電圧及び前記正極性の高電圧の双方の出力を停止させる第3動作モードと、が含まれる
ことを特徴とする請求項10に記載のイオン発生器。 The output control means selectively selects an operation mode of the ion generator from a plurality of operation modes by controlling the two high-voltage output devices,
The plurality of operation modes include a first operation mode for outputting the negative high voltage and stopping the positive high voltage output, and stopping the negative high voltage output and the positive polarity. 11. The second operation mode for outputting a high voltage of the second and the third operation mode for stopping the output of both the negative high voltage and the positive high voltage are included in claim 10. The ion generator as described.
ことを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the ion generator according to any one of claims 7 to 11.
表示手段と、を更に備えた
ことを特徴とする請求項12に記載の電子機器。 Contact-type information input means for inputting information by direct contact with a person;
The electronic apparatus according to claim 12, further comprising display means.
ことを特徴とする請求項13に記載の電子機器。 14. The electronic apparatus according to claim 13, wherein the contact-type information input means includes at least one of biometric information input means for accepting input of biometric information as the information and key input means.
ことを特徴とする請求項12または請求項13に記載の電子機器。 14. The electronic device according to claim 12, further comprising a wireless communication unit for performing wireless communication.
前記体温計本体を収納するための体温計収納器と、を備えた体温計装置において、
請求項7〜請求項11の何れかに記載のイオン発生器を前記体温計収納器に設けた
ことを特徴とする体温計装置。 The thermometer body,
In a thermometer device comprising a thermometer housing for housing the thermometer body,
A thermometer device comprising the ion generator according to any one of claims 7 to 11 provided in the thermometer housing.
人が直接接触して情報を入力する接触型情報入力手段と、
筐体と、を備え、
前記筐体は、前記情報を入力するために人が直接接触する部位を含む空間を密閉及び開放自在に構成され、
前記高電圧生成物発生器は、前記空間の密閉時に前記高電圧生成物を前記空間内へ供給する
ことを特徴とする電子機器。 A high voltage output device according to any one of claims 1 to 6, wherein the high voltage output device outputs a high voltage of the pulsating flow, thereby allowing positive ions, negative ions, positive ions and ozone, Or a high voltage product generator capable of generating negative ions and ozone as high voltage products;
Contact-type information input means for inputting information by direct contact with a person;
A housing,
The housing is configured to be capable of sealing and opening a space including a portion that a person directly contacts to input the information,
The high-voltage product generator supplies the high-voltage product into the space when the space is sealed.
前記体温計本体を収納するための体温計収納器と、を備えた体温計装置において、
請求項1〜請求項6の何れかに記載の高電圧出力装置を有し、前記高電圧出力装置に前記脈流の高電圧を出力させることにより、プラスイオン、マイナスイオン、プラスイオンとオゾン、またはマイナスイオンとオゾンを高電圧生成物として発生可能な高電圧生成物発生器を前記体温計収納器に設け、
前記高電圧生成物発生器は、前記体温計本体を収納する空間に前記高電圧生成物を供給する
ことを特徴とする体温計装置。 The thermometer body,
In a thermometer device comprising a thermometer housing for housing the thermometer body,
A high-voltage output device according to any one of claims 1 to 6, wherein the high-voltage output device outputs a high voltage of the pulsating flow, whereby positive ions, negative ions, positive ions and ozone, Or a high voltage product generator capable of generating negative ions and ozone as a high voltage product is provided in the thermometer housing,
The thermometer device, wherein the high-voltage product generator supplies the high-voltage product to a space that houses the thermometer main body.
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CN101943148A (en) * | 2010-07-27 | 2011-01-12 | 北京航空航天大学 | Circuit for pulse plasma thruster |
JP2012024244A (en) * | 2010-07-22 | 2012-02-09 | Ito Chotanpa Kk | Electric potential therapeutic apparatus |
CN115823799A (en) * | 2022-09-27 | 2023-03-21 | 珠海格力电器股份有限公司 | Control method, ion generator and refrigerator |
-
2005
- 2005-12-15 JP JP2005361878A patent/JP2007165182A/en active Pending
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